DE1061069B - Verfahren zur Herstellung von als Flammschutzmittel geeigneten Loesungen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von als Flammschutzmittel geeigneten Loesungen

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DE1061069B
DE1061069B DEF13974A DEF0013974A DE1061069B DE 1061069 B DE1061069 B DE 1061069B DE F13974 A DEF13974 A DE F13974A DE F0013974 A DEF0013974 A DE F0013974A DE 1061069 B DE1061069 B DE 1061069B
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DEF13974A
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Dr Karl Walter Mueller
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Bayer AG
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Bayer AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G12/00Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen
    • C08G12/02Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes
    • C08G12/04Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes with acyclic or carbocyclic compounds
    • C08G12/10Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes with acyclic or carbocyclic compounds with acyclic compounds having the moiety X=C(—N<)2 in which X is O, S or —N
    • C08G12/14Dicyandiamides; Dicyandiamidines; Guanidines; Biguanidines; Biuret; Semicarbazides
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/39Aldehyde resins; Ketone resins; Polyacetals
    • D06M15/423Amino-aldehyde resins
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Description

  • Verfahren zur Herstellung von als Flammschutzmittel geeigneten Lösungen Es ist bekannt, Materialien aus Holz, Textilien od. dgl. mit solchen wäßrigen Lösungen flammfest zu machen, wie sie bei der Kondensation von 1 Mol stickstoffhaltiger Verbindungen, welche die Gruppierung besitzen, mit mindestens 1 Mol, vorzugsweise 2 oder 3 Mol, eines Aldehyds und mit freier Orthophosphorsäure in wäßrigem Medium anfallen. Diese Lösungen besitzen jedoch den Nachteil, daß sie unbeständig sind; zur Erhöhung der Beständigkeit der Lösungen hat man zwar- bereits einen Zusatz von Zucker oder dergleichen vorgeschlagen, derartige Zusatzmittel haben aber unter anderem den Nachteil im Gefolge, daß sie die Lösungen bzw. die damit behandelten Materialien für den Angriff von Pilzen, Bakterien od. dgl, anfällig machen; außerdem sind die mit derartigen Flammschutzmitteln vorgenommenen Imprägnierungen durch nachträgliche thermische Behandlung nicht wasserbeständig zu machen.
  • Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung von als Flammschutzmittel geeigneten Lösungen von. Kondensationsprodukten aus stickstoffhaltigen Verbindungen, welche die Gruppierung besitzen, Aldehyden und Orthophosphorsäure, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man auf 1 Mol der angeführten stickstoffhaltigen Verbindungen weniger als 1 Mol - vorzugsweise 0,.6 bis 0,8 Mol - an Aldehyden zum Einsatz bringt und die drei Komponenten unter Erhitzen in einem wäßrigen Medium kondensiert, welches so stark sauer ist, wie sich bei Zusatz von mindestens 0,8 Mol Orthophosphorsäure auf 1 Mol der stickstoffhaltigen Verbindungen ergibt.
  • Man kann neben der Orthophosphorsäure noch andere starke Säuren, wie z. B. Schwefelsäure, Pyrophosphorsäure oder Metaphosphorsäure, anwenden; in derartigen Fällen kann die Menge an freier Orthophosphorsäure auf einen durch Vorversuche jeweils leicht zu ermittelnden Betrag herabgesetzt werden. Der Wassergehalt des der Kondensation zu unterwerfenden Gemisches ist im allgemeinen aus praktischen Gründen möglichst niedrig zu halten, er soll jedoch so hoch bemessen sein, daß die Kondensation nach Zugabe der Säure in homogener Phase stattfinden kann.
  • Die Temperatur bei der Kondensation der -in. Betracht kommenden Komponenten liegt zweckmäßig zwischen 40 und 100° C. Kondensiert man bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen, etwa zwischen 40 und 70° C, vorzugsweise bei ungefähr 45° C, so erhält man beständige Reaktionslösungen, die im allgemeinen noch mit Wasser verdünnbar sind; die in diesen Lösungen enthaltenen Flammschutzmittel lassen sich durch Verdampfen des Lösungsmittels im Vakuum in eine pulvrige Form überführen, aus der dann bei Bedarf jederzeit wieder wäßrige Lösungen bereitet werden können. Führt man die Kondensation bei höheren Temperaturen, etwa bei 90 bis 100° C durch so erhält man beständige Reaktionslösungen, die höher viskos sind und im allgemeinen nicht mehr mit Wasser verdünnt werden können; zu praktisch gleichen Reaktionslösungen gelangt man, wenn man die Kondensation zunächst bei den genannten niederen Temperaturen durchführt und das erhaltene wäßrige Reaktionsgemisch dann noch auf die höheren Temperaturen erhitzt. Die Dauer der Kondensation beträgt im allgemeinen 1/2 bis 2 Stunden.
  • Als stickstoffhaltige Verbindungen mit der eingangs angeführten Gruppierung kommen beispielsweise Dicyandiamid, Dicyandiamidin, Güanidin und Melamin in Betracht; als Aldehyde -seien in erster Linie Formaldehyd und Formaldehyd abspaltende Substanzen von der Art des Paraformaldehyds oder des Hexamethylentetramins genannt.
  • Um eine Entwicklung von Kohlensäure in den erhaltenen Lösungen zu vermeiden, empfiehlt sich häufig ein Zusatz von Polyalkylenpolyaminen, wie z. B. von Polyäthylenpolyamin. Die Anwendung der erfindungsgemäß erhältlichen Lösungen als Flammschutzmittel erfolgt in an sich bekannter Weise, z. B durch Tauchen, Spritzen oder Bestreichen. Die Lösungen, die im Verlauf ihrer Herstellung bereits auf höhere Temperaturen erhitzt worden sind, ergeben hierbei Imprägnierungen, die von vornherein, d. h. ohne anschließende Wärmebehandlung, wasserbeständig sind. Die Imprägnierungen, die mit den bei niederen Temperaturen gewonnenen Reaktionslösungen durchgeführt sind, können durch anschließendes Erhitzen auf Temperaturen von 100 bis 150° C wasserbeständiger gemacht werden.
  • Gewünschtenfalls kann man den erfindungsgemäß erhaltenen Lösungen kurz vor ihrer Verwendung als Flammschutzmittel noch Paraformaldehyd oder Hexamethylentetramin in Mengen von beispielsweise 5 bis 10"/o, bezogen auf die wäßrige Lösung, zusetzen; in vielen Fällen werden hierdurch Haftfestigkeit und Wasserbeständigkeit noch verbessert.
  • Für Flammschutzzwecke sind bereits Lösungen vorgeschlagen worden, welche die in Betracht kommenden drei Komponenten lediglich in Mischung miteinander enthalten; gegenüber diesen Lösungen zeichnen sich die Lösungen der vorliegenden Erfindung, welche die drei Komponenten auf Grund des Erhitzens in stark saurem Medium in Form von Umsetzungsprodukten enthalten, durch eine beträchtlich stärkere Wirksamkeit und durch ein besseres Filmbildungsvermögen aus.
  • Die in den nachfolgenden Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile.
  • Beispiel 1 840 Teile Dicyandiamid werden in 700 Teilen 30%iger Formaldehydlösung suspendiert und durch Erwärmen auf 80° C unter Rühren gelöst. Die erhaltene Lösung wird auf 45° C abgekühlt, wobei sich ein Teil des Dicyandiamids in fein verteilter Form abscheidet. Dann läßt man bei 45° C innerhalb von 2 Stunden eine Lösung von 1000 Teilen 90%iger Orthophosphorsäure in 1000 Teilen Wasser eintropfen, wobei Auflösung der ausgefallenen Anteile erfolgt, und rührt bei 45° C bis zum Verschwinden des Formaldehydgeruchs nach, was etwa 2 Stunden dauert. Das Reaktionsgemisch wird anschließend im Vakuum unter Rühren entgast, bis in einer Probe beim Schütteln kein Gas mehr entwickelt wird. Um das Reaktionsgemisch weiterhin zu stabilisieren und um gegebenenfalls gebildete Kohlensäure zu binden, kann man 75 Teile eines Polyäthylenpolyamins, wie es durch Umsetzung von Äthylenchlorid mit Ammoniak erhältlich ist, zusetzen. Die klare Reaktionslösung ist mit Wasser weitgehend verdünnbar und lagerbeständig.
  • Auf der Grundlage von Polyestern hergestellte Kunststoffplatten, auf die eine im Verhältnis 1:1 mit Wasser verdünnte Lösung des Reaktionsgemisches aufgespritzt ist, sind nach kurzem Trocknen nicht mehr entflammbar.
  • Ebenso erweist sich Baumwollköper, der mit der erhaltenen Reaktionslösung getränkt und anschließend im Trockenschrank auf 120 bis 140° C erhitzt worden ist, als hammfest, und zwar auch dann noch, wenn das imprägnierte Material nach der Trocknung mit Wasser behandelt wird.
  • Beispiel 2 840 Teile Dicyandiamid werden innerhalb einer Stunde in eine Lösung von 1000 Teilen 90%iger Orthophosphorsäure in 1000 Teilen Wasser eingetragen, wobei die Temperatur der Reaktionsmischung 70° C nicht übersteigen soll. Hiernach hält man das Reaktionsgemisch noch 30 Minuten bei 70° C und kühlt es dann auf 45° C ab. In die klare Lösung läßt man nun innerhalb von 2 Stunden 700 Teile 30o/oiger Forrnaldehydlösung eintropfen und rührt die Mischung dann noch 2 Stunden bei 45° C nach. Im Reaktionsgemisch gelöste Gase werden in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise entfernt.
  • Holzplatten, auf welche die mit Wasser im Verhältnis 1:1 verdünnte Reaktionsmischung in einer Menge von 300 g/m2 aufgespritzt ist, zeigen einen Abbrand von unter 12'% bei der Prüfung nach Normenvorschlag DIN 4102.
  • Beispiel 3 840 Teile Dicyandiamid werden im Laufe einer Stunde in eine Lösung von 500 Teilen konzentrierter Schwefelsäure, 500 Teilen 90%iger Orthophosphorsäure und 1000 Teilen Wasser unter kräftigem Rühren eingetragen. Die Reaktionstemperatur soll hierbei 70° C nicht übersteigen. Anschließend hält man die Reaktionsmischung noch 30 Minuten bei 70° C und kühlt sie dann auf 45° C ab, wobei sich ein Teil des gebildeten Guanylharnstoffsulfats abscheidet. Nun läßt man bei 45° C 700 Teile 30o/oiger Formaldehydlösung zutropfen; die ausgefallenen Anteile lösen sich hierbei fast vollkommen wieder auf. Das erhaltene Reaktionsgemisch wird anschließend 2 Stunden bei 45° C nachgerührt und durch Zusatz von 3500 Teilen Wasser auf eine Konzentration von etwa 25'% gebracht. Geringe Teile unlöslicher Stoffe werden abfiltriert. Durch Zugabe von Ammoniak kann der p$ Wert der Lösung, die sich als solche oder auch nach weiterem Verdünnen mit Wasser zum Flammfestmachen eignet, je nach Bedarf eingestellt werden. Beispiel 4 840 Teile Dicyandiamid werden in 900 Teilen 30o/oigem Formaldehyd suspendiert und durch Erwärmen auf 90° C gelöst. Bei dieser Temperatur läßt man innerhalb von 2 Stunden eine Lösung von 1200 Teilen 90'%iger Orthophosphorsäure in 1000 Teilen Wasser zutropfen und rührt die erhaltene klare Reaktionsmischung 30 Minuten bei 90° C nach. Beim Abkühlen auf Zimmertemperatur erhält man eine beständige viskose Lösung.
  • Die hiermit hergestellten Imprägnierungen sind sehr wasserbeständig.
  • "'Beispiel 5 Die nach Beispiel 1 erhaltene wäßrige Lösung wird noch 2 Stunden unter Rühren auf 90° C erhitzt; hierbei findet unter Gasentwicklung und unter Erhöhung der Viskosität eine weitere Kondensation statt. Nach dem Abkühlen auf Zimmertemperatur erhält man eine beständige Lösung, die mit Wasser nicht mehr mischbar ist.
  • Die erhaltene Lösung, der noch Bindemittel, wie z. B. Chlorparaffin oder Chlorkautschuk, gelöst in Äthylenchlorid, zugesetzt werden können, läßt sich leicht auf Holz aufstreichen und erhärtet nach kurzer Zeit zu einem flammschützenden Überzug von hervorragender Wasserbeständigkeit.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: Verfahren zur Herstellung von als Flammschutzmittel geeigneten Lösungen von Kondensationsprodukten aus stickstoffhaltigen Verbindungen, welche die Gruppierung besitzen, Aldehyden und Orthophosphorsäure, dadurch gekennzeichnet, daB man auf 1 Mol der angeführten stickstoffhaltigen Verbindungen weniger als 1 Mol-vorzugsweise 0,6 bis 0,8 Molan Aldehyden zum Einsatz bringt und die drei Komponenten unter Erhitzen in einem wäBrigen Medium kondensiert, welches so stark sauer ist, wie sich bei Zusatz von mindestens 0,8 Mol Orthophosphorsäure auf 1 Mol der stickstoffhaltigen Verbindungen ergibt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 833 708; USA.-Patentschriften Nr. 2 632 741 bis 2 632 743; britische Patentschrift Nr. 648 883.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2412579A1 (fr) * 1977-12-21 1979-07-20 Degussa Solution d'agent ignifugeant compatible avec les solutions de resines de formaldehyde
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