DE1544678B2 - Flammwidriger Zusatz zu Polyesterformmassen - Google Patents

Flammwidriger Zusatz zu Polyesterformmassen

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DE1544678B2 DE19641544678 DE1544678A DE1544678B2 DE 1544678 B2 DE1544678 B2 DE 1544678B2 DE 19641544678 DE19641544678 DE 19641544678 DE 1544678 A DE1544678 A DE 1544678A DE 1544678 B2 DE1544678 B2 DE 1544678B2
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Chemische Werke Albert, 6202 Wiesbaden-Biebrich
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Description

Es ist bekannt, daß die auf Basis eines ungesättigten Polyesterharzes hergestellten Formmassen im geharteten Zustand oft* eine geringe Widerstandsfähigkeit gegen Feuereinwirkung aufweisen Waren beim bisherigen Einsatz dieser Formmassen fiammwidrige Eigenschaften weniger gefragt, so mehren sich nun die Verwendungsgebiete, die Formmassen vorschreiben, die im verformten Zustand selbstloschend bzw flammwidrig sind In der Praxis werden derartige Formmassen hergestellt durch Verwendung halogenhaltiger ungesättigter Polyester, durch Einsatz halogenierter, reaktive Doppelbindungen enthaltender Monomerer, durch Zugabe flussiger, halogen- und/oder phosphorhaltiger organischer Verbindungen, ζ Β Chlorparaffine, die nicht polymensationsfahig sind, oder durch Verwendung hoher Anteile anorganischer Füllstoffe, die einerseits die Wärmeleitfähigkeit der Formmassen erhohen, andererseits durch Gasabspaltung, ζ Β Kohlendioxyd, zur Flammwidngkeit beitragen
Aus der USA -Patentschrift 2 967 842 ist der Zusatz von meta- und/oder para-Bis-(l,4,5,6,7,7-hexachlorbicyclo-[2,2,l ]-5-hepten-2-yl)-benzol zu thermoplastischen Kunststoffen, ζ B solchen auf der Basis von Styrol-Homo- oder -Mischpolymerisaten, bekannt Aus diesen Thermoplasten lassen sich aber keine hartbaren Form- und Preßmassen herstellen
Die deutsche Patentschnii 1 097 674 offenbart schwer brennbare ungesättigte Polyesterharze, die mit einem Ester der gegebenenfalls substituierten Acrylsäure mit Methylol-hexahalogenbicycloheptadien und anderen Vinylmonomeren mischpolymensiert werden Der Umweg des Einpolymerisierens dieser Verbindung ist erforderlich, um das Ausschwitzen der Heptadienverbindung bei der Herstellung von Formkoipern zu verhindern Der chemische Aufbau der in den Beispielen 1 bis 3 offenbarten Masken laßt erkennen, daß die aus diesen Formmassen hergestellten Formkörper nicht kriechstromfest sind Außerdem sind diese Massen allenfalls noch zur Herstellung von glasfaserverstärkten Formkorpern, aber nicht zur Verarbeitung als Preßmassen geeignet
Den bekannten Formmassen haften jedoch wesentliche Mangel an Bei der Verwendung halogenhaltiger ungesättigter Polyester ist man an die Eigenschaften des eingesetzten Harzes gebunden Der Grad der Flammwidngkeit des Materials hangt vom Halogengehalt des Polyesters ab, wodurch zwanglaufig der Anteil der zur Herstellung des Harzes benotigten Ausgangskomponenten nahezu festgelegt ist Zusätzliche, nur durch Variation der fur die Polyester verwendeten Dicarbonsäuren und Diole zu erzielende Eigenschaften lassen sich somit in den seltensten Fallen erhalten Der Einsatz halogenierter, reaktive Doppelbindungen enthaltender Monomerer besitzt den Nachteil, daß der Anteil dieser Verbindungen begrenzt ist, der Gesamthalogengehalt der Formmasse niedrig hegt und somit die geforderte Flammwidngkeit nicht erzielt wird Die Zugabe halogen- und/oder phosphorhaltiger, nicht polymerisationsfahiger flussiger Verbindungen, ζ B von Chlorparaffinen, ist zur &° Herstellung von flammwidrigen Formmassen ungeeignet, da die Verbindungen beim Preßvorgang mehr oder weniger weitgehend »ausschwitzen«, was zur Folge hat, daß die Oberfläche des Preßteils matt und porös ist Andererseits können bestimmte phosphorhaltige Verbindungen einen erheblichen Einfluß auf die Polymerisation ausüben und unter Umstanden die Aushärtung verhindern Die Verwendung hoher Anteile anorganischer Füllstoffe, um ausreichende Flammwidngkeit zu erhalten, ist nur in den seltensten Fallen möglich, bedingt durch die Herstellungs- und Verarbeitungsbedingungen sind solche Zusätze beschrankt Zudem wird bei Verwendung von Glasfasern als Tragerstoff der durch die Mineralien erzielte Loscheffekt wieder stark vermindert
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß bei Verwendung von 5 bis 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das in der Formmasse enthaltene Polyester-Monomeren-Gemisch, an Perchlorpentacyclo-(5,2,1, O2 b,03 9,05 8)-dekan der Formel
Cl
CI3
Cl
•ei
Cl
Cl
Cl
'CI,
Cl Cl
gegebenenfalls zusammen mit 1,3,5-s-Tns-(dihalogenpropionyl)-hexahydrotnazin in einem Anteil von 10 bis 70 Gewichtsprozent Tnazinverbindung, bezogen auf die Gesamtmischung als fiammwidnger Zusatz zu Polyesterformmassen, die übliche Bestandteile enthalten, die Flammwidngkeit dieser Formmassen m jedem Grade eingestellt werden kann Dabei werden die Verarbeitungseigenschaften der Formmasse oder die physikalischen Kennzahlen der geharteten Endprodukte nicht nachteilig beeinflußt
Die aus den Formmassen hergestellten Formkörper zeigen beispielsweise gute elektrische Eigenschaften, auch wenn der Zusatzstoff nur in einer Menge von etwa 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polyester-Monomeren-Gemisch in der Formmasse, vorhanden ist
Besonders vorteilhaft ist es, Perchlorpentacyclo-(5,2,1,02 6,03 4,05 8)-dekan im Gemisch mit 1,3,5-s-Tns-(dihalogenpropionyl)-hexahydrotnazin, vorzugsweise der Brom- oder Chlorverbindung, anzuwenden Bedingt duich den hohen Schmelzpunkt beider Verbindungen — Perchlorpentacyclodekan schmilzt bei 485 C, l,3,5-s-Tris-(dibrompropionyl)-hexahydrotnazin bei 178° C — werden die Substanzen beim Verpressen der Formmassen in den üblich verwendeten Temperaturbereichen nicht »ausgeschwitzt«, so daß glatte ebenmaßige Oberflachen erhalten werden Dei Vorteil der Mitverwendung der Tnazinverbindung hegt dann, durch semen wahlweisen Zusatz den Schmelzpunkt des Gemisches beider Verbindungen auf gewünschte und zweckmäßige Temperaturen und auf die Verarbeitungsbedingungen der jeweiligen Formmasse einstellen zu können Außerdem hat es sich gezeigt, daß mit Perchlorcyclopentadekan allein nur bestimmte Grade der Flammwidngkeit erreichbar sind und eine wesentliche Erhöhung dieser Eigenschaft nur mit hohen Anteilen zu erzielen ist, was unter Umstanden unwirtschaftlich sein kann In diesem Fall hat es sich als wesentlich gunstiger erwiesen, das Perchlorpentacyclodekan im Gemisch mit 1,3,5 - s - Tns - (dihalogenpropionyl) - hexahydrotnazin, ζ B dem Bromdenvat, anzuwenden
Zui Erzielung ausi eichender fiammwidnger Wirkung werden 5 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise 10 bis 30 Gewichtsprozent, Perchlorpentacyclodekan,
bezogen auf das in der Formmasse enthaltende Harz-Monomeren-Gemisch, benotigt Verwendet man ein Gemisch aus ihm und der Tnazinverbmdung, so soll der Anteil der letzteren 10 bis 70 Gewichtsprozent, voi zugsweise 30 bis 70 Gewichtsprozent des Gemisches betragen
Die Herstellung fiammwidnger Formmassen geschieht in der üblichen Weise Jede bekannte Verkaufsform, ζ B als Granulat, Langglasfasermasse, Kitt oder Prepregs, kann unter erfindungsgemaßer Verwendung des Zusatzes an Perchlorpentacyclodekan oder mit dem Gemisch desselben mit 1,3,5-s-Tns - (dihalogenpropionyl) - hexahydrotriazm hergestellt werden
Die Formmassen sind besonders geeignet zur >5 Herstellung von Teilen m der Elektrotechnik, besonders in der Elektronik und fur elektnsche Einrichtungen im Fahrzeugbau Da bei diesen Anwendungsgebieten die Teile auf engstem Raum nebeneinander angeordnet werden, ist ihre gute Knechstromfestigkeit sowie ihre Glutbestandigkeit von erheblichem Vorteil Die Prüfung der Flammwidngkeit erfolgt nach den bekannten Methoden So wird em Probekorper mit einem Gluhstab, der 9500C aufweist, maximal 3 Minuten in Kontakt gebracht und das Produkt aus Gewichtsverlust und Flammausbreitung bestimmt (VDE 0302, ASTM D 757-49, ISO/R 215) In der nachfolgenden Tabelle sind Werte dieser Glutbestandigkeitsprufung der in den Beispielen beschriebenen Massen aufgeführt
Zusatz
a) Granulat Verbindung Gewichtsprozent, Glutbestandigkeit Stufe
Formmassentyp desgl bezogen auf Harz- 3
b) Langglasfasermasse Monomerenanleil mg cm 4
(trocken, diallylphthalathaltig) F) 220 0,9
desgl 7,7 130 0,5 2
— 3
c) Langglasfasermasse VIi*) — 450 2,5
(naß. styrolhaltig) (0,7/0,3) 13,3 180 0,9
desgl 2
-- 3
I/IP) — 780 4,2
(VD 15 210 1,1
*) 1 = Perchlorpentac>clo-(5,2,1.02a,03<),058)-dekan Il = l,3,5-s-Tris-(dibrompropion\l)-hex3hydrotria7in
Neben der Ermittlung der Glutbestandigkeit kann Nachbrenndauer (Angabe m Sekunden) des Formteile
die Flammwidngkeit auch direkt wie folgt bestimmt ermittelt Nachfolgende Tabelle faßt die mit der
werden Ein Formteil wird bei festgelegter Entfernung 4° Methode ermittelten Ergebnisse der in den Beispielen
über einen bestimmten Zeitraum einer Geblaseflamme beschriebenen Massen zusammen
ausgesetzt Nach Fortnahme der Zundquelle wird die
Zusatz
Formmass>entyp
a) Granulat
desgl
b) Langglasfasermassen
(trocken, diallylphthalathaltig) desgl
c) Langglasfasermas&en
(naß, styrolhaltig)
desgl
Verbindung
I/Il
(0,7/0,3)
l/II
(VD
Gewichtsprozent,
bezogen auf Harz-Monoraerenanteil
7,7
13,3
Nachbrenndauer
(Sekunden)
65 10
90
26
nicht
verlöschend
35
Wie die ermittelten Werte zeigen, wird die Flamm- Selbstverständlich können die Verbindungen auch
Widrigkeit der Formmassen durch die erfindungs- 65 in Kombination mit anderen flammwidrigen Kompogemaße Verwendung wesentlich verbessert Selbst
Langglasfasertypen, die in erhöhtem Maße zur Brenn
barkeit neigen, wurden flammwidrig
nenten verwendet werden, ζ Β mit halogenhaltigen Phosphorverbindungen, soweit diese nicht die Polymerisation beeinflussen Sie können auch halogen-
haltigen ungesättigten Polyestern zugesetzt werden, wobei deren Halogenanteil erhöht und damit ihre Flammwidngkeit weiter verbessert wird
Die in den folgenden Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtstelle
Beispiel 1
Eine aus 250 Teilen eines ungesättigten Polyesters, hergestellt aus 30Molprozent Terephthalsäure, 20 Molprozent Maleinsäureanhydrid und 50 Molprozent Propylenglykol-1,2 nach dem Schmelzkondensationsverfahren, 20 Teilen Perchlorpentacyclodekan, 10 Teilen Antimontnoxyd, 10 Teilen Diallylphthalat, 10 Teilen Zinkstearat, 8 Teilen tert -Butylperbenzoat, 300Teilen gemahlenem Kalkstein und 400 Teilen gemahlenem Kaolin in üblicher Weise hergestellte und in Granulatform vorliegende Formmasse wird auf einer Presse bei 130° C und einem Druck von 100 kg/cm2 innerhalb 20 Sekunden zu einem Schaltersockel verarbeitet Die Glutbeslandigkeit des Teils betragt gemäß VDE 0302, Stufe 4, die Kriechstromfestigkeit gemäß Normprufung Stufe T 5
Beispiel 2
25
Eine aus 270 Teilen eines ungesättigten Polyesters, hergestellt aus 20 Molprozent Phthalsäureanhydrid, 30 Molprozent Maleinsäureanhydrid, 50 Molprozent Propylenglykol-1,2 nach dem Schmelzkondensationsverfahren, 30 Teilen Diallylphthalat, 28 Teilen Perchlorpentacyclodekan, 12 Teilen 1,3,5-s-Tns-(dibrompropionyl)-hexahydrotriazin, 6 Teilen Antimontnoxyd, 10 Teilen Zinkstearat, 10 Teilen tert-Butylperbenzoat, 20 Teilen Magnesiumoxyd. 320 Teilen gemahlenem Kalkstein und 300 Teilen volanisierte Stapelglasfaser nut einer Schnittlange von 13 mm in üblicher Weise hergestellte Formmasse wird innerhalb einer Minute bei 16O0C und einem Dxuck von 150 kg/cm2 zu einem Schalthebel verarbeitet Das Teil ist gemäß Normprufung knechstromfest (Stufe T 5) und weist eine Glutbestandigkeit Stufe 3 (180 mg
0,9 cm) auf
Beispiel 3
Eine aus 400 Teilen eines styrolhaltigen ungesättigten Polyesters, hergestellt aus 20 Molprozent Phthalsäureanhydrid, 30 Molprozent Maleinsäureanhydrid, 50 Molprozent Propylenglykol-1,2, mit einem Styrolgehalt von 30%, 30 Teilen Perchlorpentacyclodekan, 30 Teilen l,3,5-s-Tns-(dibrompropionyl)-hexahydrotnazin, 15 Teilen Antimontnoxyd, 10 Teilen tert-Butylperbenzoat, 10 Teilen Zinkstearat, 30 Teilen Magnesiumoxyd, 200 Teilen gemahlenem Kalkstein und 300 Teilen volanisierte Stapelglasfaser von 13 mm Schnittlange in üblicher Weise hergestellte Formmasse wird zur Herstellung einer Kabeldurchführung bei einer Preßtemperatur von 1500C, einem Druck von 100 kg/cm2 und einer Stehzeit von 2 Minuten verpreßt Die erhaltenen Kabeldurchführungen besaßen eine Kriechstromfestigkeit Stufe 5 und wiesen nach thermischer Belastung mit einer Geblaseflamme eine Nachbrenndauer von 35 Sekunden auf Ein Formteil aus einer Masse, die ohne die erfindungsgemaß verwendeten Zusätze hergestellt war, erlischt nach der thermischen Belastung nicht und brennt völlig ab

Claims (1)

  1. Patentanspruch
    Verwendung von * bis 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das n -or Formmasse enthaltene Polyester-Monomeren-Gemisch, an Perchlorpentacyclo-(5,2,l,02>b,039,05-8)-dekan der Formel
    Cl
    Cl
    Cl
    Cl
    Cl
    Cl
    Cl Cl
    'Cl1
    gegebenenfalls zusammen mit l,3,5-s-Tns-(dihalogenpropionyl)-hexahydrotnazin m einem Anteil von 10 bis 70 Gewichtsprozent Tnazinverbindung, bezogen auf die Gesamtmischung als flammwidriger Zusatz zu Polyesterformmassen, die übliche Bestandteile enthalten
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