DE2453384A1 - Ungesaettigte lineare polyester - Google Patents
Ungesaettigte lineare polyesterInfo
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Description
Ungesättigte lineare Polyester
Die vorliegende Erfindung betrifft neue, ungesättigte lineare Polyester auf Basis von ungesättigten Dicarbonsäuren,
welche als Diolkomponente chlorierte oder bromierte Di-(hydroxyalkyl)-benzimidazolone enthalten, ein Verfahren
zv-r Herstellung der neuen Polyester und die Verwendung
dieser Polyester, gegebenenfalls in Mischung mit olefinisch ungesättigten Monomeren, zur Herstellung von
schwer brennbaren Polymeren bzw. Copolymeren.
Ungesättigte Polyester auf Basis von ungesättigten Dicarbonsäuren,
wie Maleinsäure und/oder Fumarsäure, und deren Verwendung zur Herstellung von Polymerisaten und
Copolymerisaten sind bekannt.
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Es ist ferner bekannt, dieser. Harter, durch Modifizierung''mil
halogenhaltigen Verbindungen flamphe-pmende Eigenschaften zu
verleihen. Die Verwendung von nichtreaktiven Halogenverbindungen, zum Beispiel Chlorparaffinen in Polyesterharzen hat den Nachteil,
dass Harze mit schlechter Lichtstabilität erhalten werden und indem eine oft nicht erwünschte weichmachende Wirkung auftritt.
Ausserdem neigen nichtreaktive Halogenverbindungen zum Auswandern aus dem Harz, so dass neben dem Verlust der flammhemmenden
Wirkung auch Probleme toxikologischer Art auftreten können.
Man ist dazu Übergegangen, den Polyestern flammhemmende Eigenschaften
dadurch zu verleihen, indem man reaktive Halogenverbindungen in das PolyestermolekUl einbaut. Grosse technische
Bedeutung hat in dieser Hinsicht unter den halogenhaltigen Verbindungen die S.^-^o.y^-Hexachloro-Sjo-endomethylen-l^S.otetrahydrophthalsäure
(auch HET-säure genannt)und deren Anhydrid erlangt, welche durch Diels-Alder-Addition von Hexachlorcyclopentadien
an Maleinsäure oder deren Anhydrid erhalten werden. Die Verwendung dieser Diels-Alder-Addukte zur Herstellung von
schwer brennbaren Polyestern wird im US-Patent 2,779,701 beschrieben. Diese Polyester zeichnen sich neben, ihrer flammhemmenden
Eigenschaft auch durch eine gute Lichtstabilität und Wetterbeständigkeit aus, weisen aber den Nachteil auf, dass sie
bei erhöhter Temperatur zu wenig wärmestabil sind, was wahrscheinlich der bei höheren Temperaturen einsetzenden Retro-Diels-Alder-Reaktion
zuzuschreiben ist.
Es wurde nun gefunden, dass man ungesättigte Polyester mit flammhemmenden
Eigenschaften, und welche die oben genannten Nachteile in stark vermindertem Masse aufweisen erhält, wenn man chlorierte
und/oder bromierte Di-(hydroxyalkyl)-benzimidazolone als Diolkomponente in das PolyestermolekUl einkondensiert.
Die erfindungsgemässen Polyester, die im Vergleich zu den mit
HET-säure modifizierten Polyestern hinsichtlich ihrer flammhemmenden Eigenschaften mindestens gleichwertig sind, zeichnen
sich einerseits durch eine bessere Verarbeitbarkeit aus und anderseits dadurch, da-ss die durch Polymerisationshärtung erhaltenen
vernetzten Produkte bessere mechanische und dielektri-
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sehe Eigenschaften, insbesondere eine bessere Wärmestabilität
aufweisen.
Unter Polyester werden nachfolgend alle Polymeren verstanden, die sowohl aus einer Säurekomponente als auch aus mehreren Säurekomponenten
und aus einer Diolkomponente oder aus mehreren Diolkomponenten
aufgebaut .sind.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind somit ungesättigte lineare Polyester, deren Säurekomponente zu mindestens 20 Mol-%,
vorzugsweise mindestens 50-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Dicarbonsäureresten, aus ungesättigten Dicarbonsäureresten besteht
und dadurch gekennzeichnet sind, dass sie als flammhemmende Komponente Diolreste der Formel I
(D
0 - CH - CH - N N-CH- CH .- ΟΙ,
I1 \ / I I R1 R2 C R2 R1
enthalten, worin X Brom- und/oder Chloratome bedeuten, R, und
R1 unabhängig voneinander je ein Wasserstoffatom, die Methyl-,
Aethyl- oder Phenylgruppe bedeuten und R2 und R2 unabhängig voneinander
je ein. Wasserstoffatom oder zusammen mit R, bzw. R] den
Trimethylen- oder Tetramethylenrest bedeuten.
Vorzugsweise bestehen die neuen Polyester aus Maleinsäure- bzw. Fumarsäureresten und bis zu 50 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge
der Dicarbonsäurereste, aus aromatischen, einen Benzolring aufweisenden Dicarbonsäureresten und/oder aliphatischen Dicarbonsäureresten,
die 4 bis 10 Kohlenstoffatome enthalten, Diolresten
aliphatischer Diole, welche 2 bis 24 Kohlenstoffatome aufweisen, wobei die aliphatische Kohlenwasserstoffkette auch Aethersauerstoffatome
enthalten kann, und Diolresten der Formel I, worin X Brom- oder Chloratome, R, und R-I je ein Wasserstoffatom oder
die Methylgruppe und R2 und R2 je ein Wasserstoff atom bedeuten.
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Die erfindungsgemässen Polyester enthalten als ungesättigte Dicarbonsäurekomponente
vorzugsweise nur Maleinsäure und/oder Fumarsäure. Als weitere ungesättigte Dicarbonsäuren kommen
Itacon-, Citracon- und Dimethy!maleinsäure in Frage, welche
der Malein- bzw. Fumarsäure vorzugsweise zugemischt werden. Die erfindungsgemässen Polyester können ferner bis zu
80 Mol-%, vorzugsweise bis zu 50 Mol-%,
bezogen auf die Gesamtmenge Dicarbonsäure, aromatische Dicarbonsäuren,
wie Phthalsäure, Terephthalsäure oder Isophthalsäure, vorzugsweise Phthalsäure, und/oder aliphatische Dicarbonsäuren,
wie Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimellinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure und Sebacinsäure, vorzugsweise Adipinsäure,
Glutarsäure oder Sebacinsäure, sowie auch stabile halogenierte Derivate derselben-, zum Beispiel 2,5-Dibromterephthalsäure,
enthalten.
Als aliphatische Diole enthalten die erfindungsgemässen Polyester vorzugsweise Aethylenglykol, Diäthylenglykol, Polyäthylengiykole,
enthaltend bis zu 24 C-Atome, Propylenglykol, Dipropylenglykol,
Polypropylenglykole, enthaltend bis zu 24 C-Atome, Butandiol, Neopentylglykol, insbesondere Aethylenglykol
oder Diäthylenglykol, einkondensiert.
Um Polyesterharzmassen mit speziellen Eigenschaften zu erhalten, können die erfindungsgemässen Polyester auch geringe Anteile ungesättigter
aliphatischer Diole oder cycloaliphatischer Diole, wie Cyclohexan-l,4-diol, sowie die für Polyesterharze üblichen
Zusätze, wie Tetrahydrofurfurylalkohol, einkondensiert enthalten.
Damit die erfindungsgemässen Polyester eine ausreichende Flammwidrigkeit
aufweisen, muss in Abwesenheit von "Synergisten der Anteil an der chlor-bzw. bromhaltigen Diolkomponente der Formel
I so bemessen sein, dass das Polyesterharz einen Chlorgehalt von mindestens 20 Gewichtsprozent und einen Bromgehalt von mindestens
15 Gewichtsprozent aufweist. Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemässen Polyesterharze 20 bis 30 Gewichtsprozent
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Chlor und 20 bis 50 Gewichtsprozent Brom
Bei Anwesenheit von Synergisten, zum Beispiel Phosphor und Antimonverbindungen,
kann die Flammwidrigkeit der Polyesterharze erhöht werden bzw. der Anteil an den Diolen der Formel I entsprechend
verringert werden. "
Die ungesättigten, neuen Polyester werden nach bekannten Verfahren
erhalten, indem man Dicarbonsäuren, welche mindestens zu 20 Mol-%, vorzugsweise mindestens zu 50 Mol-%, bezogen auf die
Gesamtmenge der Dicarbonsäuren,aus ungesättigten Dicarbonsäuren bestehen,oder deren Polyester bildende Derivate mit Diolen der
Formel II
X X
(II)
HO-CH-CH-N N-CH-CH-OH 1 2 Ii 2 1
worin X, R, , 'R,1, R2 und R^ die gleiche Bedeutung wie in Formel I
haben, gegebenenfalls in Mischung mit aliphatischen Diolen in bekannter Weise bis zu einer Säurezahl von kleiner als 100 polykondensiert.
Vorzugsweise polykondensiert man Maleinsäure und/oder Fumarsäure in Mischung bis zu 50 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Dicarbonsäuren,
aromatischer, einen Benzolring aufweisender Dicarbonsäuren und/oder aliphatischer Dicarbonsäuren, die 4 bis
10 Kohlenstoffatome enthalten, mit Diolen der Formel II, worin X Brom- oder Chloratome, R, und Rjje
ein Wasserstoffatom oder die Methylgruppe und R2 und R^ je ein
Wasserstoffatom bedeuten, in Mischung mit aliphatischen Diolen, welche 2 bis 24 Kohlenstoffatome aufweisen, wobei die aliphatische
Kohlenwasserstoffkette auch Aethersauerstoffatome enthalten kann, bis zu einer Säurezahl von 5.-50.
Unter Säurezahl versteht man bekanntlich,die Menge KoH in mg,
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die zur Neutralisation de..: in L g Polyester enthaltenden freien
Carboxylgruppen.
Die bekannten Verfahren zur Herstellung der neuen Polyester sind z.B. Lb'sungs- oder azeotrope Kondensation, Grenzflächen-,
Schmelz- oder Festphasekondensation sowie Kombination dieser Methoden, je nachdem, welche polyesterbildende Derivate man
verwendet. Vorzugsweise wird die Polykondensation ohne Verwendung von Lösungsmitteln durchgeführt.
Als Polyester bildende Derivate werden hauptsächlich die Anhydride
der ungesättigten Dicarbonsäuren sowie von Phthalsäure und Bernsteinsäure verwendet. Ferner sind auch die Polyanhydride
der Terephthalsäure oder Isophthalsäure geeignet. Als Polyester bildende Derivate kommen auch die Dialkylester der Dicarbonsäuren,
die 1 bis 4 Kohlenstoffatome im Alkylrest aufweisen, vorzugsweise Dimethylester, oder die Diphenylester in Frage.
Die Diole der Formel II sind neue Verbindungen und werden erhalten,
indem man Diole der Formel III
(III)
HO - CH - CH - N N-CH-CH-OH
Ri R2 ϊ R2 Rl
O
worin R,, R', R2 und R2 die gleiche Bedeutung wie in Formel I
haben, mit 4 Mol Brom und/oder Chlor umsetzt. Diese Umsetzungsreaktion läuft in Abwesenheit von Katalysatoren praktisch quantitativ
ab, wenn sie in Wasser und im Temperaturbereich von 40 1000C,
vorzugsweise 80 - 1000C durchgeführt wird. Vorzugsweise
wird dabei ein geringer molarer Ueberschuss an Halogen verwendet. Bei der Herstellung von definierten, Brom und Chlor enthaltenden
Diolen der Formel II wird die Bromierung und Chlorierung nacheinander
durchgeführt.
Die Diole der Formel III werden analog dem im US-Patent 3,629,263
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BAD ORIGINAL
beschriebenen Verfahren durch Anlagerung von 2 Mol Alkylehoxid,
wie Aethylenoxid, Propylenoxid, Butyienoxid, Styroloxid, Cyclohexenoxid,
Cyclopentenoxid oder Cyclohexenoxid, vorzugsweise in
Gegenwart eines Katalysators, an 1 Mol Benzimidazolon erhalten.
Die neuen Polyester können hergestellt werden, indem man ungesättigte
Dicarbonsäuren, gegebenenfalls in Mischung von Terephthalsäure, Isophthalsäure oder deren niedermolekularen Dialkylestern
mit den Diolen der Formel II, vorzugsweise in Mischung mit aliphatischen Diolen in einer inerten Atmosphäre,
z.B. Stickstoffatmosphäre unter gleichzeitiger Entfernung des entstehenden Wassers bzw. Alkanols bei 100 - 2500C verestert
bzw. umestert und anschliessend bei 150 - 2700C unter vermindertem
Druck die Polykondensation durchführt, bis die Polykondensate die gewünschte Säurezahl aufweisen.
Bei der Herstellung von Polyestern, die ausser einem erfindungsgemäss
zu verwendenden Diol auch eine aliphatische Diolkomponente enthalten, wendet man diese Diolkomponente vorteilhafterweise
in einem Ueberschuss an, sodass man nach der Veresterung bzw. Umesterungsreaktion im wesentlichen monomere Diglykolester
beider Diole erhält, die dann unter Abdestillieren des überschüssigen
aliphatischen Diols im Vakuum polykondensiert werden.
Um eine vorzeitige Polymerisation zu verhindern, können die Polyesterharzmassen bekannte Polymerisationsinhibitoren, gewöhnlich
in einer Menge von 0,001 bis 1 Gewichtsprozent enthalten. Als solche Inhibitoren kommen zum Beispiel Verbindungen
wie Hydrochinon, Benzochinon, Phenothiazin, Cu-Salze etc. in
Betracht.
Die neuen ungesättigten Polyester sind je nach Zusammensetzung und Molekulargewicht flüssig-viskose bis feste, glasartige Polymere,
deren Farbe von farblos bis gelblich sein kann. Diese Polyester lassen sich leicht polymerisieren. Vorzugsweise polymerisiert
man die neuen Polyester in Mischung mit anderen polymerisierbaren
Monomeren. Das Mengenverhältnis zwischen dem ungesättigten Polyester und den polymerisierbaren Monomeren kann
dabei innerhalb weiter Grenzen variieren, steht aber in Ab-
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BAD ORIGINAL
hängigkeit vom Brom- bzw. Chlorgehalt des ungesättigten Polyesters,
damit Copolymere iiit flamjnhe|iim2nden>
Eigenschaften erhalten werden. Bei Verwendung eines ca. 40 Gewichtsprozent=Brom
aufweisenden Polyesters kann dieser zum Beispiel mit gleichen Teilen Sty.rol gemischt werden. In der Regel beträgt der Anteil
an polymerisierbaren Monomeren in der härtbaren Mischung 10 bis 60 %,bezogen auf die Gesamtmenge der Mischung.FUr manche Applikationen
werden die erfindungsgemässen Polyester auch ohne zusätzliche
Monomere verwendet.
Als Monomere, die den ungesättigten Polyestern zugesetzt werden können, kommen vor allem olefinisch ungesättigte Monomere, die
ein oder mehrere Vinyl- oder Allylreste aufweisen, in Frage. Als Beispiel seien genannt: Styrol, Divinylbenzol, Vinylacetat,
Diallylphthalat, Diglykolsäure-diallylester, Diäthylenglykolbis-allylcarbonat,
DiallyIpheny!phosphat, Triallylcyanurat und
Verbindungen der Acrylsäurereihe, wie Ester aus Acrylsäure oder Methacrylsäure und Alkoholen oder Phenolen, z.B. Methylacrylat,
Aethylacrylat, Butylacrylat, Dodecylacrylat, Methylmethacrylat;
Acrylnitril, Methacrylnitril und Aethylenglykoldimethacrylat.
Gegenstand vorliegender Erfindung sind daher auch härtbare Gemische,
die zur Herstellung von Formkö'rpern einschliesslich Flächengebilden geeignet sind und welche (a) die erfindungsgemässen
ungesättigten Polyester, (b) copolymerisierbare Monomere und (c) die für die Polymerisationshärtung üblichen Polymerisationskatalysatoren
enthalten.
Zur Polymerisation oder Copolymerisation verwendet man vorzugsweise
die üblichen, freie Radikale bildenden Katalysatoren; genannt seien Hydrazinderivate, z.B. Hydrazinhydrochlorid, organometallische
Verbindungen, wie Tetraäthylblei, sowie insbesondere aliphatische Azoverbindungen-, wie α,α'-Azoisobutyrodinitril,
und organische Peroxide oder Persalze, wie beispielsweise Peressigsäure, Acetylperoxid, Chloracetylperoxid, Trichloracetylperoxid,
Benzoylperoxid, tert.-Butylperbenzoat. Chlorbenzoylperoxid,
Benzoylacetylperoxid, Propionylperoxid, Fluorchlorpropionylperoxid, Laurylperoxid, Cumolhydroperoxid, Cyclohexanonhydroperoxid,
tert.-Buty!hydroperoxid, Di-tert.-Butylperoxid,
Di-tert.-Amylperoxid, p-Menthanhydroperoxid; ferner anorganische
Peroxidverbindungen, wie Natriumperoxid, Alkali-percarbonate,
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Alkalipersulfate oder Alkaliperborate, und insbesondere Wasserstoffperoxid,
welches das teurere Benzoylperoxid vorteilhaft ersetzen kann. Ihr Zusatz bemisst sich in bekannter Weise nach
dem gewünschten Reaktionsverlauf oder den gewünschten Eigenschaften des Polymerisates; vorteilhaft werden etwa 0,05 bis
2 Gewichtsprozente des Katalysators, berechnet auf das Gesamtgewicht der Polyester- bzw. Polyester-Monomer-Mischung eingesetzt,
wobei die Gesamtmenge des Katalysators entweder zu Beginn oder portionenweise während des Verlaufes der Polymerisation
zugesetzt wird.
In gewissen Fällen können auch kationische oder- anionische
Katalysatoren verwendet werden. Die Polymerisationsreaktion kann auch mit oder ohne spezielle Zusätze durch energiereiche
Strahlung, wie UV-Licht,7T-Strahlung oder Elektronenstrahlung,
erfolgen.
Die neuen, erfindungsgemäss hergestellten Polyester bzw. deren Mischungen mit anderen polymerisierbaren Monomeren können im
Oberflächenschutz, in Pressmassen, als Giessharze, Laminierharze, Lackharze, Pulverharze etc. Verwendung finden.
Die zur Herstellung von Ueberzügen und Pressmassen geeigneten
polymerisierbaren Mischungen können zusätzlich noch Flexibilisatoren, inerte Zusätze aller Art enthalten, wie z.B. Füllstoffe,
Verstärkungsstoffe, insbesondere Glasfasern, anorganische oder organische Pigmente, optische Aufheller, Mattierungsmittel.
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Herstellung der chlorierten bzw. bromierten Di-(hydroxyalkyl)-benzimidazolone
Beispiel a: 1,3-Di-(2-hydroxyäthyl)~4s5,6,7-tetrabrombenzimidazolon
In· einem Reaktionskolben werden 333,3 g l,3-Di=(2-hydroxyäthyI)·
benzimidazolon (1,5 Mol) zusammen mit 3,5 Liter Wasser bei 900C
bis zur klaren Lösung gerührt. Dann tropft man unter schwachem Rühren 1198 g Brom (7,5 Mol) innerhalb von 30 Minuten zu. Dabei
fällt sofort ein gelblicher Niederschlag aus. Nach dem Zutropfen wird zur besseren Durchmischung das Reaktionsgemisch
noch 4-5 Stunden stärker gerührt, wobei die Innentemperatur auf 92 - 96°C gesteigert wird.
Der bei der Reaktion entstehende Bromwasserstoff wird ebenso wie die überschüssigen Bromdämpfe mittels 5%iger Natronlauge
in einem mit Aktivkohle gefüllten Rieselturm gebunden.
Anschliessend kühlt man das Reaktionsgemisch auf 5 - 100C ab
und isoliert das Produkt durch Saugfiltration. Zur Reinigung wird es mit 5 Liter Wasser verrührt und nochmals scharf abgesaugt.
Das trockengesogene Produkt wird im Vakuumschrank bei 1000C getrocknet.
Man erhält 778,5 g (96,6 % der theoretischen Ausbeute)
eines praktisch farblosen Produktes, das bei 266,2°C schmilzt (Mettler "FP 51", Aufheizgeschwindigkeit l°C/min).
Zur Reinigung werden 35 g des Rohprodukts aus 150 ml Aethylenglykol
umkristallisiert,. Man erhält nach der Trocknung bei 1500C reinweisse Nadeln vom Schmelzpunkt 267,5°C.
Die Elementaranalyse ergibt (für CnH10Br^N2O3) :
gefunden berechnet
24,76 % C 24,57 % C
1,92 % H 1,87 % H
5,21 % N 5,21 % N
• 59,45 % Br 59,43 % Br.
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H-NMR- und Massenspektruni stimmen mit folgender Formel Uberein
Br Br
Br -(I )>- Br
HO - CH9 - CH9 - N N - CH9 - CH9 - OH
2 2 \ / 2 2
Beispiel b: 1,3-Di-(2rhydroxyäthyl)-4,5,6,7-tetrachlorbenzimidazolon
222,2 g des in Beispiel.a verwendeten Ausgangsmaterials werden
in 2 Liter Wasser bei 900C gelöst. In diese klare Lösung leitet
man bei 90 - 1000C innerhalb von 6 Stunden 425,4 g Chlorgas
(13,4 Liter) ein. Die Kontrolle des Chlorstromes erfolgt Über einen Rotameter-Durchflussmess,er. Zwischen Chlorbombe und
Rotameter ist eine Vorrichtung zum Druckausgleich geschaltet.
Der bei der Reaktion freiwerdende Chlorwasserstoffstrom wird wiederum in einer mit Aktivkohle beladene Säule absorbiert,
durch welche lOXige Natronlauge zirkuliert*
Nach etwa 1,5 Stunden der Chlorgaseinleitung beginnt das Produkt auszufallen. Nach Beendigung der Chlorgaseinleitung ist
ein farbloser, dicker Brei entstanden. Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches erfolgt wie in Beispiel a beschrieben.
Man erhält 333,5 g (92,6 % der theoretischen Ausbeute) der rohen Tetrachlorverbindung in Form von farblosen Kristallen vom
Schmelzpunkt 237,8°C.
Das Produkt kann vorteilhaft aus dem Lösungsmittelgemisch Dioxan-Aethylenglykol (Mischungsverhältnis 1:1) umkristallisiert
werden. Man erhält farblose, feine Kristallnadeln, die bei 240,1°C schmelzen.
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Die Mikroanalyse ergibt
gefunden berechnet
■36,65 % G _ 36,69 X C
2,76 X H 2,76 1 H
7S99 X M 7,78 X M
39,20 X Cl 39S39 % Cl.
Das H-MMR-Spektrum steht mit folgender Strukturformel im Ein
klang :
CH7 - ÖH
Beispiel c: 1,3-Di-(2-hydroxy»n»propjl)-4,5»697-tetrachlorbenzimidazolon
25Os3 g 1,3-Di-(2-hydrosy-n-propyl)-benzimidazolon (1,0 Mol)
werden gemäss der im Beispiel b beschriebenen Arbeitsweise
in 2 Liter Wasser bei 95 - 1000C mit 425S4 g Chlor umgesetzt.
Unter Einhaltung der dort angegebenen Reaktionsbedingungen erhält man nach beendeter Reaktion eine ausgeflockte Kristallmasse«
Man kühlt ab9 dekantiert vom überstehenden Wasser, löst
in 500 ml Dioxan und fällt'aus 7 Liter kaltem Masser aus. Man
erhält farblose feine Kristalle (367,2 g , entsprechend 94,6 %
der theoretischen Ausbeute) vom Schmelzpunkt 138s80C. Eine
aus Aceton umkristallisierte Probe schmilzt bei 158°C. Das H-NMR-Spektrum ist im Einklang mit untenstehender Struktur.
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Die Elementaranalyse ergibt (t
gefunden
39,85 % C 3,63 % H 7,20 %N 36,25 % Cl
39,85 % C 3,63 % H 7,20 %N 36,25 % Cl
berechnet 40,23 % G 3,63 % H 7,22 % N
36,54 % Cl.
Cl Cl
HO— CH-CHa- N Ν— CH0-CH-OH
H-CHa- N Ν CH0CH
. Nc/ CH-
Il 3
Herstellung der Polyester
Beispiel 1: Bromhaltiger, ungesättigter Polyester enthaltend
ca. 40 % Brom (unverdünnt)
In einer mit Rührer, Thermometer, absteigendem Kühler mit
Vorlage und Stickstoffeinlass versehenen Laborglasapparatur wird ein Gemisch aus: ·
171,5 g Maleinsäureanhydrid 55,5 g Phthalsäureanhydrid
54,5 g Adipinsäure
(I575 Mol) (0,375 Mol)
(0,375 Mol)
unter einem Stickstoffstrom auf 800C erwärmt und mit einem
Gemisch aus:
672,3 g l,3-Di-(2-hydroxyäthyl)--
4,5,6,7-teträbrombenzimidazolon (I525 ".
146,-0 g Diäthylenglykol (1D375
. 15,4 g Aethylenglykol- . (O825
0SS20/1Q
versetzt. Diese Mischung wird innerhalb 1 Stunde unter Stickstoff auf 1500C erwärmt.-unter ständigem Rühren steigert man
die Temperatur dann gleichmässig innerhalb von 6 Stunden auf
2100C. Nach 4stUndigem Erhitzen bei 2100C zeigt eine Probe eine
Säurezahl von 122 an. Nach weiteren 3stUndigem Erhitzen ist die Säurezahl auf 12 gesunken. Man kühlt die Reaktionsmasse auf
18Ö°C, fügt 200 mg Hydrochinon zu und giesst sie zur Abkühlung
auf ein Blech aus'. In quantitativer Ausbeute wird ein bei Raumtemperatur
festes Produkt erhalten, dessen Säurezahl 11s0 beträgt
und dessen Erweichungspunkt (Kofier) bei 62 - 64°C liegt.
Der so erhaltene neue ungesättigte Polyester hat einen Gehalt an stabilem Brom von 37A Gewichtsprozent (berechnet 38,61 %
Br).
Der neue, ungesättigte Polyester löst sich beim schwachen Erwärmen
leicht iß Styrol in unterschiedlichsten Mischungsverhältnissen,
z.B.
1 a) Lösung aus 100 Gewichtsteilen des oben'erhaltenen Polyesters
in 50 Teilen Styrol:
Dichte der Lösung: 1,399 g/ml (bei 2O0C)
"Viskosität: 644 cP (bei 300C) Bromgehalt: 25,7 Gewichtsprozent»
1 b) Lösung aus 150 Teilen des oben beschriebenen Polyesters in 50 Teilen Styrol» Bromgehalt: 28,9 Gewichtsprozent.
1 c) Lösung von 100 Teilen des Polyesters in 100 Teilen Styrol.'
Bromgehalt: 19,3 Gewichtsprozent«
Lösungen 1 a), l.b), 1 c) sind während einer Zeit von mehreren
Wochen bei Temperaturen zwischen 5 - 25°C stabil=
ÖSI2Q/1Q3
Beispiel 2: Ungesättigter, bromhaltiger Copolyester enthaltend
ca. 25 % Brom (unverdünnt)
In einer Apparatur gemäss Beispiel 1 kondensiert man ein Gemisch aus: .
85,75 g Maleinsäureanhydrid (0,875 Mol)
27,75 g Phthalsäureanhydrid (0,1875 Mol)
27,25 g Adipinsäure (0,1875 MoI)-
73,00 g Diäthylenglykol ' (0,688 Mol)
168,1 g 1,3-Di-(2-hydroxyäthyl)-4,5,6,7-tetrabrombenzimidazolon
(0,3125 Mol)
43,12 g Aethylenglykol (0,70MoI).
Dabei wird das Reaktionsgemisch unter Stickstoff innerhalb einer Stunde auf 1600C erwärmt, die blassgelbe Suspension Xtfird
dann unter Rühren innerhalb von 6 Stunden auf 2100C gebracht
und anschliessend während 4 Stunden bei 210 - 2200C reagieren
gelassen. Danach beträgt die Säurezahl einer Probe 184.
Man kühlt das Reaktionsprodukt auf 1800C un.d kondensiert es
unter einem Wasserstrahlvakuum von etwa 25 - 30 Torr bei 1800C
weiter. Nach 90 Minuten ist die Säureza.hl des Produktes auf 5-7 gefallen. Man gibt zu dem Produkt 200 mg Hydrochinon und
mischt das noch warme Harz mit Sryrol im Gewichtsverhältnis Harz/Styrol - 100/43.
Die so erhaltene Lösung enthält 17,9 Gewichtsprozent stabiles.
Brom (berechnet 18,02 % Br). Sie weist eine Dichte von 1,28 g/ml bei 200C auf und eine Viskosität von 178 cP bei 300C.
Beispiel 3: Chlorhaltiger, ungesättigter Polyester enthaltend
ca. 28 % Chlor (unverdünnt).
Analog Beispiel 2 kondensiert man folgendes Gemisch gemäss den Bedingungen, wie sie in Beispiel 2 beschrieben sind:
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1 1 ι a
49,0 g Maleinsäureanhydrid Ϊ (0,5 1IfIoI)-7,3
g Adipinsäure (0,05 MoI)
144,0 g 1,3-Di-(2-hydroxyäthyl)-4,5,6,7-tetra-
chlor-benzimidazolon (0,4 MoI)
4,9 g Aethylenglykol (0-,08 MoI)
10,6 g Diäthylenglykol ■ (O5I
Als Inhibitor werden 150 mg Hydrochinon verwendet* Der in quantitativer
Ausbeute erhaltene ungesättigte Copolyester (mit 27,9 % stabilem Chlor) wird mit Styrol im Gewichtsverhältnis Harz/
Styrol = 100/30 gemischt« Diese Lösung, welche eine mitteln
viskose Flüssigkeit darstellt, enthält 21,1 Gewichtsprozent
stabiles Chlor (berechnet: 21,4 %).
^/ergleichsbeispiel A (gemäss Vorschrift von Sorenson-Campbell
in "Präparative Methoden der Polymeren»
' ' . chemie" (1962)).
Wie von Sorenson-Campbell auf Seite 277 in ¥ersuch 252 beschrie=
. ben, wird folgendes Gemisch polykondensiert:
85 g Aethylenglykol (1
146 g Diäthylenglykoi (1
171,5"g Maleinsäureanhydrid (1,75 Mol)
55s5 g Phthalsäureanhydrid (0,375 Mol)
54,5 g Adipinsäure (0.
Die Säurezahl des so erhaltenen Polyesters beträgt ca. 20. Dieser
wird mit Styrol im Gewichtsverhältnis Polyester/Styrol = 1.00/43 gemischt. Die Dichte dieser Lösung beträgt 1,155-g/ml
bei 200C. Die Viskosität der Lösung ist 3400 cP bei 300C.
Vergleichsbeispiel B
Entsprechend Beispiel 1 des US-Patentes 2s779s701 wird ein Gemisch
aus-52,8 g reinem Aethylenglykol (0,851"MoI)5 90,0 g Di-
athylenglykol (0,848 Mol) und 394,5 (1,015 Mol) 3,4*5,6,7,7-Hexaclilor-3,6-eodomethylen-l,2,3s
6-tetrahydrophthalsäure zusammen
mit 70j8 g Maleinsäureanhydrid unter Ueberleitung von
Stickstoff und gleichmässigem Rühren.innerhalb von 2 Stunden
auf 160 - 1700C gebracht. Dabai bdgirmt Wasser abzudestillieren.
Man kondensiert das Reaktionsgemisch bis das Reaktionsprodukt
die Säurezahl von ca. 56 erreicht hat (Totalzeit ca. 6 Stunden), dann fügt man 3,6 g Tetrahydrofurfurylalkohol (0,035 Mol) zu,
gibt 0,1 g Hydrochinon zum Reaktionsprodukt und kondensiert dieses weiter bis zur Säurezahl von ca. 45, wozu weitere 1,5 Stunden
benötigt werden. Zur Abkühlung giesst man das Kondensationsprodukt auf ein Blech aus (unter Kühlung mit Stickstoffgas).
Das erhaltene, helle Harz (542 g) erweicht unterhalb von 1000C
(Erweichungsbeginn: 67°C) und enthält 38,1 Gewichtsprozent Chlor,
Aus diesem Harz werden durch Mischen mit Styrol und unter Rühren
und leichtem Erwärmen folgende Mischungen hergestellt, welche bei Raumtemperatur mehr oder weniger hochviskos sind.
Vergleichspolyesterlösung B 1) Gemäss Beispiel 29 des US-Patentes
L~ 2,779,701
100 Teile obigen Polyesters werden in 30 Teilen Styrol gelöst. Dabei.entsteht eine hochviskose Lösung, die ca. 30 % Chlor enthält.
Vergleichspolyesterlösung B2)
100 Teile obigen Polyesters x^erden in 43 Teilen Styrol gelöst.
Der Chlorgehalt der Lösung beträgt 26,6 Gewichtsprozent. (Diese Vergleichspolyesterlösung entspricht hinsichtlich Verdünnung
der im Beispiel 2 hergestellten Polyesterlösung).
Vergleichspolyesterlösung Bq)
100 g obigen Polyesters werden in 50 Teilen Styrol gelöst. Diese Lösung hat einen Chlorgehalt von 25,1 Gewichtsprozent.
Diese Vergleichspolyesterlösung entspricht hinsichtlich Verdünnung der im Beispiel 1 a) hergestellten Polyesterlösung.
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Beispiel 4 Hochviskoser, ungesättigter Polyester mit
23 % Bromgehalt
Eine Mischung aus:
69,64 g Fumarsäure,(0,6 Mol)
■ 98,06 g Maleinsäureanhydrid (1,0 Mol) 66,45 g Isophthalsäure (0,4 Mol)
■ 98,06 g Maleinsäureanhydrid (1,0 Mol) 66,45 g Isophthalsäure (0,4 Mol)
wird zusammen mit
215,1 g des nach Beispiel a) hergestellten Diols (0,4 Mol),
31 g Aethylenglykol (0,5 Mol) und 135,39 g Neopentylglykol (1,3 Mol)
auf 1500C erhitzt, wobei unter Rühren und Einleiten von Stickstoff
die Kondensation unter Abdestillieren von Wasser und des Ueberschusses an Glykol beginnt. Innerhalb von 4 Stunden erwärmt
man das Gemisch dabei auf 20O0C5 wobei eine klare, farblose
Schmelze entsteht. Dann erhöht man die Temperatur während 2 Stunden
auf 2100C, danach weist das Kondensat eine Säurezahl'von 41
auf. Man kühlt dann die Schmelze auf 17O0C9 gibt ein Gemisch
aus 3,0 g Benzylalkohol und 0,3 g Hydrochinon zu, rührt sie noch
20 Minuten bei 1600C und kühlt sie durch Ausgiessen auf Bleche
auf Raumtemperatur ab ο Der so erhaltene ungesättigte Polyester
enthält 23,1 % Brom und weist eine Säurezahl von 36 auf.
Beispiel 5 Ungesättigter Polyester enthaltend 50 Mol-% MaleinsäurekompQnente
und 37 % Brom
1,0 Mol 997oiges Maleinsäureanhydrid (99,05 g) und 1,0 Mol 94%ige
Sebazinsäure (215,16 g), werden zusammen mit 1,0 Mol des nach Beispiel a hergestellten Diols (537,8 g) und 1,2 Mol Aethylenglykol
(74s5 g) unter Stickstoffatmosphäre innerhalb von 3 Stunden
von 1500G auf 2100C gebracht, wobei unter Rühren kondensiert
wird und eine klare farblose Schmelze entsteht. Man steigert die Temperatur auf 2200C und rührt die Schmelze 2 Stunden lang.
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Dann kühlt man sie auf 1700G ab. Eine aus dem Ansatz entnommene
Probe weist dann eine Säurezahl von 28 auf. Man gibt 0,5 g Hydrochinon und 1,2g Benzylalkohol zu und rührt noch 30 Minuten
bei 170-18O0C. Man lässt dann das klare, blassgelbe Harz erkalten.
Es weist 37 % Brom auf. 1 Gewichtsteil dieses Harzes ist zum Beispiel in 0,4 Teilen Styrol bei 50-6O0C gut löslich.
Beispiel 6 Ungesättigter Polyester mit 38 % Brom und geringem
C=C-Gehalt .
Bezüglich Reaktionszeiten und Temperaturen polykondensiert man
gemäs's Beispiel 5 folgendes Gemisch:
19,8 g .Maleinanhydrid (0,2 Mol)
29,7 g Phthalsäureanhydrid (0,2 Mol)
40.5 g Sebazinsäure (0,2 Mol) 58,4 g Adipinsäure (0,4 Mol)
268,9 g Diol gemäss Beispiel a (0,5 Mol)
31 g Aethylenglykol (0,5 Mol)
10.6 g Diäthylenglykol (O5I Mol)
Nach Beendigung der Reaktion werden 0,5.g Benzylalkohol und 0,25 g Hydrochinon eingerührt.
Der so erhaltene Polyester weist eine Säurezahl von 11 auf, sein Erweichungspunkt ist/^ 250C (nach Kofier) und sein Gehalt an
C=C-Doppelbindungen beträgt 0,47 val/kg (100 % der Theorie).
Beispiel 7 Fester ungesättigter Polyester enthaltend .38 %
Brom und eine langkettige Diolkomponente
Genau nach Beispiel 5 polykondensiert man ein Gemisch folgender Substanzen:
99,05 g Maleinsäureanhydrid (1,0 Mol)
29,37 g Adipinsäure (0,2'Mol)
376,46 g Diol gemäss Beispiel a (0,7 Mol)
101,17 g 1,12-Dodecandiol (0,5 Mol).
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Das erhaltene Polykondensat wird, wie in Beispiel 5 beschrieben
mittels 1,2 g Benzylalkohol und 0,3 g Hydrochinon stabilisiert. Das erkaltete Material hat folgende Eigenschaften:
Bromgehalt: 38,4 %
Säurezahl: 21
Erweichungspunkt nach Kofier: 64°C
Gehalt an Doppelbindungen: 1,67 val/kg (97 Ί, der Theorie)
Beispiel 8 Fester .ungesättigter Polyester enthaltend 29,5 %
Chlor
Ein Gemisch aus folgenden Substanzen wird gemäss Beispiel 5 polykondensiert
und dann stabilisiert:
■19S34 g Fumarsäure (O316 Mol)
2,43 g Adipinsäure (0,016 Mol)
38,81 g Diol gemäss Beispiel c (0sl Mol)
3S72 g Aethylenglykol (0,06 Mol)
3,53 g Diäthylenglykol (0,03 Mol)»
Man erhält einen blassgelben, festen Polyester mit einer Säurezahl
von 35.
Beispiel 9 Bromhaltiger ungesättigter Polyester aus einem Polyalkylenglykol
Gemäss Beispiel 5 polykondensiert man ein Gemisch aus:
24sO g Polyäthylenglykol 600 (O5^
484,2 g Diol gemäss Beispiel a (O9S
98,1 g Maleinsäureanhydrid" (I5OMoI)
4998 g Phthalsäureanhydrid (0,3 Mol),
Das erhaltene Polykondensat behandelt man mit 1,5 g Benzylalkohol und fügt 0,4 g Hydrochinon zu. Man erhält so einen zähflüssigen
ungesättigten Polyester mit der Säurezatil 13 und einem Bromgehalt
von 33,2 %.'-
/1
Beispiel 10 Fester ungesättigter Polyester enthaltend
37 % Brom
171,5 g (1,75 Mol) Maleinsäureanhydrid, 132,9 g (0,8 Mol) Isophthalsäure,
146,0 g (1,375 Mol) Diäthylenglykol, 672,3 g (1,25. Mol) des nach Beispiel a hergestellten Diols und 18,5 g (0,3 Mol)
Aethylenglykol werden in einem 2,5 Liter fassenden Glaskolben vermischt und unter Stickstoff auf 1500G erwärmt. Dann beginnt
man mit Rühren und steigert innerhalb von 6 Stunden die Temperatur
auf 210°C. Dabei entsteht eine gelbliche klare Schmelze.
Dann senkt man die Temperatur auf 2000C, legt ein Vakuum von
20 Torr an und nach 2 Stunden wird mit Stickstoff belüftet. Man gibt 0,5 g Hydrochinon zu und giesst den Polyester auf Bleche
aus. In quantitativer Ausbeute erhält man ein gelbliches,klares Produkt mit einem Erweichungspunkt (nach Kofier) von 71°C,
einer Säurezahl von 26 und einem Bromgehalt von 37,6 %.
Beispiel 11 Fester ungesättigter Polyester enthaltend
47 % Brom
Man arbeitet gemäss Beispiel 10 und bringt folgende Komponenten zur Polykondensation:
171,5 g Maleinsäureanhydrid (1,75 Mol)
55,5 g Phthalsäureanhydrid (0,375 Mol)
54,5 g Adipinsäure (0,375 Mol)
1075,7 g Diol nach Beispiel a (2,0 Mol)
90,25 g Diäthylenglykol (0,85 Mol).
Die Aufarbeitung und Stabilisierung des Polykondensates erfolgt
ebenfalls gemäss Beispiel 10.
Man erhält 1359 g (100 % der Theorie) eines Produktes, das bei
9.8°C erweicht (Kofier), dessen Säurezahl 10 ist, und das 47 %
Brom enthält. Das erhaltene Produkt kann mit Styrol vermischt
werden.
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*Τ "tf V V V
Beispiel 12 Ungesättigter, fester Polyester enthaltend
37 % Brom
Gemäss Beispiel 10 bringt man folgende Substanzen zur Polykondensation:
171,5 -g Maleinsäureanhydrid (1,75 Mol)
99,6 g Terephthalsäure (0,6 Mol)
29,1 g Adipinsäure (0,2 Mol)
146,0 g Diäthylenglykol (1,375 Mol)
672,3 g Diol nach Beispiel a (1,25 Mol)
18,5 g Aethylenglykol (0,3MoI).
Durchführung, Stabilisierung und Aufarbeitung erfolgt wie im
Beispiel 10 beschrieben.
Man erhält ein helles Produkt, dessen Säurezahl bei 30 liegt
und dessen Erweichungspunkt (Kofier) 500C beträgt.. Der Bromgehalt
beträgt 37,6 %. .
Beispiel 13 Fester, ungesättigter Polyester enthaltend
23 % Chlor
Analog Beispiel 10 unterwirft man folgendes Stoffgemisch einer Polykondens at ion:
128,63 g Maleinsäureanhydrid (I93125 Mol)
41.6 g Phthalsäure ■ ' ■ (0,281 Mol) 40,9 g Adipinsäure (O5281 Mol)
540 g Diol nach Beispiel b . (1,5 Mol)
67.7 g Diäthylenglykol (0,637 Mol),
Zwecks Stabilisierung und Aufarbeitung des Polykondensates verfährt
man genau wie in Beispiel 10 beschrieben und erhält ein helles, klares Harz, das bei 65°C erweicht (Kofler) und dessen
Säurezahl 175 ist. Das Produkt enthält 23,7 % Chlor.
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Beispiel 14 Chlorhaltiger, fester, ungesättigter Polyesterenthaltend
22 % Chlor
Gemäss Beispiel 10 bringt man ein Gemisch aus:
128,63 g Maleinsäurenahydrid (1,3125 Mol)
83,2 g Isophthalsäure (0,5625 Mol)
360,2 g Diol gemäss Beispiel b (1,00 Mol)
120,8 g Diäthylenglykol (1,1375 Mol)
zur Polykondensation und arbeitet es analog auf» Man erhält so
ein hellbraunes Harz vom Erweichungspunkt 63°C, einer Säurezahl von 32 und einem Chlorgehalt von 22,8 %.
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Anwendungsbeispiele
Beispiel I ' ν
100 g des nach Beispiel 1 a) hergestellten styrolhaltigen Polyesters
werden mit 0,4 g 8 %igem Cobaltnaphthenat homogen vermischt
und anschliessend werden 1S5 g 50%iges Methylä'thylketonhydroperoxid
(in Dimethylphthalat) eingerührt. Nach kurzem Evakuieren wird diese homogene, klare Mischung in Aluminiumformen
gegossen und bei Raumtemperatur (230C) gehärtet» Schon nach 2
Stunden ist das Harz praktisch durchgehärtet. Man entformt, lässt den Giessling noch 1 Tag bei Raumtemperatur liegen und
erhält folgende Messwerte:
Biegefestigkeit (nach VSM* 77103) = H507 kg/mm2
Durchbiegung (nach VSM 77103) = 7,0 mm
Schlagbiegefestigkeit (nach VSM 77105) = 6,17 cmkg/cm
Wasseraufnahme (4 Tage bei 2O0C) = 0,22 %
Formbeständigkeit (nach DIN** 53461) .= 61°C
Brennbarkeit (nach CTM/20a)*** = Stufe 2 (Brenn
dauer: 0 see.)
* VSM = Verein Schweizerischer Mascllnenindustrieller
** DIN = Deutsche Industrie-Norm *** £IBÄ-Testing-Method/20a
Beschreibung des Testes nach CTM/20a:
Ein waagrecht eingespannter DIN-Normalstab (120x15x10 mm) aus
dem zu prüfenden Kunststoff wird 1 Minute lang der Flamme eines mit Erdgas gespeisten, unter 45° geneigten Bunsenbrenners
(Brenneröffnung 9 mm, Flammenhöhe bei senkrecht gestelltem Brenner: 10 cm) ausgesetzt, so dass sich die 15 mm breite
Fläche des Prüflings 3 cm über der Brenneroberkante und die Stirnfläche 1 cm in waagrechtem Abstand von der Brennerunterkante
befindet.
Probe brennt 15 - 60 Sekunden (oder länger) nach Entfernen der Flamme
Probe brennt 1-14 Sekunden nach Entfernen der Flamaie
Probe brennt 0 Sekunden, d.h. entzündet sich nicht.
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Stufe | 0: |
Stufe | 1: |
Stufe | 2: |
Stufe 1 bedeutet z.B., dass der St.ab, nach Entfernen der Flamme
nicht langer als 15 Sekunden weiterbrennt. Sie ist vergleichbar mit der Kategorie 2 nach ISO/R4* 1210 (Brenndauer 1 - 14
Sekunden).
4*) ISO/R = International ^Standards Organisation/ Recommendation
100 g des Gemisches geniäss Beispiel 1 b) werden, wie in Beispiel
I beschrieben, verarbeitet. Man erhält glasdurchsichtige Formkörper mit glatter Oberfläche, welche folgende Eigenschaften
aufweisen:
Biegefestigkeit (nach VSM 77103) Durchbiegung (nach VSM 77103) ·
Wasseraufnähme (4 Tage bei 20°C) =
Formbeständigkeit (DIN 53461)
Brennbarkeit (CTM/20a) «= .Stufe 1
(Brenndauer: 1 see.)
100 g des nach Beispiel 1 c) hergestellten styrolisierten Polyesters
werden geniäss Beispiel I verarbeitet. Man erhält unbrennbare Formkörper, welche folgende Eigenschaften aufweisen:
Dielektrischer Verlustfaktor tan S (50 Hz)
bei 23°C = 0,0066 bei 100°C = 0,010 bei 150°C =0,039
η, | 35 | kg/mm |
6, | 2 | mm |
o, | 28 | % |
57 | O |
Dielektrizitätskonstante S | bei | 23° | C | - 3,2 | X | 10 |
■ | bei | 100° | C | = 3,4 | X | 10 |
bei | 150° | C ' | = 3,6. | |||
Spezifischer Durchgangs- widerstand |
bei | 23° | C | = 3,5 | ||
bei | 100° | C | = · 1.4 | |||
16Ä -cm JX. .cm
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53384
Biegefestigkeit (nach VSM 77103) : Durchbiegung (nach VSM 77103)
Schlagbiegefestigkeit (nach VSM 77105)
Wasseraufnahme (4 Tage bei 200C) :
Formbeständigkeit (nach DIN 53461) = Brennbarkelt (CTM/20a)
7,75 kg/ma"
12 j, 9 mm
12 j, 9 mm
2 8,07 cmkg/cm 0,17 %
57°C
Stufe 1
(Brenndauer: 1 sec.)
(Brenndauer: 1 sec.)
Beispiel IV '·
100 g des nach Beispiel 2 hergestellten Polyester-Styrolgemisches werden gemäss Beispiel I verarbeitet, wobei jedoch
nur jeweils die Hälfte der dort verwendeten Kobaltnaphthenat- und Methyläthylketonhydroperoxidlösung zur Anwendung komoit.
Die Mischung polymerisiert in etwa 6 Stunden bei Raumtemperatur zu einem festen Formkörper durch, den man nach 24 Stunden
entformt. Er zeigt folgende Messwerte:
Dielektrischer Verlustfaktor tan S (50.Hz)
bei 23°C = 0,020 bei 1000C = 0,039
Dielektrizitätskonstante
23°C = 4,2
Spezifischer Durchgangswiderstand
bei 23°C = 9,6 χ 10
cm
Biegefestigkeit (nach VSM 77103)
Durchbiegung (nach VSM 77103)
Schlagbiegefestigkeit (nach VSM 77105)
Zugfestigkeit (nach VSM 77101) Bruchdehnung (nach VSM 77101) Brennbarkeit (nachfcCTM/20a)
= 5,83 kg/mm (bei maximaler Durchbiegung kein Bruch)
= > 20,0 mm
= 10,3-14,3 cmkg/crn
= 3,2 kg/mm
- 18 %
= Stufe 1
(Brenndauer: 2 see.)
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Vergleichsbeispiei IA '
Gewichtsteiie des gemäss Vergleichsbeispiel A hergestellten
styrolisierten Polyesters werden genau nach Beispiel I verarbeitet.
Man'erhält klare Formkörper, welche im Gegensatz zu obigen Beispielen
sehr gut und mit stark russender Flamme brennen und im Übrigen folgende Eigenschaften aufweisen:
Biegefestigkeit (nach VSM 77103)' = 6,72 kg/mm
Durchbiegung <nach VSM 77103) = 10,3 mm
Formbeständigkeit (nach DIN' 53461) = 57°C
Durchbiegung <nach VSM 77103) = 10,3 mm
Formbeständigkeit (nach DIN' 53461) = 57°C
Brennbarkeit (nach CTM/20a) = Stufe 0
(Brenndauer:>60 see.)
Der Vergleich zeigt, dass die erfindungsgemässen, flammhemmenden
Polyester mechanisch mindestens dem handelsüblichen, nicht unbrennbaren Produkt gleichwertig sind.
a) 100 g der im Vergleichsbeispiel B hergestellten Vergleichspolyesterlösurig
B-, werden mit 0,5 g-87oigem Cobaltnaphthenat
und 1,5 g Cyclohexanonhydroperoxid (in Dimethylphthalat)
bei Raumtemperatur' innig vermischt, zur Entfernung von Luftblasen kurz evakuiert und in Aluminiumformen gegossen. Nach 2-3 Stunden bei Raumtemperatur ist das Polyesterharzgemisch praktisch durchgehärtet. Man entformt die Prüfkörper, welche zur Durchführung des Brennbarkeittestes geeignet sind.
bei Raumtemperatur' innig vermischt, zur Entfernung von Luftblasen kurz evakuiert und in Aluminiumformen gegossen. Nach 2-3 Stunden bei Raumtemperatur ist das Polyesterharzgemisch praktisch durchgehärtet. Man entformt die Prüfkörper, welche zur Durchführung des Brennbarkeittestes geeignet sind.
Brennbarkeit(nach CTM 20) : Stufe 1 (Brenndauer: 1 see.)
Diese gemäss US-Patent 2,779,701, Beispiel 1) hergestellte Polyesterharzlösung ist so hochviskos, dass nur Stäbe für
den Brennbarkeitstest, jedoch keine 4 bzw. 2 mm Platten gegossen werden können, sodass keine normgerechten mechanischen Prüfungen durchführbar sind.
den Brennbarkeitstest, jedoch keine 4 bzw. 2 mm Platten gegossen werden können, sodass keine normgerechten mechanischen Prüfungen durchführbar sind.
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> I
Ein Vergleich mit Anwendungsbeispiel I zejLgt, das-s die
erfindungsgemässens das besser unbrennbarmachende Tetrabrombenzimidazolonderivat
enthaltenen Polyester mit Styrol mehr verdünnt werden können, wobei eine bessere Verarbeitbarkeit
erreicht wird, und dass die aus den niedrigviskoseren, erfindungsgemässen Polyesterharzlösungen erhaltenen gehärteten
Produkte hinsichtlich ihrer flammhemmenden Eigenschaften mindestens gleichwertig sind.
b) 100 Teile der im Vergleichsbeispiel B hergestellten Vergleichspolyesterlösung
B^ werden genau wie obigen unter a) gehärtet. Man erhält Formkörper mit folgenden Eigenschaften:
Brennbarkeit (nach CTM 20a) Stufe 1 (Brenndauer 1 see.)
Biegefestigkeit (nach VSM 77103) 8,56 kg/mm2 Durchbiegung (nach VSM 77103) 3,6 mm
Wasseraufnahme (1 Stunde/100°C) 0,84 % .
c) 100 Teile der im Vergleichsbeispiel B hergestellten Vergleichspolyesterlösung
Bo werden wie im Anwendungsbeispiel I gehärtet
und man erhält Formkörper mit folgenden Eigenschaften:
Brennbarkeit (nach CTM 20a) Stufe 1 (Brenndauer 1 see.)
Biegefestigkeit (nach VSM 77103) 6,90 kg/mm2 Durchbiegung (nach VSM 77103) 3,40 mm
Schlagbiegefestigkeit
(nach VSM 77105) 3,18 cm'kg/cm
Wasseraufnahme (1 Tag/100°C) 0,32 % Formbeständigkeit (nach DIN 53461) 50,00C
Dielektrische Konstante £ bei 23°C = 3,5
bei 1000C =4,7 bei 1300C = 5,7
Dielektrischer Verlustfaktor
tan h (50 Hz) bei 23°C = 0,012
bei 1000C = 0,065 bei 130°C = 0,13
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Spezifischer Durchgangswidersiiand ' . ς
(nach DIN 53482) bei 23°C = 7,3 -10 ^h-cm
bei 1000C = 6,9 -1011
Aus einem Vergleich der gemäss Beispiel c erhaltenen Formkörper
mit den den gleichen Styrolgehalt aufweisenden Formkörper gemäss Anwendungsbeispiel I geht hervor, dass die aus den erfindungsgemässen
Polyestern hergestellten Formkörper sowohl eine bessere Flammhemmung als auch bessere mechanische Eigenschaften aufweisen.
Die aus den erfindungsgemässen Polyestern hergestellten Formkörper sind ferner durch eine bessere Wärmestabilität gekennzeichnet,
wie aus einem Vergleich der elektrischen Eigenschaften der Formkörper bei höherer Temperatur entnommen werden
kann.
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Claims (8)
1. Ungesättigtes lineare Polyester, deren Säurekomponente zu mindestens 20 Mol-%, vorzugsweise mindestens 50 Mol-%, bezogen
auf die Gesamtmenge der Dicarbonsäureresten, aus ungesättigten Dicarbonsäureresten besteht, dadurch gekennzeichnet,
dass sie als flammhemmende Komponenta Dioireste der Formel I
X X
i (I)
-0 - CH - CH - N N-CH-CH-O-
Rl Ro C Ro R-i
12A'21
enthalten, worin X Brom- und/oder Chloratome bedeuten, R, und
R| unabhängig voneinander je ein Wasserstoffatom, die Methyl-,
Aethyl- oder Phenylgruppe bedeuten und R2 und RO unabhängig
voneinander je ein Wasserstoffatom oder zusammen mit R, bzw. R^ den Trimethylen- oder Tetramethylenrest bedeuten.
2. - Polyester gemäss Anspruch l.aus Maleinsäure- bzw. Fumarsäureresten
und bis zu 50 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Dicarbonsäurereste, aus aromatischen, einen Benzolring
aufweisenden Dicarbonsäureresten und/oder aliphatischen Dicarbonsäureresten, die 4 bis 10 Kohlenstoffatome enthalten,
Diolresten aliphatischen Diole, welche 2 bis 24. Kohlenstoff-.atome
aufweisen, wobei die aliphatische Kohlenwasserstoffkette auch Aethersauerstoffatome enthalten kann, dadurch gekennzeichnet,
dass sie Dioireste der Formel I enthalten, worin X Brom- oder Chloratomes R^ und R^ je ein Wasserstoffatom oder
die Methylgruppe und R2 und RO je ein Wasserstoffatom bedeuten.
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3. Polyester gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass sie als Diolreste der Formel I l,3-Di-(2-oxyäthyl)-4,5,6,7-tetrabrombenzimidazolon,
1,3-Di-(2-oxyäthyl)-4,5,6,7-tetrachlorbenzimidazolon
oder 1,3-Di- (2-ox'y-n-propyl)-4,5,6,7-tetrachlorbenzimidazolon
enthalten.
4;. Verfahren zur Herstellung von ungesättigten Polyestern,
dadurch gekennzeichnet, dass man Dicarbonsäuren, welche mindestens zu 20 Mol-%, vorzugsweise mindestens zu 50 Mo-%, bezogen
auf die Gesamtmenge der Dicarbonsäuren, aus ungesättigten Dicarbonsäuren bestehen, oder deren Polyester bildende Derivate
mit Diolen der Formel II
HO-CH-CH-N N-CH-CH-OH (II) R1' Ro C R0 R1
-1 2 h 2 l
worin X Brom- und/oder Chloratome bedeuten, R1 und R1' unabhängig
voneinander je ein Wasserstoffatom, die Methyl-, Aethyl-
oder Phenylgruppe bedeuten und R2 und R~ unabhängig voneinander je ein Wasserstoffatom oder zusammen mit R, bzw. R]
den Trimethylen- oder Tetramethylenrest bedeuten, gegebenenfalls in Mischung mit aliphatischen Diolen in bekannter Weise
bis zu einer Säurezahl von kleiner als 100 polykondensiert.
5. Verfahren gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man Maleinsäure und/oder Fumarsäure in Mischung bis zu
50 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Dicarbonsäuren, aromatischer,
einen Benzolring aufweisender Dicarbonsäuren und/oder aliphatischer Dicarbonsäuren, die 4 bis 10 Kohlenstoffatome enthalten,
mit Diolen der Formel II, worin X Brom- oder Chloratome, R, und R-! je ein Wasserstoff atom oder die Methylgruppe und R2 und
Ri je ein Wasserstoffatom bedeuten, in Mischung mit aliphatischen
Diolen, welche 2 bis 24 Kohlenstoffatome aufweisen, wobei die aliphätische
Kohlenwasserstoffkette auch Aethersäuerstoffatome enthalten
kann, bis zu einer Säurezahl von 5-50 polykondensiert.
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6. Verfahren gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
dass man als Diol der Formel II l,3-Di-(2-hydroxyäthyl)-4,5,6,7-tetrabrombenzimidazolon,
1,3-Di-(2-hydroxyäthyl)-4,5,6,7-tetrachlorbenzimidazolon
oder l,3-Di-(2-hydroxy-npropyl)-4,5,6,7-tetrachlorbenzimidazolon
verwendet.
7. Härtbare Gemische, die zur Herstellung von Formkörpern einschliesslich Flächengebilde geeignet sind, dadurch gekennzeichnet,
dass sie (a) ungesättigte Polyester gemäss Anspruch 1, (b) copolymerisierbare Monomere und (c) Polymerisationskatalysatoren
enthalten.
8. Gemische gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie als copolymerisierbares Monomeres Styrol enthalten.
FO 3.33 (Sta) Sta/rm
509820/1036
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