DE2446620C2 - Zusammensetzung zur flammhemmenden Ausrüstung von Polyurethanschäumen - Google Patents
Zusammensetzung zur flammhemmenden Ausrüstung von PolyurethanschäumenInfo
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Description
dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Bestandteil C) aus Bariumcarbonat in einer Menge
zwischen 2 und 50 Gew.-°/o, bezogen auf das vereinigte Gewicht aus Antimontrioxid und Bariumcarbonat,
besteht.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das halogenhaltige Polymer ein
Homopolymer oder Mischpolymer von Vinylchlorid ist und eine durchschnittliche Teilchengröße zwischen
0,0001 und 2 mm aufweist.
3. Verwendung einer Zusammensetzung nach Anspruch i zur Herstellung von flexiblen und
halbflexiblen Polyurethanschäumen.
30
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zusammensetzung gemäß dem Oberbegriff des vorstehenden
Hauptanspruchs.
Flexible und halbflexible Polyurethanschäume haben weite Anwendung als Isolationen, Bauteileverstärkungen,
Auspolsterungen und Einhüllungsmaterialien in elektrischen und elektronischen Komponenten gefunden.
Ein Faktor, der die weite Aufnahme dieser Schäume bei Anwendungen wie Teppichunterlagen
beschränkt hat, ist ihre hohe Brennbarkeit, wenn sie einer Flamme oder hohen Temperaturen ausgesetzt
werden. Eine Kombination aus Antimontrioxyd und einer Halogenquelle, wie z. B. einem halogenhaltigen
Polymer, erteilt verschiedenen zelligen oder nicht-zelligen
synthetischen organischen Polymeren eine brauchbare Flammhemmung, was insbesondere für Polyolefine
und ungesättigte Polyesterharze gilt. In der US-PS 30 75 928 ist diese Art von flammhemmendem Mittel für
Polyurethanschäume beschrieben. Aus der US-PS 35 74 149 ist es außerdem bekannt, zur Steigerung der
Flammfestigkeit in Zusammensetzungen dieser Art als dritten Bestandteil Zinkoxid einzuverleiben. Zwar
können diese Kombinationen unter bestimmten Bedingungen eine brauchbare Flammhemmung ergeben, aber
die Innenstruktur des damit erhaltenen Schaums enthält oftmals zahlreiche Unregelmäßigkeiten, wie z. B. Spalten
und Hohlräume. Der Grund für dieses unerwünschte Phänomen ist nicht voll verständlich, es wird jedoch
angenommen, daß das Antimonoxyd ein oder mehrere der Reaktionen stört, die während der Herstellung des
Schaums auftreten. Diese Reaktionen müssen im richtigen Gleichgewicht gehalten werden, um einen
Schaum mit der gewünschten Dichte und gleichförmigen Zellenstruktur zu erhalten.
Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, diese Fehler, insbesondere die Spalten und Hohlräume,
welche flexible Polyurethanschäume mit Antimonoxyd charakterisieren, zu beseitigen oder zu verringern.
Die ürfindungsgerr-äße Lösung dieser Aufgabe ergibt
sich aus dem Kennzeichen des vorstehenden Hauptanspruchs.
Ein zur Herstellung eines flammhemmenden flexiblen Polyurethanschaums verwendbarer Ansatz enthält 100
Gewichtsteile Polyol, 2 bis 20 Gewichtsteile eines Gemischs aus Aniimontrioxyd und Bariumcarbonat,
wobei das Bariumcarbonat zwischen 2 und 50 Gew.-°/o des Gemischs ausmacht, und 40 bis 70%, bezogen auf
das Gewicht des genannten Gemischs, eines halogenhaltigen Polymers.
Beispiele für halogenhaltige Polymere, die gemeinsam mit dem Antimontrioxyd verwendet werden
können, sind solche, in denen die überwiegenden oder die einzigen Wiederholungseinheiten sich von Vinylchlorid,
Vinylbromid, Vinylfluorid oder Vinylidenchlorid ableiten. Wenn andere Wiederholungseinheiten anwesend
sind, dann leiten sich diese üblicherweise von Vinylacetat, Vinylstearat, Methacrylnitril, Acrylnitril
und niedrigen Alkylestern von ungesättigten Säuren, wie z. B. Malein-, Fumar-, Acryl- und Methacrylsäure,
ab, wobei die Alkoholreste des Esters zwischen 1 und 18
Kohlenstoffatome aufweisen. Andere geeignete halogenhaltige Polymere und Harze sind chlorierter
Kautschuk, chloriertes Polyäthylen oder ein anderes chloriertes Polyolefin, Polytetrafluoräthylen und Gemische
aus den obigen Polymeren.
Die halogenhaltigen Polymere sollten feinzerteilt sein (Pulver von 0,0001 bis 2 mm) und eine intrinsische
Viskosität von ungefähr 0,25 bis 2,5, vorzugsweise ungefähr 0,5 bis 1,5, aufweisen. Die halogenhaltigen
Polymere werden im allgemeinen in einer Menge von ungefähr 2 bis 100 Gewichtsteile je 100 Gewichtsteile
des Polyols verwendet, um die gewünschte Belastbarkeit zu erzielen, aber in vielen Fällen brauchen nur
ungefähr b bis 40 Gewichtsteile, vorzugsweise ungefähr 15 bis 30 Gewichtsteile, verwendet werden. Die
halogenhaltigen Polymere können durch Block-, Lösungsmittel-, Emulsions- oder Suspensionspolymerisation
hergestellt werden. Es wird bevorzugt, halogenhaltige Polymere zu verwenden, die durch Emulsionspolymerisation
hergestellt worden sind. Von diesen halogenhaltigen Harzen wird es auch bevorzugt,
Polyvinylchlorid zu verwenden, und zwar insbesondere in Emulsion polymerisiertes Polyvinylchlorid (Plastisol).
Polyole, die bei der Herstellung von Polyurethanen verwendet werden, sind primäre und sekundäre,
hydroxylabgeschlossene Polyoxyalkylenether mit 2 bis 4 Hydroxylgruppen und mit einem Molekulargewicht von
ungefähr 1000 bis 10 000. Sie sind Flüssigkeiten oder sie
können verflüssigt oder geschmolzen werden, damit sie in einer Polyurethanschaummaschine verarbeitet werden
können.
Beispiele für Polyoxyalkylenpolyole sind lineare und verzweigte Polyäther mit einer Vielzahl von Ätherbindungen
und mit mindestens zwei Hydroxylgruppen und im wesentlichen ohne andere funktionell Gruppen als
den erwähnten Hydroxylgruppen. Beispiele für Polyoxyalkylenpolyole, die gemäß der Erfindung verwendet
werden können, sind Polyäthylenglycole, Polypropylenglycole und Polybutylenätherglycole. Polymere und
Mischpolymere von Polyoxyalkylenpolyolen können beim erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls verwendet
werden, was auch für die Blockmischpolymere von Äthylenoxyd und Propylenoxyd gilt. Beispiele für
Mischpolymere von Polyoxyalkylenpolyolen, die besondere Erwähnung verdienen, sind
Äthylenoxyd-, Propylenoxyd- und
Butylenoxydaddukte von Äthylenglycol,
Propylenglycol, Diäthylenglycol,
Dipropylenglycol.Triäthylenglycol,
2-Äthylhexandiol-l,3, Glycerin,
1,2,6-Hexantriol, Trimethylolpropan, Trimethyloläthan,
Tris(hydroxyphenyl)propan,
Triäthanolamin.Triisopropanolamin,
Äthylendiamin und Äthanolamin.
Lineare und verzweigte Mischpolyäther von Äthylenoxyd und Propylenoxyd können ebenfalls zur Herstellung
der erfindungsgemäßen geschäumten Produkte verwendet werden. Die bevorzugten sind solche, die am
Ende Äthylenoxydblöcke aufweisen, um dem Polymer primäre Hydroxylgruppen zu erteilen, und die ein
Molekulargewicht von ungefähr 2000 bis 5000 besitzen. Weitere brauchbare Typen von Polyätherpolyolen
sind Blockmischpolymere, die aus Propylenoxyd und Äthylenoxyd hergestellt werden können. Diese PoIyäther
lassen sich durch die folgenden allgemeinen Formeln charakterisieren:
CH3
H(O- CH2- CH2X1(O- CH- CH2X(O- CH2- CH2XOH (A)
H(O- CH2- CH2X1(O- CH- CH2X(O- CH2- CH2XOH (A)
CH3 CH3
H(O -CH2-CH2WO-CH -CH2)j (CHi-CH-O)4(CH2-CH2-O)0H
N-CH2-CH2-N (B)
/ X
H(O-CH2-CH2L(O -CH -CH2)* (CH2-CH-O)4(CH2-CH2-O)H
CH3 CH3
wobei in der Formel A x, y und ζ positive Ganzzahlen
sind und zusammengenommen 20 bis 70 ausmachen und wobei in der Formel B a und b ebenfalls positive
Ganzzahlen bedeuten und zusammengenommen 20 bis 100 ausmachen.
Polyäther mit einem verzweigten Kettennetzwerk sind ebenfalls brauchbar. Solche verzweigte Polyäther
können leicht aus Alkylenoxyden der oben beschriebenen Typen und Initiatoren mit einer Funktionalität von
mehr als 2 hergestellt werden. Verzweigte Polyäther besitzen den Vorteil, daß sie eine Vernetzung
ermöglichen, ohne daß Harnstoff- od:r Urethangruppen mit den Isocyanatgruppen reagieren. Dies hat den
Vorteil, daß ein größerer Anteil des verwendeten Isocyanats für die Entwicklung von Kohlendioxyd zur
Verfügung steht und daß die Gesamtmenge an Isocyanat, die bei der Herstellung des geschäumten
Polymers erforderlich ist, verringert wird. Gemische von Polyätherpolyolen können ebenfalls verwendet
werden.
Gleichfalls können als Polyole Pfropfmischpolymere von äthylenisch ungesättigten Monomeren, wie z. B.
Acrylnitril, Methacrylnitril, Vinylacetat, Methylacrylat
und dergleichen, auf den Polyolen verwendet werden, die die gleiche Funktionalität und das gleiche
Molekulargewicht wie oben angegeben besitzen. Solche bepfropften Polyole und Verfahren zur Herstellung
derselben sind in den US-PS 33 04 273, 33 83 351 und 32 94 711 beschrieben.
Gewünschtenfalls können Vernetzungsmaterialien mit 2 bis 8 Hydroxylgruppen in den Schaumansatz
einverleibt werden, um die Vernetzungsdichte zu erhöhen. Sie besitzen Molekulargewichte von ungefähr
60 bis 600. Es sind nur kleine Mengen derartiger Materialien erforderlich (ungefähr 0,3 bis 10 Mol je
100 Mol Polyol). Beispiele für solche Vernetzungsmittel sind Glycol, Diäthylenglycol, Propylenglycol,
Butandiol-1,4, Dipropylenglycol,
Glycerin, Trimethylolpropan, Butantriole,
Butandiol-1,4, Dipropylenglycol,
Glycerin, Trimethylolpropan, Butantriole,
Hexantriole.Trimethylolphenol,
Tris(h> droxyphenyl)propan,
Tris(hydroxyxylyl)propan,
verschiedene Toluole, wie z. B. Erythrit und Pentaerythrit,
Pentole, Hexole, wie z. B. Dipentaerythrit und Sorbit,
wie auch Alkylglycoside, Kohlehydrate, Polyhydroxyfettsäureester, wie z. B. Rizinusöl, und polyoxyalkylierte
Derivate von polyfunktionellen Verbindungen mit drei oder mehr reaktiven Wasserstoffatomen, wie z. B. das
Reakiionsprodukt aus Trimethylolpropan, Glycerin, 1,2,6-Hexantriol, Sorbit und anderen Polyolen mit
Äthylenoxyd Propylenoxyd oder einem anderen Alkylenepoxyd
oder einer Mischung davon, beispielsweise mit Äthylenoxyd und Propylenoxyd. Gepfropfte Vernetzer
können durch die in den oben erwähnten US-PS beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Es können
auch Gemische von Vernetzern verwendet werden. Alle Polymerbi'idungsbestandteile sollten vorzugsweise frei
von irgendeiner Aminfunktion sein, die nicht sterisch gehindert oder geschützt ist.
Es kann jedes organische Di- oder Triisocyanat verwendet werden. Diisocyanate werden bevorzugt,
insbesondere wenn eine beträchtliche Vernetzung im Polyol oder Vernetzer vorliegt, um die Bildung von
harten oder halbharten Schäumen zu vermeiden. Beispiele für geeignete organische Polyisocyanate sind
Äthylendiisocyanat,
Trimethylendiisocyanat,
Tetramethylendiisocyanat,
Pentamethylendiisocyanat,
Hexamethylendiisocyanat,
Propylen-1,2-diisocyanat,
Butylen-1,2-diisocyanat,
Butylen-l,3-diisocyanat,
Butylen-2,3-diisocyanat;
Alkylidendiisocyanate, wie z. B.
Alkylidendiisocyanate, wie z. B.
Äthylidendiisocyanat und
Butylidendiisocyanat;
Cycloalkylendiisocyanate, wie z. B.
Cycloalkylendiisocyanate, wie z. B.
Cyclopentylen-l^-diisocyanat,
Cyclohexylen-1 ,2-diisocyanat,
Cyclohexyien-1,3-diisocyanat und Cycloalkylidendiisocyanate, wie
Cyclopentylidendiisocyanat und
Cyclohexylidendiisocyanat;
aromatische Diisocyanate, wie ζ. Β.
aromatische Diisocyanate, wie ζ. Β.
m-Phenylidendiisocyanat,
p-Phenylendiisocyanat,
Polymethylenpolyphenylisocyanat, 2,4-Tolylendiisocyanat,
2,6-Tolylendiisocyanat,
Biiolylendiisocyanat,
Naphthalin-1,4-diisocyanat und Diphenylen-4,4'-diisocyanat;
aliphatisch-aromatische Diisocyanate, wie z. B.
Xylylen-1,4-diisocyanat,
Xylylen-1,3-diisocyanat,
Bis(4-isocyanatophenyl)methan, Bis(3-methyl-4-isocyanatophenyl)methan und
4,4'-Diphenylpropandiisocyanat, Durylendiisocyanat,
4,4',4"-Tris(isocyanatophenyl)methan,
3,10-Diisocyanatotricyclo[5.2.1.026]decan, U)
Bis-(2-isocyanatoäthylcarbonat) und
Naphthalintriisocyanat (2)
und dergleichen. Gemische von Polyisocyanaten können ebenfalls verwendet werden. (3)
Die Menge des Polyisocyanats liegt im Bereich von ungefähr 0,70 bis 1,35 Mole NCO (in den Polyisocyanaten)
je Mol aktiver Wasserstoff (bestimmt durch das Zerewitinoff-Verfahren, J.A.C.S., Band 49, Seite 3181 W
[1927]) in den Poiyolen, Vernetzern, Wasser, halogenhaltigen Harzen (wie z. B. teilweise hydrolysierte
Vinylchlorid/Vinylacetat-Mischpolymere) und anderen aktiven Wasserstoff enthaltenden Materialien im
Polyurethanschaumansatz.
Wasser wird als Treibmittel verwendet, und zwar in Mengen von ungefähr 1,5 bis 5 Gewichtsteilen je 100
Gewichtsteile des Polyols. Das Wasser sollte weitge- 40 (5)
hend rein sein, d. h., es sollte keine Verunreinigungen enthalten, wie z. B. Ionen, Sole usw. mineralischen,
pflanzlichen oder synthetischen Ursprungs und dergleichen, welche die Schäumungsreaktion oder die Eigenschaften
des resultierenden Poiyurethanschaums abträglich beeinflussen könnten. Entsalztes, destilliertes
oder anderweitig gereinigtes Wasser sollte verwendet werden.
Wenn Schäume niedriger Dichte und weichere (6) Schäume gewünscht werden, dann können zusätzlich zu
den Polyurethanschaumansätzen oder den einzelnen Komponenten, d. h. Polyol oder Polyisocyanat, bis zu 25
Gew.-% eines Fluorkohlenstofftreibmittels je 100 Gewichtsteile des Polyols zugegeben werden. Beispiele
für solche Treibmittel sind fluorsubstituierte aliphatisehe Kohlenwasserstoffe mit Siedepunkten zwischen (7)
ungefähr -400C und +170°C, die bei oder unterhalb der Temperatur der schäumenden Masse verdampft.
Beispiele für solche Treibmittel sind
Trichloromonofluoromethan, 6o(8)
Dichlorodifluoromethan,
Dichloromonofluoromethan,
Bromotrifluoromethan,
Chlorodifluoromethan,
1,1-Dichloro-l-fluoroäthan,
U-Difluoro-U.S-trichloroäthan,
Chloropentafluoroäthan,
1 -Chloro-1 -fluoroäthan,
1 -Chloro-2-fluoroäthan,
1,1,2-Trichloro-1,2,2-trifluoroäthan,
l,l,l-Trichlorc-2^-trifluoroäthan, 2-Chloro-nona-fluorobutan,
Hexafluoirocyclobutan und
Octafluorocyclobutan.
Es können auch noch andere leicht verflüchtigbare Fluorkohlenstoffe verwendet werden. Gemische der
Fluorkohlenstoffe können auch verwendet werden. Weitere Treibmittel, die als vollständiger oder teilweiser
Ersatz des Fluorkohlenstoffs verwendet werden können, sind Propan, Butan, Pentan, Hexan und so
weiter, sowie Gemische davon, insbesondere wenn Vorkehrungen getroffen werden, Explosionen zu
verhindern, wie z. B. durch Absaugen der Gase. Siehe US-PS 30 72 582 und 33 91 093.
Die Katalysatoren für die Polyätherpoiyol/Polyisocyanat-Reaktion
können irgendwelche Katalysatoren sein, die in dieser Technik bekannt sind und zwar
insbesondere metallhaltige Katalysatoren. Beispiele für solche Katalysatoren, die auch als Gelkatalysatoren
bezeichnet werden, sind:
tertiäre Phosphine, wie z. B. Trialkylphosphine, Dialkylbenzylphosphine und dergleichen;
starke Basen, wie z. B. Alkali- und Erdalkalimetallhydroxyde, -alkoxyde und -phenoxyde;
saure Metallsalze von starken Säuren, wie z. B. Eisen(lII)chlorid, Zinn(IV)-chlorid, Zinn(II)-chlorid,
Antimontrichlorid, Wismutnitrat, Wismutchlorid und dergleichen;
Chelate von verschiedenen Metallen, wie sie beispielsweise aus Acetylaceton, Benzoylaceton,
Trifluoroacetylaceton, Äthylacetoacetat, Salicylaldehyd, Cyclopentanon-2-carboxylat und dergleichen
mit verschiedenen Metallen, wie z. B. Be, Mg, Zn, Cd, Pb, Ti, Zr, Sn, As, Bi, Cr, Mo, Mn, Fe, Co, Ni
oder Ionen, wie z.B. MOO2+ + und dergleichen,
erhalten werden können;
Alkoholate und Phenolate von verschiedenen Metallen, wie z.B. Ti(OR)4, Sn(OR)4, Sn(OR)2,
A1(OR)3 und dergleichen, worin R für Alkyl oder Aryl steht, sowie die Reaktionsprodukte von
Alkoholaten mit Carbonsäuren, 0-Diketone und 2-(N,N-Diarylamino)alkanolen, wie z. B. die allgemein
bekannten Chelate von Titan, die durch die genannten oder durch äquivalente Verfahren
hergestellt werden können;
Salze von organischen Säuren mit Metallen, wie z. B. Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Al, Sn, Pb,
Mn, Co, Ni und Cu, einschließlich beispielsweise Natriumacetat, Kaliumlaurat, Kalziumhexanoat,
Zinn(ll)-acetat, Zinn(ll)-octoat, Zinn(Il)-oleat,
Bleioctoat, metallische Trockner, wie z. B. Mangan-, Kobalt- oder Bleinaphthenat und dergleichen;
Organometallderivate von vierwertigem Zinn, dreiwertigem und fünfwertigem Arsen, Antimon
und Wismut, und Metallcarbonyle von Eisen und Kobalt; und
die Dialkylzinnsalze von Carbonsäuren, wie z. B.
die Dialkylzinnsalze von Carbonsäuren, wie z. B.
Dibutylzinndiacetat,
Dibuliyldilaurat,
Dibutylzinnmaleat,
Dilaurylzinndiacetat,
Diocl.ylzinndiacetat,
Dibui:ylzinn-bis(4-methylaminobenzoat),
Dibui:ylzinn-bis(-6-methylaminocaproat) und dergleichen, wie auch Trialkylzinnhydroxyde,
Dialkylzinnoxyde, Dialkylzinndialkoxyde oder Dialkylzinndichloride, wie ζ. Β.
Trimethylzinnhydroxyd,
Tributylzinnhydroxyd,
Trioctylzinnhydroxyd, r'
Dibutylzinnoxyd, Dioctylzinnoxyd,
Dibutylzinn-bis(isopropoxyd),
Dibutylzinn-bis(2-methylaminopentylat),
Dibutylzinndichlorid,
Dioctylzinndichlorid
und dergleichen, sowie Gemische daraus. Bevorzugte Katalysatoren für die Verwendung sind
zweiwertige Zinnsalze von Carbonsäuren mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen. Diese Katalysatoren werden
in Mengen von ungefähr 0,1 bis 0,9 Gewichtsteile je 100 Gewichtsteile des Polyätherpolyols
verwendet. Es wird weniger bevorzugt, Katalysatoren wie Metallsalze, Alkoholate, Hydroxyde,
Alkoxyde und Phosphine, zu verwenden, und zwar insbesondere in großen Mengen, sofern Harze
verwendet werden, die Estergruppierungen in beträchtlicher Menge enthalten, da sie die Neigung
besitzen, die Estergruppierungen zu hydrolysieren und somit eine Spaltung der Grundpolymerkette
und eine Verschlechterung der physikalischen und chemischen Eigenschaften der resultierenden
Schäume zu verursachen, was insbesondere unter hoher Temperatur und Feuchtigkeit gilt.
Oberflächenaktive Mittel oder Emulgatoren sind nötig, um das gewünschte Zellenwachstum und die
gewünschte Zellenbildung zu ermöglichen. Polysiloxan/ Polyoxyalkylen-Blockmischpolymere werden bevorzugt.
Polysiloxan/Polyoxyalkylen-Blockmischpolymere sind in den US-PS 28 34 748 und 29 17 480 beschrieben. «
Eine weitere brauchbare Klasse von Emulgatoren sind die »nichthydrolysierbaren« Polysiloxan/Polyoxyalkylen-Blockmischpolymere.
Diese Klasse von Verbindungen unterscheidet sich von den oben erwähnten Polysiloxan/Polyoxyalkylen-Blockmischpolymeren darin,
daß der Polysiloxanteil durch eine direkte Kohlenstoff/Siliciumbindung
an den Polyoxyalkylenteil gebunden ist, und nicht durch Kohlenstoff/Sauerstoff/Silicium-Bindungen.
Diese Mischpolymere enthalten im allgemeinen 5 bis 95 Gew.-% und vorzugsweise 5 bis 50
Gew.-% Polysiloxanpolymer, wobei der Rest aus Polyoxyalkylenpolymer besteht. Die Mischpolymere
können beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß man ein Gemisch aus (a) einem Polysiloxanpolymer, das
eine an Silicium gebundene, halogensubstituierte einwertige Kohlenwasserstoffgruppe enthält, und (b) ein
Alkalimetallsalz eines Polyoxyalkylenpolymers auf eine
ausreichende Temperatur erhitzt, um eine Reaktion zwischen dem Polysiloxanpolymer und dem Salz
zustande zu bringen, so daß sich das Blockmischpolymer bildet. Zwar ist die Verwendung eines Emulgators für
die Beeinflussung der Art der gebildeten Schaumstruktur erwünscht, aber die erfindungsgemäßen Schaumprodukte
können auch ohne Emulgatoren hergestellt werden. Es können auch noch andere Polysiloxan/Poiyoxyalkylen-Mischpolymere
verwendet werden, die in der Technik bekannt sind, wie auch Silicone, Türkisch-Rotöl
usw. Das oberflächenaktive Mittel wird in einer Menge von ungefähr 0,3 bis 2,5 Gewichtsteile je 100
Gewichtsteile des Polyätherpolyols, verwendet.
Es ist äußerst vorteilhaft, in die Urethanzusammensetzungen mindestens ein organisches tertiäres Amin als
Katalysator einzuverleiben, und zwar vorzugsweise zusammen mit einem metallhaltigen Cokatalysator. Die
Menge des organischen Amins kann ungefähr 0,05 bis 3,2 Gewichtsteile je 100 Gewichtsteile organisches
Polyol betragen. Im Falle eines Polyätherpolyols und der Verwendung eines Metallkatalysators für die
Urethanbildungsreaktion wird es bevorzugt, nur 0,05 bis 0,9 Gewichtsteile Amin zu verwenden. Wenn dagegen
das tertiäre Amin sowohl die Schaumbildung (H2O + NCO) als auch die Vernetzung (-ROH+ NCO)
bewirkt, dann sollte das tertiäre Amin in einer Menge von 0,9 bis 3,2 Gewichtsteile des Polyätherpolyols
verwendet werden.
In den Urethanzusammensetzungen kann eine große Reihe von organischen tertiären Aminen als Katalysator
verwendet werden. Solche organische Amine sind unter anderem
Triäthylendiamin, Triphenylamin,
Triäthylamin,
N,N,N',N'-Tetramethyl-l,3-butandiamin,
N-Methylmorpholin, N-Äthylmorpholin,
N-Acetylmorpholin, N-Octylmorpholin,
N-Cocomorpholin, N-Phenylmorpholin,
N-Hydroxyläthylmorpholin,
N-Hydroxylmethylmorpholin,
4,4'-Dithiodimorpholin, Dimethylpiperazin,
Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetramethylpropandiamin,
Trimethylaminoäthylpiperazin,
N,N-Dimethyläthanolamin,
Dimethylhexadecylamin,
l-(2-Äthyl-l-hexenyl)piperazin,
Tri-n-octylamin, Trimethylamin,
N.N-Dimethylbenzylamin.Triäthanolamin,
1,2,4-Trimethylpiperazin,
N-Methyldicyclohexylamin
und Gemische daraus.
und Gemische daraus.
Andere allgemein bekannte Bestandteile können dem Polyurethanschaumansatz zugegeben werden, wie z. B.
Ton, Talcum, TiO2, Siliciumdioxyd und hydratisiertes Siliciumdioxyd, CaCO3, Metallchromate, Baryte, Phthalocyaningrün
oder Phthalocyaninblau, rotes Eisenoxyd, übliche Stabilisatoren, Ruß, Farbstoffe, Toner, epoxydiertes
Sojabohnenöl (Paraplex G-62), Epoxyde (Epon 828), Tricresylphosphat, Antioxydationsmittel, Fungizide,
Bakteriostate und dergleichen. Diese Bestandteile können in verschiedenen Mengen der Schaumbildungsbestandteile
zugegeben werden, um die gewünschten Eigenschaften im resultierenden flexiblen Schaum
niedriger Dichte zu erzielen.
Die flexiblen, zelligen Urethan/Vinylchlorid-Polymerschäume
können als Polsterungen, Matratzen, Kissen, Auflagen für Möbel und Automobile, Teppichunterlagen
und insbesondere Innenverkleidungen von Automobilen. Kopfstützen usw. verwendet werden.
Die Polyurethanschäume können durch in der Technik an sich bekannte Verfahren hergestellt werden,
wie z. B. durch das »One-Shot«-Verfahren, oder durch ein zweistufiges Verfahren, bei dem zunächst ein
Vorpolymer verwendet wird, sowie durch die bekannte »Semipolymer«- oder »Quasi-Prepolymer«-Technik.
Dabei wird die Gesamtmenge oder ein Teil des Polyols mit der Gesamtmenge des organischen Polyisocyanats
umgesetzt, wobei ein Reaktionsprodukt erhalten wird, das einen hohen Prozentsatz an freien Isocyanatgruppen
enthält und das dann mit dem restlichen Teil des mit Hydroxyl abgeschlossenen Polyols oder mit einem
Vernetzer zusammen mit Wasser, Katalysatoren und Metalloxyden und dem halogenhaltigen Polymer umgesetzt
wird, um ein gummiartiges, zelliges, elastisches
Produkt zu bilden.
Unabhängig von der jeweils zur Dispergierung des Antimontrioxids, des halogenhaltigen Polymers und des
Bariumcarbonats verwendeten Technik, können diese Stoffe entweder in der Polyolphase oder in der
Isocyanatphase vor dem Zusammenbringen der beiden mit den anderen Bestandteilen dispergiert werden, um
das zellige Polyurethan herzustellen. Alternativ kann die Dispersion in einem Gemisch aus dem Isocyanat und
Polyol hergestellt werden. Zur Erleichterung der Verarbeitung und zur Erhöhung der Wirksamkeit des
flammhemmenden Mittels sollte die durchschnittliche Teilchengröße der festen Zusätze zwischen 0,5 und 15 μ
liegen, wobei die kleineren Teilchen bevorzugt werden.
Die Erfindung wird nunmehr durch das folgende
10
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Beispiel näher erläutert. Alle Teile sind in Gewicht ausgedrückt, sofern nichts anderes angegeben ist.
Zwei Proben aus flexiblen Polyurethanschäumen wurden hergestellt und auf Flammhemmung untersucht.
Die zur Herstellung der Proben verwendeten Ansätze waren identisch, mit der einen Ausnahme, daß ein
Ansatz Antimontrioxyd enthielt, während der andere das gleiche Gewicht eines 94/6-Gemischs (Gewichtsverhältnis)
von Antimontrioxyd und Bariumcarbonat enthielt.
Die Ansätze, die mit A und B bezeichnet sind, hatten die folgende Zusammensetzung.
Bestandteile | Gewichtsteile im | Antimontrioxyd/Bariumcarbonat | B |
Ansatz | (94/6) | 100 | |
A | 52,0 | ||
Polyol1) | 100 | ') Polyoxypropylentriol, Molekulargewicht = 3000. | 1,0 |
Isocyanat2) | 52,0 | -) Ein Gemisch von m- und p-Tolyldiisocyanaten | 4,0 |
Oberflächenaktives Mittel3) | 1,0 | 22,0 | |
Wasser | 4,0 | 0,4 | |
Polyvinylchloridharz4) | 22,0 | 0,15 | |
Zinn(II)-octoat | 0,4 | 3,0 | |
Treibkatalysator5) | 0,15 | - | |
Zinkoxyd | 3,0 | 7,0 | |
Antimontrioxyd | 7,0 | ||
im Ge- |
wichtsverhältnis von 80/20.
Ein nicht-hydrolysierbares Dimethylsiloxan/Alkylenoxyd-Mischpolymer,
das unter der Bezeichnung L 550 im Handel ist.
Ein für Dispersionen geeignetes Vinylchloridhomopolymer,
das unter der Bezeichnung Geon 121 im Handel erhältlich ist.
Ein Gemisch aus 50 bis 60 Gew.-% Antimontristallat und
40 bis 50 Gew.-% des Kaliumsalzes Nopchelate OS, das in Tabelle I der US-PS 3620985 «gegeben ist.
Nopchelate OS enthält stickstoffhaltige organische Säuren der Formel CjA1O2N, worin * im Bereich von 10 bis 18 liegt und>> im Bereich von 21 bis 3V liegt, und Alkalimetallsalze von solchen Säuren. »Nopchelate OS« zeigt ein Molekulargewicht von annähernd 270, ein spezifisches Gewicht von 1,0 und enthält 6,75% Kalium (äquivalent), annähernd 2,1% Stickstoff, 80% Feststoffe, 20% Xylol und ist eine Lösung von Alkylamidooximen in Xylol. Eine genauere Beschreibung findei sich in den US-FS 30 88 798, 30 88 799 und 33 45 344.
Nopchelate OS enthält stickstoffhaltige organische Säuren der Formel CjA1O2N, worin * im Bereich von 10 bis 18 liegt und>> im Bereich von 21 bis 3V liegt, und Alkalimetallsalze von solchen Säuren. »Nopchelate OS« zeigt ein Molekulargewicht von annähernd 270, ein spezifisches Gewicht von 1,0 und enthält 6,75% Kalium (äquivalent), annähernd 2,1% Stickstoff, 80% Feststoffe, 20% Xylol und ist eine Lösung von Alkylamidooximen in Xylol. Eine genauere Beschreibung findei sich in den US-FS 30 88 798, 30 88 799 und 33 45 344.
Die Ansätze wurden dadurch hergestellt, daß Antimonoxyd oder das Gemisch aus A.ntimonoxyd und
Bariumcarbonat allmählich unter heftigem Rühren zum Polyol zugegeben wurde, um eine gleichmäßige
Dispersion herzustellen. Das Gemisch aus Bariumcarbonat und Antimontrioxyd war vorher durch Vereinigen
der beiden Feststoffe im gewünschten Verhältnis hergestellt worden. Die restlichen Komponenten des
Ansatzes, mit Ausnahme des Diisocyanats, wurden dann der resultierenden Dispersion zugegeben, die dann gut
gemischt wurde, um eine homogene Zusammensetzung herzustellen. Die Zusammensetzung wurde dann mit
dem Diisocyanat vereinigt und 8 bis 10 see heftig
gerührt und in einen quadratischen offenen Behälter mit einer Kantenlänge von 30 cm gegossen, um zu
schäumen. Abschnitte mit den Abmessungen 25 χ 25 χ 2,5 cm wurden vom resultierenden Schaumblock
abgeschnitten.
b5 Der Schaum, der kein Bariumcarbonat enthielt, zeigte
zahlreiche große Spalten und Hohlräume in der gesamten Probe, und zwar in einem Ausmaß, daß der
Gegenstand praktisch nicht verkauft werden konnte.
Die Probe, die Bariumcarbonat enthielt, hatte die erwünschte gleichförmige Zellenstruktur, die ein Handelsprodukt
charakterisiert.
Die Flammhemmung einer jeden Schaumprobe wurde dadurch bestimmt, daß sie auf eine horizontal
gelagerte quadratische perforierte Metallplatte mit einer Kantenlänge von 25 cm gelegt wurde. Ein
quadratischer Metallrahmen, dessen äußere Kantenlänge 25 cm betrug und dessen innere Kantenlänge 20 cm
betrug, wurde auf die Schaumprobe so aufgelegt, daß die äußeren Ränder des Rahmens mit den vier
vertikalen Seiten der Probe fluchteten, wobei 412 cm2
Schaum frei blieben. Der Rahmen besaß eine Dicke von 0,33 cm.
Eine Tablette aus Methanamin wurde auf die Mitte des freien Bereichs der Schaumstoffprobe gelegt und
mit einem Zündholz angezündet. Die Probe wurde als selbsterlöschend eingestuft, wenn die entstehende
Flamme erlosch, bevor sie bis auf 25 mm an den inneren Rand des Rahmens an irgendeinem Punkt herangedrungen
war. Drei Proben wurden getestet, wobei die obigen Ansätze A und B verwendet wurden. Alle Proben waren
selbsterlöschend.
Claims (1)
1. Zusammensetzung zur flammhemmenden Ausrüstung von flexiblen und halbflexiblen Polyurethanschäumen
aus
A) Antimontrioxid.
B) 40 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, eines feinteiligen halogenhaltigen
Polymers und
C) einem weiteren Bestandteil,
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-
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GB1453178A (en) | 1976-10-20 |
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