BR112014010341B1 - composição de revestimento para meios de filtro, filtro, e, método para comunicar retardância de chama a um meio de filtro fibroso - Google Patents

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Abstract

COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO PARA MEIOS DE FILTRO, FILTRO, E, MÉTODO PARA COMUNICAR RETARDÂNCIA DE CHAMA A UM MEIO DE FILTRO FIBROSO. Monômeros não halogenados que podem ser polimerizados em polímeros retardadores de chama e processos para a produção de monômeros e polímeros são fornecidos. Em um aspecto mais simples, é fornecida uma composição monomérica que pode compreender a) um grupo derivado de um de um ácido (met)acrílico, (met)acrilamida ou vinilbenzeno, b) uma porção de polifosfato e c) uma espécie de amina. Ma composição monomérica, o monômero etilenicamente insaturado de (a) é ligado de maneira covalente diretamente ou através de um grupo de ligação à porção de b), que forma uma unidade monomérica precursora. As espécies de amina de c) está em complexo com a unidade monomérica precursora. O polímero pode ser um homopolímero da composição monomérica ou um copolímero da composição monomérica tendo variantes a), b) e c). Em uma foma de realização, o polímero pode compreender adicionalmente monômeros etilenicamente insaturados não covalentemente ligados a uma porção de poIifosfato.

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[0001] A tecnologia descrita refere-se às composições de retardador não halogênio que compreendem fósforo em complexo com nitrogênio.
[0002] Halogênios, isto é, flúor, cloro, bromo e iodo, podem ser usados em composições retardadoras de chama. Entretanto, os halogênios são elementos químicos muito ativos e podem gerai- substâncias tóxicas, tais como dioxina e difúrano, na degradação. Estas substâncias podem acumular em um corpo humano por períodos longos de tempo e causar problemas hormonais ambientais. Além disso, flúor, cloro e bromo, em particular, foram conhecidos causar depleção grave de ozônio. Por esta razão, o uso de halogênios, como retardadores de chama ou em outras aplicações, é crescentemente regulado. Consequentemente, existe uma necessidade quanto a retardadores de chama não halogenados.
[0003] Além disso, existe uma necessidade quanto a composições retardadoras de chama para meio de filtro fibroso. Em alguns sistemas de filtrado, partículas quentes podem ser carregadas com o filtrado e no filtro. Estas partículas quentes podem causar dano de queima menor, tais como pontos pretos ou, em alguns casos, levar à ignição do filtro, resultando em fogo. Muitos revestimentos de filtro retardadores de chama correntes apresentam problemas. Por exemplo, alguns revestimentos podem ser halogenados, alguns podem desgastar quimicamente o material de meios de filtro, alguns interferem com a porosidade do filtro e algumas lavagens e deixam o filtro vulnerável.
[0004] Existe uma necessidade quanto a composições retardadoras de chama não halogenadas que indicam alguns destes objetivos.
[0005] Um método de obter uma composição retardadora é incluir fósforo na composição. Por exemplo, Patente U. S. N° 5,281,239 concedida a Chatelin et al., emitida em 25 de janeiro de 1994, explica um método de enxertar um material fibroso com ésteres etilênicos de ácido fosfórico da fórmula geral:
Figure img0001
a taxa de enxerto do éster é explicada ser menor ou igual a 20 %.
[0006] Similarmente, a publicação US N° 2010/0261862 concedida a Sugiyama et al., publicada em 14 de outubro de 2010, explica um método para enxertar compostos contendo fósforo junto com um composto de amina em uma fibra celulósica. O método conta com a irradiação da fibra para criar radicais aos quais o composto contendo fósforo pode aglutinar-se.
[0007] JP2007182652A concedida a Toshio, publicado em 19 de julho de 2007, explica aditivos retardadores de chama que compreendem uma mistura de um retardador com base em fósforo orgânico e um retardador do tipo nitrogênio. Similarmente, CN 102071032 explica o uso na combinação de retardadores de chama contendo fósforo e contendo nitrogênio. Estas publicações explicam apenas compostos contendo ácido fosfórico tribásico e não explicam a polimerizaçào dos compostos.
[0008] As composições poliméricas contendo uma resina de vinila modificada por borracha, uma resma de éter de polifenileno, um composto de fosfato de alquila cíclico e um éster de fosfato aromático são explicados na Patente U. S. N° 7,829,629 concedida a Ahn et al., emitida em 9 de novembro de 2010. Similarmente, a publicação US N° 2007/0192966 concedida a Cottrell et al., publicada em 23 de agosto de 2007, explica polímeros contendo fósforo retardador compreendidos entre 10 e 100 % em peso das unidades derivadas de monômero contendo fósforo. Nenhuma das referências já mencionadas explica um polímero em que os monômeros estão em complexo com uma espécie de amina. Estes polímeros devem ser altamente ácidos e danificam vários substratos e, desta maneira, uma relação de transporte.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0009] Verificou-se novos monômeros retardadores de chama (FR) que podem ser polimerizados em novos polímeros retardadores de chama não halogenados que mantêm a retardância de chama e propriedades de tração quando usadas m composições de revestimento para meio de filtro fibroso.
[0010] Desta maneira, em uma forma de realização, a invenção fornece uma composição de revestimento para meios de filtro. A composição de revestimento compreende um polímero retardador compreendido de unidades monoméricas derivadas de uma composição monomérica retardadora. A composição monomérica retardadora é compreendida de a) um grupo derivado de um de um ácido (met)acrílico, (met)acrilamida ou vinilbenzeno, b) uma porção de polifosfato e c) uma espécie de amina. O monòmero etilenicamente insaturado de a) é ligado de maneira covalente diretamente ou através de um grupo de ligação to a porção de polifosfato de b) que forma uma unidade monomérica precursora. As espécies de amina de c) está em complexo com a porção de fosfato de polifosfato covalentemente ligado de b) na unidade monomérica precursora.
[0011] Em algumas formas de realização, pelo menos 20 % dos monômeros no polímero da composição de revestimento para meios de filtro são umas composições monoméricas retardadores de chama e de 0,1 % a cerca de 80 % dos monômeros no polímero are monômeros etilenicamente insaturados que não são covalentemente ligados a uma porção de polifosfato. Além disso, o polímero pode ser compreendido de pelo menos 1 % em peso de fósforo e tem um Mn de pelo menos cerca de 1000 g/mol. Ainda, pelo menos 90 % dos monômeros no polímero podem compreender uma combinação de monômeros etilenicamente insaturados que não são covalentemente ligados a uma porção de polifosfato e umas composições monoméricas retardadores de chama.
[0012] Em formas de realização adicionais, a composição de revestimento para meios de filtro ainda podem compreender de cerca de 1 a cerca de 50 partes em peso do aditivo retardador, tal como, por exemplo, cianurato de melamina, por 100 partes em peso do dito polímero retardador.
[0013] Em uma outra forma de realização, a composição de revestimento para meios de filtro pode ser adicionalmente combinada com um ou mais polímeros de poliuretano, polímeros de poliamida, polímeros de poliureia, polímeros de poliacrilato ou misturas dos mesmos.
[0014] Em uma forma de realização adicional, a invenção fornece um filtro compreendido de um meio de filtro fibroso e a composição de revestimento retardador para meios de filtro como descrito aqui.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0015] Várias características e formas de realização preferidas serão descritas abaixo por intermédio de ilustração não limitante.
[0016] Todos os limites de faixa e razão descritos neste relatório descritivo e reivindicações podem ser combinados de qualquer maneira. Deve ser entendido que a não ser que estabelecido especificamente de outra maneira, referências a “um”, “uma” e “o” podem incluir um ou rnaís do que um e que referência a um item no singular também pode incluir o item no plural.
[0017] O termo “% em peso de” significa o número de partes em peso de ingrediente por 100 partes em peso da composição ou material do qual o ingrediente forma uma parte.
[0018] Como usado aqui, uma porção de polifosfato refere-se específicamente a um grupo contendo um átomo de fósforo ligado a três íons de oxigênio (fosfonato) ou um átomo de fósforo ligado a quatro íons de oxigênio (fosfato). A porção de polifosfato pode conter mono, di, tri-fosfato ou superior ou um mono- e/ou di-fosfonato e, em particular, um monofosfato, difosfato, trifosfato ou monofosfonato. Preferivelmente uma porção de polifosfato é um mono, di ou tri-fosfato.
[0019] Como usado aqui, o termo “substituinte de liidrocarbila" ou “grupo hidrocarbila” é usado em seu sentido comum, que é bem conhecido por aqueles habilitados na técnica. Especi ficamente, este refere-se a um grupo tendo um átomo de carbono ligado diretamente ao remanescente da molécula e tendo predominantemente caráter de hidrocarboneto. Os exemplos de hidrocarbila incluem: (i) substituintes de hidrocarboneto, isto é, substituintes alifáticos (por exemplo, alquila ou alquenila), alicíclico (por exemplo, cicloalquila, cicloalquenila) e substituintes aromáticos, alifáticos e aromáticos substituídos alicíclicos, bem como substituintes cíclicos em que o anel é completado através de uma outra porçào da molécula (por exemplo, dois substituintes juntos formam um anel); (ii) substituintes de hidrocarboneto substituídos, isto é, substituintes contendo grupos que não hidrocarboneto que, no contexto desta invenção, não alteram predominantemente a natureza do hidrocarboneto do substituinte (por exemplo, halo (especialmente, cloro e flúor), hidróxi, alcóxi, mercapto, aIquilmercapto, nitro, nitroso e sulfóxi); (iii) substituintes hetero, isto é, substituintes que, enquanto tem um caráter predominantemente de hidrocarboneto, no contexto desta invenção, outro que não carbono em um anel ou cadeia de outra maneira composto de átomos de carbono. Os heteroátomos incluem enxofre, oxigénio, nitrogênio e abrangem substituintes como piridila, furila, tienila e imidazolila. Como usado aqui, um grupo alquila contendo um átomo de oxigênio é referido a um grupo alcóxi.
[0020] O termo '‘revestimento” é usado aqui para referir-se a revestimento por impregnação, saturação, rolo, escova, pulverização, espuma e cortina e procedimentos similares.
[0021] A expressão “( ),” tal como “(met)”, “(ale)”, ou “(alquil),” é usada para indicar que o substituinte particular em um nome químico está opcional mente presente mas pode estar ausente. Por exemplo, o termo “(met)acrilato” pode ser usado para referir-se a acrilato ou metacrilato.
[0022] Corno usado aqui o termo '‘polímero’1 refere-se ao produto de uma reação de polimerização em que as moléculas de um ou mais monômeros são ligados juntos para formar moléculas grandes cujo peso molecular é um múltiplo daquele do um ou mais monômeros. Estes polímeros podem ser homopolímeros ou copolímeros. Estes polímeros podem ser polímeros lineares, polímeros ramificados, polímeros reticulados ou uma mistura de dois ou mais destes.
[0023] O termo “homopoiímero” é usado aqui para referir-se a um polímero resultante da polimerização de um monômero simples.
[0024] O termo “copolímero” é usado aqui para referir-se a um polímero resultante da polimerização de dois ou mais monômeros quimicamente distintos.
[0025] O termo “polímero linear” refere-se a um polímero em que as moléculas formam cadeias longas sem ramificações ou estruturas reticuladas.
[0026] O termo “polímero ramificado” refere-se a um polímero em que as moléculas formam uma cadeia principal ou uma cadeia polimérica e uma ou mais cadeias relativamente curtas adicionais são ligadas à cadeia principal ou cadeia principal polimérica.
[0027] O termo “polímero reticulado” refere-se a um polímero em que as moléculas poliméricas são ligadas umas às outras em outros pontos em suas estruturas que não nas extremidades das cadeias poliméricas.
[0028] O termo polímero “isento de halogênio” ou “nào halogenado” refere-se a polímero que não tem quaisquer átomos halogênios ligados a este. Em uma forma de realização, o polímero isento de halogênio é um polímero isento de cloro. O termo “isento de halogênio” não exclui o halogênio que pode estar presente em níveis contaminados, por exemplo, níveis de até cerca de 5 % em peso e em uma forma de realização até cerca de 2 % em peso e em uma forma de realização até cerca de 1 % em peso e em uma forma de realização até cerca de 0,5 % em peso e em uma forma de realização até cerca de 0,2 % em peso e em uma forma de realização até cerca de 0,1 % em peso.
[0029] É reconhecido que quando um monòmero é polimerizado, a unidade monomérica resultante dentro do polímero terá uma estrutura que é levemente alterada a partir do monòmero de partida. A unidade monomérica é equivalente a, isto é, derivada ou derivável do monòmero de partida, tendo os mesmos átomos nas mesmas posições relativas umas às outras como no monòmero, apenas ligação dupla carbono a carbono do monòmero é convertida a uma ligação dupla carbono a carbono na unidade monomérica e os elétrons em excesso a partir daquela conversão do monòmero são usados para a ligação a cada unidade monomérica aos átomos de carbono adjacentes em uma unidade de repetição do polímero. Deve ser estimado aqui que a referência a um polímero que compreende um monòmero significa que o polímero é compreendido de unidades monoméricas equivalentes a, isto é, derivada ou derivável do monòmero.
[0030] Em um aspecto mais simples da invenção, é fornecida uma nova composição monomérica retardadora. A nova composição monomérica retardadora pode compreender a) um monòmero etilenicamente insaturado, tal como, por exemplo, um grupo derivado de um de um ácido (met)acrílico, (met)acrilamida ou vinilbenzeno, b) uma porção de polifosfato e c) uma espécie de amina. Como usado aqui, vinilbenzeno pode ser estireno ou um vinilbenzeno substituído por alquila, tal como, por exemplo, a-metil estireno, 1-meti 1-2- vinilbenzeno, l-metil-3-vinilbenzeno, I-metil-4-vinilbenzeno e outros.
[0031] Como o monòmero etilenicamente insaturado, também é considerado, por exemplo, 2-hidroxietil (met)acrilato (HEMA). Altemativamente, outros monômeros, tais como (met)acrilato de hidroxipropila ou (met)acrilato de 4-hidroxibut.ila são considerados. Da mesma maneira, 2-hidroxietil (met)acrilamida, hidroxipropil (met)acrilamida, (met)acrilato de polietilenoglicol e outros são considerados.
[0032] Em uma nova composição monomérica retardadora, um dos monômeros etilenicamente insaturados de a) é ligado de maneira covalente diretamente ou através de uni grupo de ligação to a porção de polifosfato de b), que forma uma unidade monomérica precursora. Além disso, as espécies de amina de c) estão em complexo, tipicamente um sal com uma porção de fosfato de polifosfato covalentemente ligado de b) na unidade monomérica precursora. Desta maneira, embora os monômeros etilenicamente insaturados de a), a porção de polifosfato de b) e as espécies de amina de c) são descritas separadamente, em uma nova composição monomérica retardadora, as espécies de amina estão presentes em complexo com a porção de polifosfato e a porção de polifosfato é ligado de maneira covalente aos monômeros etilenicamente insaturados de a).
[0033] Um monômero retardador é um que comunica retardância de chama a um polímero que é incorporado.
[0034] As formas de realização de uma nova composição monomérica retardadora podem ser, por exemplo, ésteres de fosfato de metacrilato de 2- hidroxietila complexado com guanil ureia e ésteres fosfóricos de metacrilato de 2-hidroxietila complexado com guanil ureia. Sem desejar estar ligada por teoria, a nova composição monomérica retardadora pode ser representada, por exemplo, pela nova composição monomérica retardadora da fórmula 1.
Figure img0002
[0035] Em algumas formas de realização da invenção, o termo “derivado” pode significar derivado ou derivável. Em algumas formas de realização, o monômero contendo fósforo pode ser derivada ou derivável de ácido (met)acrílico ou (met)acrilamida. Por derivável, é entendido que a derivação do monômero é possível a partir do ácido (met)acrílico ou (met)acrilamida, mas também pode ser derivado de outros materiais, tais como outras fontes de ácido (met)acrílico, por exemplo, (met)acriloni trila em uma reação de Ritter. Em um outro exemplo, o monômero retardador derivado de ácido (met)acrílico pode ser feito usando-se um éster de ácido (met)acrílico. Em tais casos como os exemplos precedentes, o produto monomérico contém a porção de ácido (met)acrílico ou (met)acrilamida logo o mesmo como se forem derivados de ácido (met)acrílico ou (met)acrilamida.
[0036] Como observado acima, uma unidade monomérica precursora pode ser formada a partir de uma porção de polifosfato e um monômero etilenicamente insaturado de a). A porção de polifosfato pode ser um composto de polifosfato ou monofosfonato da fórmula -R3X- [P(=OXOR5)O]nR4, ou-RrP(=O)(OR4)(OR5), onde: X é O ou NH, R3 é um grupo de ligação de hidrocarbila C0-C50 tendo átomos de oxigênio e/ou nitrogênio substituído por até 20 dos átomos de carbono, n pode estar entre cerca de 1 a cerca de 10, ou cerca de 1 a cerca de 8, ou cerca de 1 a cerca de 6 e preferivelmente de cerca de 1 a cerca de 3, R4 é H, ou alquila, R5 é H ou M ‘ e N'T é um contraíon selecionado dos elementos dos Grupos I e II da tabela periódica ou amónio.
[0037] Como usado aqui, amónio significa NH4 ou mono-, di-, tri- ou tetra-al qui lamôn i i o.
[0038] Em algumas formas de realização, a porção de polifosfato pode conter um ácido tribásico de fósforo. Em algumas formas de realização, a porção de polifosfato pode ser derivada de monofosfato de carboxietila, monofosfonato de carboxietila, monofosfato de carboamidoetila, monofosfonato de carboamidoetila, monofosfato de fenetila ou monofosfonato de fenetila.
[0039] Frequentemente, a unidade monomérica precursora, isto é, a unidade compreendida do ácido (met)acrílico, (met)acrilamida ou vinilbenzeno covalentemente ligado a uma porção de polifosfato, pode ser adquirido comercialmente, mas as unidades monoméricas precursoras não comerciais também são consideradas aqui. Frequentemente as unidades monoméricas precursoras comerciais são misturas, tais como, por exemplo, Sipomer™ Pam-4000 disponíveis da Rhodia, que é uma parte principal de HEMA monofosfato éster e uma parte menor bis(2-hidroxietil (met)acrilato) fosfato éster. Tais misturas são consideradas aqui, bem como unidades monoméricas precursoras que são composições puras. HEMA polifosfato também pode ser feita diretamente de HEMA e pentóxido de fósforo ou ácido fosfórico. Alguns outros exemplos de unidades monoméricas precursoras podem incluir, éster de fosfato de (met)acrilato de polietileno glicol fosfato éster (disponível como PAM-100 da Rhodia), polipropileno glicol (met)acrilato fosfato éster (disponível como PAM-200 da Rhodia), ácido metacrilamidoetil fosfônico, ácido vinilbenzeno fosfônico, ácido vinil fosfônico e ácido isopropenil fosfônico.
[0040] Em geral, as espécies de amina c) podem ter um peso molecular de cerca de 17 a cerca de 3.000 g/mol. As espécies adequadas de amina para a nova composição monomérica retardadora pode ser derivada de, por exemplo, diciandiamida, alquilaminas, tal como, por exemplo, trimetilamina, trietilamina. trietanolamina e dimetilamina ou guanidina. Outros exemplos de compostos de amina adequados são ureia, alquil ureias substituídas, tioureia, alquil tioureia, cianamida. etilenodíureia, anilina, etilenoaminas, guanidina, guanamina, benzoguanamina, acetoguanamina, glicolurila, acrilamida. metacrilamida, melamina, benzeno sulfonamida, naftaleno sulfonamida, tolueno sulfonamida, amelina, amclida, guanazol, fenilguanazol, carbamoilguanazol, di-hidroxietilenoureia, etilenoureia, propileno ureia, melem (CeH^Nio), melam (C^HçNn), octadecilamida, glicina e suas misturas. Um exemplo específico das espécies adequadas de amina para o uso em uma nova composição monomérica retardadora pode ser guanil ureia, que pode ser derivada de diciandiamida e água.
[0041] Um outro aspecto da invenção é um polímero retardador. Em uma forma de realização, os polímeros retardadores de chama podem ser homopolímeros ou copolímeros que compreende a novas composições monoméricas retardadores de chama do aspecto mais simples da invenção. Em uma outra forma de realização, os polímeros retardadores de chama podem ser um copolímero de A) pelo menos uma unidade monomérica etilenicamente insaturada que é não covalentemente ligada a uma porção de polifosfato e B) a novas composições monoméricas retardadores de chama do aspecto mais simples da invenção. Como um copolímero, o polímero pode conter uma ou mais das mesmas unidades monoméricas etilenicamente insaluradas diferentes de A) e/ou um ou mais das mesmas ou novas composições monoméricas retardadores de chama diferentes de b).
[0042] Em algumas formas de realização, as unidades de monòmero etilenicamente insaturado de A) podem ser de 0 % ou 0,1 % dos monômeros no polímero a cerca de 80 % dos monômeros no polímero. Da mesma maneira, até cerca de 65 % dos monômeros no polímero retardador podem ser unidades monoméricas etilenicamente insaluradas de A). Altemativamente, até cerca de 70 % ou 75 % dos monômeros podem se as unidades de monòmero etilenicamente insaturado de A).
[0043] As unidades de monòmero etilenicamente insaturado de A) da presente invenção podem servir, entre outras coisas, para fornecer características físicas particulares ao polímero. Desta maneira, uma pessoa de habilidade comum na técnica pode escolher o monômero apropriado etilenicamente insaturado para o polímero retardador com base nas características físicas particulares desejadas para uma aplicação particular do polímero retardador.
[0044] Alguns dos exemplos de monômeros etilenicamente insaturados não covalentemente ligados a uma porção de polifosfato adequado para o uso no polímero retardador pode ser, por exemplo, um ou mais de, estireno, (met)acrilatos de alquila C1-C40, (met)acrilamidas C1-C40, acrilamida, N-metilolacrilamida, acrilonitrila, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacômco, ácido maléíco, ácido 2-acrilamido-2- metilpropano sulfônico, (met)acri latos de hidroxialquila C1-C40, metacrilato (acetoacetóxi)etila, hidroxialquil (met)acrilamida C1-C40, diacetona acrilamida, ésteres vinílicos, butadieno, isopreno e compostos diméricos ou multiderivados destes. Além disso, embora o polímero retardador possa ser não halogenado, monômeros etilenicamente insaturados halogenados, tal como, por exemplo, cloreto de vinila, também são consideradas aqui como unidades monoméricas etilenicamente insaturadas adequadas A) nos polímeros retardadores de chama.
[0045] No polímero retardador de acordo com a invenção, pelo menos 20 % dos monômeros no polímero são selecionados de uma nova composição monomérica retardadora. Também pode ser considerado que até 100 % dos monômeros que fonnam o polímero retardador podem ser uma nova composição monomérica retardadora. Também é considerado que pelo menos 30 %, pelo menos 40 % ou pelo menos 50 % dos monômeros no polímero retardador podem ser uma nova composição monomérica retardadora. Em certos polímeros retardadores de chama de acordo com a invenção, pelo menos 35 %, pelo menos 45 % e pelo menos 55 % dos monômeros podem ser uma nova composição monomérica retardadora.
[0046] Em algumas formas de realização, pelo menos 80 % ou pelo menos 85 % ou pelo menos 90 % e em algumas fornias de realização pelo menos 95 % dos monômeros no polímero compreendem uma combinação do monômeros etilenicamente insaturados que não são covalentemente ligados a uma porção de polifosfato e a novas composições monoméricas retardadores de chama.
[0047] Preferivelmente, o polímero retardador é compreendido de pelo menos 1 % em peso de fósforo e tem um peso molecular médio numérico (Mn) de pelo menos cerca de 1000 g/mol. Em outras formas de realização, o polímero retardador podem conter fósforo de cerca de 1 % em peso de a cerca de 15 % em peso de ou de cerca de 2 % em peso de a cerca de 14 % em peso de ou de cerca de 5 % em peso de a cerca de 10 % em peso de. Em uma forma de realização, o polímero retardador contém pelo menos 7 % em peso de fósforo e em um outro o polímero retardador contém cerca de, 9 % em peso de fósforo e em um outro 10,6 % em peso de fósforos.
[0048] O Mn do polímero retardador deve ser de pelo menos 1000 g/mol. O Mn também pode ser de cerca de 50.000 g/mol a cerca de 1.000.000 g/mol ou de cerca de 100.000 g/mol a cerca de 750.000 g/mol. Em uma forma de realização, o Mn do polímero retardador pode ser dc cerca de 200.000 g/mol a cerca de 500.000 g/mol.
[0049] Surpreendentemente, os polímeros retardadores de chama compreendidos da novas composições monoméricas retardadores de chama fornece desempenho retardador melhor do que os polímeros similares que não incluem um polifosfato/espécies de amina como faz a nova composição monomérica retardadora.
PROCESSO
[0050] Em uma fonna de realização preferida, o polímero retardador pode ser produzido produzindo-se primeiro uma mistura de pelo menos uma nova composição monomérica retardadora e polimerizando-se subsequentemente com radical livre a mistura para formar um polímero retardador, por exemplo, como mostrado na fórmula 11.
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[0051] Além disso, embora as unidades monoméricas etilenicamente insaturadas de A) possam ser adicionadas à mistura de polimerização da pelo menos uma nova composição monomérica retardadora de modo que a polimerização resulta em um polímero retardador em que 0 % a cerca de 80 % (ou cerca de 0,1 a 75 % ou 1 a 65 % ou 5 a 55 %) dos monômeros são unidades monoméricas etilenicamente insaluradas de A) e pelo menos 20 % dos monômeros são a pelo menos uma nova composição monomérica retardadora. Utilizando-se o processo precedente, um polímero retardador pode ser produzido em que até 80 %, ou até 85 % ou até 90 % das unidades monoméricas no polímero podem ser uma nova composição monomérica retardadora. Da mesma maneira, até 95 % ou até 100 % das unidades monoméricas no polímero podem ser uma nova composição monomérica retardadora.
[0052] A mistura da pelo menos uma nova composição monomérica retardadora pode ser produzida, era uma forma de realização, pela reação de uma mistura de pelo menos uma unidade de monòmero precursor com uma mistura de pelo menos uma espécie de amina entre 10 minutos e 8 horas, preferivelmente cerca de 1 e 5 horas, em uma temperatura entre cerca de 20°C e 100°C, preferivelmente 70°C a 95°C, para formar uma mistura de pelo menos uma nova composição monomérica retardadora.
[0053] Em uma forma de realização alternativa, o polímero retardador pode ser produzido produzindo-se primeiro um polímero precursor pela polimerização de radical livre unidades monoméricas precursoras junto com as unidades monoméricas etilenicamente insaturadas de A) para produzir um polímero em que 0 % a cerca de 80 % dos monômeros são unidades monoméricas etilenicamente insaturadas de A) e pelo menos 20 % dos monômeros are unidades monoméricas precursoras. Subsequente à polimerização, o polímero precursor pode ser reagido com espécies o bastante de amina para complexar as porções de polifosfato na unidade monomérica precursoras, como mostrado, por exemplo, na fórmula III.
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[0054] Utilizando-se o processo precedente, um polímero retardador pode ser produzido em que até 30 % ou até 35 % ou até 40 % das unidades monoméricas no polímero pode ser covalentemente ligado com porções de polifosfato.
[0055] Notavelmente, um contraíon pode ser produzido no composto durante o ajuste de pH. Por exemplo, NaOH, KOH, hidróxido de amónio ou alquil hidróxido de amónio pode ser utilizado pelo ajuste de pH, resultando na substituição do hidrogênio de uma ou ambas as hidroxilas com um contraíon, tal como Na\ K \ amónio ou alquil amónio.
[0056] Em algumas formas de realização, um catalisador de polimerização ou outro catalisador padrão pode ser utilizado para auxiliar a polimerização. Os exemplos de catalisadores de polimerização pode ser sais de hipofosfito de metal alcalino, tal como hipofosfito de sódio, fostitos de metal alcalino, polifosfitos de metal alcalino, di-hidrogenos de metal alcalino, ácidos polifosfóricos e ácido alquil polifosfmicos. No caso onde uma nova composição monomérica retardadora é produzida e então polimerizada, o uso de um catalisador de polimerização pode resultar em até 95 % ou até 97,5 % ou ainda até 100 % das unidades monoméricas no polímero covalentemente ligado com porções de polifosfato. Da mesma maneira, no caso onde a polimerização acontece antes da complexação, o uso de um catalisador de polimerização pode resultar em até 80 %, ou até 85 % ou até 88 % ou ainda até 90 % das unidades monoméricas no polímero covalentemente ligado com porções de polifosfato. O solvente pode ser utilizado em qualquer ponto nos processos, incluindo durante a adição e a reação dos monômeros vinílicos usados na polimerização.
[0057] Na forma de realização os processos para produzir os polímeros retardadores de chama, a mistura da pelo menos uma unidade de monômero precursor pode ser obtida comercialmente ou por processos já conhecidos por aqueles habilitados na técnica.
[0058] Em uma forma de realização, a pelo menos uma unidade de monômero precursor pode ser feita diretamente a partir da reação de um (met)acrilato de alcoxila com pentóxido de fósforo em água.
[0059] No processo para produzir o polímero retardador, a razão de polifosfato pàra espécies de amina (P:N) nas espécies da etapa de reação de amina podem ser de cerca de 1:0,2 a cerca de 1:15. A razão P:N também pode ser de cerca de 1:0,5 a cerca de 1:10 ou de cerca de 1:1 a cerca de 1:5. Adicionalmente, em cada forma de realização, a etapa de reação de espécies de amina pode ser realizada na presença de água. Em particular, a etapa de reação pode ser completada pela reação das unidades monoméricas precursoras ou polímero precursor com diciandiamida e água. A reação com diciandiamida e água resultará na produção de um guanil ureia, cuja guanil ureia pode então complexar com a porção de polifosfato na unidade monomérica precursoras. A reação de complexação pode resultar em outros subprodutos, cujos subprodutos são considerados aqui.
[0060] Em cada forma de realização, a polimerização ou copolimerização de radical livre dos monômeros pode ser qualquer processo de polimerização, tal como, por exemplo, pela polimerização de dispersão, polimerização da solução, foto-polimerização ou polimerização por radiação. A polimerização de emulsão pode ser usada. Os monômeros podem ser emul si ficados com tensoativo aniónico, catiônico ou não iônico ou agente de dispersão ou misturas compatíveis destes tal como uma mistura de um tensoativo aniónico e não iônico, usando-se, por exemplo, de cerca de 0,05 % a cerca de 5 % em peso de um tensoativo ou agente de dispersão com base no peso do monômero. Os agentes de dispersão catiônicos incluem cloreto de lauril piridínio, acetato de cetildimetil amina e cloreto de alquildimetilbenzilamônio, em que o grupo alquila tem de 8 a 18 átomos de carbono. Os agentes de dispersão aniônicos adequados incluem, por exemplo, sulfatos de álcool graxo alcalinos, tais como lauril sulfato de sódio e outros; arilalquil sulfonatos, tal como isopropilbenzeno sulfonate de potássio e outros; sulfosuccinatos de alquila alcalinos, tais como octil sulfossuccínato de sódio e outros e sulfatos ou sulfonatos de arilalquilpolietoxietanol alcalinos, tal como t-octilfenoxipolietoxietil sulfato de sódio, tendo de 1 a 5 unidades de oxietileno e outros. Os agentes de dispersão não iônicos incluem, por exemplo, alquil fenoxipolietoxi etanóis tendo grupos alquila de cerca de 7 a 1 8 átomos de carbono e de cerca de 6 a cerca de 60 unidades de oxietileno tal como, por exemplo, heptil fenoxipolietoxietanóis; derivados de óxido de etíleno de adidos carboxílicos de cadeia longa tal como ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico, ácido oleico e outros ou misturas de ácidos, tais como aqueles encontrados em resina de polpa contendo de 6 a 60 unidades de oxietileno; condensados de óxido de etileno de álcoois de cadeia longa, tal como álcoois octilicos, decílicos, laurílicos ou cetílicos contendo de 6 a 60 unidades de oxietileno; condensados de óxido de etileno de aminas de cadeia longa ou de cadeia ramificada tal como dodecil amina, hexadecil amina e octadecil amina, contendo de 6 a 60 unidades de oxietileno e copolímeros de bloco de seções de óxido de etileno combinados com uma ou mais seções de óxido de propileno hidrofóbico. Polímeros de peso molecular alto, tal como hidroxietil celulose, metil celulose, ácido poliacrílico, álcool polivinílico e outros, podem ser usados como estabilizadores de emulsão e colóides protetores. Altemativamente, os monômeros podem ser polimerizados com um tensoativo.
[0061] A polimerização pode ser iniciada na presença de um polímero de emulsão pré-formado de tamanho de partícula pequeno (por exemplo, polimerização de semente) ou sem semente. A polimerização com semente pode produzir uma dispersão aquosa de polímero e látex tendo tamanho e partícula mais uniforme do que a polimerização sem semente.
[0062] Os agentes de transferência de cadeia podem ser usados para controlar o peso molecular e incluir mercaptanos, polimercaptanos, álcoois e compostos halogênios usados na mistura de polimerização a fim de moderar o peso molecular do aglutinante polimérico. Em geral, de 0 % a cerca de 3 % em peso, com base no peso do aglutinante polimérico, de alquil mercaptanos C4-C20, ácido mercaptopropiônico ou ésteres de ácido mercaptopropiônico, podem ser usados.
[0063] O processo de polimerização pode compreender um processo de batelada, processo contínuo, processo formador de estágio, ou um processo que envolve qualquer outro método. Cada estágio de um processo formador de estágio pode incorporar a iniciação redox ou térmica da polimerização. Uma emulsão de monômero contendo todos ou algumas porções dos monômeros a ser polimerizada em um dado estágio pode ser preparado usando os monômeros, água e emulsificadores. Uma solução do iniciador em água pode ser separadamente preparada. A emulsão de monômero e solução iniciadora pode ser coalimentada em um recipiente de polimerização no curso da polimerização da emulsão de qualquer estágio do processo. O recipiente de reação por si só também inicialmente contém a emulsão de semente e além disso pode adicionalmente conter um carga inicial do iniciador de polimerização. A temperatura dos teores do recipiente de reação pode ser controlada pelo esfriamento para remover calor gerado pela reação de polimerização ou pelo aquecimento do recipiente de reação. Diversas emulsões de monômero podem ser simultaneamente coalimentadas no recipiente de reação. Quando as emulsões de monômero múltiplo são coalimentadas, estas podem ser nova composição monomérica retardadora diferente. A sequência e taxas em que as emulsões de monômero são coalimentadas pode ser alterada durante o processo de polimerização de emulsão. Após adição das primeiras emulsões de monômero ser completada, a mistura de reação de polimerização pode ser mantida em alguma temperatura por um período e/ou tratada com um inibidor de polimerização antes da polimerização das emulsões de monômero subsequentes. Similarmente, após adição das emulsões de monômero final serem completadas, a mistura de reação de polimerização pode ser mantida em alguma temperatura por um período e/ou tratada com um inibidor de polimerização antes do esfriamento em temperatura ambiente.
[0064] O pH dos polímeros pode ser ajustado a cerca de 3,0 a cerca de 10,0 na pré-mistura ou no polímero de emulsão com base comumente usada, tal como, por exemplo, hidróxido de amónio, hidróxido de sódio ou potássio, hidróxido de magnésio, tri(m)etilamina e outros.
COMPOSIÇÕES RETARDADORAS DE CHAMA
[0065] Os polímeros retardadores de chama podem conter ingredientes convencionais tal como solventes, plastificantes, pigmentos, corantes, enche dores, emulsificadores, tensoativos, espessantes, modificadores de reologia, aditivos de estabilização de radiação e calor, desespumantes, agentes de nivelamento, agentes anti formação de buracos, enchedores, inibidores de sedimentação, absorvedores U.V., antioxidantes, retardadores de chama, etc. Estes podem conter outras espécies poliméricas tal como polímeros adicionais nas formas de combinações, redes de interpenetração, etc.
[0066] Em uma forma de realização, os polímeros retardadores de chama podem ser combinados com aditivos retardadores de chama adicionais, que são bem conhecidos na literatura e técnica. Os aditivos retardadores de chama exemplares incluem retardadores de chama de não halogênio, tal como melamina e derivados de melamina, tal como cianurato de melamina, borato de melamina, fosfato de melamina, molibdato de melamina; boratos; fosfatos orgânicos, fosfinatos orgânicos tal como, por exemplo, Exolit™ OP 1230 e 1311 disponível de Clariant e compostos contendo fósforo, tal como, 9,10-di- hidro-9-oxa-lO-fosfafenantreno-l 0-óxido, cloreto de tetraquis(hidroximetil)fosfônio e bis[tetraquis(hidroximetil)fosfônio]sulfato; compostos inorgânicos tal como tri-hidrato de alumínio, óxido de antimônio, fosfato de amónio, polifosfato de amónio, carbonato de cálcio, argila e talco. Embora, em algumas formas de realização, os polímeros retardadores de chama são desejados ser não halogenado, combinação dos polímeros retardadores de chama com retardadores de chama halogenados, tal como compostos cloretados e brometados, tal como éter pentabromodifenilico, éter octabromodifenílico, éter decabroniodifenílico e hexabromociclododecano, é considerado aqui. Frequentemente mais do que um retardador é usado e frequentemente 3 ou mais retardadores de chama são combinados nas formulações retardadores de chama. O nível dos retardadores de chama usados em conjunção com os polímeros retardadores de chama e copolímeros da presente invenção podem ser de cerca de 1 a cerca de 50 partes em peso do aditivo retardador por 100 partes em peso do polímero retardador.
[0067] Logo como os monômeros etilenicamente insaturados podem ser escolhidos para conceder as propriedades físicas particulares ao polímero retardador, polímeros adicionais podem ser combinados com os polímeros retardadores de chama e copolímeros da presente invenção para produzir combinações de, além disso, retardância de chama ou com certas propriedades físicas. Exemplos de outros polímeros que podem ser combinados podem incluir os polímeros de poliuretano, polímeros de poliamida, polímeros de poliureia, polímeros de poliéster, polímeros de poliacrilato, resinas fenólicas ou misturas dos mesmos.
[0068] O polímero pode ser combinado com outros polímeros comerciais ou dispersões de polímero pelos métodos conhecidos aquela pessoa habilitada na técnica. O polímero pode ser usado para formar híbridos com outros polímeros tais como uretanos ou silicones. Este pode ser feito pelos monômeros adicionais de polimerização pela emulsão ou polimerização de suspensão na presença do polímero, combinação do polímero com outros polímeros pré-formados, ou sintetizar o polímero na presença de outros polímeros.
[0069] Em uma forma de realização, o polímero pode ser misturado com uma resina fenólica em uma reação de condensação, preferivelmente contendo 0,5 a 10 % em peso de N-metilol (met)acrilamida.
[0070] Os adjuvantes úteis na preparação do polímero e/ou em seu uso subsequente podem ser adicionados durante ou subsequente a reação de polimerização. Estes podem incluir os tensoativos auxiliares; desespumantes tal como, por exemplo, SURFYNOL™ 104E e Nopco™ NXZ usados em um nível de cerca de 0,001 a cerca de 0,1 % em peso de com base no peso da mistura de monômero; agentes de nivelamento tal como, por exemplo, Sag™ Silicone Antiibam 47, usado em um nível de cerca de 0,001 a cerca de 0,1 % em peso com base no peso da mistura de monômero; antioxidantes tal como, por exemplo, MAROXOL™ 20 e 1RGANOX™ 1010 usado em um nível de cerca de 0,1 a cerca de 5 % em peso com base no peso da mistura de monômero; plastificante tal como, por exemplo, plastificante FLEXOL™; e presen antes tal como, por exemplo, KATHON™ em um nível de cerca de 30 a cerca de 45 partes por milhão (ppm), ou PROXEL™ GXL em um nível de cerca de 300 a cerca de 500 ppm.
[0071] Este é conhecido que alguns dos materiais descritos acima podem interagir na formulação final, de modo que os componentes da formulação final podem ser diferentes daqueles que são inicialmente adicionados. Os produtos formados, portanto, incluindo os produtos formados na utilização de uma composição da presente invenção neste uso pretendido, não pode ser susceptível para facilitar a descrição. Contudo, todas tais modificações e produtos de reação são incluídos dentro do escopo da presente invenção; a presente invenção abrange a composição preparada pela mistura dos componentes descritos acima.
APLICAÇÕES DE RETARDADORES DE CHAMA
[0072] Em uma forma de realização, as composições retardadoras de chama descritas acima podem ser utilizadas como um revestimento pelo meio de filtração fibroso. O uso das composições retardadoras de chama exibiu uma vantagem particular no meio do filtro fibroso pelo melhoramento da retardância de chama sem negativamente efetuar a permeabilidade do ar ou gota de pressão através do filtro fibroso. Isto é, meio do filtro fibroso revestido com as novas composições retardadoras de chama que tem a permeabilidade do ar melhorada e e,xibem gotas de pressão menor do que composições retardadoras de chamada técnica anterior.
[0073] O meio de filtração fibroso pode incluir a) tecido de filtração também conhecido como "papel" ou artigos enrolados; b) tecidos de filtração sintéticos frequentemente referidos como "não tecidos" tal como polipropileno, polietileno, poliestireno e poliolefinas relacionadas; fibra de vidro; mtcrofibras de vidro; políamidas tal como náilon (6 e 6/6), Kevlar, Nomex; poliésteres tal como Dacron; poliacrilatos, polimetaci latos, poliacrionitrila tal como Orion, cloreto de polivinila e materiais relacionados, tal como Saran; politetrafluoroetileno; poliuretanos; copolímeros dos materiais acima; e combinações destes; c) tecido de filtração natural tal como celulose e outros papel de meios de filtração com base em papel; lã; algodão; cânhamo; fibra de vidro; microfibras de vidro, fibras de carbono; e combinações destes; e d) Tecido feito a partir de fibras tais como algodão, náilon 6, politetrafluoretileno (PTFE), náilon 6.6, náilon 11, náilon 12, halar (E-CTFE), poliéster PBT, Poliéster PET, polipropileno, acrílicos, fluoreto de polivinilideno (PVDF), sulfeto de polifosfato (PPS) e polietileno de densidade alta, (e) auxiliares de filtro tais como adsorvent.essementes a terra diatomácea, perlita, carbono ativado, negro de fumo e materiais relacionados, antracita, sílicas, aluminas e combinações destes. Combinações do meio de filtro podem ser usadas.
[0074] Os tipos dos filtros que podem ser revestidos com a composição de revestimento incluem almofadas de filtro, sacos de filtro, cartuchos de filtro, filtros dobrados, filtros de membrana, coadores, telas, filtros de vela, filtros plásticos, filtros de cerâmica, pressões de filtro, filtros de correia, filtros de tambor rotativo, filtros de folha, filtros de placa, filtros de disco, "filtros pré-revestidos", um leito de filtro em um elemento ou suporte coador, filtros de ar e outros.
[0075] Os filtros revestidos podem ser úteis para a filtração dos gases para a remoção dos contaminantes sólidos que são exemplificados pelas partículas de sujeira, poeira, SiO2, A12O3, Fe2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, TiO2, argilas, partículas metálicas sólidas, materiais de carbono tal como negro de fumo e carbono ativado, particulados na indústria e combinações destes, remoção de odores, remoção de materiais tóxicos e a filtração de outros gases tal como nitrogênio, oxigênio, dióxido de carbono e outros, ou gases de chaminé, Hg residual, SO3 e outros e combinações destes e a filtração dos aerossóis, remoção de ácidos (HIC, ácido acético, etc.). Os filtros podem ser antibacteriano e antiviral.
[0076] O filtro revestido pode ser útil pela filtração dos líquidos para os contaminantes insolúveis na remoção de água tal como contaminantes sólidos que são exemplificados pelas partículas de sujeira, poeira, SiO2, AbOj. Fe2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O. TiO2, argilas, partículas sólidas metálicas, materiais de carbono tal como negro de fumo e carbono ativado, particulados na indústria e combinações destes. O filtro revestido é útil para a remoção dos contaminantes líquidos tais como líquidos insolúveis e não miscíveis, tais como compostos aromáticos, hidrocarbonetos, halocarbonetos e combinações destes. O filtro revestido também é útil para os contaminantes solúveis na remoção de água tal como íons metálicos solúveis em água e óxidos metálicos tal como Hg, Cu, H3AsO3, H3AsO_t, Pb, Cd, Ba, Be, Se e outros; ácidos tal como ácidos carboxílicos, ácidos inorgânicos tal como ácido sulfúrico), bases tal como hidróxidos metálicos, bicarbonatos metálicos e carbonatos; aminas; contaminantes químicos solúveis tal como aminas,compostos de enxofre, compostos fosforosos, compostos Insaturados, fenóis, MTBE (éter metil t-butílico), clorocarbonos (e outros halocarbonos); compostos aromáticos tal como fenóis, álcoois e outros; gases tal como CO2, SO2, H2S; materiais odoríferos e combinações destes. Além disso, o filtro revestido em um meio de filtração é útil para a remoção de contaminantes de partículas insolúveis no fluido tal como sujeira (SiO2, etc.); fragmentos de desgaste nos motores e máquinas; como pailiculados CaO na fabricação de detergentes; negro de fumo e carbono ativado na fabricação tal como na indústria farmacêutica; fuligem e outros sólidos com base em carbono nos óleos de máquina e combinações destes.
[0077] Os polímeros retardadores de chama podem ser adicionados ao meio do filtro fibroso por quaisquer meios convencionais, por exemplo, pela impregnação, saturação, revestimento de espuma, pulverização, imersão ou outro procedimento de revestimento após preparação de um filamento, pano tecido, ou tecido não tecido a partir das fibras, ou mistura ou combinação com uma fibra de polímero sintético nos processos de fundição, extrusào e fiação. Um método de introduzir um retardador pela ligação química, tal como ligação covalente na preparação de polímero também pode ser utilizada.
[0078] As composições retardadoras de chama descritas neste exibem vantagens nas composições da técnica anterior utilizadas como revestimentos no meio do filtro fibroso. Os revestimentos podem fornecer a retardãncia de chama nos níveis de aceleração menores do que alguns revestimentos do filtro fibroso da técnica anterior, Os revestimentos do filtro fibroso das composições retardadoras de chama não significantemente afetam a eficiência de filtração, aumento notavelmente da pressão, ou diminuição da taxa de fluxo através do filtro. Além disso, as composições não são facilmente removidas pela água, como exemplificadas abaixo onde a composição de revestimento mantém a retardãncia de chama ainda após o filtro, em que a composição é revestida, ser repetidamente lavada com água.
EXEMPLOS Amostra 1 - Polímero FR com 35 % dos monômeros sendo PAM-4000 no complexo com guanil ureia e em uma composição com aditivo FR de fosfmato orgânico Exolit™ 1230 (Clariant)
[0079] Em uma apresentação de polimerização de emulsão por semi- batelada, 175 g de água, 0,1 g de 30 % de laurilsulfato de sódio (SLS) e 0,06 g de Dextrol OC-40 são colocados em um reator. A mistura é aquecida a 75°C e uma solução de I g de persulfato de amónio (APS) em 12 g de água é adicionado, seguido imediatamente por uma pré-mistura por 3 horas a ^5°C. Uma mistura de pré-mistura de 130 g de água, 6 g de Dextrol OC-40, 0,8 g de hidróxido de amónio concentrado, 6 g de 48 % de N-metilol acrilamida (NMA), 89 g de acrilato de etila (EA), 40 g de metacrilato de butila (BMA) e 67 g de Sipomer™ PAM-4000 é preparado e adicionado ao reator, 6 g de água é usado para fluir a linha após a adição. 30 minutos depois, 1 g de APS em 12 g de água é adicionado em uma porção e é deixado reagir por 30 minutos antes do esfriamento a 62°C. Em 62°C, 0,36 g de 17,5 % hidroperóxido de t-butila (t-BHP) e 0,14 g de Bruggolite™ FF6 (derivado de ácido sulfínico de Bruggemann Chemical) em 10 g de água é adicionado e a reação é agitada por 45 minutos. Uma mistura de 1,2 g de água, 0,68 g de 17,5 % de t-BHP e 0,14 g de 30 % de SLS é adicionado seguido por uma solução de 0,2 g de sulfoxilato de fòrmaldeído de sódio em 7 g de água. A reação, que é essencialmente isenta de coagulação, é deixada esfriar abaixo de 30°C e é então filtrada através do pano de queijo de camada dupla.
[0080] 200 g do material filtrado são colocados em um reator de 500 ml com 26 g de diciandiamida e 26 g de água. A mistura é agitada e reagida sob atmosfera de nitrogênio por cerca de 2 horas antes do esfriamento abaixo da temperatura ambiente. O produto é filtrado então combinado com 54 g de Exolit™ 1230 e 50 g de água usando um agitador de velocidade alta equipado com Lâmina de Cowle por 30 minutos a 1200 rpm para produzir a composição do polímero final.
Amostra 2 - Polímero FR com 65 % dos monômeros sendo PAM-4000 no complexo com guanil ureia e em uma composição com Cianurato de melanina de aditivo FR
[0081] 63,7 g de Sipomer™ PAM-4000, 25,5 g de diciandiamida, 0,1 g de hidroxitolueno burilado (BHT) e 89,2 g de água são misturados sob ar e aquecido a 90°C por 2 horas antes do esfriamento.
[0082] O produto é misturado com 3 g de 48 % de NMA,, 34,3 g EA e 1 g de OC-40. Em um reator, 220 g de água, 20 g de diciandiamida, 0,5 g de 30 % de SLS e 0,03 g de OC-40 são misturados e agitados sob nitrogênio, então aquecidos a 75°C. 0,55 g de SPS em 6 g de água é adicionado em uma porção, seguido pela pré-mistura anteriormente mencionada em 3 horas. 3 g de água são usados para fluir a linha. 30 minutos após a adição, 0,1 g de APS em 3 g de água é adicionado e a reação procede por 30 mais minutos a 75°C antes do esfriamento a 62°C. Uma mistura de reação é então submetida em uma reação redox duas vezes, a mesma maneira como no exemplo prévio. Após esfriamento menos do que 30°C, o produto é filtrado e então combinado com 45 g de cianurato de melamina.
Amostra 3 - Polímero FR com 70 % dos monômeros sendo PAM-4000 no complexo com guanil ureia
[0083] 300 g de Sipomer™ PAM-4000, 120 g de diciandiamida, 0,3 g de BHT e 420 g de água são reagidos a 90°C por 2 horas. O produto é misturado com 12 g de 48 % de NMA e 128,6 g de EA a ser bombeado em 3 horas em um reator contendo 775 g de água e 60 g de diciandiamida iniciado com 2,4 g de APS cm 25 g de água a 75°C, como descrito nos exemplos prévios. 12 g de água é usada para fluir a linha. 0,45 g adicional de APS em 12 g de água é adicionado 30 minutos depois. A mistura é agitada por 30 minutos antes do esfriamento a 62°C. A mistura é submetida a redox com 0,31 g de APS em 12 g de água e 0,31 g de FF-6 em 20 g de água antes do esfriamento. O produto é filtrado através de um pano de queijo de camada dupla com nenhum coágulo aparente.
Amostra 4 - Polímero FR com 97,5 % dos monômeros sendo PAM-4000 no complexo com guanil ureia
[0084] 292,5 g de Sipomer™ PAM-4000 é misturado com 409,5 g de água, 117 g de diciandiamida e 0,24 g BHT e levado a 90°C sob ar. A reação é aquecida a cerca de 90 a cerca de 92°C por 5,5 horas e então esfriada. O pH da solução resultante é medida a 4,52.
[0085] Um reator contendo 470 g de água e 15 g de hipofosfito de sódio é aquecido a 75°C sob uma atmosfera de nitrogênio e 1,4 g de APS em 18 g de água é adicionado. Portanto a solução previamente preparada é medida em três horas no reator com 15 g de 48 % de N-metilol acrilamida. A temperatura de reação é levada a 78°C. 10 g de água é usada para enxaguar a linha. 30 minutos após a medição, 0,27 g de APS em 9 g de água ê adicionado e a reação é continuada por 30 mais minutos a 78°C. A mistura de reação é esfriada a 62°C e um sistema redox contendo 0,2 g de APS em 6 g de água e 0,2 g de FF-6 em 15 g de água é adicionado na sequência. 30 minutos depois do mesmo sistema redox é adicionado e a reação é deixada esfriar em temperatura ambiente. O material translúcido tem um pFI de 4,67.
Amostra 5 - Polímero FR feito diretamente de 11EMA
[0086] 51 g de HEMA e 0,03 g de hidroquinona de butila são colocados em um frasco de 250 ml. A mistura é aquecida a 50°C sob ar enquanto 27,9 g de pentóxido fosforoso é adicionado em 5 porções de 30 minutos. A reação é então aquecida a 80°C, mantida por 2 horas e esfriada a cerca de 60°C. 12 g de água é adicionada seguida por 32,9 g de diciandiamida em porções para manter uma temperatura de reação abaixo de 70°C. A temperatura é então levada a 90°C e mantida por 3 horas antes do esfriamento a 60°C e adicionar 60 g de água desmineralizada. A mistura é agitada sob a temperatura que está abaixo de 30°C. O pFI da solução aquosa é 3,8 e NMR fosforoso revela que 44 % do fósforo é mono fos fato, 40 % é d i fosfato e cerca de 16 % é tri fosfato.
[0087] A solução é adicionada 34,65 g de estireno, 29,25 g de acrilato de butila, 7,5 g de 52 % de N-metilol acrilamida e 2,25 g de OC-40. A polimerização realizada como descrita acima para obter um látex estável com essencialmente nenhum coágulo.
Amostra 6 - Polímero FR feito diretamente de HEMA
[0088] 37,1 g de HEMA e 0,02 g de hidroquinona de butila são colocados em um frasco de 250 ml e aquecido a 60°C sob ar enquanto 20,3 g de pentóxido fosforoso é adicionado em 5 porções de 30 minutos. A reação é aquecida a 60°C sob ar e mantida por cerca de 2 horas. 23 g de estireno, 14,5 g de acrilato de butila, 24 g de diciandiamida e 8 g de água são adicionados. A temperatura é lentamente levada a 90°C e mantida por 3 horas antes do esfriamento a 60°C e adicionar 40 g de água desmineralizada. A mistura é agitada sob a temperatura que está abaixo de 30°C. O pH da solução aquosa é 4,0 e NMR fosforoso mostra que 35,8 % do fósforo é monofosfato, 47,5 % é difosfato e cerca de 16,7 % é trifosfato.
[0089] A solução é adicionada 1 g de butilacrilato, 3 g de 48 % N- metilol acrilamida e 1,5 g de OC-40. A polimerização é realizada como descrita acima para obter um látex estável com essencialmente nenhum coágulo.
Amostra 6(a) - Polímero FR feito diretamente de HEMA
[0090] 51,1 g de HEMA e 0,04 g de hidroquinona de butila são colocados em um frasco de 250 ml e aquecido a 50°C sob ar enquanto 20,3 g de pentóxido fosforoso é adicionado em 5 porções de 30 minutos. A reação é aquecido a 60°C sob ar e mantida por cerca de 2 horas. 30 g de acrilato de butila, 0,02 g de BHT, 33 g de diciandiamida e 12 g de água DM são adicionados. A temperatura é lentamente levada a 90°C e mantida por 3 horas antes do esfriamento a 60°C e adicionar 60 g de água desmineralizada. A mistura é agitada sob a temperatura que está abaixo de 30°C. O pH da solução aquosa é 3,8 e NMR fosforoso mostra que cerca de 40 % do fósforo é monofosfato, 48 % é difosfato e cerca de 12 % é trifosfato. A solução é ajustada a pH 4,4 com 4.12 g de trietanolamina.
[0091] A solução é adicionada 35 g de estireno, 4 g de 48 % de N- metilol acrilamida e 1,5 g 30 % de solução de laurilsulfato de sódio. A polimerização é realizada como descrita acima para obter um látex estável com essencialmente nenhum coágulo.
Amostra 6(b) - Polímero FR feito diretamente de HEMA
[0092] 34 g de HEMA e 0,02 g de hidroquinona de butila são colocados em um frasco de 250 ml e aquecido a 50°C sob ar enquanto 18,6 g de pentóxido fosforoso é adicionado em 5 porções de 30 minutos. A reação é aquecido a 60°C sob ar e mantida por cerca de 2 horas. 23 g de estireno, 0,02 g de BHT, 22 g de diciandiamida e 8 g de água são adicionados. A temperatura é lentamente levada a 90°C e mantida por 3 horas antes do esfriamento a 60°C e adicionar 40 g de água desmineralizada. A mistura é agitada sob a temperatura que está abaixo de 30°C. O pFI da solução aquosa é 3,44 que é ajustada a 4,47 com 7,4 g 20 % da solução NaOH.
[0093] A solução é adicionada 19 g de butilacrilato, 3 g de ácido itacônico e 1 g 30 % de solução de laurilsulfato de sódio. A polimerização é realizada como descrita acima para obter um látex estável com essencialmente nenhum coágulo.
Amostra 7 - Polímero FR com resina fenólica
[0094] O polímero da amostra 4 é usado corno um aditivo retardador com uma resina fenólica resol. A razão de combinação é 50 % de resina fenólica/50 % de Amostra 4, em uma base de peso seco.
Amostra 8 - Polímero FR com Resina de uretano
[0095] O polímero da amostra 4 é usado como um aditivo retardador em uma dispersão de poliuretano flutuante. A razão de combinação é 50 % de poliuretano (Sancure® 2715 de Lubrizol Corporation)/50 % de Amostra 4, em uma base de peso seco.
Amostra 9 - Polímero FR com Resina de formaldeído ureia
[0096] O polímero da amostra 4 é usado como um aditivo retardador com um resina de formaldeído ureia. A razão de combinação é 50 % de formaldeído ureia (de Arclin)/50 % de Amostra 4, em uma base de peso seco.
Exemplo 1 - Dados de desempenho para resinas de látex
[0097] Papel impregnado com as composições de Amostras 1, 2, 3, 5 e 6 são testados pela retardância de chama contra o papel impregnado com diversos controles diferentes. A primeira composição de controle é Hycar™ 26846. que é uma composição de látex comercial disponível de Lubrizol. Este é testado com seu próprio e com aditivos retardadores de chama comerciais em um teste de queima vertical de acordo com o TAPPI 461, Mecanismo 3.1 a 3.4, tanto antes da saturação com água quanto após ser saturada na água desmineralizada por 24 horas e seca.
[0098] PAM-4000 também é testado era seu próprio como uma película de fundição seca em temperatura ambiente e curada a 300° F (148,9°C) por 5 minutos. Os resultados são mostrados na tabela 1.
Figure img0005
“SE” significa autoextinto e “CB” significa queima completa. Pyrosan™ SYN é um composto de fosfato orgânico disponível de Emerald Performance Materials. Antiblaze™ LR3, LR4 e MC são polifosfatos de amónio disponível de Albemarle Corp. Martinal™ OL-104 LE é um hidróxido de alumínio disponível de Albemarle Corp, Melapur™ MP é um fosfato de melamina disponível de DSM Melapur.
[0100] Enquanto nenhum dos aditivos acima passa pelo teste de queima vertical após saturação com água, um aditivo retardador foi observado que a deve passar a queima vertical após saturação, Exolite™ OP 1230, um retardador não halogenado disponível de Clariant. Para os propósitos da comparação, o nível de OP 1230 foi continuamente aumentado até a composição aditivada passada pela queima vertical após saturação com água.
[0101] Os procedimentos TAPP1 461 foram novamente seguido pelo teste de queima vertical de OP 1230 adicionado ao Hycar™ 26855, um látex comercial disponível de Lubrizol. Para a saturação com água, uma amostra de papel foi saturada na água desmineralizada por 2 horas, seca e saturada em água desmineralizada fresca por 2 horas adicionais. O procedimento foi repetido uma vez mais por um total de 6 horas de saturação antes do teste de queima vertical.
[0102] Além disso ao teste de queima vertical, a amostra OP 1230 também é testada pela permeabilidade do ar e queda de pressão (média de 3 medições usando Testador de permeabilidade do ar TEXTEST FX 3300 III, com Modelo de Cabeça de Teste FX 3300-38, de acordo com ASTM D 737) e ruptura de mullen (TAPPI T-403, procedimento 9.1 e 9.2, média de 4 medições no testador Mullen). Uma ruptura de mullen de 50 a 65 deve ser desejável junto com uma ruptura mullen envelhecida de cerca de 10 a cerca de 25. Os resultados são mostrados na tabela 2.
Figure img0006
“Cfm” é pés cúbicos por minuto ( I pé cúbico por minuto = 28,3 dm1). “Psi” é libras por polegada quadrada (1 psi = 6,9 KPa). “Pa” épascal.
[0103] No nível alto do aditivo OP 1230, a permeabilidade do ar foi muito menor do que o controle e a queda de pressão foi muito maior.
[0104] As amostras 1 a 6 são testadas pela queima vertical, ruptura de mullen, permeabilidade do ar e queda de pressão de acordo com os mesmos procedimentos. Os resultados são mostrados na tabela 3.
Figure img0007
[0105] Outro fator importante para meios de filtro é retenção da resistência à tração. O meio do filtro revestido com os materiais também é testado pelas propriedades de tração a seco e úmido. Os resultados são mostrados na tabela 4.
Tração e alongamento a seco:
[0106] Lima amostra de 1 polegada por 3 polegadas (2,54 cm por 7,62 cm) é testada na direção da máquina (MD) e direção cruzada (CD) em um instrumento MTS Insight em uma velocidade cruzada de 12 polegadas (30.48 cm) por minuto. A fenda da mandíbula foi de 2 polegadas (5,08 cm). Os resultados relacionados sào baseados na média de 4 testes. A resistência à tração de pico, a tração máxima desenvolvido em uma ruptura antes do espécime do teste, é relacionada nas libras por polegada. O alongamento de pico, a resistência à tração máxima desenvolvida no espécime de teste, em resistência à tração máxima antes da ruptura, é expresso como porcentagem, isto é, cem vezes a razão do aumento no comprimento do espécime testado a amplitude do teste original.
Tração e alongamento a úmido:
[0107] O mesmo procedimento testado é usado como tração/alongamento a seco, exceto que as amostras foram saturadas em 0,1 % da soluções de tensoativo Triton X-100 por 1 minuto antes do teste.
Figure img0008
[0108] As amostras não halogenadas não mostraram diferença significante nas propriedades físicas a partir da resina de controle.
Exemplo 2 - Dados de desempenho para resinas fenólicas
[0109] O papel é impregnado com a combinação retardador da Amostra 7 ou um polímero de controle do tipo resol e testado pela retardãncia de chama. A amostra e controle são testados em seu próprio em um teste de queima vertical de acordo com o TAPPT 461, Mecanismo 3.1 to 3.4, tanto antes da saturação com água quanto após ser saturada na água desmineralizada. A saturação com água ocorre pela saturação da amostra de papel na desmineralizada por 2 horas, seguida por secagem. Este processo é repetido em um total de 3 vezes por um total de 6 horas de saturação antes do teste da queima vertical.
[0110] Resultadossãomostradosnatabela5abaixo. Tabela 5
Figure img0009
[0111] Além disso ao teste de queima vertical, as amostras fenólicas são testadas pela permeabilidade do ar e queda de pressão (média de 3 medições usando Testador de permeabilidade do ar TEXTEST FX 3300 III, com modelo de cabeça de teste FX 3300-38, de acordo com ASTM D 737) e ruptura de MULLEN (TAPPI T-403, procedimento 9.1 e 9.2, média de 4 medições no testador de Mullen). Os resultados são mostrados na tabela 6 abaixo.
Figure img0010
[0112] O meio de filtro revestido com os materiais fenólicos também são testados pelas propriedades de tração a seco e a úmido. Os resultados são mostrados na tabela 7.
Figure img0011
Exemplo 3 - Dados de desempenho para resina de poliuretanos
[0113] O papel impregnado com a composição da Amostra 8 é testado pela retardãncia de chama contra o papel impregnado com Sancure™ 2715, um polímero do tipo de poliuretano flutuante alifático. A amostra e controle são testadas em seu próprio em um teste de queima vertical de acordo com o TAPP! 461, Mecanismo 3.1 a 3.4, tanto antes da saturação com água quanto após ser saturada em água desmineralizada. A saturação com água ocorre pela saturação pela amostra de papel em desmineralizada por 2 horas, seguida por secagem. Este processo é repetido em um total de 3 vezes por um total de 6 horas de saturação antes do teste de queima vertical.
[0114] Os resultados são mostrados na tabela 8 abaixo. Tabela 8
Figure img0012
[0115] Além disso ao teste de queima vertical, as amostras de poliuretano são testadas pela permeabilidade do ar e queda de pressão (Média de 3 medições usando Testador de permeabilidade do ar TEXTEST FX 3300 UI, com Modelo de Cabeça de Teste FX 3300-38, de acordo com ASTM D 737) e ruptura de MULLEN (TAPPI T-403, procedimento 9.1 e 9.2, média de 4 medições no testador de Mullen). Os resultados são mostrados na tabela 9 abaixo.
Figure img0013
Exemplo 4 - Dados de desempenho para as resinas de formaldeído ureia
[0116] O papel impregnado com uma composição da amostra 9 é testada pela retardância de chama contra o papel impregnado com uma resina de formaldeído ureia de Arclin™. A amostra e o controle são testados em seu próprio em um teste de queima vertical de acordo com o TAPPI 461, Mecanismo 3.1 a 3.4, tanto antes da saturação com água quanto após ser saturada em água desmineralizada. A saturação com água ocorre pela saturação pela amostra de papel em desmineralizada por 2 horas, seguida por secagem. Este processo é repetido em um total de 3 vezes por um total de 6 horas de saturação antes do teste de queima vertical.
[0117] Os resultados são mostrados na tabela 1.0 abaixo.
Figure img0014
[0118] Além disso, ao teste de queima vertical, as amostras de formaldeído ureia são testadas pela permeabilidade do ar e queda de pressão (Média de 3 medições usando Testador de permeabilidade do ar TEXTEST FX 3300 III, com Modelo de Cabeça de Teste FX 3300-38, de acordo com ASTM D 737) e ruptura de MULLEN (TAPPI T-403, procedimento 9.1 e 9.2, média de 4 medições no testador de Mullen). Os resultados são mostrados na tabela11abaixo.
Figure img0015
[0119] Cada um dos documentos referidos acima são incorporados neste por referência. A menção de qualquer documento não é uma admissão tal como o documento qualifica como técnica anterior ou constitui o conhecimento geral da pessoa habilitada em qualquer jurisdição. Exceto nos Exemplos, ou onde de outra maneira explicitamente indicado, todas as quantidades numéricas nestas quantidades que especificam a descrição dos materiais, condições de reação, pesos moleculares, número de átomos de carbono e outros, serão entendidos como modificados pela palavra "cerca de." Será entendido que a quantidade superior e inferior, limites de faixa e taxa apresentados aqui podem ser independentemente combinados. Similarmente, as faixas e quantidades para cada elemento da invenção podem ser usados juntos com faixas ou quantidades para qualquer de outros elementos. Como usado neste, a expressão "que consiste essencialmente de" permite a inclusão de substâncias que não material mente afetam as novas e básicas características da composição sob consideração.

Claims (18)

1. Composição de revestimento para meios de filtro, caracterizadapelo fato de que compreende: uma dispersão de um polímero retardador de chama compreendido de unidades monoméricas derivadas de uma composição monomérica retardadora de chama compreendida de: a) um grupo derivado de um de um ácido (met)acrílico, (met)acrilamida ou vinilbenzeno, b) uma porção de polifosfato e c) uma espécie de amina; em que a) é ligado de maneira covalente diretamente ou através de um grupo de ligação a b) formando uma unidade monomérica precursora, e em que c) está em complexo com a porção de polifosfato covalentemente ligada de b) na unidade monomérica precursora.
2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a porção de polifosfato é derivada de um composto de polifosfato ou monofosfonato da fórmula -R3X-[P(=O)(OR5)O-]nR4 ou -R3- P(=O)(OR4)(OR5), onde: n é de 1 a 10, X é O ou NH, R3 é um grupo de ligação de hidrocarbila C0-C50 tendo átomos de oxigênio e/ou nitrogênio substitutos para até 20 dos átomos de carbono, R4 é H ou M+, R5 é H ou M+e M+é um contraíon selecionado de elementos nos Grupos I e II da tabela periódica ou amônio.
3. Composição, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadapelo fato de que a porção de polifosfato é carboxietil polifosfato, monofosfonato de carboxietila, carboamidoetil polifosfato, carboamidoetil polifosfonato, fenetil polifosfato ou monofosfonato de fenetila ou misturas destes.
4. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a unidade monomérica precursora é selecionada de éster de polifosfato de (met)acrilato de 2- hidroxietila, bis(éster de polifosfato de (met)acrilato de 2-hidroxietila, éster de polifosfato de (met)acrilato de polietileno glicol, éster de polifosfato de (met)acrilato de polipropileno glicol, ácido metacrilamidoetil fosfônico, ácido vinilbenzeno fosfônico, ácido vinil fosfônico e ácido isopropenil fosfônico.
5. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a espécie de amina tem um peso molecular de 16 a 3000 g/mol.
6. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a espécie de amina é derivada de diciandiamida, um alquilamina ou guanidina.
7. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que a composição monomérica retardadora de chama é metacrilato de 2-(fosfonoóxi)etila complexado com guanil ureia ou ácido (2-(metacriloilóxi)etil)fosfônico complexado com guanil ureia.
8. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que o polímero é um homopolímero.
9. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que o polímero é um copolímero das composições monoméricas retardadores de chama tendo variantes a), b) e c).
10. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que, adicionalmente, compreende monômeros etilenicamente insaturados que não são covalentemente ligados a uma porção de polifosfato.
11. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que pelo menos 20% dos monômeros no polímero são as composições monoméricas retardadores de chama e de 0,1% a 80% dos monômeros no polímero são os monômeros etilenicamente insaturados que não são covalentemente ligados a uma porção de polifosfato, e em que o polímero é compreendido de pelo menos 1% em peso de P e tem um Mn de pelo menos 1000 g/mol, e em que pelo menos 90% dos monômeros no polímero compreendem uma combinação dos monômeros etilenicamente insaturados que não são covalentemente ligados a uma porção de polifosfato e as composições monoméricas retardadores de chama, em que ditos monômeros etilenicamente insaturados que não são covalentemente ligados a uma porção de polifosfato são um ou mais de cloreto de vinila, estireno, (met)acrilatos de alquila C1-C40, (met)acrilamidas C1-C40, acrilamida, N-metilolacrilamida, acrilonitrila, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacônico, ácido maleico, ácido 2-acrilamido-2- metilpropano sulfônico, (met)acrilatos de hidroxialquila C1-C40, hidroxialquil (met)acrilamida C1-C40, ésteres vinílicos, butadieno, isopreno e compostos diméricos ou multiderivados destes.
12. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que o teor de fósforo é de 1,0 a 15,0% em peso do polímero.
13. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de que pelo menos 50% dos monômeros na composição são selecionados das composições monoméricas retardadores de chama.
14. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que ainda compreende de 1 a 50 partes em peso de um aditivo retardador de chama por 100 partes em peso do dito polímero retardador de chama.
15. Composição, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que o aditivo retardador de chama é um ou mais de um retardador de chama derivado de melamina, um retardador de chama orgânico, um retardador de chama inorgânico, um fosfato orgânico, retardador de chama de fosfonato ou fosfinato, um retardador de chama de composto halogenado e misturas destes, ou em que o aditivo retardador de chama é cianurato de melamina.
16. Composição, de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizada pelo fato de que é adicionalmente misturada com um ou mais polímeros de poliuretano, polímeros de poliamida, polímeros de poliureia, polímeros de poliacrilato ou misturas destes.
17. Filtro, caracterizado pelo fato de que é compreendido de um meio de filtro fibroso e uma composição de revestimento retardador de chama para meios de filtro como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 16.
18. Método para comunicar retardância de chama a um meio de filtro fibroso, caracterizado pelo fato de que compreende aplicar ao meio de filtro fibroso uma composição de revestimento para meios de filtro como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 16.
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