DE4418307A1 - Verwendung von Dimethylpropanphosphonat (DMPP) als Flammschutzmittel bei der Herstellung von Kunststoffen auf Isocyanatbasis - Google Patents

Description

Der Einsatz phosphorhaltiger Flammschutzmittel bei der Herstellung von Kunst­ stoffen auf Isocyanatbasis, vorzugsweise von Polyurethan- und Isocyanurat-Kunst­ stoffen einschließlich Schaumstoffen, ist seit langem üblich. Gängige Flamm­ schutzmittel sind Trichlorpropylphosphat und Dimethylmethanphosphonat (DMMP).

Das erstgenannte Flammschutzmittel führt im Brandfall zu einer Belastung mit Halogen, das zweitgenannte wandert infolge seines geringen Molekulargewichtes aber leicht aus Polymeren aus.

Aufgabe der Erfindung war, ein Flammschutzmittel zu finden, das sowohl frei von Halogen als auch eine im Vergleich zu DMMP geringere Tendenz zum Aus­ wandern aus Kunststoffen auf Isocyanatbasis aufweist.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß Dimethylpropanphosphonat der Formel

neben dem Flammschutzeffekt und der Halogenfreiheit eine geringe Tendenz zum Auswandern aus Kunststoffen auf Isocyanatbasis aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von Dimethylpropanphosphonat als Flammschutzmittel bei der Herstellung von Kunststoffen auf Isocyanatbasis.

Die Herstellung dieser Verbindung ist an sich bekannt. Erfindungsgemäß ist bevorzugt, daß sie in einer Menge von 1 bis 20 Gew.-%, insbesondere in einer Menge von 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf den Kunststoff auf Isocyanatbasis, eingesetzt werden.

Die Herstellung von Kunststoffen auf Isocyanatbasis ist an sich bekannt und z. B. in den deutschen Offenlegungsschriften 16 94 142, 16 94 215 und 17 20 768 sowie im Kunststoff-Handbuch Band VII, Polyurethane, herausgegeben von Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag München 1966 sowie in der Neuauflage dieses Buches, herausgegeben von G. Oertel, Carl-Hanser-Verlag München, Wien 1983, beschrieben.

Es handelt sich dabei vorwiegend um Urethan- und/oder Isocyanurat- und/oder Allophanat- und/oder Uretdion- und/oder Harnstoff- und/oder Carbodiimidgruppen aufweisende Kunststoffe. Die erfindungsgemäße Verwendung erfolgt vorzugsweise bei der Herstellung von Polyurethan- und Polyisocyanuratkunststoffen, insbe­ sondere Schaumstoffen.

Für die Herstellung der Kunststoffe auf Isocyanatbasis werden eingesetzt:

• 1. Als Ausgangskomponenten aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische, aromatische und heterocyclische Polyisocyanate, wie sie z. B. von W. Siefken in Justus Liebigs Annalen der Chemie, 562, Seiten 75 bis 136, beschrieben werden, beispielsweise solche der Formel Q(NCO)_nin der
  n = 2 bis 4, vorzugsweise 2 bis 3, und
  Q einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 18, vorzugsweise 6 bis 10 C-Atomen, einen cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 15, vorzugsweise 5 bis 10 C-Atomen, einen aromatischen Kohlenwasser­ stoffrest mit 6 bis 15, vorzugsweise 6 bis 13 C-Atomen oder einen araliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 15, vorzugsweise 8 bis 13 C-Atomen bedeuten, z. B. solche Polyisocyanate, wie sie in der DE-OS 28 32 253, Seiten 10 bis 11, beschrieben werden. Besonders bevorzugt werden in der Regel die technisch leicht zugänglichen Polyiso­ cyanate, z. B. das 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat, sowie beliebige Gemische dieser Isomeren ("TDI"); Polyphenylpolymethylenpolyisocyanate, wie sie durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation und anschließende Phosgenierung hergestellt werden ("rohes MDI") und Carbodiimidgruppen, Urethangruppen, Allophanatgruppen, Isocyanuratgruppen, Harnstoffgruppen oder Biuretgruppen aufweisenden Polyisocyanate ("modifizierte Polyiso­ cyanate"), insbesondere solche modifizierten Polyisocyanate, die sich vom 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat bzw. vom 4,4′- und/oder 2,4′-Diphenylmethandiisocyanat ableiten.
• 2. Ausgangskomponenten sind ferner Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen von einem Molekulargewicht in der Regel von 400 bis 10 000. Hierunter versteht man neben Aminogruppen, Thiogruppen oder Carboxylgruppen aufweisende Verbindungen, vorzugsweise Hydroxylgruppen aufweisende Verbindungen, insbesondere 2 bis 8 Hydroxylgruppen aufweisende Verbindungen, speziell solche vom Molekulargewicht 1000 bis 6000, vorzugsweise 2000 bis 6000, z. B. mindestens 2, in der Regel 2 bis 8, vorzugsweise aber 2 bis 6, Hydroxylgruppen aufweisende Polyether und Polyester sowie Polycarbonate und Polyesteramide, wie sie für die Herstellung von homogenen und von zellförmigen Polyurethanen an sich bekannt sind und wie sie z. B. in der DE-OS 28 32 253, Seiten 11 bis 18, beschrieben werden.
• 3. Gegebenenfalls sind weitere Ausgangskomponenten Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoff­ atomen und einem Molekulargewicht von 32 bis 399. Auch in diesem Fall versteht man hierunter Hydroxylgruppen und/oder Aminogruppen und/oder Thiolgruppen und/oder Carboxylgruppen aufweisende Verbindungen, vor­ zugsweise Hydroxylgruppen und/oder Aminogruppen aufweisende Verbin­ dungen, die als Kettenverlängerungsmittel oder Vernetzungsmittel dienen. Diese Verbindungen weisen in der Regel 2 bis 8, vorzugsweise 2 bis 4, gegenüber Isocyanaten reaktionsfähige Wasserstoffatome auf. Beispiele hierfür werden in der DE-OS 28 32 253, Seiten 19 bis 20, beschrieben.
• 4. Gegebenenfalls werden Hilfs- und Zusatzmittel mitverwendet wie
  • a) Wasser und/oder leicht flüchtige organische Substanzen wie Pentan oder Cyclopentan als Treibmittel,
  • b) zusätzliche Katalysatoren der an sich bekannten Art in Mengen von bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf die Mengen an Komponente 2,
  • c) oberflächenaktive Zusatzstoffe, wie Emulgatoren und Schaum­ stabilisatoren,
  • d) Reaktionsverzögerer, z. B. sauer reagierende Stoffe wie Salzsäure oder organische Säurehalogenide, ferner Zellregler der an sich bekannten Art wie Paraffine oder Fettalkohole oder Dimethylpoly­ siloxane sowie Pigmente oder Farbstoffe und weitere Flamm­ schutzmittel der an sich bekannten Art, z. B. Trikresylphosphat, Diphenylkresylphosphat, Melamin, Ammoniumpolyphosphat, roter Phosphor ferner Stabilisatoren gegen Alterungs- und Witterungsein­ flüsse, Weichmacher und fungistatisch und bakteriostatisch wirkende Substanzen sowie Füllstoffe wie Bariumsulfat, Kieselgur, Ruß- oder Schlämmkreide.

Diese gegebenenfalls mitzuverwendenden Hilfs- und Zusatzstoffe werden bei­ spielsweise in der DE-OS 27 32 292, Seiten 21 bis 24, beschrieben.

Weitere Beispiele von gegebenenfalls erfindungsgemäß mitzuverwendenden ober­ flächenaktiven Zusatzstoffen und Schaumstabilisatoren sowie Zellreglern, Reak­ tionsverzögerern, Stabilisatoren, flammhemmenden Substanzen, Weichmachern, Farbstoffen und Füllstoffen sowie fungistatisch und bakteriostatisch wirksamen Substanzen sowie Einzelheiten über Verwendungs- und Wirkungsweise dieser Zusatzmittel sind im Kunststoff-Handbuch, Band VII, herausgegeben von Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München 1966, z. B. auf den Seiten 103 bis 113 beschrieben.

Die Herstellung von Kunststoffen auf Isocyanatbasis ist an sich bekannt. Bei der Herstellung von Polyurethankunststoffen werden z. B. die Reaktionskomponenten nach dem an sich bekannten Einstufenverfahren, dem Prepolymerverfahren oder dem Semiprepolymerverfahren zur Umsetzung gebracht, wobei man sich oft maschineller Einrichtungen bedient, z. B. solcher, die in der US-PS 27 64 565 beschrieben werden. Einzelheiten über Verarbeitungseinrichtungen, die auch erfin­ dungsgemäß in Frage kommen, werden im Kunststoff-Handbuch, Band VII, herausgegeben von Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München 1966, z. B. auf den Seiten 121 bis 205, beschrieben.

Erfindungsgemaß lassen sich auch kalthärtende Schaumstoffe herstellen (vgl. GB-PS 11 62 517, DE-OS 21 53 086).

Selbstverständlich können aber auch Schaumstoffe durch Blockverschäumung oder nach dem an sich bekannten Doppeltransportbandverfahren hergestellt werden.

Die nach der Erfindung erhältlichen Produkte finden z. B. als Dämmplatten für die Dachisolierung Anwendung.

Beispiele

• 1. Die Wirkung als Flammschutzmittel wird hier durch den Vergleich mit dem hochwirksamen Standard-Flammschutzmittel Dimethylmethanphos­ phonat (DMMP) verdeutlicht. Die Wirkung ist vergleichbar. Nachfolgend die Rezepturen und Ergebnisse der Brandversuche im Vergleich.
• 2. In einer Weichschaumrezeptur (siehe Tabelle 1), Basis Toluylendiisocyanat (Desmodur® T 80) wurde DMPP verschäumt. Der erhaltene, offenzellige Schaumstoff wurde auf seinen Gehalt an Phosphor untersucht, und zwar direkt nach der Herstellung und nach 7 Tagen Lagerung bei 100°C. Unter diesen verschärften Bedingungen kann vergleichend geprüft werden, welche (analytisch nachweisbaren) Stoffe aus Polyurethan- Schaumstoffen auswandern. Als Vergleichsmaterial diente das Standard-Flammschutzmittel DMMP. In der nachfolgenden Tabelle sind die Ergebnisse zusammen­ gestellt:

Tabelle 1

Ergebnisse der Auswanderungsversuche

Wie den Daten zu entnehmen ist, wandert DMMP sehr rasch aus, nach einer Woche ist es nicht mehr nachweisbar. DMPP hingegen ist nach dieser Lagerung noch zu einem Drittel vorhanden, zeigt also eine deutlich geringere Tendenz zum Auswandern.

Claims (7)

1. Verwendung von Dimethylpropanphosphonat als Flammschutzmittel bei der Herstellung von Kunststoffen auf Isocyanatbasis.

2. Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Dimethyl­ propanphosphonat in einer Menge von 1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf den Kunststoff auf Isocyanatbasis, eingesetzt wird.

3. Verwendung gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Dimethylpropanphosphonat in einer Menge von 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf den Kunststoff auf Isocyanatbasis, eingesetzt wird.

4. Verwendung gemäß Ansprüchen 1 bis 3 bei der Herstellung von Polyurethankunststoffen.

5. Verwendung gemäß Ansprüchen 1 bis 4 bei der Herstellung von Poly­ urethanschaumstoffen.

6. Verwendung gemäß Ansprüchen 1 bis 3 bei der Herstellung von Polyiso­ cyanuratkunststoffen.

7. Verwendung gemäß Ansprüchen 1 bis 3 und 6 bei der Herstellung von Polyisocyanuratschaumstoffen.