NL7909194A - Brandvertragende polystyreensamenstellingen. - Google Patents

Description

49 441/Bos/AS - 1 -

Brandvertragende polystyreensamenstellingen.

De uitvinding heeft betrekking op brandvertragende polystyreensamenstellingen.

Voor vele toepassingen moeten brandvertragende middelen worden opgenomen in polystyreenharsen, zoals 5 polystyreen, styreen-acrylonitril copolymeren, (bekend als SAN), acrylonitril-buta<dieen-styreen copolymeren (bekend als ABS), polystyreen met hoge slagsterkte en dergelijke, teneinde brandbestendigheid aan deze harsen te verlenen. Organische verbindingen die broom en/of 10 chloor bevatten worden dikwijls toegepast als brandver tragende middelen. Grote hoeveelheden van brandvertragende middelen zijn echter dikwijls vereist teneinde polystyreensamenstellingen te verkrijgen die voldoen aan specificaties met betrekking tot vlamverspreiding 15 en deze grote hoeveelheden zijn nadelig voor andere eigenschappen van de polystyreensamenstellingen, zoals treksterkte en thermische stabiliteit.

Met het oog op het verminderen van de hoeveelheid brandvertragend middel die moet worden toegevoegd aan 20 dergelijke harsen, is de synergistische werking van sommige toeslagstoffen (of synergistische verbindingen) die, indien alleen gebruikt, niet werken als vlamvertra-gende middelen, beoogd. Organische peroxiden zijn voorgesteld als synergistische verbindingen, maar zij hebben 25 verschillende nadelen, meer in het bijzonder met betrek king tot giftigheid en stabiliteit.

Het is derhalve een oogmerk van de onderhavige uitvinding, nieuwe vlamvertragende polystyreensamenstellingen te verschaffem. Een ander oogmerk van de uitvinding is 30 het verschaffen van nieuwe vlamvertragende polystyreen samenstellingen die een polystyreenhars bevatten, een gehalogeneerd organisch vlamvertragend middel en een nieuwe synergistische verbinding. Een verder oogmerk van de uitvinding is gelegen in het verschaffen van polysty-35 reensamenstellingen die de bovengenoemde nadelen onder vangen.

7909194 *' -·Λ - 2 -

Nog een ander oogmerk van de uitvinding is het verschaffen, van nieuwe synergistische verbindingen die zeer werkzaam zijn.

Bij het bereiken van de· voorgenoemde oogmerken 5 wordt volgens één. uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding een polystyreensamenstelling verschaft die bestaat uit een polystyreen polymeer, een gehalogeneerd organisch vlamvertragend middel en een benzofcrLazoolver-binding met de formule van het formuleblad, waarin R1 10 een waterstofatoom of methylgroep en een waterstof atoom of een -CI^Ndl^^ groep is, waarbij R^ een waterstofatoom, een alkylrest met 1-12 koolstofatomen of een -C^-C^-OH groep is. De benzotriazoolverbinding wordt gebruikt in een hoeveelheid die varieert tussen ongeveer 15 1 en 50%, betrokken op het gewicht van het vlamvertra gend middel.

Volgens een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt een vlamvertragende samenstelling verschaft voor gebruik in combinatie met polystyreen-20 harsen, welke samenstelling een gehalogeneerd organisch vlamvertragend middel bevat en een benzotriazoolverbinding met de formule van het formuleblad.

Andere oogmerken, aspecten en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen duidelijk worden uit de 25 gedetailleerde beschrijving van voorkeursuitvoerings vormen die hierna volgt.

"Polystyreenharsen" omvatten niet alleen styreen-homopolymeren, zoals kristalpolystyreen, maar ook op styreen gebaseerde copolymeren die een hoofdhoeveelheid 30 styreen bevatten, zoals ABS harsen, SAN harsen en poly- styreensoorten met hoge slagsterkte die een elastomeer bevatten, zoals rubber, in een hoeveelheid die kan reiken tot ongeveer 15 gew.%. De uitvinding is eveneens toepasbaar op schuimpolystyreen, dat ofwel kan worden vervaar-35 digd door vormen van expandeerbare polystyreenkorrels of door extruderen van mengsels van polystyreen en een schuimmiddel.

Het vlamvertragend middel is een gehalogeneerde 7909194 f - 3 - organische verbinding, meer in het bijzonder een ge-bromeerde en/of gechloreerde organische verbinding.

Deze gehalogeneerde verbindingen worden in het algemeen gebruikt in een hoeveelheid die zodanig is dat het halo-5 geengehalte in de polystyreensamenstelling ten minste ongeveer 0,2% bedraagt. Gehaltes van meer dan ongeveer 15% brengen geen enkel voordeel. Meer in het algemeen ligt het halogeengehalte in de uiteindelijke polystyreensamenstelling tussen ongeveer 0,5 en 10 gew.%. Deze hoe-10 veelheid hangt voornamelijk af van de soort gehalogeneerd brandvertragend middel; gebromeerde verbindingen zijn in het algemeen meer werkzaam dan de overeenkomstige gechloreerde verbindingen en zij kunnen derhalve in geringere hoeveelheden worden gebruikt. Deze middelen en 15 hun gebruik zijn welbekend in de techniek. Typerende gehalogeneerde brandvertragende middelen zijn acetyleen-tetrabromide, dibroomtetrachloorethaan, tetrachloor-ethaan, pentachloorethaan, hexachloor- of hexabroomben-zeen, tetrabroombutaan, polyhalogeendivinylderivaten, 20 polyhalogeendivinylethers, perhalogeenpentacyclododecaan- derivaten, pentabroommonochloorcyclohexaan, vaste of vloeibare gechloreerde alkanen en dergelijke en mengsels daarvan.

De synergistische verbindingen volgens de uit-25 vinding zijn benzotriazoolverbindingen met de formule van het formuleblad. Deze verbindingen worden in het algemeen gebruikt in een hoeveelheid die kan variëren tussen ongeveer 1 en 50 gew.%, betrokken op de hoeveelheid gehalogeneerd brandvertragend middel. Deze hoeveelheid 30 hangt af van de soort brandvertragend middel en van de soort benzatriazoolverbinding. In de meeste gevallen wordt de synergistische verbinding gebruikt in een hoeveelheid die ligt tussen ongeveer 0,01 en 5 gew.%, meer in het bijzonder tussen ongeveer 0,02 en 2%, betrokken 35 op het gewicht van de polystyreenhars. De keuze van de benzotriazoolverbinding hangt voornamelijk af van de prijs ervan en de beschikbaarheid ervan. Bij wijze van illustratie en niet ter beperking, zijn benzotriazool- 7909194 - 4 - verbindingen die met voordeel worden gebruikt benzo- 3 triazool, tolutriazool, N -decylbenzotriazool en andere 3 N -gesubstitueerde benzotriazolen.

Sommige brandvertragende middelen, meer in het 5 bijzonder de middelen die een hoge thermische stabili teit bezitten, worden met voordeel gebruikt tezamen met antimoonoxide. Gebleken is dat de toe te voegen hoeveelheid antimoonoxide kan worden verlaagd met ongeveer 50% beneden die welke gebruikelijk wordt toegepast, zonder 10 nadelig effect op de brandvertragende eigenschappen en op de thermische stabiliteit van de uiteindelijke poly-styreensamenstelling, wanneer een benzotriazoolverbin-ding wordt opgenomen als een synergistische verbinding in de samenstelling. De hoeveelheid antimoonoxide 15 - indien gebruikt - gaat in het algemeen niet uit boven 7 gew.% van de polystyreenhars. Deze hoeveelheid hangt af van de soort en hoeveelheid brandvertragend middel, en kan in het algemeen variëren tussen ongeveer 2 en 5%. Met andere brandvertragende middelen, meer in het bij-20 zonder met gehalogeneerde alifatische verbindingen, is het gebruik van antimoonoxide niet vereist.

De volgende voorbeelden lichten de aspecten van de onderhavige uitvinding toe zonder op enigerlei wijze beperkend voor de uitvinding te zijn.

25 De zelf-uitdovende eigenschappen van de poly- styreensamenstellingen worden bepaald onder gebruikmaking van monsters met afmetingen van 15,23 x 1,27 x 0,32 cm, volgens de navolgende beproevingsmethode:

Elk monster wordt opgehangen, waarbij de grootste 30 dimensie verticaal is en de afstand tussen het beneden einde van het monster en het boveneinde van de brander 0,95 cm is. De brander wordt aangestoken en de vlam heeft een hoogte van 1,9 cm. Lucht wordt vooraf gemengd met het gas teneinde een gele punt aan het boveneinde 35 van de vlam te voorkomen. Deze vlam wordt onder het benedenste einde van het monster gehouden gedurende een periode van 10 sec . De brander wordt dan verwijderd en de vlammende'verbrandings tijd gemeten. Onmiddel'lijk na uit- 7909194 r' s> - 5 - doving wordt de vlam opnieuw onder het monster gehouden gedurende een periode van 10 sec. De brander wordt dan verwijderd en de vlammende verbrandingstijd wordt opnieuw gemeten. In de voorbeelden vermelde gegevens zijn 5 het gemiddelde van 20 achtereenvolgende beproevingen (10 monsters en 2 bepalingen voor . elk monster).

In het geval van opgeschuimd polystyreen wordt dezelfde procedure gebruikt, maar wordt de vlam slechts éénmaal onder het monster gehouden en gedurende een periode van 10 3 sec.

Tenzij anders is aangegeven, zijn de gewichts-percentages betrokken op het gewicht van de polystyreen-hars.

Voorbeeld I, 15 Vier samenstellingen werden bereid uit kristal- polystyreen, 0,05% di-tert.butylhydroxytolueen (of BHT), 0,035% zinkstearaat, 0,75% pentabroommonochloorcyclo-hexaan (als brandvertragend middel) en 0,20% van een benzotriazoolverbinding met de formule van het formule-20 blad waarin de symbolen respectievelijk de volgende betekenissen hebben:

Samenstelling A : = H R2 = H

Samenstelling B : Ri = CH3 R2 = H

Samenstelling C : ^ = H R2 = -CH2N(R3)2 met R3 = "C10H2l 25 Samenstelling D : = H R2 = -CH2N(R3)2 met r3 = -ch2-ch2oh

De vlammende verbrandingstijden (in seconden) zijn respectievelijk: 30 Samenstelling A : 1,60

Samenstelling B : 1,02

Samenstelling C : 0,51

Samenstelling D : 0,53

Een soortgelijke samenstelling maar zonder de 35 benzotriazoolverbinding had een vlammende verbran dingstijd van 11,71 sec.

7909194 - 6 -

Voorbeeld· II.

Samenstellingen werden bereid uit kristal— polystyreen, 0,0.5.% BHT, 0,035% zinkstearaat en 0,75% brandvertragend middel. 0,20% benzotriazool werd even-5 eens toegevoegd aan sommige samenstellingen.

Brandvertragende middelen en de vlammende ver-brandingstijden waren respectievelijk:

Brandvertragend middel Vlammende verbrandingstijd (in sec.) zonder met 0 benzotriazool benzotriazool

Acetyleentetrabrcmide 8,21 2,44

Dibroantetrachloorethaan 15,75 3,19

Tetrachloorethaan 60 17,01

Voorbeeld III.

15 Een samenstelling werd bereid uit kristalpolysty reen, 0,05% BHT, 0,035% zinkstearaat, 3,75% pentabroom-monochloorcyclohexaan en 1,75% benzotriazool.

De vlammende verbrandingstijd was 0,42 sec. Voorbeeld IV.

20 Samenstellingen werden bereid uit polystyreen met hoge slagsterkte (bevattende 5% rubber), 10% van één van de volgende brandvertragende middelen en 5% antimoonoxide. 2% benzotriazool werd eveneens toegevoegd aan sommige samenstellingen.

25 De resultaten waren:

Brandvertragend middel Vlammende verbrandingstijd (sec.) zonder met benzotriazool benzotriazool

Hexabroambenzeen 8,74 2,07 30 Decabroamdifenyl 0,93 0,51

Decabroaidifenylether 1,95 0,86

Perchloorpentacyclododecaan 22,61 7,58

Hexabroancyclododecaan 4,47 1,12 7909194 - 7 -

Voorbeeld V.

Multicellulaire platen werden gevormd door middel van injectie uit expandeerbare polystyreenparels, bevattende pentaan als het schuimmiddel.

5 1,5% pentabroommonochloorcyclohexaan en 0,2% van een benzotriazoolverbinding met de formule van het formuleblad waarin R^ een waterstofatoom en R2 de groep -ΟΗ2Ν(ο10Η21)2 voorstellen, werden toegevoegd aan de parels.

10 De vlammende verbrandingstijd was 8,0 sec.

Een soortgelijke samenstelling, maar zonder benzotriazoolverbinding, werd eveneens gevormd. De vlammende verbrandingstijd was 17,0 sec.

Voorbeeld VI.

15 Een samenstelling werd bereid uit kristalpoly- styreen, 5% gechloreerd alkanenmengsel (gemiddelde van 25 koolstofatomen en chloorgehalte = 70%), 0,1% BHT, 0,035% zinkstearaat en 0,2% benzotriazool.

De vlammende verbrandingstijd was 22,43 sec.

20 Een soortgelijke samenstelling maar zonder benzo triazool had een vlammende verbrandingstijd van meer dan 60 sec.

Voorbeeld VII.

Een samenstelling werd bereid uit een ABS hars 25 (bevattende 7% butadieen en 17% acrylonitril), 12% deca- broomdifenyloxide, 5% antimoontrioxide en 2% van een benzotriazoolverbinding met de formule van het formuleblad, waarin R1 een waterstofatoom en R2 de groep -CH2N(C^o^21 ) 2 voorsteHen· 30 De vlammende verbrandingstijd was 1,23 sec.

Een soortgelijke samenstelling maar zonder de benzotriazoolverbinding had een vlammende verbrandingstijd van 3,48 sec.

Conclusies.

7909194

Claims (5)

1. ZeIf-uitdovende polystyreensamenstelling die bestaat uit een polystyreenhars en een brandvertragende hoeveelheid, van een gehalogeneerd organisch brandvertragend middel, met het k enmerk, 5 dat de samenstelling tevens een 1,2,5-benzotriazool bevat met de formule van het formuleblad, waarin een waterstofatoom of een methylgroep en R2 een waterstofatoom of de groep -CI^NiRg^ voorstellen, waarbij R2 een waterstofatoom, een alkylrest met 1-12 koolstof-10 atomen of de groep -CH^CH^OH is, aanwezig in een hoe veelheid tussen ongeveer 1 en 50% van het gewicht van het brandvertragende middel.

2.Samenstelling volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de benzotriazoolverbinding 15 wordt gebruikt in een hoeveelheid tussen ongeveer 0,01 en 5 gew.% van de polystyreenhars.

3. Samenstelling volgens conclusie 2, m e t het kenmerk, dat de hoeveelheid benzotrizool-verbinding tussen ongeveer 0,02 en 2 gew.% van de poly- 20 styreenhars ligt.

4. Samenstelling volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat deze verder antimoon-oxide bevat in een hoeveelheid die niet uitgaat boven ongeveer 7 gew.% van de polystyreenhars.

5. Samenstelling volgens conclusie 4, m e t het kenmerk, dat de hoeveelheid antimoonoxide ligt tussen ongeveer 2 en 5 gew.% van de polystyreenhars. 7909194 — r ~7 «i-f JT ï r2 79 0 9 1 9 4 LABOFINA S.A.