DE3422410A1 - Flammgehemmte polyaethylene mit hoher lichtstabilitaet - Google Patents

Flammgehemmte polyaethylene mit hoher lichtstabilitaet

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DE3422410A1
DE3422410A1 DE19843422410 DE3422410A DE3422410A1 DE 3422410 A1 DE3422410 A1 DE 3422410A1 DE 19843422410 DE19843422410 DE 19843422410 DE 3422410 A DE3422410 A DE 3422410A DE 3422410 A1 DE3422410 A1 DE 3422410A1
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Description

  • FLAMMGEHEMMTE POLYAETHYLENE MIT HOHER LICHTSTABILITAET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft flammgehemmte Polyäthylene mit hoher Lichtstabilität sowie Verfahren zu deren Herstellung.
  • Es ist bekannt, Polyäthylene mit halogenhaltigen organischen Verbindungen, insbesondere in Kombination mit Antimontrioxid, flammhemmend auszurüsten. Als halogenhaltige Verbindungen werden z.B. chlorierte Paraffine oder bromierte aromatische Verbindungen eingesetzt. Diese Verfahren haben den Nachteil, dass durch die Zugabe der genannten flammhemmenden Verbindungen die Lichtstabilität der so behandelten Polyäthylene stark vermindert wird. Insbesondere lässt sich dieser Nachteil durch Zugabe von Lichtschutzmitteln nicht ausreichend beheben.
  • Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass Kombinationen von einer oder mehreren Phosphorinanverbindungen (der untenstehenden Definition) und einem oder mehreren beliebigen Lichtschutzmitteln insbesondere sterisch gehinderten Aminen, in Artikeln aus Polyäthylen eine ausgezeichnete flammhemmende Wirkung ausüben, wobei die Wirkung der Llchtstabilisatoren praktisch nicht beeinflusst wird. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere flammgehemmte Polyäthylene, dadurch gekennzeichnet, dass diese (i) 3-25% (bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Polyäthylens) einer Verbindung der Formel I worin X unabhängig voneinander Sauerstoff oder Schwefel, R1 unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl(C1 4), -CH2Cl, -CH2Br, -CH20-Alkylen(C14) oder Phenyl, R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl(C1,4), -CH20-Alkyl(C1,4), -CH2Cl oder -CH2Br, oder R1 und R2 zusammen mit dem gemeinsamen C-Atom einen Cyclohexyliden-, Cyclohexenyliden- oder 3,4-Dibromocyclohexylidenring, R3 und R5 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Alkyl(C1,4), R4 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl bedeuten, wobei mindestens einer der Substituenten R1, R2, R3, R4 und R5 von Wasserstoff verschieden ist, und wenn R1 und R2 -CH2Cl, -CH2Br oder einen Ring mit dem gemeinsamen C-Atom bilden, R3, R4 und R5 immer Wasserstoff bedeuten, und (ii) 0.02-5.0% (bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Polyäthylens) eines Lichtschutzmittels enthalten.
  • Unter Alkyl (C1-4) ist vorzugsweise Methyl, Aethyl oder Propyl, insbesondere Methyl zu verstehen. Die Herstellung der flammgehemmten Polyäthylene ist dadurch gekennzeichnet, dass man die obigen Komponenten (i) und (ii) zusammen oder nacheinander in das Polyäthylen einbringt.
  • Von den Polyäthylenen sind solche mit niederer Dichte bevorzugt. Aufgrund der Herstellung mittels radikalischer Polymerisation bei hohen Drucken weisen diese Polyethylene eine starke Verzweigung auf. Diese Polymere haben eine niedere Dichte im Bereich von 0,912 - 0,930 g/cm3 und eine niedere Kristallinität im Bereich von 25 - 50 %.
  • Solche Polyäthylene sind z.B. beschrieben worden von G.A. Mortimer und P. Ehrlich in Adv. Polym. Sci. 7 (1970) Seiten 386-448 unter dem Titel: Fundamentals of the free-radical polymerizatlon of ethylene. Weitere Beispiele für solche Polyäthylene werden auf den Seiten 275-332 der Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Vol.6 (Interscience Publishers 1967) oder im US-Pat.2.153.553 beschrieben.
  • Von den Verbindungen der Formel (I) sind diejenigen der Formel Ia bevorzugt, worin X Sauerstoff oder Schwefel, insbesondere Schwefel, Ri unabhängig voneinander Alkyl(C1 3), - CH2Cl, - CH2Br oder Phenyl und R2 unabhängig voneinander Alkyl(C1 3), - CH2Cl oder - CH2Br bedeuten.
  • Die Verbindungen der Formel (I) sind bekannt. Insofern solche nicht bekannt sind, lassen sie sich in an sich bekannter Weise herstellen.
  • Von den Lichtschutzmitteln kommen alle an sich für Polyäthylene verwendeten infrage. So z.B. 2-(2'-Hydroxyphenyl)-benztriazole, 2-Hydroxybenzophenone, Nickelkomplexverbindungen wie Ni-Pyrazolone, sterisch gehinderte Amine, Oxalsäurediamide, sowie auch Gemische solcher Verbindungen. Geeignete Lichtschutzmittel sind z.B. im "Taschenbuch der Kunststoff-Additive" (Hauser-Verlag, München-Wien, 1979) von B.Gächter et al., Seiten 105-139 beschrieben. Besonders bevorzugt sind die sterisch gehinderten Amine der 2,2,6,6-Tetraalkylpiperidinreihe. Die Verbindungen der Formel (I) lassen sich nach den üblichen Verfahren in Polyäthylene einarbeiten. So wird man vorzugsweise die Verbindungen der Formel (I) mit Polyäthylenpulver vormischen und das Gemisch anschliessend z.B. zu Folien, Granulaten oder Platten extrudieren oder auch zu Schäumen verarbeiten.
  • Die Verbindungen der Formel (I) können aber auch zunächst in die Form eines Masterbatches übergeführt werden, wobei als Träger vorzugsweise wiederum Polyäthylen verwendet wird. Derartige Masterbatche enthalten z.B. 20 - 90 %, vorzugsweise 30 - 80 % der Verbindungen der Formel (I).
  • Liegen die Masterbatches in Granulatform vor, so können sie mit Polyåthylengranulat vorgemischt und das Gemisch anschliessend z.B. zu Folien, Granulaten oder Platten extrudiert bzw. zu Filmen verarbeitet werden.
  • Der Vorteil der vorliegenden Erfindung macht sich insbesondere bei Folien und Filmen sehr positiv bemerkbar.
  • Zum flammhemmenden Ausrüsten der Polyäthylene setzt man 3 - 25%, vorzugsweise 5 - 20 %, insbesondere 7 - 15 % (als Gew.-% bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Polyäthylens) der Verbindung der~Formel (I) ein.
  • Vom Lichtschutzmittel (Komponente (ii)) verwendet man vorzugsweise 0.02-2% und insbesondere ca. 0.1-1% (als Gew. % bezogen auf das eingesetzte Polyäthylen).
  • In den folgenden Beispielen bedeuten die Teile Gewichtsteile, die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.
  • Beispiel 1 70 Teile eines handelsüblichen Polyäthylenpulvers EMFI (190"C/2,16 kp) = 20] werden mit 30 Teilen der Verbindung Nr. 9 (Tabelle) gemischt und auf einem kontinuierlich arbeitenden Kneter bei einer Temperatur von 120 - 185° zu einem Masterbatch in Granulatform verarbeitet EMasterbatch A].
  • 5 Teile eines UV-Absorbers vom 2-Hydroxybenzophenontyp und 5 Teile eines Nickelkomplex-Lichtschutzmittels werden mit 90 Teilen eines handelsüblichen Polyäthylenpulvers EMFI (190"C/2,16 kp) = 20] gemischt und auf einem Extruder bei 120-150° zu einem Masterbatch in Granulatform verarbeitet EMasterbatch B].
  • 34 Teile des Masterbatch A werden mit 60 Teilen eines handelsüblichen Polyäthylengranulates EMFI (190"C/2.16 kp) = 1,4] und 6 Teilen des Masterbatch B gemischt und die Mischung über einen Extruder mit Blaskopf bei 150-175° zu Blasfolien von ca. 150 u Dicke verarbeitet.
  • Die resultierenden Folien zeigen sehr gute flammhemmende Eigenschaften bei sehr guter Lichtstabilität.
  • Beispiel 2 70 Teile eines handelsüblichen Polyäthylenpulvers EMFI (190°C/2,16 kp) = 20] werden mit 30 Teilen der Verbindung Nr. 1 (Tabelle) gemischt und auf einem kontinuierlichen Kneter bei einer Temperatur von 150-120 zu einem Masterbatch in Granulatform verarbeitet. EMasterbatch C].
  • 17 Teile des Masterbatches C werden mit 17 Teilen des Masterbatches A (gemäss Beispiel 1), 6 Teilen des Masterbatches B (gemäss Beispiel 1) und 60 Teilen eines handelsüblichen Polyäthylengranulates (MFI (190"C/2.16 kp) = 1.4] gemischt und die Mischung gemäss Beispiel 1 zu Folien verarbeitet, welche sehr gute flammhemmende Eigenschaften und eine sehr gute Lichtstabilität besitzen.
  • Analoge Resultate erhält man mit den übrigen Verbindungen der tabelle 1.
  • Beispiel 3 90 Teile eines handelsüblichen Polyäthylenpulvers (MFI (l90C/2,l6 kp) = 1,4! werden mit 10 Teilen der Verbindung Nr. 9 der folgenden Tabelle und 0,4 Teilen eines sterisch gehinderten Amins der Formel mit einem Molekulargewicht 2000 (Tinuvin 622) gemischt und die Mischung über einen Extruder mit Blaskopf bei 150 bis 175'C zu Blasfolien von ca. 150 y Dicke verarbeitet.
  • Die resultierenden Folien zeigen sehr gute flammgehemmte Eigensdchaften bei sehr guter Lichtechtheit.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 90,5 Teile eines handelsüblichen Polyäthylenpulvers EMFI (190'C/2.16 kp) = werden mit 6 Teilen Chlorparaffin (70 % Chlor) und 3.5 Teilen Antimontrioxid gemischt und gemäss Beispiel 1 zu Granulat verarbeitet. 94 Teile dieses Granulates werden mit 6 Teilen des Masterbatches B (siehe Beispiel 1) gemischt und die Mischung gemäss Beispiel 1 zu Folien verarbeitet, welche zwar gute flammhemmende Eigenschaften besitzen, aber eine schwache Lichtstabilität aufweisen.
  • Tabelle 1
    Verbindung Struktur Schmelzpunkt (OC)
    Nr.
    1BrCH. ,CH,O, 0 174-1750
    t / C \ / P t ° 174-175°
    BrCH /1)'
    2 CH20 2
    2 (CH3\\ O /CH2O\6, 187-190°
    Po
    CH3 CH20 2
    3
    3 ,C H- CH, CH2O, :S-" 242-245°
    c
    4 ( C6H5 \ CH20 0"
    00 194160
    /C2H5N ,CHZO\ \
    50
    t B;;:c;i:;; BrCH2\ 147.1500
    6 t C2H5 / CH20 / Õ l47-lSOo
    Tabelle 1 (Fortsetzung)
    Verbindung Struktur Schmelzpunkt
    Nr.
    7 CH3 \ / CH20 \ l36l40o
    7 t CH3/ CHO / Õ l36-l40°
    n-C3H7
    ClCH CH2O
    c
    if
    8 1
    2 2002
    CH3 CH20
    9 Pll0 228229o
    ~ 2
    10 1 BrCH,CH,O, 0
    10 l / \ / " II 198-199°
    BrCH2 CH2OS2
    11 ClCH2N 7CH2O 199-2000
    11
    C1 CH2 CH20 S
    12 (cc2H3c/cH2O S k l34-l36°
    CFI20
    Tabelle 1 (Fortsetzung)
    Verbindung
    Nr. Struktur Schmelzpunkt
    13 C,HCH,o,t 0 139-140°
    I CH2S"2
    14 (C3H / \ CH20 / S t l39-l4l°
    14 )C
    / CH3 \ / CH20 \ \
    CH, 3 S
    3/ 2
    16 |HC< / \ / t 187-188° l87l88a
    Ch2 CH \CH20
    17 CH3\ í-C3H7 l57lS8o
    CH3 CHOS2
    i-C3H7
    CH3
    CHO
    18 ( CHO \ W 159-160°
    CH3 CH3
    3
    19 | ( t 161-163°
    s"2
    ctt3

Claims (7)

  1. FLAMMGEHEMMTE POLYAETHYLENE MIT HOHER LICHTSTABILITAET Patent an sprUche Flammgehemmte Polyäthylene, dadurch gekennzeichnet, dass diese (i) 3-25% (bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Polyäthylens) einer Verbindung der Formel worin die Symbole X unabhängig voneinander Sauerstoff oder Schwefel, R1 unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl(C14), -CH2C1, -CH2Br, -CH20-Alkyl(C1,4) oder Phenyl, R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl(C14), -CH20-Alkyl(C1,4), -CH2C1 oder -CH2Br, oder R1 und R2 zusammen mit dem gemeinsamen C-Atom einen Cyclohexyliden-, Cyclohexenyliden- oder 3,4-Dibromocyclohexylidenring, R3 und R5 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Alkyl(C14), R4 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl bedeuten, wobei mindestens einer der Substituenten R1, R2, R3, R4 und R5 von Wasserstoff verschieden ist, und wenn R1 und R2 -CH2C1, -CH2Br oder einen Ring mit dem gemeinsamen C-Atom bilden, R3, R4 und R5 Immer Wasserstoff bedeuten, und (ii) 0.02-5.0X (bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Polyäthylens) eines lichtschutzmittels enthalten.
  2. 2. Flammgehemmte Polyäthylene nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Dichte im Bereich von 0.912-0.930 g/cm3 und eine Kristallinität von 25-50% aufweisen.
  3. 3. Flammgehemmte Polyäthylene nach einem der Patentansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Komponente (i) eine Verbindung der Formel I a enthalten, worin X Sauerstoff oder Schwefel, R; unabhängig voneinander Alkyl(C1 3), - CH2Cl, - CH2Br oder Phenyl und R'2 unabhängig voneinander Alkyl(C1,3), - CH2Cl oder - CH2Br bedeuten.
  4. 4. Flammgehemmte Polyäthylene nach einem der Patentansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Komponente (ii) eine Verbindung aus der Reihe der 2-(2'-Hydroxyphenyl)-bentriazole, 2-Hydroxybenzophenone, Nickelkomplexverbindungen, sterisch gehinderten Amine, Oxalsäurediamide oder Gemische solcher Verbindungen enthalten.
  5. 5. Flammgehemmte Polyäthylene nach einem der Patentansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Komponente (ii) eine Verbindung aus der Reihe der sterisch gehinderten Amine enthalten.
  6. 6. Masterbatch auf der Basis von Polyäthylen zur Durchführung des Verfahrens gemäss Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieser 20-90 Gew. X der Komponente (i) enthält.
  7. 7. Flammhemmende und Licht-stabilisierende Kombination für Artikel aus Polyäthylen, bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen der Formel I, gemäss Anspruch 1 und einem oder mehreren Lichtstabilisatoren.
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DE4121831A1 (de) * 1990-07-06 1992-01-09 Sanwa Kako Co Nichtentflammbarer, offenzelliger, vernetzter polyolefinschaum und verfahren zu dessen herstellung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KIRK-OTHMER: Encyclopedia of Chemical Technology, Vol. 10, S. 407 *

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DE4121831A1 (de) * 1990-07-06 1992-01-09 Sanwa Kako Co Nichtentflammbarer, offenzelliger, vernetzter polyolefinschaum und verfahren zu dessen herstellung

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