DE2458480A1 - FIRE-RETARDANT PLASTICS AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF - Google Patents
FIRE-RETARDANT PLASTICS AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOFInfo
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Description
" Feuerhemmende Kunststoffe und Verfahren zu ihrer Herstellung ""Fire retardant plastics and their manufacturing process"
Priorität: 10. Dezember 1973, V.St.A., Nr. 423 565 24. April 1974, V.St.A., Nr. 463 566Priority: December 10, 1973, V.St.A., No. 423 565 April 24, 1974, V.St.A., No. 463 566
Gegenstand der Erfindung sind feuerhemmende Kunststoffe, insbesondere thermoplastische Polymerisate, und ein Verfahren zur Herstellung dieser feuerhemmenden Kunststoffe.The invention relates to fire-retardant plastics, in particular thermoplastic polymers, and a process for making these fire retardant plastics.
Organische Polymerisate werden in großem Umfange bei der Herstel-^ lung von weitverbreiteten Verbrauchsgegenständen und industriellen Gegenständen verwendet. Bei ihrer üblichen· Herstellungsweise sind derartige Polymerisate leicht entzündbar und brennbar. Wegen der Feuergefahr bei ihrer Anwendung ist es erforderlich geworden, die organische Polymerisate- enthaltenden Mittel feuerhemmend auszurüsten. Es sind bereits zahlreiche halogenierte organische Verbindungen als feuerhemmende Mittel"für organische Polymerisate vorgeschlagen worden, doch haben sie sich bei ihrer Anwendung nicht als voll befriedigend erwiesen; Obwohl -zahlreiche halogenierte Ver~Organic polymers are used to a large extent in the manufacture used by widely used consumer and industrial items. In their usual way of making such polymers are highly flammable and combustible. Because of the fire hazard associated with their use, it has become necessary to make the organic polymer-containing agents fire-retardant. Numerous halogenated organic compounds have been proposed as fire retardants for organic polymers have been, but they have not proven fully satisfactory in their application; Although numerous halogenated ver ~
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bindungen eine Verbesserung der Feuerhemmung bei diesen Polymerisaten bewirken, sind sie gewöhnlich nachteilig auf Eigenschaften dieser Polymerisate, wenn'sie·in ausreichenden Mengen eingesetzt werden, den gewünschten Grad an-einer Feuerhemmung zu vermitteln. Außerdem sind zahlreiche halogenierte Verbindungen flüchtig oder instabil, so daß derartige Substanzen enthaltende Polymerisate im Laufe der Zeit ihre feuerhemmenden Eigenschaften verlieren. Zahlreiche bromierte Verbindungen sind als unbefriedigend empfunden worden, da sie bei den Polymerisaten eine Weichmacherwirkung ausüben, die bei harten Kunststoffsystemen unerwünscht ist.bonds improve the fire retardancy of these polymers effect, they are usually detrimental to the properties of these polymers if they are used in sufficient quantities to convey the desired degree of fire retardancy. In addition, numerous halogenated compounds are volatile or unstable, so that such substances containing polymers lose their fire retardant properties over time. Numerous brominated compounds are found to be unsatisfactory because they have a plasticizing effect on the polymers, which is undesirable in hard plastic systems.
Es ist nun gefunden worden, daß 1,1,2,3,4,4-Hexabrombuten-2 ein sehr wirksames feuerhemmendes Mittel für thermoplastische organische Polymerisate ist.It has now been found that 1,1,2,3,4,4-hexabromobutene-2 is a is a very effective fire retardant for thermoplastic organic polymers.
Gegenstand der Erfindung sind demzufolge feuerhemmende Kunststoffe, bestehend aus einem thermoplastischen organischen Polymerisat und aus 1,1,2,3,4,4-Hexabrombuten-2 in einer für eine Feuerhemmung ausreichenden Menge.The invention therefore relates to fire-retardant plastics, consisting of a thermoplastic organic polymer and 1,1,2,3,4,4-hexabromobutene-2 in one for one Fire retardant sufficient amount.
1,1,2,3,4r4-Hexabrombuten-2 der nachstehenden Strukturformel1,1,2,3,4 r 4-hexabromobutene-2 of the structural formula below
Br Br BrBr Br Br
I I II I I
Br c C==C C -Br Br c C == CC -Br
I IlI Il
H Br IIH Br II
vereinigt in sich mehrere Eigenschaften, die es wertvoll als feuerhemmendes Mittel für Kunststoffe macht. Die Verbindung ist kristallin, schmilzt bei etwa 18O°C und enthält 90 Gewichtsprozentcombines several properties that make it valuable as a fire retardant for plastics. The connection is crystalline, melts at around 180 ° C and contains 90 percent by weight
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Brom- Wegen ihrer festen Form-ist die Verbindung sehr gut zur Anwendung bei verhältnismäßig hohen Mengen bei Kunststoffen geeignet, bei denen eine häufig durch flüssige bromierte organische Verbindungen hervorgerufene -Weichmacherwirkung unerwünscht ist, da sie auf die physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Produkte schädlich wirkt. Wegen seiner Nichtflüchtigkeit, Stabilität und Unlöslichkeit in Wasser und den meisten üblichen organischen Lösungsmitteln kann das Hexabrombuten-2 nicht dyrch Auslaugen, Waschen öder Verdampfen aus dem Kunststoff entfernt werden. Außerdem ist das Hexabrombuten-2 nicht toxisch, nicht reizend und biologisch abbaubar. .Bromine - because of its solid form - the compound is very useful in the case of relatively high quantities of plastics, which are often brominated by liquid organic Plasticizer effect caused by compounds is undesirable because it affects the physical and mechanical properties of the Harmful products. Because of its non-volatility, stability and insolubility in water and most common organic solvents cannot leach the hexabromobutene-2, Washing or evaporation can be removed from the plastic. In addition, the hexabromobutene-2 is non-toxic, non-irritating and biodegradable. .
1,1,-2,3,4,4-Hexabrombuten-2 istim Handel als ein Gemisch erhältlich, das aus etwa 85 bis 95 Gewichtsprozent des trans-Isomeren und aus 5 bis 15 Gewichtsprozent des cis-Isomeren besteht. Das trans-Isomere ist in Wasser·und den meisten organischen Lösungsmitteln unlöslich. Das-cis-Isomere ist· mäßig löslich in Aceton und einigen anderen organischen Lösungsmitteln. Obwohl das cis-Isomere und das trans-Isomere voneinander getrennt und einzeln als feuerhemmende Mittel bei den erfindungsgemäßen"Kunststoffen verwendet werden können, bevorzugt man'aus wirtschaftlichen und arbeitsmäßigen Gründen die Verwendung eines:Isomeren-Gemisches mit einem Gehalt von etwa 90 % des trans-Isomeren und 10 % des cis-Isomeren.1,1,2,3,4,4-hexabromobutene-2 is commercially available as a mixture consisting of about 85 to 95 percent by weight of the trans isomer and consists of 5 to 15 weight percent of the cis isomer. That trans isomer is found in water · and most organic solvents insoluble. The cis isomer is sparingly soluble in acetone and some other organic solvents. Although the cis isomer and the trans isomer separately and individually used as fire retardants in the "plastics" of the present invention can be, preferably one'aus economic and work-related Reasons to use an isomer mixture with a Content of about 90% of the trans isomer and 10% of the cis isomer.
l,l,2,3,4,4-Hexabrombuten-2 kann in einfacher Weise und in guter Ausbeute durch Eromieren von Diacetylen hergestellt werden. Diese Reaktion kann in üblicher Weise und sicher durch Inberührungbringen eines Gasstroms mit einem Gehalt von 20 bis 40 Molprozent1,1,2,3,4,4-Hexabromobutene-2 can be produced in a simple manner and in good yield by eromizing diacetylene. These Reaction can be carried out in a conventional manner and safely by contacting a gas stream containing from 20 to 40 mole percent
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Diacetylen in einem Inertgas, wie Stickstoff, mit einer verdünnten Lösung von Brom in Wasser, Tetrachlorkohlenstoff oder einem anderen inerten Lösungsmittel durchgeführt werden. Das Reaktionsprodukt ist ein Gemisch von polybromierten Verbindungen, das etwa 75 bis 80 Gewichtsprozent 1,1,2,3,4,4-Hexabrombuten-2, 15 bis 23 Gewichtsprozent 1,1,2,4-Tetrabrombuten-2 und geringe Mengen an Dibrombutadienen enthält. Das kristalline Hexabrombuten-2 kann aus dem Gemisch durch Filtrieren abgetrennt werden. Das auf diese Weise hergestellte Hexabrombuten-2 enthält 85 bis 9 5 % des transisomeren und 5 bis 15 % des cis-Isomeren, gewöhnlich etwa 90 % trans-Isomeres und 10 % cis-Isomeres. Dieses Isomerengemisch kann ohne weitere Behandlung als feuerhemmendes Mittel bei organischen Kunststoffen eingesetzt werden. 1,1,2,3,4,4-Hexabrombuten-2 kann zur Verleihung einer Feuerhemmung bei einer großen Anzahl/vcn üblicherweise brennbaren thermoplastischen organischen Polymeri~ säten verwendet werden. Obwohl es zur Verwendung bei Kunststoffen, die bei Temperaturen unter 200°C verarbeitet werden, besonders vorteilhaft ist, kann es auch bei solchen Kunststoffen Verwendung finden, die während einer verhältnismäßig kurzen Dauer bei höheren Temperaturen verarbeitet werden. Beispiele derartiger organischer Polymerisate·, die erfindungsgemäß verwendet werden können, sind Polyolefine, einschließlich Homopolymerisate und Mischpolymerisate von Äthylen, Propylen und Isobutylen, Vinylchloridhomo- und-mischpolymerisate mit beispielsweise Vinylacetat oder Acrylnitril, ferner Vinylacetathomo- und -mischpolymerisate mit beispielsweise Acrylnitril oder Vinylidenchlorid, weiterhin Polyamide, Polyoxymethylene, Acrylsäure-homo- und -mischpolymerisate, dieaus Acrylsäure, Methacrylsäure, ihrenDiacetylene in an inert gas such as nitrogen with a dilute Solution of bromine in water, carbon tetrachloride or another inert solvent can be carried out. The reaction product is a mixture of polybrominated compounds, which is about 75 to 80 percent by weight 1,1,2,3,4,4-hexabromobutene-2, 15 bis 23 percent by weight 1,1,2,4-tetrabromobutene-2 and small amounts of Contains dibromobutadiene. The crystalline hexabromobutene-2 can be separated from the mixture by filtration. That on this Wise prepared hexabromobutene-2 contains 85 to 95% of the trans isomer and 5 to 15% of the cis isomer, usually about 90% trans isomer and 10% cis isomer. This mixture of isomers can can be used as a fire retardant on organic plastics without further treatment. 1,1,2,3,4,4-hexabromobutene-2 can be used to confer fire retardancy in large numbers usually flammable thermoplastic organic polymers seeds are used. Although it is for use on plastics, which are processed at temperatures below 200 ° C, is particularly advantageous, it can also be with such plastics Find use that are processed for a relatively short period at higher temperatures. Examples of such organic polymers that can be used according to the invention are polyolefins, including homopolymers and copolymers of ethylene, propylene and isobutylene, vinyl chloride homopolymers and copolymers with, for example, vinyl acetate or acrylonitrile, also vinyl acetate homopolymers and copolymers with, for example, acrylonitrile or vinylidene chloride, also polyamides, polyoxymethylenes, homo- and acrylic acid - Copolymers, which from acrylic acid, methacrylic acid, their
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Estern mit Alkanolen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und auch Acrylnitril hergestellt werden können. Ferner sind auch Gemische der vorstehend genannten Polymerisate einsetzbar. Hexabrombuten-2 ist besonders wirksam als feuerhemmendes Mittel in Kunststoffen, die Polyolefine, Polyvinylchlorid oder Acrylharze enthalten.Esters with alkanols with 1 to 4 carbon atoms and also acrylonitrile can be produced. Mixtures of the abovementioned polymers can also be used. Hexabromobutene-2 is particularly effective as a fire retardant in plastics that Contain polyolefins, polyvinyl chloride or acrylic resins.
Hexabrombuten-2 kann in die Polymerisate nach üblichen bekannten Verfahren eingearbeitet werden. Zum Beispiel kann es m'it den Polymerisaten in einer Mühle oder im Extruder vermischt werden, oder es kann auf die Oberfläche von geformten.Kunststoffgegenständen aufgebracht werden. Gegebenenfalls kann es zum Beschichten von Polymerisatteilchen vor deren Verpressen verwendet oder zu dem Monomeren oder dem Monomerengemisch vor dem Polymerisieren zugegeben werden. Im allgemeinen wird bevorzugt/ feingemahlenes Hexabrombuten-2 dem Polymerisat oder den anderen Bestandteilen des Mittels vor der letzten Verpressungsstufe zuzusetzen.Hexabromobutene-2 can be incorporated into the polymers according to customary known methods Procedures are incorporated. For example, it can be with the polymers It can be mixed in a mill or extruder, or it can be applied to the surface of molded plastic objects be applied. If necessary, it can be used for coating Polymer particles used prior to their compression or added to the monomers or the monomer mixture prior to polymerizing will. In general, finely ground hexabromobutene-2 is preferred to be added to the polymer or to the other constituents of the agent before the last compression stage.
Die Menge an 1,1,2,3,4,4-Hexabrombuten-2, die in die Polymerisate eingearbeitet wird, ist so hoch, daß·sie den Kunststoffen den gewünschten Grad an einer Feuerhemmung verleiht, ohne daß die physikalischen Eigenschaften der Mittel nachteilig beeinflußt werden. Bereits der Zusatz von 5 % Hexabrombuten-2, bezogen auf das Gesamtgewicht des Mittels, liefert eine bemerkenswert herabgesetzte Verbrennungsgeschwindigkeit. Da die Verbindung nicht als Weichmacher wirkt, können 50 % und mehr Hexabrombuten-2, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kunststoffe, verwendet werden, um dieThe amount of 1,1,2,3,4,4-hexabromobutene-2, which in the polymers is incorporated is so high that · it gives the plastics the desired degree of fire retardancy without the physical properties of the agents are adversely affected. Even the addition of 5% hexabromobutene-2, based on the total weight of the agent, provides a remarkably reduced rate Burn rate. Since the compound does not act as a plasticizer, 50% and more hexabromobutene-2 can be obtained based on the total weight of the plastics used to make the
größtmögliche Feuerhemmung zu erreichen, ohne die Eigenschaften der Kunststoffe zu schädigen. Es wird allgemein bevorzugt., 10 bisto achieve the greatest possible fire retardancy without sacrificing the properties to damage the plastics. It is generally preferred., 10 to
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25 % Hexabrombuten-2, bezogen auf das Gewicht des Polymerisats, in sowohl harten als auch biegsamen organischen Polymerisaten zu verwenden.25% hexabromobutene-2, based on the weight of the polymer, in both hard and flexible organic polymers use.
Zusätzlich zu den organischen Polymerisaten und Hexabrombuten-2 können die Kunststoffe nach der Erfindung synergistisch wirkende Verbindungen, wie -Antimonoxid, Füllstoffe, 'Pigmente, Farbstoffe, Stabilisatoren, Gleitmittel, Weichmacher und andere Zusätze in üblicher Weise für derartige Zwecke verwendeten Mengen enthalten»In addition to the organic polymers and hexabromobutene-2, the plastics according to the invention can act synergistically Compounds such as antimony oxide, fillers, pigments, dyes, Contain stabilizers, lubricants, plasticizers and other additives in the usual amounts used for such purposes »
Die Beispiele erläutern die Erfindung.The examples illustrate the invention.
1,1/2,3,4,4-Hexabrombuten-2 wird als feuerhemmendes Mittel in Polyolefinen nach dem folgenden Verfahren bewertet: Eine entsprechende Menge feinteiliges Hexabrombuten-2 wird mit lOO Gewichtsteilen eines im Handel erhältlichen Polyolefins vermischt. Das erhaltene Gemisch wird unter Verwendung eines Mischextruders zu einem 3,175 mm dicken Kabel extrudiert. Das Kabel wird in 15,24 cm lange Stücke abgelängt. Diese Muster werden hinsichtlich ihrer Entflammbarkeit durch Bestimmung ihres Sauerstoffgrenzindex nach der in ASTM D-2863 beschriebenen Vorschrift untersucht. Die aus dem gleichen Kunststoff, jedoch ohne feuerhemmenden Zusatz extrudierten Muster dienen·als Vergleich. Die verwendeten Polymerisate, die Mengen des zugesetzten feuerhemmenden Mittels, die angewendeten Extrudiertemperaturen sowie die erhaltenen Ergebnisse sind in-der nachstehenden Tabelle angegeben.1,1 / 2,3,4,4-hexabromobutene-2 is used as a fire retardant in polyolefins evaluated according to the following procedure: A corresponding amount of finely divided hexabromobutene-2 is with 100 parts by weight of a commercially available polyolefin mixed. The resulting mixture is extruded into a 3.175 mm thick cable using a mixing extruder. The cable is cut into 15.24 cm long pieces. These samples are determined for their flammability by determining their oxygen limit index tested according to the procedure described in ASTM D-2863. Made of the same plastic, but without fire retardant Additional extruded samples serve as a comparison. The used Polymers, the amounts of the fire retardant added, the extrusion temperatures used and those obtained Results are given in the table below.
«· *7 *■«· * 7 * ■
temperatur,
(OC)Extrusion
temperature,
(OC)
Hexabrom-
buten-2
(PHR)Content of
Hexabromo
butene-2
(PHR)
grenzindexoxygen
limit index
DichtePolyethylene lower -
density
Dichte 'Polyethylene high
Density '
1,1, 2,3,4, 4-Hexabrombuten-2 wird als f eu'erhemmendes Mittel in einem biegsamen durchsichtigen Polyvinylchlorid nach dem folgenden Verfahren bewertet:1,1, 2,3,4, 4-hexabromobutene-2 is used as a fire-inhibiting agent in a pliable clear polyvinyl chloride evaluated by the following method:
Es werden die nachstehenden Bestandteile miteinander vermischt:The following ingredients are mixed together:
GewichtsteiIeWeight parts
Polyvinylchlorid (relative Viskosität 2,4 (1% in Cyclohexane Ba/Cd/Zn-Stabi1isator StearinsäurePolyvinyl chloride (relative viscosity 2.4 (1% in cyclohexane Ba / Cd / Zn stabilizer stearic acid
Epoxidiertes Sojabohnenöl Dioctyl-phthalat
Hexabrombuten-2Epoxidized soy dioctyl phthalate
Hexabromobutene-2
100,0100.0
3,03.0
0,50.5
5,05.0
35,035.0
10,010.0
'503824/3381'503824/3381
Das Gemisch wird 5 Minuten bei 165,6 C auf einem Zweiwalzenmischer gemahlen und dann von dem Mischer als 1/14 mm dicke Folie entnommen. Aus der Folie geschnittene Muster werden zu einer Folie von 1,8 mm Dicke verpreßt.The mixture is 5 minutes at 165.6 ° C on a two roll mixer ground and then removed from the mixer as 1/14 mm thick film. Samples cut from the film are pressed to form a film 1.8 mm thick.
Der Sauerstoffgrenzindex des erhaltenen Kunststoffes wird nach der in ASTM D-2863 beschriebenen Vorschrift bestimmt. Er beträgt 24,1.The oxygen limit index of the plastic obtained is after according to the procedure described in ASTM D-2863. It is 24.1.
Ein Vergleichsmittel mit einem Gehalt an 45 Teilen Dioctyl-phthalat und keinem Hexabrombuten-2 weist einen Sauerstoffgrenzindex yon 22,2 auf.A comparison agent containing 45 parts of dioctyl phthalate and none of the hexabromobutene-2 has an oxygen limit index of 22.2.
Eine feuerhemmende Wirkung kann bei jedem anderen vorgenannten organischen Polymerisat durch Einarbeiten einer feuerhemmenden Menge von 1,1,2,3,4,4-Hexabrombuten-2 in den Kunststoff erreicht werden.A fire retardant effect can be achieved with any of the above organic polymer by incorporating a fire retardant Amount of 1,1,2,3,4,4-hexabromobutene-2 reached in the plastic will.
509824/088 1509824/088 1
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