DE2503540A1 - Schwer brennbare polyisobutylenmassen - Google Patents

Schwer brennbare polyisobutylenmassen

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DE2503540A1 DE19752503540 DE2503540A DE2503540A1 DE 2503540 A1 DE2503540 A1 DE 2503540A1 DE 19752503540 DE19752503540 DE 19752503540 DE 2503540 A DE2503540 A DE 2503540A DE 2503540 A1 DE2503540 A1 DE 2503540A1
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Description

DIPL.-CHEM. JOACHIM DRESSLER PATENTANWALT 5202 HENNfcf-/Slt£<3 1 ■ AuLNth, ZUM V/E.I. JARTEN 11
28. Januar 1975 CPK 435; Dr/Th/B
Chemische Fabrik Kalk GmbH, 5 Köln 91, Kalker Hauptstr. 22
Schwer brennbare Polyisobutylerunassen
■Polyisobutylen ist ein Werkstoff, der infolge der Variabilitätsmöglichkeiten seiner Eigenschaften vielfältige Anwendung findet. Je nach der Größe des Makromoleküls verändert sich die Beschaffenheit der PoIyisobutylenmassen von ölig-viskos über plastisch bis zu gummiartig-elastisch. Die plastischen bis gummiartigen Produkte, deren mittleres Molekulargewicht normalerweise über 50 000 liegt, sind das Ausgangsmaterial für technisch wichtige Kunststoffe, die die Eigenschaften des Naturkautschuks mit guter Värmebeständigkeit, vorzüglicher Dehnbarkeit auch bei sehr tiefen Temperaturen und hoher Alterungsbeständigkeit verbinden. PoIy-
- 2 609832/0893
* 25035A0
isobutylenmassen dienen daher insbesondere zur Herstellung von Folien, die u. a. aufgrund, ihrer Wetterfestigkeit im Bauwesen, beispielsweise als Dacheindeckungen oder andere Isolierzwecke, eingesetzt werden.
Solche Po lyi s obutyl enm as s en enthalten zur Verbesserung ihrer mechanischen Eigenschaften vielfach noch eine Reihe von Zusätzen, wie beispielsweise Polyäthylen oder Polystyrol, daneben Füllstoffe, wie beispielsweise CaI-ciumcarbonat, Calciumsilikat, Talkum, Quarz, Graphit oder Ruß, sowie Gleitmittel, wie beispielsweise Stearinsäure, schwere Mineralöle, Wachs, Paraffin, Naphthalin oder dgl. Derartige Zusätze verbessern zwar die Verarbeitbarkeit der Rohmassen wie auch die Reißfestigkeit, Härte, Knickbeständigkeit oder Elastizität der Endprodukte. Sie haben jedoch keinen oder nur einen untergeordneten Einfluß auf die Brennbarkeit des Polyisobutylene. Aber gerade die Brennbarkeit ist es, die der Verwendung des Polyisobutylene, vor allem im Bauwesen, enge Grenzen setzt.
Die US-Patentschrift 5 405 199 beschreibt ein Verfahren, nach dem thermoplastische Mischungen aus einem Polyhydroxyäther und einem IFatur- oder Synthesekautschuk durch Zusatz eines aromatischen Kohlenwasserstoffs, der wenigstens ein Halogenatom als ringständigen Substituenten aufv/eist, und der Oxide bzw. Sulfide des Arsens, Antimons oder Wismuts flammwidrig eingestellt werden können. Dabei -kann in diesen thermoplastischen Mischungen als Syrithesekautsch.uk auch Polyisobutylen enthalten sein, wobei der Polyisobutylengehalt, bezogen auf Polyhydroxyäther, jedoch nur 2 bis 10 Gewichtsprozent beträgt. Das Brandverhalten dieser thermoplastischen Mischungen wird fast ausschließlich durch deren hohen Anteil an Polyhydroxyäther bestimmt, so daß in diesen Mischungen nur
- 3 -609832/0893
FlammSchutzkomponenten mit Aussicht auf Erfolg inkorporiert werden können, die Polyhydroxyäther selbstver— löschend oder unbrennbar machen können. Von diesen ' Flammschutzkomponenten, die in der US-Patentschrift 5 4-05 199 in großer Zahl genannt sind, müssen aber erhebliche Mengen angewendet werden, um ein solches tner— moplastisch.es Material flammfest bzw* selbstverlöschend zu machen. Derartige Zusatzmengen an Flammschutzkomponenten verschlechtern jedoch auch die physikalischen Eigenschaften eines solchen thermoplastischen Materials so erheblich, daß es für zahlreiche Anwendungszwecke unbrauchbar wird.
Da außerdem aus diesen Kenntnissen keine Bückschlüsse auf die Wirksamkeit von Flammschutzkomponenten in einem Material gezogen werden konnten, das in seiner Hauptmenge aus Polyisobutylen besteht, wurde nach FleTimschutfekomponenten gesucht, die solchen in der Hauptmenge aus Polyisobutylen bestehenden Produkten eine ausreichende Flammfestigkeit verleihen, ohne deren physikalische Eigenschaften wesentlich zu ändern.
Es wurden schwer brennbare und in der Hauptmenge aus Polyisobutylen bestehende Formmassen mit einem Gehalt von 5 bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 9 bis 15 Ge-' wichtsprozent, - bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmassen - an aromatischen Bromverbindüngen der allgemeinen Formeln:
_ 4· 609832/0893
RR RR
RRRR
in denen wenigstens 4 R für ge 1 Bromatom und die restlichen R für Wasserstoff- oder Chloratome oder für Alkylreste mit 1 bis 3 C-Atomen stehen, und einem Gehalt von 6 bis 20 Gewichtsprozent- - bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmassen - an basischem Magnesium-•carbonat oder Antimontrioxid oder deren Gemisch gefunden. · · . · .
Als Bromverbindungen können die erfindüngsgemäßen Formmassen beispielsweise Nonabromdiphenyl, Pentabromdiphenyläther, Hexabrombenzol, Pentabromtoluol, Decabromdiphenyläther, Dichlor-hexabromdiphenyl enthalten. Besonders bewährt hat sich Hexabrombenzol, das nur in einer Menge von etwa 10 Gewichtsprozent eingesetzt werden muß, um eine gute Flammfestigkeit zu bewirken.
Die hervorragenden Flammfestigkeiten bei Zusatzmengen an solchen Bromverbindungen von nur 5 bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 9 bis 15 Gewichtsprozent - bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmasse - können Jedoch
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nur dann erreicht werden, wenn in den Formmassen basisches Magnesiumcarbonat und/oder .Antimontrioxid in .gleichmäßiger Verteilung enthalten- sind. Diese Verbindungen wirken allein oder auch im Gemisch offenbar als Synergisten und unterstützen so die flammhemmende Wirkung der aromatischen Bromverbindungen. Die Zusatzmengen dieser synergistisch wirksamen Verbindungen soll 6 bis 20 Gewichtsprozent - bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmassen - betragen..Vorteilhaft wird das basische Magnesiumcarbonat in Mengen von 10 bis 15 Gewichtsprozent und das Antimontrioxid in Mengen von.8 bis 12 Gewichtsprozent eingesetzt. Bei Einsatz eines < Gemisches aus basischem Magnesiumcarbonat und Antimontrioxid sollen diese in Gewichtsverhältnissen von vor-'teiihaft 1 bis 2 zu Λ vorliegen und in Mengen von 6 bis 20 Gewichtsprozent, Vorzugs v/eise 8 bis 15 Gewichtsprozent - bezogen auf das Gesamtgewicht - in den Formmassen der Erfindung enthalten sein.
Daneben können, die Polyisobutylenmassen die zur Verbesserung ihrer mechanischen Eigenschaften üblichen Zusätze an Hochdruckpolyäthylen oder Äthylencopolymerisaten sowie an Füllstoffen und Gleitmitteln enthalten. Um die Gesamtmenge an Zusatzstoffen gering zu halten, ist es bei Zugabe der erfindungsgemäßen Flammschutzkomponenten in den meisten Fällen möglich, die Füllstoffmengen entsprechend zu reduzieren.
Der Zusatz der erfindungsgemäßen Flammschutzkomponenten zu den Polyisobutylenmassen erfolgt zusammen mit den übrigen Füllstoffen im Kneter oder auf der Walze bzw. dem Kalander, nachdem zuvor die die Verarbeitung erleichternden Gleitmittel eingearbeitet worden sind. Nach Homogenisierung der Masse werden daraus Folien in der Dicke von 1,5 mm ausgewalzt. Diese aus den erfin-
- 6 609832/0893
dungsgemäßen Formmassen erzeugten Formteile sind schwer entflammbar und haben Verlöschungszeiten, die unter 10 see liegen. Wesentlich ist aber, daß die Shore-Härte gegenüber der Basisformmassen ohne Flammschutz komponente unvermindert und die Reißfestigkeit nur geringfügig verschlechterb wird.
Das Brandverhalten der vorerwähnten Folien kann folgendermaßen geprüft werden:
1. DIE 4102, Klasse B 2
Proben der Folien mit den Maßen 190 σ 90 x 1,5 M werden senkrecht in einen Metallrahmen eingespannt. Die untere freie Kante der Folie wird mit einer 20 bis 25 nun hohen Propangasflamme 15 see lang beflammt. Danach wird die Zeit bis zu Verlöschen dei· Probe bestimmt.
2. -CSTB-ITr. 571 001 (französische Norm)
Proben der Folien mit den Maßen 240 χ 300 χ 1,5 μ werden senkrecht so auf einem Metallrahmen befestigt, ; daß der untere Probenrand sich 10 mm über einem Me- , tallgitter befindet. Unter dem Metallgitter steht ein | kleiner Messingbehälter, in den 2 ml Äthanol (96 bis . I 100 Vol%) gegeben werden. Das Äthanol wird entzündet, wobei das Abbrennen 3 min - 15 see dauern muß. Es .wird die Zeit vom Verlöschen der Alkoholflamme bis zum Verlöschen der Probe bestimmt.
Nachfolgend einige Beispiele für die Zusammensetzung von Polyisobutylenmassen, deren Brandverhalten und mechanische Eigenschaften. Die Massen in Beispiel 1 enthalten .keine, in Beispiel 2 bis 4 nicht erfindungsgemäße und in den Beispielen 5 bis 8 erfindungsgemäße Flammschutzkomponenten.
609832/0893 _ ?_
Br I
Tabelle 1
Gewicht steile
. -
1 2 5 100 5 6 - 7 8
Polyisobutylen Beispiel 100 100 100 25 00 00 48 00 00
Äthylen-Copolymerisat 25 25 25 64 25 25 - 25 25
Kreide 170 64 64 64 64 64 - - 64 64
I"
Silikat 64 64 64 25 64 64 64 64
Ruß 25 25 25 2,25 25 25 25 25
Lanolin 2,25 2,25 2,25 2,25 2,25 2,25 2,25
bas .Ifagnesiumcarbonat 60 36 60 60 48 24 24
Antimontrioxid - ' - 24 —" - 24 24 12
Chlorparaffin .60 - - - •— ■"■" —
Hexabromcyclododec an - ■ — 60 60 - - -■ - " ■—
Polyvinylchlorid - - - ta " — ' : — - '_■_
Pentabromdiphenyl-
äther
- - 60 -" ■■ — .
Hexabromb enzol - - - 52 - - -
Nonabromdiphenyl - - 60
609832/0893
Tabelle 2 zeigt Brandverhalten und mechanische Eigenschaften' der Polyisobutylenmassen dieser Beispiele.
0? a b e 1 1 e
Beispiel 1 2 3 4 5 6 7 8
Brandtest nach
DIN 4102 Kl. B 2
Verlö schungs-
zeit see
brennt 40
bis
70
30
bis
50
10
bis
20
2
bis
5
2
bis
5
5
bis
10
5
bis
10
Brandtest nach
CSTBNr. 571001
Klassifizierung
ι bis rv*)
I II II III IV IV IV rv
Shore-Härte 75 75 78 85 75 77 80 i:
78
Reißfestigkeit
nach IHN 16 935
kp/cm
60 46 45 35· 50 48 ^5 48
*) Klassifizierung:
I = sehr leicht entflammbar II = leicht entflammbar III = mittelmäßig entflammbar IV = schwer entflammbar
•Die Beispiele zeigen -folgendes: Proben ohne Flammschutzkomponenten brennen vollständig ab (Beispiel 1). Proben mit herkömmlichen Flammschutzkomponenten zeigen entweder unzureichende Flammfestigkeit (Beispiele 2 und 3) oder ungünstige mechanische Eigenschaften (Beispiel 4), wäh-
609832/0803
rend Proben mit erfindungsgemäßen !"lammschutzkomponenten bei kürzesten Selbstverlöschungszeiten kaum veränderte mechanische Eigenschaften gegenüber·der flammschutzkomponentenfreien Probe zeigen (Beispiele 5 bis -8). Dabei liegen die Selbstverlöschungszeiten der Proben, die Pentabromdiphenyläther als Flammschutzkomponente enthalten, am günstigsten (Beispiele 5 und 6).

Claims (2)

Patentansprüche
1. Schwer brennbare und in der Hauptmenge aus Polyisobutylen bestehende Formmassen mit ■einem Gehalt von 5 bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 9 bis 15 Gewichtsprozent, - bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmassen an aromatischen Bromverbindungen der allgemeinen Formeln:
oder
RR R R
oder
in denen wenigstens 4- B. für je 1 Bromatom und die restlichen R für Wasserstoff- oder Chloratome
809832/0891
oder für Alkylreste mit 1 bis 3 C-Atomen stehen,
"Und einem Gehalt von 6 "bis 20 Gewichtsprozent - bezogen auf das Gesamtgev/icht der Formmassen - an basischem Magnesiumcarbonat oder Antimontrioxid oder deren Gemisch.
2. Polyisobutylenmassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als aromatische Bromverbindungen Hexabrombenzol, Nonabromdiphenyl oder Pentabromdiphenyläther enthalten.
609832/0893
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