DE2530293A1

DE2530293A1 - Feuerhemmende bzw. feuerfeste polystyrolzusammensetzungen

Info

Publication number: DE2530293A1
Application number: DE19752530293
Authority: DE
Inventors: Jean-Noel Marie Bertrand
Original assignee: Labofina SA
Current assignee: Labofina SA
Priority date: 1974-07-12
Filing date: 1975-07-07
Publication date: 1976-01-22
Also published as: IT1039823B; JPS5131742A; US4092281A; CA1062389A; DE2530293C2; CS210623B2; DK315075A

Description

PATENTANWÄLTE

DlpL-lng. P. WIRTH · Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK DIpL-Ing. G. DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD · Dr. D. GUDEL

, . 2S1134 6 FRANKFURT/M.

TELEFON (0611) ^₇₀₁₄ GR ESCHENHEIMER STH.39

Caset 117

LABOFINA S.A.
Rue de la Loi, 33
1040 Brüssel

Belgien

ⁿ Feuerhemmende bzw. feuerfeste Polystyrolzusammensetzungen¹¹

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Die vorliegende Erfindung betrifft feuerhemmende Polystyrolzusammensetzungen .

Für viele Zwecke werden feuerhemmende Zusätze in Polystyrolzusammensetzungen, wie z.B. Polystyrol-, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Mischpolymerisate oder ABS-Harze, Polystyrole mit großer Schlagfestigkeit, eingearbeitet, um diese Zusammensetzungen feuerbeständig zu machen.

Organische Verbindungen, die Brom und/oder Chlor und/oder Phosphor enthalten, werden gewöhnlich als feuerhemmende Mittel verwendet. Stickstoffverbindungen, wie z.B. Bromaniline, bromierte Diphenylamine und Anilide, gewöhnlich in Mischung mit chlorierten Paraffinen, sind auch vorgeschlagen worden.

Die synergistische Wirkung weiterer Zusätze ist auch erwogen worden, um die Menge des feuerhemmenden Mittels, die erforderlich ist, um Polystyrolverbindungen zu erhalten, die die Anforderungen bezüglich Brennen und Flammenausbreitung erfüllen, herabzusetzen. Solche Zusätze sind am häufigsten Oxyde oder -Sulfide von Schwermetallen, insbesondere Antimonoxyd, die mit halogenierten feuerhemmenden Mitteln eine synergistische Wirkung haben. Wenn Antimonoxyd allein oder in Abwesenheit eines feuerhemmenden Mittels verwendet wird, besitzt es keine feuerhemmende Wirkung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es,neue synergistische Zusätze für feuerhemmende Zusammensetzungen zu schaffen.Es sollen auch synergistische Zusätze fUr. feuerJhiemmende Zusammensetzungen geschaffen werden,die im allgemeinen z.B.in Mischung mit Antimonoxyd verwendet werden.Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung von feuerhemmenden und antistatischen Polystyrol-artigen Zusammensetzungen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Polystyrolzusammensetzungen aus einem Styrolpolymer,einem halogenierten und/ oder Phosphor enthaltenden feuerhemmenden Mittel und einer

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Stickstoff enthaltenden aliphatischen Verbindimg der Gruppe: aliphatische Amine, Amide und aliphatische Ammoniumverbindungen mit etwa 8 bis 25 Kohlenstoffatomen, wobei die stickstoffhaltige Verbindung in einer Menge von etwa 0,2 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Styrolpolymer, verwendet wird.

Styrolpolymer sind nicht nur Styrolhomopolymere, sondern auch Mischpolymere auf Styrolbasis und Polystyrole mit großer Schlagfestigkeit, die ein Elastomer,wie Kautschuk, in einer Menge bis zu etwa 15 Gew.-% enthalten.

Das flainmenhemmende Mittel ist eine halogenierte organische Verbindung oder eine Phorphor enthaltende Verbindung. Die halogenierten Verbindungen werden in einer solchen Menge verwendet, daß der Halogengehalt in der Zusammensetzung etwa 2 bis 15 Gew.-beträgt. Wenn eine Phosphor enthaltende Verbindung verwendet wird, kann die Menge des Phosphors zwischen 0,5 und 5 Gew.-% variieren. Die am meisten bevorzugten feuerhemmenden Mittel sind Verbindungen mit niedriger Flüchtigkeit, wie z.B. polyhalogenierte Biphenyle, polyhaogenierte Biphenyläther,Perhaiogenpentacyclododecan und Tris(2,3-dibrompropyl)phosphat.

Die feuerhemmende Wirkung dieser Mittel kann durch die Verwendung von Antimonoxyd verbessert werden, das in einer Menge verwendet wird, die im allgemeinen etwa 7 Gew.-% nicht übersteigt und vorzugsweise zwischen etwa 1 und 4 Gew.-% liegt.

Die Stickstoff enthaltenden Verbindungen besitzen eine geradkettige Gruppe mit etwa 8 bis 25 Kohlenstoffatomen und haben eine hydrophile Gruppe.

Die am meisten bevorzugten hydrophilen Gruppen sind Amine, Amide und Verbindungen, die eine Ammoniumgruppe enthalten. Diese Gruppen können oxyalkoyliert werden, um den hydrophilen Charakter zu verbessern. Im allgemeinen enthalten die oxyalkoylierten d.h. die Oxyalkylengruppen enthaltende Derivate durchschnittlich etwa 2 bis 6 Oxyalkylengruppen.

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Diese stickstoffhaltigen Gruppen können auch eine lipophile Gruppe umfassen, die vorzugsweise eine gegebenenfalls ungesättigte aliphatische Karbonsäure, wie beispielsweise Pelärgon-, Capron-, Laurin-, Octyl-, - Cetyl- oder Stearinsäure, ist.

Die Stickstoff enthaltenden Verbindungen - wie sie oben definiert sind - bieten den weiteren Vorteil, daß sie den PoIystyrolzusammensetzungen auch antistatische Eigenschaften vermitteln. Die Stickstoff enthaltenden Verbindungen, die zweckmässig verwendet werden, sind Amine*oder Amide, die gegebenenfalls oxyalkoyliert sind,und Verbindunge,die eine Ammoniumgruppe enthalten.Typische Verbindungen sind"z.B.Laurinsäurediäthanolamid, athoxyliertes Cetylamin^elargonsäuretriisopropanolamid. Diese Verbindungen werden in einer Menge verwendet, die 'zwischen etwa 0,2 und 8 Gew.-%,vorzugsweise~zwischen etwa 1 und 3 Gew.-%, bezogen auf das Polymer,variieren kann.

Es ist gefunden worden, daß die Menge des Antimonoxyds,' das zu dem Polymer gegeben wird, etwa 50% herabgesetzt werden kann, wobei die feuerhemmenden Eigenschaften des Polymers nicht nachteilig beeinflußt werden, wenn auch eine Stickstoff enthaltende Verbindung - wie oben beschrieben - in der Polystyrolzusammensetzung enthalten ist.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung und zeigen die synergistische Wirkung der Stickstoff enthaltenden Verbindungen mit den feuerhemmenden Mitteln.

Die selbstverlöschenden Eigenschaften der Polystyrolzusammensetzungen*wurden unter Verwendung von Proben von 15,23 χ 1,27 χ 0,32 cm "entsprechend dem folgenden Versuch bestimmt:

Jede Probe wurde aufgehängt, wobei die größere Seite vertikal war und der Abstand zwischen dem unteren Ende der Probe und dem oberen Ende eines Brenners 0,95 cm betrug. Der Brenner wird angezündet, und die Flamme hat eine Höhe von 1,9 cm. Die Luft

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wird mit dem Gas vorgemischt, um jegliche gelbe Spitze am Ende der Flamme zu vermeiden.Diese Flamme befand sich axial unter dem unteren Ende der Probe und wirkte.10 Sekungen ein. Der Brenner wird dann entfernt und die Selbstverlöschungszeit gemessen. Unmittelbar nach dem Verlöschen wird die Flamme erneut axial unter der Probe während 10 Sekunden einwirken gelassen.Der Brenner wird dann entfernt und die Selbstverlöschungszeit gemessen. Die Angaben in den Beispielen stellen den Durchschnitt von 40 Versuchen dar ( 20 Proben und 2 Bestimmungen der Selbstverlöschungszeit für jede Probe).

Die antistatische Wirkung wurde nach dem Verschmutzungsgrad der aus den polymeren Zusammensetzungen hergestellten Platten beurteilt, wobei diese Platten auf einem Gestell vertikal angeordnet und während zwischen 1 Tag und 1 Monat variierenden Zeiträumen dem Staub eines Zimmers ausgesetzt wurden. Die folgende Bewertung wurde vorgenommen:

0 : vollkommen staubige Platte

1 : Platte mit viel Staub

2 : Platte mit etwas Staub

3 : Platte ohne Staub

In den folgenden Beispielen beziehen sich die Gewichtsangaben auf das Gewicht des Polystyrolharzes.

Beispiel 1

Zusammensetzungen wurden aus Polystyrol mit hoher Schlagfestigkeit 10% DecabrombiphenyljUnd verschiedenen Mengen an Antimonoxyd hergestellt.

Laurinsäurediäthanolamid (LDE) wurde ebenfalls zu einigen dieser Zusammensetzungen in einer Menge, die 2 Gew.-% des Polystyrols entsprach, gegeben.

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Folgende Ergebnisse wurden erhalten:

Selbstverlöschungszeit (in Sekunden) Gew.-# des Sb₂ O-?

Mit LDE	Ohne LDE
56	34
21,2	3,36
2,61	1,06
.2,18	0,81
σ, 93	0,79

O 1 2 3 5

Diese Ergebnisse zeigen, daß

a) LDE eine synergistische Wirkung mit dem feuerhemmenden Mittel, selbst in Abwesenheit von Sb₂O-* besitzt

b) die synergistische Wirkung von Sb₂O, mit dem feuerhemmenden Mittel in Gegenwart von LDE verbessert wird; die Menge von Sb₂O, ohne schädliche Auswirkung·auf die Selbstverlöschungszeit stark verringert werden kann, wenn LDE zu der Zusammensetzung gegeben wird.

Platten wurden aus den Zusammensetzungen, die LDE enthielten, hergestellt und hinsichtlich ihrer antistatischen Eigenschaften untersucht. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten:

Zeitdauer 1 Tag 3 Tage 1 Monat Bewertung 3 3 3

Zum Vergleich wurde eine ähnliche Zusammensetzung hergestellt, wobei aber das Natriumsalz des Laurylsulfats als antistatisches Mittel anstelle von LDE verwendet wurde. Diese Zusammensetzung enthielt 5% Sb₂O,.

Die Selbsverlöschungszeit betrug 26,3 Sekunden, wogegen sie bei einer Zusammensetzung ohne antistatisches Mittel 0,93 Sekunden betrug.

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Dieser Vergleichsversuch zeigt, daß Sb₂O^ keine synergistische Wirkung besitzt, wenn es in Mischung mit einem antistatischen Mittel verwendet wird, welches nicht zu der Gruppe;Fettamine, Fettamide oder Verbindungen mit einer Ammoniumgruppe gehört.

Beispiel 2

Zusammensetzungen wurden aus Polystyrol mit hoher Schlagfestigkeit 15% Perchlorpentacyclododecan, '5% Sb₃O₃ und 0 bzw. 2% LDE hergestellt.

Die Selbstverlöschungszeiten betrugen für die' Zusammensetzungen ohne LDE 2,35 Sekunden und für die Zusammensetzung mit LDE 1,62 Sekunden.

Die LDE enthaltenden Zusammensetzungen waren antistatisch, die Bewertung war 3 nach einer Versuchszeit von 1 Monat,

Beispiel 3

Polystyrolzusammensetzungen wurden aus Polystyrol mit hoher ■Schlagfestigkeit, 10% Decabromdiphenyl, 3% Sb₂O^ und jeweils einer Stickstoff enthaltenden Verbindung hergestellt:

Zusammensetzung A: 2% Laurinsäuremonoisopropanolamid Zusammensetzung B: 2% Pelargonsäuretriisopropanolamid Zusammensetzung C: 1,596 äthoxyliertes Cetylamin (mit 2

Äthylenoxydgruppen) Zusammensetzung D: Λ,5% N-(3-Dodecyloxy-2-hydroxypropyl)-

äthanolamin Zusammensetzung E: 1,2% (3-Laurylamidopropyl)-trimethyl-

ammonium-methylsulfat

Eine ähnliche Zusammensetzung, aber ohne'Stickstoff enthaltende Verbindung hatte eine Selbstverlöschungszeit von 2,18 Sekunden.

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Die Zusammensetzungen A bis E hatten die folgenden Selbstverlöschungszeiten:

Zusammensetzung Zeit(in Sekunden)

A 1,18

B 1,26

C 1,25

D 1,19

E \ 1,31

Die Bewertungen bezüglich der antistatischen Eigenschaften dieser Zusammensetzungen v/aren die folgenden:

Zusammensetzung	Nach 1 Tag	Nach 3 Tagen	Nach 1 Monat
A	3	3	2
B	3	3	3
C	3 ""■	3	3
D	3	3	3
E	3	3	2
Beispiel 4

Polystyrolzusammensetzungen wurden aus Polystyrol mit hoher Schlagfestigkeit, 10% Decabromdiphenyläther, 3% SbpO, und 0 bzw. 2% LDE hergestellt.

0% LPE 2% LPE Selbstverloschungszeit 1,94 Sek. 0,89 Sek.

Die Zusammensetzung, die 2% LDE enthielt, hatte eine Bewertung von 3 nach 1 Monat hinsichtlich ihrer antistatischen Eigenschaft.

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Claims

Patentansprüche

1. Verbesserte feuerhemmende Polystyrolzusammensetzungen, die im wesentlichen ein Polystyrolharz, ein feuerhemmendes Mittel der Gruppe bestehend aus halogenierten und/oder Phosphor enthaltenden feuerhemmenden Mitteln und gegebenenfalls Anitmonoxyd enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine aliphatische Stickstoff enthaltende Verbindung aus der Gruppe: Amine, Amide und Ammoniumverbindungen mit etwa 8 bis 25 Kohlenstoffatomen bzw. deren Mischungen enthält.

Z. Zusammensetzungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amine und Amide oxyalkoyliert sind.

3. Zusammensetzungen nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stickstoff enthaltende Verbindung in einer Menge von etwa 0,2 bis 8 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Polystyrolharz, vorliegt.

4. Zusammensetzungen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stickstoff enthaltenden Verbindungen !,aurinsäurediäthanolamid, äthoxyliertes Cetylamin und Pelargonsäuretriisopropanolamid ist.

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