DE1946954C3 - Flammfestmachen von Polyurethanen - Google Patents

Description

Unter dem Sammelbegriff der Polyurethane wird eine Gruppe von Kunststoffen zusammengefaßt, die je nach ihrer chemischen Zusammensetzung die verschiedenartigsten Eigenschaften haben können. So lassen sich als Polyurethane sowohl starre Festkörper als auch harte und weiche Schaumstoffe herstellen, ebenso Elastomere und schließlich Lackrohstoffe.

Dieser große Anwendungsbereich wird eingeschränkt durch die Tatsache, daß die Polyurethane, wie die meisten anderen Kunststoffe, brennbar sind. Daher verbietet sich ihr Einsatz Oberall dort, wo sie einer Entzündungsgefahr ausgesetzt sind und sie zur Weiterverbreitung eines Entstehungsbrandes beitragen könnten, wie beispielsweise in Bauten oder in der Elektroindustrie.

Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, Polyurethankunststoffe durch Zusätze schwerentflammbar oder sdbstverlöschend zu machen. Hierzu werden organische Halogenverbindungen, meist zusammen mit organischen Phosphorverbindungen, eingesetzt. An deren Stelle können auch organische Phosphor-Halogen-Verbindungen angewendet werden. So ist z. B. Tris-chioräthylphosphat oder Tris-dibrompropylphosphat als Flammschutzmittel für Polyurethane erprobt worden.

Abgesehen von der Tatsache, daß diese halogenhaltigen Phosphorsäureester sich leicht hydrolytisch spalten, wodurch sich ihre Wirksamkeit stark verringert, müssen auch beträchtliche Mengen dieser Verbindungen den Polyurethanen zugesetzt werden, damit ein ausreichender Flammschutz erzielt wird. So sind je nach Art der Verbindung beispielsweise bei Polyurethanweichschaumstoffen 10 bis 20% an Zusatzstoffen erforderlich, um eine Flammfestigkeit zu erreichen, die den Bedingungen der ASTM-Vorschrift 1692 entspricht.

Es ist andererseits auch schon versucht worden, nur mit halogenhaltigen Zusatzstoffen allein einen Flammschutz bei Polyurethanen zu erreichen. Dabei zeigte sich allerdings, daß von den bisher bekannten, nur Halogen enthaltenden Flammschutzmitteln für eine ausreichende Wirkung Mengen von 20 bis 30% erforderlich sind. Solche relativ hohen Zusatzmengen wirken sich aber stets verschlechternd auf die physikalischen oder chemischen Eigenschaften des damit flammwidrig eingestellten Kunststoffs aus.

Aus der US-PS 3284376 ist es bekannt, für Polyurethane als Flammschutzkomponenten Tris-(halophenyl)-borat zusammen mit einer Antimonverbindung zu verwenden. Solche Borsäureester sind jedoch aufwendig herzustellen. So kann beispielsweise nach der US-PS 3067 236 von Pentachlor- oder Pentabromphenol ausgegangen werden, das in Benzol gelöst und bei Rückflußtemperatur unter Einleiten von Stickstoff mit Bortrichlorid umgesetzt wird. Dabei lassen sich Ausbeuten von 55 bis 68% erreichen. Für eine wirksame Flammwidrigkeit ist der Zusatz einer solchen Menge der halogenierten Phenylborate erforderlich, daß dei* Polyurethanschaum etwa 3 bis 20% Halogen enthält. Derartige Borsäureester zeigen jedoch eine starke Hydrolyseempfindlichkeit, durch die ihre Wirksamkeit als Flammschutzkomponenten sehr herabgemindert wird.

Daher wurde nach neuen Stoffen gesucht, die in einfacher Weise herzustellen sind und die es gestatten, Kunststoffe, insbesondere Polyurethane, mit so geringen Zusatzmengen flammfest auszurüsten, daß dadurch die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Kunststoffs nicht merklich beeinflußt werden.

Es wurde die Verwendung von bromierten Chino-

-" nen, vorzugsweise Tetrabromchinon, als Flammschutzmittel für Polyurethane, in Mengen von 1 bis 15 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des flammwidrig eingestellten Polyurethans, gefunden.
Bromierte Chinone, insbesondere Tetrabromchi-

-> non, verleihen sowohl verschäumten als auch nichtverschäumten Polyurethanen bereits in Zusatzmengen von 1 bis 15 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5 bis 10 Gewichtsprozent, einen ausreichenden Flammschutz. Es ist daher nicht erforderlich, die Wirkung

>° der bromierten Chinone durch den gleichzeitigen Zusatz von Phosphorverbindungen zu unterstützen. Sollte aber, gegebenenfalls aus anderen Gründen, eine Zugabe von Phosphorverbindungen zu dem Kunststoff erwünscht sein, so ist dies ohne Nachteil mög-

r> lieh.

Die Zugabe des Tetrabromchinons zu dem flammfest auszurüstenden Polyurethan erfolgt am zweckmäßigsten derart, daß das Tetrabromchinon dem Polymeren-Bildungsgemisch zugesetzt wird. Dazu wird

4» das in Form feiner Blättchen vorliegende Tetrabromchinon in einer der beiden Reaktionskomponenten zur Polyurethanbildung suspendiert. Es ist dabei vorteilhaft, die Suspension in jener der beiden Komponenten vorzunehmen, die die geringere Viskosität be-

4> sitzt. So kann beispielsweise bei der Polyaddition von Diisocyanat und Polyätheralkohol durch Suspension des Tetrabromchinons in dem hierfür verwendeten Polyätheralkohol ein selbstverlöschendes festes oder geschäumtes Polyurethan hergestellt werden, in dem

V) das Flammschutzmittel völlig gleichmäßig verteilt ist.

Beispiel 1

a) Nach der Erfindung

>> Zu einer Mischung aus Diisocyanaten und Polyätheralkoholen werden 7 Gewichtsprozent Tetrabromchinon gegeben und nach den an sich bekannten Verfahren zu Polyurethan-Hartschaumstoff verschäumt. Aus diesem Harten schaumstoff werden Probestücke geschnitten und diese auf Flammfestigkeit nach ASTM 1692 geprüft. Es stellt sich dabei heraus, daß die geprüften 7 Proben Verlöschungszeiten zwischen 5 und 12 Sekunden haben.
hi b) Vergleichsversuch

Wird dem gleichen Ansatz an Stelle von Tetrabromchinon beispielsweise Pentabromdiphenyläther als Flammschutzmittel zugesetzt, so sind

Zusatzmengen von über 20 Gewichtsprozent erforderlich, um die gleichen Verlöschungszeiten zu erreichen.

Beispiel2
Zu einer Ansatzmischung zur Herstellung von Polyurethan-Hartschaumstoffen werden Tetrabromchinon und Tris-CdipropylenglycolJ-phosphit in solchen Mengen zugegeben, daß das verschäumte Endprodukt 2 Gewichtsprozent Phosphor und 5 Gewichtsprozent Brom enthält. Die Verlöschungszeiten von 7 Proben liegen zwischen 1 und 6 Sekunden,

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verwendung von bromierten Chinonen als EHammschutzkomponente für Polyurethane, in Mengen von 1 bis 15 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des flammwidrig eingestellten Polyurethans.