发明背景

已知许多物质被用于使聚合物材料阻燃化，其可以单独使用或与其他提供类似或互补阻燃特性的物质结合使用。最有名的阻燃剂有卤代有机化合物、金属氢氧化物、有机或无机磷酸/盐/酯、膦酸/盐/酯或亚膦酸/盐/酯、以及1,3,5-三嗪化合物的衍生物、及其混合物。这些阻燃剂可以被区分为低分子量的和高分子量的。虽然高分子量的(即聚合的)阻燃剂(例如科莱恩公司(原文：Fa.Clariant)的卤代多元醇Exolit OP 550)在聚合物材料中有利地具有低的增塑作用和低的迁移能力，但是相对于低分子量的阻燃添加剂来说，其在技术加工时与要保护的聚合物材料的混容性往往较差，特别是在熔融能力较低的情况下。此外，通过添加高分子量的阻燃剂可能会对聚合物材料的固化产生负面影响。

因此，目前使用的阻燃剂中一大部分为低分子量的化合物。在该领域中，已知含磷化合物特别有效。在火灾时，其可以在聚合物材料中膨胀形成庞大的保护层，这被称为胀大(原文：Intumeszenz)。由此形成阻止氧气供应的隔离层，防止聚合物材料继续燃烧。

此外，固相中的阻燃作用可以基于聚合物材料的碳化率的增加或无机玻璃的形成。对阻燃活性作出贡献的还有一种气相机理，其认为，通过与由磷化合物的燃烧而产生的PO自由基发生自由基结合，可以显著减缓聚合物材料的燃烧过程。最重要的含磷化合物为卤代的磷酸酯：三-(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)和三-(2-氯异丙基)磷酸酯(TCPP)。然而，由于其使用可能带来毒性和生态问题，特别是因为这种磷酸酯会发生生物累积，而城市水处理厂却难以将其从废水中分离，因此其应用越来越受限制。此外，其含有卤素，这在火灾时会导致HX气体和其他有毒化合物的产生和释放。特别是在电子领域中，这样的腐蚀性火灾气体带来巨大风险。

一种含磷酸酯阻燃剂的替代品为卤代膦酸酯和无卤素膦酸酯。与磷酸酯相比，其具有特别明显的阻燃的气相活性。DE2128060描述了一种磷含量为至多23.2重量％的氨基甲烷膦酸酯作为阻燃剂在聚氨酯中的应用。氨基甲烷膦酸酯由六亚甲基四胺和二烷基或二芳基膦酸酯制备。为了使用这些膦酸酯，将其与其他可能需要的添加剂一起溶解于聚氨酯聚氨酯成型混合物的多元醇组分中，并向其中加入多异氰酸酯。含NH基团的酯通过加成在异氰酸基团上而融合到聚合物材料中。

EP0001996涉及N,N-双-(2-羟基烷基)氨基甲烷膦酸二甲酯的生产，其主要作为阻燃添加剂用于聚合物材料中，特别是用于聚氨酯中。为了其合成，作为催化剂，在亚磷酸二甲酯和噁唑烷的混合物中添加H-酸性化合物。产物具有末端的仲羟基，并且可以在添加到聚氨酯成型混合物的多元醇组分中时，被引入到聚合物材料中。然而，添加的H-酸性物质留在聚合物材料中，其可以导致性能受损。或者，在添加至多元醇组分之前必需将其转化为其相应的碱金属盐，使其可以从膦酸酯中被分离。

CA2027078涉及氨基甲烷膦酸芳基酯，其可以作为阻燃剂用于泡沫、热塑性塑料和热固性塑料中。通过胺与三烷基亚磷酸酯或三芳基亚磷酸酯和多聚甲醛进行反应来制备相应的化合物。产物可以在挤出过程中被添加到要加工的聚合物材料中，也可以在缩聚反应中作为共缩合组分的添加剂。

期刊论文Liu et al,Ind.Eng.Chem.Res.(2017),56,8789-8696报道了具有阻燃作用的DOPO衍生物，其由DOPO(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)、多聚甲醛和哌嗪所制备。其为无卤素的，并且使用在聚碳酸酯中时具有阻燃作用。但是，如同上述文件一样，该化合物也仅具有较低的热稳定性，这是由于P-CH₂N基团中较弱的P-C键所导致的。虽然P-C键原理上化学稳定和热稳定的，但是α-氨基稳定通过均裂形成的碳自由基，使得阻燃剂中P-C键的断裂在相对较低的温度下便已发生。由于通过均裂形成的叔胺具有较低的分子量，因此其作为挥发性组分逸出，并且导致相应的质量损失。如果阻燃剂嵌入在聚合物材料中，则通过胺的释放可能会形成增强的烟气。由于分解温度较低，阻燃剂在聚合物材料的成型过程(在该过程中阻燃剂被引入)中已经部分降解。该阻燃剂的另一缺点是，由于其磷含量较低，必需以高浓度将其添加到聚合物材料中，这会大大损害到聚合物材料的加工性、柔韧性和其他产品特性。

发明目的

在这样的背景下，本发明的目的在于，提供具有聚合物材料的组合物，该组合物具有无卤素的阻燃剂，其与现有技术相比有相似或甚至更好的阻燃特性，其在组合物中可以以较低浓度使用而同时有良好的阻燃作用，其与已知阻燃剂相比在更高的温度下、优选远高于加工温度和/或生产温度并刚好低于或在聚合物材料的分解温度下才发生分解，并且在其分解时，在聚合物材料中产生较低的烟气密度和/或较低的烟气毒性。

发明内容

根据本发明，该发明目的将通过一种组合物来解决，该组合物具有：聚合物材料，特别是热塑性或热固性聚合物材料；以及包含和/或结合在其中的、相对于全部组合物为1～40重量％的无卤素阻燃剂，其中，阻燃剂为式(I)的化合物、其相应的铵盐、其相应的膦酸盐、或上述的混合物：

其中

(i)R¹和R²为相同或不同的取代基，并选自下组：直链的、支化的或环状的烷基、烯基和炔基；未取代的和烷基取代的苯基；单核和具有至多4个核的多核芳基；单核或具有至多4个核的多核杂芳基；硅烷基；烯丙基醇基、烷基醇基或芳基醇基；或

(ii)R¹和R²一起并包括N原子形成具有4-8个环原子的饱和的或单不饱和的或多不饱和的杂环，该环原子选自碳、氧、硫、磷、硅和氮，其中，当氮原子作为杂环原子时，该氮原子上取代有H、烷基、芳基、或以下结构(II)的甲基双膦酸基团，

并且其中，当碳、磷或硅作为杂环原子时，该原子可以具有选自下组的取代基：H、烷基、芳基、-NH₂、-NHR、-NR₂、-OH、-OR、＝O、-I、-CI、-Br，其中R＝烷基、芳基，

并且其中，-X-为氧原子、-O-，或者-X-为单键，并且

其中

(i)R³、R⁴、R⁵和R⁶为相同或不同的取代基，并选自下组：H；直链的、支化的或环状的烷基、烯基和炔基；未取代的和烷基取代的苯基；具有至多4个核的多核芳基；单核或具有至多4个核的多核杂芳基；硅烷基；烯丙基醇基、烷基醇基或芳基醇基；阳离子，其中，阳离子为Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、B³⁺、Al³⁺、Zn²⁺、NH₄ ⁺，或胺化合物的铵离子，该胺化合物选自下组：三聚氰胺或其缩合产物，优选蜜白胺、蜜勒胺、蜜瓜胺、尿素、胍、吗啉和哌嗪，其中

(ia)当R¹和R²同为甲基时，R³、R⁴、R⁵和R⁶为相同或不同的取代基，并选自下组：直链的、支化的或环状的烷基、烯基和炔基；未取代的和烷基取代的苯基；具有至多4个核的多核芳基；单核或具有至多4个核的多核杂芳基；硅烷基；烯丙基醇基、烷基醇基或芳基醇基；阳离子，其中，阳离子为Mg²⁺、Ca²⁺、B³⁺、Al³⁺、Zn²⁺、或胺化合物的铵离子，该胺化合物选自下组：三聚氰胺或其缩合产物，优选蜜白胺、蜜勒胺、蜜瓜胺、尿素、胍、吗啉和哌嗪

和/或

(ii)当-X-为氧原子、-O-时，-OR³和-OR⁴一起和/或-OR⁵和-OR⁶一起并包括膦酸基团的P原子形成环大小为4-10个原子的环状膦酸酯，和/或

(iii)当-X-为单键时，R³和-OR⁴一起并包括亚膦酸基团的P原子形成环大小为4-10个原子的环状亚膦酸酯，和/或，-OR⁵和-OR⁶一起并包括膦酸基团的P原子形成环大小为4-10个原子的环状膦酸酯。

本发明的阻燃剂可以根据DE3133308A1中所描述的方法来生产。根据该方法，如果使乙酸酐或乙酰氯与亚磷酸的反应产物与烷基甲胺按化学计量比进行反应，则可以以非常好的产率获得烷基氨基甲烷二膦酸或其丙烯酸衍生物。为了获得尽可能高的产率，将第一步反应(即乙酸酐或乙酰氯与亚磷酸的反应)的反应温度保持在40-60℃。在第一步反应中，可以代替反应物乙酸酐或乙酰氯以及亚磷酸而使用三氯化磷和乙酸的混合物。作为合适的烷基甲酰胺，有一元烷基甲酰胺和二元烷基甲酰胺，例如：甲基甲酰胺和二甲基甲酰胺；乙基甲酰胺和二乙基甲酰胺；吗啉、哌啶、吡咯烷、O-噁唑烷、烷醇胺的甲酰化合物等。

在一个优选的实施方式中，R¹和R²一起并包括N原子形成吗啉环或哌啶环，特别优选基于式(II)和(III)的结构。

优选地，在这些结构中，X＝-O-，并且R³、R⁴、R⁵和R⁶为H、Na⁺、NH₄ ⁺、Zn²⁺或Al³⁺。在一个特别优选的实施方式中，所有基团R³、R⁴、R⁵和R⁶为H。在另一优选的实施方式中，基团R³、R⁴、R⁵和R⁶中的三个为钠，并且一个基团为H。

在另一实施方式中，R¹和R²一起并包括N原子形成1,3,5-三嗪环己烷环，特别优选基于式(IV)的结构。

在另一优选的实施方式中，R¹和R²一起并包括N原子形成1,3,5-三嗪-2,4,6-三环己烷环，特别优选基于式(V)的结构。

在另一优选的实施方式中，R¹和R²为相同或不同的取代基，其中，至少一个取代基为三聚氰胺，其中，氨基的氮原子上取代有H、烷基、芳基、或以下结构(II)的甲基双膦酸基团。

特别优选地，在每个氨基的氮原子上，一个取代基为H，并且另一个取代基为式(II)的甲基双膦酸基团。在另一优选的实施方式中，在每个氮原子上，两个取代基均为式(II)的甲基双膦酸基团。

本发明的阻燃剂与现有技术中已知的膦酸/盐/酯相比具有更高的热稳定性，其氮的α-位碳仅取代有一个膦酸基团。这意味着，分解温度要高于可比较的已知膦酸/盐/酯。本发明中，分解温度应理解为阻燃剂的干燥样品的质量损失达到2重量％时的温度。例如，氨基三亚甲基膦酸(ATMP,CAS:6419-19-8)在176.4℃时已达到2重量％的质量损失(见图5)。而本发明的膦酸/盐/酯要在显著更高的温度下才会达到相应的质量损失(见图2和4)。样品的质量损失对温度的函数可以通过热重法确定。本文中，“干燥”是指阻燃剂的水含量<0.5重量％。阻燃剂的水含量可以通过本领域技术人员已知的方法(例如比色法卡尔费休滴定或近红外光谱)测得。本发明的阻燃剂特别适合掺入到要通过挤出来进行加工的聚合物材料中，因为其在挤出常用的加工温度下不分解，而是在燃烧时产生的更高温度下才体现出其阻燃作用。

此外，本发明的阻燃剂有利地产生更少的烟气。这体现在分解后更高的剩余质量。

发明人认为，本发明的阻燃剂的热稳定性的提升是由其特别的结构所引起的。原则上，在氨基甲烷膦酸/盐/酯的热分解中，首先在P-CH2N基团的较弱的P-C键上发生键断裂。虽然P-C键原理上是化学稳定和热稳定的，但是α-氨基稳定通过均裂形成的碳自由基，使得氨基甲烷膦酸/盐/酯中P-C键的断裂在较低的温度下便以发生。由于现有技术的化合物中，α-氨基具有相对较低的分子量，因此相应的胺在均裂后可以作为气态产物逸出。胺的逸出为反应的热力学驱动力，因此其优先进行。在本发明的阻燃剂中，氨基的α-位碳自由基上连接有另一个膦酸基团。由此，胺具有更高的分子量，因此基本上，其逸出的比例更小。要使胺在更低的温度下可以逸出，则其必需具有更小的质量，而这只能通过与第二个膦酸基团连接的P-C键也发生均裂来实现。但是，由于这样会产生特别不稳定的卡宾，因此该反应不发生或几乎不发生。因此，在聚合物材料的分解中，可观察到的胺的释放显著更少且烟气的产生也更少。此外，由于胺在键断裂后不会马上逸出，因此逆反应(即两个自由基结合成起始化合物)也可以实现。上述作用导致P-C键的断裂不像现有技术的化合物那样有优势，因此本发明的氨基甲烷膦酸/盐/酯具有显著提升的热稳定性。

在本发明的一个优选的实施方式中，分解温度(即干燥阻燃剂的质量损失为2重量％)为200℃，特别优选220℃，最优选245℃。

因为氨基的α-位碳原子被膦酸基团双重取代，本发明的阻燃剂与现有技术的膦酸/盐/酯相比具有更高的磷含量。研究表明，含磷阻燃剂的阻燃作用随着磷含量的升高而提升。因此，本发明的阻燃剂的有效性(即单位质量所使用的阻燃剂的阻燃作用)特备高。因此，即使聚合物材料中阻燃剂浓度较低，也能够获得良好的阻燃作用。同时，聚合物材料的特性(特别是加工性和断裂伸长率)几乎不受影响。在一个优选的实施方式中，阻燃剂的磷含量为至少19.5重量％，优选至少20重量％，特别优选至少21.5重量％，最优选至少23.5重量％。为了使本发明的阻燃剂的磷含量高，基团R¹-R⁶有利地具有尽可能低的质量。

特别是作为添加剂添加到优选催化聚合反应的一种或多种组分中时，将本发明的阻燃剂作为盐或酯、特别优选作为盐使用可以是有利的。由此避免阻燃剂的游离酸基团与组分(例如与反应催化剂)发生可能的相互作用。在对pH敏感的聚合物材料(即在酸的作用下改变结构和/或分解的聚合物材料)中，本发明的阻燃剂也有利地作为盐或酯使用。此外，对于这样的应用，可以将盐形态溶解于水中，并且以某种方式与多元醇混合均匀。当阻燃剂作为酯使用时，由于疏水性而额外地使其与基质更好地结合，这进而带来更好的机械特性和从聚合物中更小的迁移。

在本发明的一个优选的实施方式中，基团R³、R⁴、R⁵和R⁶中的至少一个、优选至少两个、特别优选至少三个、最优选四个为阳离子，其中，阳离子为Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、B³⁺、Al³⁺、Zn^{2 +}、NH₄ ⁺，或胺化合物的铵离子，该胺化合物选自下组：三聚氰胺或其缩合产物，优选蜜白胺、蜜勒胺、蜜瓜胺、尿素、胍、吗啉和哌嗪。特别优选Na⁺和Ca²⁺。最优选使用Na⁺作为阳离子，因为其具有较低的分子量，并因此可以尽可能地使阻燃剂中磷的重量比例保持得较高。

特别是当要保护的聚合物不是非极性聚烯烃而是极性聚合物(例如聚酰胺、聚氨酯、聚脲或聚酯)时，作为酸使用本发明的阻燃剂可以是有利的。特别是作为共缩合/加成组分使用时，阻燃剂优选为酸。因此，在本发明的一个优选的实施方式中，基团R³、R⁴、R⁵和R⁶中的至少一个、优选至少两个、特别优选至少三个、最优选四个为H。例如，优选地，本发明的阻燃剂可以以酸的形态作为共加成组分添加到聚氨酯发泡工艺中。不受理论的限制，发明人认为，通过异氰酸酯与膦酸基团的反应，使得阻燃剂纳入到聚合物中，并形成特别稳定的P-O-C(＝O)-N基团，其对聚氨酯的分解行为产生积极作用。对于其他通过加聚生产的聚合物也是类似，例如聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚乙二醇和聚脲。此处，膦酸基团也与组分之一反应，并由此被纳入聚合物中。因此，特别优选以酸的形态作为共加成组分将本发明的阻燃剂用于聚合物的生产中。

类似地，在一个优选的实施方式中，以酸的形态将本发明的阻燃剂作为共缩合组分用于缩聚反应中。此处，发明人认为，膦酸基团与缩合反应的组分的羟基或氨基发生反应，从而纳入到聚合物中。因此，优选以酸的形态作为共缩合组分将本发明的阻燃剂用于聚酯、聚碳酸酯和聚酰胺的生产中。

在本发明的一个优选的实施方式中，基团R³和/或R⁴和/或R⁵和/或R⁶为具有大于两个碳原子的有机基团。在现有技术中，已知具有短链碳基团(特别是甲基)的膦酸酯。但是，由于其在分解条件下具有烷基化作用，因此毒性可以很高。例如，人类的DNA可能遭到永久性损坏。但是，随着链长增加，烷基化作用急速下降。

聚合物材料(其中可引入阻燃剂)优选选自下组：聚乙烯醇缩丁醛(PVB)；聚丙烯(PP)；聚乙烯(PE)；聚酰胺(PA)；聚酯，例如聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)；聚氨酯(PU)；热塑性聚氨酯(TPU)；聚脲；聚苯醚；聚缩醛；聚丙烯酸酯；聚甲基丙烯酸酯；聚甲醛；聚乙烯醇缩醛；聚苯乙烯；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)；丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(ASA)；聚碳酸酯；聚醚砜；聚磺酸酯；聚四氟乙烯；聚脲；甲醛树脂；三聚氰胺树脂；聚醚酮；聚氯乙烯；聚丙交酯；聚硅氧烷；酚醛树脂；环氧树脂；聚酰亚胺；双马来酰亚胺三嗪；热塑性聚氨酯；乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)；聚丙交酯(PLA)；聚羟基丁酸酯(PHB)；上述聚合物的共聚物和/或混合物。特别优选将本发明的阻燃剂用于上述聚合物材料的泡沫中，特别优选聚氨酯泡沫中。此处，阻燃剂优选作为添加剂或共缩合/加成组分加入到多元醇组分中。当作为添加剂加入阻燃剂时，其优选为盐或酯。当作为共缩合/加成组分加入阻燃剂时，其优选为酸。

特别优选地，在用于此目的的阻燃剂中，R¹和R²一起并包括N原子形成吗啉环，从而获得具有式(II)结构的阻燃剂。

据观察，该膦酸/盐/酯不仅具有阻燃作用，其还可以催化聚氨酯发泡。

在一个优选的实施方式中，相对于全部聚合物组合物，聚合物材料包含至少1.5重量％或至少5重量％或至少10重量％或至少15重量％、和/或、至多35重量％或至多30重量％或至多25重量％的阻燃剂。

在这些含量下，一方面，聚合物组合物的良好的阻燃作用得到确保，另一方面，聚合物材料的加工特性和材料特性仅受到轻微影响。

本发明的阻燃剂可以有利地与其他阻燃剂(例如通过其他机理产生阻燃的阻燃剂)结合使用。通过本发明的阻燃剂与其他阻燃剂的相互作用，可以获得相乘效应，即超出各组分的阻燃作用的单纯总和的效应。

在一个优选的实施方式中，聚合物材料包含至少一种额外的阻燃组分，其优选选自含氮碱、三聚氰胺衍生物、磷酸/盐/酯、焦磷酸/盐/酯、多磷酸/盐/酯、有机和无机亚膦酸/盐/酯、有机和无机膦酸/盐/酯、以及上述化合物的衍生物，优选选自聚磷酸铵、由三聚氰胺、三聚氰胺树脂、三聚氰胺衍生物、硅烷、硅氧烷、聚硅氧烷、硅酮或聚苯乙烯涂布的和/或涂布并交联的聚磷酸铵颗粒、以及1,3,5-三嗪化合物、包括三聚氰胺、蜜白胺、蜜勒胺、蜜瓜胺、三聚氰酸二酰胺、三聚氰酸一酰胺、2-脲基三聚氰胺、乙酰胍胺、苯并胍胺、二氨基苯基三嗪、三聚氰胺盐和加成物、氰尿酸三聚氰胺、硼酸三聚氰胺、正磷酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、焦磷酸双三聚氰胺、二乙基亚膦酸铝、多磷酸三聚氰胺、低聚的和多聚的1,3,5-三嗪化合物和1,3,5-三嗪化合物的多磷酸/盐/酯、鸟嘌呤、磷酸哌嗪、多磷酸哌嗪、磷酸乙二胺、季戊四醇、双季戊四醇、磷酸硼、1,3,5-三羟乙基异氰脲酸酯、1,3,5-三缩水甘油基异氰脲酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯、以及上述化合物的衍生物。在一个优选的实施方式中，为了让该额外的阻燃组分具有更好的分散性，聚合物材料包含石蜡、硅酮、硅氧烷、脂肪或矿物油。

除了本发明的阻燃剂以外，聚合物材料优选包含作为额外的阻燃组分的磷酸/盐/酯、特别是聚磷酸铵。因为磷酸/盐/酯的固相活性通常超过膦酸/盐/酯，而膦酸/盐/酯具有更高的气相活性，因此通过组合可以获得特别显著的阻燃效果。

在一个优选的实施方式中，本发明的阻燃剂相对于聚合物材料中的至少一种额外的阻燃组分的比例为1:18～1:1，优选1:9～1:4，并且特别优选1:6～1:4。这些比例对于使用聚磷酸铵作为额外的阻燃组分时也成立。

此外，除了本发明的阻燃剂以外，聚合物材料优选包含额外的填充材料，其选自：碳酸钙、硅酸盐(例如滑石、粘土或云母、高岭土或硅灰石)、二氧化硅、硫酸钙和硫酸钡、氢氧化铝、玻璃纤维和玻璃珠、以及木粉、纤维素粉末、活性炭和石墨。该填充材料可以产生额外的希望的聚合物材料的特性。特别是由此(例如通过用玻璃纤维进行强化)可以降低聚合物材料的价格，将聚合物材料染色，或改善其机械特性。

在本发明的另一优选的实施方式中，聚合物材料总共具有<1500重量ppm、优选<900重量ppm的卤素含量。卤素含量可以通过本领域技术人员常规的分析方法(例如燃烧离子色谱法(CIC))测得。相对于现有技术的阻燃剂，特别低的卤素含量是有利的，这是因为已知的阻燃剂以无机或有机结合的卤素的形式引入不希望的大量卤素。本发明中，术语“无卤素”允许在上述最大量中存在较少的卤素杂质。但是为了避免卤素的负面影响，卤素通常应保持在较少。

若在成型过程中将阻燃剂引入到要保护的聚合物材料中，则在引入阻燃剂时，使用分散助剂是有利的。因此，在本发明的另一实施方式中，相对于本发明的阻燃剂，本发明的聚合物材料中包含有0.01～10重量％、优选0.1～5.0重量％的分散助剂，其中，分散助剂优选选自：脂肪酸酰胺，包括脂肪酸单酰胺、脂肪酸双酰胺和脂肪酸烷醇酰胺(例如油酰胺和芥酸酰胺)；脂肪酸酯，包括甘油酯和蜡酯；C16～C18脂肪酸；脂肪酸醇，包括十六烷基和十八烷基脂肪酸醇；天然的和合成的蜡、聚乙烯蜡和氧化聚乙烯蜡；以及金属硬脂酸盐，优选Ca、Zn、Mg、Ba、Al-、Cd和Pb的硬脂酸盐。上述分散助剂的添加改善阻燃剂的可计量性、聚合物材料的可挤出性以及聚合物材料中分散的阻燃剂的均匀性。

在本发明的另一实施方式中，本发明的阻燃剂的自由水含量(水分含量)<0.6重量％、优选<0.4重量％。较低的水含量同时也改善阻燃剂的可计量性、聚合物材料的可挤出性以及组合物中分散的阻燃剂的均匀性，并且避免水解相关的分解。

可以通过不同方法将阻燃剂加入聚合物材料中。首先可以在成型过程中将阻燃剂引入聚合物材料中。如果例如通过挤出来加工聚合物材料，则可以在挤出过程中例如通过母料添加阻燃剂。本发明中，母料是颗粒或粉末形态的聚合物材料，其以高于最终应用中的浓度包含阻燃剂和必要时额外的添加剂。为了生产本发明的聚合物材料，将母料或不同母料与额外的聚合物材料组合，该额外的聚合物材料中没有母料中所含的那样的量或比例的阻燃剂，从而在最终产物中形成希望的阻燃剂的浓度。母料相对于以糊状，粉状或液体形式添加不同物质的优势在于，其确保较高的工艺可靠性，并且非常易于加工和计量。通过挤出使阻燃剂均匀分布在聚合物材料中。

在另一实施方式中，阻燃剂为聚合物材料的共缩合组分或共加成组分，其在生产聚合物材料时通过缩聚或加聚而使用。这样可以使阻燃剂结合在聚合物材料上。可以通过合适的分析技术、特别是³¹P-NMR光谱来证明阻燃剂被引入到聚合物中。在特别优选的实施方式中，聚合物材料为聚酯或聚氨酯。相应的方法的优点在于，阻燃剂牢固地结合在聚合物材料上，并且因此几乎不会或完全不会从聚合物材料中逸出，即“外漏”相应较少。

本发明还包括一种阻燃剂，其为式I的化合物、其相应的铵盐、其相应的膦酸盐、或上述的混合物，其特征在于，基团R³、R⁴、R⁵和R⁶中的至少一个为H或阳离子，其中，阳离子为Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、B³⁺、Al³⁺、Zn²⁺、NH₄ ⁺，或胺化合物的铵离子，该胺化合物选自下组：三聚氰胺或其缩合产物，优选蜜白胺、蜜勒胺、蜜瓜胺、尿素、胍、吗啉和哌嗪。

本发明还包括式(I)的化合物、其相应的铵盐、其相应的膦酸盐、或上述的混合物作为阻燃剂为聚合物材料、特别是热塑性聚合物提供阻燃性的应用。