DE19615897C2 - Thermoplastische Formmassen vom ABS-Typ mit verbesserter Flammwidrigkeit - Google Patents
Thermoplastische Formmassen vom ABS-Typ mit verbesserter FlammwidrigkeitInfo
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Description
Flammgeschützte Kunststoffe werden zunehmend eingesetzt, z. B. für Gehäuse von
Elektro- und Elektronikgeräten, Teile für Elektroinstallationen (Steckdosen,
Schaltergehäuse) und Teile für Elektroheizungen.
Da bei der Verwendung halogenhaltiger Additive im Brandfall korrosiv wirkende
Verbrennungsgase gebildet werden, besteht ein Bedarf an schwer entflammbaren
halogenfreien Kunststoffen.
Die vorliegende Erfindung betrifft thermoplastische, schwer entflammbare halogen
freie Formmassen vom ABS-Typ mit guten Härte- und Wärmeformbeständigkeits
werten.
Thermoplastische Formmassen auf Basis von kautschukfreien oder kautschuk
haltigen Styrolpolymerisaten mit halogenfreier Flammschutzausrüstung sind be
kannt (siehe z. B. EP-A 311 909, EP-A 465 927 und DE-OS 39 20 995 sowie dort
zitierte Literatur), ebenfalls flammgeschützte Polymerzusammensetzungen, die eine
Kombination aus Phosphaten oder Phosphonaten und speziellen Derivaten von
2,4,6-Triamino-1,3,5-triazin enthalten (siehe z. B. EP-A 406 810 und dort zitierte
Literatur).
Ein Nachteil dieser bekannten Polymerzusammensetzungen ist jedoch, daß die zur
Erzielung einer Flammfestausrüstung verwendeten niedermolekularen Zusätze in
relativ hohen Mengenanteilen eingesetzt werden müssen; dadurch resultieren Nach
teile wie geringe Festigkeit, niedriger E-Modul, eine nicht ausreichende Wärme
formbeständigkeit oder eine farbliche Beeinträchtigung des Produktes.
Es wurden nun flammwidrige Polymerisat-Formmassen vom ABS-Typ ohne die
genannten Nachteile gefunden, die nach der Underwriter Laboratories UL-94-
Brandtest-Klassifizierung die Einstufungen V0 bzw. V1 erreichen.
Die erfindungsgemäßen Formmassen bestehen aus
- A) 10 bis 100 Gew.-Teilen, bevorzugt 20 bis 90 Gew.-Teilen und besonders bevorzugt 25 bis 80 Gew.-Teilen eines oder mehrerer halogenfreier Pfropf kautschukpolmeren und
- B) 0 bis 90 Gew.-Teilen, bevorzugt 10 bis 80 Gew.-Teilen und besonders
bevorzugt 20 bis 75 Gew.-Teilen eines oder mehrerer halogenfreier
kautschukfreier thermoplastischer Co-, Ter- oder Multipolymerisate,
wobei mindestens eine der Komponenten A und B 5 bis 50 Gew.-%, vor zugsweise 10 bis 30 Gew.-% (jeweils bezogen auf 100 Gew.-Teile A + B) Hydroxyethylmethacrylat und/oder Hydroxypropylmethacrylat in einpoly merisierter Form enthält, - C) 10 bis 30 Gew.-Teilen, vorzugsweise 15 bis 25 Gew.-Teilen (jeweils be zogen auf 100 Gew.-Teile A + B) Ammoniumpolyphosphat und
- D) 5 bis 30 Gew.-Teilen, vorzugsweise 10 bis 25 Gew.-Teilen (jeweils bezogen auf 100 Gew.-Teile A + B) eines Umsetzungsproduktes aus Cyanur säurechlorid, Morpholin und Piperazin.
Halogenfreie Pfropfkautschukpolymere A) im Sinne der Erfindung sind Polymeri
sate, die durch radikalische Polymerisation von Monomerkombinationen aus min
destens einem Styrolderivat, mindestens einem weiteren Monomeren ausgewählt
aus Acrylnitril, Methacrylnitril, Methylmethacrylat, Maleinsäureanhydrid, oder N-
Phenylmaleinimid in Gegenwart mindestens einer Kautschukkomponente erhalten
werden. Falls in der Komponente B) keines der genannten Hydroxylgruppen ent
haltenden Monomeren eingebaut ist, muß Komponente A) zusätzlich Hydroxy
ethylmethacrylat und/oder Hydroxypropylmethacrylat in einpolymerisierter Form
enthalten.
Vorzugsweise bestehen die Pfropfkautschukpolymere A) aus 5 bis 70 Gew.-%, be
sonders bevorzugt 10 bis 60 Gew.-% eines Kautschuks und 30 bis 95 Gew.-%,
besonders bevorzugt 40 bis 90 Gew.-% polymerisierten Struktureinheiten der oben
genannten Monomerbausteine.
Als Kautschuke können dabei alle Polymerisate mit einer Glasübergangstemperatur
≦ 0°C verwendet werden. Beispiele für derartige Verbindungen sind Polybutadien,
Butadien/Styrol-Copolymerisate, Butadien/Acrylnitril-Copolymerisate, Polyisopren,
EPM-Kautschuke (Ethylen-Propylen-Kautschuke), EPDM-Kautschuke (Ethylen-
Propylen-Dien-Kautschuke, die als Dien ein nichtkonjugiertes Dien wie z. B. 1,5-
Hexadien oder Norbornadien in kleinen Mengen enthalten) und Acrylatkautschuke
auf der Basis von C1-C8-Alkylacrylaten, insbesondere Ethyl-, Butyl-, Ethylhexyl
acrylat.
Bevorzugte Kautschuke zur Herstellung der Pfropfpolymerisate A) sind Dien- und
Alkylacrylatkautschuke, besonders bevorzugt ist Polybutadien.
Die Kautschuke liegen im Pfropfpolymerisat A) in Form wenigstens partiell
vernetzter Teilchen eines mittleren Durchmessers d50 von 0,05 bis 20,0 µm, bevor
zugt von 0,1 bis 2,0 µm und besonders bevorzugt von 0,1 bis 0,8 µm vor.
Mittlerer Teilchendurchmesser bezeichnet den d50-Wert, ermittelt durch Ultra
zentrifugenmessungen nach W. Scholtan et al., Kolloid-Z. u Z. Polymere 250,
(1972), 782-796.
Als Styrolderivate werden dabei vorzugsweise unsubstituiertes Styrol, kernsub
stituierte Styrole (wie z. B. p-Methylstyrol) und α-Methylstyrol eingesetzt. Zusätz
lich kann das Pfropfkautschukpulver A) weitere halogenfreie Monomere in ge
ringer Menge (maximal 10 Gew.-%) eingebaut enthalten. Beispiele für solche
Monomere sind Vinylacetat und Ester der Acrylsäure oder der Methacrylsäure mit
1 bis 8 C-Atomen in der Alkoholkomponente (z. B. Butylacrylat, 2-Ethylhexyl
acrylat).
Die Pfropfpolymerisate A) sind bekannt; sie werden durch radikalische Pfropfpoly
merisation der genannten Monomeren in Gegenwart des zu bepfropfenden Kau
tschuks hergestellt. Bevorzugte Herstellungsverfahren für die Pfropfkautschuke A)
sind Emulsions-, Lösungs-, Masse oder Suspensionspolymerisation sowie an sich
bekannte Kombinationen dieser Verfahren.
Besonders bevorzugte Pfropfkautschuke A) sind solche vom ABS-Typ.
Beispiele für Thermoplastharze B) sind Co- und Terpolymerisate, die durch radi
kalische Polymerisation von Monomerkombinationen ausgewählt aus Styrol,
Acrylnitril, Methylmethacrylat, α-Methylstyrol, N-Phenylmaleinimid, Maleinsäure
anhydrid erhalten werden.
Falls in der Komponente A) keines der genannten Hydroxylgruppen enthaltenden
Monomeren eingebaut ist, muß Komponente B) zusätzlich Hydroxyethylmeth
acrylat und/oder Hydroxypropylmethacrylat in einpolymerisierter Form enthalten.
Die Herstellung der Polymerisate kann nach allen gängigen Polymerisations
verfahren (z. B. Lösungspolymerisation, Massepolymerisation, Emulsionspolymeri
sation, Suspensionspolymerisation) erfolgen; hierbei können bei Bedarf Molekular
gewichtsregler (z. B. Mercaptane, dimeres α-Methylstyrol) eingesetzt werden.
Die Molekulargewichte der Polymerisate B) können in weiten Grenzen variiert
werden. Vorzugsweise werden Produkte mit gewichtsmittleren Molekulargewichten
(MW) von ca. 40000 bis 150000, besonders bevorzugt von ca. 50000 bis 120000
eingesetzt.
Als Komponente C) wird in den erfindungsgemäßen Formmassen Ammoniumpoly
phosphat eingesetzt. Vorzugsweise wird Ammoniumpolyphosphat mit einem
genügend hohen Molekulargewicht verwendet (< 4000), so daß eine möglichst
geringe Wasserlöslichkeit sichergestellt ist.
Als Komponente D) werden Umsetzungsprodukte aus Cyanursäurechlorid,
Morpholin und Piperazin eingesetzt. Derartige Produkte können durch Umsetzung
von Cyanursäurechlorid mit den genannten Heterocyclen in einer zweistufigen
Reaktion gemäß den Vorschriften in EP-A 406 810 erhalten werden.
Prinzipiell können den erfindungsgemäßen Formmassen zur Modifizierung der
Eigenschaften zusätzliche halogenfreie Polymerkomponenten zugesetzt werden.
Beispiele für solche Polymerkomponenten sind Pfropflcautschuke vom ABS-Typ
(hergestellt durch Copolymerisation von Styrol/Acrylnitril-Gemischen in Gegen
wart von Polybutadien), vom MBS-Typ (hergestellt durch Copolymerisation von
Methylmethacrylat/Styrol-Gemischen in Gegenwart von Polybutadien), vom AES-
Typ (hergestellt durch Copolymerisation von Styrol/Acrylnitril-Gemischen in
Gegenwart von EPDM-Kautschuk), vom ASA-Typ (hergestellt durch Copoly
merisation von Styrol/Acrylnitril-Gemischen in Gegenwart von Acrylat-Kautschuk);
Kautschuke wie z. B. Ethylen/Vinylacetat-Copolymere oder Nitril
kautschuke (Copolymerisate aus Butadien und Acrylnitril, insbesondere solche
Produkte, die zusätzlich durch eingebaute Säuregruppen modifiziert sind); Harz
komponenten wie z. B. Vinylpolymerharze (z. B. Styrol/Acrylnitril-Copolymerisate,
Polymethylmethacrylat, α-Methylstyrol/Acrylnitril-Copolymerisate, Methylmeth
acrylat/Acrylnitril-Copolymerisate, Methylmethacrylat/Styrol-Copolymerisate) oder
Polykondensate (z. B. Bisphenol A-Polycarbonate, Polyethylenterephthalate, Poly
butylenterephthalate, Polyamide).
Die erfindungsgemäßen Mischungen, enthaltend die Komponenten A), B), C) und
D) und gegebenenfalls die üblichen Zusatzstoffe wie Gleitmittel, Stabilisatoren,
Pigmente, Entformungsmittel, Antistatika, Füllstoffe wie z. B. Glasfasern, werden
hergestellt, indem man die Bestandteile in bekannter Weise simultan oder
sukzessive bei Raumtemperatur oder bei höherer Temperatur vermischt und danach
bei 150°C bis 300°C in gebräuchlichen Aggregaten wie Innenknetern, Extrudern
oder Doppelwellenschnecken schmelzcompoundiert oder schmelzextrudiert.
Die erfindungsgemäßen Formmassen können zur Herstellung von Formkörpern
jeder Art verwendet werden, wobei übliche Verarbeitungsverfahren, z. B. Spritzguß
oder Extrusion, verwendet werden können.
A1: Pfropfkautschuk hergestellt durch Emulsionspolymerisation einer Mono
merenmischung aus 58,4 Gew.-Teilen Styrol und 21,6 Gew.-Teilen Acryl
nitril in Gegenwart von 20 Gew.-Teilen Polybutadien (in Form eines
wäßrigen Latex, mittlerer Teilchendurchmesser ca. 0,4 µm).
A2: Pfropfkautschuk hergestellt durch Emulsionspolymerisation einer Mono merenmischung aus 47,45 Gew.-Teilen Styrol, 17,55 Gew.-Teilen Acryl nitril und 15 Gew.-Teilen Hydroxyethylmethacrylat in Gegenwart von 20 Gew.-Teilen Polybutadien (in Form eines wäßrigen Latex, mittlerer Teilchendurchmesser ca. 0,4 µm).
A2: Pfropfkautschuk hergestellt durch Emulsionspolymerisation einer Mono merenmischung aus 47,45 Gew.-Teilen Styrol, 17,55 Gew.-Teilen Acryl nitril und 15 Gew.-Teilen Hydroxyethylmethacrylat in Gegenwart von 20 Gew.-Teilen Polybutadien (in Form eines wäßrigen Latex, mittlerer Teilchendurchmesser ca. 0,4 µm).
B1: Polymerisat hergestellt durch Emulsionspolymerisation einer Monomeren
mischung aus 73 Gew.-Teilen Styrol und 23 Gew.-Teilen Acrylnitril; 1
L-
Wert = 78 (1
L-Wert = ηspez.
/c bei c = 5 g/l in DMF bei 25°C)
B2: Polymerisat hergestellt durch Emulsionspolymerisation einer Monomeren mischung aus 63,75 Gew.-Teilen Styrol, 21,25 Gew.-Teilen Acrylnitril und 15 Gew.-Teilen Hydroxyethylmethacrylat; 1
B2: Polymerisat hergestellt durch Emulsionspolymerisation einer Monomeren mischung aus 63,75 Gew.-Teilen Styrol, 21,25 Gew.-Teilen Acrylnitril und 15 Gew.-Teilen Hydroxyethylmethacrylat; 1
L-Wert = 91
C) Ammoniumpolyphosphat mit einem P2
C) Ammoniumpolyphosphat mit einem P2
O5
-Gehalt von ca. 63 Gew.-%
(Budit® 365; Hersteller: Chemische Fabrik Budenheim)
D1: Umsetzungsprodukt erhalten durch Umsetzung von 1 mol Cyanursäure
chlorid, 1 mol Morpholin und 1 mol Piperazin gemäß den Vorschriften in
EP-A 406 810.
D2: Umsetzungsprodukt erhalten durch Umsetzung von 1 mol Cyanursäure chlorid, 0,5 mol Morpholin und 1,5 mol Piperazin gemäß den Vorschriften in EP-A 406 810.
V1: Triphenylphosphat (Disflamoll® TP; Bayer AG)
D2: Umsetzungsprodukt erhalten durch Umsetzung von 1 mol Cyanursäure chlorid, 0,5 mol Morpholin und 1,5 mol Piperazin gemäß den Vorschriften in EP-A 406 810.
V1: Triphenylphosphat (Disflamoll® TP; Bayer AG)
Die Komponenten wurden in den in Tabelle 1 angegebenen Gewichtsanteilen in
einem Kneter vermischt. Die Prüfungen erfolgten an bei 200-220°C gepreßten
Probekörpern.
Folgende Werte wurden ermittelt:
Brandverhalten nach UL-Vorschrift an vertikal eingespannten 3,2 mm-Teststäben,
Wärmeformbeständigkeit nach Vicat B (DIN 53460) in °C,
Schlagzähigkeit an nach DIN 53 456 in kJ/m2,
Härte nach Shore D (DIN 53 505).
Brandverhalten nach UL-Vorschrift an vertikal eingespannten 3,2 mm-Teststäben,
Wärmeformbeständigkeit nach Vicat B (DIN 53460) in °C,
Schlagzähigkeit an nach DIN 53 456 in kJ/m2,
Härte nach Shore D (DIN 53 505).
Die Meßwerte sind in Tabelle 2 zusammengestellt.
Daraus ist ersichtlich, daß nur die erfindungsgemäßen Formmassen eine günstige
Kombination aus guter Flammwidrigkeit und guter Zähigkeit, Härte und Wärme
formbeständigkeit aufweisen.
Claims (3)
1. Thermoplastische Formmassen vom ABS-Typ mit verbesserter Flammwidrig
keit bestehend aus
- A) 10 bis 100 Gew.-Teilen eines oder mehrerer halogenfreier Pfropf kautschukpolymeren und
- B) 0 bis 90 Gew.-Teilen eines oder mehrerer halogenfreier kautschuk freier thermoplastischer Co-, Ter- oder Multipolymerisate, wobei mindestens eine der Komponenten A und B 5 bis 50 Gew.-% (bezogen auf 100 Gew.-Teile A + B) Hydroxyethylmethacrylat und/oder Hydroxypropylmethacrylat in einpolymerisierter Form ent hält,
- C) 10 bis 30 Gew.-Teilen (bezogen auf 100 Gew.-Teile A + B) Ammo niumpolyphosphat und
- D) 5 bis 30 Gew.-Teilen (bezogen auf 100 Gew.-Teile A + B) eines Um setzungsproduktes aus Cyanursäurechlorid, Morpholin und Piperazin.
2. Thermoplastische Formmassen vom ABS-Typ mit verbesserter Flammwidrig
keit bestehend aus
- A) 20 bis 90 Gew.-Teilen eines oder mehrerer halogenfreier Pfropfkau tschukpolymeren und
- B) 10 bis 80 Gew.-Teilen eines oder mehrerer halogenfreier kautschuk freier thermoplastischer Co-, Ter- oder Multipolymerisate, wobei mindestens eine der Komponenten A und B 10 bis 30 Gew.-% (bezogen auf 100 Gew.-Teile A + B) Hydroxyethylmethacrylat und/oder Hydroxypropylmethacrylat in einpolymerisierter Form ent hält,
- C) 15 bis 25 Gew.-Teilen (bezogen auf 100 Gew.-Teile A + B) Ammo niumpolyphosphat und
- D) 10 bis 25 Gew.-Teilen (bezogen auf 100 Gew.-Teile A + B) eines Umsetzungsproduktes aus Cyanursäurechlorid, Morpholin und Piperazin.
3. Verwendung der Formmassen gemäß Ansprüchen 1 oder 2 zur Herstellung
von Formteilen.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1996115897 DE19615897C2 (de) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | Thermoplastische Formmassen vom ABS-Typ mit verbesserter Flammwidrigkeit |
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DE19615897A1 DE19615897A1 (de) | 1997-10-23 |
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CN107828178B (zh) * | 2017-11-22 | 2020-10-16 | 东莞市华立实业股份有限公司 | 一种动态交联型耐候abs封边条材料及其制备方法 |
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---|---|---|---|---|
EP0406810A1 (de) * | 1989-07-03 | 1991-01-09 | Ministero Dell' Universita' E Della Ricerca Scientifica E Tecnologica | Selbst-löschende polymerische Zusammensetzungen |
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1996
- 1996-04-22 DE DE1996115897 patent/DE19615897C2/de not_active Expired - Fee Related
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