[发明专利]用于制备容易处理的热稳定性含磷阻燃材料的方法

说明书

本公开提供了直接以粉末或小颗粒形式生产非卤代的热稳定性含磷阻燃材料。该方法通常包括将处于高沸点水溶性酸稳定型溶剂中的一种或多种膦酸盐加热至200℃或更高的脱水反应温度。

本申请要求享有2018年12月20日提交的美国临时申请号62/782,907的优先权，其全部内容通过引用结合于本文中。

技术领域

公开了一种用于制备具有高热稳定性的含磷阻燃材料的改善方法，该方法包括在高温下加热处于高沸点水溶性酸惰性溶剂中的一种或多种膦酸盐，该方法直接以粉末或小颗粒的形式生产阻燃材料，即不需要或无需研磨、造粒或其他此类物理加工处理。

背景技术

聚合物如聚烯烃、聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚氨酯、环氧树脂和其他热塑性或热固性聚合物树脂，通常通过向其中并入含磷化合物、含卤素化合物或其混合物而变得更加阻燃。例如，美国专利3,689,602公开了卤代磷酸酯作为用于塑料的阻燃添加剂。

一些聚合物在高温如200℃、225℃、250℃、275℃或更高下加工。许多已知的阻燃剂不适合于这些条件，因为它们太易挥发，热稳定性不足，对加工有不利的影响等。某些有机磷阻燃剂化合物如某些磷酸酯表现出增塑作用，该增塑作用可能不利地影响它们加入至其中的聚合物的力学性能。化合物如一些磷酸酯可能是相对不稳定的以水解，导致不希望的各种磷酸化合物的形成。

许多含磷酸的盐是已知的阻燃添加剂，适用于如热塑性聚合物。美国专利3,894,986公开了包含膦酸碱金属盐即由式(X)的化合物制备的盐的阻燃性热塑性聚酯，其中R是烷基，例如，乙烷膦酸的单钠盐或烷烃膦酸的单甲基酯的钠盐。US 4,972,011公开了烷基膦酸的铝盐或烷烃膦酸的单烷基酯的铝盐，即式(Xa)化合物的盐，其中R是如烷基或被一个或多个卤素或羟基取代的烷基；并且R’是氢、甲基、乙基、丙基或异丙基。

US 2006/0138391公开了由式(X)的化合物形成的盐作为阻燃剂，该盐可以包含多种金属中的任何一种。在US 2006/0138391中实际示例的唯一盐是甲基膦酸甲酯的铝盐，即以上式(Xa)中R和R′是甲基的化合物的铝盐。

DE 3833977公开了由通过甲基膦酸二甲酯与金属氧化物或氢氧化物在水中在高压和120-200℃温度下反应制备的式(Xa)化合物制备的金属盐；举例说明了在高压釜中在高达190℃的温度在升高的压力下在水性溶液中进行的反应。还公开了这些盐与胺如乙二胺和三聚氰胺的加合物，以及该加合物在热塑性塑料中作为阻燃剂的用途。

次膦酸的盐(即式(II)中R₁和R₂是烷基或碳基芳香基的化合物)也是用于热塑性聚合物的已知阻燃添加剂。

其中M选自Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Zn、Fe、Zr、Ce、Bi、Li、Na、K或质子化氮碱的盐是已知的。例如，US 5,780,534和6,013,707公开了式(II)的次膦酸钙和次膦酸铝在聚酯中特别有效，例如，二甲基次膦酸、乙基甲基次膦酸、二乙基次膦酸、正丙基甲基次膦酸、正丙基乙基次膦酸、二正丙基次膦酸、二异丙基次膦酸或二苯基次膦酸的钙和铝盐。

与许多阻燃剂体系一样，含磷酸的衍生物的性能能够通过其他阻燃剂、增效剂和助剂的存在增强。美国专利6,472,448公开了阻燃性硬质聚氨酯泡沫，其中存在氧烷基化的烷基膦酸和聚磷酸铵的组合作为阻燃剂。

美国专利6,365,071公开了一种用于热塑性聚合物如工程塑料，特别是聚酯的协同阻燃剂组合，包含：A)上式(II)的次膦酸盐，例如，二甲基次膦酸铝、甲基乙基次膦酸铝和甲基丙基次膦酸铝；和B)氮化合物，如尿囊素(allantoin)、苯并胍胺(benzoguanamine)、甘脲(glycoluril)、氰脲酸脲、三聚氰胺氰脲酸盐和三聚氰胺磷酸盐。