[发明专利]含有在脂族上结合的溴的阻燃剂聚合物用的稳定剂

说明书

本申请要求2008年12月18日提交的美国临时申请61/138,572的优先权。

本申请涉及包含溴化的聚合物阻燃剂的稳定组合物。

六溴环十二烷，一种通常使用的用于聚苯乙烯泡沫体的阻燃剂，正面临各种管辖权中的规章压力，部分原因在于它被认为在生物体内积累。因此，有代替它的期望。

某些溴化的聚合物是代替六溴环十二烷作为各种聚合物体系中的阻燃剂的有前景的候选物。这些材料足够高的分子量，因而预期它们不在生物体内积累。含有脂族碳-碳不饱和键的各种聚合物可以被溴化至高的溴含量，并且高溴含量使得它们作为FR添加剂是有效的。溴化的聚合物通常也拥有其它关键特征，包括与其它聚合物和其它添加剂(特别是发泡剂)的相容性。在这个方面，溴化的聚合物是潜在的多用途的FR添加剂，因为在供特定的本体(bulk)树脂使用时，聚合物骨架可以选择或定制。例如，在溴化的丁二烯聚合物中可以包含聚苯乙烯嵌段，以改善到聚苯乙烯树脂中的分散性。在聚合物泡沫应用中，FR添加剂不应当对发泡工艺或所制备出的泡沫体产生明显的不利影响，尤其是不应当对泡孔形成和泡孔大小产生明显的不利影响。

溴化的FR添加剂的性能很大程度上取决于溴-碳键的热稳定性。这些键必需足够稳定，以忍耐在各种熔融加工操作过程中所碰到的热条件，所述各种熔融加工操作过程可能例如被用于将FR添加剂结合到本体树脂中或用于将所得的共混物加工成有用制品。FR添加剂在这些加工操作过程中可能暴露于230至250℃或甚至更高的温度，并且在这些条件下不应当释放明显量的溴。在稍微更高的温度，典型地在300至400℃，FR添加剂必需热降解以产生活性的含溴物种，所述活性的含溴物种被认为有助于在着火条件下抑制火焰。

如果溴化的FR添加剂不是足够热稳定的，则溴在熔融加工过程中可能变为自由的。这样可能导致一些问题。一个问题在于在加工过程中溴的损失可能导致FR性能的损失并且导致含有溴化的FR添加剂的本体聚合物的降解。另一个问题是损失的溴可能形成HBr，HBr是一种可以腐蚀加工设备的酸，进一步催化降解FR添加剂并且存在工人暴露的担心。

当溴化的FR添加剂是高分子量聚合物时，发现第三个问题存在。溴的损失可能导致聚合物链之间形成分子间键合(bonds)。一个可能的机理涉及在聚合物中形成脂族碳-碳不饱和键(unsaturation)。这种不饱和键是可聚合的。在高温条件下，这些不饱和物种，以及可能存在于聚合物中的其它残留的不饱和键，可以与其它聚合物分子偶合以形成具有甚至更高的分子量的物质。由于溴化的聚合物的分子量本来就高，因此难于构建足够的分子量和/或交联以形成不溶性凝胶。

凝胶可能导致产品的装饰性不完整，并且在某些情况下，可能影响其性能。凝胶可能累积在加工设备的内表面上。在制备发泡材料时可能产生特殊的问题。凝胶化的材料可能干涉发泡体的泡孔结构的形成，并且还可能对其物理性质产生不利影响。这是因为凝胶化材料的粘弹性性质通常明显不同于FR添加剂自身的粘弹性性质。

凝胶化程度取决于时间和加工温度。凝胶化的量可能变得相当明显，尤其是如果材料在高于200℃的温度熔融加工。这个问题在热塑性发泡挤出工艺以及产生大量碎屑(scrap)的其它工艺中是特别严重的。为了降低成本，碎屑再循环返回到工艺中。在碎屑中含有的凝胶化的物质和FR添加剂也因此被再循环。凝胶当以这种方式再循环返回时通常不能再熔融。再循环的凝胶化物质和FR添加剂进行到高加工温度的另外暴露。这可以导致加速的凝胶形成，因为凝胶粒子可以参与另外的反应。结果，随着越来越多的碎屑被再循环，凝胶化的物质累积在产品中。尽可能地减少这种凝胶的形成是非常重要的。

因此，期望能提供一种方式，其中当含脂族溴的聚合物和共聚物暴露于高温时以减少或防止它们的凝胶化。这应当以低成本、使用对熔融加工操作本身或所得产品没有明显不利影响的材料或方法而完成。当熔融加工操作的产品是发泡的材料时，发泡体结构，即泡孔大小、泡孔大小分布和开孔/闭孔含量应当尽量(at most)受影响最小。

本发明在一个方面是一种用于制备聚合物组合物的方法，所述方法包括：在(1)至少一种亚磷酸烷基酯、(2)至少一种环氧化合物，或者(3)既(1)又(2)存在下，熔融加工含有熔融本体聚合物和含脂族溴的聚合物的混合物。