CH622525A5 - - Google Patents

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CH622525A5
CH622525A5 CH493576A CH493576A CH622525A5 CH 622525 A5 CH622525 A5 CH 622525A5 CH 493576 A CH493576 A CH 493576A CH 493576 A CH493576 A CH 493576A CH 622525 A5 CH622525 A5 CH 622525A5
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CH
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formula
compounds
isocyanuric acid
group
reaction
Prior art date
Application number
CH493576A
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Marinus Johannes Adrianu Otter
Albert Arnold Van Geenen
Anne Te Nijenhuis
Original Assignee
Stamicarbon
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Publication date
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    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M13/244—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing sulfur or phosphorus
    • D06M13/282—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing sulfur or phosphorus with compounds containing phosphorus
    • D06M13/288—Phosphonic or phosphonous acids or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02—Phosphorus compounds
    • C07F9/28—Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
    • C07F9/38—Phosphonic acids [RP(=O)(OH)2]; Thiophosphonic acids ; [RP(=X1)(X2H)2(X1, X2 are each independently O, S or Se)]
    • C07F9/40—Esters thereof
    • C07F9/4003—Esters thereof the acid moiety containing a substituent or a structure which is considered as characteristic
    • C07F9/4006—Esters of acyclic acids which can have further substituents on alkyl
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    • C07F9/02—Phosphorus compounds
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    • C07F9/6521—Six-membered rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
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    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung neuer Verbindungen mit flammverzögernden Eigenschaften. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendimg dieser Verbindungen als Flammverzögerer in Kunststoffen.
Zur Erreichung flammverzögernder Eigenschaften bei Kunststoffen oder Kunststoffmischungen, Textilien, Papier usw. sind schon viele Methoden bekannt. Jeder dieser Methoden haftet jedoch ein Nachteil an; das Bedürfnis aber nach einer einfachen Methode zur Herstellung flammverzögender Textilien und Kunststoffmischungen ist allgemein.
Eine sehr gebräuchliche Methode zur Erteilung von flammverzögernden Eigenschaften ist die Verwendung eines Zusatzmittels oder einer Appretur, bestehend aus einem chlorierten Kohlenwasserstoff in Kombination mit Antimonoxid oder einer organischen Antimonverbindung. Auch diese bekannte Methode hat den grossen Nachteil, dass die anderen Eigenschaften des Textilmaterials oder des Kunststoffgemisches, auf das diese Appretur aufgetragen bzw. dem dieses Zusatzmittel zugemischt wurde, stark beeinträchtigt werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung neuer Verbindungen der Formel 1
X
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orNr x-vs o
worin mindestens ein X für eine Gruppe der Formel 2
-Y-P(0)(0R)2 (2)
steht und die beiden anderen X unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine Alkylgruppe mit höchstens 6 Kohlenstoffatomen, eine Gruppe der Formel 2 oder Formel 3 •
-Y-OH (3)
darstellen, wobei Y eine gegebenenfalls mit Halogen substituierte gerade oder verzweigte Alkylengruppe mit höchstens 6 Kohlenstoffatomen oder eine aus 2 bis 4 Oxyalkyleneinheiten bestehende Polyoxyalkylengruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffato-men pro Einheit bedeutet und die Reste R unabhängig voneinander gegebenenfalls mit Halogen substituierte Phenyl-, Alkyl-oder Cycloalkylgruppen mit höchstens 6 Kohlenstoff atomen bedeuten, dadurch gekennzeichnet, dass man ein entsprechendes Isocyanursäurederivat der Formel 1, in der mindestens ein X für — Y — OH steht, mit einem Phosphit der Formel
P(OR)3
umsetzt. Diese neuen Verbindungen weisen flammverzögernde Eigenschaften auf. Vorzugsweise stellt R Methyl, Äthyl oder (Iso)propyl dar, insbesondere Chlormethyl, 2-Chloräthyl oder 2,3,-Dibrompropyl. Die verschiedenen R-Gruppen können gleich oder verschieden sein.
Die erfindungsgemässe Umsetzung kann bei erhöhter Temperatur, z.B. zwischen 30° und 2Q0°C, vorzugsweise zwischen 80° und 120°C, ausgeführt werden. Ein Verteilungsmittel kann benutzt werden, es ist aber nicht notwendig. Beispiele geeigne-
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ter Verteilungsmittel sind u.a. Alkohole, Glymes und andere polyfunktionelle Äther, Dimethylformamid oder Gemische der genannten Verteilungsmittel mit aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen. Der Reaktionsdruck ist nicht kritisch, so dass ein atmosphärischer Druck bevorzugt wird. Höhere und niedrigere Drücke, z.B. zwischen 0,1 und 10 atm sind anwendbar. Die Reaktion dauert gewöhnlich 1 bis 12 Stunden.
Nach erfolgter Reaktion kann das Produkt durch Entfernung der flüchtigen Bestandteile aus dem Reaktionsgemisch gewonnen werden, z.B. mittels Abdampfung.
Beim erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung von Verbindungen mit flammverzögernden Eigenschaften wird vorzugsweise von einer hydroxyalkylierten Isocyanursäure ausgegangen. Als Ausgangsstoffe können u.a. dienen: Tris(hy-droxymethyl)isocyanurat (THMIC), Tris(2-hydroxyäthyl)iso-cyanurat (THEIC), Tris(2-hydroxypropyI)isocyanurat (THPIC), Bis(hydroxymethyl)isocyanurat, Gemische von hydroxymethylierten und/oder hydroxyäthylierten und/oder hydroxypropylierten Isocyanursäuren usw.
Es sei bemerkt, dass im erfindungsgemässen Verfahren ausser reinen THMIC, THEIC und THPIC auch die nicht vollständig stöchiometrischen Reaktionsprodukte von Cyanur-säure mit Formaldehyd, Äthylenoxid und Propylenoxid eingesetzt werden können, wie sie bei den bekannten Verfahren zur Gewinnung von THMIC, THEIC und THPIC anfallen. Dabei handelt es sich um Gemische des Tris(hydroxyalkyl)isocyanu-rats mit dem Bis(hydroxyalkyl)isocyanurat und/oder mit im allgemeinen geringeren Mengen dieser Verbindungen, in denen ein oder mehrere Hydroxyalkylgruppen durch aus 2 bis 4 Einheiten bestehenden Polyoxyalkylengruppen und/oder durch Kondensation der obengenannten Verbindungen gebildeten Oligomeren ersetzt worden sind.
Eine gut zugängliche Ausgangsverbindung für das erfin-dungsgemässe Verfahren ist THEIC. Diese Verbindung lässt sich auf bekannte Weise mittels Reaktion von Cyanursäure mit Äthylenoxid gewinnen.
Die Verwendung von THEIC als Ausgangsmaterial hat jedoch den Nachteil, dass dieser Stoff infolge des hohen Schmelzpunktes schwer zu handhaben ist.
Analog zu THEIC kann THPIC auch mittels Reaktion von Cyanursäure mit Propylenoxid hergestellt werden.
Als Ausgangsmaterial wird THMIC ganz besonders bevorzugt. Dieser Stoff lässt sich auf sehr einfache Weise unter Benutzung von relativ billigen Ausgangsstoffen gewinnen und ist leicht zu handhaben.
THMIC kann hergestellt werden, indem man Cyanursäure mit Formaldehyd oder mit einer formaldehydabspaltenden Verbindung, wie Paraformaldehyd, reagieren lässt.
Die Reaktion kann in Wasser oder in einem, im wesentlichen inerten, polaren Lösungsmittel oder in einem Lösungsmittel durchgeführt werden. Geeignete Lösungsmittel sind u.a. Nitrile und Ketone wie Acetonitril, Cyclohexanon, Methyl-äthylketon, oder z.B. Dimethylformamid, Dioxan oder Pyridin. Weil Dimethylformamid zugleich ein ausgezeichnetes Verteilungsmittel für die Reaktion von THMIC mit einem organischen Phosphit zu der gewünschten flammverzögernden Verbindung ist, wird dieses Lösungsmittel bevorzugt. Die Reaktion von Cyanursäure mit Paraformaldehyd in einem organischen Lösungsmittel verläuft im allgemeinen schneller, wenn eine geringe katalytische Säure- oder Basenmenge anwesend ist. Die Reaktion kann bei einer Temperatur bis 100°C, vorzugsweise zwischen 50° und 90°C, erfolgen.
Der Druck ist wenig kritisch, sowohl normaler Druck als auch höhere Drücke sind möglich. Das Verhältnis der Reaktionspartner kann schwanken. So kann das Molarverhältnis zwischen Formaldehyd und Cyanursäure von 1,5:1 bis 10:1 variieren. Den Vorzug hat ein Verhältnis zwischen 2:1 und
5:1. der pH-Wert während des Reaktionsvorganges ist anscheinend nur von geringem Einfluss und liegt, in Wasser, vorzugsweise zwischen 1 und 7 obwohl man ggf. höhere pH-Werte, z.B. bis zu 10, verwenden kann.
Nach Beendigung der THMIC-Bildungsreaktion kann das Lösungsmittel ganz oder zum Teil entfernt werden, z.B.
mittels Abdampfung unter verringertem Druck.
Bei diesem letzten Verfahrensschritt wird die Temperatur im allgemeinen unter 60°C, vorzugsweise auf etwa 50°C, gehalten. Wenn die Herstellung in wässerigem Medium stattgefunden hat, kann man das Wasser durch ein für die nächste Reaktion mit einem organischen Phosphit geeignetes inertes organisches Lösungsmittel ersetzt werden, z.B. mittels azeotropher Destillation. Vorzugsweise findet die Reaktion zwischen THMIC und dem organischen Phosphit in demselben Lösungsmittel statt, das auch für die Herstellung des THMIC benutzt wird.
Weil THMIC bei einer Temperatur über ca. 90°C Zersetzungserscheinungen aufweist, erfolgt die Reaktion mit dem organischen Phosphit vorzugsweise bei einer niedrigen Temperatur, z.B. zwischen 60° und 90°C.
Auf analoge Weise können auch die Reaktionen zwischen anderen hydroxyalkylierten Isocyanursäuren und organischen Phosphiten stattfinden.
Erfindungsgemäss können auch Verbindungen mit flamm-verzögernden Eigenschaften erhalten werden, die stöchiome-trisch nicht ganz eindeutige Reaktionsprodukte sind, die bei der Reaktion einer vorgenannten hydroxyalkylierten Isocyanursäure, mit einem Phosphit von der Formel P(OR)3 gebildet werden können. Solche nicht ganz stöchiometrischen Produkte bestehen aus Gemischen von verschiedenen Verbindungen der Formel 1, in der X, Y und R die oben bezeichneten Bedeutungen haben.
Soll die herzustellende Verbindung mit den gewünschten flammverzögernden Eigenschaften eine möglichst grosse, d.h. eine möglichst dicht bei 3 liegende mittlere Anzahl von Phos-phonatgruppen je Cyanursäurerest im Molekül enthalten, so ist es vorteilhaft, einen Phosphitüberschuss, bezogen auf die stöchiometrische Menge, einzusetzen, z.B. einen Uberschuss von 50-100%, bezogen auf die für 3 Phosphonatgruppen je Cyanursäurerest berechnete Menge. Vorzugsweise wird, besonders wenn als Ausgangsstoff eine hydroxymethylierte Isocyanursäure wie THMIC verwendet wird, welche relativ leicht eine oder mehrere Metbylolgruppen verlieren kann, von einer hydroalkylierten Isocyanursäure ausgegangen, welche statistisch gesehen mehr als 3 Oxyalkylengruppen je Cyanursäurerest enthält, z.B. 3,1, 5 Oxyalkylgruppen, insbesondere Oxy-methylengruppen, je Cyanursäurerest. Schliesslich ist es noch von Bedeutung, die Reaktion zwischen Phosphit und hydroal-kylierter Isocyanursäure bei möglichst niedriger Temperatur durchzuführen, damit eine zwischenzeitliche thermische Abspaltung von Oxyalkylengruppen vermieden wird.
Auf diese Weise können Verbindungen hergestellt werden, die annähernd den Formeln 4 und 5 des beiliegenden Formelnblatts entsprechen.
Verbindungen gemäss Formel 7 lassen sich mittels Reaktion von 1 Mol Phosphit mit 1 Mol der betreffenden hydroxyalkylierten Isocyanursäure mit anschliessender thermischer Abspaltung der nicht umgesetzten (Poly)-oxyalkylengruppen gewinnen. Bei hydroxymethylierten Isocyanursäurederivaten, wie diese von THMIC abgeleitet sind, genügt eine Erhitzung auf 100°C oder höher, z.B. von 100° bis 150°C. Die Erhitzung findet vorzugsweise im Vakuum statt. Wird auf analoge Weise verfahren, wobei man aber statt 1 Mol Phosphit jetzt 2 Mol Phosphit mit 1 Mol hydroxyalkylierter Isocyanursäure reagieren lässt, bevor man die Abspaltung der nicht umgesetzten (PoIy)oxyalkylengruppen vornimmt, so erhält man Verbindungen vom Typ der Formel 6, welche den von hydroxymethylier-
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ter Isocyanursäure abgeleiteten Vertreter vertritt. Dabei empfiehlt es sich, einen gewissen Phosphitüberschuss, z.B. 25-50%, einzusetzen.
Verbindungen vom Typ der Formel 8 und 9 erhalt man auf die gemäss Formel 7 angegebene Weise, allerdings ohne, oder mit nur teilweiser Abspaltung von nicht umgesetzten (Poly)-oxyalkylengruppen.
Bei anderen (Poly)oxyalkylengruppen als (Poly)oxymethy-lengruppen ist die thermische Abspaltung schwierig. Verbindungen vom Typ der Formeln 6-9, in welchen statt der Methylengrappen höhere Alkylengruppen oder Alkylen(poly)oxyal-kylengruppen mit 2 oder mehr Kohlenstoffatomen je Alkylengruppe anwesend sind, stellt man deshalb vorzugsweise durch Reaktion einer mit überschüssigem Alkylenoxid hydroxyalkylierten Isocyanursäure mit dem Phosphit her. Insbesondere die Diphosphonatprodukte lassen sich in dieser Weise gut herstellen.
Die erfindungsgemäss erhaltenen Verbindungen zeigen flammverzögernde Eigenschaften und können für die Herstellung flammverzögernder Textilien und flammverzögernder Kunststoffmischungen benutzt werden.
Zwecks Herstellung von flammverzögernden Papier oder Textilien bringt man eine wirksame Menge einer oder mehrerer der erfindungsgemäss hergestellten flammverzögernden Verbindungen auf ein normal brennbares Textilmaterial oder Papier.
Dieses Textilmaterial kann sowohl natürlicher Herkunft sein, wie Zellulosematerial, es kann aber auch ganz oder zum Teil synthetisch hergestellt werden, wie Polyacrylnitril, Nylon-6, Nylon-6,6, Rayon usw.
Zur Erzielung der gewünschten flammverzögernden Wirkung in Kunststoffen kann gemäss einer Ausführungsform eine wirksame Menge einer oder mehrerer der erfindungsgemäss hergestellten flammverzögernden Verbindungen einem Kunststoff oder Kunststoffgemisch zugegeben werden.
Der Kunststoff oder das Kunststoffgemisch kann auf vielerlei Weise zusammengesetzt und z.B. aus einem Polyolefin, wie Polyäthylen, Polypropylen, Polybuten-1 und Poly-4-methyl-penten-1, ferner aus einem aus ein oder mehreren Olefinen bestehenden Mischpolymerisat, wie einem kristallinen Mischpolymerisat von Äthylen und Propylen, ausserdem aus einem kautschukartigen Mischpolymerisat von Äthylen, Propylen und Cyclopentadien als drittem Monomerem, weiter aus einem Homo- und Mischpolymerisat von alkenylaromatischen Verbindungen, wie Polystyrol und Polymethylstyrol, ferner aus einem Mischpolymerisat einer alkenylaromatischen Verbindung mit Butadien und/oder Acrylnitril, wie einem kautschukartigen Styrol-Butadien-Mischpolymerisat, einem Mischpolymerisat von Styrol und Acrylnitril oder einem Pfropfmischpolymerisat von Styrol und oder Acrylnitril auf Polybutadien (ABS-Harz), ausserdem noch aus Acrylpoly-merisaten, wie Polyäthylacrylat und Polymethylmethacrylat, ferner aus einem Cellulosederivat wie Celluloseacetat und Cellulosenitrat, aus einem Phenol-Formaldehyd-Harz, aus einem Harnstoff-Formaldehyd-Harz, aus einem Melamin-Formaldehyd-Harz, aus einem Polyamid, einem Polyester, einem Polyvinylchlorid, Polyformaldehyd, Butylkautschuk, Polyisopren und anderen Kautschuken und ferner noch aus einem Epoxyharz, einem Polycarbonat usw. bestehen.
Vorzugsweise aber handelt es sich bei dem Kunststoff um ein Polyurethan, insbesondere um einen Polyisocyanurat-schaum, weil die erfindungsgemäss hergestellten Verbindungen mit diesen Stoffen gut verträglich sind. Beispiele von bevorzugt zu wählenden Kunststoffen sind die Reaktionsprodukte einerseits von Toluylendiisocyanat oder Methylen bis (Phenyleniso-cyanat) oder von höheren Homologen derselben und anderseits von einem Polyätherpolyol, z.B. gewonnen auf Basis von Stärkederivaten, Tallöl usw. oder einem Polyesterpolyol.
Im allgemeinen können die Verbindungen der Formel 1 in einer Menge von 5-50 Gew.-%, vorzugsweise 20-40 Gew.-%, bezogen auf das Polymerisat, in den Kunststoff eingearbeitet werden.
Die Zugabe oder das Einarbeiten kann nach jedem beliebigen Verfahren erfolgen, das zur Einarbeitung eines Zusatzmittels in einen Kunststoff benutzt wird, z.B. das Einwalzen, Mischen in Pulverform usw.
Gemäss einer anderen Ausführungsform kann eine flammverzögernde Kunststoffmischung erhalten werden, indem man einen Kunststoff herstellt, der als (Co) monomeres eine wirksame Menge einer flammverzögernden Verbindung der Formel 1 enthält, in welcher Formel X, Y und R die genannte Bedeutung haben und in der mindestens eine der X-Gruppen eine YOH-Gruppe darstellt.
Ein solches Monomer hat die Funktion eines Alkohols und kann über diese Funktion in verschiedene Kunststoffe einpoly-merisiert werden, wie in einen Polyester, ein Polyamid oder ein Formaldehydharz. Vorzugsweise wird ein solches Monomer in ein Polyurethan insbesondere in ein Polyisocyanurat, einpolymerisiert.
Beispiele geeigneter Polyurethane und Polyisocyanuarate sind bereits in dieser Anmeldung erwähnt.
Es wird besonders dann eine feste Verankerung des Monomeren mit flammverzögernden Eigenschaften erreicht, wenn ein Monomer verwendet wird, in dem 2 der X-Gruppen als YOH-Gruppen auftreten. Ein solches Monomer ist in der Polymerisationsreaktion selbstverständlich bifunktionell.
Ausser der flammverzögernden Verbindung der Formel 1 kann die Kunststoffmischung noch andere gebräuchliche Zusätze enthalten, wie Füllstoffe, Farbstoffe, Pigmente, Stabilisatoren, Antistatika und Weichmacher.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele erläutert, sie beschränkt sich aber nicht auf die in diesen Beispielen erwähnten Ausführungsformen.
Herstellungseisen A-D Herstellung von Tris(hydroxymethyl)isocyanurat
A. Eine Suspension von 516 g Cyanursäure in 1200 g 30%igem Formalin wird unter Rühren auf 80°C erhitzt. Anschliessend wird das Reaktionsgemisch weitere 30 min auf dieser Temperatur gehalten, in welcher Zeit sich die Cyanursäure restlos auflöst. Das Reaktionsgemisch wird danach auf 60°C gekühlt, wonach man bei 55°C und unter erniedrigtem Druck (etwa 15 mm Hg) das Reaktionsgemisch zu einer viskosen, klaren Flüssigkeit eindampft.
Die Analyse zeigt folgende Zusammensetzung:
Isocyanuratgruppen (bestimmt als Cyanursäure) 58,1 Gew.% Methylolgruppen (bestimmt als CH2O) 37,1 Gew. %
Wasser 4,0 Gew.%
Molarverhältnis CH2O/Cyanursäure 2,75:1
Während der Analyse wurden die Methylolgruppen mittels einer Pyrolyse in Phosphorsäure in Formaldehyd umgesetzt und als solche bestimmt. Der Wassergehalt wird durch Fischer-Titration ermittelt. Zur Bestimmung von Cyanursäure wurde das Tris(hydroxymethyl)isocyanurat mit einem Übermass Wasser verdünnt, wonach durch Zusatz von Melamin die Cyanursäure gefällt wird.
B. Auf die unter A beschriebene Weise werden 850 g Tris(hydroxymethyl)isocyanurat mit einem Wassergehalt von 7,0 Gew.-% gewonnen. Anschliessend werden 250 ml Aceton beigegeben. Das Gemisch wird bei 55°C unter langsamer Erniedrigung des Druckes auf einen Endwert von 15 mm Hg einer azeotropischen Destillation unterzogen. Dieses Verfahren wird noch 6 Mal wiederholt. Es bildet sich letzten Endes eine klare viskose Flüssigkeit.
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Die Analyse zeigt folgende Zusammensetzung:
Cyanursäure 53,6 Gew.%
Formaldehyd 35,0 Gew. %
Wasser 1,4 Gew.%
Aceton 9,0 Gew.%
Molarverhältnis CH2O / Cyanursäure 2,8:1
C. Eine Suspension von 23,6 g Paraformaldehyd (96%) und 32,5 g Cyanursäure in 55 ml wasserfreiem Dioxan wird auf 80°C erhitzt. Man fügt 1 ml Essigsäure hinzu und erhitzt das Reaktionsgemisch weitere 45 min. auf 80°C, wonach das Gemisch auf 60°C abgekühlt wird. Mittels Eindampfung bei 550 C unter erniedrigtem Druck bildet sich eine klare viskose Flüssigkeit. Die Analyse zeigt folgendes Bild:
Cyanursäure 46,7 Gew.%
Formaldehyd 30,6 Gew.%
Essigsäure 0,6 Gew.%
Dioxan nicht bestimmt
Molarverhältnis CH2O / Cyanursäure 2,8:1
D. Eine Suspension von 516 g Cyanursäure und 375 g Paraformaldehyd (96%) in 800 ml trocknem N, N-dimethylform-amid wird auf 80°C erhitzt, worauf 3 ml Triäthylamin beigegeben werden.
Nach 90minütiger Reaktionszeit bei 80°C wird das Reaktionsgemisch gekühlt und unter herabgesetztem Druck (ca. 1 mm Hg) eingedampft. Es fällt eine klare viskose Flüssigkeit an.
Die Analyse zeigt folgendes Bild:
Cyanursäure 44,9 Gew.%
Formaldehyd 28,2 Gew.%
Wasser 0,06 Gew.%
Dimethylformamid 25,0 Gew. %
Molarverhältnis CH2O / Cyanursäure 2,7:1
Beispiel I
Herstellung von Monophosphonat-Produkt aus THMIC und Trimethylphosphit
Einer Menge von 1154 g des gemäss Herstellungsweise D gewonnenen THMIC-Reaktionsprodukts wird unter Rühren bei 70°C in einem Zeitraum von 2,5 Stunden 360 ml Trimethylphosphit tropfenweise zugemischt. Nach Beendung dieser Einmischung wird weitere 4 Stunden bei 70°C gerührt. Nach Abkühlung werden die flüchtigen Bestandteile in einem Rotationsverdampfer bei einem Druck von 1 mm Hg abgedampft. Die maximale Temperatur bei diesem Vorgang beträgt 60°C.
Eine Proton-Kernspinresonanz-Prüfung ergibt, dass die so erhaltene viskose Flüssigkeit fast sämtliches Phosphor gebunden als Monophosphonatgruppen enthält und aus einem Gemisch der Verbindungen mit den Formeln (8) und (9) des Formelnblatts (R=CH3) besteht. Daneben gibt es noch eine geringe Menge des entsprechenden Monophosphit-Produkts und einiges Dimethylformamid. Der Gehalt an als Formaldehyd bestimmten Methylolgruppen beträgt 14,5 Gew.-%.
Beispiel II
Herstellung von Diphosphonat-Produkt aus THMIC und Trimethylphosphit Einer gemäss Herstellungsweise D hergestellten Menge von 577 g THMIC (2 Mol) werden unter Rühren bei 70°C und in einem Zeitraum von 2,5 Stunden 700 ml (5,9 Mol) Trimethylphosphit zugetröpfelt.
Nach Beendung dieses Mischungsvorgangs wird weitere 4 Stunden bei 70°C gerührt, worauf die flüchtigen Komponenten
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in einem Rotationsverdampfer bei 1 mm Hg und einer Temperatur von maximal 100°C abgedampft werden.
Es bildet sich eine leicht viskose Flüssigkeit. Eine Proton-Kernspinresonanz-Prüfung zeigt, dass das Produkt die Zusammensetzung hat des Diphosphonat-Produkts mit der Formel (6) des Formelnblatts (R=Œb) allerdings mit einer geringen Menge Phosphit-Produkt verunreinigt. Der Lösungsmittelgehalt beträgt ca. 1 Gew.-% und der Phosphorgehalt des Produktes 14,8 Gew.-% (berechnet für Formel (6) mit R =CH3 beläuft sich der Phosphorgehalt auf 15,5 Gew.-%).
Beispiel III Herstellung von Triphosphonat-Produkt aus THMIC und Tris(2-chloräthyl)phosphit Einer Menge von 41,5 g des gemäss Herstellungsweise D hergestellten THMIC werden unter Rühren bei 65°C in einem Zeitraum von 1,5 Stunden 122 g Tris(2-chloräthyl)phosphit tropfenweise zugemischt.
Nach Beendung dieser Einmischung wird weitere 3 Stunden bei 65°C gerührt. Nach Ablauf dieses Zeitraums ist der Umsetzungsgrad bezogen auf Phosphit 75 %.
Die flüchtigen Bestandteile werden in einem Rotationsverdampfer bei einem Druck von 1 mm Hg und bei einer maximalen Temperatur von 100°C abgedampft.
Eine Proton-Kernspinresonanz-Prüfung ergibt, dass die so erhaltene leicht viskose Flüssigkeit zum grössten Teil aus dem Triphosphonat-Produkt mit der Formel (5) des Formelnblatts (R = 2-Chloräthyl) mit einer untergeordneten Menge des Diphosponat-Produkts mit der Formel (6) des Formelnblatts (R = 2-Chloräthyl) besteht. Die Flüssigkeit enthält noch 25% unumgesetztes Phosphit, 10% THMIC und eine kleine Menge Dimethylformamid.
Beispiel IV
Herstellung von Monophosphonat-Produkt aus THMIC und Tris(2-chloräthyl)phosphit
Einer Menge von 64 g des gemäss Herstellungsweise D hergestellten THMIC werden unter Rühren bei 70°C in einem Zeitraum von 1 Stunde 67 g Tris(2-chloräthyl)phosphit tropfenweise zugemischt.
Nach Beendung dieser Einmischung wird weitere 4,5 Stunden durchreagiert. Nach Abkühlung werden die flüchtigen Bestandteile in einem Rotationsverdampfer bei einem Druck von 1 mm Hg und bei einer maximalen Temperatur von 60°C abgedampft.
Eine Proton-Kernspinresonanz-Prüfung ergibt, dass die so erhaltene viskose Flüssigkeit ein Gemisch des Monophospho-nat-Produkts mit den Formeln (8) und (9) des Formelnblatts (R = 2-Chloräthyl) besteht. Daneben gibt es noch eine geringe Menge THMIC und 8 Gew.% Dimethylformamid.
Beispiel V Herstellung eines flammverzögernden Polyisocyanuratschaums mittels Einpolymerisation von erfindungsgemässem flammverzögerndem Monophosphonat Es wird ein Polyisocyanuratschaum hergestellt, indem man in einem Becherglas mit Hilfe eines Rührwerks mit hoher Drehzahl 100 g des in Beispiel I gewonnenen Monophospho-nat-Produktes mit 1 g Emulgation L 5340 (Handelsprodukt von Union Carbide Corp.), 2 ml Triäthylamin, 5 g Methylenchlorid und 73 g Polymethylen-Polyphenylisocyanat (Warenzeichen Desmodur 44 V) mischt. Der auf diese Weise erhaltene harte feinzellige Schaum zeigt einen Sauerstoffindex von 25, der gemäss ASTM-D 2863-70 bestimmt worden ist.
5
s
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
622525
Beispiel VI
Herstellung eines flammverzögernden Polyiso-cyanuratschaums mit erfindungsgemässem Diphosphonat Auf die in Beispiel V beschriebene Weise wird ein Polyiso-cyanuratschaum hergestellt, wobei von 100 g des gemäss Herstellungsweise D gewonnenen THMIC 20 g Diphosphonat-Produkt (hergestellt gemäss Beispiel II), 1 g Emulgator L 5340, 0,2 ml Dibuthylzinndiàcetat, 5 g Methylenchlorid und 152,7 g Polymethylen-Polyphenylisocyanat ausgegangen wird. Der auf diese Weise erhaltene harte und einigermassen elastische, feinzellige Schaum zeigt einen Sauerstoffindex von 23,5, welcher Wert gemäss ASTM-D 2863-70 bestimmt worden ist.
Beispiel VII
Herstellung eines flammverzögernden Polyisocyanuratschaums mit erfindungsgemässem chlorhaltigem Triphosphonat Auf die in Beispiel V beschriebene Weise wird ein Polyiso-cyanuratschaum hergestellt, wobei von 100 g des gemäss Herstellungsweise D hergestellten THMIC, 20 g Triphosphonat-Produkt (hergestellt gemäss Beispiel III), 1 g Emulgator L
5340, 0,2 ml Dibutylzinndiacetat, 20 g Methylenchlorid und 162 g Polymethylen-Polyphenylisocyanat ausgegangen wird. Der auf diese Weise erhaltene harte und einigermassen elastische feinzellige Schaum hat eine Dicke von 40 kg/m3 und zeigt s einem Sauerstoffindex von 23,5, welcher Wert gemäss ASTM-D 2863-70 bestimmt worden ist.
Obwohl die im Polyisocyanuratschaum anwesende Menge der flammverzögernden Verbindung hier nur 3,8 Gew.-% beträgt verglichen mit 7,2 Gew.-% in Beispiel VT, ist der Sauerstoffindex in beiden Fällen gleich.
Vergleichsversuch Auf die in Beispiel V beschriebene Weise wird auf Basis von 100 g des gemäss Herstellungsweise D hergestellten THMIC, 1 g Emulgator L 5340, 0,2 ml Dibutylzinndiacetat, 5 g Methylenchlorid und 162 g Polymethylen-Polyphenylisocyanat ein Polyisocyanuratschaum gewonnen.
Es bildet sich auf diese Weise ein harter feinzelliger Schaum mit einer Dichte von 40 kg/m3, der einen gemäss ASTM-D 2863-70 ermittelten Sauerstoffindex von 21,5 zeigt.
IS
B
1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

622525
1. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel 1
X
I
<yNY (1>-
o worin mindestens ein X für eine Gruppe der Formel 2
-Y-P(0)(0R)2 (2)
steht und die beiden anderen X unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine Alkylgruppe mit höchstens 6 Kohlenstoffatomen, eine Gruppe der Formel 2 oder Formel 3
-Y-OH (3)
darstellen, wobei Y eine gegebenenfalls mit Halogen substituierte gerade oder verzweigte Alkylengruppe mit höchstens 6 Kohlenstoffatomen oder eine aus 2 bis 4 Oxyalkyleneinheiten bestehende Polyoxyalkylengruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffato-men pro Einheit bedeutet und die Reste R unabhängig voneinander gegebenenfalls mit Halogen substituierte Phenyl-, Alkyl-oder Cycloalkylgruppen mit höchstens 6 Kohlenstoffatomen bedeuten, dadurch gekennzeichnet, dass man ein entsprechendes Isocyanursäurederivat der Formel 1, in der mindestens ein X für — Y—OH steht, mit einem Phosphit der Formel
P(OR)s umsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass man als Isocyanursäurederivat eine hydroxyakylierte Isocyanursäure verwendet.
2
PATENTANSPRÜCHE
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass man als Isocyanursäurederivat Tris(2-hydroxyäthyl)iso-cyanurat verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass man als Isocyanursäurederivat Tris(hydroxymethyl)iso-cyanurat verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
dass man die Reaktion in einem Lösungsmittel ausführt, das man aus der Gruppe der aliphatischen und cycloaliphatischen Ketone, der aliphatischen und cycloaliphatischen Nitrile, Dimethylformamid, Dioxan, Pyridin und Gemischen zweier oder mehrerer dieser Verbindungen wählt.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktion bei einer Temperatur zwischen 60° und 90°C ausführt.
7. Verwendung der Verbindungen der Formel 1, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1, als flammverzögernder Coreaktant bei der Herstellung von Polyisocyanurat-schaum.
8. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei X für — Y—OH stehen.
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