SE429761B - Sjelvsleckande polystyrenkomposition med hog vermestabilitet och sett for framstellning herav - Google Patents

Description

7812545-2 ningar av barium, kadmium, bly eller tenn. Dessa värmestabilisatorer har emellertid en skadlig inverkan på eldbeständigheten. Detendanædlet för att bemästra denna nya nackdel är att öka brandskyddsmedlets kon- centration i kompositionen. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en styren- hartskomposition, som göres eldbeständig genom användning av en haloge- nerad, organisk förening, som är termiskt stabil och som användes utan närvaro av något synergistiskt medel.

Enligt uppfinningen användes en sjâlvsläckande polystyrenkomposi- tion, som innehåler såsom enda brandskyddsmedel, 1 - 8 vikt-% bromerat pentaerytrit med den allmänna formeln (OH-CH2)a - C (CH2Br)b, där a=l, 2 eller 3 och a+b = 4.

Polystyrenkompositionerna enligt föreliggande uppfinning har en förbättrad värmestabilitet. 7 De styrenhartser, som kan användas vid föreliggande uppfinning, kan vara utvalda bland polystyren, gummiförstärkt polystyren, akrylnitril- butadien-styrenhartser (i det följande benämnda ABS) och polystyrenskum.

I det gummiförstärkta polystyrenet eller i ABS-hartserna skall mängden gummi vanligen inte överstiga 6 viktprocent.

I Det bromerade pentaerytritet är ett bromerat pentaerytrit med från 1 till 3 bromatomer. Det dibromeradederivatetär fördelaktigare. Detta derivat, som också benämnes dibromneopentylglykol, består vanligen av en blandning av dibromneopentylglykol, monobrompentaerytrit och tri- bromneopentylglykol, varvid mängden av dibromneopentylglykol i denna blandning är högre än 80 viktprocent.

Den fördragna, självsläckande polystyrenkompositionen enligt upp- finningen innehåller alltså åtminstone 1 viktprocent, beräknat på kompositionens totalvikt, av dibromneopentylglykol. De självsläckande polystyrenkompositionerna tillredes lämpligen med användning av dibrom- neopentylglykol i en mängd av från 2 till 5 viktprocent. Större dibromne- opentylglykolmängder än 8 viktprocent leder inte till styrenhartser med goda, allmänna egenskaper.

Då styrenhartserna, som användes vid föreliggande uppfinning, ut- sättes för en formsprutningsprocess vid temperaturer från 20000 till 300°C, är det enda brandskyddsmedlet, exempelvis dibromneopentylglykol, tillräckligt för att säkerställa god eldfasthet jämte en värmestabilitet, som är högre än vid vanliga brandskyddsmedel. Även om deras närvaro inte är nödvändig, kan värmestabilisatorer tillsättas kompositionen. Värmestabilisatorer, som polyoler och i synner- het pentaerytrit eller dipentaerytrit kan användas. Mängden av dessa 3 7812345-2 stabilisatorer får emellertid inte överstiga 2 viktprocent, företrädes- vis 1 viktprocent, beräknat på kompositionens totalvikt.

Om å andra sidan styrenhartserna utsättes för strängpressning, kan man samtidigt med brandskyddsmedlet tillsätta ett synergistiskt medel av peroxidtyp, eftersom det är allmänt känt att strängpressningstempera- turer är väsentligt lägre än de temperaturer, som erfordras för en form- sprutningsprocess.

Fördelen med att införa ett synergistiskt medel av peroxidtyp be- står i att det är möjligt att väsentligt sänka koncentrationen av brand- skyddsmedel, exempelvis dibromneopentylglykol. Exempel på lämpliga per- oxider är dikumyl-peroxid, bis @<°4-dietylbensen) peroxid, bis (v<flL-di- isopropylbensen) peroxid och kumylhydroperoxid.

Mängden av peroxid, som kan tillsättas, får inte överstiga 5 vikt- procent, företrädesvis 3 viktprocent, beräknat på kompositionens total- vikt.

De självsläckande polystyrenkompositionerna enligt föreliggande uppfinning måste klara det vertikala testet enligt Underwriters Labora- tory för att klassificeras som 94V2.

Detta test består av vertikal inställning av ett prov med en tjock- lek på från 6.35 till 1.60 mm på ett avstånd av 0.95 cm ovanför en brännare, som ger en låga av 1.9 cm höjd. Provet utsättes för lågan 2 gånger under 10 sekunder. För att klassificeras som 94V2 måste medel- släckningstiden för provet vara längre än 25 sekunder.

Kompositionerna av självsläckande hartser enligt föreliggande upp- finning tillredes vanligen genom att intimt blanda styrenhartserna med brandskyddsmedel, t.ex. dibromneopentylglykol. Den intima blandningen utföres vanligen i en knâdapparat eller strängpressningsanordning. Brand- skyddsmedlet kan emellertid också införas genom upplösning i styrenmono- meren före polymerisation. Den sistnämnda metoden användes i synnerhet för tillredning av eldbeständigt polystyrenskum.

Uppfinningen åskâdliggöres med följande exempel.

Dipromneopentylglykolet, som användes i dessa exempel, utgjordes av en blandning innehållande 5 - 7 viktprocent monobrom-, 80 - 82% di- brom- och 13 ~ 15% tribrom-neopentylglykol.

Exempel 1 En komposition av ett styrenharts tillreddes genom intim blandning i en knådapparat av följande föreningar: kristallpolystyren 47.85 viktprocent polystyren innehållande 6% gummi 47.85 viktprocent dibromneopentylglykol 4 viktprocent 7812345-2 4 dipentaerytrit 0.2 viktprocent 2.6 di tert-butylhydroxitoluen 0.1 viktprocent Denna komposition klassificerades som 94V2 enligt Underwriters Laboratories test (subject 94). Prover av denna komposition formspruta- des dessutom upptill en temperatur på 250°C utan någon sönderdelning.

Tiden för formsprutningscykeln var 43 sekunder. _ För jämförelse tillreddes kompositioner med samma koncentration av olika brandskyddsmedel. De testade brandskyddsmedlen var sådana, som van- ligen användes för sig själva.

Nedanstående tabell visar de temperaturer, vid vilka termisk sön- derdelning inträffade, och av densamma framgår att ingen av de vanliga brandskyddade tillsatserna är stabil under en formsprutning vid en tem- peratur på 25000.

Tillsats Termisk sönderdelningstemperatur hexabromcyklodeaekan 23o°c pentabromklorcyklohexan 200°C tetrabromdodekandiol 210°C pentabromfenylallyl-eter 180°C dibrometyl-3,4-dibromcyklohexan 220°C tris 2,3 dibrompropylfosfat 230°C 2,3 dibrompropyleter av tetrabrombis- fenol A I _ 230°C 5,6-dibrom-1,10,11,12,13, 13 hexa- klortricykio- ene e 24o°c I ett annat expriment tillreddes en liknande komposition men med dekabromdifenyleter, som är ett termiskt stabilt brandskyddsmedel, men som vanligen användes med ett synergistiskt medel. .

Med en mängd av 4 viktprocent dekabromdifenyl-eter kan komposi- tionen inte klassificeras som 94V2 enligt test UL94.

Exempel 2 En komposition av ett styrenharts tillreddes genom blandning av följande föreningar i en strängpressningsanordning: kristallpølystyren 47.95 viktprocent polystyren innehållande 6% gummi I 47.95 viktprocent dibromneopentylglykol f 4 viktprocent 2,6-di tert-butylhydroxitoluen 0.1 viktprocent Denna komposition klassificerades som 94V2 enligt UL94-test. Dess- utom formsprutades den upptill en temperatur på 240°C utan någon sönder- delning. Tiden för formsprutningscykeln var 43 sekunder. 5 I 7812345-2 För jämförelse tillreddes en liknande komposition, dvs. utan någon värmestabilisator och med användning av 5,6-dibrom-hexaklortridecen i stället för dibromneopentylglykol.

Kompositionen klassificerades som 94V2, men sönderfallstemperaturen var endast 225°C.

Exempel 3 dstyrenmomoner innehållande däri löst dibromneopentylglykol infördes i en reaktor. Denna blandning utsattes för kända polymerisationsförhâl- landen. Det erhållna polystyrenet innehållande 4 viktprocent dibromne~ opentylglykol expanderades därefter med pentan i en strängpressnings- anordning. De erhållna blocken var självsläckande.

Vistelsetiden i strängpressningsanordningen var 3 minuter vid 220°C.

Ingen termisk nedbrytning observerades.

Exempel 4 Ett styrenharts tillreddes genom blandning av följande föreningar i en knådapparat: kristallpolystyren 46.85 viktprocent polystyren innehållande 6% gummi 46.85 viktprocent dibromneopentylglykol 2 viktprocent kumylhydroperoxid 4 viktprocent 2.6-di-tert-butylhydroxitoluen 0.1 viktprocent pentaerytrit 0.2 viktprocent Denna komposition klassificerades som 94V2 och strängpressades vid en temperatur på 220°C med en vistelsetid på 3 minuter. Ingen termisk sönderdelning observerades.

Exempel 5 En komposition av ett styrenharts tillreddes genom blandning av följande föreningar i en knådapparat: kristallpolystyren 97.80 viktprocent dibromneopentylglykol 2 viktprocent 2,6 di-tert-butylhydroxitoluen 0.10 viktprocent dipentaerytrit 0.10 viktprocent Denna komposition klassificerades som 94V2 enligt UL94~test.

Kompositionen formsprutades vid en temperatur på 250°C. Ingen ter- misk sönderdelning observerades.

Exempel 6 En komposition av ett styrenharts tillreddes genom blandning av följande föreningar i en knâdapparat: polystyren innehållande 6% gummi 90.80 viktprocent dibromneopentylglykol 8 viktprocent 7812345-2 6 dipentaerytrit 1 viktprocent 2,6 di-tert-butylhydroxitoluen 0.20 viktprocent Denna komposition formsprutades vid en temperatur på 230°C. Ingen termisk sönderdelning observerades. Kompositionen klassificerades som 94V2 enligt UL94-test.

Exempel 7 En komposition av ett styrenharts tillreddes genom blandning av följande föreningar i en knådapparat: SAN harts (med 15% akrylnitril) 61.8 viktprocent ABS harts (med 15% akrylnitril och 6 % gummi) 30.0 viktprocent dibromneopentylglykol _ 8 viktprocent dipentaerytrit 0.2 viktprocent Denna komposition formsprutades vid en temperatur på 220°C. Ingen termisk sönderdelning observerades. Den klassificerades som 94V2 enligt UL94-test.

För jämförelse tillreddes en liknande komposition men med använd- ning av dibrometyl-1,3,4-dibromcyklohexan i stället för dibromneopentyl- glykol.' För att undvika termisk sönderdelning måste denna komposition form- sprutas vid en temperatur på T95°C.

Exempel 8 Én komposition av styrenhartser tillreddes genom blandning av följ- ande föreningar i.en knådapparat: polystyren innehållande 8% gummi 25 viktprocent kristallpolystyren 69.70 viktprocent dibromneopentylglykol 5 viktprocent dipentaerytrit 0,20 viktprocent 2,6-di-tert-butylhydroxitoluen 0.10 yiktprocent Medelsläckningstiden för denna komposition var 0,48 sekunder. Även jämförande kompositioner tillreddes på samma sätt: polystyren innehållande 8% gummi 25 viktprocent kristallpolystyren 69.70 viktprocent dibromneopentylglykol 5 viktprocent dipentaerytrit 0.20 viktprocent 2,6-di-tert-butylhydroxitoluen 0.10 viktprocent tillsats 2,00 viktprocent Tillsatsen utgjordes av: Sb203 0 i komposition A Fe203 i komposition B Fe304 i komposition C

Claims (17)

7 7812345-2 dicyklopentadienyl-järn i komposition D Medelsläckningstiden var vid komposition A 7,58 sekunder vid komposition B 11,9 sekunder vid komposition C >>6O sekunder vid komposition D 31,8 sekunder Exempel 9 En komposition innehållande 95,90 viktprocent polystyren med hög slaghållfasthet (gummiinnehåll 2.4%), 4% tribromneopentylglykol och 0.1 % 2.6-di-tert~buty1-hydroxitoluen formsprutades upptill en temperatur på 240°C utan någon sönderdelning. Medelsläckningstiden var 1,97 sekunder. Patentkrav

1. Självsläckande polystyrenkomposition med hög värmestabilitet, inne- fattande ett styrenharts, k ä n n e t e c k n a d a v att kompositio- nen innehåller såsom enda brandskyddsmedel, 1 - 8 vikt-% bromerat penta- erytrit med den allmänna formeln (OH-CH2)a -C-(CH2Br)b, där a=l, 2 eller 3 och a+b = 4.

2. Komposition enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att det bromerade pentaerytritet utgöres av monobrompentaerytrit, dibromne- opentylglykol, tribromneopentylglykol och blandningar därav.

3. Komposition enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att det bromerade pentaerytritet utgöres av en blandning av mono- brompentaerytrit, dibromneopentylglykoloch tribromneopentylglykol, varvid dibromneopentylglykolinnehållet i denna blandning är högre än 80 vikt-%.

4. Komposition enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d a v att vikten av blandningen av monobrompentaerytrit, dibromneopentylglykol och tribromneopentylglykol uppgår till 2 - 5 vikt-%, beräknat på kompositio- nens totalvikt.

5. Komposition enligt något av patentkrav 1 - 4, kïä n n e t e c k - n a d' a v att den dessutom innefattar polyol i en mängd, som inte överstiger 2 vikt-%, beräknat på kompositionens totalvikt.

6. Komposition enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a d a v att polyolmaterialet är utvalt bland pentaerytrit och dipentaerytrit.

7. Komposition enligt något av patentkraven 1 - 6, k ä n n e t e c k - n a d a v att den dessutom innefattar organisk peroxid i en mängd, som inte överstiger 5 vikt-%, beräknat på kompositionens totalvikt.

8. Komposition enligt patentkrav 1 - 7, k ä n n e t e c k n a d a v att styrenhartset är utvalt bland polystyren, gummiförstärkt polystyren, akrylnitril-butadien-styrenhartser och polystyrenskum. 7812545~2 8

9. ; Komposition enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a d a v att gummiinnehâllet i styrenhartset inte överstiger 6 vikt-%.

10. Sätt för tillredning av en självsläckande polystyrenkomposition, k ä n n e t e c k n a t a v latt det innefattar intim blandning av ett styrenharts med, som brandskyddsmedel, 1 - 8 vikt-%, beräknat på kompo- sitionens totalvikt, av bromerat pentaerytrit med åtminstone en fri ÖH- -grupn- t ' t

11. Sätt enligt patentkrav 10, k ä n n e t e c k n a t a v att den intima blandningen utföres i en knâdapparat eller en strängpressnings- anordning.

12. Sätt enligt patentkrav 10, k ä n n e t e c k n a t a v att 1 - 8 vikt-%, beräknat på kompositionens totalvikt, av bromerat penta- erytrit med åtminstone en fri OH-grupp upplöses i en styrenmonomer före dess polymerisation eller sampolymerisation.

13.0 Sätt enligt något av patentkrav 10 - 12, k ä n neteck n at av att brandskyddsmedlet utväljes bland monobrompentaerytrit, dibromne- opentylglykol, tribromneopentylglykol och blandningar därav.

14. Sätt enligt patentkrav 13, k ä n n e t e c k n a t a v att 2 - 5 vikt-%, beräknat på kompositionens totalvikt, av en blandning av monobrompentaerytrit, dibromneopentylglykol och tribromneopentylglykol, varvid dibromneopentylglykolinnehållet i denna blandning är högre än 80 vikt-%, användes som brandskyddsmedel.

15. Sätt enligt något av patentkrav 10 - 14, k ä n n e t e o k n a t a v att det dessutom innefattar införing i kompositionen av polyol i en mängd, som inte överstiger 2 vikt-%, beräknat på kompositionens totalvikt

16. Sätt enligt patentkrav 15, k ä n n e t e c k n a t a v att polyolmaterialet utväljes bland pentaerytrit och dipentaerytrit.

17. Sätt enligt något av patentkrav 11 - 17, k ä n n e t e c k n a t a v att det dessutom innefattar införing i kompositionen av en organisk peroxid i en mängd, som inte överstiger 5 vikt-%, beräknat på kompo- sitionens totalvikt: 7812345-2 Sammandrag. Föreliggande uppfinning hänför sig till en självsläckande poly- styrenkomposition med hög värmestabilitet och tillredning av densamma. I syfte att åstadkomma en styrenhartskomposition, som göres eld- beständig genom användning av en halogenerad, organisk förening, som är termiskt stabil och som användes utan närvaro av något synergistiskt medel användes enligt uppfinningen en självsläckande polystyrenkompo- sition, som innefattar ett styrenharts innehållande, som enda brand- skyddsmedel, bromerat pentaerytrit med åtminstone en fri-OH-grupp.