DE1495419B2 - Process for the production of flame-retardant, thermoplastic alkenyl aromatic polymers - Google Patents
Process for the production of flame-retardant, thermoplastic alkenyl aromatic polymersInfo
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Description
Alkenylaromatische Harze, welche durch Einverleibung der üblichen halogenenthaltenden Agenzien selbstverlöschend gemacht wurden, haben Nachteile, unter anderem den, daß Tropfen des geschmolzenen Polymeren, welche sich von einem brennenden Gegenstand trennen, nicht selbstverlöschend sind.Alkenyl aromatic resins obtained by incorporating the usual halogen-containing agents Made self-extinguishing have disadvantages, including the fact that drops of molten Polymers that separate from a burning object are not self-extinguishing.
Thermoplastische Schäume werden oft durch Expandieren von schäumbaren Perlen gewonnen, welche das alkenylaromatische Harz, wie Polystyrol oder ein Mischpolymer davon, ein flüchtiges Schäumungsmittel und ein flammhemmendes Mittel enthalten. Schäumbare Perlen oder Kügelchen dieses Materials können durch Polymerisieren des Monomers oder Monomermischungen in wäßrigen Suspensionen und in Gegenwart des flammhemmenden Mittels und des Schäumungsmittels, wie z. B. Pentan oder Petroläther, hergestellt werden. Die bekannten flammhemmenden Phosphonate, wie sie z. B. in der britischen Patentschrift 825 611 beschrieben werden, wirken jedoch auf die Perlenbildung sehr ungünstig und beeinträchtigen überhaupt die Formstabilität geschäumter Massen.Thermoplastic foams are often obtained by expanding foamable beads, which the alkenyl aromatic resin such as polystyrene or a copolymer thereof is a volatile foaming agent and contain a flame retardant. Foamable beads or spheres of this material can by polymerizing the monomer or monomer mixtures in aqueous suspensions and in the presence of the flame retardant and the foaming agent, such as. B. pentane or petroleum ether, getting produced. The well-known flame-retardant phosphonates, as they are, for. B. in the British Patent 825 611 are described, however, have a very unfavorable effect on the bead formation and impair the dimensional stability of foamed masses in general.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von schwerentflammbaren thermoplastischen alkenylaromatischen Polymeren durch Polymerisation von alkenylaromatischen Monomeren, gegebenenfalls zusammen mit nicht mehr als 30 Gewichtsprozent einer oder mehrerer anderer äthylenisch ungesättigter Verbindungen, in Gegenwart von 0,5 bis 8 Gewichtsprozent bromhaltiger, organischer Phosphorverbindungen und gegebenenfalls in Anwesenheit von Verschäumungsmitteln, ist dadurch gekennzeichnet, daß man'als bromhaltige organische Phosphorverbindung ein Phosphonat der allgemeinen FormelThe inventive method for the production of flame-retardant thermoplastic alkenylaromatic Polymers by polymerizing alkenyl aromatic monomers, optionally together with no more than 30 percent by weight of one or more other ethylenically unsaturated compounds, in the presence of 0.5 to 8 percent by weight of bromine-containing organic phosphorus compounds and optionally in the presence of foaming agents, is characterized in that one'als a bromine-containing organic phosphorus compound is a phosphonate of the general formula
flammhemmenden Zusätzen eingesetzt werden, welche frei von Phosphor sind.flame-retardant additives are used, which are free of phosphorus.
Die organischen, Brom enthaltenden Phosphonate besitzen keine hohe thermische Stabilität. Sie sollten
infolgedessen nicht in Harzzusammensetzungen verwendet werden, welche übermäßig hohen Temperaturen
unterliegen, wie sie üblicherweise in der Extrusionstechnik angewandt werden. Die thermische
Stabilität der Phosphonate ist jedoch voll und ganz ausreichend für die üblich angewendeten Polymerisationsprozesse,
gemäß welchen die alkenylaromatischen Harze aus Monomeren durch Polymerisation in Gegenwart der Phosphonate gewonnen werden.
Bevorzugt werden Phosphonate der nachstehenden Strukturformel verwendetThe organic, bromine-containing phosphonates do not have high thermal stability. As a result, they should not be used in resin compositions which are subject to excessively high temperatures, as are commonly used in extrusion technology. However, the thermal stability of the phosphonates is completely and entirely sufficient for the polymerization processes customarily used, according to which the alkenyl aromatic resins are obtained from monomers by polymerization in the presence of the phosphonates.
Phosphonates of the structural formula below are preferably used
CnH, „BrC n H, “Br
O=PO = P
(Π)(Π)
^(OCnH2nBr)2 ^ (OC n H 2n Br) 2
O=P-ORXO = P-ORX
(I)(I)
verwendet, in der R aliphatische Reste mit 2 bis 4 C-Atomen und X ein oder mehrere Halogenatome bedeutet, von denen mindestens eines ein Bromatom ist.used in which R is aliphatic radicals with 2 to 4 carbon atoms and X is one or more halogen atoms means at least one of which is a bromine atom.
Es hat sich gezeigt, daß bei Anwendung der genannten Phosphonate in der Polymerisationsmischung die Ausbildung regelmäßiger Perlen begünstigt wird, im Gegensatz zu den vorbekannten flammhemmenden Zusätzen, welche die Perlbildung sehr nachteilig beeinflussen.It has been shown that when using the above Phosphonates in the polymerization mixture favor the formation of regular pearls is, in contrast to the previously known flame-retardant additives, which the pearling very much adversely affect.
Es hat sich weiter gezeigt, daß bei Anwendung der Phosphonate nach der Erfindung die selbstverlöschenden Eigenschaften auch von sich ablösenden Tropfen und von Schäumen aus der jeweiligen Formmasse verbessert werden. Auch ist es als Vorteil zu werten, daß die erfindungsgemäß eingesetzten Phosphonate das Molekulargewicht der Polymeren bei der Polymerisation nicht beeinflussen.It has also been shown that when using the phosphonates according to the invention, the self-extinguishing Properties also of detaching drops and foams from the respective molding compound be improved. It is also to be rated as an advantage that the phosphonates used according to the invention do not affect the molecular weight of the polymers during the polymerization.
Vorzugsweise wird neben dem Phosphonat ein Peroxyd als synergistisches Hilfsmittel verwendet. Es werden dann kleinere Mengen des Phosphonats für die Herbeiführung des Selbstverlöschens insbesondere bei Schäumen und Tropfen benötigt. Bevorzugt sind verhältnismäßig stabile organische Peroxyde, welche eine Halbwertzeit von mindestens 2 Stunden bei 10O0C (bestimmt in Benzol) besitzen. Die erfindungsgemäß eingesetzten'Phosphonate können auch zusammen mit den üblichen Brom enthaltenden.In addition to the phosphonate, a peroxide is preferably used as a synergistic aid. Smaller amounts of the phosphonate are then required to bring about self-extinguishing, especially in the case of foams and drips. Preferably, stable organic peroxides which (determined in benzene) a half-life of at least 2 hours at 10O 0 C are relatively own. The phosphonates used according to the invention can also be used together with the conventional bromine-containing.
in der η eine ganze Zahl von 2 bis 4 bedeutet. Phosphonate gemäß der Formel© I und II können in bekannter Weise hergestellt werden, letztere z. B. durch Umsetzung eines Alkylenoxyds mit 2 bis 4 C-Atomen im Molekül, wie Äthylenoxyd, 1,2-Propylenoxyd oder 1,2-Butylenoxyd, mit Phosphortribromid in einem Lösungsmittel, wie o-Dichlorbenzol, Toluol oder Xylol. Nach der Umsetzung wird die Reaktionsmischung auf 15O0C oder höher erhitzt, um die Umlagerung des Phosphats zu einem Phosphonat herbeizuführen. Die Ausbeuten an Phosphonat sind bei diesem Verfahren fast quantitativ und das Produkt von einer solchen Reinheit, daß nach Entfernung des Lösungsmittels das gewonnene Phosphonat unmittelbar bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann.in which η is an integer from 2 to 4. Phosphonates according to the formula © I and II can be prepared in a known manner, the latter z. B. by reacting an alkylene oxide with 2 to 4 carbon atoms in the molecule, such as ethylene oxide, 1,2-propylene oxide or 1,2-butylene oxide, with phosphorus tribromide in a solvent such as o-dichlorobenzene, toluene or xylene. After the reaction, the reaction mixture to 15O 0 C or higher is heated to induce the rearrangement of phosphate to phosphonate. The yields of phosphonate in this process are almost quantitative and the product is of such a purity that, after removal of the solvent, the phosphonate obtained can be used immediately in the process according to the invention.
Bevorzugt werden solche organischen Peroxyde verwendet, die sich durch eine gewisse Stabilität auszeichnen; hierzu gehören die relativ wenig flüchtigen organischen Peroxyverbindungen mit einem Siedepunkt von 10O0C oder höher bei 760 mm Druck. Diese Peroxyverbindungen zeichnen sich durch eine Halbwertszeit von mindestens 2 Stunden bei 1000C (bestimmt in Benzol) aus und enthalten mindestens 6 C-Atome im Molekül, wobei mindestens ein tertiärer Kohlenstoff an ein Sauerstoffatom der Peroxygruppe gebunden ist. Die bevorzugten Peroxyde sind charakterisiert durch die nachstehende FormelIt is preferred to use organic peroxides which are distinguished by a certain stability; refer to the relatively low volatile organic peroxy compounds include having a boiling point of 10O 0 C or higher at 760 mm pressure. These peroxy compounds are characterized by a half life of at least 2 hours at 100 0 C (determined in benzene) and contain at least 6 carbon atoms in the molecule, at least one tertiary carbon is bonded to an oxygen atom of the peroxy group. The preferred peroxides are characterized by the formula below
R[O- O -R [O- O -
(III)(III)
In dieser Formel bedeutet R einen Alkylrest mit 2 bis 9 C-Atomen, einen Aryl- oder einen Aralkylkohlenwasserstoffrest der Benzolreihe, den Acetoyl-, Phthaloyl- und den Benzoylrest, R' Wasserstoff, einen Alkylrest von 2 bis 9 C-Atomen, einen Aryl- oder Aralkylkohlenwasserstoffrest der Benzolreihe, η die Zahlen 1 oder 2.In this formula, R denotes an alkyl radical with 2 to 9 carbon atoms, an aryl or an aralkyl hydrocarbon radical of the benzene series, the acetoyl, phthaloyl and benzoyl radical, R 'is hydrogen, an alkyl radical of 2 to 9 carbon atoms, an aryl - or aralkyl hydrocarbon radical of the benzene series, η the numbers 1 or 2.
Bevorzugte Vertreter der in Betracht kommenden Peroxyverbindungen sind:Preferred representatives of the possible peroxy compounds are:
tert.-Butylperacetat,
tert.-Butylperbenzoat,
Di-tert.-butyl-di-perphthalat,
tert.-Butylhydroperoxyd,
Di-tert.-butylperoxyd,
Cumolhydroperoxyd,tert-butyl peracetate,
tert-butyl perbenzoate,
Di-tert-butyl-di-perphthalate,
tert-butyl hydroperoxide,
Di-tert-butyl peroxide,
Cumene hydroperoxide,
Dicumylperoxyd,Dicumyl peroxide,
Cumylätherperoxyd,Cumyl ether peroxide,
Di-tert.-amylperoxyd,Di-tert-amyl peroxide,
Cumyl-tert.-butylperoxyd,Cumyl tert-butyl peroxide,
Cumyl-tert.-octylperoxyd,Cumyl tert-octyl peroxide,
Cumylisopropylperoxyd,Cumyl isopropyl peroxide,
Bis-(a-methylbenzyl)-peroxyd,Bis (a-methylbenzyl) peroxide,
Bis-(a- äthylbenzyl)-peroxyd,Bis (a- ethylbenzyl) peroxide,
Bis-(a-propylbenzyl)-peroxyd.Bis (a-propylbenzyl) peroxide.
Unter alkenylaromatischen Monomeren, welche zu mindestens 70 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmonomeren, eingesetzt werden, sind Verbindungen der allgemeinen Formel IV zu verstehen:Among alkenyl aromatic monomers, which are at least 70 percent by weight, based on the total monomers, are used, compounds of the general formula IV are to be understood:
IOIO
Ar-C=CH2 Ar-C = CH 2
(IV)(IV)
2020th
In dieser Formel bedeutet Ar einen aromatischen Rest oder einen kernsubstituierten aromatischen Halogenkohlenwasserstoffrest der Benzolreihe, R Wasserstoffatom oder Methylgruppe.In this formula, Ar denotes an aromatic radical or a ring-substituted aromatic halogenated hydrocarbon radical of the benzene series, R hydrogen atom or methyl group.
Beispiele der alkenylaromatischen Monomeren sind Styrol, Vinyltoluol, Vinylxylol, Isopropylstyrol, p-tert.-Butylstyrol, ar-Äthylvinylbenzol, ar-Chlorstyrol, ar-Dichlorstyrol, ar-Bromstyrol. Als Comonomere, die nicht mehr als zu 30 Gewichtsprozent eingesetzt werden, kommen in Frage: Acrylnitril, Methylmethacrylat sowie Divinylbenzol, letzteres in Mengen von 0,001 bis 0,5%.Examples of the alkenyl aromatic monomers are styrene, vinyl toluene, vinyl xylene, isopropyl styrene, p-tert-butyl styrene, ar-ethylvinylbenzene, ar-chlorostyrene, ar-dichlorostyrene, ar-bromostyrene. As comonomers, not more than 30 percent by weight are used: acrylonitrile, methyl methacrylate and divinylbenzene, the latter in amounts from 0.001 to 0.5%.
Die flüchtigen organischen Verbindungen, welche als Schäumungsmittel in den alkenylaromatischen Harzen zur Verwendung kommen, müssen sich im festen Polymer lösen, dürfen aber das Polymere nicht anlösen oder aufquellen. Geeignete Schäumungsmittel sind: gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 4 bis 7 C-Atomen im Molekül sowie Perchlorfluorkohlenstoff eines Molekulargewichts von mindestens 58 und eines Siedepunktes, der bei 760 mm Druck nicht höher ist als 95° C, z. B. n-Pentan, Isopentan, Neopentan, η-Butan, Isobutan, Hexan, Heptan, Petroläther. Gemische der genannten Stoffe können ebenfalls verwendet werden. Die flüchtigen, organischen Verbindungen werden im allgemeinen in Mengen von 0,05 bis 0,4 gMol der flüchtigen, organischen Verbindungen per 100 g des zu polymerisierenden Monomeren eingesetzt.The volatile organic compounds that act as foaming agents in the alkenyl aromatic Resins used must dissolve in the solid polymer, but not the polymer dissolve or swell. Suitable foaming agents are: saturated aliphatic hydrocarbons with 4 to 7 carbon atoms in the molecule and perchlorofluorocarbon with a molecular weight of at least 58 and a boiling point which at 760 mm pressure is not higher than 95 ° C, e.g. B. n-pentane, Isopentane, neopentane, η-butane, isobutane, hexane, heptane, petroleum ether. Mixtures of the substances mentioned can also be used. The volatile organic compounds are generally in amounts of 0.05 to 0.4 gmol of the volatile organic compounds per 100 g of the to be polymerized Monomers used.
Das schaumfähige Polymermaterial wird durch Polymerisation des Ausgangsmonomeren in Mischung mit dem Phosphonat und gegebenenfalls mit einem flüchtigen, organischen Schäumungsmittel erhalten. Die Polymerisation kann aber auch mit Vorteil in der Weise durchgeführt werden, daß das Monomere und die Zusätze, z. B. das flüchtige Schäumungsmittel und das Phosphonat, in einem inerten, wäßrigen Medium, wie Wasser oder Salzlauge, suspendiert sind. Die Suspensionspolymerisation der Monomeren in Mischung mit dem Schäumungsmittel und den Phosphonaten gestattet in einfacher Weise eine Steuerung des Reaktionsablaufes, um Perlen gewünschter Größe zu gewinnen. Die Polymerisation wird vorzugsweise in Gegenwart eines Peroxypolymerisationskatalysators durchgeführt, z. B. in Gegenwart von Benzoylperoxyd, Acetylperoxyd, Di-tert.-butylperoxyd, Dicumylperoxyd, tert.-Butylperoxyd, Di-tert.-butyldiperphthalat, tert.-Butylperacetat, tert.-Butylperbenzoat.The foamable polymer material is made by polymerizing the starting monomer as a mixture obtained with the phosphonate and optionally with a volatile, organic foaming agent. However, the polymerization can also be carried out with advantage in such a way that the monomer and the additives, e.g. B. the volatile foaming agent and the phosphonate, in an inert, aqueous Medium, such as water or brine, are suspended. The suspension polymerization of the monomers in Mixing with the foaming agent and the phosphonates allows control in a simple manner the course of the reaction to obtain beads of the desired size. The polymerization is preferred carried out in the presence of a peroxy polymerization catalyst, e.g. B. in the presence of benzoyl peroxide, Acetyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, dicumyl peroxide, tert-butyl peroxide, di-tert-butyl diperphthalate, tert-butyl peracetate, tert-butyl perbenzoate.
Die genannten Katalysatoren können auch in Mischung zur Verwendung kommen, und zwar in einer Menge von etwa 0,1 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des verwendeten Monomeren.The catalysts mentioned can also be used in a mixture, namely in one Amount of about 0.1 to 5 percent by weight based on the weight of the monomer used.
Als gleichzeitig mit erfindungsgemäßen Phosphonaten anzuwendende übliche organische Bromide seien genannt: 1,1,2,2-Tetrabromäthan, 1,2-Dibromtetrachloräthan, 1,2,3,4-Tetrabrombutan, Monochlorpentabromcyclohexan, Styroldibromid, Di-(bromäthyl)-benzol. As customary organic bromides to be used simultaneously with the phosphonates according to the invention may be mentioned: 1,1,2,2-tetrabromoethane, 1,2-dibromotetrachloroethane, 1,2,3,4-tetrabromobutane, monochloropentabromocyclohexane, Styrene dibromide, di (bromoethyl) benzene.
Die als synergistische Hilfsmittel neben den Phosphonaten anzuwendenden Peroxyverbindungen nimmt man in Mengen, daß das geschäumte Produkt von 0,01 bis 2, vorzugsweise von 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent der Peroxyverbindung enthält.The peroxy compounds to be used as a synergistic aid in addition to the phosphonates one in amounts that the foamed product from 0.01 to 2, preferably from 0.1 to 0.5 percent by weight the peroxy compound contains.
Es wurde eine Reihe von Versuchen vorgenommen. Für jeden Versuch wurden 100 Gewichtsteile eines monomeren Styrols zusammen mit 0,04 Teilen Divinylbenzol, 7,67 Teilen n-Pentan, 0,43 Teilen Benzoylperoxyd als Polymerisationskatalysator, Dicumylperoxyd als Peroxygenverbindung und Bis-(2-bromäthyl)-2-brom-äthylphosphonat als flammhemmendes Mittel in Mengen, wie in der nachfolgenden Tafel aufgeführt, in einen druckfesten Glaskolben gegeben, und zwar in Mischung mit 125 Gewichtsteilen Wasser, das 0,125 Teile Kaliumdichromat, 0,115 Teile eines Ammoniumsalzes von sulfoniertem Polyvinyltoluol als Dispersionsmittel und 0,385 Teile Ammoniumsulfat enthielt. Der pH-Wert der wäßrigen Lösung wurde auf 6,0 eingestellt. Die Mischung wurde gerührt und im geschlossenen Kolben 11 Stunden auf 90° C erhitzt. Daran anschließend wurde 5 Stunden auf 103° C erhitzt, um das Monomere zu polymerisieren. Nach Abkühlen und nach öffnen der Flasche wurde das polymere Produkt filtriert, gewaschen und bei Raumtemperatur getrocknet. Das Produkt hatte die Form von feinen Perlen und etwa 1 mm Durchmesser. Die Perlen wurden durch 3 Minuten langes Dampferhitzen bei 100° C vorgeschäumt und dann in eine geschlossene, poröse Form gebracht und mit Dampf erhitzt. Auf diese Weise wurde ein Schaumstoffkörper von 254 χ 254 χ 16 mm Stärke hergestellt und davon Versuchsstücke von 6 χ 25 mm Querschnitt und 127 mm Länge abgeschnitten. Diese Versuchsstücke wurden zur Bestimmung der Selbstverlöschung des geschäumten Produktes verwendet. Zur Durchführung des Versuches wurde das geschäumte Versuchsstück mit seiner 6-mm-Kante in horizontaler Lage gehalten. Ein Mikrobrenner mit einer 25,4-mm-Flamme wurde unter dem Versuchsstück bewegt, bis der Schaum entzündet war. Daraufhin wurde die Flamme entfernt. Die Zeit (in Sekunden) vom Beginn der Entzündung bis zum Erlöschen wurde festgestellt. Für eine andere Testmethode wurden die geschäumten Stücke vollkommen verbrannt, indem man sie in kontinuierlichen Kontakt mit der Flamme brachte und die Brennzeit in Sekunden feststellte, während der das vom Versuchsstück abtropfende, brennende Polymere weiterbrannte. Schließlich wurden die gesammelten von dem Polymeren abgelösten Tropfen durch eine Flamme wiederentzündet. Nach Entzündung wurde die Flamme wieder entfernt, um die Zeit in Sekunden festzustellen, bis der wiederentzündetc Tropfen selbst erlosch. Die Tabelle I zeigt die Ergebnisse der Versuche.A number of attempts were made. For each experiment, 100 parts by weight became one monomeric styrene together with 0.04 parts of divinylbenzene, 7.67 parts of n-pentane, 0.43 parts of benzoyl peroxide as a polymerization catalyst, dicumyl peroxide as a peroxygen compound and bis (2-bromoethyl) -2-bromo-ethylphosphonate as a flame retardant in the quantities as listed in the table below, put in a pressure-resistant glass flask, namely in a mixture with 125 parts by weight of water, 0.125 parts of potassium dichromate, 0.115 parts of one Ammonium salt of sulfonated polyvinyltoluene as a dispersing agent and 0.385 parts of ammonium sulfate contained. The pH of the aqueous solution was adjusted to 6.0. The mixture was stirred and heated to 90 ° C for 11 hours in a closed flask. This was followed by 5 hours heated to 103 ° C to polymerize the monomer. After cooling down and after opening the bottle the polymeric product was filtered, washed and dried at room temperature. The product had the shape of fine pearls and about 1 mm in diameter. The pearls were long through 3 minutes Pre-foamed by steam heating at 100 ° C and then brought into a closed, porous shape and taken with it Steam heated. In this way, a foam body of 254 × 254 × 16 mm thickness was produced and cut off test pieces with a cross section of 6 × 25 mm and a length of 127 mm. These test pieces were used to determine the self-extinguishing of the foamed product. To carry out the test, the foamed test piece with its 6 mm edge was in held in a horizontal position. A micro-burner with a 25.4 mm flame was moved under the test piece until the foam was ignited. Thereupon the flame was removed. The time (in seconds) from the onset of ignition to extinction was ascertained. For another test method, the foamed pieces were completely burned, by placing them in continuous contact with the flame and setting the burning time in seconds found, during which the burning polymer dripping from the test piece continued to burn. In the end the collected droplets detached from the polymer were reignited by a flame. After ignition, the flame was removed again to determine the time in seconds until the re-ignited drop itself went out. Table I shows the results of the experiments.
Für jeden von zwei Versuchen wurden schäumbare alkenylaromatische Harzperlen hergestellt, indem man eine Mischung von 99,924 Gewichtsprozent Styrol, 0,04% Divinylbenzol, 0,036%Äthylvinylbenzol in Mischung mit 7,67 Gewichtsprozent n-Pentan (bezogen auf die Summe der Gewichte der Monomere) und 4 bzw. 5% von Bis-(2-brombutyl)-2-brombutylphosphonat als flammhemmendes Mittel in einem wäßrigen Medium, entsprechend dem Beispiel 1, polymerisierte, jedoch mit der Abweichung, daß das wäßrige Medium 6 Gewichtsprozent Methylalkohol enthielt. Das Produkt wurde in Form von kleinen Körnern von annähernd gleichmäßiger Größe gewonnen. Teile des Produktes wurden geschäumt und auf die selbstlöschenden Eigenschaften, ähnlich wie im Beispiel 1, geprüft. Das geschäumte Produkt besitzt die in der nachfolgenden Tabelle II wiedergegebenen Eigenschaften. For each of two runs, foamable alkenyl aromatic resin beads were made by using a mixture of 99.924 percent by weight styrene, 0.04% divinylbenzene, 0.036% ethylvinylbenzene in mixture with 7.67 percent by weight of n-pentane (based on the sum of the weights of the monomers) and 4 or 5% of bis (2-bromobutyl) -2-bromobutylphosphonate as a flame retardant in an aqueous Medium, corresponding to Example 1, polymerized, but with the difference that the aqueous medium Contained 6 percent by weight methyl alcohol. The product was in the form of small grains of approximately gained uniform size. Parts of the product were foamed and put on the self-extinguishing Properties similar to those in Example 1 were tested. The foamed product has the in the properties shown in Table II below.
Tropfendrops
BrenntestBurn test
Wieder-Again-
entzündetcinflamed c
Tropfendrops
(Sek.)(Sec.)
4040
4545
4
54th
5
B e i s ρ i e 1 3B e i s ρ i e 1 3
Für jeden einer Reihe von Versuchen wurden schäumbare, alkenylaromatische Harzperlen hergestellt durch Polymerisation einer Mischung von Monomeren, bestehend aus 99,924 Gewichtsprozent Styrol, 0,04 Gewichtsprozent Divinylbenzol und 0,036 Gewichtsprozent Äthylvinylbenzol, in wäßriger Suspension, und zwar in Mischung mit 7,67 Gewichtsprozent n-Pentan (bezogen auf Gesamtmonomere) als Schäumungsmittel, 0,43% Benzoylperoxyd als Polymerisationskatalysator, mit Bis-(2-bromäthyl)-2-bromäthyl-phosphonat und einer organischen Peroxygenverbindung, wie in der nachfolgenden Tafel angegeben, als Mittel zur Verbesserung der flammhemmenden Eigenschaften des Phosphonats. Das Verfahren wurde ähnlich dem im Beispiel 1 durchgeführt. Das nach diesem Beispiel verwendete Divinylbenzol war eine Destillationsfraktion, welche etwa 60 Gewichtsprozent einer Mischung von m- und p-Divinylbenzolen und etwa 40 Gewichtsprozent einer Mischung von m- und p-Äthylvinylbenzolen enthielt. In der letzten Fraktion war der Anteil der »Meta«-Isomeren etwa 65% und der der »Para«- Isomeren etwa 35%· Wenig oder keine »Ortho«- Isomere waren in der Mischung vorhanden. Das Polymerisationsprodukt wurde in Form kleiner Perlen gleichmäßiger Größe erhalten. Es wurde ein Schaumstoffkörper hergestellt und dieser auf Selbstlöscheigenschaften gemäß Beispiel 1 geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengefaßt.For each of a series of experiments, foamable, alkenyl aromatic resin beads were prepared by polymerizing a mixture of monomers consisting of 99.924 percent by weight styrene, 0.04 percent by weight divinylbenzene, and 0.036 percent by weight ethylvinylbenzene, in aqueous suspension, in a mixture of 7.67 percent by weight n- Pentane (based on total monomers) as foaming agent, 0.43% benzoyl peroxide as polymerization catalyst, with bis- (2-bromoethyl) -2-bromoethyl-phosphonate and an organic peroxygen compound, as indicated in the table below, as an agent to improve the flame-retardant properties of the phosphonate. The procedure was similar to that in Example 1. The divinylbenzene used in this example was a distillation fraction which contained about 60 percent by weight of a mixture of m- and p-divinylbenzenes and about 40 percent by weight of a mixture of m- and p-ethylvinylbenzenes. In the last fraction, the proportion of the “meta” isomers was around 65% and that of the “para” isomers around 35%. Little or no “ortho” isomers were present in the mixture. The polymerization product was obtained in the form of small beads of uniform size. A foam body was produced and tested for self-extinguishing properties as in Example 1. The results are summarized in Table III.
Tropfeninflamed
drops
Der folgende Vergleichsversuch zeigt die Überlegenheit der erfindungsgemäß erhältlichen Formmassen gegenüber von Formmassen, die entsprechend der britischen Patentschrift 825 611, die ebenfalls Phosphor und bromhaltige Verbindungen als flammretardierende Mittel in Harzen vorsieht, erhalten werden.The following comparative experiment shows the superiority of the molding compositions obtainable according to the invention compared to molding compounds according to British Patent 825 611, which also Provides phosphorus and bromine-containing compounds as flame retardants in resins will.
Vergleichsversuch IComparative experiment I
Eine 350-ml-Glasflasche wurde mit 139 g Wasser, das 0,14 g K1Cr2O7, 0,26 g Ammoniumsulfat, 0,08 g sulfoniertes Polyvinyltoluol (Sulfonierungsgrad 0,9 bis 0,95) enthält, ferner mit 103 g Styrol, 8 g n-Pentan, 0,44 g Benzoylperoxyd, 0,21 g Dicumylperoxyd, 0,04 g Divinylbenzol und einem Phosphat bzw. Phosphonat gemäß der folgenden Tabelle IV gefüllt. Die Flasche wurde geschlossen und mit der Hand geschüttelt, so daß sich eine Dispersion von Tröpfchen der Styrollösung in der wäßrigen Lösung ergab. Dann wurde die Flasche in einem flüssigen Bad unter fortlaufendem Drehen und Umwälzen erwärmt, und zwar 11 Stunden bei 900C und dann 5 Stunden bei 105° C. Nach Abkühlung wurde die Flasche geöffnet und ihr Inhalt durch ein Sieb gegossen. Das sich auf dem Sieb absetzende Polymere wurde mit Wasser gewaschen und bei Raumtemperatur getrocknet. Tabelle IV zeigt, daß bei Verwendung der Phosphonate gemäß der Erfindung perlförmige Polymerisate mit Durchmessern zwischen 0,59 und 1,68 mm erhalten werden, während bei Verwendung des aus der britischen Patentschrift 825 611 bekannten Phosphats bohnenförmige Partikeln mit größeren Durchmessern oder aber überhaupt keine diskreten Teilchen erhalten werden.A 350 ml glass bottle was also with 139 g of water containing 0.14 g of K 1 Cr 2 O 7 , 0.26 g of ammonium sulfate, 0.08 g of sulfonated polyvinyltoluene (degree of sulfonation 0.9 to 0.95) 103 g of styrene, 8 g of n-pentane, 0.44 g of benzoyl peroxide, 0.21 g of dicumyl peroxide, 0.04 g of divinylbenzene and a phosphate or phosphonate according to the following Table IV filled. The bottle was closed and hand shaken to result in a dispersion of droplets of the styrene solution in the aqueous solution. Then the bottle in a liquid bath with continued turning and circulating heated, namely for 11 hours at 90 0 C and then 5 hours at 105 ° C. After cooling has been opened the bottle and its contents are poured through a sieve. The polymer which settled on the sieve was washed with water and dried at room temperature. Table IV shows that when the phosphonates according to the invention are used, bead-shaped polymers with diameters between 0.59 and 1.68 mm are obtained, while when the phosphate known from British patent 825 611 is used, bean-shaped particles with larger diameters or no discrete ones at all Particles are obtained.
Zur Herstellung von Schaumstoffkörpern ist es aber notwendig, daß man möglichst kugelrunde Polymerisatperlen mit einem Durchmesser erhält, die Standardsieben mit Sieböffnungen von 1,68 bis 0,59 mm entsprechen. Diese Perlengröße hat sich aus" der praktischen Erfahrung ergeben.For the production of foam bodies, however, it is necessary to be as spherical as possible Polymer beads with a diameter are obtained, the standard sieves with sieve openings of 1.68 to 0.59 mm correspond. This pearl size has resulted from "practical experience.
brompropyl)-
ohosphat (g)Tris- (2,3-di-
bromopropyl) -
ohosphate (g)
alkyl)-brom-Bis- (bromine-
alkyl) bromine
AlkylgruppeType of
Alkyl group
alkyO-brom-Bis- (bromine-
alkyO-bromine-
AikylgruppeType of
Aikyl group
phosphat (g)bromopropyl) -
phosphate (g)
Vergleichsversuch IIComparative experiment II
Perlen, die Tris-(2,3-dibrompropyl)-phosphat enthielten, wurden nach Beispiel 6 der britischen Patentschrift 825 611 hergestellt und aufgeschäumt. In gleicher Weise wurden Perlen hergestellt, die statt dem bromierten Phosphat Bis-(bromäthyl)-bromäthanphosphonat enthielten. Aus beiden Produkten wurden Schaumstoffkörper hergestellt, indem die Produkte in einen perforierten, verschließbaren Formhohlraum mit den Abmessungen 25 χ 25 χ 1,27 cm gefüllt und 1 Minute lang mit Dampf vorerwärmt wurden. Daraufhin wurde der Formhohlraum geschlossen und in den Formhohlraum Dampf unter einem Druck von 4,55 kg/cm2 gedrückt, bis sich ein Rückdruck von 1,26 kg/cm2 über 25 Sekunden ergab. (Der Rückdruck wurde von einem Manometer abgelesen, das mit dem Innenraum der perforierten Form verbunden war.) Dann wurde zur Kühlung der Form Wasser mit einem Druck von 0,35 kg/cm2 verwendet. Das Wasser wurde in den Formhohlraum durch den gleichen Rohranschluß gedrückt, der auch für den Dampf verwendet wurde. Nach 6 Minuten Kühlung wurde die Form geöffnet. Die Perlen, die Tris-(2,3-dibrompropyl)-phosphat enthielten, hatten einen geschrumpften Formkörper ergeben, dessen Zellen zusammengefallen waren und dessen äußeres Aussehen sehr schlecht war. Die Perlen, die Bis-(bromäthyl)-bromäthanphosphonat enthielten, ergaben einen Formkörper mit genau den Abmessungen des Formhohlraumes ohne zusammengefallene Zellen und mit ausgezeichnetem Oberfiächenaussehen.Beads containing tris (2,3-dibromopropyl) phosphate were prepared according to Example 6 of British Patent 825,611 and foamed. In the same way, pearls were produced which contained bis (bromoethyl) bromoethane phosphonate instead of the brominated phosphate. Foam bodies were produced from both products by filling the products into a perforated, closable mold cavity with the dimensions 25 × 25 × 1.27 cm and preheating them with steam for 1 minute. The mold cavity was then closed and steam was forced into the mold cavity under a pressure of 4.55 kg / cm 2 until a back pressure of 1.26 kg / cm 2 resulted over 25 seconds. (The back pressure was read from a manometer connected to the interior of the perforated mold.) Then, water at a pressure of 0.35 kg / cm 2 was used to cool the mold. The water was forced into the mold cavity through the same pipe connection that was used for the steam. After cooling for 6 minutes, the mold was opened. The beads which contained tris (2,3-dibromopropyl) phosphate had given a shrunken molded article, the cells of which had collapsed and the external appearance of which was very poor. The beads, which contained bis (bromoethyl) bromoethane phosphonate, produced a molded article with exactly the dimensions of the mold cavity without collapsed cells and with an excellent surface appearance.
Im folgenden wird gezeigt, daß man auch bei Abwesenheit von Verschäumungsmitteln zu brauchbaren
schwerentflammbaren Polymerisaten gelangen kann. Hierzu wird Styrol mit einem Phosphonat und
einem Katalysator gemäß nachfolgender Tabelle gemischt: -run ir
Tabelle VIn the following it is shown that it is possible to obtain useful flame-retardant polymers even in the absence of foaming agents. For this purpose, styrene is mixed with a phosphonate and a catalyst according to the table below: -run ir
Table V
Bis-(brompropyl)-
brompropan-
phosphonatWeight percent
Bis- (bromopropyl) -
bromopropane
phosphonate
BenzoylperoxydWeight percent
Benzoyl peroxide
DicumylperoxydWeight percent
Dicumyl peroxide
009 529/283009 529/283
Die ersten vier Proben wurden in Glasflaschen eingeschlossen, welche über Kopf in einem Glykolbad 16 Stunden bei 800C und 6 Stunden bei 1030C geschüttelt wurden; die Probe 5 wurde in ähnlicher Weise polymerisiert, jedoch 16 Stunden bei 75 bis 80° C und 3 Stunden bei 100 und schließlich bei 105° C. Die gewonnenen Polymeren wurden zu Scheiben von 0,32 χ 0,64 cm verarbeitet. Die Selbstverlö" schungszeit wurde bestimmt^indem die Proben 10 Sekunden mittels einer Zündflamme gezündet wurden, worauf die Zündflamme entfernt und die Zeit gemessen wurde, bis die Flamme verloschen war. Die Selbstverlöschungseigenschaften von Tropfen des geschmolzenen Polymeren wurden bestimmt, indem eine Baumwollschicht 30 cm unterhalb der Proben angeordnet wurde und festgestellt wurde, ob diese Baumwolle zur Zündung kam. Aus jeweils 10 Versuchen für jede Probe ergab sich, daß sämtliche Proben innerhalb einer Sekunde erloschen waren (Selbstverlöschungszeit) und daß in keinem Fall die Baumwollschicht zur Zündung kam (Baumwollzündung).The first four samples were sealed in glass bottles, which were shaken head in a glycol bath for 16 hours at 80 0 C and 6 hours at 103 0 C; Sample 5 was polymerized in a similar manner, but for 16 hours at 75 to 80 ° C. and 3 hours at 100 and finally at 105 ° C. The polymers obtained were processed into disks of 0.32 × 0.64 cm. The self-extinguishing time was determined by igniting the samples for 10 seconds with a pilot flame, after which the pilot flame was removed and the time taken for the flame to be extinguished. The self-extinguishing properties of drops of the molten polymer were determined by placing a cotton layer 30 cm below From 10 tests for each sample it was found that all samples had extinguished within one second (self-extinguishing time) and that in no case did the cotton layer ignite (cotton ignition).
Claims (2)
O=P-ORX, RX
O = P-ORX
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DED0038864 | 1962-05-08 | ||
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Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Families Citing this family (1)
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1962
- 1962-05-08 DE DE19621495419 patent/DE1495419B2/en active Pending
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