CH592104A5 - Phosphoric acid glycol or phenol esters - as flame-proofers, esp for polypropylene fibres - Google Patents

Phosphoric acid glycol or phenol esters - as flame-proofers, esp for polypropylene fibres

Info

Publication number
CH592104A5
CH592104A5 CH811772A CH811772A CH592104A5 CH 592104 A5 CH592104 A5 CH 592104A5 CH 811772 A CH811772 A CH 811772A CH 811772 A CH811772 A CH 811772A CH 592104 A5 CH592104 A5 CH 592104A5
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
sep
formula
parts
flame
phosphoric acid
Prior art date
Application number
CH811772A
Other languages
German (de)
Original Assignee
Sandoz Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sandoz Ag filed Critical Sandoz Ag
Priority to CH811772A priority Critical patent/CH592104A5/en
Priority to NL7307383A priority patent/NL7307383A/xx
Priority to DE2327185A priority patent/DE2327185A1/en
Priority to US364629A priority patent/US3890409A/en
Priority to FR7319498A priority patent/FR2186518B1/fr
Priority to BR3973/73A priority patent/BR7303973D0/en
Priority to IT50317/73A priority patent/IT988213B/en
Priority to ES415373A priority patent/ES415373A1/en
Priority to JP48059937A priority patent/JPS4954388A/ja
Priority to AT473973A priority patent/ATA473973A/en
Priority to GB2570673A priority patent/GB1430660A/en
Priority to BE131768A priority patent/BE800324A/en
Priority to US05/565,708 priority patent/US4035448A/en
Priority to ES441013A priority patent/ES441013A1/en
Publication of CH592104A5 publication Critical patent/CH592104A5/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/49Phosphorus-containing compounds
    • C08K5/51Phosphorus bound to oxygen
    • C08K5/52Phosphorus bound to oxygen only
    • C08K5/527Cyclic esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02Phosphorus compounds
    • C07F9/547Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom
    • C07F9/6564Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms
    • C07F9/6571Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and oxygen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07F9/6574Esters of oxyacids of phosphorus
    • C07F9/65742Esters of oxyacids of phosphorus non-condensed with carbocyclic rings or heterocyclic rings or ring systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02Phosphorus compounds
    • C07F9/547Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom
    • C07F9/6564Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms
    • C07F9/6571Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and oxygen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07F9/6574Esters of oxyacids of phosphorus
    • C07F9/65746Esters of oxyacids of phosphorus the molecule containing more than one cyclic phosphorus atom
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/49Phosphorus-containing compounds
    • C08K5/51Phosphorus bound to oxygen
    • C08K5/52Phosphorus bound to oxygen only

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

New esters have formula: (I) where R1 and R2 are H and/or 1-5C alkyl, Y is -CH2- C(CH2X)2, X and X1 are Cl and/or Br, Z is 1-4C alkyl or -CH2X, Q1, Q2 and Q"' are H, CH3 and/or X, T1 and T2 are H and/or 1-4C alkyl, m = 0 or 1, n = 1 or 2, and if m = 0 X1 is Br and Q"' = X. I are flame-proofing agents for polyolefines, polyesters, polymethyl methacrylates, polyphenylene oxides, polyurethanes, polystyrene ABS, polyamides, polypropylene oxide and polyacrylonitrile. Polypropylene and its spun fibres are claimed. I are temp. resistant at up to 300 degrees C and therefore be used in melt-spinning. I are also resistant to light and do not split off hydrogen halides.

Description

  

  
 



     - Zweck    der Erfindung ist die Erschliessung von neuen Phosphorsäureestern, welche gegen Hitze stabil sind und sich sehr gut eignen zur flammwidrigen Ausrüstung von organischen Materialien, insbesondere-von synthetischen Hochpolymeren
Gegenstand der Erfindung ist- ein Verfahren zur Herstel   lung    von Phosphorsäureestern der Formel
EMI1.1     
 worin R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff oder niederes Alkyl;

   n 1 oder 2 und Y einen der einwertigen Reste der Formel
EMI1.2     
 worin jedes X unabhängig vom andern X für Brom oder Chlor, Z für niederes Alkyl oder   -CH2X    steht, oder der Formel
EMI1.3     
 worin   Q1    und Q2 unabhängig voneinander für Wasserstoff, Methyl oder X stehen, oder einen der zweiwertigen Reste der Formel
EMI1.4     
 oder der Formel
EMI1.5     
 worin T1 und T2 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder niederes Alkyl stehen, bedeutet, dadurch gekennzeichnet, dass man 1 Mol Phosphoroxychlorid in beliebiger Reihenfolge mit je 1 Mol eines Glycols der Formel
EMI1.6     
 und einer Verbindung der Formeln
EMI1.7     
 oder dass man 2 Mol Phosphoroxychlorid in beliebiger Reihenfolge mit 2 Mol einer Verbindung der Formel
EMI1.8     
 und 1 Mol einer Verbindung der Formel
EMI1.9     
 oder der Formel
EMI1.10     
 umsetzt.



   Die Verbindungen der obigen Formeln (VI), (VII), (VIII), (IX) und (X), welche im vorliegenden Verfahren als Ausgangsstoffe verwendet werden, sind bekannt oder können leicht nach allgemein bekannten Analogieverfahren hergestellt werden. Die Umsetzung der drei Reaktionskomponenten wird vorzugsweise in einem inerten organischen Lösungsmittel durchgeführt im Temperaturbereich   von 8ob    bis 2500, vorzugsweise im Bereich   von20     bis   1500,gegebe-      nenfalls    unter erhöhtem oder vermindertem Druck.

  Die Reaktion wird vorzugsweise stufenweise durchgeführt, indem man zunächst das Phosphoroxychlorid mit einem der beiden zur Anwendung kommenden organischen Zwischenprodukte reagieren lässt und anschliessend das so hergestellte organische Phosphorsäurederivat mit dem zweiten organischen Zwischenprodukt umsetzt. Das in der ersten Stufe erhaltene organische Phosphorsäurederivat kann vor der weiteren Verarbeitung gereinigt werden. Oft ist es zweckmässiger, die zweite Stufe der Umsetzung im gleichen Reaktionsgefäss wie die erste Stufe durchzuführen. Die Umsetzung erfolgt unter Abspaltung von Chlorwasserstoff. Diesen kann man bei höheren Temperaturen, beispielsweise bei   10 > 200 ,    aus dem Reaktionsgefäss entweichen lassen. Diese Verfahrensvariante ist besonders geeignet, wenn man phenolische Hydroxylgruppen enthaltende Zwischenprodukte zur Umsetzung bringt.



  Im allgemeinen, insbesondere wenn man von aliphatischen Alkoholen bzw. Glycolen ausgeht, ist es jedoch zweckmässiger, den bei der Reaktion sich bildenden Chlorwasserstoff als Salz mit einer Base zu binden, indem man die Umsetzung in Gegenwart von säurebindenden Mitteln durchführt. Besonders geeignete säurebindende Mittel sind solche, welche ohne Bildung von Wasser mit Halogenwasserstoff reagieren, beispielsweise Pyridin, Trialkylamine, Dialkylaniline und auch Salze aus starken Basen und schwachen Säuren wie beispielsweise Natriumacetat. Die Umsetzung wird in Abwesenheit von Feuchtigkeit durchgeführt. Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise Benzol, Xylol, Cymol, Diphenyläther, Tetrahydrofuran und Trichloräthylen.

  Das erfindungsgemässe Analogieverfahren unterscheidet sich von bekannten Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäureestern aus Phosphoroxychlorid und organischen Hydroxylverbindungen nur dadurch, dass man von Glycolen und Alkoholen bzw.



  Phenolen ausgeht, welche in der erfindungsgemässen Art noch nicht mit Phosphoroxychlorid umgesetzt worden sind.



   Die bevorzugte Ausgangsverbindung der Formel (VI) ist 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol (Neopentylglycol). Weitere ge  eignete Ausgangsstoffe der Formel (VI) sind auch 1,3- Propandiol, 2-Methyl-1,3-propandiol,   2-Butyl-1,3 -propandiol,    2,2-Diäthyl-1;3 -propandiol,   -2-Methyl-2-propyl-1g3    -propandiol und 2-Methyl-2-butyl-1,3-propandiol. Die bevorzugte Ausgangsverbindung der Formel   (VIII)    ist 3-Brom-2,2-bis (brommethyl)-1-propanol. Die   Ausgangsstoffe    der Formel (VIII) sind halogenierte Phenole bzw. Kresole, welche am Benzolring mindestens dreimal durch Brom und/oder Chlor substituiert sind. Bevorzugt sind diejenigen Verbindungen, welche mindestens ein Bromatom enthalten.

  Die Ausgangsstoffe der Formel   (IX)    sind Di-hydroxy-benzole, insbesondere Hydrochinon, welche ein- oder zweimal durch Methyl substituiert sein können und die-ausserdem   am    Benzolring mindestens zwei Brom und/oder Chloratome enthalten. Der bevorzugte Halogensubstituent ist Brom. Die Ausgangsverbindungen der Formel   (X)    sind   Bis-(hydrpxyphenyl)-methane;    welche mindestens vier Halogenatome, insbesondere Brom enthalten und ausserdem noch durch Methylgruppen substituiert sein können.



   Die Erfindung betrifft auch die Verwendung-der   Verbin-    dungen der Formel (I) als flammhemmende Mittel (flame retardants); zu diesem Zweck werden die neuen Verbindungen in   entflammbare    organische Materialien eingearbeitet.



  Dadurch werden die behandelten Materialien schwerer entflammbar gemacht. Für diese Behandlung geeignete organische Materialien sind beispielsweise: Polyolefine, insbesondere Polyäthylen und Polypropylen, Polyester, Polymethylmethacrylate, Polyphenylenoxide, Polyurethane, Polystyrol, A B S-Polymere, Polyamide wie Nylon, Polypropylenoxid, Polyacrylnitril und entsprechende Copplymerisate. Zur   Ein-    arbeitung der   flammhemmenden    Mittel in die Polymeren können die verschiedenen bekannten Verfahren angewendet werden. Bei einigen Polymertypen, z. B. den Polyurethanen u.a.,-können die flammhemmenden Mittel.den Monomeren bzw. den Präpolymeren beigemischt werden, worauf die organischen Materialien durch Polymerisation-bzw. durch Polykondensation hergestellt werden.

  Im Vergleich zu   be-    kannten flammhemmenden Mitteln sind die erfindungsgemässen Verbindungen besonders wertvoll, weil sie eine hohe Thermostabilität aufweisen. Deshalb sind sie besonders geeignet für die Einarbeitung in geschmolzene Polymere wie Polypropylen und Polyester,   die      aüs    der Schmelze bei hohen Temperaturen bis gegen   300Q    durch Extrudieren in geformte Materialien wie Filme, Spritzgussartikel und Fasern übergeführt werden. Die gute Stabilität der erfindungsgemässen Verbindungen ist auch deshalb wertvoll, weil- sie trotz ihres Halogengehaltes beim Lagern in   den    behandelten organischen Materialien keinen Halogenwasserstoff abspalten, wie dies bei andern   flammhemmenden    Mitteln der Fall ist.

  Die Verbindungen der Formel   (1)    zeichnen sich auch durch hohe Lichtbeständigkeit und   durchausgezeichnete    flammhemmende Eigenschaften aus.



  Die Menge an   erfindungsgemässerVerbindung7    die für eine praktisch befriedigende Flammhemmung des jeweiligen organischen Materials erforderlich ist, schwankt innerhalb eines grossen Bereiches. Gewöhnlich werden zwischen etwa 2 bis 40, vorzugsweise zwischen etwa 5 und 10 Gewichtsprozente der erfindungsgemässen. Verbindung verwendet.

 

   In den folgenden Beispielen bedeuten F Schmelzpunkt, Kp Siedepunkt, die Teile Gewichtsteile und die Prozente Gewichtsprozente. Die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.



   In der folgenden Tabelle I sind erfindungsgemäss hergestellte Verbindungen der Formel (I) zusammengestellt.



  Tabelle 1
EMI2.1     

EMI2.2     


<tb> Beispiel <SEP> Nr. <SEP> Y <SEP> R1 <SEP> R2 <SEP> n <SEP> F
<tb>  <SEP> Br
<tb>  <SEP> 1 <SEP> Br <SEP> H <SEP> H <SEP> 1 <SEP> 2040
<tb>  <SEP> Br
<tb>  <SEP> Br <SEP> Br
<tb>  <SEP> 2 <SEP> - < r <SEP> Dr <SEP> H <SEP> H <SEP> 1 <SEP> 2120
<tb>  <SEP> Br <SEP> Br
<tb>  <SEP> 3 <SEP> -CH2-C(CH2Br)3 <SEP> CH3 <SEP> CH8 <SEP> 1 <SEP> 123-1250
<tb>    Fortsetzung Tabelle 1
EMI3.1     


<tb> Beispiel <SEP> Nr. <SEP> Y <SEP> R1 <SEP> R2 <SEP> n <SEP> F
<tb>  <SEP> Br
<tb>  <SEP> .

  <SEP> 4 <SEP> vo < Br <SEP> CHS <SEP> CHS <SEP> 1 <SEP> 187188 
<tb>  <SEP> 4 <SEP> Dr <SEP> CH8 <SEP> OH8 <SEP> 1 <SEP> 1871880
<tb>  <SEP> Br
<tb>  <SEP> -Br <SEP> Br
<tb>  <SEP> * <SEP> - <SEP> µ <SEP> Cffs <SEP> O <SEP> zu <SEP> bs <SEP> CH8 <SEP> CHS <SEP> 1 <SEP> 283-2850
<tb>  <SEP> Br <SEP> Br
<tb>  <SEP> -01 <SEP> Cl
<tb>  <SEP> a
<tb>  <SEP> 6 <SEP> zu <SEP> O <SEP> zuCl <SEP> CH8 <SEP> CH8 <SEP> 1 <SEP> 2200
<tb>  <SEP> Cl <SEP> Cl
<tb>  <SEP> Br- <SEP> Br
<tb>  <SEP>  <  <SEP> CHs <SEP> OH8 <SEP> 2
<tb>  <SEP> Br <SEP> Br
<tb>  <SEP> Br <SEP> Br
<tb>  <SEP> CH5 <SEP> /
<tb>  <SEP> 8 <SEP> zu <SEP> OH8 <SEP> CH8 <SEP> 2 <SEP> 309-3100
<tb>  <SEP> Br <SEP> Br
<tb> 
Das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren wird anhand von folgenden Beispielen illustriert.

  Die dabei entstehenden Verbindungen sind in der obigen Tabelle 1 schon aufgeführt, die   Beispielnummern    entsprechen den Nummern der Verbindungen in der Tabelle 1.



   Beispiel 3
Ein Gemisch aus 70 Teilen   3-Brom-Z2-bis(brommethyi)-      1-propanol,    2 Teilen Kaliumchlorid und 900 Teilen Phosphoroxychlorid wird während 7 Stunden in einer Stickstoffatmosphäre und unter Ausschluss von Feuchtigkeit zum Rückfluss erhitzt, wobei Chlorwasserstoff entweicht. Man fil   triert.v-om    Kaliumchlorid ab und destilliert zunächst das überschüssige Phosphoroxychlorid ab, worauf man im Hochvakuum bei 0,2 Torr und 1500 77 Teile   Phosphorsäure-t3-      Brom-2,2-bis(brommethyl)-1-propylester]-dichlorid    überdestilliert, welches beim Abkühlen kristallin erstarrt.



   77 Teile davon werden unter Ausschluss von Feuchtigkeit mit 18,2 Teilen Neopentylglycol und 175 Teilen Tetra   hydrofuran    verrührt. Man gibt darauf bei Raumtemperatur   langsäm    33 Teile Pyridin zu. Man hält während   1t/2    Stunden bei Raumtemperatur und darauf noch 38 Stunden bei 500, wobei Pyridinhydrochlorid ausfällt. Nach dem Abkühlen wird dieses abfiltriert, das Tetrahydrofuran abdestilliert und der Rückstand in Wasser aufgeschlämmt, wobei ein weisser Feststoff entsteht. Dieser wird abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet; die so erhaltenen Kristalle schmelzen bei   1231250.   



   Beispiel 4
258 Teile 2,4,6-Tribrom-phenol, 4 Teile Kaliumchlorid und 910 Teile Phosphoroxychlorid werden unter Ausschluss von Feuchtigkeit in einer Stickstoffatmosphäre während 48 Stunden zum Rückfluss erhitzt, wobei Chlorwasserstoff entweicht. Man filtriert vom Kaliumchlorid ab, destilliert zunächst überschüssiges Phosphoroxychlorid heraus und darauf im Hochvakuum bei 0,3 Torr bei 160-1620 285 Teile Phos   phorsäure-(2,4,6-tribrom-phenylester)-dichlorid,    welches beim Abkühlen kristallin erstarrt. 100 Teile davon werden mit 23,2 Teilen Neopentylglycol und 310 Teilen Tetrahydrofuran in Abwesenheit von Feuchtigkeit verrührt und langsam mit 38,4 Teilen Pyridin versetzt, wobei durch   Aussenkühlung    die Temperatur auf 200 gehalten wird.

  Nach 2 Stunden bei 200 und 24 Stunden bei 500 wird das Tetrahydrofuran abdestilliert, der Rückstand mit Wasser versetzt, die erhaltene Suspension filtriert und der Filterrückstand mit Wasser gewaschen Der getrocknete Feststoff wird aus Methanol umkristallisiert, wobei man farblose Kristalle vom F   187-1880    erhält.  



   Beispiel 5
Man verrührt unter Ausschluss von Feuchtigkeit in einer Stickstoffatmosphäre 48,9 Teile Pentabromphenol mit 174 Teilen Toluol und 10,1 Teilen Triäthylamin. Man gibt dazu in kleinen Anteilen eine Suspension aus 18,45 Teilen 2-Chlor   2-oxo-5,5-dimethyl-1,3,2-dioxaphosphorinan    (hergestellt nach Literaturangaben wie im Handbuch Houben-Weyl, 4. Auflage, Band XII/2, Seite 277 zitiert) in 87 Teilen Toluol, wobei ein weisser Niederschlag ausfällt. Man erhitzt darauf während 15 Stunden zum Rückfluss. Der nach dem Abkühlen und Filtrieren erhaltene Feststoff wird mit Wasser gewaschen, getrocknet und aus Chlorbenzol umkristallisiert. Man erhält farblose   Kristalle    vom F   283-2850.   



   Beispiel 7
Man verrührt in einer Stickstoffatmosphäre unter Ausschluss von Feuchtigkeit 63,9 Teile Tetrabromhydrochinon, 267 Teile Tetrahydrofuran und 30,36 Teile Triäthylamin. Zu dieser gelben Lösung lässt man langsam eine Lösung von 55,35 Teilen   2-Chlor-2-oxo-5,5-dimethyl-1,3,2-dioxaphosphor-    inan (vergl. Beispiel 5 oben) in 133 Teilen wasserfreiem Tetrahydrofuran zulaufen, wobei ein orange gefärbter Niederschlag ausfällt. Nach 15 Stunden wird der Niederschlag abfiltriert und mit 700 Teilen   50/obiger    Natriumhydrogenkarbonatlösung aufgeschlämmt, abfiltriert und mit Wasser neutral gewaschen. Nach Herauslösen von Verunreinigungen mit einem Gemisch Tetrahydrofuran-Wasser im Verhältnis 3:1 erhält man ein farbloses, kristallines Produkt, welches unter Zersetzung bei   299-3000      schmilzt.   



   Prüfung der erfindungsgemässen Verbindungen der Formel   (I)    auf ihre flammhemmende Wirkung
Die Beispiele Nr. 4, 5, 7 und 8 in der obigen Tabelle 1 wurden in folgender Weise auf ihre flammhemmende Wirkung geprüft:
Die erfindungsgemässe Verbindung wurde mit Polypropylen-Pulver möglichst homogen vermischt und darauf auf einem Walzenstuhl zu einem Fell verarbeitet und anschliessend zu Platten von einem mm Dicke verpresst. Das Brennverhalten der Platten ist durch eine Zahl charakterisiert, welche in der Fachsprache als Limiting Oxygen Index (abgekürzte Bezeichnung L.O.I.) bezeichnet wird. Die Zahl ist ein Mass für den Sauerstoff-Gehalt einer Sauerstoff-Stickstoff Gasmischung, bei welchem eine   entflammte    Platte gerade nicht mehr weiter brennen kann. 

  Ausserdem wurde die flammhemmende Wirkung nach Deutscher Industrie-Norm geprüft mit dem sogenannten Senkrecht-Test DIN 53438.



  Das Prüfergebnis ist in folgender Tabelle 2 zusammengestellt.



   Tabelle 2 Nr. des Beispiels aus Gehalt der zu prüfenden L. O. I. DIN 53 438
Tabelle 1 Verbindung im Polypropylen Brennstrecke Brenndauer    O/o    in mm in Sek.



      - o 19,0 150 70   
4 3 25,0 58 49
4 6 27,9 13 16
5 3 25,0 40 36
5 6 27,6 16 17
5 9 29,6 nicht entflammbar
7 3 26,1 39 41
7 6 26,8 26 25
7 9 15 20
8 3 22,3 43 44
8 9 28,9 15 17 



  
 



     The purpose of the invention is to develop new phosphoric acid esters which are stable to heat and which are very suitable for making organic materials, in particular synthetic high polymers, flame-retardant
The invention relates to a process for the produc- tion of phosphoric esters of the formula
EMI1.1
 wherein R1 and R2 independently of one another are hydrogen or lower alkyl;

   n is 1 or 2 and Y is one of the monovalent radicals of the formula
EMI1.2
 wherein each X independently of the other X is bromine or chlorine, Z is lower alkyl or -CH2X, or of the formula
EMI1.3
 wherein Q1 and Q2 independently of one another represent hydrogen, methyl or X, or one of the divalent radicals of the formula
EMI1.4
 or the formula
EMI1.5
 wherein T1 and T2 are independently hydrogen or lower alkyl, characterized in that 1 mole of phosphorus oxychloride is mixed in any order with 1 mole of a glycol of the formula
EMI1.6
 and a combination of the formulas
EMI1.7
 or that 2 moles of phosphorus oxychloride in any order with 2 moles of a compound of the formula
EMI1.8
 and 1 mole of a compound of the formula
EMI1.9
 or the formula
EMI1.10
 implements.



   The compounds of the above formulas (VI), (VII), (VIII), (IX) and (X), which are used as starting materials in the present process, are known or can easily be prepared by generally known analogy processes. The reaction of the three reaction components is preferably carried out in an inert organic solvent in the temperature range from 80 to 2500, preferably in the range from 20 to 1500, if appropriate under increased or reduced pressure.

  The reaction is preferably carried out in stages by first allowing the phosphorus oxychloride to react with one of the two organic intermediates used and then reacting the organic phosphoric acid derivative thus produced with the second organic intermediate. The organic phosphoric acid derivative obtained in the first stage can be purified before further processing. It is often more expedient to carry out the second stage of the reaction in the same reaction vessel as the first stage. The reaction takes place with elimination of hydrogen chloride. This can be allowed to escape from the reaction vessel at higher temperatures, for example at 10> 200. This process variant is particularly suitable if intermediate products containing phenolic hydroxyl groups are reacted.



  In general, especially when starting from aliphatic alcohols or glycols, it is more expedient to bind the hydrogen chloride formed during the reaction as a salt with a base by carrying out the reaction in the presence of acid-binding agents. Particularly suitable acid-binding agents are those which react with hydrogen halide without the formation of water, for example pyridine, trialkylamines, dialkylanilines and also salts of strong bases and weak acids such as sodium acetate. The reaction is carried out in the absence of moisture. Suitable solvents are, for example, benzene, xylene, cymene, diphenyl ether, tetrahydrofuran and trichlorethylene.

  The analogy process according to the invention differs from known processes for the preparation of phosphoric acid esters from phosphorus oxychloride and organic hydroxyl compounds only in that glycols and alcohols or



  Starts out phenols which have not yet been reacted with phosphorus oxychloride in the manner according to the invention.



   The preferred starting compound of formula (VI) is 2,2-dimethyl-1,3-propanediol (neopentyl glycol). Further ge suitable starting materials of the formula (VI) are 1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 2-butyl-1,3-propanediol, 2,2-diethyl-1; 3-propanediol, - 2-methyl-2-propyl-1g3-propanediol and 2-methyl-2-butyl-1,3-propanediol. The preferred starting compound of the formula (VIII) is 3-bromo-2,2-bis (bromomethyl) -1-propanol. The starting materials of the formula (VIII) are halogenated phenols or cresols which are substituted at least three times on the benzene ring by bromine and / or chlorine. Those compounds which contain at least one bromine atom are preferred.

  The starting materials of the formula (IX) are di-hydroxy-benzenes, in particular hydroquinone, which can be substituted once or twice by methyl and which also contain at least two bromine and / or chlorine atoms on the benzene ring. The preferred halogen substituent is bromine. The starting compounds of the formula (X) are bis (hydrpxyphenyl) methanes; which contain at least four halogen atoms, in particular bromine, and can also be substituted by methyl groups.



   The invention also relates to the use of the compounds of the formula (I) as flame retardants; for this purpose the new compounds are incorporated into flammable organic materials.



  This makes the treated materials more difficult to ignite. Organic materials suitable for this treatment are, for example: polyolefins, in particular polyethylene and polypropylene, polyesters, polymethyl methacrylates, polyphenylene oxides, polyurethanes, polystyrene, A B S polymers, polyamides such as nylon, polypropylene oxide, polyacrylonitrile and corresponding copolymers. Various known methods can be used to incorporate the flame retardants into the polymers. With some types of polymers, e.g. B. the polyurethanes u.a., - the flame-retardant means.den monomers or prepolymers are admixed, whereupon the organic materials by polymerization or. be produced by polycondensation.

  Compared to known flame-retardant agents, the compounds according to the invention are particularly valuable because they have high thermal stability. That is why they are particularly suitable for incorporation into molten polymers such as polypropylene and polyester, which are converted from the melt at high temperatures of up to around 300 ° C by extrusion into shaped materials such as films, injection molded articles and fibers. The good stability of the compounds according to the invention is also valuable because, despite their halogen content, they do not split off any hydrogen halide when stored in the treated organic materials, as is the case with other flame retardants.

  The compounds of the formula (1) are also distinguished by high light stability and excellent flame-retardant properties.



  The amount of compound 7 according to the invention which is required for a practically satisfactory flame retardancy of the respective organic material varies within a wide range. Usually between about 2 to 40, preferably between about 5 and 10 percent by weight of the invention. Connection used.

 

   In the following examples, F denotes the melting point, b.p. boiling point, the parts are parts by weight and the percentages are percentages by weight. The temperatures are given in degrees Celsius.



   In the following Table I compounds of the formula (I) prepared according to the invention are compiled.



  Table 1
EMI2.1

EMI2.2


<tb> Example <SEP> No. <SEP> Y <SEP> R1 <SEP> R2 <SEP> n <SEP> F
<tb> <SEP> Br
<tb> <SEP> 1 <SEP> Br <SEP> H <SEP> H <SEP> 1 <SEP> 2040
<tb> <SEP> Br
<tb> <SEP> Br <SEP> Br
<tb> <SEP> 2 <SEP> - <r <SEP> Dr <SEP> H <SEP> H <SEP> 1 <SEP> 2120
<tb> <SEP> Br <SEP> Br
<tb> <SEP> 3 <SEP> -CH2-C (CH2Br) 3 <SEP> CH3 <SEP> CH8 <SEP> 1 <SEP> 123-1250
<tb> Continuation of Table 1
EMI3.1


<tb> Example <SEP> No. <SEP> Y <SEP> R1 <SEP> R2 <SEP> n <SEP> F
<tb> <SEP> Br
<tb> <SEP>.

  <SEP> 4 <SEP> vo <Br <SEP> CHS <SEP> CHS <SEP> 1 <SEP> 187188
<tb> <SEP> 4 <SEP> Dr <SEP> CH8 <SEP> OH8 <SEP> 1 <SEP> 1871880
<tb> <SEP> Br
<tb> <SEP> -Br <SEP> Br
<tb> <SEP> * <SEP> - <SEP> µ <SEP> Cffs <SEP> O <SEP> to <SEP> bs <SEP> CH8 <SEP> CHS <SEP> 1 <SEP> 283-2850
<tb> <SEP> Br <SEP> Br
<tb> <SEP> -01 <SEP> Cl
<tb> <SEP> a
<tb> <SEP> 6 <SEP> to <SEP> O <SEP> toCl <SEP> CH8 <SEP> CH8 <SEP> 1 <SEP> 2200
<tb> <SEP> Cl <SEP> Cl
<tb> <SEP> Br- <SEP> Br
<tb> <SEP> <<SEP> CHs <SEP> OH8 <SEP> 2
<tb> <SEP> Br <SEP> Br
<tb> <SEP> Br <SEP> Br
<tb> <SEP> CH5 <SEP> /
<tb> <SEP> 8 <SEP> to <SEP> OH8 <SEP> CH8 <SEP> 2 <SEP> 309-3100
<tb> <SEP> Br <SEP> Br
<tb>
The manufacturing process according to the invention is illustrated by the following examples.

  The compounds formed are already listed in Table 1 above, the example numbers correspond to the numbers of the compounds in Table 1.



   Example 3
A mixture of 70 parts of 3-bromo-Z2-bis (bromomethyi) -1-propanol, 2 parts of potassium chloride and 900 parts of phosphorus oxychloride is refluxed for 7 hours in a nitrogen atmosphere and with exclusion of moisture, with hydrogen chloride escaping. Man fil triert.v-om potassium chloride and first distilled off the excess phosphorus oxychloride, whereupon 77 parts of phosphoric acid-t3-bromo-2,2-bis (bromomethyl) -1-propyl ester] - dichloride distilled over, which solidifies in crystalline form on cooling.



   77 parts thereof are stirred with 18.2 parts of neopentyl glycol and 175 parts of tetrahydrofuran with exclusion of moisture. 33 parts of pyridine are then slowly added at room temperature. It is kept at room temperature for 1 1/2 hours and then at 500 for a further 38 hours, pyridine hydrochloride precipitating out. After cooling, this is filtered off, the tetrahydrofuran is distilled off and the residue is suspended in water, a white solid being formed. This is filtered off, washed with water and dried; the resulting crystals melt at 1231250.



   Example 4
258 parts of 2,4,6-tribromophenol, 4 parts of potassium chloride and 910 parts of phosphorus oxychloride are heated to reflux with exclusion of moisture in a nitrogen atmosphere for 48 hours, hydrogen chloride escaping. The potassium chloride is filtered off, excess phosphorus oxychloride is first distilled out and then 285 parts of phosphoric acid (2,4,6-tribromophenyl ester) dichloride in a high vacuum at 0.3 Torr at 160-1620, which solidifies in crystalline form on cooling. 100 parts of this are stirred with 23.2 parts of neopentyl glycol and 310 parts of tetrahydrofuran in the absence of moisture, and 38.4 parts of pyridine are slowly added, the temperature being kept at 200 by external cooling.

  After 2 hours at 200 and 24 hours at 500, the tetrahydrofuran is distilled off, water is added to the residue, the suspension obtained is filtered and the filter residue is washed with water. The dried solid is recrystallized from methanol to give colorless crystals of F 187-1880.



   Example 5
48.9 parts of pentabromophenol are stirred with 174 parts of toluene and 10.1 parts of triethylamine in a nitrogen atmosphere with exclusion of moisture. A suspension of 18.45 parts of 2-chloro-2-oxo-5,5-dimethyl-1,3,2-dioxaphosphorinane (prepared according to the literature as in the Houben-Weyl Handbook, 4th edition, Volume XII / 2, cited on page 277) in 87 parts of toluene, a white precipitate separating out. The mixture is then refluxed for 15 hours. The solid obtained after cooling and filtering is washed with water, dried and recrystallized from chlorobenzene. Colorless crystals of F 283-2850 are obtained.



   Example 7
63.9 parts of tetrabromohydroquinone, 267 parts of tetrahydrofuran and 30.36 parts of triethylamine are stirred in a nitrogen atmosphere with exclusion of moisture. A solution of 55.35 parts of 2-chloro-2-oxo-5,5-dimethyl-1,3,2-dioxaphosphorynane (cf. Example 5 above) in 133 parts of anhydrous tetrahydrofuran is slowly run into this yellow solution , whereby an orange colored precipitate separates out. After 15 hours the precipitate is filtered off and slurried with 700 parts of 50% sodium hydrogen carbonate solution, filtered off and washed neutral with water. After dissolving out impurities with a mixture of tetrahydrofuran-water in a ratio of 3: 1, a colorless, crystalline product is obtained which, with decomposition, melts at 299-3000.



   Testing of the compounds of the formula (I) according to the invention for their flame-retardant effect
Examples 4, 5, 7 and 8 in Table 1 above were tested for their flame-retardant effect in the following manner:
The compound according to the invention was mixed as homogeneously as possible with polypropylene powder and then processed into a skin on a roller mill and then pressed into sheets one mm thick. The burning behavior of the plates is characterized by a number which is known in technical terms as the Limiting Oxygen Index (abbreviated designation L.O.I.). The number is a measure of the oxygen content of an oxygen-nitrogen gas mixture at which an inflamed plate can no longer burn.

  In addition, the flame-retardant effect was tested according to German industrial standards with the so-called vertical test DIN 53438.



  The test result is compiled in Table 2 below.



   Table 2 No. of the example from the content of the L.O.I. DIN 53 438 to be tested
Table 1 Connection in the polypropylene burning distance Burning time O / o in mm in sec.



      - o 19.0 150 70
4 3 25.0 58 49
4 6 27.9 13 16
5 3 25.0 40 36
5 6 27.6 16 17
5 9 29.6 non-flammable
7 3 26.1 39 41
7 6 26.8 26 25
7 9 15 20
8 3 22.3 43 44
8 9 28.9 15 17

 

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäureestern der Formel EMI4.1 worin R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff oder niederes Alkyl, n 1 oder 2 und Y einen der einwertigen Reste der Formel EMI4.2 worin jedes X unabhängig vom andern X für Brom oder Chlor, Z für niederes Alkyl oder -CH2-X steht, oder der Formel EMI4.3 worin Qi und Q2 unabhängig voneinander für Wasserstoff, Methyl oder X stehen, oder einen der zweiwertigen Reste der Formel EMI5.1 oder der Formel EMI5.2 worin T1 und T2 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder niederes Alkyl stehen, bedeutet, dadurch gekennzeichnet, PATENT CLAIMS I. Process for the preparation of phosphoric acid esters of the formula EMI4.1 wherein R1 and R2 independently of one another are hydrogen or lower alkyl, n is 1 or 2 and Y is one of the monovalent radicals of the formula EMI4.2 wherein each X independently of the other X is bromine or chlorine, Z is lower alkyl or -CH2-X, or of the formula EMI4.3 wherein Qi and Q2 are independently hydrogen, methyl or X, or one of the divalent radicals of the formula EMI5.1 or the formula EMI5.2 wherein T1 and T2 are independently hydrogen or lower alkyl, characterized in that dass man 1 Mol Phosphoroxychlorid in beliebiger Reihenfolge mit je 1 Mol eines Glycols der Formel EMI5.3 und einer Verbindung der Formeln EMI5.4 oder dass man 2 Mol Phosphoroxychlorid in beliebiger Reihenfolge mit 2 Mol einer Verbindung der Formel EMI5.5 und 1 Mol einer Verbindung der Formel EMI5.6 oder der Formel EMI5.7 umsetzt. that one mole of phosphorus oxychloride in any order with 1 mole of a glycol of the formula EMI5.3 and a combination of the formulas EMI5.4 or that one 2 moles of phosphorus oxychloride in any order with 2 moles of a compound of the formula EMI5.5 and 1 mole of a compound of the formula EMI5.6 or the formula EMI5.7 implements. II. Verwendung von nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I hergestellten Verbindungen der Formel (I) als Flammschutzmittel für nicht textile organische Materialien. II. Use of compounds of the formula (I) prepared by the process according to claim I as flame retardants for non-textile organic materials.
CH811772A 1972-06-01 1972-06-01 Phosphoric acid glycol or phenol esters - as flame-proofers, esp for polypropylene fibres CH592104A5 (en)

Priority Applications (14)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH811772A CH592104A5 (en) 1972-06-01 1972-06-01 Phosphoric acid glycol or phenol esters - as flame-proofers, esp for polypropylene fibres
NL7307383A NL7307383A (en) 1972-06-01 1973-05-28
DE2327185A DE2327185A1 (en) 1972-06-01 1973-05-28 PROCESS FOR THE PRODUCTION OF PHOSPHORIC ACID ESTERS
US364629A US3890409A (en) 1972-06-01 1973-05-29 Dicyclic diphosphates and diphosphites
FR7319498A FR2186518B1 (en) 1972-06-01 1973-05-29
BR3973/73A BR7303973D0 (en) 1972-06-01 1973-05-29 PROCESS FOR OBTAINING PHOSPHORIC ACID ESTERS
IT50317/73A IT988213B (en) 1972-06-01 1973-05-30 DIOXAPHOSPHORINE DERIVATIVES AND THEIR USE AS FIREPROOF AGENTS FOR ORGANIC MATERIALS
ES415373A ES415373A1 (en) 1972-06-01 1973-05-30 Dicyclic diphosphates and diphosphites
JP48059937A JPS4954388A (en) 1972-06-01 1973-05-30
AT473973A ATA473973A (en) 1972-06-01 1973-05-30 Process for the preparation of new phosphorous acid esters
GB2570673A GB1430660A (en) 1972-06-01 1973-05-30 Cyclic phosphorus esters having flame retardant properties
BE131768A BE800324A (en) 1972-06-01 1973-05-30 NEW INGNIFUGEING AGENTS OF THE DIOXAPHOS- PHORINAFE SERIES,
US05/565,708 US4035448A (en) 1972-06-01 1975-04-07 Organic compounds
ES441013A ES441013A1 (en) 1972-06-01 1975-09-16 Dicyclic diphosphates and diphosphites

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH811772A CH592104A5 (en) 1972-06-01 1972-06-01 Phosphoric acid glycol or phenol esters - as flame-proofers, esp for polypropylene fibres

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH592104A5 true CH592104A5 (en) 1977-10-14

Family

ID=4335436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH811772A CH592104A5 (en) 1972-06-01 1972-06-01 Phosphoric acid glycol or phenol esters - as flame-proofers, esp for polypropylene fibres

Country Status (2)

Country Link
BE (1) BE800324A (en)
CH (1) CH592104A5 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
BE800324A (en) 1973-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69220532T2 (en) Crystalline powders of aromatic diphosphates, their production and use
DE2646218C3 (en) Phosphorus-containing compounds, processes for their production and use of the same for flame-proofing
US4458045A (en) Flameproofed organic materials
DE2255971A1 (en) NEW CYCLIC PHOSPHONATETERS
DE2532521C2 (en)
DE2701856C3 (en) Dioxaphosphorinanes and polyurethanes, polyesters or polystyrenes containing them
US3890409A (en) Dicyclic diphosphates and diphosphites
CH533718A (en) Bis (halogenmethyl)-5,5-dioxaphosphanes-1,32-as flame retardants
DE69230453T2 (en) New pentaerythrityl phosphonates and their use in self-extinguishing thermoplastic polymer compositions
DE2622569C2 (en) Flame retardant cellulose
DE69518946T2 (en) Polypentaerythrityl diphosphonate and its use in self-extinguishing thermoplastic compositions
DE2601278C3 (en) Cyclic Pentaerythritol Diphosphates
US4035448A (en) Organic compounds
EP0001215A1 (en) Process for the preparation of high molecular weight aryl esters of phosphoric or phosphonic acid
DE2411029A1 (en) FLAME RESISTANT COMPOUNDS
CH592104A5 (en) Phosphoric acid glycol or phenol esters - as flame-proofers, esp for polypropylene fibres
CH492740A (en) Process for the preparation of halogenated esters of phosphoric acids
DE2601363A1 (en) FIRE-RESISTANT POLYMER PREPARATIONS CONTAINING CYCLIC PENTAERYTHRITE DIPHOSPHATES AND DIPHOSPHORAMIDATES AND METHODS FOR THEIR MANUFACTURING
DE2238243A1 (en) NEW BORIC ACID ESTERS, THE PROCESS FOR THEIR PRODUCTION AND THEIR USE AS FLAME RETARDANTS
DE2449466C2 (en) New unsaturated phosphorus-containing carboxylic acid derivatives and processes for their preparation
DE2632749A1 (en) FLAME RETARDANT CELLULOSE
AT508468B1 (en) DERIVATIVES OF 9,10-DIHYDRO-9-OXA-10-PHOSPHAPHENANTHRENE-10-ON AND BZW. -10 OXIDE
CH564560A5 (en) Phosphoric acid glycol or phenol esters - as flame-proofers, esp for polypropylene fibres
DE69103296T2 (en) Flame retardant compounds and compositions containing them.
EP0456605A1 (en) Phosphorous compounds

Legal Events

Date Code Title Description
PL Patent ceased