DE2737913B2

DE2737913B2 - Schwerentflammbare Formmasse

Info

Publication number: DE2737913B2
Application number: DE2737913A
Authority: DE
Inventors: Joseph East Brunswick Green; John Plainsboro Versnel; Lionel T. Freehold Wolford
Original assignee: Cities Service Co Tulsa Okla (vsta)
Current assignee: Ethyl Corp
Priority date: 1976-12-21
Filing date: 1977-08-23
Publication date: 1979-01-25
Also published as: NL7709130A; JPS5379941A; DE2737913A1; FR2375285A1; DE2737913C3; GB1535495A; BE858536A

Description

Die Erfindung betrifft eine schwerentflammbare Formmasse auf der Basis von kautschukmodifiziertem Polystyrol.

Es ist bekannt, daß normalerweise entflammbare Polymere dadurch schwerentflammbar gemacht werden können, daß halogenierte organische Verbindungen als Zusatz verwendet werden, wobei sich aber gezeigt hat, daß die halogenierten Verbindungen nicht notwendigerweise als feuerhemmende Mittel in allen Polymerzusammensetzungen, in denen sie feuerhemmend wirken können, von Nutzen sind. Der Grund hierfür liegt darin, daß die flammhemmenden Mittel manchmal nachteilige Effekte auf die physikalischen Eigenschaften eines Polymeren insofern haben, als das Polymere seinen beabsichtigten Anwendungszweck nicht mehr, zumindest nicht mehr vollständig, erfüllen kann. Einige Polymere geben in dieser Hinsicht keine besonderen Probleme auf, andere jedoch zeigen diese Erscheinungen.

Kautschukmodifizierte Polystyrole haben sich als zu den am schwersten ohne Beeinträchtigung wichtiger physikalischer Eigenschaften schwerentflammbar zu machenden Polymeren zugehörig erwiesen. Aliphatische Halogenverbindungen verringern allgemein ihre thermische Stabilität sowie ihre Wärmeformbeständigkeit. Aromatische Halogenverbindungen bewirken im allgemeinen, daß die Zusammensetzungen nur eine schlechte UV-Stabilität aufweisen.

Halogenierte Imide haben sich als geeignete und nützliche feuerhemmende Mittel für viele andere Arten von Polymeren erwiesen. Es hat sich aber gezeigt, daß Monoimide, wie N-Phenyltetrabromophthalimid und N-Propyltetrabromophthalimid, ebenso wie Bisimide, wie N.N'-Äthylen-bis-Chlorendiimid, N.N'-Bromoanilin-Promellithbisimid und N.N'-Dibromoanilin-Pyromellithbisimid, wie in der GB-PS 12 87 934 beschrieben, wenn sie als feuerhemmende Mitte) für Kautschukmodifizierte Polvstvrole eingesetzt werden, zu Formmasssen führen, dia eine sehr geringe UV-Stabilität aufweisen, wobei darüber hinaus gleichzeitig auch andere Eigenschaften verschlechtert werdea

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine schwerentflammbare Formmasse der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die gut ausgewogene Eigenschaften aufweist

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine schwerentflammbare Formmasse der gattungsgemäßen Ό Art, enthaltend als feuerhemmendes Mittel ein N,N'-A1-kylen-bis-Tetrabromophthalimid, wobei die Alkylengruppe 2 bis 15 Kohlenstoffatome enthält gelöst

Die schwerentflammbare Formmasse nach der Erfindung wird dadurch hergestellt, daß das kautschukmodifizierte Polystyrol mit dem feuerhemmenden Mittel innig durchmischt wird. Das kautschukmodifizierte Polystyrol, welches erfindungsgemäß schwer entflammbar gemacht wird, kann schlagfestes, schlagzähes oder stoßfestes Polystyrol sein. Diese modifizierten PoiystyroJe bestehen bekanntlich im wesentlichen aus Polystyrol, welches physikalisch und/oder chemisch mit einem geringeren Anteil, üblicherweise etwa 1 bis 25 Gew.-%, eines oder mehrerer natürlicher oder synthetischer Kautschuke, üblicherweise einem Dienkautschuk, kombiniert worden ist Die Kautschukkomponente derartiger Zusammensetzungen ist üblicherweise ein im wesentlichen lineares oder verzweigtes Polymeres eines konjugierten Dienes, wie Butadien, Isopren oder dergleichen, wobei gewünschtenfalls ein Gehalt von bis etwa 50 Gew.-% eines oder mehrerer statisch copolymerisierter Momomerer vorhanden sein kann, wie Styrol, Acrylnitril, Methylmethacrylat oder dergleichen. Manchmal wird auch ein gummiartiges Dienblockpolymeres verwendet wie beispielsweise ein Polystyrol-Polybutadien-Polystyrol-Blockcopolymeres. Alle derartigen kautschukmodifizierten Polystyrole sind bei der Ausführung der Erfindung geeignet.

Als flammhemmendes Mittel kann nach der Erfindung jedwedes Ν,Ν'-Alkylen-bis-Tetrabromophthalimid verwendet werden, wobei die Alkylengruppe 2-15 Kohlenstoffatome enthält. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine Verbindung, bei der die Alkylengruppe 2 bis 6 Kohlenstoffatome enthält wobei höchst vorzugsweise ein N,N'-Äthylen-bis-Tetrabromophthalimid verwendet wird. Beispiele für andere feuerhemmende Mittel nach der Erfindung sind N,N'-(l,2-Propylen)-bis-Tetrabromophthalimid, N,N'-(l,3-Propylen)-bis-Tetrabromophthalimid, Ν,Ν'-Hexamethylen-bis-Tetrabromophthalimid, Ν,Ν'-Dodecylen-bis-Tetrabromophthalimid und dergleichen.

Um die Zusammensetzung nach der Erfindung herzustellen, wird das kautschukmodifizierte Polystyrol innig mit dem feuerhemmenden Mittel und etwaigen Additiven, wie Füllern, Pigmenten, Weichmachern, Stabilisatoren, Gleitmitteln, synergistisch wirkenden Substanzen und dergleichen, in beliebiger Art gemischt, beispielsweise unter Verwendung eines Extruders, einer Zweiwalzenmühle oder eines Banbury-Mischers, wodurch eine Formmasse erhalten wird, die als feuerhemmendes Mittel das Bisimid enthält. Üblicherweise liegt die Konzentration des feuerhemmenden Mittels in der Zusammensetzung bei etwa 1 bis 25%, bezogen auf das Gesamtgewicht aus kautschukmodifiziertem Polystyrol und feuerhemmendem Mittel, jedoch können auch größere Mengen verwendet werden. Die Formmasse nach der Erfindung weist vorzugsweise etwa 9 bis 15% des feuerhemmenden Mittels auf, bezogen auf das Gesamtgewicht aus kautschukmodifiziertem Polystyrol

und feuerhemmendem Mittel.

Obwohl das feuerhemmende Mittel bei der schnellentflammbaren Formmasse nach der Erfindung an sich hinreichend wirksam ist, ist es häufig wünschenswert, seine Wirksamkeit noch zu verbessern, indem zusätzlich eine oder mehrere synergistische Substanzen verwendet werden, wie sie beispielsweise herkömmlicherweise zusammen mit halogenierten feuerhemmenden Mitteln verwendet werden. Unter diesen synergistischen Substanzen befinden sich unter anderem Zinkborat, Natriumtetraborat, Bleiarsenat und dergleichen, jedoch werden häufiger Verbindungen, wie Oxide, Sulfide oder organische Säuresalze, von Antimon, Arsen oder Wismuth verwendet Die bevorzugte synergistisch wirksame Substanz zur Verwendung bei einer Formmasse nach der Erfindung ist Antimontrioxid. Wenn eine synergistisch wirksame Substanz verwendet wird, wird sie üblicherweise in einer derartigen Menge eingesetzt, daß sich ein Gewichtsverhältnis zwischen feuerhemmendem Mittel und synergistisch wirkender Substanz von etwa 1 —4, 5/1, vorzugsweise etwa 2/1, ergibt

Die schwerentflammbare Formmasse nach der Erfindung auf der Basis von kautschukmodifiziertem Polystyrol weist eine ausgezeichnete Ausgewogenheit zwischen Schwerentfiammbarkeit und anderen Eigenschaften, wie Stoßfestigkeit, Wärmeformbeständigkeit, Erweichungstemperatur, UV-Stabilität und thermischer Stabilität, auf. Dies ist insbesondere deshalb unerwartet, wie sich aus den weiter unten erläuterten Kontrollversuchen ergibt, weil die Verwendung von feuerhemmenden Mitteln, bei denen eine oder mehrere Bromatome an eine Phenylgruppe angehängt sind, bei kautschukmodifizierten Polystyrolen normalerweise zu einem deutlich negativen Effekt auf die Formstabilität und manchmal auch auf andere Eigenschaften führt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen im einzelnen erläutert. Wenn nicht anders angegeben, sind die angegebenen Mengen als Gewichtsgrößen wiedergegeben. Die angegebenen UV-Stabilitätswerte in den Beispielen sind Werte von 1 (Bestwert) bis 10 (schlechtester Wert), jeweils bestimmt nach 500 Stunden FSBL in einem Fadeometer.

Beispiel I — Kontrolle

Ein kommerzieller polybutadienkautschukmodifiziertes Polystyrol wurde auf seine Eigenschaften untersucht. Dabei ergab sich eine Wärmeformbeständigkeitstemperatur von 82° C, eine Vicat-Erweichungstemperatur von 101⁰C, ein Sauerstoffindex von 18,6, eine UL-94-Brennrate und eine UV-Stabilität von 1.

Beispiel II — Kontrolle

82,9 Teile des kautschukmodifizierten Polystyrols von Beispiel I wurden mit 11 Teilen N-Phenyltetrabromophthalimid, 5,5 Teilen Antimontrioxid und 0,6 Teilen Dibutylzinnmaleat vermischt Die Eigenschaften wurden wie in Beispiel I gemessen. Die Formmasse hatte eine Wärmeformbeständigkeitstemperatur von 79,7° C, eine Vicat-Erweichungstemperatur von 94,5° C, einen Sauerstoffindex von 24,5, eine UL-94-Verbrennungsrate and eine UV-Stabilität von 9.

Beispiel III — Kontrolle

Beispiel II wurde wiederholt, wobei aber das N-Phenyltetrabromophthalimid durch N-Propyltetrabromophthalimid ersetzt wurde. Die Formmasse hatte eine UV-Stabilität von 10.

Beispiel IV —Kontrolle

Beispiel II wurde wiederholt, wobei aber das N-Phenyltetrabromophthalimid durch N,N'-Äthylenbis-Chlorendimid ersetzt wurde. Die Formmasse hatte eine UV-Stabilität von 6.

Beispiel V — Kontrolle

Beispiel H wurde wiederholt, wobei aber das N-Phenyitetrabromophthalimid durch Ν,Ν'-Bromoanilin-Pyromellithbisimid ersetzt wurde. Die Formmasse hatte eine UV-Stabilität von 4.

Beispiel VI — Kontrolle

Beispiel II wurde wiederholt, wobei aber das N-Phenyltetrabromophthalimid durch N,N'-Dibromoanilin-Pyromellithbisimid ersetzt wurde. Die Formmasse hatte eine UV-Stabilität von 8.

Beispiel VII

Beispiel II wurde wiederholt, wobei aber das N-Phenyltetrabromophthalimid durch N,N'-Äthylenbis-Tetrabromophthalimid ersetzt wurde. Die Formmasse hatte eine Wärmeformbeständigkeitstemperatur von 82,7°C, eine Vicat-Erweichungstemperatur von 102⁰C, einen Sauerstoffindex von 25,8, eine UL-94-Verbrennungsrate von V-O und eine UV-Stabilität von 2.

Beispiel VIII

Beispiel II wurde wiederholt, wobei aber das N-Phenyltetrabromophthalimid durch N.N'-Hexamethylen-bis-Tetrabromophthalimid ersetzt wurde. Wie bei der Formmasse von Beispiel VII zeigte die Formmasse ein gutes Gleichgewicht physikalischer

so Eigenschaften und eine UV-Stabilität von 2.

Ähnliche Resultate ergaben sich, wenn die Beispiele VII und VIII wiederholt wurden, wobei aber die angegebenen Ingredienzien durch solche ersetzt wurden, die in der Beschreibung als deren Äquivalente bezeichnet sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Schwerentflammbare Formmasse auf der Basis von kautschukmodifiziertem Polystyrol, enthaltend als feuerhemmendes Mittel ein N,N'-Alkylen-bis-Tetrabromophthalimid, wobei die Alkylengruppe 2 bis 15 Kohlenstoffatome enthält

2. Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkylengruppe 2 bis 6 Kohlenstoffatome enthält

3. Formmasse nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich eine synergistisch wirkende Metallverbindung enthält

4. Formmasse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die synergistisch wirkende Metallverbindung in einer derartigen Menge vorhanden ist, daß sich ein Gewichtsverhältnis zwischen feuerhemmendem Mittel und synergistisch wirkender Substanz von etwa 1 :1 bis 4,5 :1 ergibt

5. Formmasse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des feuerhemmenden Mittels etwa 9 bis 15% beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht von kautschukmodifiziertem Polystyrol und feuerhemmendem Mittel.