Low fogging and flame resistant polyurethane foams for vehicle interior applications

Abstract

Polyurethane foam compositions include a polymer matrix prepared by curing a reaction mixture containing: an isocyanate-reactive component including: one or more polyether polyols having a hydroxyl number from 25 to 100 mg KOH / g as determined in accordance with ASTM D4274, and having from two to eight hydroxyl groups per molecule; one or more hydroxy-terminated prepolymers; and an isocyanate component including one or more polyisocyanates; and one or more halogenated oligomeric phosphates present in one or more of the isocyanate-reactive component and the isocyanate component.

Description

LOW FOGGING AND FLAME RESISTANT POLYURETHANE FOAMS FOR VEHICLE INTERIOR APPLICATIONSFIELD

[0001] Embodiments relate to polyurethane foam formulations having high flame resistance, storage stability and processibility, and low emission of fog-producing volatile organics.BACKGROUND

[0002] Flame-resistant polyurethane (PU) foams are used in a variety of applications in the industrial, consumer, and transportation sectors. Examples include use of PU foams in insulation, cold chains, seat and upholstery cushioning, and the like. For many industrial and consumer environments, flame resistant (FR) PU foams are desirable and has traditionally involved the modification of PU formulations to include one or more FR additives. FR additives may be solids such as melamine, ammonium polyphosphate / pentaerythritol, fillers such as aluminum trihydroxide; and liquids such as phosphorous-containing chemicals, halogenated chemicals, nitrogen-containing chemicals, and the like.

[0003] As regulatory standards evolve (e.g., need for compliance with DIN 75201) , safety and environmental concerns for PU foams have prompted restrictions on certain additives to minimize emissions of volatile organics, odors, and fogging compounds. Fogging is the condensation of vaporized volatile constituents emitted from a PU formulation on glass panes (e.g., windshields) and surfaces, particularly within motor vehicle interiors. While solid FR additives may be used to minimize the presence and generation of volatile organics, such materials increase viscosity and settling behaviors that can negatively impact processability and storage.Summary

[0004] In an aspect, embodiments disclosed herein are directed to polyurethane foam compositions that include an isocyanate-reactive component including one or more polyether polyols having a hydroxyl number as determined by ASTM D4274 ranging from 25 to 100 mg KOH / g and having from two to eight hydroxyl groups per molecule; one or more hydroxy-terminated prepolymers; aan isocyanate component comprising one or more polyisocyanates; and one or more halogenated oligomeric phosphates present in one or more of the isocyanate-reactive component and the isocyanate component.

[0005] In another aspect, embodiments disclosed herein are directed to two-component polyurethane compositions that include: an isocyanate-reactive component containing: one or more polyether polyols having a hydroxyl number as determined by ASTM D4274 ranging from  25 to 100 mg KOH / g and having from two to eight hydroxyl groups per molecule; and one or more hydroxy-terminated prepolymers; an isocyanate component including one or more polyisocyanates; and one or more halogenated oligomeric phosphates present in one or more of the isocyanate-reactive component and the isocyanate component.Detailed Description

[0006] Embodiments relate to polyurethane (PU) foam compositions containing a mixture of polyether polyols, hydroxy-terminated prepolymers, and halogenated oligomeric phosphates additives and having high flame resistance, storage stability and processibility. PU foam compositions may show synergistic flame retardance and low fogging benefits suitable for suitable for vehicle interior applications.

[0007] PU foam compositions disclosed herein generally include the product obtained from combining a two-component curable composition: an isocyanate-reactive component ( “A-side” ) and an isocyanate component ( “B-side” ) . During application, the isocyanate (B) and isocyanate-reactive components (A) are mixed, initiating a curing reaction, and forming a polyurethane foam and / or article. PU foam compositions may also include one or more fillers added to the isocyanate (B) and / or isocyanate-reactive components (A) , or as a third component (C) added during mixing.

[0008] A. ) Isocyanate-reactive component

[0009] The isocyanate-reactive component (or A-side) may contain of one or more of polyether polyols, hydroxy-terminated prepolymers and / or copolymer polyols, halogenated oligomeric phosphates, polyester polyols, and other additives. PU foam compositions may include an isocyanate-reactive component at a percent by weight (wt%) ranging from 20 wt%to 85 wt%, 20 wt%to 80 wt%, or 25 wt%to 80 wt%.

[0010] In some embodiments, the isocyanate-reactive component includes one or more polyether polyols. Polyether polyols are prepared by polyaddition of alkylene oxides such as propylene oxide and / or ethylene oxide onto polyhydroxy functional starter compounds in the presence of catalysts known in the art. Polyether polyols may be prepared from a starter compound and one or more alkylene oxides, for example, ethylene oxide, propylene oxide, and / or butylene oxide. Starter compounds may include, but are not limited to, molecules having 1 to 8 hydroxyl groups per molecule, such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol, l, 4-butanediol, l, 6-hexanediol, triethanolamine, diethanolamine, diisopropanolamine, bisphenol A, glycerol, diglycerol, triglycerol, trimethylolpropane, di (trimethylolpropane) pentaerythritol, dipentaerythritol, tripentaerythritol, sugars and sugar alcohols such as sucrose and sorbitol, and the like. Polyether polyols may be a  blend of any of these polyether polyols together with one or more starter compounds, and the polyether polyols can also be one or more starter compounds themselves. Polyether polyols may also include polyols reacted with polyethers formed from copolymers of alkylene oxides, including block copolymers and polyethers “capped” with hydroxyethyl and / or hydroxypropyl oligomers or polymers.

[0011] Isocyanate-reactive components may include one or more polyether polyols at a percent by weight (wt%) ranging from 10 wt%to 50 wt%, 10 wt%to 45 wt%, or 10 wt%to 30 wt%.

[0012] Isocyanate-reactive components may include one or more hydroxy-terminated isocyanate prepolymers, including copolymer polyols (CPP) such as polyhydrazodicarbonamide (PHD) , styrene acrylonitrile (SAN) , polyisocyanate polyalcohol (PIPA) , polyurea polyols, and the like. Isocyanate-terminated prepolymers may be any prepolymer (s) prepared by the reaction of one or more polyisocyanates containing two or more isocyanate groups with a stoichiometric excess of polyols (e.g., starter compounds or polyether polyols described above, etc. ) or other compound with nucleophilic groups (e.g., amines, sulfhydryls, etc. ) having a functionality of 2 or more. By using the polyol materials in excess, the isocyanate prepolymer can be provided with hydroxyl functionality. In general, hydroxyl-terminated prepolymers can be prepared using the same starting materials as described above, the difference being in the relative ratios of components.

[0013] In some cases, copolymer polyols may be made by reacting low equivalent weight polyols (e.g., hydroxyl equivalent weight up to 80) or polyamines with polyisocyanates in the presence of a base polyol continuous phase (e.g., a homopolymer or copolymer of propylene oxide and / or ethylene oxide having a hydroxyl equivalent weight of at least 200) .

[0014] Isocyanate-reactive components may include one or more hydroxyl-terminated isocyanate prepolymers at a percent by weight (wt%) ranging from 5 wt%to 50 wt%, 7.5 wt%to 40 wt%, or 7.5 wt%to 35 wt%.

[0015] Isocyanate-reactive components may include one or more polyester polyols (including polyetherester polyols) formed from the reaction of a polyhydric alcohols (or polyether polyols) with polyfunctional carboxylic acids and having a functionality of 2 to 8, or 2 to 6. Suitable polyhydric alcohols and polyethers include diols or triols and include ethylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol such as PEG 200, propylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol, butylene glycol, pentylene glycol or hexylene glycol, polyether polyol, glycerol, and the like. Suitable polyfunctional carboxylic acids may include succinic acid, glutaric acid, adipic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, decanedicarboxylic acid, maleic acid, fumaric acid and phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, the isomeric naphthalenedicarboxylic acids, and  the like. Examples of polyester polyols include aromatic polyester (polyether) polyols such as diethylene glycol phthalic anhydride polyester polyol.

[0016] Isocyanate-reactive components may include one or more polyester polyols at a percent by weight (wt%) ranging from 5 wt%to 50 wt%, 7.5 wt%to 40 wt%, or 7.5 wt%to 35 wt%. Isocyanate-reactive components may include one or more polyester polyols having an OH number ranging from 40 mg KOH / g to 200 KOH mg / g, or 40 mg KOH / g to 120 KOH mg / g. In some cases polyester polyols may have a weight average molecular weight ranging from 500 Da to 10,000 Da.

[0017] Isocyanate-reactive components and / or isocyanate components may include one or more halogenated oligomeric phosphates, including halogenated aliphatic polyphosphate-phosphonates and halogenated oligomeric phosphates such as poly [oxy [ (2-chloro-1-methylethoxy) phosphinylidene] oxy-1, 2-ethanediyloxy-1, 2-ethanediyl] ; halogenated phosphate esters; tris (chloroethyl) phosphate, tris (β-chloropropyl) phosphate, tris (dichloropropyl) phosphate, tetrakis (2-chloroethyl) dichloroisopentyl diphosphate, polyoxyalkylene bis (dichloroalkyl) phosphate, poly [oxy [ (2-chloro-1-methylethoxy) phosphinylidene] oxy-1, 2-ethanediyloxy-1, 2-ethanediyl] , α- (2-chloro-1-methylethyl) -ω- [ [bis (2-chloro-1-methylethoxy) phosphinyl] oxy] , and the like.

[0018] PU foam compositions may include one or more halogenated oligomeric phosphates at a percent by weight (wt%) ranging from 0.25 wt%to 5 wt%, 0.25 wt%to 4.5 wt%, or 0.25 wt%to 2.5 wt%. In some cases, one or more halogenated oligomeric phosphates may be loaded in the isocyanate-reactive component and / or the isocyanate component in equal or differing amounts that, when combined, result in a PU foam composition having a concentration within any of the above ranges. For example, isocyanate-reactive components may include one or more halogenated oligomeric phosphates at a percent by weight (wt%) ranging from 0.5 wt%to 10 wt%, 0.5 wt%to 7.5 wt%, or 0.5 wt%to 5 wt%.

[0019] Halogenated oligomeric phosphates may have a weight average molecular weight of 600 Da or more, and a melting point of 20 ℃ or lower, 10 ℃ or lower, 0 ℃ or lower.

[0020] PU compositions may include one or more blowing agents. The blowing agent may react under conditions of the foaming reaction to produce a gas. The blowing agent may be referred to as a chemical blowing agent. Examples of the blowing agent include water, formic acid, hydrocarbons, acids, volatile organics, and the like. The physical blowing agents including gases such as chlorofluoro carbons (CFC) , hydrochlorofluorocarbons (HCFC) , acetone, nitrogen, air, carbon dioxide, solvent or molecule with boiling points < 50 ℃ at atmospheric pressure, and the  like and combinations thereof. One or more embodiments provide that the blowing agent is water. Polyurethane foam-forming compositions disclosed herein may include one or more of chemical blowing agents and physical blowing agents. Blowing agents may be added to the isocyanate-reactive component (i.e., polyol side) or to the isocyanate component and / or during mixing the polyol and isocyanates as third stream in amount sufficient to provide the mixture resulting in density of 0.3 to 0.75 g / mL of foam.

[0021] Isocyanate-reactive components may include one or more catalysts for enhancing polyurethane polymerization to generate the PU composition. Catalysts may be used individually or as a catalyst package containing multiple catalysts, such as gelling catalysts, blowing catalysts, and trimerization catalysts. Gelling and blowing catalysts may be differentiated by a tendency to favor either the urethane (gel) reaction, in the case of the gelling catalyst, or the urea (blow) reaction, in the case of the blowing catalyst. A trimerization catalyst may be utilized to promote the isocyanurate forming reaction in the compositions. The catalyst package can also be added as a separate stream into the reaction mixture of isocyanate and isocyanate-reactive composition.

[0022] Gelling catalysts include organometallic compounds, cyclic tertiary amines and / or long chain amines, e.g., that contain several nitrogen atoms and combinations thereof. Organometallic compounds include organotin compounds, such as tin (II) salts of organic carboxylic acids, e.g., tin(II) diacetate, tin (II) dioctanoate, tin (II) diethylhexanoate, and tin (II) dilaurate, and dialkyltin (IV) salts of organic carboxylic acids, e.g., dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin maleate and dioctyltin diacetate. Bismuth salts of organic carboxylic acids may also be utilized as the gelling catalyst, such as, for example, bismuth octanoate. Cyclic tertiary amines and / or long chain amines include dimethylbenzylamine, triethylenediamine, and combinations thereof. Examples of a commercially available gelling catalysts are 8,  33-LV, and T-12 from Evonik, among other commercially available gelling catalysts. In some cases, a PU composition may include one or more gelling catalysts at a percent by weight (wt%) ranging from 0.1 wt%to 1 wt%, or 0.1 wt%to 0.7 wt%.

[0023] Blowing catalysts may include bis- (2-dimethylaminoethyl) ether, pentamethyldiethylenetriamine, triethylamine, tributyl amine, N, N-dimethylaminopropylamine, dimethylethanolamine, N, N, N′, N′-tetra-methylethylenediamine, and combinations thereof, among others. An example of a commercial blowing catalyst is 5, from Evonik, among other commercially available blowing catalysts. In some cases, a PU composition may include one or more blowing catalysts (e.g., bis- (2-dimethylaminoethyl) ether) at a percent by weight (wt%) ranging from 0.01 wt%to 1 wt%, or 0.05 wt%to 0.5 wt%.

[0024] Trimerization catalysts may include any such catalysts known in the art. Examples of trimerization catalysts include N, N', N” -tris (3-dimethylaminopropyl) hexahydro-S-triazine; N, N-dimethylcyclo-hexylamine; 1, 3, 5-tris (N, N-dimethylaminopropyl) -s-hexahydrotriazine; [2, 4, 6-tris (dimethylaminomethyl) phenol] ; potassium acetate, potassium octoate; tetraalkylammonium hydroxides such as tetramethylammonium hydroxide; alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide; alkali metal alkoxides such as sodium methoxide and potassium isopropoxide; and alkali metal salts of long-chain fatty acids having 10 carbon atoms to 20 carbon atoms, and combinations thereof, among others. Some commercially available trimerization catalysts include, for example,  TMR-2,  TMR-20,  TMR-30,  TMR-7,  K 2097;  K15,  41, and 46, each from Evonik, among other commercially available trimerization catalysts.

[0025] Catalysts may include a “latent catalyst” or “delayed catalyst, ” which is defined as a catalyst compound that is of low catalytic activity or is relatively inactive at ambient temperatures, and which becomes more catalytically active, such as by disassociation, decoordination, ring opening, ionization, or tautomerization upon heating to effect catalysis of least one of the chemical reactions involved in making a PU foam. Ambient temperatures may range 15 ℃ to 40 ℃, where room temperature is often around 23 ℃.

[0026] Latent / delayed catalysts can be gelling, blowing, and / or trimerization types of catalysts in terms of their function in the foaming process. The latent catalyst is often a subset of tertiary amine gelling catalysts (e.g., delayed action tertiary amine based on 1, 8-Diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene) that include acid salts, phenolic salts, or complexes of a tertiary amine catalyst where the acid or phenolic is often a carboxylic acid or phenol species, but not limited to, such as formic acid, acetic acid, propionic acid, 2-ethylhexanoic acid, phenoxyacetic acid, gluconic acid, tartaric acid, citric acid, phenol, nonylphenol, diisopropyl phenol, and the like; and mixtures thereof. Some useable commercially available latent catalysts include, for example,  TMR-30,  SA2 LE,  SA-1 / 10, and 8154 from Evonik; NIAXTM A-107, NIAXTMC-31, and NIAXTMC-225 from Momentive; and JEFFCATTMZF-54, JEFFCATTM LED-204 from Huntsman Corporation; and mixtures thereof.

[0027] The catalyst or catalyst package may be present in the PU composition at a percent by weight (wt%) ranging from 0.1 wt%to 10 wt%, or 1 wt%to 7 wt%. In some cases, a catalyst package may be added to the isocyanate-reactive component in amount sufficient to provide the mixture with the corresponding weight percentages above.

[0028] Isocyanate-reactive components may include one or more surfactants, including foam stabilizers for generating low volatility foams. Examples of foam stabilizing surfactants include nonionic surfactants and wetting agents such as those prepared by the sequential addition of propylene oxide and then ethylene oxide to propylene glycol, solid or liquid organosilicones, and polyethylene glycol ethers of long chain alcohols. Ionic surfactants such as tertiary amine or alkanolamine salts of long chain alkyl acid sulfate esters, alkyl sulfonic esters and alkyl arylsulfonic acids can also be used. The surfactants prepared by the sequential addition of propylene oxide and then ethylene oxide to propylene glycol are preferred, as are the solid or liquid organosilicones. Examples of useful organosilicone surfactants include commercially available polysiloxane / polyether copolymers such as B8935, B8871, and B8934 by DABCOTM DC -198 available from Air Products, and NIAXTM L2171 surfactant from Momentive Performance Materials.

[0029] Isocyanate-reactive components may include one or more surfactants at a percent by weight (wt%) in an amount ranging from 0.1 wt%to 4 wt%, 0.2 wt%to 4 wt%, or 0.2 wt%to 2 wt%.

[0030] B. ) Isocyanate component

[0031] The isocyanate component (or B-side) may contain one or more isocyanate compounds, such as polymeric isocyanates, aromatic isocyanates, aliphatic isocyanates, or carbodiimide-modified isocyanates. Isocyanate compounds may be monomeric, oligomeric, prepolymers, and the like. The isocyanate component can include, for example, one or more isocyanate and / or polyisocyanate compounds. Isocyanate components may include isocyanate compounds having a nominal functionality of greater than 1.5, greater than 2.0, or in a range of 1.5 to 4. Polyurethane compositions and foam-forming mixtures may include an isocyanate component at a percent by weight (wt%) ranging from 15 wt%to 80 wt%, 20 wt%to 80 wt%, or 25 wt%to 70 wt%.

[0032] Isocyanate components may include one or more isocyanate-terminated prepolymers, which may be any prepolymer (s) prepared by the reaction of one or more polyols with a stoichiometric excess of one or more polyisocyanates containing two or more isocyanate groups. The polyisocyanates may be aromatic, aliphatic, aromatic, or cycloaliphatic polyisocyanates, or mixtures thereof. Suitable polyisocyanates include toluene diisocyanate (TDI) , diphenylmethane diisocyanate (MDI) , isophorone diisocyanate (IPDI) , hexamethylene diisocyanate (HDI) , tetramethylene-l, 4-diisocyanate, cyclohexane-l, 4-diisocyanate, hexahydrotolylene diisocyanate, 1-methoxyphenyl-2, 4-diisocyanate, diphenylmethane-4, 4'-diisocyanate, diphenylmethane-2, 4'-diisocyanate, 4, 4'-biphenylene diisocyanate, 3, 3'-dimethoxy-4, 4'-diphenyl diisocyanate, and 3, 3'- dimethyldiphenylpropane-4, 4'-diisocyanate; isomers thereof, or mixtures thereof. Suitable polyisocyanates may have an average isocyanate functionality of 1.9 or more, 2.0 or more, 2.1 or more, or 2.2 or more, and at the same time, 3.5 or less, 3.2 or less, 3.0 or less, or 2.8 or less. The isocyanate-terminated prepolymer may have an isocyanate (NCO) content by weight according to ASTM D5155-19 of 0.5%or more, 1.0%or more, or 2.0%or more, and at the same time, 30%or less, 25%or less, or 20%or less.

[0033] The polyols and polyol mixtures used to prepare the isocyanate-terminated prepolymer may include any of those disclosed above and further may include ethylene glycol, 1, 2-propanediol, 1, 3-propanediol, neopentylglycol, bis (hydroxy-methyl) cyclohexanes such as 1, 4-bis(hydroxymethyl) cyclohexane, 2-methylpropane-1, 3-diol, methylpentanediols, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, dipropylene glycol, and the like. Polyols for preparing the isocyanate-terminated prepolymer may also include oligomers and polymers such as polypropylene glycol, polyester polyols, polyether polyols, and the like. In some cases, polyester polyols may include dimeric acid polyester polyols prepared from the polymerization of a polyol and C13 to C22 dimers of long chain carboxylic acids, hydrophobic polyols described above including vegetable oil-based polyols, polyolefine-based polyols, and the like. Isocyanate-terminated prepolymers may be formed using a catalyst, which may include amine-based catalysts and / or tin-based catalysts. In some cases, the isocyanate-terminated prepolymer may be based on dimer acid polyester polyol and a polyisocyanate such as MDI.

[0034] The isocyanate component may include a isocyanate-terminated isocyanate prepolymer at a percent by weight (wt%) up to 95 wt%such as in a range of 50 wt%to 95 wt%, 55 wt%to 95 wt%, or 70 wt%to 90 wt%.

[0035] Isocyanate-reactive and / or isocyanate components may include additives such as surfactants, cell openers, moisture scavengers, adhesion promoters, thixotropic agents, antioxidants, wetting agents, surface treatment additives, flame resistance additives, and combinations thereof, among other additives. Different additives can be utilized for various applications. Different amounts of additives can be utilized for various applications.

[0036] C. Method of Preparation

[0037] For PU foam compositions disclosed herein may be achieved by mixing the respective components of the isocyanate component and the isocyanate-reactive component in any sequence and allowing the mixture to cure. Suitable mixing techniques include the use of a Ross PD Mixer (Charles Ross) , Myers mixer, FlackTek Speedmixer, butterfly mixer and the like. Various components of the composition could also be mixed using a continuous process.

[0038] In some cases, methods of using the PU foam composition include combining an isocyanate-reactive component and an isocyanate component to form a curable mixture, applying the curable mixture to a substrate, and allowing the curable mixture to cure to form a PU article. Curable mixtures may also be poured into a mold, such as an open mold or a closed mold. Molding using a closed molding or molding under heat (e.g., 50 ℃ or more) and pressure facilitates formation of higher resilience foams and / or may be free rise. An alternative method may comprise the reaction of the various components such as isocyanate, polyol, catalyst, and additives, that are processed according to a continuous slabstock foam production process, typically used for the production on conventional flex foam.

[0039] Foams of the present disclosure are useful in various applications, including automotive or mass transit uses, and / or domestic comfort uses, such as in cushions, seating, pads, coverings and panels, and the like.

[0040] PU foam compositions may be prepared by mixing the isocyanate component and the isocyanate-reactive component at a volume ratio of 1: 1 and an ISO index (also known as NCO / OH molar ratio) from 0.95 to 1.9, or 1.05 to 1.85.

[0041] Cured PU foam compositions may have a density according to ASTM D3574-17 Test A of 900 kg / m3 or less, or 500 kg / m3 or less, such as in a range of 100 kg / m3 to 500 kg / m3.

[0042] PU foam compositions may comply with the flame resistance requirements according to standard FMVSS302 of 70 mm / min or less, or 60 mm / min or less.

[0043] PU foam compositions may comply with the fogging requirements according to ISO 6452.

[0044] While formulation components and properties have been disclosed individually, it is envisioned that component elements may be included, excluded, or combined in any manner or subcombination utilizing any of the above concentration ranges and nested subranges therein. Further, that the recited formulation properties may be similarly achieved through various combinations of the recited components within the recited ranges.

[0045] Examples

[0046] The following examples are provided to illustrate the embodiments of the invention, but are not intended to limit the scope thereof. Table 1 provides the materials used in the following examples.

[0047] Example 1: FR Testing of Polyurethane Foam Formulations

[0048] PU foam formulations were prepared and tested for stability and FR performance. The comparative examples (denoted “C” ) and inventive examples (denoted “I” ) were organized in two parts based on different FR additive formulations. Sample formulations were prepared as isocyanate-reactive component and an isocyanate component separately by blending formulation components in the proportions specified in Tables 2-3 by speedmixer. PU foams were created by combining the isocyanate-reactive component and an isocyanate component with the mixing ratios stated in the tables, followed by fast pouring of the mixtures into a metal mold at 50 ℃ for continuous curing and molding. Elastomer samples were demolded after 3.5 minutes of curing at 50 ℃. Before testing, the post-cured samples were held at room temperature for at least two days.

[0049] Flame resistance testing was performed according to FMVSS302. Experiments were carried out in a combustion chamber that was 370 mm X 200 mm X 350 mm with air entry holes on the floor and ventilation slots at the top. The glass observation window allowed viewing of ignition of the sample. The test sample is horizontally oriented, and one edge is exposed to a tiny Bunsen burner flame for 15 seconds. The rate at which flame passes through the sample between two sites was calculated and analyzed as shown in Tables 2-3.

[0050] The comparison of CE-1, IE-1, IE-2, IE-3, IE-1 shows that with increasing or decreasing the content of hydroxy-terminated prepolymer, the FR performance failed or reach the boundary performance below 7.8 wt. % (lower limit, CE-1) or 23.4 wt. % (upper limit, IE-3) . By comparing CE-2 and IE-3, around the boundary condition, further decrease of Inv. FR Additive demonstrated a significant decrease in FR performance. By comparing CE-1, IE-4 and IE-5, increasing the content of Inv. FR additive in the formulation improves FR performance.

[0051] Example 2: Fogging properties for PU foam formulations

[0052] PU foam formulations were prepared and tested for stability and FR performance substantially as described above in Example 1. Formulations and results are shown in Table 4.

[0053] Fogging testing according to the standard ISO 6452: Prior to testing all materials were equilibrated to an ambient temperature of 23 ℃ ± 2 ℃, and during testing ambient temperature was held below 30 ℃. The glass plate used was balanced after condensation in an atmosphere with a relative air humidity of 50%± 6%. During testing the sample was heated in a fogging cup and allowed to evaporate The volatile gas was condensed on a cooling chamber-cooled glass plate or aluminum foil. Following combustion, the glass plate or aluminum foil is removed and the  atomization value or weight of the condensation component of the glass plate or aluminum foil is calculated.

[0054] Storage stability: The isocyanate-reactive component was put in 50 ℃ oven and continuously observed for any phase separation.

[0055] By comparing IE-1 with CE-3, the change from Inv. FR additive to Comp. FR additive 1 shows the fogging performance cannot meet the requirement, although the flame-retardant performances and storage stability maintain. Comparing IE-1 with CE-4, the partial replacement  of Inv. FR Additive by the same amount of Comp. FR Additive 2 leads to poor storage stability (settling) , although the flame-retardant performances maintain.

[0056] While the foregoing is directed to exemplary embodiments, other and further embodiments may be devised without departing from the basic scope thereof, and the scope thereof is determined by the claims that follow.

Claims

1.A polyurethane foam composition comprising a polymer matrix prepared by curing a reaction mixture comprising:an isocyanate-reactive component comprising:one or more polyether polyols having a hydroxyl number as determined by ASTM D4274 ranging from 25 to 100 mg KOH / g and having from two to eight hydroxyl groups per molecule;one or more hydroxy-terminated prepolymers;an isocyanate component comprising one or more polyisocyanates; andone or more halogenated oligomeric phosphates present in one or more of the isocyanate-reactive component and the isocyanate component.2.The composition of claim 1, wherein the hydroxy-terminated prepolymer is a SAN-polyether copolymer polyol.3.The composition of claim 1, wherein the hydroxy-terminated prepolymer is present in the isocyanate-reactive component at a percent by weight (wt%) ranging from 8 wt%to 30 wt%.4.The composition of claim 1, wherein the hydroxyl number of one of the one or more polyether polyols is from 30 to 40 mg KOH / g.5.The composition of claim 1, wherein the halogenated oligomeric phosphate is present in the isocyanate-reactive component at a percent by weight of 3 wt%or more.6.The composition of claim 1, wherein the halogenated oligomeric phosphate is selected from one or more of poly [oxy [ (2-chloro-1-methylethoxy) phosphinylidene] oxy-1, 2-ethanediyloxy-1, 2-ethanediyl] ; halogenated phosphate esters; tris (chloroethyl) phosphate, tris (β-chloropropyl) phosphate, tris (dichloropropyl) phosphate, tetrakis (2-chloroethyl) dichloroisopentyl diphosphate, polyoxyalkylene bis (dichloroalkyl) phosphate, poly [oxy [ (2-chloro-1-methylethoxy) phosphinylidene] oxy-1, 2-ethanediyloxy-1, 2-ethanediyl] , and α- (2-chloro-1-methylethyl) -ω- [ [bis (2-chloro-1-methylethoxy) phosphinyl] oxy] .7.The composition of claim 1, wherein the polyurethane foam composition has a density of 500 kg / m3 or less.8.The composition of claim 1, wherein the polyurethane foam passes the requirements for PV3357 flame resistance of 70 mm / min or less.9.The composition of claim 1, wherein the isocyanate-reactive component further comprises one or more polyester polyols.10.An engine cover for an automobile comprising the polyurethane foam of claim 1.11.A two-component polyurethane composition comprising:an isocyanate-reactive component comprising:one or more polyether polyols having a hydroxyl number as determined by ASTM D4274 ranging from 25 to 100 mg KOH / g and having from two to eight hydroxyl groups per molecule; and one or more hydroxy-terminated prepolymers;an isocyanate component including one or more polyisocyanates; andone or more halogenated oligomeric phosphates present in one or more of the isocyanate-reactive component and the isocyanate component.

Images