CH628073A5 - Flame-retardant and optionally self-extinguishing polyester compositions, and process for the preparation thereof - Google Patents
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Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind flammwidrige und gegebenenfalls selbstverlöschende Polyestermassen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie als flammwidrigmachen-den Zusatz einen oder mehrere Oxalatokomplexe enthalten. The present invention relates to flame-retardant and optionally self-extinguishing polyester compositions, which are characterized in that they contain one or more oxalato complexes as the flame-retardant additive.
Als Oxalatokomplexe kommen insbesondere solche in Betracht, die ein Komplexanion vom Typ [Z(C204)n]~e enthalten, wobei Z eines oder mehrere Zentralatome, n die Zahl der Liganden und — e die negative Ladung des Komplexanions bedeuten. Derartige Oxalatokomplexe werden von K.V. Krishna-murty und G.M. Harris in Chemical Reviews Vol. 61 (1961), Seiten 213 bis 246 ausführlich beschrieben. Die Anzahl der Liganden beträgt in der Regel 1,2,3 oder 4, die Ladung des Komplexanions — 1, — 2, —3, —4 oder — 5 und die Anzahl der Zentralatome 1, wobei die Anzahl der Liganden und die Ladung des Komplexanions durch die Koordinationszahl und die Ladung des Zentralatoms bestimmt sind. Im Sinne der vorliegenden Erfindung werden unter Oxalatokomplexen mit Komplexanionen vom Typ [Z(C204)n] — e nicht nur jene Verbindungen verstanden, deren Zusammensetzung exakt stöchio-metrisch ist, sondern auch solche Verbindungen, bei denen die Werte für n und — e nach oben oder unten von ganzen Zahlen abweichen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn ein kleiner Teil der Oxalatoliganden durch andere Liganden ersetzt ist. Derartige Verbindungen können dadurch entstehen, dass bei oder nach der Synthese der Oxalatokomplexe Fremdliganden in das Komplexanion eingebaut bzw. ausgetauscht werden. Das gleiche gilt dementsprechend auch für das Zentralatom, d.h. mitumfasst im Sinne der vorliegenden Erfindung sind auch solche Oxalatokomplexe, deren kationischer Bestandteil nicht streng stöchiometrisch zusammengesetzt ist. Auch hier kann also der Wert für das Zentralatom von einer ganzen Zahl abweichen. Dies wird dann der Fall sein, wenn ein Teil des Zentralatoms durch ein anderes Zentralatom mit einer anderen Koordinationszahl oder einer anderen Wertigkeit ersetzt wird. Derartige Abweichungen von der exakten Stöchiometrie sind in der Komplexchemie bekanntlich häufiger anzutreffen und dem Fachmann wohl vertraut. Particularly suitable oxalato complexes are those which contain a complex anion of the type [Z (C204) n] ~ e, where Z is one or more central atoms, n is the number of ligands and - e is the negative charge of the complex anion. Such oxalato complexes are available from K.V. Krishna-murty and G.M. Harris in Chemical Reviews Vol. 61 (1961), pages 213 to 246. The number of ligands is usually 1, 2, 3 or 4, the charge of the complex anion is - 1, - 2, -3, -4 or - 5 and the number of central atoms is 1, the number of ligands and the charge of Complex anions are determined by the coordination number and the charge of the central atom. For the purposes of the present invention, oxalato complexes with complex anions of the type [Z (C204) n] - e are understood not only to mean those compounds whose composition is exactly stoichiometric, but also those compounds in which the values for n and - e follow Deviate from whole numbers above or below. This is the case, for example, when a small part of the oxalato ligands has been replaced by other ligands. Such compounds can arise from the fact that foreign ligands are incorporated or exchanged in the complex anion during or after the synthesis of the oxalato complexes. The same applies accordingly to the central atom, i.e. Also included in the sense of the present invention are those oxalato complexes whose cationic constituent is not strictly stoichiometric. Here too, the value for the central atom can deviate from an integer. This will be the case if part of the central atom is replaced by another central atom with a different coordination number or a different valence. Such deviations from the exact stoichiometry are known to be found more frequently in complex chemistry and are well known to the person skilled in the art.
Zu den anzuwendenden Oxalatokomplexen zählen auch gemischte Oxalatokomplexe, die statt der stöchiometrischen Menge eines Zentralatoms die entsprechende Menge unterschiedlicher Zentralatome enthalten. Selbstverständlich kommen auch Gemische verschiedener einheitlicher oder gemischter Oxalatokomplexe in Betracht. The oxalato complexes to be used also include mixed oxalato complexes which contain the corresponding amount of different central atoms instead of the stoichiometric amount of one central atom. Mixtures of different uniform or mixed oxalato complexes are of course also possible.
Als Zentralatome der Oxalatokomplexe, insbesondere bei den bevorzugten Verbindungen mit einem Komplexanion vom Typ [Z(C204)n]~e, kommen die Metall Mg, Ca, Sr, Ba, Zr, Hf, Ce, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, B, AI, Ga, In, Sn, Pb und Sb in Betracht. Der kationische Bestandteil des Oxalatokomple-s xes enthält vorzugsweise wenigstens eines der Ionen Li, Na, K, Rb, Cs oder NH4 oder eines der genannten Ionen und Ba. The central atoms of the oxalato complexes, especially in the preferred compounds with a complex anion of the type [Z (C204) n] ~ e, are the metals Mg, Ca, Sr, Ba, Zr, Hf, Ce, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, B, AI, Ga, In, Sn, Pb and Sb. The cationic constituent of the oxalato complex preferably contains at least one of the ions Li, Na, K, Rb, Cs or NH4 or one of the ions and Ba mentioned.
Vorzugsweise werden Oxalatokomplexe der allgemeinen Formel Oxalato complexes of the general formula are preferred
10 10th
Me ^ Me l'[Z(C204)m], Me ^ Me l '[Z (C204) m],
(1) (1)
in der Me1 für Li, Na, K, Rb, Cs, oder NH4, Me" für eines der vorgenannten Kationen oder für Ba, Z für eines der Zentralatome Mg, Ba, Zr, Fe, Co, Cu, Zn, AI, Sn, Cr und Sb stehen und k 15 ~ 0,1,2,3 oder 4,1 « 0 oder 1 und m ~ 2,3 oder 4 bedeuten, eingesetzt. (An dieser Stelle wurde das Zeichen = gewählt, um auch hier nochmals deutlich zu machen, dass die Werte für k, 1 und m von ganzen Zahlen abweichen können ; vgl. auch Beispiel 1). Besonders bevorzugt sind Alkali-Aluminium-Oxalatokom-20 plexe der allgemeinen Formel in the Me1 for Li, Na, K, Rb, Cs, or NH4, Me "for one of the aforementioned cations or for Ba, Z for one of the central atoms Mg, Ba, Zr, Fe, Co, Cu, Zn, AI, Sn , Cr and Sb stand and k mean 15 ~ 0.1,2.3 or 4.1 «0 or 1 and m ~ 2.3 or 4. (At this point the symbol = was chosen to again here to make it clear that the values for k, 1 and m can deviate from integers, see also example 1. Alkali-aluminum-oxalatocom-20 complexes of the general formula are particularly preferred
Me 3 [A1(C204)3] oder MeI[Al(C204)2] und die Oxalatokomplexe K4[Zn(C204)3], K4 [Zr(C204)4], K3 [Cr(C204)3], K3 [Fe(C204)3], K3 [Sb(C204)3], KBa [Fe(C204)3], KBa [AKQO^], K2 [Mg(C204)2], K2 [Fe(C204)2], K2[Zn(C204)2], K2 [Cu(C204)2], Ba(Mg(C204)2] Me 3 [A1 (C204) 3] or MeI [Al (C204) 2] and the oxalato complexes K4 [Zn (C204) 3], K4 [Zr (C204) 4], K3 [Cr (C204) 3], K3 [ Fe (C204) 3], K3 [Sb (C204) 3], KBa [Fe (C204) 3], KBa [AKQO ^], K2 [Mg (C204) 2], K2 [Fe (C204) 2], K2 [Zn (C204) 2], K2 [Cu (C204) 2], Ba (Mg (C204) 2]
Mit den obengenannten Oxalatokomplexen wurde nunmehr eine neue Klasse von Verbindungen gefunden, die sich vorzüg-30 lieh als Flammschutzmittel für Polyester eignet. In der Regel besitzen die Caesiumkomplexe die grösste Wirksamkeit, es folgen die Rubidium-, Kalium-, und Natriumkomplexe und schliesslich die Lithiumkomplexe mit der vergleichsweise geringsten Wirksamkeit. Eine sehr gute Flammschutzwirkung zei-35 gen auch die gemischten Alkali/Barium-Komplexe sowie der Barium/Magnesium-Komplex. With the above-mentioned oxalato complexes, a new class of compounds has now been found which is particularly suitable as a flame retardant for polyester. As a rule, the cesium complexes have the greatest effectiveness, followed by the rubidium, potassium and sodium complexes and finally the lithium complexes with the comparatively least effectiveness. The mixed alkali / barium complexes and the barium / magnesium complex also have a very good flame retardant effect.
Verbindungen der oben angegebenen Formel (1) mit der Bedeutung 1=0 und Z=AI sind komplexe Lithium-, Natrium-, Kalium-, Rubidium-, Caesium-, Ammonium-Aluminiumdioxa-40 lato- bzw. Aluminiumtrioxalatosalze mit koordinativ vier- bzw. sechswertigem Aluminiumatom. Sie sind bekannt und werden in einfacher Weise durch Fällung aus wässrigen Lösungen ihrer Komponenten, beispielsweise durch Umsetzung einer Aluminiumsulfatlösung mit einer Lithium-, Natrium-, Kalium-, Rubi-45 dium-, Caesium-, bzw. Ammoniumoxalatlösung erhalten. Bezüglich der Herstellugnsverfahren und der Eigenschaften dieser Komplexsalze wird auf Gmelins Handbuch der Anorganischen Chemie, 8. Auflage, «Aluminium», Teil B Lieferung 1, Verlag Chemie GmbH Weinheim/Bergstr. 1933 verwiesen. Ein weite-50 res, für die Herstellung des Kalium-Aluminiumtrioxalatsalzes geeignetes Verfahren, wonach frisch gefälltes Aluminiumhydroxid mit einer wässrigen Lösung von Kaliumhydrogenoxalat behandelt wird, ist in Inorganic Synthese, Vol, I, McGraw-Hill Book Comp., Ine, New York und London 1935, Seite 36 be-55 schrieben. Von den Oxalatokomplexen mit anderen Zentralatomen sind die meisten der erfindungsgemäss anzuwendenden Verbindungen ebenfalls bekannt und ausreichend beschrieben. Sie können durch Umsetzung eines Salzes des Zentralatoms mit Alkalioxalat erhalten werden. Geeignete Verbindungen des 60 Zentralatoms sind z.B. Sulfate, Chloride, Hydroxide, Acetate, Carbonate und Oxalate. Bezüglich näherer Einzelheiten der Herstellung dieser Komplexe wird auf folgende Literaturstellen verwiesen: Compounds of the above formula (1) with the meaning 1 = 0 and Z = Al are complex lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, ammonium-alumina-40-lato or aluminum trioxalate salts with coordinatively four or hexavalent aluminum atom. They are known and are obtained in a simple manner by precipitation from aqueous solutions of their components, for example by reacting an aluminum sulfate solution with a lithium, sodium, potassium, rubi-45 dium, cesium or ammonium oxalate solution. With regard to the production processes and the properties of these complex salts, reference is made to Gmelin's Handbook of Inorganic Chemistry, 8th edition, “Aluminum”, Part B Delivery 1, Verlag Chemie GmbH Weinheim / Bergstr. Referred in 1933. Another method suitable for the preparation of the potassium aluminum trioxalate salt, according to which freshly precipitated aluminum hydroxide is treated with an aqueous solution of potassium hydrogen oxalate, is described in Inorganic Synthesis, Vol, I, McGraw-Hill Book Comp., Ine, New York and London 1935, page 36 be-55. Of the oxalato complexes with other central atoms, most of the compounds to be used according to the invention are also known and have been sufficiently described. They can be obtained by reacting a salt of the central atom with alkali oxalate. Suitable compounds of the 60 central atom are e.g. Sulphates, chlorides, hydroxides, acetates, carbonates and oxalates. For more details on the preparation of these complexes, reference is made to the following references:
D.P. Graddon, J. Inorg. & Nucl. Chem. 1956, Vol. 3, Seiten 65 308-322 D.P. Graddon, J. Inorg. & Nucl. Chem. 1956, Vol. 3, pages 65 308-322
D.P. Graddon, Inorg. Syntheses, Band I, Seite 36 D.P. Graddon, Inorg. Syntheses, Volume I, page 36
K.V. Krishnamurty et al., Chem. Rev. 61 (1961), Seiten 213- K.V. Krishnamurty et al., Chem. Rev. 61 (1961), pages 213-
246. 246.
628 073 4 628 073 4
Oxalatokomplexe, deren Herstellung in den zitierten Publi- andererseits ein Zusammenhang besteht, der bei der Auswahl kationen nicht explizit beschrieben wird, können analog herge- der Oxalatokomplexe berücksichtigt werden muss. So ist es eine stellt werden (siehe auch die nachfolgenden Ausführungsbei- wesentliche Voraussetzung für die Wirksamkeit der Oxalato- Analogously, oxalato complexes, the production of which is related in the cited publications but which is not explicitly described in the selection of cations, can be considered analogously to other oxalato complexes. So it is a be put (see also the following execution- essential requirement for the effectiveness of oxalato-
spiele). Selbstverständlich gilt auch hier, dass die Anzahl der komplexe, dass deren Zersetzungstemperatur unterhalb der games). It goes without saying that the number of complexes that the decomposition temperature is below the
Alkali- und Erdalkaliatome, d.h. die Grösse von k und 1 sowie s Schmelztemperatur des brennenden Polymeren liegt. Anderer- Alkali and alkaline earth atoms, i.e. the size of k and 1 and s melting temperature of the burning polymer is. Another-
die Grösse von m durch die Wertigkeit des Zentralatoms be- seits müssen sich die Oxalatokomplexe bis zur Temperatur, bei stimmt wird und dass die Erfindung auch die Verwendung sol- der die Formgebunq erfolgt, chemisch völlig inert verhalten. Für eher Verbindungen umfasst, deren Zusammensetzung nicht Polyäthylenterephthalat geeignete Oxalatokomplexe sollen exakt stöchiometrisch im Sinne der oben angegebenen Formel demnach eine Zersetzungstemperatur aufweisen, die oberhalb the size of m due to the valence of the central atom, the oxalato complexes must be chemically completely inert up to the temperature at which it is agreed and that the invention is also used as long as the shaping takes place. For more compounds, the composition of which does not include polyethylene terephthalate-suitable oxalato complexes should have a decomposition temperature which is above stoichiometric in the sense of the formula given above
(1) ist, d.h. also auch solche Verbindungen, bei denen die Werte io der Verarbeitungstemperatur für Polyäthylenterephthalat von für k, 1 und m nach oben oder unten von ganzen Zahlen abwei- etwa 300 °C liegt, andererseits aber nicht die Temperatur der chen. brennenden Polyäthylenterephthalat-Schmelze von ca. 560 °C (1), i.e. thus also those compounds in which the values io of the processing temperature for polyethylene terephthalate for k, 1 and m up or down from integers deviate from approximately 300 ° C., but on the other hand not the temperature of the chen. burning polyethylene terephthalate melt of approx. 560 ° C
Unter Polyester werden sowohl Homo-, als auch Copoly- überschreitet. Die Zersetzungstemperaturen der Oxalatokom-ester verstanden. Beispiele für derartige Polyester sind solche, plexe können, sofern sie nicht in der Literatur angegeben sind, welche unter Verwendung einer bzw. mehrerer der nachstehend 15 leicht mit Hülfe der thermogravimetrischen Analyse (TGA) eraufgeführten Säuren oder deren esterbildenden Derivaten und mittelt werden. Bezüglich der TGA-Durchführung wird auf Ull-einem bzw. mehreren zwei- oder mehrwertigen aliphatischen, manns Encyklopädie der technischen Chemie, 3. Auflage alicyclischen, aromatischen oder araliphatischen Alkoholen (1961), Verlag Urban & Schwarzenberg • München-Berlin, oder einem Bisphenol erhältlich sind: Adipinsäure, Pimelinsäu- Band 2/1, Seite 657, verwiesen. In der nachstehenden Tabelle re, Korksäure, Azelainsäure, Sebazinsäure, Nonandicarbonsäu- 20 sind einige Beispiele für Zersetzungstemperaturen verschiede-re, Decandicarbonsäure, Undecandicarbonsäure, Terephthal- ner Oxalatokomplexe aufgeführt. Both polyester and copoly are exceeded under polyester. Understand the decomposition temperatures of the oxalatocom-esters. Examples of such polyesters are those, plexes, if not stated in the literature, which can be averaged using one or more of the acids or their ester-forming derivatives easily listed with the aid of thermogravimetric analysis (TGA). Regarding the TGA implementation, Ull-one or more di- or polyvalent aliphatic, mann's encyclopedia of industrial chemistry, 3rd edition of alicyclic, aromatic or araliphatic alcohols (1961), publisher Urban & Schwarzenberg • Munich-Berlin, or a bisphenol are available: Adipic acid, Pimelinsäu- Band 2/1, page 657, referenced. In the following table re, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, nonandicarboxylic acid 20 some examples of decomposition temperatures various, decanedicarboxylic acid, undecanedicarboxylic acid, terephthalate oxalato complexes are listed.
säure, Isophthalsäure, alkylsubstituierte oder halogenierte Te- Oxalatokomplex Zersetzungstemperatur ( °C) acid, isophthalic acid, alkyl-substituted or halogenated Te-oxalato complex decomposition temperature (° C)
rephthal- und Isophthalsäuren, Nitroterephthalsäure, 4.4'-Di- ^ n\i(C-,0 ) 1 430 rephthalic and isophthalic acids, nitroterephthalic acid, 4,4'-di- ^ n \ i (C-, 0) 1 430
phenylätherdicarbonsäure, 4.4'-Diphenylthioätherdicarbonsäu- k3[A1(C204)3]3 430 phenyl ether dicarboxylic acid, 4,4'-diphenyl thio ether dicarboxylic acid3 [A1 (C204) 3] 3 430
re, 4.4'-Diphenylsulfondicarbonsäure, 4.4'-Diphenylalkylendi- 25 jç 440 right, 4,4'-diphenylsulfone dicarboxylic acid, 4,4'-diphenylalkylene di 25 jç 440
carbonsäure, Naphthalin-2.6-dicarbonsäure, Cyclohexan-1.4- K3[Cr(C204)3] 450 carboxylic acid, naphthalene-2,6-dicarboxylic acid, cyclohexane-1.4-K3 [Cr (C204) 3] 450
dicarbonsäureundCyclohexan-1.3-dicarbonsäure. K4[Zr(C204)4] 395 dicarboxylic acid and cyclohexane-1,3-dicarboxylic acid. K4 [Zr (C204) 4] 395
Typische, für die Herstellung dieser Homo- und Copoly- K2[Mg(C204)2] 470 Typical for the production of these homo- and copoly- K2 [Mg (C204) 2] 470
ester geeignete Diole bzw. Phenole sind: Äthylenglykol, KBa[Al(C204)3] 425 Diäthylenglykol, 1.3-Propandiol, 1.4-Butandiol, 1.6-Hexan-diol, 1.8-Octandiol, 1.10-Decandiol, 1.2-Propandiol, 2.2-Di- Ester-suitable diols or phenols are: ethylene glycol, KBa [Al (C204) 3] 425 diethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 1.10-decanediol, 1,2-propanediol, 2,2-di -
methyl-1.3-propandiol, 2.2.4-Trimethylhexandiol, p-Xylendiol, Die Schmelztemperatur des brennenden Polymeren, d.h. al- methyl-1,3-propanediol, 2.2.4-trimethylhexanediol, p-xylenediol, The melting temperature of the burning polymer, i.e. al-
1,4-Cyclohexandiol, 1.4-CyclohexandimethanoI und Bisphenol so die Temperatur in der Schmelze des in Luft brennenden Po- 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanoI and bisphenol so the temperature in the melt of the air-burning polymer
A. Ferner werden unter Polyester auch die üblichen Harze auf lymeren, kann z.B. unter Verwendung eines Thermoelementes A. Furthermore, the usual resins are also used on polyester under polyester, e.g. using a thermocouple
Basis ungesättigter Ester sowie die üblichen, beispielsweise mit- bestimmt werden. Man führt die Messung zweckmässigerweise tels Glasfasern, Asbest-, Kohle- und Graphitfasern verstärkten so durch, dass die Lötstelle des Thermoelementes während der Basis unsaturated esters and the usual, for example, can be determined. The measurement is expediently carried out by means of glass fibers, asbestos, carbon and graphite fibers so reinforced that the soldering point of the thermocouple during the
Produkte verstanden. Vorzugsweise werden die Oxalatokom- Messung ständig von abtropfender Schmelze bedeckt ist. Products understood. Preferably the oxalatocome measurement is constantly covered by dripping melt.
plexe bei Polyäthylenterephthalat, Polypropylenterephthalat Ein sehr vorteilhaftes Verfahren zur Ermittlung der Zerset- plexes in polyethylene terephthalate, polypropylene terephthalate A very advantageous method for determining the decomposition
und bei Polybutylenterephthalat angewendet. 40 Zungstemperaturen stellt die Differentialthermoanalyse (DTA) and applied to polybutylene terephthalate. Differential thermal analysis (DTA) provides 40 tongue temperatures
Die Flammschutzmittel eignen sich für alle üblichen Poly- dar, da in den DTA-Diagrammen der Oxalatokomplexe die La-estermassen. Diese können in Form von Granulat, Schnitzeln ge des endothermen Haupteffektes die Zersetzungstemperatur oder Strängen, als Formkörper wie Platten, Folien, Filme und angibt. Bezüglich der Differentialthermoanalyse wird auf einFasern oder als textile Fertigprodukte wie z.B. Garne, Gewirke, schlägige Lehr- und Handbücher verwiesen, beispielsweise auf Vliese, Tuche und Teppiche vorliegen. Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, I.e. Seiten The flame retardants are suitable for all common poly darts, since the La ester masses in the DTA diagrams of the oxalato complexes. In the form of granules, chips of the main endothermic effect, the decomposition temperature or strands, as moldings such as plates, foils, films and indicates. With regard to differential thermal analysis, fibers or textile finished products such as Reference was made to yarns, knitted fabrics, relevant textbooks and manuals, for example to nonwovens, cloths and carpets. Ullmann's Encyclopedia of Chemical Engineering, I.e. pages
Über den Mechanismus und das Wirkungsprinzip der als ** ^6~65? s™ie auf Franke' 0Lefk°n der Physik' Franckh'sche About the mechanism and the operating principle of the as ** ^ 6 ~ 65? s ™ ie on Franke '0Lefk ° n of physics' Franckh'sche
Flammschutzmittel einzusetzenden Oxalatokomplexe ist wenig erags an ung Stuttgart, . u age. Oxalato complexes to be used in flame retardants are not very expensive in Stuttgart. u age.
bekannt. Es ist jedoch anzunehmen, dass diese Verbindungen u Bel der^s^ geeigneter Oxalatokomplexe als Flamm- known. However, it can be assumed that these compounds are suitable as flame
nicht nur an einer Stufe in den Verbrennungsprozess eingreifen, Schutzmittel fur Polyester ist es also zweckmässig die Zerset- not only intervene in the combustion process at one stage, so it is advisable to protect polyester
wie z.B. halogenierte Flammschutzmittel eine Verzögerung der 50 ^temperatur des Oxalatokomplexes und die Schmelztempe- such as. halogenated flame retardants delay the 50 ^ temperature of the oxalato complex and the melting temperature
Verbrennung durch Eingriff in die Radikalkette bewirken, son- rfutr d^s brennenden Polymeren möglichst optimal miteinan- Cause combustion by intervening in the radical chain, but together with the burning polymers as optimally as possible
dern das der erfindungsgemässe Flammschutzeffekt das Resul- der m Elnklang zu Falls der Ffhmann die Aufgabe tat mehrerer flammhemmender Einzelprozesse an verschiede- hat ein sehr spez.elles Polymer flammfest zu machen, ihm die nen Stufen des Verbrennungsvorganges darstellt. Die anzuwen- °Tf;Werte "ict" buekannt s,nd und Am darüberhinaus die fur denden Flammschutzmittel zählen zur Gruppe der inertgasab- 55 dle Messung der Schmdztemperaturen des brennenden Poly- that the flame protection effect according to the invention is the result of the sound. If the operator did the job of several flame-retardant individual processes on different ones, he had to make a very special polymer flame-resistant, which represents the various stages of the combustion process. The values to be used are known as "ict", and the flame retardants used also belong to the group of inert gas-dependent measurements of the melting temperatures of the burning poly-
spaltenden Substanzen. Sie besitzen den Vorteil, dass sie pro mefn und d*e fur die DTA-Messung erforderlichen Gerate splitting substances. They have the advantage that they have the equipment required for the DTA measurement
Mol Ausgangssubstanz bis zu vier Mole Kohlendioxid abspal- mch} ^ Verfügung stehen, kann er mit Hilfe weniger onentie- Moles of starting substance up to four moles of carbon dioxide are available, it can be
ten. Vermutlich sind die wesentlichsten Wirkungsprinzipien fol- Tef?J Versuche sich alsbald ein zuverlässiges Bild darüber ver- Probably the most important principles of action are fol- Tef? J Try to get a reliable picture of it soon
gende: Entzug von Wärmeenergie aus der Schmelze durch Dis- schaffen;we Oxalatokomplexe überhaupt m Betracht kom- end: extraction of thermal energy from the melt by disc; we consider oxalato complexes at all
soziation des Flammschutzmittels und Aufzeigung des Inertga- ao m,en u"d welche den opt,malen Flammschutz gewahren. Dies ses, Verdrängung und Verdünnung des Sauerstoffes an der gilt selbstverständlich auch fur den Fall, dass aus irgendwelchen, association of the flame retardant and display of the inert gas, en and "d which ensure the optimal, flame retardant. This, displacement and dilution of the oxygen on the naturally also applies in the event that from any,
Oberfläche der brennenden Polymerschmelze durch C02-Ab- nicht vorhersehbaren Gründen trotz geeigneter Lage der Zer- Surface of the burning polymer melt due to C02-Ab- unforeseeable reasons despite the suitable location of the
spaltung, Bildung von Oxid- und Salzschichten während des Setzungstemperatur des Oxalatokomplexes und der Schmelz- cleavage, formation of oxide and salt layers during the settling temperature of the oxalato complex and the melting
Verbrennungsprozesses sowie beschleunigter Transport von temperato des Polymeren kein zufriedenstellender Flamm- Combustion process and accelerated transport of temperato of the polymer not a satisfactory flame
Radikalfängern wie z.B. Alkaliatome in die Gasphase. 65 sc utz erzie 'wer en ann" Radical scavengers such as Alkali atoms in the gas phase. 65 protect educate who "
Es ist einleuchtend, dass zwischen der Zersetzungstempera- Die erfindungsgemäss erhältlichen flammwidrigen Polyester tur und der Wirksamkeit der erfindungsgemässen Rammschutz- können zu den üblichen Formkörpern wie Fasern, Folien, Filmittel einerseits und den flammfest zu machenden Polymeren men, Platten, Spritzgussartikeln und dgl. verarbeitet werden. It is obvious that between the decomposition temperature and flame retardant polyester structure according to the invention and the effectiveness of the impact protection according to the invention can be processed into the usual shaped bodies such as fibers, foils, filing agents on the one hand and the polymers, plates, injection molded articles and the like to be made flame retardant .
628 073 628 073
Alle erfindungsgemässen Komplexsalze sind ausgezeichnete Flammschutzmittel. In Polyäthylenterephthalat sind besonders wirksam die beiden Kaliumkomplexsalze K3[A1(C204)3] und K2[Mg(C204)2] sowie das Rubidiumkomplexsalz Rb3[Al~ (C204)3], Gegenüber den übrigen Komplexsalzen zeichnen sie 5 sich dadurch aus, dass sie den Polyestermassen nicht nur flammwidrige, sondern darüberhinaus selbstverlöschende Eigenschaften verleihen. Das Abtropfen der Schmelze beim Brennen wird weitgehend verhindert. Von den genannten Komplexsalzen wird das K3[A1(C204)3] bevorzugt. 10 All complex salts according to the invention are excellent flame retardants. The two potassium complex salts K3 [A1 (C204) 3] and K2 [Mg (C204) 2] and the rubidium complex salt Rb3 [Al ~ (C204) 3] are particularly effective in polyethylene terephthalate they not only give the polyester masses flame-retardant, but also self-extinguishing properties. Dripping of the melt when burning is largely prevented. Of the complex salts mentioned, K3 [A1 (C204) 3] is preferred. 10th
Die Oxalsäure-Komplexsalze besitzen bereits bei relativ niedriger Dosierung eine beachtliche Flammschutzwirkung. Vorzugsweise werden sie in Mengen von 1 bis 40 Gewichtsprozent, insbesondere in Mengen von 5 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen auf den flammwidrigen und ggf. selbstverlöschenden 15 Polyester eingesetzt. Vorzugsweise werden die Komplexsalze in wasserfreier Form angewendet. The oxalic acid complex salts have a considerable flame retardant effect even at a relatively low dosage. They are preferably used in amounts of 1 to 40 percent by weight, in particular in amounts of 5 to 15 percent by weight, based on the flame-retardant and possibly self-extinguishing polyester. The complex salts are preferably used in anhydrous form.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen falmmwidrigen und ggf. selbstverlöschenden Polyestermassen. 20 The invention further relates to a method for producing the above-described anti-false and possibly self-extinguishing polyester compositions. 20th
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man Alka-Ii-Aluminium-Oxalsäure-Komplexsalze in dem bzw. in den bei der Polykondensation des Polyesters beteiligten mehrwertigen Alkoholen mahlt und die hierbei erhältliche Suspension des Komplexsalzes direkt dem Polykondensationsgemisch zusetzt. Eine weitere Möglichkeit der Einarbeitung der Oxalsäurekomplexe besteht darin, die Polymermasse aufzuschmelzen, mit dem Flammschutzmittel zu vermischen und anschliessend zu Granulat zu verarbeiten oder direkt zu verformen. The process is characterized in that alkali aluminum aluminum oxalic acid complex salts are ground in or in the polyhydric alcohols involved in the polycondensation of the polyester and the suspension of the complex salt obtainable in this way is added directly to the polycondensation mixture. Another way of incorporating the oxalic acid complexes is to melt the polymer mass, mix it with the flame retardant and then process it into granules or deform it directly.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass man das fein verteilte Flammschutzmittel auf das Polymergranulat aufpudert und zusammen mit diesem verarbeitet. Another possibility is to powder the finely divided flame retardant onto the polymer granulate and process it together with it.
Die Verfahrensweise richtet sich nach dem vorgesehenen Einsatzgebiet der fiammwidrigen bzw. selbstverlöschenden Polyestermassen und kann vom Fachmann ohne Mühe ausgewählt werden. The procedure depends on the intended area of application of the flame-retardant or self-extinguishing polyester compositions and can be selected without difficulty by a person skilled in the art.
25 25th
30 30th
35 35
Bei grösseren oder dickwandigen Formkörpern ist die Verteilung des Flammschutzmittels relativ unproblematisch und es bereitet keine Schwierigkeiten, das Flammschutzmittel für die- 40 sen Zweck in geeigneter Korngrösse herzustellen. Bei der Herstellung von flammwidrigen bzw. selbstverlöschenden Fasern nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird hingegen angestrebt, die Flammschutzmittel in sehr fein zerteilter Form anzuwenden, um die Verspinnung des Polymeren zu ermöglichen 45 und gute physikalische Eigenschaften des Endproduktes zu gewährleisten. Bei Fasern werden in der Regel nicht mehr als 20 Gew.-% des Flammschutzmittels zugesetzt. Die geeignete Teil-chengrösse richtet sich auch hier nach dem gewünschten Einsatzgebiet und ist vom Fachmann leicht auszuwählen. Bei Fa- 50 sern beispielsweise hängt sie vom Titer der Faser und den angestrebten physikalischen Eigenschaften des Endproduktes ab. Bei textilen Fasern können die Komplexsalze mit Teilchengrös-se bis etwa 2 m|x eingesetzt werden. In the case of larger or thick-walled moldings, the distribution of the flame retardant is relatively unproblematic and it is not difficult to produce the flame retardant in a suitable particle size for this purpose. In contrast, when flame-retardant or self-extinguishing fibers are produced by the process according to the invention, the aim is to use the flame retardants in a very finely divided form in order to enable spinning of the polymer and to ensure good physical properties of the end product. As a rule, no more than 20% by weight of the flame retardant is added to fibers. The suitable particle size also depends on the desired field of application and is easy to select by a person skilled in the art. In the case of fibers, for example, it depends on the titer of the fiber and the desired physical properties of the end product. In the case of textile fibers, the complex salts with particle sizes up to approximately 2 m | x can be used.
Die Zerteilung der Komplexsalze bereitet keine Schwierig- 55 keit. Sie lassen sich beispielsweise sehr leicht mahlen, wobei zuvor das anhaftende und das Kristallwasser zu entfernen sind. Auch die Trocknung der Komplexsalze ist unproblematisch, sie erfolgt beispielsweise im Verlaufe mehrerer Stunden bei 150 °C und 10 mm Quecksilber. Sie können sowohl trocken als auch 60 nass vermählen werden. Beim Nassvermahlen wird sich die Auswahl der geeigneten Dispergierflüssigkeit ebenfalls nach dem Einsatzgebiet des Flammschutzmittels und der Applikationsweise desselben richten. Vorzugsweise mahlt man den Oxalatokomplex in dem beim Aufbau des Polyesters benötigten 65 mehrwertigen Alkohol und setzt die hierbei erhältliche Suspension des Oxalatokomplexes direkt dem Polykondensationsgemisch zu. The division of the complex salts presents no difficulty. For example, they can be ground very easily, the adhering and the crystal water having to be removed beforehand. The drying of the complex salts is also unproblematic, for example over a period of several hours at 150 ° C and 10 mm mercury. They can be ground dry as well as 60 wet. In wet grinding, the selection of the suitable dispersing liquid will also depend on the area of application of the flame retardant and the method of application. The oxalato complex is preferably ground in the 65 polyhydric alcohol required for the construction of the polyester and the suspension of the oxalato complex obtainable here is added directly to the polycondensation mixture.
Bei der Verstärkung von Polyester mittels Glasfasern ist zu beachten, dass im Falle erdalkalihaltiger, insbesondere calcium-haltiger Glasarten, die Hammschutzwirkung der erfindungsgemässen Flammschutzmittel etwas beeinträchtigt wird. Es ist anzunehmen, dass diese Beeintrüchtigung der Wirksamkeit auf die Gegenwart des über die Glasfaser in das Polymer eingegebenen Erdalkali, z.B. Calcium, zurückzuführen ist. Offensichtlich reagiert das Calcium in der Form des Oxids unter Schmelzbedingungen mit dem Oxalatokomplex unter Bildung von Calciumoxalat und eines um eine Oxalato-Liganden verminderten Komplexes. Diese Reaktion führt möglicherweise so zu einem sukzessiven Abbau des Flammschutzmittels in der Schmelze, so dass das Flammschutzmittel nur zu einem geringen Teil wirksam werden kann. Es wurde festgestellt, dass Additive, die in der Lage sind, Erdalkali, insbesondere Calcium, unter den gegebenen Bedingungen durch Bildung stabiler Calciumverbindungen abzufangen, eine Beeinträchtigung des Flammschutzeffektes verhindern. Als Additive eignen sich in erster Linie Verbindungen wie MgC03, MgS04, K2C204, K2C03, A12(S04)3 und K2S04. Das Additiv wird in Mengen von 1 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 5 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht aus Polymer, Glasfaser, Hammschutzmittel und Additiv, eingesetzt. Aber auch ohne die beschriebenen zusätzlichen Additive ist bei Verwendung der erwähnten Glasfasern der Hammschutzeffekt noch bemerkenswert und für viele Anwendungsgebiete bereits ausreichend. When reinforcing polyester by means of glass fibers, it should be noted that in the case of glass types containing alkaline earth, in particular calcium, the effectiveness of the flame retardants according to the invention is somewhat impaired. It is believed that this impairment of effectiveness to the presence of the alkaline earth, e.g. Calcium. Obviously, the calcium in the form of the oxide reacts under melting conditions with the oxalato complex to form calcium oxalate and a complex reduced by one oxalato ligand. This reaction may lead to a gradual breakdown of the flame retardant in the melt, so that the flame retardant can only be effective to a small extent. It has been found that additives which are able to trap alkaline earths, in particular calcium, under the given conditions by forming stable calcium compounds prevent the flame retardant effect from being impaired. Compounds such as MgC03, MgS04, K2C204, K2C03, A12 (S04) 3 and K2S04 are primarily suitable as additives. The additive is used in amounts of 1 to 10 percent by weight, preferably 5 to 10 percent by weight, based on the total weight of polymer, glass fiber, anti-hammer agent and additive. But even without the additional additives described, the anti-hammer effect is still remarkable when using the glass fibers mentioned and is already sufficient for many areas of application.
Selbstverständlich kann die Mitverwendung der obengenannten Additive auch im Falle anderer Erdalkali haltiger Verstärkerfüllstoffe sowie bei Anwesenheit anderer Erdalkali haltiger Zusätze erfolgen. Of course, the above additives can also be used in the case of other alkaline earth-containing reinforcing fillers and in the presence of other alkaline earth-containing additives.
Die nach den oben beschriebenen Verfahren erhältlichen flammwidrigen und gegebenenfalls selbstverlöschenden Polyestermassen, welche unter Verwendung der genannten Oxalat-komplexe erhalten werden, enthalten insbesondere den Oxalat-komplex in Mengen von 1 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 15 Gewichtsprozent. The flame-retardant and optionally self-extinguishing polyester compositions obtainable by the processes described above, which are obtained using the above-mentioned oxalate complexes, contain in particular the oxalate complex in amounts of 1 to 40% by weight, preferably 5 to 15% by weight.
Bevorzugt sind Homo- und Copolyester-Fasern der Tere-phthalsäure, speziell Polyäthylenterephthalat, welche 5 bis 15 Gewichtsprozent des Hammschutzmittels enthalten. Homo- and copolyester fibers of terephthalic acid, especially polyethylene terephthalate, which contain 5 to 15 percent by weight of the anti-hamming agent, are preferred.
Die Komplexsalze zeichnen sich gegenüber den bekannten Hammschutzmitteln durch mehrere Vorteile aus. Zunächst ist darauf hinzuweisen, dass sie in einfachster Weise aus den Rohstoffen Oxalsäure, einem anorganischen Metallsalz oder Metallhydroxid und ggf. einem einfachen anorganischen Alkalisalze zugänglich sind, wobei die Herstellung in wässriger Lösung erfolgt. Abgesehen von dem Rubidium- und Caesiumkomplexsalz sind sie wesentlich billiger als die herkömmlichen, Halogen, Phosphor, Stickstoff und/oder Sb303 enthaltenden Produkte. The complex salts have several advantages over the known anti-hammers. First of all, it should be pointed out that they can be obtained in the simplest manner from the raw materials oxalic acid, an inorganic metal salt or metal hydroxide and, if appropriate, a simple inorganic alkali salt, the preparation being carried out in aqueous solution. Apart from the rubidium and cesium complex salts, they are much cheaper than the conventional products containing halogen, phosphorus, nitrogen and / or Sb303.
Da die Wirksamkeit des erfindungsgemässen Komplexsalzes im Vergleich zu den bekannten Falmmschutzmitteln des Standes der Technik höher ist, genügt eine Zugabe von nur wenigen Gewichtsprozenten zum Polymeren, um eine vergleichbare Hammschutzwirkung zu erzielen. Daher werden die charakteristischen Eigenschaften der behandelten Materialien nur in geringerem Masse verändert. Since the effectiveness of the complex salt according to the invention is higher than that of the known film protection agents of the prior art, it is sufficient to add only a few percent by weight to the polymer in order to achieve a comparable hammer protection effect. Therefore, the characteristic properties of the treated materials are changed only to a minor extent.
Die Verbindungen sind sehr gut hautverträglich. Sie liefern auch beim Verbrennungsvorgang keine toxischen Gase. Als einziges gasförmiges Verbrennungsprodukt dieser Substanzen wird C02 gebildet Ein Abtropfen von Polymerschmelze wird durch den Einbau der erfindungsgemässen Komplexsalze weitgehend verhindert. The compounds are very well tolerated by the skin. They also do not deliver toxic gases during the combustion process. CO 2 is formed as the only gaseous combustion product of these substances. Dripping of polymer melt is largely prevented by the incorporation of the complex salts according to the invention.
Nach mehrfachen Wäschen, ebenso nach der Trockenreinigung von Textilien, wird die Flammschutzwirkung der Verbindungen, gemessen an den LOI-Werten, nicht merklich vermindert. Obwohl wasserlöslich, ist ihre Auswaschbarkeit aus Textilien überraschend gering und die Flammfestigkeit dieser Textilien bleibt auch nach mehr als 20 Wäschen voll erhalten. After multiple washes, as well as after dry cleaning of textiles, the flame retardancy of the compounds, measured by the LOI values, is not noticeably reduced. Although water-soluble, their washability from textiles is surprisingly low and the flame resistance of these textiles is fully retained even after more than 20 washes.
628 (»73 628 (»73
6 6
Die Komplexsalze zeichnen sich durch ihr inertes Verhalten gegenüber den Schmelzen der genannten Polymeren, sowie gegenüber den üblichen Gefässmaterialien aus. Demzufolge sind sie problemlos zu Polymerschmelzen oder - mit Ausnahme des Lithiumkomplexes - als Suspension vor der Polykondensation zusetzbar. In diesem Fall kann das überschüssige Suspensionsmittel unmittelbar wieder verwendet werden, da es nicht mit Resten des Flammschutzmittels oder Zersetzungsprodukten desselben verunreinigt ist. The complex salts are notable for their inert behavior towards the melts of the polymers mentioned and towards the customary vessel materials. As a result, they can be easily added to polymer melts or - with the exception of the lithium complex - as a suspension before polycondensation. In this case, the excess suspending agent can be reused immediately since it is not contaminated with residues of the flame retardant or decomposition products thereof.
Beispiel 1 example 1
Herstellung von selbstverlöschenden Polyäthylentere-phthalat-Fasern a) Herstellen und Vermählen des Flammschutzmittels K3[A1(C204)3] wurde in der von J.C. Bailar und E.M. Jones in Inorganic Syntheses 1_ (1939), Seite 36 beschriebenen Weise hergestellt. Das erhaltene Komplexsalz wurde anschliessend 15 Stunden bei 150 °C und etwa 10 Torr getrocknet. Die Analysen von Proben, welche in verschiedenen Ansätzen erhalten wurden, lagen zwischen K2,87[Al(C2O4)3i02] und K3i36[A1(C204)3i46]. 200 g des getrockneten Komplexsalzes wurde mit 400 g Äthy-lenglykol etwa 2 Stunden in einer Perlmühle (Fabrikat PM1 der Firma Draiswerke, Mannheim) mit 410 g Quarzperlen eines Durchmessers von 1 bis 3 mm gemahlen. Nach der Mahlung betrug der Durchmesser der grössten Komplexsalzteilchen in der Dispersion etwa 4 [im, während die Hauptmenge der Teilchen eine Grösse von 1 (im besassen. Anschliessend wurden die Quarzperlen durch Filtration durch ein Sieb abgetrennt, mit 200 ml Äthylenglykol gespült und die Dispersion mit der Spüllösung verdünnt. Durch Stehenlassen der Dispersion während 72 Std. in hohen Standgefässen wurden die Teilchen, die eine Grösse von mehr als 2 um besassen, weitgehend abgetrennt (Sedimentation). Production of Self-Extinguishing Polyethylene Terephthalate Fibers a) Production and grinding of the flame retardant K3 [A1 (C204) 3] has been described in J.C. Bailar and E.M. Jones in Inorganic Syntheses 1_ (1939), page 36. The complex salt obtained was then dried for 15 hours at 150 ° C. and about 10 torr. The analyzes of samples obtained in different batches ranged between K2.87 [Al (C2O4) 3i02] and K3i36 [A1 (C204) 3i46]. 200 g of the dried complex salt was ground with 400 g of ethylene glycol for about 2 hours in a pearl mill (manufactured by PM1 from Draiswerke, Mannheim) with 410 g of quartz beads with a diameter of 1 to 3 mm. After grinding, the diameter of the largest complex salt particles in the dispersion was approximately 4 μm, while the majority of the particles had a size of 1 μm. The quartz beads were then removed by filtration through a sieve, rinsed with 200 ml of ethylene glycol and the dispersion was mixed with The particles, which had a size of more than 2 μm, were largely separated (sedimentation) by leaving the dispersion to stand in high standing vessels for 72 hours.
b) Polykondensation b) polycondensation
600 g dieser verdünnten Dispersion mit einem K3(A1(C204)3]-Gehalt von 150 g wurden mit dem Umesterungsprodulct aus 1350 g Dimethylterephthalat und 1200 g Äthylenglykol bei ei-5 ner Rührgeschwindigkeit von 30 U/min und bei einer Temperatur von etwa 245 °C in das Polykondensationsgefäss überführt. Als Umesterungskatalysator dienten 150 ppm Zinkacetat, als Kondensationskatalysator 200 ppm Antimontrioxid. 600 g of this diluted dispersion with a K3 (A1 (C204) 3) content of 150 g were mixed with the transesterification product of 1350 g dimethyl terephthalate and 1200 g ethylene glycol at a stirring speed of 30 rpm and at a temperature of about 245 ° C. into the polycondensation vessel, 150 ppm zinc acetate served as the transesterification catalyst and 200 ppm antimony trioxide as the condensation catalyst.
Die Polykondensation, die üblicherweise etwa 85 Minuten io erfordert, konnte bereits nach einer Stunde abgeschlossen werden. Das abdestillierte Äthylenglykol konnte ohne Reinigung für neue Kondensationen verwendet werden. Das Polykonden-sat enthielt 10 Gewichtsprozent K3[A1(C204)3]. The polycondensation, which usually takes about 85 minutes, was completed after one hour. The distilled ethylene glycol could be used for new condensation without purification. The polycondensation sat contained 10% by weight of K3 [A1 (C204) 3].
c) Verformung c) Deformation
15 Das erhaltene Polykondensat wurde wie üblich zu Schnitzeln verarbeitet und 24 Stunden lang bei 125 °C und 60 Torr getrocknet. Die Schnitzel wurden bei 296 °C (Spinnkopftemperatur) zu einem Filamentgarn mit einem Einzeltiter von 3,0 dtex und einem Gesamttiter von 150 dtex 48 versponnen. Das Fila-20 mentgarn wurde im Verhältnis 1:4,2 verstreckt und anschliessend verzwirnt. Die textilen Daten des erhaltenen Materials entsprechen bezüglich Lichtbeständigkeit, Lichtechtheit und Lösungsviskosität weitgehend denen von üblichem Polyäthylenterephthalat, welches unter den oben angegebenen Bedingun-25 gen ohne Zusatz eines Flammschutzmittels erhältlich ist. 15 The polycondensate obtained was processed into chips as usual and dried at 125 ° C. and 60 torr for 24 hours. The chips were spun at 296 ° C (spinning head temperature) into a filament yarn with a single titer of 3.0 dtex and a total titer of 150 dtex 48. The Fila-20 ment yarn was drawn in a ratio of 1: 4.2 and then twisted. With regard to light resistance, light fastness and solution viscosity, the textile data of the material obtained largely correspond to that of conventional polyethylene terephthalate, which can be obtained under the conditions specified above without the addition of a flame retardant.
d) Bestimmung des Brennverhaltens d) Determination of the burning behavior
Das oben beschriebene Filamentgarn wurde zu einem vierfädi-gen Gestrick verarbeitet und zur Bestimmung des Brennverhaltens dem Senkrechtbrenntest nach DIN 53906 unterworfen. 30 Zum Vergleich wurden eine entsprechende Probe ohne Flammschutzmittel und eine Probe mit der gleichen Menge des handelsüblichen bromhaltigen Flammschutzmittels 2.2-Bis-(4-äthoxy)-3.5-dibromphenylenpropan untersucht. The filament yarn described above was processed into a four-ply knitted fabric and subjected to the vertical burning test according to DIN 53906 to determine the burning behavior. 30 For comparison, a corresponding sample without flame retardant and a sample with the same amount of the commercially available bromine-containing flame retardant 2,2-bis (4-ethoxy) -3,5-dibromophenylene propane were examined.
Es wurden folgende Ergebnisse erhalten: The following results were obtained:
Probe ohne Flamm- Probe mit 10 Gew.-%han- Probe mit 10 Gew.- Sample without flame sample with 10% by weight han sample with 10% by weight
schutzmittel protective means
Flammeinwirkungs- voll zeit (sec) verbrannt Flame exposure full time (sec) burned
Brenndauer (sec) Burning time (sec)
Glimmdauer (sec) Flammeinwirkungs- voll zeit (sec) verbrannt Glow duration (sec) Flame exposure full time (sec) burned
Brenndauer (sec) Burning time (sec)
Glimmdauer (sec) Glow duration (sec)
15 15
delsübl. bromhaltigem Flammschutzm. delsübl. bromine-containing flame retardant
3 3rd
88 88
tropft brennend drips burning
15 39 15 39
tropft brennend drips burning
K3[AI(C204)3] K3 [AI (C204) 3]
3 0 12 3 0 12
15 0 11 15 0 11
Beispiel2 Probe ohne Flammschutzmittel L.Q.I. Example 2 Sample without flame retardant L.Q.I.
Das in Beispiel 1 beschriebene mit K3[A1(C204)3] selbstver- 50 Probe mit handelsüblichem löschend gemachte Polyäthylenterephthalat wurde zu einer Hammschutzmittel L.O.I. The sample described in Example 1 with K3 [A1 (C204) 3] with a commercially available extinguishing polyethylene terephthalate was converted into a L.O.I.
Platte mit einer Dicke von 2 mm verarbeitet. Zum Vergleich Probe mit K3[A1(C204)3] L.O.I. Plate with a thickness of 2 mm processed. For comparison, sample with K3 [A1 (C204) 3] L.O.I.
wurden eine entsprechende Platte ohne Hammschutzmittel und eine entsprechende Platte mit derselben Menge eines handels- Beispiel 3 a corresponding plate without anti-hammers and a corresponding plate with the same amount of a commercial example 3
üblichen bromhaltigen Flammschutzmittels angefertigt. Die 55 Es wurde analog der in Beispiel 1 beschriebenen Weise Flammwidrigkeit der Probe wird durch die Angabe des LOI- Na3[Al(C204)3] hergestellt, in Äthylenglykol vermählen, ein Wertes (Limiting Oxygen Index) charakterisiert. Polyäthylenterephthalat mit 10 Gewichtsprozent des Komplex- customary brominated flame retardant. The flame retardancy of the sample was produced analogously to the manner described in Example 1 by specifying the LOI-Na3 [Al (C204) 3], grinding in ethylene glycol, and a value (limiting oxygen index) was characterized. Polyethylene terephthalate with 10 percent by weight of the complex
Der LOI-Wert wurde nach ASTM-D 2863 mit Hilfe eines salzes hergestellt und dieses zu einer Prüfplatte mit einer Dicke Messgerätes der Firma Stanton Redcroft, Grossbritannien, ge- von 2 mm verarbeitet. Dernach ASTM D 2863 gemessene A messen. 60 LOI-Wert betrug 4,0. The LOI value was produced in accordance with ASTM-D 2863 with the aid of a salt and this was processed into a test plate with a thickness measuring device from Stanton Redcroft, Great Britain, of 2 mm. Measure A measured according to ASTM D 2863. 60 LOI was 4.0.
Der LOI-Wert (Limiting Oxygen Index) ist definiert als der Sauerstoffgehalt (in %) eines Sauerstoff-Stickstoffgemisches, Beispiel 4 The LOI (Limiting Oxygen Index) is defined as the oxygen content (in%) of an oxygen-nitrogen mixture, example 4
bei welchem eine senkrecht eingespannte, am oberen Ende ent- Der Rubidium-Aluminium-trioxalatokomplex wurde wie flammte Probe gerade noch brennt. Der LOI-Wert entspricht folgt synthetisiert (vgl. Chem. Rev. 61 (1961), Seite 213-246): der Differenz aus dem gemessenen LOI-Wert der flammge- 65 In eine warme Lösung von 9,65 g (0,0144 Mol) A12(S04)3 • schützten Probe und dem LOI-Wert der nicht flammgeschütz- 18 H20 in 43 cm3 Wasser wurde unter Rühren eine Lösung von ten Probe. 3,46 g (0,0864 Mol) Natriumhydroxid in 15 cm3 Wasser einge- The rubidium aluminum trioxalato complex was just burning like a flamed sample. The LOI value corresponds to the following synthesized (cf. Chem. Rev. 61 (1961), pages 213-246): the difference from the measured LOI value of the flame-retardant 65 In a warm solution of 9.65 g (0.0144 Mol) A12 (S04) 3 • protected sample and the LOI value of the non-flame retardant 18 H20 in 43 cm3 water was a solution of the sample with stirring. 3.46 g (0.0864 mol) sodium hydroxide in 15 cm3 water
Es wurden folgende Ergebnisse erhalten: tragen. Das ausgefällte Aluminiumhydroxid wurde abfiltriert, The following results were obtained: wear. The precipitated aluminum hydroxide was filtered off,
: 20.1 : 20.1
: 23.6, ALOI=3,5 : 27.1, ALOI=7,0 : 23.6, ALOI = 3.5: 27.1, ALOI = 7.0
7 7
628 073 628 073
ausgewaschen und in die siedende Lösung von 10,88 g (0,0864 Mol) Oxalsäure in 50 cm3 Wasser eingetragen. Hierbei wurde eine klare Lösung erhalten. In diese Lösung wurde bei 100 °C eine Lösung von 10 g (0,0433 Mol) Rubidiumcarbonat in 13 cm3 Wasser zugetropft und anschliessend noch 30 Minuten lang erhitzt. Danach wurde die Lösung von einer leichten Trübung (durch Neutralisation entstandenes, nicht umgesetztes Aluminiumhydroxid) durch Filtration befreit und schliesslich abgekühlt. Durch Zugabe von Methanol wurde dann der Oxalatokomplex ausgefällt, anschliessend abgenutscht und bei 150 °C im Vakuum getrocknet. Die Ausbeute betrug 13 g (82,5% d.Th.). washed out and introduced into the boiling solution of 10.88 g (0.0864 mol) of oxalic acid in 50 cm3 of water. A clear solution was obtained. A solution of 10 g (0.0433 mol) of rubidium carbonate in 13 cm 3 of water was added dropwise to this solution at 100 ° C. and the mixture was then heated for a further 30 minutes. The solution was then freed from a slight turbidity (unreacted aluminum hydroxide formed by neutralization) by filtration and finally cooled. The oxalato complex was then precipitated out by adding methanol, then suction filtered and dried at 150 ° C. in vacuo. The yield was 13 g (82.5% of theory).
Das auf die oben beschriebene Weise hergestellte Rb3[Al-(C204)3] wurde analog Beispiel 1 in Äthylenglykol vermählen und zu einem Polyäthylenterephthalat mit 10 Gewichtsprozent des Komplexsalzes verarbeitet. An einer Prüfplatte mit einer Dicke von 2 mm wurde nach ASTM D 2863 der A LOI-Wert gemessen. Er betrug 7,3. The Rb3 [Al- (C204) 3] prepared in the manner described above was ground in ethylene glycol analogously to Example 1 and processed into a polyethylene terephthalate with 10 percent by weight of the complex salt. The A LOI value was measured on a test plate with a thickness of 2 mm in accordance with ASTM D 2863. It was 7.3.
Beispiel 5 Example 5
Herstellung von selbstverlöschenden Copolyesterfasern (Polyäthylenterephthalat mit 7,8 Gewichtsprozent Azelainsäure) mit 9% K3[AI(C204)3] Production of self-extinguishing copolyester fibers (polyethylene terephthalate with 7.8 percent by weight azelaic acid) with 9% K3 [AI (C204) 3]
a) Herstellen und Vermählen des Flammschutzmittels K3[AI(C204)3] wurde in der von J.C. Bailar und E.M. Jones in Inorganic Syntheses 1_ (1939), Seite 36 beschriebenen Weise hergestellt. Das erhaltene Komplexsalz wurde anschliessend 15 Stunden bei 150 °C und etwa 10 Torr getrocknet. 200 g des getrockneten Komplexsalzes wurden mit 400 g Äthylenglykol nach 15 Minuten Vordispergierung im Ultra-Turax-Mischer etwa 2 Stunden in einer Perlmühle (Fabrikat PM1 der Firma Draiswerke, Mannheim) mit 410 g Quarzperlen eines Durchmessers von 1 bis 3 mm gemahlen. Nach der Mahlung betrug der Durchmesser d der grössten Komplexsalzteilchen in der Dispersion etwa 4 um, während die Hauptmenge der Teilchen eine Grösse d<l um besassen. Anschliessend wurden die Quarzperlen durch Filtration durch ein Sieb abgetrennt, mit 200 ml Äthylenglykol gespült und die Dispersion mit der Spüllösung verdünnt. Durch Stehenlassen der Dispersion während 72 Stunden in hohen Standgefässen wurden die Teilchen, die eine Grösse von mehr als 2 [im besassen, weitgehend abgetrennt (Sedimentation). a) Manufacture and milling of the flame retardant K3 [AI (C204) 3] was described in the by J.C. Bailar and E.M. Jones in Inorganic Syntheses 1_ (1939), page 36. The complex salt obtained was then dried for 15 hours at 150 ° C. and about 10 torr. 200 g of the dried complex salt were ground with 400 g of ethylene glycol after predispersion for 15 minutes in an Ultra-Turax mixer for about 2 hours in a bead mill (manufactured by PM1 from Draiswerke, Mannheim) with 410 g of quartz beads with a diameter of 1 to 3 mm. After grinding, the diameter d of the largest complex salt particles in the dispersion was approximately 4 μm, while the majority of the particles had a size d <1 μm. The quartz beads were then removed by filtration through a sieve, rinsed with 200 ml of ethylene glycol and the dispersion was diluted with the rinsing solution. By allowing the dispersion to stand in high standing vessels for 72 hours, the particles which had a size of more than 2 μm were largely separated (sedimentation).
s b) Polykondensation 600 g dieser verdünnten Dispersion mit einem K3[A1(C204)3]-Gehalt von 150 g wurden mit dem Umesterungsprodukt aus 1393 g Dimethylterephthalat und 1200 g Äthylenglykol bei einer Rührgeschwindigkeit von 30 U/min und bei einer Tempera-io tur von etwa 245 °C zusammen mit 107 g Azelainsäure in das Polykondensationsgefäss überführt. Als Umesterungskatalysa-tor dienten 240 ppm Manganacetat, als Kondensationskatalysator 400 ppm Antimontrioxid und 300 ppm Triäthylphosphat als Stabilisator. Die Polykondensation wurde nach 106 Minuten 15 abgeschlossen. Das abdestillierte Äthylenglykol konnte ohne Reinigung für neue Kondensationen verwendet werden. Das Polykondensat enthielt 9 Gewichtsprozent K3[A1(C204)3], c) Verformung sb) Polycondensation 600 g of this dilute dispersion with a K3 [A1 (C204) 3] content of 150 g were with the transesterification product from 1393 g of dimethyl terephthalate and 1200 g of ethylene glycol at a stirring speed of 30 rpm and at a temperature transferred from about 245 ° C together with 107 g of azelaic acid in the polycondensation vessel. 240 ppm of manganese acetate served as the transesterification catalyst, 400 ppm of antimony trioxide and 300 ppm of triethyl phosphate as the stabilizer as the condensation catalyst. The polycondensation was completed after 106 minutes 15. The distilled ethylene glycol could be used for new condensation without purification. The polycondensate contained 9% by weight of K3 [A1 (C204) 3], c) deformation
Das erhaltene Polykondensat wurde wie üblich zu Schnitzeln 20 verarbeitet und 24 Stunden lang bei 125 °C und 60 Torr getrocknet. Die Schnitzel wurden bei 296 °C (Spinnkopftemperatur) zu einem Filamentgarn mit einem Einzeltiter von 3,0 dtex und einem Gesamttiter von 150 dtex 48 versponnen. Das Filamentgarn wurde im Verhältnis 1:4,2 verstreckt und anschlies-25 send verzwirnt. Die textilen Daten des erhaltenen Materials entsprechen bezüglich Lichtbeständigkeit, Lichtechtheit und Lösungsviskosität weitgehend denen von üblichen Polyäthylenterephthalat, welches unter den oben angegebenen Bedingungen ohne Zusatz eines Flammschutzmittels erhältlich ist. 30 d) Bestimmung des Brennverhaltens The polycondensate obtained was processed into chips 20 as usual and dried at 125 ° C. and 60 torr for 24 hours. The chips were spun at 296 ° C (spinning head temperature) into a filament yarn with a single titer of 3.0 dtex and a total titer of 150 dtex 48. The filament yarn was drawn in a ratio of 1: 4.2 and then twisted. With regard to light resistance, light fastness and solution viscosity, the textile data of the material obtained largely correspond to that of conventional polyethylene terephthalate, which can be obtained under the above conditions without the addition of a flame retardant. 30 d) Determination of the burning behavior
Das oben beschriebene Filamentgarn wurde zu einem vierfädi-gen Gestrick verarbeitet und zur Bestimmung des Brennverhaltens dem Senkrechtbrenntest nach DIN 53906 unterworfen. Zum Vergleich wurden eine entsprechende Probe ohne Flamm-35 Schutzmittel und eine Probe mit der gleichen Menge des handelsüblichen bromhaltigen Flammschutzmittels 2.2-Bis-(4-äth-oxy)-3.5-dibromphenylpropan untersucht. The filament yarn described above was processed into a four-ply knitted fabric and subjected to the vertical burning test according to DIN 53906 to determine the burning behavior. For comparison, a corresponding sample without flame-35 protective agent and a sample with the same amount of the commercially available bromine-containing flame retardant 2,2-bis- (4-ether-oxy) -3.5-dibromophenylpropane were examined.
Es wurden folgende Ergebnisse erhalten: The following results were obtained:
Probe ohne Flamm- Probe mit 10% Probe mit Sample without flame sample with 10% sample with
Schutzmittel Protective means
Flammeinwirkungs- voll 3 Full flame 3
zeit (sec) verbrannt time (sec) burned
Brenndauer Glimmdauer (sec) Burning time glow duration (sec)
Flammeinwirkungs- voll 15 Full fire 15
zeit (sec) verbrannt time (sec) burned
Brenndauer (sec) Burning time (sec)
Glimmdauer (sec) Glow duration (sec)
handelsübl. 9% commercial 9%
bromhaltigen K3[A1(C204)3] Flammschutzm. bromine-containing K3 [A1 (C204) 3] flame retardant
3 3 3 3
88 2 88 2
tropft 12 brennend drips 12 burning
15 15 39 1 15 15 39 1
tropft 11 brennend drips 11 burning
Beispiel 6 Example 6
9 Gewichtsteile trockener Polyäthylenterephthalat-Schnit-zel, in bekannter Weise hergestellt mit einer Lösungs viskosität von 1,61 wurden mit 1 Gewichtsteil Li3[Al(C204)3], das zuvor in einer Kugelmühle pulverisiert wurde, in einer Schlagkreuzmühle innig gemischt. Das Gemisch wurde in bekannter Weise zu einer 2 mm starken Platte heiss verpresst. Der LOI-Wert einer Platte wurde nach ASTM D 2863 bestimmt und mit dem LOI-Wert einer Platte aus reinem Polyäthylenterephthalat verglichen: 9 parts by weight of dry polyethylene terephthalate chips, prepared in a known manner with a solution viscosity of 1.61, were intimately mixed with 1 part by weight of Li3 [Al (C204) 3], which had previously been pulverized in a ball mill, in a cross beater mill. The mixture was hot-pressed in a known manner to a 2 mm thick plate. The LOI value of a plate was determined in accordance with ASTM D 2863 and compared with the LOI value of a plate made of pure polyethylene terephthalate:
LOI: Vergleich 20,1 LOI: comparison 20.1
LOI: Platte nach Beispiel 6:23,6 LOI: plate according to Example 6: 23.6
Beispiel 7 Example 7
Es wurden Polyäthylenterephthalat-Pressmassen aus 55 Polyethylene terephthalate molding compounds from 55
Gew.-% Polyäthylenterephthalat, 30 Gew.-% Glasfasern aus 55 einer calciumhaltigen Glassorte, 10 Gew.-% K3[A1(C204)3] und 5 Gew.-% Magnesiumcarbonat hergestellt. Die Proben erwiesen sich als selbstverlöschend. % By weight of polyethylene terephthalate, 30% by weight of glass fibers made from 55 a calcium-containing glass type, 10% by weight of K3 [A1 (C204) 3] and 5% by weight of magnesium carbonate. The samples were self-extinguishing.
Eine Vergleichsprobe aus 60 Gew.-% Polyäthylenterephthalat, 30 Gew.-% Glasfasern und 10 Gew.-% K3(A1(C204)3] erwies sich zwar als flammwidrig, jedoch nicht als selbstverlöschend. A comparative sample of 60% by weight of polyethylene terephthalate, 30% by weight of glass fibers and 10% by weight of K3 (A1 (C204) 3) proved to be flame-retardant, but not self-extinguishing.
Beispiel 8 Example 8
65 Eine Gardine aus 100% Polyäthylenterephthalat-Filament-garn wurde bei Raumtemperatur in einer wässrigen Flotte aus 100 g/1 K3[A1(C204)3] getaucht, anschliessend bei 120 °C getrocknet und schliesslich 60 Sekunden lang bei 190 °C erhitzt. 65 A curtain made of 100% polyethylene terephthalate filament yarn was immersed at room temperature in an aqueous liquor of 100 g / 1 K3 [A1 (C204) 3], then dried at 120 ° C. and finally heated at 190 ° C. for 60 seconds.
628 073 628 073
8 8th
Die Probe wurde nach DIN 53 906 untersucht und erwies sich als flammwidrig. The sample was examined according to DIN 53 906 and proved to be flame retardant.
Beispiel 9 Example 9
a) Herstellung von K2[Zn(C204)2]/K4[Zn(C204)3] a) Preparation of K2 [Zn (C204) 2] / K4 [Zn (C204) 3]
Das Komplexsalz wurde nach der von D.P. Graddon in J. Inorg. & Nucl. Chem. 1956, Vol. 3, Seite 321 beschriebenen Methode I hergestellt. The complex salt was obtained according to the method described by D.P. Graddon in J. Inorg. & Nucl. Chem. 1956, Vol. 3, page 321 method I described.
b) Herstellung der glykolischen Suspension des Komplexsalzes b) Preparation of the glycolic suspension of the complex salt
Das nach dem oben beschriebenen Verfahren erhaltene grobkörnige Komplexsalz wurde zunächst in einer Kugelmühle zerkleinert und danach etwa 6 Stunden lang bei ca. 50 Torr und 130 °C getrocknet. Anschliessend wurde ein Gewichtsteil des fein gemahlenen Komplexsalzes mittels eines schnelllaufenden Rühres in 4 Gewichtsteilen Äthylenglykol dispergiert und etwa 30 Minuten lang gerührt. Die auf diese Weise erhaltene Suspension wird dann einer Feinmahlung unterworfen, beispielsweise unter Verwendung einer Perlmühle. Das Vordispergat sollte während der Mahlung intensiv gerührt werden, um ein Absetzen zu verhindern. In der Regel reichen hierfür etwa 10 Minuten in Abständen von einer Stunde aus. The coarse-grained complex salt obtained by the process described above was first comminuted in a ball mill and then dried at about 50 torr and 130 ° C. for about 6 hours. A part by weight of the finely ground complex salt was then dispersed in 4 parts by weight of ethylene glycol using a high-speed stirrer and stirred for about 30 minutes. The suspension obtained in this way is then subjected to fine grinding, for example using a bead mill. The predispersate should be stirred intensively during grinding to prevent settling. As a rule, about 10 minutes at intervals of one hour are sufficient.
Im diskontinuierlichen Betrieb wird die Suspension nach Beendigung des Mahlganges durch ein 3600 Maschen/cm2-Sieb filtriert um die Mahlkörper und ggf. Glasabrieb abzutrennen. Die Glasperlen können für weitere Mahlgänge wiederverwendet werden. In discontinuous operation, the suspension is filtered through a 3600 mesh / cm2 sieve after the end of the milling process in order to separate off the grinding media and any glass debris. The glass beads can be reused for further grinding cycles.
Im kontinuierlichen Betrieb kann die Suspension sofort angesammelt und der Weiterverarbeitung zugeführt werden. Während des gesamten Prozessablaufes ist darauf zu achten, dass die Suspension möglichst trocken bleibt (Luftfeuchtigkeit), da das Salz in Wasser mässig löslich ist. In continuous operation, the suspension can be immediately accumulated and sent for further processing. During the entire process, care must be taken to ensure that the suspension remains as dry as possible (air humidity) since the salt is moderately soluble in water.
Die glykolische Suspension des Komplexsalzes ist über mehrere Tage stabil. Vor Einsatz sollte sie nochmals mindestens 10 Minuten lang stark gerührt werden. The glycolic suspension of the complex salt is stable for several days. Before use, it should be stirred vigorously for at least 10 minutes.
c) Kondensation von Polyäthylenterephthalat in Gegenwart des Komplexsalzes c) condensation of polyethylene terephthalate in the presence of the complex salt
Zur Herstellung von flammgeschütztem Polyäthylenterephthalat im 20 kg-Massstab wurden zunächst 18 kg Dimethylte-rephthalat mit 13,51 Äthylenglykol und 150 ppm Zinkacetat als Katalysator umgeestert. Nach Beendigung der Methanolabspaltung (etwa 1 Std. 56 min) wurden in den Umesterungskessel 2 kg des Komplexsalzes in Form einer 20%igen glykolischen Suspension im Laufe von 20 Minuten zugegeben. Die Temperatur im Umesterungskessel betrug dabei etwa 210 °C. Anschliessend wurde das überschüssige Glykol aus dem Umesterungskessel unter Rühren in einer Zeit von etwa 70 Minuten abdestilliert. Die Gesamtumesterungszeit belief sich auf 3 Std. 7 min. To produce flame-retardant polyethylene terephthalate on a 20 kg scale, 18 kg of dimethyl terephthalate were first transesterified with 13.51 ethylene glycol and 150 ppm zinc acetate as a catalyst. After the elimination of methanol had ended (about 1 hour 56 minutes), 2 kg of the complex salt in the form of a 20% glycolic suspension were added to the transesterification vessel over the course of 20 minutes. The temperature in the transesterification vessel was about 210 ° C. The excess glycol was then distilled off from the transesterification kettle with stirring over a period of about 70 minutes. The total transesterification time was 3 hours 7 minutes.
Als Kondensationskatalysator dienten 200 ppm Antimon-trioxid, das bei 250 °C dem Umesterungsprodukt zugesetzt wurde. Die Kondensation wurde bei 280-284 °C durchgeführt und war nach ca. 95 min beendet. 200 ppm of antimony trioxide, which was added to the transesterification product at 250 ° C., served as the condensation catalyst. The condensation was carried out at 280-284 ° C and was complete after about 95 min.
Anschliessend wurde der Autoklav mit einem Stickstoffstrom von 4-5 atü in ca. 30 min. entleert. The autoclave was then flushed with a nitrogen flow of 4-5 atm in about 30 min. emptied.
Folgende Daten wurden zum Polymer ermittelt: The following data were determined for the polymer:
Lösungsviskosität: 1,660-1,700 Schmelzviskosität: 4800-6000 Poise Erweichungspunkt: 263-264 °C Solution viscosity: 1.660-1.700 Melt viscosity: 4800-6000 Poise Softening point: 263-264 ° C
Das Polykondensat enthielt 10 Gewichtsprozent des Komplexsalzes. The polycondensate contained 10 percent by weight of the complex salt.
d) Verformung d) deformation
Das erhaltene Polykondensat wurde wie üblich zu Schnitzeln verarbeitet und 24 Stunden lang bei 150 °C und 50 Torr getrocknet. Die Schnitzel wurden bei 296 °C (Spinnkopftemperatur) zu einem Filamentgarn mit einem Einzeltiter von 3,0 dtex und einem Gesamttiter von 150 dtex 48 versponnen. Das Filamentgarn wurde im Verhältnis 1:4,2 verstreckt und anschliessend verzwirnt. Die textilen Daten des erhaltenen Materials entsprechen bezüglich Lichtbeständigkeit, Lichtechtheit und Lö-5 sungsviskosität weitgehend denen von üblichen Polyäthylenterephthalat, welches unter den oben angegebenen Bedingungen ohne Zusatz eines Flammschutzmittels erhältlich ist. The polycondensate obtained was processed into chips as usual and dried at 150 ° C. and 50 torr for 24 hours. The chips were spun at 296 ° C (spinning head temperature) into a filament yarn with a single titer of 3.0 dtex and a total titer of 150 dtex 48. The filament yarn was drawn in a ratio of 1: 4.2 and then twisted. With regard to light resistance, light fastness and solution viscosity, the textile data of the material obtained largely correspond to that of conventional polyethylene terephthalate, which can be obtained under the conditions specified above without the addition of a flame retardant.
e) Bestimmung des A LOI-Wertes: e) Determination of the A LOI value:
Der LOI-Wert wurde nach ASTM-D 2863 mit Hilfe eines io Messgerätes der Firma Stanton Redcroft, Grossbritannien, an-Strickstrümpfen mit einem Flächengewicht von etwa 400 g/m2 bestimmt. Er betrug 5,0. The LOI value was determined in accordance with ASTM-D 2863 using an io measuring device from Stanton Redcroft, Great Britain, on knitted stockings with a weight per unit area of approximately 400 g / m2. It was 5.0.
Beispiele 10 bis 16 15 Zur Herstellung von flammwidrigem Polyäthylenterephthalat wurden nachstehend näher beschriebene Oxalatokomplex-salze angewendet. Examples 10 to 16 15 Oxalato complex salts described in more detail below were used to prepare flame-retardant polyethylene terephthalate.
a) K3[Fe(C204)3] a) K3 [Fe (C204) 3]
20 20th
Hergestellt nach D.P. Graddon, J. Inorg. & Nucl. Chem. 1956, Vol. 3,308—322 oder Inorg. Synthesis Band I, S. 36. Made according to D.P. Graddon, J. Inorg. & Nucl. Chem. 1956, vol. 3,308-322 or Inorg. Synthesis Volume I, p. 36.
b) K3[Cr(C204)3] b) K3 [Cr (C204) 3]
Hergestellt nach D.P. Graddon. I.e. Made according to D.P. Graddon. I.e.
c) K2[Mg(C204)2] c) K2 [Mg (C204) 2]
Hergestellt nach D.P. Graddon, J. Inorg. & Nucl. Chem. 1956, Vol. 3, Seite 321, Methode I: Made according to D.P. Graddon, J. Inorg. & Nucl. Chem. 1956, Vol. 3, page 321, method I:
38 g (0,206 Mol) Kaliumoxalat-Monohydrat wurden in 50 cm3 Wasser gelöst, die Lösung zum Sieden erhitzt und mit einer Lösung von 20,3 g (0,1 Mol) Magnesiumchlorid in 100 cm3 Wasser versetzt. Es wurde noch etwa eine Stunde lang erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde der Niederschlag abgenutscht, mit Wasser chlorfrei gewaschen und schliesslich bei 150 °C im Vakuum getrocknet. Die Ausbeute betrug 20 g (72% d.Th.). 38 g (0.206 mol) of potassium oxalate monohydrate were dissolved in 50 cm3 of water, the solution was heated to boiling and a solution of 20.3 g (0.1 mol) of magnesium chloride in 100 cm3 of water was added. It was heated for about an hour. After cooling to room temperature, the precipitate was filtered off, washed free of chlorine with water and finally dried at 150 ° C. in vacuo. The yield was 20 g (72% of theory).
d) K2[Zn(C204)2]/K4[Zn(C204)3] d) K2 [Zn (C204) 2] / K4 [Zn (C204) 3]
Hergestellt nach D.P. Graddon, J. Inorg. & Nucl. Chem. 1956 Vol. 3, Seite 321, Methode I: Made according to D.P. Graddon, J. Inorg. & Nucl. Chem. 1956 Vol. 3, page 321, method I:
Eine Lösung aus 57,5 g (0,2 Mol) Zinksulfat-Heptahydrat in 200 cm3 Wasser wurde unter Rühren in eine heisse Lösung von 36,8 g (0,2 Mol) Kaliumoxalat-Monohydrat in 100 cm3 Wasser eingetragen. Das entstandene Zinkoxalat wurde heiss abgenutscht und mit kaltem Wasser gewaschen. Das auf diese Weise erhaltene Zinkoxalat wurde anschliessend in die siedende Lösung von 75 g (0,47 Mol) Kaliumoxalat-Monohydrat eingetragen. Die erhaltene klare Lösung wurde ca. 30 Minuten gekocht, mit Wasser auf ca. 150 cm3 verdünnt und abgekühlt. Beim Anreiben mittels eines Glasstabes fiel ein Niederschlag aus. Er wurde abgesaugt, im Vakuum zunächst bei 100 °C und schliesslich bei 150 °C getrocknet. Die Ausbeute betrug 54 g (55 % d.Th.). Die Substanz besteht aus einem Gemisch von K4[Zn(C204)3l und K2[Zn(C204)2] und weist einen Zersetzungspunkt von 395^430 °C auf. A solution of 57.5 g (0.2 mol) of zinc sulfate heptahydrate in 200 cm3 of water was introduced with stirring into a hot solution of 36.8 g (0.2 mol) of potassium oxalate monohydrate in 100 cm3 of water. The zinc oxalate formed was suction filtered while hot and washed with cold water. The zinc oxalate obtained in this way was then introduced into the boiling solution of 75 g (0.47 mol) of potassium oxalate monohydrate. The clear solution obtained was boiled for about 30 minutes, diluted to about 150 cm 3 with water and cooled. When rubbing with a glass rod, a precipitate fell out. It was suctioned off, first vacuum dried at 100 ° C and finally at 150 ° C. The yield was 54 g (55% of theory). The substance consists of a mixture of K4 [Zn (C204) 3l and K2 [Zn (C204) 2] and has a decomposition point of 395 ^ 430 ° C.
e) K4[Zr(C204)4] e) K4 [Zr (C204) 4]
23,3 g (0,1 Mol) Zirkonchlorid wurden in 150 cm3 Methaas noi gelöst. Die Lösung wurde filtriert und bei Raumtemperatur und unter Rühren in eine Lösung aus 20 g (0,22 Mol) wasserfreier Oxalsäure in 100 cm3 Methanol eingetragen. Hierbei fiel ein Niederschlag aus. Der Ansatz wurde ca. 20 Stunden bei 23.3 g (0.1 mol) of zirconium chloride were dissolved in 150 cm3 of methane noi. The solution was filtered and introduced into a solution of 20 g (0.22 mol) of anhydrous oxalic acid in 100 cm 3 of methanol at room temperature and with stirring. A precipitate fell out. The approach was about 20 hours
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
Raumtemperatur stehen gelassen und anschliessend filtriert. Der Niederschlag wurde gründlich mit Methanol gewaschen, dann in 100 cm3 Wasser gelöst, anschliessend filtriert und schliesslich unter Rühren in eine heisse Lösung von 40 g (0,24 Mol) Kaliumoxalat-Monohydrat in 100 cm3 Wasser eingetragen. Das Gemisch wurde heiss filtriert und schliesslich abgekühlt. Der hierbei ausgefallene Niederschlag wurde abgenutscht, mit Methanol gewaschen und bei 150 °C im Vakuum getrocknet. Die Ausbeute betrug 43 g (72% d.Th.). Leave to stand at room temperature and then filter. The precipitate was washed thoroughly with methanol, then dissolved in 100 cm3 of water, then filtered and finally introduced into a hot solution of 40 g (0.24 mol) of potassium oxalate monohydrate in 100 cm3 of water with stirring. The mixture was filtered hot and finally cooled. The precipitate was filtered off, washed with methanol and dried at 150 ° C in a vacuum. The yield was 43 g (72% of theory).
f) KBa[Al(C204)3] f) KBa [Al (C204) 3]
40,8 g (0,1 Mol) K3[A1(C204)3] wurden in 200 cm3 heissem Wasser gelöst. Die Lösung wurde auf ca. 30 °C abgekühlt und unter Rühren tropfenweise mit einer Lösung von 22,4 g (0,1 Mol) Bariumchlorid-Dihydrat versetzt. Hierbei fiel ein Niederschlag aus. Der Ansatz wurde noch ca. eine Stunde gerührt und zwei weitere Stunden stehen gelassen. Schliesslich wurde der Niederschlag abfiltriert, mit Wasser chlorfrei gewaschen und bei 150 °C getrocknet. Die Ausbeute betrug 46,6 g (46,7 % d.Th.). 40.8 g (0.1 mol) of K3 [A1 (C204) 3] were dissolved in 200 cm3 of hot water. The solution was cooled to about 30 ° C. and a solution of 22.4 g (0.1 mol) of barium chloride dihydrate was added dropwise with stirring. A precipitate fell out. The mixture was stirred for about an hour and left to stand for a further two hours. Finally, the precipitate was filtered off, washed chlorine-free with water and dried at 150 ° C. The yield was 46.6 g (46.7% of theory).
g) Cs3[A1(C204)3] g) Cs3 [A1 (C204) 3]
9 628 073 9 628 073
Das Komplexsalz wurde analog der bei Beispiel 4 beschriebenen Synthese des Rubidium-Aluminium-trioxalatokomplexes hergestellt. Im Gegensatz zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen wurden hier 5 bzw. 10 Gewichtsprozent des 5 Komplexsalzes dem fertigen Polyester im Extruder zugesetzt. Das Extradât wurde zu Polyesterfilmen von 2 mm Dicke weiter verarbeitet. Die damit erhaltenen A LOI-Werte sind in Tabelle 1 dargestellt. The complex salt was prepared analogously to the synthesis of the rubidium aluminum trioxalato complex described in Example 4. In contrast to the previous exemplary embodiments, 5 or 10 percent by weight of the 5 complex salt was added to the finished polyester in the extruder. The extradât was processed into polyester films of 2 mm thickness. The A LOI values thus obtained are shown in Table 1.
Tabelle 1 Table 1
Beispiel example
Komplexsalz Complex salt
Menge des Amount of
A LOI-Wert A LOI value
Nr. No.
Komplexsalzes Gew.-% Complex salt% by weight
10 10th
K3[Fe(C204)3] K3 [Fe (C204) 3]
10 10th
5.1 5.1
11 11
K3[Cr(C204)3] K3 [Cr (C204) 3]
10 10th
6.3 6.3
12 12th
K2[Mg(C204)3J K2 [Mg (C204) 3J
10 10th
5.9 5.9
13 13
K4[Zn(C204)3] K4 [Zn (C204) 3]
10 10th
5.0 5.0
14 14
K4[Zr(C204)4] K4 [Zr (C204) 4]
10 10th
5.2 5.2
15 15
KBa[Al(C204)3] KBa [Al (C204) 3]
10 10th
3.0 3.0
16 16
Cs3[A1(C204)3] Cs3 [A1 (C204) 3]
5 5
6.5 6.5
C C.
Claims (8)
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