Brevet FR2481276A1 — publié le 19811030

1. 2481276 La présente invention concerne un composé d'urée contenant le groupe 2,2, 2-trichloréthyle, qui est utile comme retardateur de flamme pour des mousses de polyuréthanne. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 152 497 fait connaître des mousses de polyuréthanne dont la combustion est retardée par l'utilisation de composés porteurs de groupes 2,2,2-trichloréthyle. Ces composés sont incorporés au polymère par liaison permanente de la même manière que dans la présente invention. Le problème que présentent les composés de ce brevet réside dans le fait qu'ils sont solides et qu'ils ont une solubilité limitée dans le polyol utilisé pour préparer le polyurethanneo Ainsi, les compositions de l'art antérieur sont difficiles à utiliser comme ingrédient dans la formulation destinée à la préparation du polyuréthanne. Les composés de la présente invention remédient à cet inconvénient de l'art antérieur parce qu'ils sont ou bien des liquides, ou bien des matières solides plus solubles et qu'ils peuvent être utilisés aisément en formulation avec des polyols utilisés dans la préparation du polyuréthanne. La présente invention a trait à un composé de formule (I): O O--*HCI T 1 I 1 R CCl3 CC13 R1 dans laquelle R et R1 sont choisis, indépendamment, entre l'hydrogène, un groupe -CCl3O un groupe -CH3 et un groupe -CH2CCl3 et n est un nombre entier ayant une valeur de 1 à 100 (de préférence 1 à 20). L'invention a également trait à une mousse de polyuréthanne à combustion retardée, préparée à partir d'un mélange réactionnel qui comprend une quantité, retardatrice de flamme, d'un composé de formule (I). Le composé utilisé comme additif retardateur de flamme de l'invention peut être préparé par réaction d'urée 2. 2481276 avec le chloral ou l'hydrate de chloral. Le composé d'urée est agité avec du chloral ou de l'hydrate de chloral dans un solvant à une température de 25 à 150 C, de préférence de 70 à C, pour former le produit réactionnel désiré. Le produit réactionnel est ensuite amené à réagir avec divers époxydes non substitués ou substitués par des halogènes pour accroitre le poids moléculaire du retardateur de flamme et/ou pour élever la teneur en halogène. Des époxydes utiles à ces fins comprennent l'oxyde d'éthylène, l'oxyde de propylène, l'oxyde de 3,3,3-trichloro-1,2-propylène et l'oxyde de 4,4,4- trichloro-1,2-butylène. Des structures représentatives du composé de formule (I) de la présente invention sont indiquées ci-après: HO-ECH2CH20) -CHNHCNHCH-tOCH2CH2t-n-OH I I CC13 CC13 3 3 I1 HO--ECHCH2O t-CHNHCNHC HOCHCtH-OH CC13 CCl3 CCl3 CC13 Il HO-4CHCH2OCHNHCNHCH- OCH2CHh--jOH CH3 CC13 CC13 CH3 0 Il HO-(CHCH 2Ot-CHNHCNHCH--.OCH2CH+n- -OH CH2 CC13 CC13 H2 CC13 CC13 - n ayant une valeur de 1 à 20. 3. Les types les plus courants de polyuréthannes sont formés par réaction du diisocyanatotoluène (TDI) ou du poly- méthylènepolyphénylisocyanate ou de leurs mélanges, avec des composés hydroxyliques polyfonctionnels. Les additifs retardateurs de flamme décrits dans le présent mémoire (voir formule (I)) sont efficaces comme retardateurs de flamme pour une mousse de polyuréthanne flexible mûrissant à chaud, une mousse de polyuréthanne à grande résistance au choc, une mousse de polyuréthanne rigide et des copolymères poly- uréthanne/isocyanurate cellulaires rigides. Ces additifs sont particulièrement efficaces comme retardateurs de flamme pour une mousse de polyuréthanne. Ce composé est ajouté aux corps réactionnels pour la préparation des mousses de polyuréthanne en quantité de 1 à 80 parties pour 100 parties de polyol (pcp) en poids pour conférer la propriété de combustion retardée. La charge préférée pour une mousse de polyuréthanne de grande résistance au choc est de 0,5 à 5,0 pcp en poids et, pour une mousse de polyuréthanne rigide, elle est de 5 à 70 pcp. L'invention est illustrée par les exemples suivants, donnés à titre non limitatif. On obtient les mousses de polyuréthanne décrites dans les exemples ciaprès en mélangeant l'additif retardateur de flamme liquide au polyol, puis en ajoutant des catalyseurs, un surfactant, de l'eau et/ou un agent porogène et un iso- cyanate comme décrit par J.H. Saunders et K.C. Frisch dans "Polyurethanes: Chemistry and Technology", Interscience, New York, 1964. Dans le cas de mousses flexibles, on agite ce mélange au moyen d'un agitateur à grande vitesse et on le verse dans un moule mesurant 33,02 cm x 33,02 cm x 12,7 cm, qui peut ou non être fermé par brides. Lorsque la réaction est achevée, on retire la mousse et on la fait vieillir à la température ambiante pendant au moins 7 jours (des mousses classiques "mûries à chaud" sont mûries à 100 C pendant une demi-heure avant le vieillissement). On produit des mousses rigides en versant le mélange réactionnel sous agitation dans une boîte de 20,32 cm x 20,32 cm x 12,7 cm et en laissant la réaction se poursuivre dans des conditions de "montée libre". 4 2481276 Les propriétés de combustion retardée des mousses rigides sont évaluées d'après la norme ASTM D-1692-74. EXEMPLE 1 Produit de réaction de l'oxyde de propylène avec la 1,3-bis-(2,2,2trichloro-1-hydroxy-ethyl)-urée On ajoute goutte à goutte 500 g (8,6 moles) d'oxyde de propylène à une solution de 710 g (2,0 moles) de 1,3bis-(2,2,2-trichloro-1-hydroxy-éthyl)-urée dans 320 g de solution de NaOH à 50 %. La température du mélange réactionnel est portée à 38 C à partir de la température ambiante par la réaction exothermique et l'agitation est poursuivie pendant une durée totale de 4 heures. Le mélange réactionnel est ensuite versé sur 2500 g de glace et 500 ml d'acide chlorhy- drique concentré. Le produit réactionnel est un liquide visqueux ou une matière solide pâteuse molle qui est isolé, lavé à l'eau et séché à 60 C pendant 10 heures. L'analyse élémentaire et le spectre infrarouge concordent avec la structure attribuée au produit. EXEMPLE 2 On prépare une mousse de polyuréthanne rigide en utilisant la composition de l'exemple 1, comme indiquée ci- apres: Parties en poids Composition de l'exemple 1 28,8 Polyol "Multranol E9221" (Mobay)a 71,2 Surfactant "DC 193" (Dow Corning)b 1,8 "Polycat 8" (Abbott)c 1,0 Catalyseur "T-12" (M & T)d 0,1 Agent porogène "Isotron 11B" (Pennwalt)e 36,0 Isocyanate "Mondur MR" (Mobay)f o108,7 Les paramètres de réactivité pour la préparation de mousse sont les suivants: Temps de crème (s): 24 Temps de gel (s): 50 Durée de l'état collant (s): 65 Temps de montée (s): 70 2481276 Propriété physique: Poids spécifique à coeur (kg/m3): 35,34 Propriété d'inflammabilité: ASTM D-1692 (longueur de combustion en cm): 7,62 a Polyol à base de saccharose et d'amine d'indice d'hydroxyle égal à 475 mg de KOH par g b Copolymère de silicone et glycol non hydrolysable c Diméthylcyclohexylamine d Dilaurate de dibutylétain e Trichlorofluorométhane renfermant 0,25 % d'alloocimine comme inhibiteur f Polyméthylènepolyphénylisocyanate EMPLE 3 On prépare une mousse rigide de polyuréthanne sans utiliser de retardateur de flamme; les résultats de l'essai d'inflammabilité indiqués ci-dessous montrent que la mousse brûle complètement (12,7 cm) dans l'essai ASTM D-1692. Parties en poids "Multranol E-9221" (Mobay) 100,0 "DC 193" -- 1,8 "Polycat 8" 1,0 "T-12" 0,1 "Isotron 11B" 36,0 "Mondur MR" 127,5 Les paramètres de réactivité pour la préparation de la mousse sont les suivants: Temps de crème (s): 40 Temps de gel (s)-: 65 Durée de l'état collant (s) 75 Temps de montée (s): 101 Propriété physique Poids spécifique à coeur (kg/m3): 44,98 Propriété d'inflammabilité: ASTM D-1692 (longueur de combustion): 12,7 cm (combustion totale de l'échantillon) 6. 2481276 REVENDICATIONS 1. - Un composé de formule: _ H0--4CHCH2O t-CHNHCNHCH--tOCHCH--OH ni21 21 n R CCl3 CC13 R1 dans laquelle R et R1 sont choisis, indépendamment, entre l'hydrogène, un groupe -CCl3, un groupe -CH3 et un groupe -CH2CCl3 et n est un nombre entier ayant une valeur de I à 100. 2. - Composé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que R et R1 sont de l'hydrogène et n a une valeur de 1 à 20. 3. - Composé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que R et R1 sont des groupes -CCI3 et n a une valeur de 1 à 20. 4. - Composé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que R et R1 sont des groupes CH3 et n a une valeur de 1 à 20. 5. - Composé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que R et R1 sont des groupes -CH2CCl3 et n a une valeur de 1 à 20. 6. - Une mousse de polyuréthanne préparée à partir d'un mélange réactionnel qui renferme une quantité, apte à retarder la flamme, du composé suivant la revendication 1. 7. - Mousse de polyuréthanne suivant la revendi- cation 6, caractérisée en ce qu'elle est une mousse à grande résistance au choc. 8. - Mousse de polyuréthanne suivant la revendi- cation 6, caractérisée en ce qu'elle est une mousse flexible mûrissant à chaud. 9. - Mousse de polyuréthanne suivant la revendi- cation 6, caractérisée en ce qu'elle est une mousse rigide.