TW200417599A - Novel low-flammability foams in which ammonium sulphate and other flame retardants are used - Google Patents

Description

200417599 玖、發明說明： 發明所屬之技術領域 降低可燃性之泡沬用組成物。 先前技術 本發明關係具有改良可燃性功能之泡沫組成物，在於聚 醚醯亞胺（P E I)、苯乙烯-丙烯腈共聚物（s a N )、聚氯乙烯 (P V C )、P V C和聚氨基甲酸乙酯（p u )之摻合物或酚樹脂。各 種方法可以用上述材料產生泡沫，例如用吹泡劑配入於聚 口物材料’加熱]^尔合物给體’配入空心球（稱爲「複合泡 C2 沫」（Syntactic foam))或合倂此等方法。此等泡沫之可燃性 功能以配入極爲微細之硏磨硫酸銨（A M S U)而有決定性之 改良。 泡沫長久以來爲已知，且因其具有低的重量，或因連帶 節省材料’又因其有優異之隔熱和隔音性質，提供機械減 振功能，並有特別電性，因而被廣泛使用。例如，各種泡 沫見於包裝物、傢倶和床墊、各式隔音材和隔熱材，在水 上運動中的浮件，在各項工業中作爲濾材和支持物，在夾 · 層材料、積層物、複合物或泡沫複合物中作爲結構元件。 在許多用途內，尤其飛機和船隻之構造，泡沬應具有適當 之防火性’爲立法和若干其他規則所要求。廣泛多樣的防 火試驗被用於驗證泡沫合於防火要求。通常此等試驗指向 泡沬或含有泡沫之複合物之用途。泡沬一般應備有「阻燃 劑」’使通過防火試驗。利用含氯或含溴化合物作爲阻燃 劑省爲已知，常被用於與氧化銻結合。然而，因爲鹵化烴 -6· 200417599 難以從聚合物除去，並且在廢棄物焚化廠內可能產生戴奧 辛。再者，在火災事件中產生有毒和腐蝕性氣體如H C 1和 HBr ’不利於以此方法減低易燃性之塑膠和泡沬。歐洲專利 3 4 7497更表明低分子量之含幽素和含磷阻燃劑僅只在實驗室 量級之防火試驗中測試基於異氰酸酯之泡沫，並非在相當 於火災事件中所發生之狀況。以上所述缺失導致一般應避 免之目標爲儘可能不用氯化和溴化物質作爲塑膠中之添加 劑。含磷化合物爲一類用於泡沫作爲添加劑之防燃物質。 其特別之缺點’亦如含鹵素阻燃劑之情形，在火災中所產 生煙霧密度非常高。煙霧之毒性，與其所造成對能見度之 妨礙，在火場週遭對人身產生危害，尤其在密閉之空間， 使救援作業更爲困難。此外，低分子量化合物，其中有許 多含鹵和含磷阻燃劑被用作若干塑膠之助塑劑。此種非所 期望之所爲損及機械性質，因而限制阻燃劑在材料中之可 能比例。與用量一倂考慮，可達成之阻燃性因而受限。使 用低分子量化合物，尙因此等化合物日久將從材料散出而 有危害。首要結果爲造成材料之不良易燃性，其次則爲阻 燃劑可能非所期望而散入環境。 目的 鑑於先前技術及在此之所討論，本發明之目的在於提供 產生聚合物泡沬，使有降低之可燃性，低度釋出煙（例如FAR 2 5.8 5 3 (c)和 ASTM 2.0007)，和低度放熱（例如 FAR 2 5.8 5 3 (c)) 。另一用意爲使泡沬不含任何有毒及/或有不良氣味之分解 生成物，其如因使用若干磷化物作阻燃劑而生之情形者。 200417599 因爲上述原因，本發明之目的在提供泡沫組成物，改良其 易燃性性質而不用鹵化之阻燃劑。本發明亦基於此目的而 提供極低成本之易燃性以用於上述泡沫。因此本發明之一 項目的爲加於材料之阻燃劑，其所具危害健康之程度極低 ’且阻燃劑對已被加入之泡沫之加工應無負面效應。 目的之達成 上述目的可以達成於以非常微細分散之固體硫酸銨（amSU) 改善泡沬之阻燃性質之方法。使用A M S U作爲在異氰酸酯 基泡沬中之阻燃劑者，爲在德國專利2 5 4 2 0 4 8內以實施例 所已說明。其所述泡沬是以極微細而經硏磨之AM SU使有 自減效果。例如，含有1 9重量％ A M S U之泡沬在離開本生 燈火焰後經短時間後即停止燃燒。用少如20.9重量％之AMSU ’在從火焰移出後泡沬立即停止燃燒。歐洲專利3 47497亦 說明阻燃劑，以聚氨基甲酸乙酯爲基礎之泡沬，從其所示 實施例，明白可見使用A M S U作阻燃劑之優點。A M S U在 整個材料中之比例，從1 5提高至39重量％，依ASTM D-28 6 3 之LOI(限氧指數）由24增加至30。含AMSU之聚氨基甲酸 乙酯泡沬之其他實例見於美國專利3 7 3 7 4 0 0。其所討論之 硬質泡沫試件之燃燒長度和燃燒時間，在配入1 5 . 5重量％ 或更多之AMSU後，均降至爲〇。 在德國專利申請案第：[〇 2 4 1 8 5 5 . 1號中說明以A M S U作爲 用於Ρ ΜI泡沬之阻燃劑。由7 5重量份A M S U作爲阻燃劑 所組成之Ρ Μ I泡沫，相對於約有1 1 〇重量份之其他材料者 ，具有8 2公斤/米3之包封密度（ε η ν e 1 〇 p e d e n s i t y )，所產

I 200417599 生 HR = 71.0kW.分 /米 2，分別對於 FAR 2 5.8 5 3 (c: 率HRR = 64.2仟瓦/米2。對於FAR 2 5.8 5 3 (c)之煙 驗亦已通過。反之，無AM SU阻燃劑之泡沫，以 之包封密度，實質上釋出更多之熱；H R = 1 0 2.0仟 ，而H R R = 1 0 6.0仟瓦/米2，煙霧之產生亦比較不 使用A M S U有如1、優於其他阻燃劑之處··其爲 非爲不溶固體，可用低成本配入於各材料。因其 性’在處置或加工當中對人體完全無害。由於相 對已加入A M S U之泡沬之加工無另增之危害，例 造成者。大量之A M S U被用作肥料。少量a M S U 因而不具运境災害。使用加入AMSU之泡沬不會 材料廢棄處理問題，亦即用過的材料可循普通所 法棄去。A M S U是一種無機固體，不溶於塑膠基 溶性阻燃劑比較，其所產生另外之主要優點是不 塑劑。若將A M S U用於Ρ V C內，另項優點顯現於 ，PVC所形成之有毒氯化氫被aMsU所釋出之氨 硫酸銨在火災中亦無毒性。尤其是煙霧密度變爲 雖然AMSU作爲阻燃劑有量大優點，但迄今所 獻尙未記述任何Ρ V C、Ρ V C與ρ υ慘合物、p E j、 泡沫’其防火功能是以A M S U、或結合a M S U與 劑而卞改善。對上述所有泡沬，Α μ S U之配用， 極佳阻燃性之機會。硫酸銨之作用與多磷酸銨相 基於結晶化合物之崩解，產生氨和硫酸於高溫釋 酸有熱解作’而釋出之氨氣稀釋可燃氣體，因而 )之熱釋出 霧密度試 可相比較 瓦·分/米： 良。 低廉而且 完全無毒 同原因， 如粉塵所 進入環境 增加用過 用處理方 質。與可 會成爲助 火災之中 所拘束。 特別低。 揭露之文 SAN等之 其他阻燃 提供達成 似，其爲 出之。硫 有滅火作 -9- 200417599 用。此種作用之詳情見於日本專利0 8 3 2 5 5 7 4之說明書，其 中記述各種阻燃劑之結合，特別包括硫酸銨，其所述組成 物適合用於燒鑄樹脂。其他阻燃劑與多磷酸銨之結合揭露 於中國專利1 1 9 7 1 〇 3中所提實施例。其他使用硫酸銨作爲 阻燃劑而載於文獻之應用，包括紡織品用途（Khattab，Ν.Α.; Gad, A . Μ . ; El S a m a η ο υ d i ? A . Η . J . A p p 1. Polym. S c i. : A p p 1 . Polym· S y m p . (1994)，55，87-96; Basch，A v r a h m ; L e w i n ? M e n a c h e m 5 Text. Res. J · ( 1 9 7 3 )，43 (11)，6 9 3 -4 )；以及森 林火災消防（W O 9 8 5 8 0 3 9 ; U S 3 4 0 9 5 5 0 )。A M S U用於紙張 作爲阻燃劑（J P 1 1 2 2 8 9 6 8 );用於木材（J P 1 1 1 0 5 0 1 1 ; D E 1 9 7 4 8 7 5 1 ； h s i e h 5 T a n g - C h o u ? Taiwan Lin Y e h Shi Yen So Pao Kao (1970)，No.l88? qq pp.； Zahl. Konserw. Drewna, P r · I ii s t. T e c h ii o 1. D r e w η a ( 1 9 6 9 ) 5 1 6 ( 3 )，1 1 5 - 2 8 );和用於 聚合物材料，其如聚苯乙烯（J P 0 5 0 8 6 2 5 4 )和聚乙烯、聚丙 稀或其共聚物（AU Vasil'ev，Yu· V·; Ryabinina, L.I.; Fil’bert， D.V.，USSR，Sin· Volokna (1969)，69-71.編者。Pakshver， A . V ·出版者：I z d . ” K h i m i y a π，Μ o s c o w，U S S R 5 J p 4 8 0 5 5 9 4 2 ;J P 4 7 0 3 4 5 4 1 )。硫酸銨亦已於先前在聚氨基甲酸乙酯泡沬 內作爲阻燃添加劑（U S 5 9 4 8 1 4 8 5 U S 3 7 3 7 4 0 0，S ο 1 〇 d 〇 v n i k， P.I.; Mel'nikov, V.M.; Putnins, E.? USSR, Razrab. Metodov Tepl. Zashch. Inzh. Sooruzh. K r a i n e m S e v . ( 1 9 8 3 ), 1 3 3 - 4 1 編者：I v a η o v，N . S .出版者：Y a k u t s k . G o s . U n i v .，Y a k u t s k， USSR)。 -10-

Claims (1)

1. 200417599 拾、申請專利範圍： 1 . 一種用於產生聚氯乙烯泡沫組成物，其降低可燃性’其 特徵在於組成物中含有硫酸銨。 2 . —種用於產生由聚氯乙烯和聚氨基甲酸乙醋混合物所形 成泡沬之組成物，可降低可燃性，其中組成物含有硫酸 錶。 3 . —種用於產生由聚（氯乙烯-共-丙烯膪）構成泡沬之組成 物，具有降低可燃性，其中組成物含有硫酸銨。 4 . 一種用於產生由聚醚醯亞胺混合物構成泡沬之組成物’ 具有降低可燃性，其中組成物含有硫酸銨。 5 . —種用於產生基於酚樹脂泡沬之組成物，可降低可燃性 ，其中組成物含有硫酸銨。 6 .如申請專利範圍第1至5項中至少一項之組成物，基於 聚合物，其中組成物，含有自1至3 0 0重量％之硫酸銨。 7 .如申請專利範圍第1至5項中至少一項之組成物，基於 聚合物，其中較佳之組成物，含有自5至2 0 0重量％之 硫酸銨。 8 .如申請專利範圍第1至5項中至少一項之組成物，基於 聚合物，其中特佳之組成物，含有自2 5至1 0 0重量％之 硫酸銨。 9 .如申請專利範圍第1至8項中任一項之組成物，其中所 用硫酸銨至少有9 0 %具有小於1 0 0微米之粒度。 1 0 .如申請專利範圍第1至8項中任一項之組成物，其中較 佳者爲所用硫酸銨至少有9 0 %具有小於1 0微米之粒度。 -11- 200417599 11 .如申請專利範圍第1至1 〇項之組成物，其中組成物含有 其他阻燃劑。 1 2 .如申請專利範圍第11項之組成物，其中其他阻燃劑至少 有一種爲磷化物。 1 3 .如申請專利範圍第7項之組成物，其中之磷化物選自膦 類、氧化膦、鱗化合物、膦酸酯、亞磷酸酯及/或磷酸酯。 1 4 .如申請專利範圍第丨3項之組成物，其中所用磷化合物包 含甲基膦酸二甲酯 '間苯二酚雙（二苯基磷酸酯），或多 磷酸銨鹽。 1 5 ·如申請專利範圍第1至1 4項中任一項之組成物，其中以 空心球粒配入組成物，因此所成泡沬爲複合泡沬。 1 6 ·如申請專利範圍第1至1 5項中任一項之組成物，其中泡 沫用纖維補強。 1 7 . —種模製品，用如申請專利範圍第1至1 6項中任~項之 泡沬構成。 18. —種夾層材料，含有一層如申請專利範圍第1至1 7項中 任一項之泡沫。 1 9 .汽車、軌道車輛、船隻、或飛機，其中是於整體或局部 地由如申請專利範圍第1至1 7項中至少一項之泡沬構成 -12- 200417599 柒、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（ ）圖。 (二） 本代表圖之元件代表符號簡單說明： 捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：