[发明专利]阻燃剂组合物以及包含该组合物的聚氨酯泡沫塑料

说明书

本发明要求于2004年5月4日提交的美国临时专利申请No.60/677,792的优先权，该申请的全部内容引入本申请作为参考。

1.发明领域：

本发明涉及阻燃剂组合物，更特别地涉及用在聚氨酯泡沫塑料中的液态磷酸酯阻燃剂组合物。

2.发明背景：

软质聚氨酯泡沫塑料被广泛用作例如家具、床垫和汽车等中的减震或衬垫材料。通常将阻燃剂加入到泡沫塑料中。然而，很难发现这样的阻燃剂，其能够经济地获得足够的阻燃性能，并且对泡沫塑料的物理性质不会造成不良影响。

在美国软质板行业使用的阻燃剂主要是满足两种可燃性测试。它们是汽车行业和California Bureau of Home Furnishings 117A&D使用的MVSS302测试(实际为两种测试的组合)。已知磷酸芳基酯能够满足这些要求，但是，在能够获得足够阻燃性能的水平下，它们可能破坏性地使泡沫塑料(尤其是低密度泡沫塑料)软化至一些物理性质(例如回弹性)不能满足商品化可接受的水平。例如，丁基化磷酸三苯基酯(本领域公知的为磷酸三苯基酯和一种或多种丁基取代的磷酸三苯基酯的混合物)是一种特别有效的阻燃剂。但是，它的使用往往会使泡沫塑料软化。

有许多涉及阻燃剂和/或改善聚氨酯泡沫塑料物理性质的文献被公开。例如，美国专利No.6,855,741公开了一种改进的软质聚氨酯泡沫塑料，其通过包含多元醇化合物、异氰酸酯、非卤素发泡剂，以及选自邻苯二甲酸烷基苄基酯、磷酸酯和苯甲酸酯的增塑剂和交联剂/增链剂例如间苯二酚或者聚氧乙烯基多元醇的组合物的反应制备而成。该专利涉及通过向泡沫塑料中加入增塑剂例如邻苯二甲酸酯或磷酸酯对聚氨酯泡沫塑料进行软化，所述聚氨酯泡沫塑料已经通过使用水作为发泡剂被硬化。该专利并不涉及为了保持泡沫塑料可接收的物理性能而“硬化”泡沫塑料，其通过向泡沫塑料中加入磷酸芳基酯阻燃剂而被软化。

因此，仍然需要提供一种能够保持聚氨酯泡沫塑料可接受的物理性质的方法，该聚氨酯泡沫塑料往往通过加入芳基磷酸酯阻燃剂而被软化。

3.发明概述

根据本发明，通过提供一种包括如下物质的液态阻燃剂组合物来获得这些或者其他目标：

(a)包括磷酸三苯基酯和烷基取代的磷酸三苯基酯的磷酸酯混合物；和

(b)可溶于所述磷酸酯混合物(a)的多元醇交联剂。

更进一步，本发明提供一种包含有效阻燃量的前述液态阻燃剂的聚氨酯泡沫塑料。

此处，令人惊讶地发现，采用包含磷酸三苯基酯和烷基取代的磷酸三苯基酯与多元醇交联剂混合的阻燃剂磷酸酯混合物，当加到聚氨酸酯泡沫塑料中时，不仅提供能够通过可燃性测试的泡沫塑料，而且提供具有可接受物理性质(例如回弹性)的泡沫塑料，这与不包含磷酸酯阻燃剂的泡沫塑料相似。

4.发明详述

本发明液体阻燃剂组合物包括磷酸三苯基酯和一种或多种烷基取代的磷酸三苯基酯组合与多元醇交联剂的混合物。混合物中存在的烷基取代的磷酸三苯基酯可以是具有结合到相同或不同苯环上的直链和/或支链烷基(优选C₁-C₄烷基)的单-、二-和/或三烷基取代的磷酸三苯基酯。所述烷基可以各自连接到苯环的邻位、间位和对位上。

可用于本发明实践的示例性磷酸酯阻燃剂混合物包括，例如，磷酸三苯基酯和烷基取代的磷酸三苯基酯，例如磷酸甲苯基二苯基酯，磷酸乙苯基二苯基酯，磷酸二乙苯基二苯基酯，磷酸正丙基苯基二苯基酯，磷酸异丙基苯基二苯基酯，磷酸二异丙基苯基二苯基酯，磷酸正丁基苯基二苯基酯，磷酸异丁基苯基二苯基酯，磷酸叔丁基苯基二苯基酯，磷酸二甲苯基苯基醚，磷酸双-(乙基苯基)苯基酯，磷酸双-(导丙基苯基)苯基酯，磷酸双-(叔丁基苯基)苯基酯，磷酸三甲苯基酯，磷酸三-(乙基苯基)酯，磷酸三-(异丙基苯基)酯，磷酸三-(叔丁基苯基)酯及其混合物。

基于磷酸酯混合物的总重量，本发明的阻燃剂磷酸酯混合物优选包括约20wt.％或更多、通常约20wt.％-约80wt.％的磷酸三苯基酯组份，和通常约80wt.％-约20wt.％的烷基取代的磷酸三苯基酯。可选择地，用于本发明实践的磷酸酯阻燃剂混合物优选磷的总量为至少约8.3wt.％的磷，更优选为至少约8.5wt.％的磷。

本发明的优选实施方案中，磷酸酯混合物是丁基化的磷酸三苯基酯，即，磷酸三苯基酯与一种或多种叔丁基取代的磷酸三苯基酯的混合物。特别优选的丁基化磷酸三苯基酯是购自Supresta LLC.的商品，名称为Phosflex 71B。