穩(wěn)定劑的用于制造無鹵素的含有聚磷酸銨的防火涂層組合物的用途
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種穩(wěn)定劑的用途，該穩(wěn)定劑明顯地改善結(jié)合劑（聚合物分散體）與液態(tài)的聚磷酸銨（簡稱為APP）在防火涂層組合物中的相容性。液態(tài)的聚磷酸銨在這種防火涂層組合物中作為活性阻燃劑起作用。該防火涂層組合物良好地適用于各種種類的紡織品，但是也適用于紙張、皮革以及纖維材料。防火劑用于延遲可燃的材料的，如塑料、紡織品或木材的點燃并且延緩或者完全防止火焰擴散。
【專利說明】穩(wěn)定劑的用于制造無鹵素的含有聚磷酸銨的防火涂層組合物的用途
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種穩(wěn)定劑的用途，該穩(wěn)定劑明顯地改善結(jié)合劑(聚合物分散體)與液態(tài)的聚磷酸銨(簡稱為APP)在防火涂層組合物中的相容性。液態(tài)的聚磷酸銨在這種防火涂層組合物中起作為活性阻燃劑的作用。該防火涂層組合物良好地適用于各種種類的紡織品，但是也適用于紙張、皮革以及纖維材料。防火劑用于延遲可燃的材料的，如塑料、紡織品或木材的點燃并且延緩或者完全防止火焰擴散。
[0002]這涉及到在例如在電視機和電腦的塑料殼體中、家居紡織品中、絕緣泡沫和裝配泡沫中的不同的化學(xué)化合物。
【背景技術(shù)】
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中有以下類型的防火劑:
[0004]?鹵化防火劑
[0005]?氮基防火劑
[0006]?有機磷防火劑
[0007]?無機防火劑
[0008]燃著的紡織品是常見的現(xiàn)象，例如在設(shè)有地毯、家具或家用紡織品的住宅中。但是服裝，特別是消防員、兒童或者還有廚房工作人員的服裝，也非常常見地暴露在火焰的危險下。在許多工業(yè)方法中，紡織品扮演著重要的角色，這些紡織品必須是耐火上漿的。還有在公共交通工具中，座椅套和墊子以及地板面的耐火性是非常重要的安全性要求。
[0009]在制止已經(jīng)陷于火災(zāi)中的紡織材料的時候，有一些可能性來避免進一步的火災(zāi)，即，可以簡單地通過水或者通過沙子或者還有蓋子或者通過所謂的干粉滅火器撲滅，在干粉滅火器中常見地設(shè)有二氧化碳壓力下的碳酸氫鈉。在此，滅火器的機理在于通過釋放的二氧化碳熄滅火焰，二氧化碳通過碳酸氫鈉的熱分解形成。通過含磷的防火劑產(chǎn)生的防火效果主要通過形成覆蓋層和在凝聚相中脫水來產(chǎn)生。含有粉狀聚磷酸銨的膨脹型防火涂料，主要通過形成對于熱絕緣的泡沫起作用。在現(xiàn)有技術(shù)中公知了用于防火涂層的組合物，這些防火涂層用于如以上所談到的紡織品或材料。這些組合物在例如含鹵素的活性防火劑之外含有結(jié)合劑。結(jié)合劑通常是水狀的聚合物分散體，其例如由聚合物:聚氨酯、聚丙烯酸酯或氯乙烯共聚物組成。作為其他的組成部分，這種組合物含有助劑，如交聯(lián)劑、泡沫穩(wěn)定劑、增稠劑、活性阻燃介質(zhì)如例如有機溴和/或氯化合物。這種介質(zhì)，首先是含溴的防火劑有時是有生態(tài)問題的，多溴聯(lián)苯醚(PBDE)、四溴雙酚A (TBBPA)和六溴環(huán)十二烷(HB⑶)屬于含溴的防火劑。其長期以來使用在環(huán)境中，但是是難于化學(xué)降解的，并且部分是生物積累的，也就是說，這些含溴的防火劑在生物中富集。TBBPA和HB⑶是對水生生物有毒的。已經(jīng)在人類的母乳和血液中檢測到了 TBBPA和HB⑶。TBBPA和HB⑶被懷疑具有長期性的毒性效果。開始了多項法令，以便把這種試劑從市場上替換出去。
[0010]有機含磷防火劑，例如以下所列出的典型的磷酸的芳香族酯和脂肪族酯，也是有關(guān)于環(huán)境的問題的。下面列出了幾個代表。
[0011 ] ? TCEP (三(氯乙基)磷酸酯)
[0012]? TCPP (三(氯丙基)磷酸酯)
[0013]? TDCPP (三(二氯異丙基)磷酸酯)
[0014]? TPP (磷酸三苯酯)
[0015]? TEHP (三(2-乙基 己基)磷酸酯)
[0016]? TKP (磷酸三甲苯酯)
[0017]-1TP (異丙基化磷酸三苯酯)不同異丙基化程度的單、雙、和三(異丙基苯基)磷酸酯
[0018]? RDP (間苯二酚雙(磷酸二苯酯))
[0019]? BDP (雙酚A雙(磷酸二苯酯))
[0020]這種防火劑例如應(yīng)用在軟質(zhì)和硬質(zhì)聚氨酯泡沫的情況下，如在軟墊家具、車輛座椅或建筑材料中。
[0021]屬于已知的無機防火劑的例如有:
[0022]?氫氧化鋁(Al (OH)3),世界上最廣泛使用的防火劑(也被稱為ATH “三羥基鋁”)。通過脫水，氫氧化鋁冷卻性地和氣體稀釋性地起作用，但是必須以大的份額(直至60%)混入。
[0023]?氫氧化鎂(Mg(OH)2,MDH，“二羥基鎂”)是帶有比ATH更高的耐溫性的礦物性防火劑，但是作用方式相同。
[0024]?硫酸銨((NH4)2SO4)和磷酸銨((NH4)3PO4)通過脫出氨氣(NH3)在火焰中稀釋氣體，氨氣燃燒成水和不同的氮氧化物，并且由此消耗掉火焰的氧氣。同時硫酸銨和磷酸銨通過產(chǎn)生的硫酸(H2SO4)或磷酸(H3PO4)導(dǎo)致形成保護層，硫酸或磷酸的功能之一是可以打斷自由基鏈反應(yīng)。此外酸是不可燃的、強烈吸濕的并且擁有高沸點。因此酸在火焰的較冷區(qū)域中凝聚并且凝聚到材料上。磷酸通過脫水額外地構(gòu)成偏磷酸和聚磷酸，其擁有更高的沸點。
[0025]?紅磷在表面上構(gòu)成由磷酸和聚磷酸形成的層，并且可以讓這個層隆起(膨脹)。這個層起隔離作用并且保護材料不禁受氧氣進入。在這里形成的磷酸酯具有與源自磷酸銨的聚磷酸銨相同的性能。
[0026]?三氧化二銻(Sb2O3)僅作為增效劑，與劍七防火劑一同起作用。缺點是在火災(zāi)中生成二惡英時的催化效果。
[0027]?五氧化二銻(Sb2O5)與Sb2O3相似地作為增效劑起作用。
[0028]?硼酸鋅(參見硼酸鹽)此外通過硼酸的輸水，起冷卻和稀釋氣體的作用。但是鋅化合物也可以起協(xié)同增效的作用并且部分地替代更危險的三氧化二銻。
[0029]?熟石灰(Ca(OH)2)在二戰(zhàn)時期作為用于屋頂架的木材的防火劑。熟石灰首先在脫水的情況下與空氣中的二氧化碳化合，并且轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徕}(CaC03)。其作為覆層使侵入變得困難。
[0030]聚磷酸銨溶液作為活性防火劑也是已知的。
[0031]在DE102008021027中介紹了聚磷酸銨溶液。這種溶液非常良好地適用于上述目的，亦即，給各種種類的紡織品耐火上漿?？墒菃为氁运芤菏┘佑诩徔椘?，聚磷酸銨溶液不能足夠深入地滲透到纖維中，并且此外，當紡織品被如此處理時，這種紡織品變得非常僵硬和沉重，該紡織品變成有污潰的并且由此具有差的穿著性能。隨著時間的推移，聚磷酸銨將通過洗滌被從紡織品結(jié)構(gòu)中洗脫。
[0032]因此，必須對于基材(如紡織品)的處理始終應(yīng)用適當?shù)姆阑鹜繉咏M合物，除其他外包括結(jié)合劑(聚合物分散體)和液態(tài)的聚磷酸銨。
[0033]在結(jié)合劑(聚合物分散體)中，含有不同的化合物:
[0034]主要初始原料為塑料單體、保護性膠體和/或乳化劑、引發(fā)劑。通過單體的聚合獲得相應(yīng)的、聚合物分散體形式的結(jié)合劑。這種結(jié)合劑對改善基材上的防火涂層組合物的附
著力負責(zé)。
[0035]然而基于聚氨酯、醋酸乙烯酯或聚丙烯酸酯的結(jié)合劑(聚合物分散體)與液態(tài)的聚磷酸銨是不相容的，常常形成不可逆的凝聚或絮凝。這種凝聚也許是由于由保護性膠體和乳化劑構(gòu)成的穩(wěn)定劑系統(tǒng)的損壞而發(fā)生的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0036]因此，本發(fā)明的任務(wù)是找到一種可能性，來克服這兩種組成部分的，亦即液態(tài)的聚磷酸銨與結(jié)合劑(聚合物分散體)的這種不相容性。
[0037]令人吃驚地發(fā)現(xiàn)，在使用烷基苯磺酸鹽時，該烷基苯磺酸鹽添加到結(jié)合劑(聚合物分散體)中，凝聚或絮凝現(xiàn)象不再發(fā)生，聚合物分散體可以良好地操作并且由此制造的防火涂層組合物永久地均勻地涂覆到各種基材上。本發(fā)明通過在此列出的權(quán)利要求更詳細地指明:
[0038]1.一種烷基苯化合物的用途，所述烷基苯化合物在無鹵素的、含有液態(tài)聚磷酸銨的防火涂層組合物中，用作結(jié)合劑穩(wěn)定劑，通式為[R-苯-SO3]Me，其中，R=C3到C9,是支鏈或直鏈的烷基基團，Me=Na和/或K和/`或NH4,其特征在于，所述烷基苯磺酸化合物是對異丙苯磺酸的鈉鹽和/或鉀鹽和/或銨鹽，其在所述組合物中的含量為相對于所述結(jié)合劑(聚合物分散體)由1:10到1:30。
[0039]2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用途，其特征在于，在所述分散體中所述結(jié)合劑(聚合物分散體)相對所述液態(tài)聚磷酸銨(APP)的比例為1.3:1到1:5。
[0040]3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用途，其特征在于，所述液態(tài)聚磷酸銨(APP)是能夠獲得的，方式為，將組成為Hn+2Pn03n+1，其中n=l到50，并且由Pl到P3的磷酸根離子分布直至20重量％，而P4到P50的憐酸根尚子分布為從70重量％到90重量％的聚憐酸與10重量％到30重量％的氨的水溶液，和/或與氨氣在最高60°C下混合，并且直至達到由6.5到7.5的PH值范圍，把如此獲得的溶液冷卻到室溫，從而得出澄清的液態(tài)聚磷酸銨，其分子式為(NH4PO3)n，其中n=l到50并且?guī)в兄敝?0重量％的固體成份，帶有由6.5到7.5的pH值，以及1.lg/ml到1.3g/ml密度，并且P4到P50的份額為由60重量％到90重量％，優(yōu)選70重量％到80重量％。
[0041]4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的防火涂層組合物的用途，其特征在于，這種組合物通過浸潤、噴灑、浸泡、浸潰和包覆以由10g/m2到500g/m2的量涂覆到基材上。
[0042]這種化合物是可以商業(yè)化地獲得的。
[0043]在本發(fā)明的范疇中，液態(tài)的聚磷酸銨僅被理解作這些以液態(tài)形式制造的化合物，也就是說，不通過在水中溶解粉狀的、固態(tài)的聚磷酸銨產(chǎn)生溶液，因為粉狀的聚磷酸銨的水溶解性非常微小，僅僅只有為約1%。
[0044]這種烷基苯磺酸鹽在防火涂層組合物中抗凝聚地穩(wěn)定結(jié)合劑(聚合物分散體)。通過這種組合物處理的紡織品基材首先是具有幾乎不變的柔軟的手感。這還決定了由此制造的衣服的良好的穿著性能或者紡織品的良好的可加工性，例如在車輛或家具的套子的制造中。本發(fā)明普遍性地涉及各種種類的紡織品的上漿，如織物，針織物，針織面料，基于天然纖維的無卷曲織物和無紡布:如植物纖維、纖維素纖維、植物蛋白纖維、紙漿造紙纖維、橡膠纖維和海藻酸鹽纖維，以及動物纖維:如羊毛和毛發(fā)、皮革和皮革纖維，基于化學(xué)纖維的纖維:聚合纖維，縮聚纖維和加聚纖維。
[0045]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選地，對異丙苯磺酸在防火涂層組合物中以它的Na鹽和/或K鹽的形式作為用于結(jié)合劑(聚合物分散體)的穩(wěn)定劑。
【具體實施方式】
[0046]根據(jù)本發(fā)明的配方
[0047]
【權(quán)利要求】
1.一種烷基苯化合物的用途，所述烷基苯化合物在無鹵素的、含有液態(tài)聚磷酸銨的防火涂層組合物中用作結(jié)合劑穩(wěn)定劑，通式為[R-苯_S03]Me，其中，R=C3到C9，是支鏈或直鏈的烷基基團，Me=Na和/或K和/或NH4,其特征在于，所述烷基苯磺酸化合物是對異丙苯磺酸的鈉鹽和/或鉀鹽和/或銨鹽，其在所述組合物中的含量為相對于所述結(jié)合劑(聚合物分散體)由1:10到1:30。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用途，其特征在于，在所述分散體中所述結(jié)合劑(聚合物分散體)相對于所述液態(tài)聚磷酸銨(APP)的比例為1.3:1到1:5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用途，其特征在于，所述液態(tài)聚磷酸銨(APP)是能夠獲得的，方式為，將組成為Hn+2Pn03n+1，其中n=l到50，并且由Pl到P3的磷酸根離子分布為直至20重量％，而P4到P50的憐酸根尚子分布為從70重量％到90重量％的聚憐酸與10重量％到30重量％的氨的水溶液，和/或與氨氣在最高60°C下混合，并且直至達到由6.5到7.5的PH值范圍，把如此獲得的溶液冷卻到室溫，從而得出澄清的液態(tài)聚磷酸銨，其分子式為(NH4PO3)n，其中n=l到50并且?guī)в兄敝?0重量％的固體成份，帶有由6.5到7.5的pH值，以及1.lg/ml到1.3g/ml密度，并且P4到P50的份額為由60重量％到90重量％，優(yōu)選70重量％到80重量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的防火涂層組合物的用途，其特征在于，這種組合物通過浸潤、噴灑、浸泡、浸潰和包 覆以由10g/m2到500g/m2的量涂覆到基材上。
【文檔編號】D06M11/72GK103562348SQ201280011873
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月5日
【發(fā)明者】托馬斯·施塔費爾, 于爾根·斯特勞布, 邁克爾·施密特 申請人:Bk吉烏里尼兩合公司