(57)【要約】  本発明は、ジアルキルリン含有化合物、すなわち、反応性モノヒドロキシル官能性ジアルキルホスフィネートを提供し、これは、軟質ポリウレタンフォームにおける高効率の反応性難燃剤として役立つ。本発明はさらに、モノヒドロキシル官能性ジアルキルホスフィネートとポリオールおよびイソシアネートフォーム形成成分との前記反応生成物を含む難燃性ポリウレタン組成物を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオール、イソシアネート、および難燃剤として有効量の一般式（Ｉ−Ａ）のモノヒドロキシ官能性ジアルキルホスフィネート化合物、の反応生成物であり、
【化１】
2020528485.tif 000021
ここで、
Ｒ１およびＲ２は、１〜４個の炭素原子を含む直鎖または分枝鎖アルキル基から選択され、
Ｘは、以下のいずれかの構造であり、
【化２】
2020528485.tif 000022
【化３】
2020528485.tif 000023
Ｘが前者である場合、Ｚは、−（Ｙ−Ｏ）ｎ−であり、ここで、Ｙは、直鎖または分岐アルキレン基（炭素数２〜８）であり、ｎは、１〜２０の整数を表し、
ｋは、０または１であってよく、
Ｒ３は、水素、またはモノヒドロキシ末端の直鎖もしくは分岐アルキレン基（炭素数２〜約８）から選択され、
ただし、ｋが０である場合は、Ｒ３は、モノヒドロキシ末端の直鎖または分岐アルキレン基であり、ｋが１である場合は、Ｒ３は、水素であり、
Ｘが後者である場合、Ｒ４およびＲ５は、それぞれ独立に、Ｈ、直鎖または分岐アルキル基（炭素数１〜８）、直鎖または分岐アルケニル基（炭素数２〜８）、ハロゲン置換アルキル基（炭素数１〜８）、アルコキシ基（炭素数１〜８）、アリール基（炭素数６〜１２）、もしくはアルキルアリール基（炭素数７〜１６）であるか、または、Ｒ４とＲ５とが互いに結合してシクロアルキル基（炭素数５〜８）を形成する難燃性軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項２】
Ｒ１およびＲ２は、それぞれエチル基である請求項１に記載の難燃性軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項３】
前記モノヒドロキシ官能性ジアルキルホスフィネート化合物は、式（Ｉ−Ａ−１）を有する請求項１に記載の難燃性軟質ポリウレタンフォーム。
【化４】
2020528485.tif 000024
【請求項４】
Ｒ１およびＲ２は、それぞれエチル基である請求項３に記載の難燃性軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項５】
前記モノヒドロキシ官能性ジアルキルホスフィネート化合物は、式（Ｉ−Ａ−２）を有する請求項１に記載の難燃性軟質ポリウレタンフォーム
【化５】
2020528485.tif 000025
【請求項６】
Ｒ１およびＲ２は、それぞれエチル基である請求項５に記載の難燃性軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項７】
請求項１に記載のポリウレタンフォームを含む物品。
【請求項８】
家具用途、自動車用途、ボート用途、バスシート用途、列車シート用途、ＲＶシート用途、オフィス家具シート用途、航空用途、トラクタ用途、自転車用途、エンジンマウント用途、圧縮機用途、ベッド用途、被覆用途、スポーツ用品用途、靴用途、カーペットクッション用途、包装用途、織物用途、緩衝クッション用途、ＨＶＡＣ用途、テント用途、救命いかだ用途、手荷物用途、およびハンドバッグ用途からなる群から選択される、請求項１に記載の軟質ポリウレタンを含む請求項７に記載の物品を含む用途。
【請求項９】
室内装飾家具である請求項８に記載の家具用途。
【請求項１０】
自動車シートクッション、ヘッドライニングおよびヘッドレスト、自動車およびトラック用バッククッション、バスシート、車両シートボトムおよびバックボルスタ、アームレスト、ランフラットタイヤ用支持リング、および他の自動車内装部品からなる群から選択される請求項８に記載の自動車用途。
【請求項１１】
マットレスおよびマットレストップ用途からなる群から選択される請求項８に記載の寝具用途。
【請求項１２】
遮音材料である請求項８に記載の被覆用途。
【請求項１３】
難燃剤として有効量の、ポリオール、イソシアネート、および、ポリアルコールの部分的リン酸化によるリン含有ポリオール反応生成物、を含み、
前記リン含有ポリオール反応生成物は、少なくとも１つのリン含有官能基を含む式（Ｉ−Ｂ）の化合物であり、
【化６】
2020528485.tif 000026
ここで、
Ｒ１およびＲ２は、独立して、直鎖または分岐アルキル基（炭素数１〜４）であり、
ｎ１は、１以上の整数であり、ｎ２は、１であり、ｎ１＋ｎ２は２以上であり、
Ｚ２は、ｎ１＋ｎ２の原子価を有する分岐ポリオール部分であって、以下の一般式で表され、
【化７】
2020528485.tif 000027
ここで、Ｒは、
【化８】
2020528485.tif 000028
または、
【化９】
2020528485.tif 000029
から選択され、
式中、それぞれのＲ６は、独立して、Ｈまたはアルキル基（炭素数１〜４）であり、ｘは、１以上であり、ｙは、２または３であり、Ｚは、２〜５の整数であり、ｍは、１以上である難燃性軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項１４】
Ｒ１およびＲ２は、それぞれエチル基である請求項１３に記載の難燃性軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項１５】
請求項１３に記載のポリウレタンフォームを含む物品。
【請求項１６】
家具用途、自動車用途、ボート用途、バスシート用途、列車シート用途、ＲＶシート用途、オフィス家具シート用途、航空用途、トラクタ用途、自転車用途、エンジンマウント用途、圧縮機用途、ベッド用途、被覆用途、スポーツ用品用途、靴用途、カーペットクッション用途、包装用途、織物用途、緩衝クッション用途、ＨＶＡＣ用途、テント用途、救命いかだ用途、手荷物用途、およびハンドバッグ用途からなる群から選択される、請求項１に記載の軟質ポリウレタンを含む、請求項１５に記載の物品を含む用途。
【請求項１７】
室内装飾家具である請求項１６に記載の家具用途。
【請求項１８】
自動車シートクッション、ヘッドライニングおよびヘッドレスト、自動車およびトラック用バッククッション、バスシート、車両シートボトムおよびバックボルスタ、アームレスト、ランフラットタイヤ用支持リング、および他の自動車内装部品からなる群から選択される、請求項１６に記載の自動車用途。
【請求項１９】
マットレスおよびマットレストップ用途からなる群から選択される請求項１６に記載の寝具用途。
【請求項２０】
遮音材料である請求項１６に記載の被覆用途。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は２０１７年７月２４日に出願された米国仮特許出願第６２／５３６２６０号の利益を主張し、その全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本明細書の開示は反応性ジアルキルリン含有化合物、すなわち、ポリオールおよびイソシアネートと反応した場合に、柔軟なポリウレタンフォームにおいて高効率の反応性難燃剤として働くジアルキルホスフィン酸のヒドロキシル官能性エステルの使用を提供する。本発明はさらに、反応し、軟質ポリウレタンフォームのポリマーマトリックスに組み込まれた前記ヒドロキシル官能性ジアルキルホスフィネートを有する難燃性軟質ポリウレタンフォームを提供する。「難燃剤（flame retardants）」および「難燃剤（fire retardants）」という表現は、本明細書では互換的に使用される。
【背景技術】
【０００３】
臭素系またはリン系難燃剤は非常に有効であることが知られており、多くの場合、軟質ポリウレタンフォームなどの合成材料の火災リスクを低減するための唯一の選択肢である。しかし、化学物質、特に難燃剤の公衆および政府による検査の増加は、何年にもわたって増加している。目標はより持続可能で、反応性があり、ポリマーおよび／またはハロゲンを含まない新製品に向けられている。難燃剤がポリマーマトリックス中に反応しており浸出しえない場合、検査は大幅に減少する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第３１０４２５９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、高いリン含量、透明な明るい色、および、ポリウレタン工業で使用されるポリエーテルポリオールおよびポリエステルポリオールとの良好な相溶性、のような特徴を有する軟質ポリウレタンのための反応性リン含有難燃剤が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、非常に満足のいく難燃特性を有し、軟質ポリウレタンフォーム形成系のポリオール成分と良好な相溶性を有する反応性ジアルキルリン含有モノヒドロキシル官能性化合物を提供する。本明細書で使用される「軟質ポリウレタン発泡体形成系」という表現は、ポリオール、イソシアネート、および本明細書に記載の反応性ジアルキルリン含有モノヒドロキシル官能性化合物、を含むと理解されるものとする。モノヒドロキシル官能性ジアルキルホスフィネート化合物は、それらの単一のヒドロキシル官能基を介して完全に反応性であり、ジヒドロキシル官能性ジアルキルホスフィネート化合物またはトリヒドロキシル官能性ジアルキルホスフィネート化合物よりも容易に配合できる。驚くべきことに、本明細書中の反応性モノヒドロキシル官能性ジアルキルホスフィネート化合物は、ヒドロキシル官能基の含有量が低いにもかかわらず、たとえば軟質ポリウレタンフォーム形成系のイソシアネート成分との反応によって、軟質ポリウレタンフォームの弾性特性を破壊することなく、反応し、軟質ポリウレタンフォームのポリマー構造に組み込まれうることが見出された。このことは、難燃剤が軟質発泡体基材に一体化され、その結果、それらが周囲に放出されず、生体組織の細胞膜を貫通しにくく、したがって健康上の危険を引き起こさないことを意味する。本発明はさらに、本明細書に記載の反応性ジアルキルリン含有モノヒドロキシル官能性化合物を含むがこれに限定されない、上記の軟質ポリウレタンフォーム形成系を提供する。
【０００７】
本明細書で使用される「発泡体」という用語は、軟質ポリウレタン発泡体を指す。一般式（Ｉ−Ａ）および／または一般式（Ｉ−Ｂ）の反応したモノヒドロキシル官能性ジアルキルホスフィネート化合物（ここで、一般式（Ｉ−Ｂ）は、ポリアルコールの部分的リン酸化反応による、少なくとも一つのリン含有基を有するリン含有ジオールおよび／またはポリオール反応生成物である。）を含む、本質的にからなる、または、からなる、本明細書記載の、またはクレームされた軟質ポリウレタンフォームは、いずれも、反応性材料として前述の化学式を含み、すなわち、前述の化学式は反応して軟質ポリウレタン材料の構造に組み込まれる。ここで、前述の化学式は、存在しなくてもよく、または、ジオールおよび／もしくはポリオールと、イソシアネートと、本明細書に記載される前述の化学式と、の反応生成物として軟質ポリウレタン材料中に存在してもよい。
【０００８】
本明細書で使用される「ポリオール」という用語は、ジオールおよび／またはポリオールとして定義される可能性もあると理解される。
【０００９】
本発明は、一般式（Ｉ−Ａ）および（Ｉ−Ｂ）のモノヒドロキシル官能性ジアルキルホスフィネート化合物、ならびに、ポリアルコールの部分リン酸化反応による、一般式（Ｉ−Ｂ）の少なくとも１つのリン含有基を含有するリン含有ジオールおよび／またはポリオール反応生成物の基を提供し、
一般式（Ｉ−Ａ）は以下の構造であり、
【化１】
2020528485.tif 000002
ここで、
Ｒ１およびＲ２は、１〜４個の炭素原子を含む直鎖または分枝鎖アルキル基から選択され、当該アルキル基は、たとえば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチルおよびイソブチルであり、好ましくはメチルまたはエチルであり、より好ましくはＲ１およびＲ２の両方がエチルであり、
Ｘは、以下のいずれかの構造であり、
【化２】
2020528485.tif 000003
【化３】
2020528485.tif 000004
Ｘが前者である場合、Ｚは、−（Ｙ−Ｏ）ｎ−であり、ここで、Ｙは、直鎖または分岐アルキレン基（炭素数２〜８、好ましくは炭素数２〜４、より好ましくはエチレン、プロピレン、またはイソプロピレン）であり、ｎは、１〜２０、好ましくは１〜５、より好ましくは１〜２の整数を表し、
ｋは、０または１であってよく、
Ｒ３は、水素、またはモノヒドロキシ末端の直鎖もしくは分岐アルキレン基（炭素数２〜約８、好ましくは炭素数２〜４）から選択され、
ただし、ｋが０である場合は、Ｒ３は、モノヒドロキシ末端の直鎖または分岐アルキレン基であり、ｋが１である場合は、Ｒ３は、水素であり、
Ｘが後者である場合、Ｒ４およびＲ５は、それぞれ独立に、Ｈ、直鎖または分岐アルキル基（炭素数１〜８、好ましくは炭素数１〜約４、より好ましくはメチル、エチル、またはプロピル）、直鎖または分岐アルケニル基（炭素数２〜８、好ましくは炭素数２〜４）、ハロゲン置換アルキル基（炭素数１〜８）、アルコキシ基（炭素数１〜８、好ましくは炭素数１〜４）、アリール基（炭素数６〜１２、好ましくは炭素数６〜８）、もしくはアルキルアリール基（炭素数７〜１６、好ましくは炭素数７〜１２）であるか、または、Ｒ４とＲ５とが互いに結合してシクロアルキル基（炭素数４〜８、好ましくは炭素数６）を形成し、
一般式（Ｉ−Ｂ）は以下の構造であり、
【化４】
2020528485.tif 000005
ここで、
Ｒ１およびＲ２は、独立して、直鎖または分岐アルキル基（炭素数１〜４、たとえばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、およびイソブチル、好ましくはメチルまたはエチル、より好ましくはＲ１およびＲ２がいずれもエチル）であり、
ｎ１は、１以上の整数であり、ｎ２は、１であり、好ましくは、ｎ１は、約１〜約５であり、
Ｚ２は、ｎ１＋ｎ２の原子価を有するジオールまたはポリオール部分であって、以下の一般式で表され、
【化５】
2020528485.tif 000006
ここで、Ｒは、
【化６】
2020528485.tif 000007
または、
【化７】
2020528485.tif 000008
から選択され、
式中、それぞれのＲ６は、独立して、Ｈまたはアルキル基（炭素数１〜４）であり、
ｘは、０または１以上であり、好ましくは１〜４であり、より好ましくはｘ＝１であり、ｙは、２または３であり、Ｚは、２〜５の整数であり、ｍは、１以上であり、好ましくはｍ＝１である。
【００１０】
これらの化合物の調製方法も本明細書に提供される。
【００１１】
式（Ｉ−Ａ）の新規化合物は、式（ＩＩ）のモノヒドロキシル官能性ジアルキルホスフィン酸とオキシラン基を有する化合物との反応によって調製できる。
【化８】
2020528485.tif 000009
ここで、Ｒ１およびＲ２は、上記の定義の通りであり、Ａは、塩素または臭素である。
【００１２】
式（Ｉ−Ａ）の化合物は、式（ＩＩＩ）のジアルキルホスフィンハロゲン化物と脂肪族ジオールとの反応によっても調製できる。
【化９】
2020528485.tif 000010
ここで、Ｒ１およびＲ２は、上記の定義の通りであり、Ａは、塩素または臭素である。
【００１３】
本発明のリン含有ジオールおよび／またはポリオール、たとえば式（Ｉ−Ｂ）のものは、式（ＩＩＩ）のジアルキルホスフィンハロゲン化物と脂肪族ジオールおよび／またはポリオールとの反応によって調製できる。
【００１４】
本発明の反応性モノヒドロキシル官能性ジアルキルホスフィネートは高いリン含有量を有し、良好な加水分解および熱安定性を有し、軟質ポリウレタンフォーム形成系のジオールおよび／またはポリオール成分との良好な相溶性を示し、軟質ポリウレタンフォームにおける高効率の反応性難燃剤として有用である。
【００１５】
本発明はさらに、軟質ポリウレタンフォーム形成系中で反応させて軟質ポリウレタンフォームを形成した後に、前記リン含有モノヒドロキシル官能性化合物の反応性残基を含む難燃性軟質ポリウレタンを提供する。本明細書のリン含有モノヒドロキシル官能性化合物は軟質ポリウレタンフォーム形成系において、個別に、互いに組み合わせて、および／または、ハロゲン含有難燃剤およびリン含有難燃剤を含む他の難燃剤との混合物として、使用できる。
【００１６】
本発明の上記および他の特徴および利点はすべて、以下の本発明の好ましい実施形態の例示的かつ非限定的な詳細な説明によってより良く理解されるのであろう。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
一実施形態では式（Ｉ−Ａ）のモノヒドロキシル官能性ジアルキルホスフィネートは、より具体的な式（Ｉ−Ａ−１）または式（Ｉ−Ａ−２）のものでありうる。
式（Ｉ−Ａ−１）は以下の通りである。
【化１０】
2020528485.tif 000011
ここで、Ｒ１およびＲ２、Ｚ、ｋ、およびＲ３は、上記の定義の通りである。
式（Ｉ−Ａ−２）は以下の通りである。
【化１１】
2020528485.tif 000012
ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４およびＲ５は、上記の定義の通りである。
【００１８】
本明細書の一実施形態では、本発明の式（Ｉ−Ａ）のモノヒドロキシル官能性ジアルキルホスフィネートは、式（ＩＩ）のジアルキルホスフィン酸と、オキシラン基を有する式（ＩＶ）の化合物との反応によって調製される。
【化１２】
2020528485.tif 000013
ここで、Ｒ４およびＲ５は、上記の定義の通りである。
【００１９】
本明細書の１つの他の実施形態では、本発明の式（Ｉ−Ａ）のモノヒドロキシル官能性ジアルキルホスフィネートは、式（ＩＩＩ）のジアルキルホスフィンハロゲン化物と、式（Ｖ）の脂肪族ジオールとの反応によって調製される。
【化１３】
2020528485.tif 000014
ここで、Ｚ、Ｒ３および下付き文字ｋは、上記の定義の通りである。
【００２０】
本発明のリン含有ジオールおよび／またはポリオール、たとえば式（Ｉ−Ｂ）のものは、式（ＩＩＩ）のジアルキルホスフィンハロゲン化物と、脂肪族ジオールまたはポリオールとの反応によって調製される。
【００２１】
本発明の方法において出発物質として使用されるジアルキルホスフィン酸（ＩＩ）およびジアルキルホスフィン酸ハロゲン化物（ＩＩＩ）は、大部分が当該技術分野において周知である。式（ＩＩ）の化合物は、たとえば、対応するジアルキルホスフィンハロゲン化物（ＩＩＩ）の加水分解によって得ることができる。後者は、たとえば、米国特許第３１０４２５９号明細書（特許文献１）に記載されている方法によって調製することができ、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００２２】
本発明の式（Ｉ−Ａ）、またはより具体的には式（Ｉ−Ａ−１）または式（Ｉ−Ａ−２）、の化合物を調製するための方法において使用される具体的なオキシラン化合物は、たとえば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、１，２−エポキシブタン、１，２−エポキシペンタン、１，２−エポキシヘキサン、１，２−エポキシ−５−ヘキセン、１，２−エポキシ−２−メチルプロパン、１，２−エポキシオクタン、グリシジルメチルエーテル、グリシジルイソプロピルエーテル、グリシジルイソブチルエーテル、グリシジルヘプチルエーテル、グリシジル−２−エチルヘキシルエーテル、グリシジルアリルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、スチレンオキシド、シクロヘキセンオキシド、エピクロヒドリン、およびこれらの組合せからなる群から選択されるが、これらに限定されない。より好ましくは、オキシラン化合物として、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、および１，２−エポキシブタン、が使用される。
【００２３】
本発明の式（Ｉ−Ａ）、またはより具体的には式（Ｉ−Ａ−１）または式（Ｉ−Ａ−２）、の化合物を調製するための方法において使用される具体的な脂肪族ジオールは、たとえば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、２−ブテン−１，４−ジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，８−オクタンジオール、および７００までの分子量を有する他のジオール、からなる群より選択されるが、これらに限定されない。
【００２４】
本発明のリン含有ポリオールを調製するための方法において使用される脂肪族ジオールおよび／またはポリオールは、一般に、少なくとも２個または少なくとも３個の反応性水素原子をそれぞれ有する任意の適切なジオールおよび／またはポリオールであってよく、たとえば、２または３〜６、好ましくは２、３および４の官能性を有し、かつ好ましくは約１００〜約７００の分子量を有するものである。具体的な脂肪族ジオールおよび／またはポリオールは、非ポリマーポリアルコールの群、たとえば、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、またはグリセロールから選択できる。
【００２５】
好ましくは、本発明に従って使用されるジオールおよび／またはポリオールは、ポリエーテルジオールおよび／またはポリオールである。この種のジオールおよび／またはポリオールは、１つまたは複数のアルキレンオキシド（たとえば、エチレンオキシドおよびプロピレンオキシド）と、アルコール、アミンおよび酸などの１つまたは複数の活性水素原子を含有する適切な反応物との開環付加反応によって得られ、より具体的には、前記反応物は、ジオール、トリオール、ノボラック樹脂、ペンタエリトリトール、ソルビトール、スクロース、ジエチレントリアミンなどからなる群から選択されうる。本発明によれば、ポリエステル−ポリオールを使用することもでき、この種のポリオールは、アジピン酸、フタル酸などのカルボン酸、ジカルボン酸（またはポリカルボン酸）とジオールまたはトリオールとの縮合反応によって得られる。リン含有モノオール、ジオールまたはポリオールを調製するための本発明に係る方法において使用される脂肪族ジオールおよび／またはポリオールは、ポリマージオールおよび／またはポリオール（たとえば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、およびそれらの混合物）から選択される。
【００２６】
本発明の好ましい実施形態では、ジアルキルホスフィン酸（ＩＩ）とオキシラン化合物との反応は、過剰のオキシランの媒体中で実施され、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、またはトルエンなどの有機溶媒があってもなくてもよい。
【００２７】
モノヒドロキシジアルキルホスフィン酸（ＩＩ）との反応に使用されるオキシラン化合物の量は、モノヒドロキシジアルキルホスフィン酸に対して５〜３００モル％過剰であり、好ましくは５０〜１００モル％過剰である。モノヒドロキシジアルキルホスフィン酸に対して１００％を超えるモル過剰のオキシラン化合物を使用することは、大量のオキシランを回収する必要があるために不便である。
【００２８】
本発明の式（Ｉ−Ａ）、またはより具体的には式（Ｉ−Ａ−１）もしくは式（Ｉ−Ａ−２）、のモノヒドロキシル官能性ジアルキルホスフィネートは、反応に供されるジアルキルホスフィン酸およびオキシランに対して、約８〜１８重量％のリン含有量および約１５０〜３１５ｍｇＫＯＨ／ｇのヒドロキシル価を有する。
【００２９】
目的生成物であるモノヒドロキシル官能性ジアルキルホスフィネート（Ｉ−Ａ）、またはより具体的には式（Ｉ−Ａ−１）もしくは（Ｉ−Ａ−２）、のモノヒドロキシジアルキルホスフィン酸（ＩＩ）を可能な限り最も高いリン含有量で得るために、モノヒドロキシジアルキルホスフィン酸（ＩＩ）の中で最も高いリン含有量を有するモノヒドロキシジアルキルホスフィン酸を、エチレンオキシドおよびプロピレンオキシドと反応させることが好ましい。
【００３０】
したがって、特に価値のある特性を有する式（Ｉ−Ａ）、またはより具体的には式（Ｉ−Ａ−１）もしくは式（Ｉ−Ａ−２）、の化合物は、Ｒ１およびＲ２がそれぞれエチルである化合物である。
【００３１】
前記反応は、４０〜１２０℃、好ましくは７０〜９０℃の間の温度で実施される。４０℃より低い温度では、反応は許容できないほど遅くなる。一方、１２０℃より高い温度を適用すると、望ましくない分解生成物が生成する可能性があるため、好ましくない。
【００３２】
好ましい実施形態では、ジアルキルホスフィンハロゲン化物（ＩＩＩ）と脂肪族ジオールとの反応は、過剰のジオールの媒体中で行われる。
【００３３】
ジアルキルホスフィン酸ハロゲン化物（ＩＩＩ）との反応に使用されるジオール化合物の量は、一般に、ジアルキルホスフィン酸ハロゲン化物１モル当たり２〜１０モル、好ましくは４〜８モル過剰である。これらのジオールの比較的多量の過剰量は、グリコールおよびジオールのヒドロキシル基を有さないビス（ジアルキルホスフィネート）エステルの望ましくない形成を最小限にするために必要とされる。ジアルキルホスフィン酸ハロゲン化物１モル当たり１０モルを超える過剰量のジオール化合物を使用することは、大量のジオールを回収する必要があるために不便である。
【００３４】
本発明の式（Ｉ−Ａ）、またはより具体的には式（Ｉ−Ａ−１）もしくは式（Ｉ−Ａ−２）、のモノヒドロキシル官能性ジアルキルホスフィネートは、反応に供されるジアルキルホスフィン酸ハロゲン化物およびジオールに応じて、約２〜１８重量％のリン含有量および約１５０〜４５０ｍｇＫＯＨ／ｇのヒドロキシル価を有する。
【００３５】
目的生成物であるモノヒドロキシル官能性ジアルキルホスフィネート（Ｉ−Ａ）、またはより具体的には式（Ｉ−Ａ−１）もしくは（Ｉ−Ａ−２）、のモノヒドロキシジアルキルホスフィン酸（ＩＩ）を可能な限り最も高いリン含有量で得るために、ジアルキルホスフィンハロゲン化物（ＩＩＩ）の中で最も高いリン含有量を有するジアルキルホスフィンハロゲン化物を、エチレングリコールと反応させることが好ましい。
【００３６】
したがって、特に有用な特性を有する式（Ｉ−Ａ−１）の化合物は、Ｒ１およびＲ２がそれぞれエチルであり、ｋが１であり、ｎが１であり、Ｙが−ＣＨ２ＣＨ２−であり、Ｒ３が水素である。
【００３７】
前記反応は、２５〜１２０℃、好ましくは５０〜９０℃の温度で行われる。２５℃より低い温度を適用すると、収率が低くなる。一方、１２０℃より高い温度を適用すると、望ましくない分解生成物が形成されることがあるので、好ましくない。加えて、たとえばＭｇＣｌ２またはＺｎＣｌ２のような触媒を使用して反応を促進できる。
【００３８】
好ましい実施形態では、ジアルキルホスフィンハロゲン化物（ＩＩＩ）と脂肪族ジオールとの反応は、有機溶媒および過剰の脂肪族アルコールの両方の媒体中で、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどの強塩基の存在下で実施される。有機溶媒は、芳香族化合物から選択される。特に好適な芳香族溶媒は、クロロベンゼン、オルトジクロロベンゼン、メシチレン、ならびに、特にトルエンおよびキシレンである。
【００３９】
この方法で使用される塩基の有効量は、１モルのジアルキルホスフィン酸ハロゲン化物（ＩＩＩ）あたり１〜１．２モル、好ましくは１〜１．０５モルである。
【００４０】
水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムは、固体形態で使用できる。ジオールと塩基との反応から生じる水は、ジアルキルホスフィン酸ハロゲン化物（ＩＩＩ）の添加前に、反応混合物から可能な限り除去されるべきである。
【００４１】
好ましい実施形態において、ジアルキルホスフィンハロゲン化物（ＩＩＩ）と脂肪族ジオールおよび／またはポリオールとの反応は、ジオールおよび／またはポリオールの部分リン酸化の程度を変化させることによって行われる。本発明によるリン含有ジオールおよび／またはポリオールは、少なくとも１つのリン含有基を含む。このリン含有基は、式（ＩＩＩ−Ａ）の基である。
【化１４】
2020528485.tif 000015
ここで、Ｒ１およびＲ２は、上記に定義された通りであり、波線は、酸素原子を介したジオールまたはポリオールへの結合を示す。
【００４２】
本発明のリン含有ジオールおよび／またはポリオールはまた、式（ＩＩＩ−Ａ）の２つ以上のリン含有基を含むことができ、これらのリン含有基は同一であっても異なっていてもよい。
【００４３】
ジアルキルホスフィンハロゲン化物（ＩＩＩ）と脂肪族ジオールおよび／またはポリオールとの反応は、有機塩基の存在下で実施できる。かかる有機塩基は、トリエチルアミン、ピリジン、ジイソプロピルエチルアミン、１−メチルイミダゾールなどの第三級アミンの群から選択されうるが、これらに限定されない。使用される塩基の量は、ハロゲン化ジアルキルホスフィン（ＩＩＩ）に対して等モルである。塩基は、ジアルキルホスフィン酸ハロゲン化物に対して過剰に使用することもできる。前記反応は、典型的には不活性有機溶媒の媒体中で行われる。リン酸化に適した溶媒は、塩化メチレン、クロロホルム、または１，２−ジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素であるが、これらに限定されない。さらに好適な溶媒は、ジオキサンまたはテトラヒドロフランなどのエーテルである。さらに好適な溶媒は、ヘキサンまたはトルエンなどの炭化水素である。
【００４４】
好ましい実施形態では、ジアルキルホスフィンハロゲン化物（ＩＩＩ）と脂肪族ジオールおよび／またはポリオールとの反応は、クロロベンゼン、メシチレン、特にトルエンおよびキシレンなどの有機溶媒の媒体中で、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどの強無機塩基の存在下で実施される。
【００４５】
この方法で使用される塩基の有効量は、１モルのジアルキルホスフィン酸ハロゲン化物（ＩＩＩ）あたり１〜１．２モル、好ましくは１〜１．０５モルである。水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムは、固体形態で使用できる。ジオールおよび／またはポリオールと塩基との間の反応から生じる水は、ジアルキルホスフィン酸ハロゲン化物（ＩＩＩ）の添加前に、反応混合物から可能な限り除去されるべきである。
【００４６】
ジアルキルホスフィン酸ハロゲン化物（ＩＩＩ）とジオールおよび／またはポリオールとの量は、所望の官能化度が達成されるように調節できる。ジオールおよび／またはポリオールの部分リン酸化は、ジオールおよび／またはポリオールに対するジアルキルホスフィン酸ハロゲン化物（ＩＩＩ）の化学量論量未満を、その官能化度に基づいて使用することによって達成できる。このようにして、ジオールおよび／またはポリオール中のＯＨ基の一部のみを、ジアルキルホスフィン酸ハロゲン化物と反応させる。
【００４７】
本発明のリン含有ジオールおよび／またはポリオール（本明細書では、部分的にリン酸化されたジオールおよび／またはポリオールとも記載される。）は、平均残留ＯＨ官能基（リン酸化後）が１であり、分子量が約２００〜約１０００である。本発明のリン含有ジオールおよび／またはポリオールは、反応に使用されるジアルキルホスフィン酸ハロゲン化物およびジオールおよび／またはポリオール、ならびにそれらの間のモル比に応じて、リン含有量が約４〜２０重量％であり、ヒドロキシル価が約２０〜８００ｍｇＫＯＨ／ｇである。
【００４８】
ジオールおよび／またはポリオールリン酸化反応は、０〜１００℃、好ましくは１０〜９０℃の温度で実施され、０℃未満の温度を適用すると、反応速度が遅くなる。一方、１００℃より高い温度を適用すると、望ましくない分解生成物が生成する可能性があるため、好ましくない。
【００４９】
以下の実施例は、本発明の特定の化合物の調製、および、軟質ポリウレタンフォームにおける反応性難燃剤としてのこれらの化合物の利用、の両方について、特定の実施形態を説明する。
【００５０】
本発明の化合物は、反応性難燃剤として有用である。難燃剤は、そのまま、またはハロゲン化または非ハロゲン化生成物との混合物として、使用できる。柔軟なポリウレタンフォームのためには、本発明のハロゲンを含まないヒドロキシル官能性ジアルキルホスフィネートを、純品として用いるか、または他の非ハロゲン化生成物とともに使用することが好ましい。
【００５１】
本発明の化合物は、柔軟なポリウレタンフォームに組み込まれた場合、非常に効率的な反応性難燃剤である。本発明の化合物は、広範なイソシアネート指数（本明細書ではＭＤＩまたはＴＤＩと略す。）にわたって有用であることに留意されたい。当該指数は、配合物中で実際に使用されるイソシアネートの、必要とされるイソシアネートの理論化学量論量に対する比率を指し、パーセンテージで表される。
【００５２】
本発明の軟質ポリウレタンフォームは、本発明の組成物の典型的な難燃剤有効量を含有する。典型的には、本発明の組成物がポリマー（すなわち、軟質ポリウレタンフォーム）中の全リン濃度が、ポリマーの全重量を基準にして０．３〜１５重量％になるような量で適用される。好ましくは、ポリマー中の全リン濃度が軟質ポリウレタンポリマーの全重量を基準にして１〜１０重量、より好ましくは、１．５〜５重量％である。最も好ましくは、本発明の反応性難燃剤の使用量が少なくとも、可燃性試験規格ＭＶＳＳ  ３０２の現在の要件を満たすのに十分である。
【００５３】
成分および条件の適切な選択により、柔軟性の程度に関して特性が変化しうる軟質ポリウレタンフォームが製造される。したがって、軟質フォームは一般に、水を主要な発泡剤として使用して、２０〜８０のヒドロキシル価を有するポリマージオールまたはトリオールから製造される。
【００５４】
本発明の軟質ポリウレタンフォームは補助剤、たとえば、触媒、界面活性剤、フォーム安定剤などの適切な選択を含むことができる。
【００５５】
本明細書で使用されるような軟質ポリウレタンフォームは本明細書に記載されるような分子量３０００〜約６０００のジオールおよび／またはポリオールを有するジオールおよび／またはポリオール、たとえば、グリセロールにプロピレンオキシドを添加することによって調製されるポリエーテルトリオールを使用して作製される。本明細書で使用される軟質ポリウレタンフォームは、最大３０％の芯衝撃弾性および−８０〜−６０℃のガラス転移点を有することを特徴とする。ここで、軟質ポリウレタンフォームは、ハードセグメント含有量が４０質量％以下であることが好ましい。従来の軟性ポリウレタンフォームは、１立方フィートあたり２．５ポンド以下の膨張性ポリウレタンフォームであって、泡硬度またはＩＦＤ（ＡＳＴＭ  ３５７４−ＴｅｓｔＢ１に準拠して測定）が５０平方インチあたり１０〜９０ポンドである。
【００５６】
本発明の軟質ポリウレタンフォームを製造する方法は、ジオールおよび／またはポリオール成分および／またはイソシアネート成分または触媒と、本明細書に記載される式（Ｉ−Ａ）、式（Ｉ−Ａ−１）、式（Ｉ−Ａ−２）、および式（Ｉ−Ｂ）の難燃性材料のうちの１つ以上とを組み合わせることを含みうる。これらは計量され、共通の混合容器にポンプ輸送されてもよく、次いで、得られた混合物は型、スラブストック操作などで使用するために重合部位に容易に移動されてもよい。
【００５７】
本発明の反応性難燃剤は、イソシアネート反応体と組み合わせる前に、ジオールおよび／またはポリオール反応体と混合されてもよい。ジオールおよび／またはポリオール反応体と混合する前に、反応性難燃材料をイソシアネートと混合することも、本発明の範囲内である。しかし、イソシアネートと前述の難燃剤とを混合し、室温で一定時間放置すると、反応が起こることがある。本明細書の特許請求の範囲および明細書で使用される「反応生成物」は、一実施形態では、前述の方法のいずれか１つで軟質ポリウレタンフォーム形成系の内容物を反応させることを含むことができ、たとえば、過剰のイソシアネートをポリオールと反応させてイソシアネート末端プレポリマーを形成し、次いでプレポリマーを本明細書の反応性難燃剤とさらに反応させるなど、プレポリマー技術を介して反応性難燃剤を反応させることをさらに含むことができる。
【００５８】
本明細書に記載の式（Ｉ−Ａ）、式（Ｉ−Ａ−１）、式（Ｉ−Ａ−２）、および式（Ｉ−Ｂ）の難燃性材料は、イソシアネート反応性（ＮＣＯ反応性）材料として記載することができ、すなわち、それらは、ヒドロキシル基を介してイソシアネートとの反応性を有する。
【００５９】
本明細書に記載される軟質ポリウレタンフォームの製造に使用されるジオールおよび／またはポリオールは、ジオール、ポリオール、およびポリエーテルを含む任意の有機ポリオールを含んでよく、イソシアネートとの反応性を有するヒドロキシル基を有するポリエステル、ポリエステルアミドポリオールを使用できる。一般に、これらの材料は、約６２〜約５，０００の分子量を有し、１分子当たり２〜約１０個以上のヒドロキシル基を有し、ヒドロキシル基含有量は約０．５〜約２５％である。これらは一般に、約５０〜５００、またはさらには７００のヒドロキシル価を有する。
【００６０】
ポリエステル−ポリオール型の反応体において、酸価は１０未満であるべきであり、通常、可能な限り０に近い。これらの材料は、便宜上「ポリオール」反応体と呼ばれる。有用な活性水素含有ジオールおよび／またはポリオールには、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、１，２−ブチレンオキシドおよび２，３−ブチレンオキシド、または他のアルキレンオキシドが、ジオール、グリコールおよびポリオール（エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、メチルグルコシド、スクロース、ソルビトール、ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ならびに種々のアルキルアミンおよびアルキレンジアミン、ならびにポリアルキレンポリアミンなどによって提示される。）などの活性水素化合物に添加される場合に生じる付加化合物の大きなファミリーが含まれる。これらのアルキレンオキシドの種々の量は、ポリウレタンの意図される用途に依存して、ベースとなる上記のジオール、ポリオールまたはアミン分子に添加され得る。
【００６１】
たとえば、軟質フォームの製造に使用するためのジオールおよび／またはポリオールは、約１．７％の最終ヒドロキシル含量を与えるのに十分なプロピレンオキシドが添加されたグリセリンによってよく表されうる。このような材料は、約３０００の分子量を有し、グリセリン約１に対してプロピレンオキシド５０のグリセリン対プロピレンオキシドのモル比を有する。
【００６２】
ジオールおよび／またはポリオール分子の選択およびその後の添加されるアルキレンオキシドの量によって柔軟性を制御するこの技術は、当業者に周知である。
【００６３】
アルキレンオキシドの付加のためのベースポリオール分子として働き、したがってイソシアネートとの反応のための「ポリオール」分子を生じることができるグリコール等に加えて、アルキレンオキシドに対して反応性の水素を有する第一級および／または第二級アミン基を含有する出発分子を使用できる。ここでも、添加されるアルキレンオキシドの量は、最終ポリウレタン生成物の意図される用途に依存する。本発明の軟質ポリウレタン製品において、アルキレンオキシドは、より低いヒドロキシル含量（たとえば、約０．１〜約５％または１０％）を有するポリオールを製造するために使用される。
【００６４】
エポキシドとの反応のための活性水素含有分子として役立ちうる代表的なアミンは、１〜約６個以上のアミノ窒素を有するものであり、その例は、エチルアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラプロピレンペンタミン、および他の直鎖状飽和脂肪族アルキレンアミンであり、重要な要件は、アルキレンオキシドが添加されうる少なくとも２個、より好ましくは３〜８個または１０個の活性水素部位を有することである。
【００６５】
ポリウレタン系を調製する際に使用される活性水素化合物として、多価酸または無水物および多価アルコールからエステル化型反応によって調製されたヒドロキシル含有分子を使用することも周知である。これらの化合物はしばしばポリエステルポリオールと呼ばれる。これらのポリエステルポリオールの製造に使用される典型的な酸は、マレイン酸、フタル酸、コハク酸、フマル酸、テトラヒドロフタル酸、クロレンジ酸およびテトラクロロフタル酸である。典型的なジオールおよび／またはポリオールは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、およびジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、およびポリプロピレングリコール、ならびにグリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、ペンタエリトリトール、ソルビトールなどである。利用可能な場合、上記の酸は所望であれば、無水物の形態で使用されうる。
【００６６】
ポリエステル−ポリオールを製造する際に、種々の多価酸または無水物またはそれらの混合物のいずれかを、化学量論的過剰のヒドロキシル基を用いて、ジオール、グリコールまたはポリオールまたはそれらの混合物のいずれかと反応させ、最終ポリオール生成物が主としてヒドロキシル末端基を含有するようにする。ヒドロキシル官能性の程度およびヒドロキシルパーセントは、当業者に公知の技術および技術によって所望のポリオールを提供するために容易に変えられる。
【００６７】
軟質ポリウレタンを製造する技術および技術において、いわゆるプレポリマー技術を使用することも知られている。これは、軟質ポリウレタンの製造に関与する反応の一部が行われて、分子量が増加したプレポリマーを生成し、このプレポリマーの製造に使用される化学量論に応じて、ヒドロキシルまたはイソシアネートの末端基が得られる技術である。次いで、このプレポリマーを使用して、上記のように、プレポリマーの末端基がそれぞれヒドロキシルであるかイソシアネートであるかに応じて、それをイソシアネートまたはポリオールのいずれかと反応させることによって、最終的な軟質ポリウレタン生成物を調製する。
【００６８】
広くは、遊離反応性水素および特にヒドロキシル基を有する先行技術のポリエステル、イソシアネート変性ポリエステルプレポリマー、ポリエステルアミド、イソシアネート変性ポリエステルアミド、アルキレングリコール、イソシアネート変性アルキレングリコール、ポリオキシアルキレングリコール、イソシアネート変性ポリオキシアルキレングリコールなどのいずれかを、本明細書に記載のポリウレタンの製造に使用できる。
【００６９】
使用できるイソシアネートの例には、軟質ポリウレタンフォームを製造するためにこれまで使用されてきた２個以上のイソシアネート基を有するものが含まれる。このようなイソシアネート化合物の例としては、芳香族イソシアネート、脂肪族イソシアネートおよび脂環式イソシアネート、このようなイソシアネートの２種以上の混合物、ならびにこのようなイソシアネートの修飾によって得られる修飾イソシアネート、が挙げられる。このようなイソシアネートの具体例は、トルエンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート（粗ＭＤＩ）、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、およびヘキサメチレンジイソシアネート、ならびにカルボジイミド修飾生成物、ビウレット修飾生成物、ダイマーおよびトリマーなどの上記イソシアネートの修飾生成物である。このようなイソシアネートおよび活性水素含有化合物から得られる末端イソシアネート基を有するプレポリマーも使用できる。
【００７０】
一実施形態では、軟質ポリウレタンフォームのイソシアネート指数範囲は、約１３０〜約８０、より好ましくは約１２０〜約９０、最も好ましくは約１１５〜約９５とすることができる。
【００７１】
本発明の軟質ポリウレタン発泡体形成組成物における発泡剤としては、発泡体に要求される特性に応じて、従来使用されている公知の発泡剤が適宜選択される。
【００７２】
本発明では、必要に応じて架橋剤も使用する。
【００７３】
架橋剤としては、ヒドロキシル基、第一級アミノ基、第二級アミノ基などの活性水素を有する官能基を少なくとも２個有する化合物が好ましい。ただし、架橋剤としてポリオール化合物を用いる場合には、以下を考慮する。すなわち、ヒドロキシル基価が少なくとも５０ｍｇＫＯＨ／ｇであり、４個を超える官能基を有するポリオール化合物が架橋剤であると考えられ、これを満たさないポリオールは、上記ポリオール混合物（ポリオール（１）、（２）または他のポリオール）のいずれか１つと考えられる。また、２種以上の架橋剤を併用してもよい。具体的には、デキストロース、ソルビトール、スクロースなどの多価アルコール、多価アルコールにアルキレンオキシドを添加したポリオール、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、エチレンジアミン、３，５−ジエチル−２，４（または２，６）−ジアミノトルエン（ＤＥＴＤＡ）、２−クロロ−ｐ−フェニレンジアミン（ＣＰＡ）、３，５−ビス（メチルチオ）−２，４（または２，６）−ジアミノトルエン、１−トリフルオロメチル−４−クロロ−３，５−ジアミノベンゼン、２，４−トルエンジアミン、２，６−トルエンジアミン、ビス（３，５−ジメチル−４−アミノフェニル）メタン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、ｍ−キシレンジアミン、１，４−ジアミノヘキサン、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、またはイソホロンジアミン、および上記の化合物にアルキレンオキシドを添加することによって得られる化合物が挙げられる。
【００７４】
上記架橋剤を用いると、たとえば発泡剤を多量に用いて低密度の軟質発泡体を製造する場合であっても、発泡安定性が良好となり、このような軟質発泡体を製造できる。特に、高分子量のジオールおよび／またはポリオールを用いる場合には、発泡しにくいと考えられていた低密度の軟質発泡体を製造できる。また、架橋剤を用いた場合には、用いない場合に比べて耐久性が向上する。本発明のように、高分子量のジオールおよび／またはポリオールを用いる場合、特に、分子量が４０００以上などの比較的高分子量の化合物を用いると、容易に発泡安定性を向上させることができる。
【００７５】
水は、このような発泡剤の典型的な例であり、他の例としては、塩化メチレン、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ジメチルエーテル、アセトン、二酸化炭素などが挙げられる。発泡ポリウレタンの所望の密度および他の特性に応じて、これらおよび他の発泡剤は、単独で、または当技術分野で知られている方法で２つ以上の組み合わせで使用できる。
【００７６】
使用される発泡剤の量は特に限定されないが、通常、発泡形成組成物のジオールおよび／またはポリオール成分１００重量部当たり０．１〜２０重量部である。好ましくは、発泡剤の量は、０．８〜２．５ポンド／立方フィート、好ましくは０．９〜２．０ポンド／立方フィート、の発泡体密度を提供するような量であろう。
【００７７】
本明細書中のポリウレタンフォーム形成組成物は、好ましくはポリウレタンフォームの製造のためにこれまでに知られているかまたは使用されている触媒のいずれか、および触媒の組み合わせを含有できる。有用な触媒の例には、水酸化ナトリウム、酢酸ナトリウム、第三アミン、または、第三アミンを生成する材料（トリメチルアミン、トリエチレンジアミン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、およびＮ，Ｎ−ジメチルアミノエタノールなど）が含まれる。また、炭化水素スズアルキルカルボキシレート、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジオクトエート、ジブチルスズジラウレート、およびオクトエート第一スズなどの金属化合物、ならびに、２，４，６−トリス（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ−メチル）フェノール、１，３，５−トリス（Ｎ，Ｎ−ジメチル−３−アミノプロピル）−Ｓ−ヘキサヒドロトリアジンなどのイソシアネートの三量体化を促進することを意図した他の化合物、オクト酸カリウム、酢酸カリウム、および、ＤＡＢＣＯ  ＴＭＲ（登録商標）およびＰＯＬＹＣＡＴ  ４３（登録商標）などの触媒も、適用可能である。
【００７８】
所望であれば、多くの他の種類の触媒を上記に列挙したもの代わりに用いることができる。使用される触媒の量は、有利にはフォーム形成混合物中のジオールおよび／またはポリオールの総重量に基づいて０．０５〜５重量パーセント以上でありうる。
【００７９】
本発明による軟質発泡体を製造する際に適用されるイソシアネート（ＮＣＯ）指数は、９５〜１２５、好ましくは１００〜１２０である。ポリウレタンフォームのＮＣＯ指数は約８０〜１３０であることが一般に理解される。
【００８０】
ここでの軟質ポリウレタンフォームの密度は、１４〜８０ｋｇ／ｍ３、好ましくは１６〜５５ｋｇ／ｍ３、および最も好ましくは２０〜４０ｋｇ／ｍ３であり得る。
【００８１】
有機界面活性剤およびシリコーン系界面活性剤を含む界面活性剤を添加して、細胞安定剤として役立てることができる。一部の代表的な材料は、ＳＦ−１１０９、Ｌ−５２０、Ｌ−５２１、およびＤＣ−１９３の名称で販売されており、一般的には、ポリシロキサンポリオキシアルキレンブロックコポリマーである。ポリオキシ−エチレン−ポリオキシブチレンブロックコポリマーを含有する有機界面活性剤も含まれる。発泡反応混合物が硬化するまで安定化させるために、少量の界面活性剤を使用することが特に望ましい。本明細書において有用でありうる他の界面活性剤は、長鎖アルコールのポリエチレングリコールエーテル、長鎖アリル酸硫酸エステルの第三級アミンまたはアルカノールアミン塩、アルキルスルホン酸エステル、アルキルアリールスルホン酸、およびそれらの組み合わせである。このような界面活性剤は、崩壊および大きな不均一な気泡の形成に対して発泡反応を安定化させるのに十分な量で使用される。典型的には、この目的のためには製剤全体を基準にして約０．２〜約３重量％の界面活性剤総量で十分である。しかし、いくつかの実施形態では、いくつかの界面活性剤、たとえば、Air Products and Chemicals, Inc.から入手可能なＤＡＢＣＯ  ＤＣ−５５９８をより多量に含むことが望ましい場合がある。この観点から、界面活性剤は、ジオールおよび／またはポリオール成分に対して０〜６重量％の任意の量で本発明の製剤中に含まれうる。
【００８２】
最後に、充填剤および顔料などの他の添加剤を、本明細書に記載のポリウレタンフォーム形成配合物に含めることができる。そのようなものには、非限定的な実施形態では硫酸バリウム、炭酸カルシウム、グラファイト、カーボンブラック、二酸化チタン、酸化鉄、微小球、アルミナ三水和物、珪灰石、調製されたガラス繊維（滴下または連続）、ポリエステル繊維、他のポリマー繊維、それらの組み合わせなどが含まれうる。当業者は、本書に付属する請求権の範囲には該当するもの、望ましい性質および／または加工改変から利益を得る伸縮性ウレタンフォームを製造するために発明的な配合を適応させる典型的かつ適当な手段および方法について、これ以上の指示なしに知ることができるだろう。
【００８３】
本明細書に記載される軟質ポリウレタンフォームは家具、寝具、および自動車シートクッションなどの様々な物品、より具体的には家具用途、自動車用途、ボート用途、バス座席用途、列車座席用途、ＲＶ座席用途、オフィス家具座席用途、航空用途、トラクタ用途、自転車用途、エンジンマウント用途、圧縮機用途、寝具用途、被覆用途、スポーツ用品用途、靴用途、カーペットクッション用途、包装用途、織物用途、緩衝クッション用途、ＨＶＡＣ用途、テント用途、救命いかだ用途、手荷物用途、およびハンドバッグ用途の構築および形成に利用できる。
【００８４】
軟質スラブストックポリウレタンフォームは、家具（たとえばクッション、バックおよびアーム）、自動車産業（たとえば、シートおよびバッククッション、ならびにヘッドライニングおよびヘッドレスト）、自動車およびトラック、バスおよび飛行機のような公共輸送シート、ならびに、車両シートボトムおよびバックボルスタおよびアームレストを含むがこれらに限定されないトラクタ、自転車、およびオートバイのシート、ならびにランフラットタイヤおよび他の自動車内装部品のためのサポートリング、マットレスのような寝具、遮音材料、アームレストのような自動車内装部品、ステアリングホイールおよびシフトレバーノブ、シューソール、およびスポーツ用品に使用できる。
【実施例】
【００８５】
〔実施例１〕
【化１５】
2020528485.tif 000016
【００８６】
メカニカルスターラー、オイルヒーターおよび容積式実験用ポンプを備えた２リットルのジャケット付きハステロイ反応器に、ジエチルホスフィン酸（７７９ｇ、６．３８モル）を充填し、密封した。反応器を内部温度４５℃に加熱した。プロピレンオキシド（７４３ｇ、１２．７７モル）を、温度を６５℃未満に維持しながら、ポンプを介して反応器に２時間かけて添加した。その後、反応器内部温度を９０℃に上昇させ、３時間保持した。過量のプロピレンオキシドを蒸発させ、ワイプフィルムエバポレーターを用いて残留物を１２５℃のジャケット温度で減圧蒸留（３００〜５００ｍＴｏｒｒ）し、無色澄明の液体として目的分画を採取した。収率は、ジエチルホスフィン酸出発原料に対して９０％であった。生成物は、ジエチルホスフィン酸のヒドロキシル官能性エステルの２つの異性体の混合物であり、３１Ｐ  ＮＭＲ（酢酸−ｄ４，ｐｐｍ）：６６．８〜６７．７、酸価は０．４ｍｇＫＯＨ／ｇ、リン含量は１５．９％であった。
【００８７】
〔実施例２〕
【化１６】
2020528485.tif 000017
【００８８】
加熱マントル、メカニカルスターラー、還流冷却器、浸漬管、ｊ−ｃｈｅｍコントローラーおよび熱電対、ならびに苛性スクラバーを備えた１リットルフラスコに、ジエチルホスフィン酸（４６９ｇ、３．８４モル）を充填した。フラスコを８０℃に加熱し、エチレンオキシドを加圧シリンダーから浸漬管を通して反応器に５時間かけて導入した。エチレンオキシド対ジエチルホスフィン酸の最終モル比は１．３３であった。反応混合物を８０℃でさらに３時間保持した。さらに窒素を浸漬管に通して過剰のエチレンオキシドを除去した。残渣のバッチ蒸留を１５０℃および２００ｍＴｏｒｒの条件で行い、透明な液体（４００ｇ）を得た。生成物はジエチルホスフィン酸２−ヒドロキシエチルエステルであり、３１Ｐ  ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，ｐｐｍ）：７９、酸価０．４ｍｇＫＯＨ／ｇであった。
【００８９】
本発明の新規化合物の適用は、軟質ポリウレタンフォーム用の標準配合物における難燃剤としてのそれらの使用を通して実証される（適用例３）。
【００９０】
新規な難燃性化合物に加えて、以下の成分をポリウレタンフォームの調製に使用した。
【００９１】
【表１】
2020528485.tif 000018
【００９２】
〔実施例３〕
発泡体サンプルは、調製例１からのポリオールと新規難燃剤（ＦＲ）生成物とを混合することによって調製した。水、アミン触媒、シリコーン界面活性剤およびスズ触媒（イソシアネートを除く）を含む配合物の残りの成分を加え、ポリオール／ＦＲ生成物混合物中に、ポリエーテルフォームについては２０００ｒｐｍで３０秒間、ポリエステルフォームについては１０００ｒｐｍで６０秒間撹拌した。イソシアネートを添加し、激しく撹拌しながら反応混合物に組み込んだ直後に、完全な反応混合物を８×８×５インチ（２０×２０×２０ｃｍ）の箱に注ぎ、完全に上昇させた。ポリエーテルフォームについては次にボックスを通気フード内に室温で２４時間硬化させ、ポリエステルフォームについてはボックスを最初に１１０℃のオーブンに１０分間置いて硬化させ、続いて室温で２４時間硬化させた。フォームサンプルの頂部および底部０．５インチ、ならびにフォームの紙ライニング側を除去した。次に、サンプルを切断し、連邦自動車安全基準（Federal Motor Vehicle Safety Standard）Ｎｏ．３０２（ＦＭＶＳＳ３０２）を含む可燃性について試験し、ＶＤＡ２７７による放出試験を行った。
【００９３】
表１および表２は、成分、フォーム調製のためのパラメーター、および試験の結果を示す。
【００９４】
表１：ポリエーテル軟質フォーム配合システムおよび試験結果
【表２】
2020528485.tif 000019
ＳＥ＝自己消火性検体（時間帯に入る前に発火したが自己消火した）
【００９５】
表２：ポリエステル軟質フォーム製剤システムおよび試験結果
【表３】
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【００９６】
本発明を特定の実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、その要素の代わりに均等物を用いることができることが当業者には理解されよう。加えて、その本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に対して適合させるために多くの修正を行うことができる。したがって、本発明は本発明を実施するために企図される最良の形態として開示される特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は添付の特許請求の範囲内にあるすべての実施形態を含むことが意図される。
【国際調査報告】
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