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Um
Kunststoffe entsprechend nationaler und internationaler Normen flamm
zu schützen,
können Flammschutzmittel
entweder additiv oder reaktiv in das Polymer integriert werden.
Während
ein additives Flammschutzmittel keine kovalente Bindung mit dem
Polymer oder dessen Monomeren eingeht, ist dies bei reaktiven Flammschutzmitteln
der Fall. So kann z. B. das Dibromneopentylglycol durch seine endständigen Hydroxylgruppen
mit den Isocyanaten in eine Polyurethankette verknüpft werden.
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Eine
dritte Möglichkeit
ist die Herstellung von bereits Hammgeschützten Monomeren wie z. B. Polyolen,
die Strukturmerkmale mit Flammschutzwirkung aufweisen. Flammgeschützte Polyole
basieren meist auf Estern der Phosphorsäure, Phosphonsäure, Phosphinsäure und
Phosphoramid. Die genannten flammgeschützten Polyole weisen erhebliche
Nachteile wie zu hohe Toxizität,
zu geringe Flammschutzwirkung, hohes Emissionspotential oder Verschlechterung
der materialspezifischen Eigenschaften auf.
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1,2-Epoxypropylphosphonsäure (INN-Name:
Fosfomycin) wurde in Form des Na- und
Ca-Salzes und der Säure
als Metabolit in der Streptomyces-Spezies entdeckt und als Antibiotikum
mit breitem Wirkungsspektrum und guter Verträglichkeit erkannt. Die Verwendung
von Fosfomycin als Antibiotikum wird z. B. in E. O. Stapley et al., Antimicrob.
Agents and Chemother. 1972, 2(3), 122; S. S. Patel et al., Drugs
1997, 53, 637; oder J. M. Rodriguez-Martinez, Int. J. Antimicrob.
Agents 2007, 30, 366, beschrieben. Die Salze des Fosfomycins und
die freie Säure
können
hierbei durch die Fermentation verschiedener Medien in Anwesenheit
ausgewählter
Streptomyces in hoher Reinheit und Ausbeute gewonnen werden.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein reaktives
Flammschutzmittel bereit zu stellen, das in effektiver Weise in
eine Vielzahl von unterschiedlichen Polymeren als Monomereinheit
eingefügt werden
kann und dadurch eine gute Flammschutzwirkung erzeugt. Eine weitere
Aufgabe besteht in der Herstellung eines solchen flammgeschützten Polymers.
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Gemäß eines
ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird die oben genannte
Aufgabe durch die Bereitstellung eines Polymers gelöst, welches
Monomereinheiten aufweist, die sich aus der 1,2-Epoxypropylphosphonsäure, einem
Salz der 1,2-Epoxypropylphosphonsäure oder
einem 1,2-Epoxypropylphosphonsäurederivat
ableiten.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass Fosfomycin,
seine Salze und/oder Derivate grundsätzlich in zweierlei Hinsicht
für die
Herstellung und Anwendung flammgeschützter Polymere interessant
ist. Durch die Epoxygruppe besitzen diese eine Bifunktionalität, die eine
Polymerisation ermöglicht
und durch die Phosphonsäuregruppe
ist eine wirksame flammschützende
Struktureinheit vorhanden.
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Bevorzugt
handelt es sich bei dem 1,2-Epoxypropylphosphonsäurederivat um einen 1,2-Epoxypropylphosphonsäureester.
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Das
1,2-Epoxypropylphosphonsäurederivat
weist bevorzugt die folgende Strukturformel auf:
worin, wie nachfolgend noch
ausführlicher
beschrieben wird, X1 und X2 gleich oder unterschiedlich sein können und
jeweils eine aliphatische, aromatische, oder aliphatisch-aromatische,
gegebenenfalls Heteroatome aufweisende Gruppe darstellen.
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Im
Falle der 1,2-Epoxypropylphosphonsäure sind X1 und X2 in der obigen
Strukturformel jeweils Wasserstoff.
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Als
geeignete Salze der 1,2-Epoxypropylphosphonsäure kommen Alkalimetall- und
Erdalkalimetallsalze in Frage, z. B. Na- oder Ca-Salze.
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Die
Menge an 1,2-Epoxypropylphosphonsäure, einem ihrer Salze und/oder
Derivate, die/das in die Polymerkette kovalent eingefügt wird,
kann in einem breiten Bereich variiert werden, um so für den konkreten Anwendungsbereich
den optimalen Kompromiss zwischen Flammschutzwirkung und Materialkosten
zu erreichen. Bevorzugt liegen die sich aus der 1,2-Epoxypropylphosphonsäure, einem
ihrer Salze und/oder Derivate ableitenden Monomereinheiten im Polymer
in einer Menge von 0,1 Gew.-% bis 100 Gew.-%, noch bevorzugter von
5 Gew.-% bis 100 Gew.-% vor. Folglich kann das erfindungsgemäße Polymer
vollständig
aus 1,2-Epoxypropylphosphonsäure(derivat)-Monomereinheiten
aufgebaut sein oder alternativ weitere Monomereinheiten umfassen.
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Der
Gehalt an Monomereinheiten im Polymer, die sich aus der 1,2-Epoxypropylphosphonsäure, einem ihrer
Salze und/oder Derivate ableiten, lässt sich mittels 1H-
und 13C-NMR-Spektroskopie bestimmen.
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Bevorzugte
Polymere, in die die 1,2-Epoxypropylphosphonsäure, eines ihrer Salze und/oder
Derivate als Monomereinheit kovalent eingefügt werden kann/können, beinhalten
Polyurethan, Epoxyharz, Polyol, Polyester, Polyamid, Polythioether,
Polycarbonat, Polysulfon, Polyimid, Siliconpolymer, Polypropylen,
Polyethylen, Polystyrol, Polyarylether, Polylactid, Polyoxyalkylen,
Poly(N-methylmethacrylimid), Polymethylmethacrylat, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer,
oder deren Gemischen. Dabei wird die 1,2-Epoxypropylphosphonsäure, eines
ihrer Salze und/oder Derivate mit den Monomerverbindungen, aus denen
die oben genannten Polymere üblicherweise
hergestellt werden, umgesetzt und somit kovalent in die Polymerkette
eingebunden. Durch die kovalente Einbindung der 1,2-Epoxypropylphosphonsäure, eines
ihrer Salze und/oder Derivate in die Polymerkette ändert sich
natürlich
auch deren/dessen Struktur, so dass im Folgenden von „sich aus 1,2-Epoxypropylphosphonsäure (bzw.
einem ihrer Salze und/oder Derivate) ableitenden Monomereinheiten” gesprochen
wird, wenn diese kovalente Einbindung bereits stattgefunden hat.
Die Anzahl der sich aus der 1,2-Epoxypropylphosphonsäure, einem
ihrer Salze und/oder Derivate ableitenden Monomereinheiten in der Polymerkette
kann über
einen weiten Bereich variiert werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
erfolgt die Polymerisation der 1,2-Epoxypropylphosphonsäure, eines ihrer Salze und/oder
eines ihrer Derivate in der Anwesenheit von Ethylenoxid und/oder
Propylenoxid, das/die substituiert oder unsubstituiert sein können, als
Comonomere. Sofern substituiert, unterscheiden sich diese Comonomere
bevorzugt in ihrer chemischen Struktur von der 1,2- Epoxypropylphosphonsäure, einem
ihrer Salze und/oder einem ihrer Derivate. In dieser bevorzugten
Ausführungsform
enthält
das dadurch erhaltene Copolymer also neben Fosfomycin(derivat)-Monomereinheiten
auch weitere Monomereinheiten, die sich aus Ethylen- und/oder Propylenoxid
ableiten.
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Bevorzugt
weisen die sich aus der 1,2-Epoxypropylphosphonsäure oder einem ihrer Derivate
ableitenden Monomereinheiten folgende Strukturformel auf:
worin X1 und X2 gleich oder
unterschiedlich sein können
und jeweils Wasserstoff, eine aliphatische, aromatische, oder aliphatisch-aromatische,
gegebenenfalls Heteroatome aufweisende Gruppe darstellen.
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Im
Falle der 1,2-Epoxypropylphosphonsäurederivate werden X1 und/oder
X2 bevorzugt aus einer unsubstituierten oder substituierten Alkyl-,
Cycloalkyl-, Aryl-, Heteroaryl-, oder nicht-aromatischen heterocyclischen
Gruppe ausgewählt.
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Bevorzugte
Alkylgruppen für
X1 und/oder X2 sind C1-4-Alkylgruppen, insbesondere
Methyl, Ethyl und Isopropyl.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
handelt es sich bei dem 1,2-Epoxypropylphosphonsäurederivat um
1,2-Epoxypropylphosphonsäuremethylester,
1,2-Epoxypropylphosphonsäureethylester
oder 1,2-Epoxypropylphosphonsäureisopropylester.
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Bevorzugte
Cycloalkylgruppen sind Cyclopentyl und Cyclohexyl.
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Bevorzugte
Arylgruppen sind Phenyl- und Hydroxyphenylgruppen.
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Bevorzugte
Heteroaryl- und Heteroalkylgruppen sind N-haltige Substituenten
wie z. B. Aminogruppen, Hydrazingruppen, Azidogruppen und Melamingruppen.
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Das
gewichtsgemittelte Molekulargewicht der erfindungsgemäßen Polymere
kann je nach Polymertyp und Anwendungsgebiet über einen breiten Bereich variiert
werden. So können
Polyurethane beispielsweise ein Molekulargewicht im Bereich von
500 g/mol bis 5500 g/mol aufweisen. Weichschaumpolyurethane können bevorzugt
ein Molekulargewicht im Bereich von 3000 g/mol bis 5500 g/mol aufweisen.
Polyester können
ein Molekulargewicht im Bereich von 200 g/mol bis 500000 g/mol aufweisen.
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Gemäß eines
weiteren Aspekts betrifft die vorliegende Erfindung eine Flammschutzmittelzusammensetzung,
welche das oben beschriebene Polymer beinhaltet.
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Bevorzugt
liegt das Polymer in der Flammschutzmittelzusammensetzung mindestens
in einer Menge von 0,1 Gew.-%, noch bevorzugter mindestens 15 Gew.-%
vor, z. B. in einer Menge von 10 Gew.-% bis 20 Gew.-%.
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Zusätzlich zu
dem Polymer kann die Flammschutzmittelzusammensetzung übliche und
allgemein bekannte Additive enthalten. Beispielhaft seien an dieser
Stelle nicht kovalent gebundene Additive wie Aluminiumhydroxid,
Aluminiumpolyphosphat, Melamin, Magnesiumhydroxid oder auch Chlor-
bzw. Bromverbindungen genannt.
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Wie
oben bereits diskutiert, ist die 1,2-Epoxypropylphosphonsäure, eines
ihrer Salze und/oder Derivate in zweierlei Hinsicht für die Herstellung
und Anwendung flammgeschützter
Polymer interessant. Durch die Epoxygruppe besitzt es eine Bifunktionalität, die eine
Polymerisation ermöglicht
und durch die Phosphonsäuregruppe
ist eine wirksame flammschützende
Struktureinheit vorhanden.
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Gemäß eines
weiteren Aspekts betrifft die vorliegende Erfindung daher die Verwendung
der 1,2-Epoxypropylphosphonsäure,
eines ihrer Salze und/oder Derivate als Flammschutzmittel.
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Bevorzugt
wird die 1,2-Epoxypropylphosphonsäure, eines ihrer Salze und/oder
Derivate in Form von Monomereinheiten in das oben beschriebene Polymer
kovalent eingefügt.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung der 1,2-Epoxypropylphosphonsäure, eines
ihrer Salze und/oder Derivate zur Herstellung eines flammgeschützten Polymers.
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Bezüglich der
Einzelheiten der 1,2-Epoxypropylphosphonsäure, eines ihrer Salze und/oder
Derivate und des Polymers wird auf die obigen Ausführungen
Bezug genommen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung
des oben beschriebenen Polymers bereit, wobei die 1,2-Epoxypropylphosphonsäure, eines
ihrer Salze und/oder Derivate zu dem Polymer umgesetzt wird/werden,
gegebenenfalls in der Anwesenheit zumindest einer weiteren Monomerverbindung.
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Sind
weitere Monomerverbindungen anwesend, ergibt sich deren Auswahl
zwangsläufig
mit der Festlegung des herzustellenden Polymers. Soll z. B. ein
flammgeschütztes
Polyurethan hergestellt werden, so muss es sich bei mindestens einer
der weiteren Monomerverbindungen, die für die Polymerisation eingesetzt werden,
um ein Isocyanat handeln.
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Wie
bereits oben erwähnt,
können
bei der Herstellung des Polymers auch Ethylenoxid und/oder Propylenoxid,
das/die substituiert oder unsubstituiert sein können, als Comonomere eingesetzt
werden.
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Grundsätzlich kann
die 1,2-Epoxypropylphosphonsäure,
eines ihrer Salze und/oder Derivate direkt mit der weiteren Monomerverbindung
zum Polymer umgesetzt werden. Für
die Herstellung mancher Polymere kann es aber bevorzugt sein, dass
die 1,2-Epoxypropylphosphonsäure,
eines ihrer Salze und/oder Derivate zuerst mit einer anderen Verbindung
(dem „Initiator”) zur Reaktion
gebracht wird und dieses Reaktionsprodukt anschließend mit
der weiteren Monomerverbindung zum Polymer umgesetzt wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird die 1,2-Epoxypropylphosphonsäure, eines ihrer Salze und/oder
Derivate in einem ersten Schritt mit einem geeigneten Initiator
zu einem Polyol umgesetzt, gefolgt von einem weiteren Schritt, in
dem das Polyol mit der weiteren Monomerverbindung zu dem Polymer
umgesetzt wird.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „Polyol” jede Verbindung
erfasst, die zwei (d. h. ein Diol) oder mehr OH-Gruppen aufweist.
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Bevorzugt
weist das im ersten Schritt erhaltene Polyol folgende Strukturformel
auf:
worin
X1 und X2 gleich
oder unterschiedlich sein können
und jeweils Wasserstoff, eine aliphatische, aromatische, aliphatisch-aromatische,
gegebenenfalls Heteroatome aufweisende Gruppe sind und
R ein
Wasserstoffatom oder eine Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylgruppe ist,
die mindestens eine Hydroxylgruppe aufweist.
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Bevorzugt
ist n = 1 bis 2500, bevorzugter 5 bis 500, noch bevorzugter 5 bis
250. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist n = 1 bis 50.
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Bevorzugt
wird der Initiator aus mehrwertigen Alkoholen, insbesondere Ethylenglykol,
Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Glycerin, Trimethylolpropan,
Hexantriol, Triethanolamin, Aminen, insbesondere Aminen mit zwei
oder mehr Amingruppen wie Ethylendiamin, Wasser, Zuckerverbindungen,
insbesondere Erythrol, Pentaerythrol, Arabitol, Ribitol, Xylitol,
Sorbitol, Dulcitol, Mannitol, oder deren Gemischen ausgewählt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die weitere Monomerverbindung ein Isocyanat, welches mit dem
Polyol, das durch Reaktion der 1,2-Epoxypropylphosphonsäure, eines ihrer Salze und/oder
Derivate mit dem Initiator erhalten wurde, zu einem Polyurethan,
insbesondere einem Weichschaumpolyurethan oder einem Hartschaumpolyurethan,
umgesetzt wird.
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Die
Polymerisation des Polyols mit der Isocyanatverbindung erfolgt unter
Bedingungen, die dem Fachmann allgemein bekannt sind.
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Für die Herstellung
der Schaumstoffe auf Isocyanatbasis können z. B. aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische,
aromatische und heterocyclische Polyisocyanate eingesetzt werden,
beispielsweise solche der Formel Q(NCO)n, in der n = 2 bis 4, vorzugsweise
2 bis 3 ist, und Q ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 2
bis 18, vorzugsweise 6 bis 10 C-Atomen, ein cycloaliphatischer Kohlenwasserstoffrest
mit 4 bis 15, vorzugsweise 5 bis 10 C-Atomen, ein aromatischer Kohlenwasserstoffrest
mit 6 bis 15, vorzugsweise 6 bis 13 C-Atomen oder ein araliphatischer
Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 15, vorzugsweise 8 bis 13 C-Atomen
ist. Besonders bevorzugt werden in der Regel die technisch leicht
zugänglichen
Polyisocyanate, die sich vom 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat
bzw. von 4,4'- und/oder
2,4'-Diphenylmethandiisocyanat
ableiten.
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Werden
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
Polyurethanschaumstoffe hergestellt, so erfolgt dies bevorzugt unter
Verwendung von Treibmitteln. Als Treibmittel sind alle zur Herstellung
von Polyurethanschaumstoffen gebräuchlichen Substanzen geeignet.
Beispiele hierfür
sind Wasser, leicht flüchtige
organische Substanzen wie z. B. n-Pentan, i-Pentan, Cyclopentan,
halogenhaltige Alkane, wie Trichlormethan, Methylenchlorid oder
Chlorfluoralkane, sowie Gase wie z. B. CO2.
Auch eine Mischung mehrerer Treibmittel kann verwendet werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
wird als weitere Monomerverbindung eine Dicarbonsäure verwendet,
die mit dem Polyol, das durch Reaktion der 1,2-Epoxypropylphosphonsäure, eines
ihrer Salze und/oder Derivate mit dem Initiator erhalten wurde,
zu einem Polyester umgesetzt wird. Geeignete Dicarbonsäuren sind
z. B. aromatische Dicarbonsäuren
wie Terephthalsäure,
Oxalsäure,
Malonsäure,
Bernsteinsäure,
Glutarsäure,
Adipinsäure
oder Sebacinsäure.
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Alternativ
zur vorgeschalteten Umsetzung mit einem Initiator vor der eigentlichen
Polymerisation kann die 1,2-Epoxypropylphosphonsäure, eines ihrer Salze und/oder
Derivate auch direkt mit der weiteren Monomerverbindung zum Polymer
polymerisiert werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird die 1,2-Epoxypropylphosphonsäure, eines ihrer Salze und/oder
Derivate mit einem Diol zu einem Epoxyharz umgesetzt. Geeignete
Diole sind z. B. aromatische Diole wie Bisphenol A, Bisphenol F
und nicht-aromatische Diole wie Glycol, 3-Ethyl-3-hydroxymethyloxetan,
Diethylenglycol, Triethylenglycol, Dipropylenglycol oder Tripropylenglycol.
Als Härter
können
Amine eingesetzt werden.
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Wie
oben diskutiert, wird in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die
1,2-Epoxypropylphosphonsäure,
eines ihrer Salze und/oder Derivate nicht direkt als Monomerverbindung eingesetzt,
sondern wird zunächst
durch Reaktion mit einer geeigneten Initiatorverbindung zu einem
bereits flammgeschützten
Polyol umgesetzt, welches dann mit einer weiteren Monomerverbindung,
z. B. einem Isocyanat oder einer Dicarbonsäure, zum Polymer polymerisiert
wird.
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Gemäß eines
weiteren Aspekts betrifft die vorliegende Erfindung daher auch ein
Polyol, welches folgende Strukturformel aufweist:
worin:
n = 1 bis 2500
ist,
X1 und X2 gleich oder unterschiedlich sein können und
jeweils Wasserstoff, eine aliphatische, aromatische oder aliphatisch-aromatische,
gegebenenfalls Heteroatome aufweisende Gruppe sind und
R ein
Wasserstoffatom oder eine Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylgruppe ist,
die mindestens eine Hydroxylgruppe aufweist.
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Bevorzugt
ist n = 5 bis 500, noch bevorzugter 5 bis 250. In einer weiteren
bevorzugten Ausführungsform
kann n = 1 bis 50 sein.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung des oben definierten
Polyols zur Herstellung eines flammgeschützten Polymers, insbesondere
eines flammgeschützten
Polyurethans.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand der nachfolgenden Beispiele
eingehender erläutert.
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Beispiele
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Beispiel 1
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1,2-Epoxypropylphosphonsäuredimethylester
wird mit Glycerin als Initiator zum flammgeschützten Polyol polymerisiert
und mit einem Isocyanat und geeigneten Stabilisatoren und Katalysatoren
zum Weichschaumpolyurethan synthetisiert. Zur Katalyse können sowohl
KOH als auch sogenannte Doppelmetallkatalysatoren (DMC) wie z. B.
Zn3[Co(CN)6]2 eingesetzt werden.
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Für die Synthese
des Polyols aus 1,2-Epoxypropylphosphonsäuredimethylester mit einem
Molekulargewicht von 3500 g/mol, einer OH-Zahl von 50 wird wie folgt
verfahren:
Initiator
Glyzerin | 1
eq (M = 97,1 g/mol) |
1,2-Epoxypropylphosphonsäure-Dimethylester | 25
eq (M = 166,1 g/mol) |
KOH | 0,05 |
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Zuerst
wird der Initiator im Reaktor mit der entsprechenden Menge KOH vorgelegt
und das sich bildende Wasser bei 100°C im Vakuum abgezogen. Zu der
klaren Lösung
des Alkoholats wird die entsprechende Menge an 1,2-Epoxypropylphosphonsäuredimethylester
zugegeben und für
5 h bei 100°C
gerührt.
Zum Abbruch der anionischen Polymerisation werden geringe Mengen
an HCl zugegeben, das Polymer mit Methanol gewaschen und leichtflüchtige Komponenten über die
Gasphase entfernt.
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Das
erhaltene Polyol wird im Anschluss als einziges Polyol oder in Kombination
mit anderen Polyolen (z. B. Voranol CP 3322) zum Polyurethan-Weichschaum
synthetisiert:
1,2-Epoxypropylphosphonsäuredimethylester,
Mw = 3500; OH-Zahl = 50 | 100
phpp |
TDI
80, Iso TDI 92290, 80% Toluol-2,4-diisocyanat, 20% Toluol-2,6-diisocyanat, Elastogran
GmbH, Deutschland | 51,5
phpp |
Dimethylethanolamin
(DMEA), Tegoamin DMEA, Degussa Goldschmidt AG, Deutschland | 0,2
phpp |
Zinn-II-isooktoat
100%, Kosmos 29, Degussa Goldschmidt AG, Deutschland | 0,2
phpp |
Polyether-Polysiloxan,
Tegostab BF 2370, Degussa Goldschmidt AG, Deutschland | 0,8
phpp |
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Die
erhaltenen Schäume
können
nach dem FMVSS 302-Kleinbrennertest als SE (self-extinguished) und
nach dem UL-94-Kleinbrennertest als VO klassifiziert werden. Die
mechanischen Eigenschaften bezüglich der
Rohdichte, der Stauchhärte,
der Luftpermeation, der Reißfestigkeit
und -dehnung sind vergleichbar mit kommerziellen Schäumen. Emissionsmessungen
der Schäume
zeigen kein Emissionspotential (< 7 μg/m3).
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Beispiel 2
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1,2-Epoxypropylphosphonsäuredimethylester
wird zum flammgeschützten
Polyol polymerisiert und mit einem Isocyanat und geeigneten Stabilisatoren
und Katalysatoren zum Hartschaumpolyurethan synthetisiert.
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Für die Synthese
des Polyols aus 1,2-Epoxypropylphosphonsäuredimethylester mit einem
Molekulargewicht von 1000 g/mol, einer OH-Zahl von 160 wird wie
folgt verfahren:
Initiator
Pentaerythritol | 1
eq (M = 136 g/mol) |
1,2-Epoxypropylphosphonsäuredimethylester | 5,5
eq (M = 166,1 g/mol) |
KOH | 0,25 |
-
Zuerst
wird der Initiator im Reaktor mit der entsprechenden Menge KOH vorgelegt
und das sich bildende Wasser bei 100°C im Vakuum abgezogen. Zu der
klaren Lösung
des Alkoholats wird die entsprechende Menge an 1,2-Epoxypropylphosphonsäuredimethylester
zugegeben und für
5 Std. bei 120°C
gerührt.
Zum Abbruch der anionischen Polymerisation werden geringe Mengen
an HCl zugegeben, das Polymer mit Methanol gewaschen und leichtflüchtige Komponenten über die
Gasphase entfernt.
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Das
erhaltene Polyol wird im Anschluss als einziges Polyol oder in Kombination
mit anderen Polyolen (z. B. Puromer 740/6) zum Polyurethan-Hartschaum
synthetisiert:
1,2-Epoxypropylphosphonsäuredimethylester,
Mw = 1000; OH-Zahl = 160 | 100
phpp |
PUR
900, 90% Diphenylmethan-4,4'diisocyanant, 10%
Diphenylmethan-4,4'diisocyanant-Isomere,
Mw = 500 g/mol, Fa. Rühl Puromer GmbH | 100
phpp |
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Der
erhaltene Schaum kann nach DIN 4102 B2-Kleinbrennertest als B2 (normal
entflammbar) und nach dem UL-94-Kleinbrennertest als VO klassifiziert
werden. Die mechanischen Eigenschaften bezüglich der Rohdichte und der
Stauchhärte
sind vergleichbar mit kommerziellen Schäumen. Emissionsmessungen der Schäume zeigen
kein Emissionspotential (< 7 μg/m3)
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Beispiel 3
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1,2-Epoxypropylphosphonsäuredimethylester
wird mit Bisphenol A zum flammgeschützten Epoxid polymerisiert.
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Das
1,2-Epoxypropylphosphonsäuredimethylester
als einziges Polyol oder in Kombination mit anderen Epoxiden, z.
B. Resin D. E. R. 330 Fa. Dow Chemicals, mit einem geeigneten Harter
und Katalysator zum flammgeschützten
Epoxid-Kunststoff polymerisiert.
1,2-Epoxypropylphosphonsäuredimethylester,
Mw = 166,1 | 100
phpp |
XZ
87744.00 Härter,
Dow Chemicals | 90
phpp |
Katalysator
1-MI | 1
phpp |
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Der
erhaltene Epoxidkunststoff kann nach dem UL-94-Kleinbrennertest
als VO klassifiziert werden. Die mechanischen Eigenschaften bezüglich der
Rohdichte und der Stauchhärte
sind vergleichbar mit kommerziellen Epoxidkunststoffen. Emissionsmessungen
des Epoxidkunststoffs zeigen kein Emissionspotential (< 7 μg/m3)
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Beispiel 4
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1,2-Epoxypropylphosphonsäure wird
mit H2O zum Diol umgesetzt und mit Terephthalsäure zum flammgeschützten Polyester
polymerisiert.
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Das
Na- oder Ca-Salz der 1,2-Epoxypropylphosponsäure (Fosfomycin) wird in Wasser
aufgenommen und bei 60°C
für 2 Std.
gerührt.
Die entstandene 1,2-Epoxypropylphosphonsäure wird
im Anschluss abfiltriert und getrocknet. Im Anschluss erfolgt die
Umsetzung mit Terephthalsäure
zum Polyester, z. B. zur Folienherstellung.
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Hierbei
werden die 1,2-Epoxypropylphosphonsäure mit der Terephthalsäure unter
Rühren
bis 260°C erhitzt
und das entstehende Wasser mit zugesetztem Glykol kontinuierlich
abgezogen.
1,2-Epoxypropylphosphonsäure, Mw = 138 | 100
phpp |
XZ
87744.00 Härter,
Dow Chemicals | 80
phpp |
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Der
erhaltene Polyester kann nach dem UL-94-Kleinbrennertest als VO
klassifiziert werden. Die mechanischen Eigenschaften bezüglich der
Kerbschlagzähigkeit,
der Bruch- und Biegefestigkeit sind vergleichbar mit kommerziellen
Polyesterkunststoffen. Emissionsmessungen der Polyesterkunststoffe
zeigen kein Emissionspotential (< 7 μg/m3).