SK500232020A3

SK500232020A3 - Fireproof polymer additive, method of its production and application

Info

Publication number: SK500232020A3
Application number: SK500232020A
Authority: SK
Inventors: Jiř Vylimec; Roman Magdina; Lubomír Němeček
Original assignee: Movychem, S.R.O.
Priority date: 2020-05-05
Filing date: 2020-05-05
Publication date: 2021-11-10

Abstract

Protipožiarna polymérová prísada vznikne z netoxických zložiek tak, že sa pri teplote 240 °C až 350 °C vytvorí tavenina bezvodej zmesi amóniumpolyfosfátu, pentaerytritolu a melamínu. Tavenina sa udržuje na uvedenej teplote počas aspoň 30 sekúnd, následne sa nechá vychladnúť a stuhnutá tavenina sa rozdrobuje na častice menšie ako 200 μm. Každá z troch vstupných zložiek má pri vstupe podiel 5 až 50 % hmotn. výslednej prísady. Protipožiarna polymérová prísada sa pridáva do základného materiálu v podiele 1 % až 80 % hmotn. výslednej hmoty.The fire-retardant polymer additive is formed from non-toxic components by forming a melt of an anhydrous mixture of ammonium polyphosphate, pentaerythritol and melamine at a temperature of 240 ° C to 350 ° C. The melt is maintained at said temperature for at least 30 seconds, then allowed to cool and the solidified melt is comminuted into particles smaller than 200 μm. Each of the three input components has a feed content of 5 to 50% by weight. the resulting ingredient. The fire-retardant polymer additive is added to the base material in a proportion of 1% to 80% by weight. the resulting mass.

Description

SK 50023-2020 A3SK 50023-2020 A3

Oblasť technikyField of technology

Vynález sa týka novej protipožiarnej polymérovej prísady s vysokým účinkom potláčania dymivosti pri horení základného materiálu. Základným materiálom, do ktorého sa môže protipožiarna polymérová prísada pridať, je celá škála plastových látok, hmôt, živíc, tužidiel a chemických reagentov. Vynález opisuje nový spôsob výroby protipožiarnej polymérovej prísady, ktoiý poskytuje univerzálne použiteľnú látku, najmä v sypkej forme na ľahké primiešame do základného materiálu.The present invention relates to a novel fire-retardant polymer additive with a high smoke suppression effect of the base material. The basic material to which the fire retardant polymer additive can be added is a variety of plastics, materials, resins, hardeners and chemical reagents. The invention describes a new process for the production of a fire-retardant polymer additive which provides a universally applicable substance, in particular in bulk form, for easy mixing into a base material.

Doterajší stav technikyPrior art

V minulosti bola ako všeobecne aplikovateľná protipožiarna prísada používaná zlúčenina na báze brómu (napr. pentabrómdifenyleter). S ohľadom na vysokú toxicitu sú takéto prísady na ústupe. Bolo rozšírené napríklad použitie kyseliny boritej (boric acid, H3BO3, CAS No 10043-35-3) a to až do hmotnostného podielu 20 %. Kyselina boritá je anorganická kyselina, ktorá podľa dlhodobých testov môže byť toxická, najmä pri vysokých koncentráciách. Sú známe riešenia, ktoré používajú ako retardéry horenia rôzne ďalšie nebezpečné látky, napríklad podľa CN102924868 (A) alebo ktoré používajú látky, ktoré degradujú pôvodné fýzikálnomechanické vlastnosti pôvodného materiálu.In the past, a bromine-based compound (e.g., pentabromodiphenyl ether) has been used as a generally applicable fire retardant. Due to their high toxicity, such additives are in decline. For example, the use of boric acid (H3BO3, CAS No. 10043-35-3) has been extended to 20% by weight. Boric acid is an inorganic acid that can be toxic according to long-term tests, especially at high concentrations. Solutions are known which use various other hazardous substances as flame retardants, for example according to CN102924868 (A) or which use substances which degrade the original physical and mechanical properties of the original material.

Je známe použitie amóniumpolyfosľátu a melamínu v prípravkoch na zvýšenie požiarnej odolnosti. Účinky týchto látok v samostatných protipožiarnych aplikáciách sú preskúmané. Tieto látky sú pri aplikácii známe ako nerozpustné prášky. Na ich použitie a tiež na ich použitie s ďalšími látkami v základných materiáloch je žiaduce vytvoriť medzi nimi viacnásobnú adíciu bez vedľajšieho nebezpečného produktu. Podľa vynálezu JPS58222146 je známe použitie pentaerytritolu a amóniumpolyfosľátu na zvýšenie odolnosti polyuretánu voči ohňu.The use of ammonium polyphosphate and melamine in fire resistance is known. The effects of these substances in stand-alone fire-fighting applications are being investigated. These substances are known as insoluble powders when applied. For their use and also for their use with other substances in the base materials, it is desirable to create multiple additions between them without the dangerous by-product. According to the invention JPS58222146, the use of pentaerythritol and ammonium polyphosphate is known to increase the fire resistance of polyurethane.

Zverejnenia DE4234374, DE10047024 opisujú využitie melamínu, ale na dosiahnutie dostatočnej protipožiarnej odolnosti je nevyhnutné zvyšovať podiel melamínu na úroveň, ktorá negatívne ovplyvňuje ostatné mechanické a chemické vlastnosti výsledného materiálu.DE4234374, DE10047024 describe the use of melamine, but in order to achieve sufficient fire resistance, it is necessary to increase the proportion of melamine to a level which negatively affects other mechanical and chemical properties of the resulting material.

Zverejnený spis patentovej prihlášky WO/2017/179029 ozrejmuje polymerizáciu vodných roztokov pentaerytritolu a amóniumpolyfosľátu, čo čiastočne rieši problémy s prípravou vysokoúčinnej protipožiarnej prísady. Tiež zverejnenie WO/2016/207870 opisuje zohrievame a miešame vodných roztokov pentaerytritolu a amóniumpolyfosľátu a následné pridanie melamínu. Výsledný roztok po polymerizácii sa vysušuje na získanie suchého granulátu.Published patent application WO / 2017/179029 discloses the polymerization of aqueous solutions of pentaerythritol and ammonium polyphosphate, which partially solves the problems with the preparation of a highly effective fire retardant. WO / 2016/207870 also describes heating and stirring aqueous solutions of pentaerythritol and ammonium polyphosphate and the subsequent addition of melamine. The resulting polymerization solution is dried to obtain a dry granulate.

Je žiadaný a nie je známy nový postup výroby protipožiarnej prísady, pri ktorom by sa z osvedčených a vyskúšaných zložiek získala nová, ešte účinnejšia protipožiarna a zároveň protidymivá prísada. Nová protipožiarna prísada by mala obsahovať len látky bez akýchkoľvek nebezpečných účinkov podľa všetkých známych výskumných výsledkov a štúdií a nový postup by mal byť jednoduchý a univerzálne použiteľný pri rôznych podieloch zložiek.A new process for the production of a fire-retardant additive is desired and is not known, in which a new, even more effective fire-retardant additive and at the same time a smoke-reducing additive would be obtained from the tried-and-tested and tested components. The new fire-fighting additive should only contain substances without any dangerous effects according to all known research results and studies, and the new procedure should be simple and universally applicable to the various proportions of the ingredients.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Nedostatky uvedené v doterajšom stave techniky podstatným spôsobom odstraňuje protipožiarna polymérová prísada v sypkom stave podľa tohto vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že je tvorená pomletou zmiešanou taveninou amóniumpolyfosľátu, pentaerytritolu a melamínu. Zo stavu techniky je známe miešame amóniumpolyfosľátu, pentaerytritolu a melamínu na vodnej báze, čo však vedie k obmedzeniu teploty polymerizácie na bod varu vody. Podstatnou črtou predloženého vynálezu je zvýšenie teploty polymerizácie troch vstupných zložiek oproti polymerizácii vodných roztokov, čo je sprevádzané odlišnými výslednými produktmi polymerizácie a to tiež podľa rozsahu jednotlivých zložiek.The disadvantages of the prior art are substantially eliminated by the bulk fire-retardant polymer additive according to the invention, which consists in that it consists of a ground mixed melt of ammonium polyphosphate, pentaerythritol and melamine. It is known from the prior art to mix aqueous ammonium polyphosphate, pentaerythritol and melamine, which, however, leads to a limitation of the polymerization temperature to the boiling point of water. An essential feature of the present invention is the increase in the polymerization temperature of the three input components compared to the polymerization of aqueous solutions, which is accompanied by different polymerization end products, also according to the extent of the individual components.

Sypká forma protipožiarnej polymémej prísady je výhodná z hľadiska univerzálneho použitia v rôznych aplikáciách. Ako vhodná sa ukázala granulácia pod 200 pm, výhodne pod 50 pm. obzvlášť výhodne pod 10 pm.The bulk form of the fire-retardant polymeric additive is advantageous from the point of view of universal use in various applications. Granulation below 200 [mu] m, preferably below 50 [mu] m, has proven to be suitable. particularly preferably below 10 μm.

Každá z troch zložiek môže na vstupe predstavovať 5 až 50 % hmotn. výslednej zmesi.Each of the three components may represent 5 to 50% by weight at the inlet. of the resulting mixture.

Nedostatky uvedené v doterajšom stave techniky podstatným spôsobom odstraňuje aj samotný spôsob výroby protipožiarnej polymérovej prísady v sypkom stave, pri ktorom prebieha polymerizácia reťazcov zo vstupných zložiek a kde vstupnými zložkami sú amóniumpolyfosľát, pentaerytritol a melamín podľa tohto vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že vstupné zložky v bezvodej forme sa zohrejú na teplotu v rozsahu 240 °C až 350 °C za vzniku taveniny, spoločná premiešaná tavenina sa udržuje na teplote v rozsahu 240 °C až 350 °C po dobu aspoň 30 sekúnd, následne sa nechá vychladnúť a stuhnutá tavenina sa rozdrobuje na častice menšie ako 200 pm, výhodne pod 50 pm, obzvlášť výhodne pod 10 pm.The disadvantages mentioned in the prior art are substantially eliminated by the process for the production of a fire-retardant polymer additive in the bulk state, in which the polymerization of chains from the starting components takes place and where the input components are ammonium polyphosphate, pentaerythritol and melamine the components in anhydrous form are heated to a temperature in the range of 240 ° C to 350 ° C to form a melt, the co-mixed melt is maintained at a temperature in the range of 240 ° C to 350 ° C for at least 30 seconds, then allowed to cool and the solidified melt is comminuted into particles smaller than 200 μm, preferably below 50 μm, particularly preferably below 10 μm.

Amóniumpolyfosľát [NH₄ PO? L je používaný ako potravinárska prísada, emulgátor (E545). Používa sa tiež ako bezhalogénový spomaľovač horenia. V závislosti od stupňa polymerizácie existujú dve hlavné skuAmmonium polyphosphate [NH ₄ PO? L is used as a food additive, emulsifier (E545). It is also used as a halogen-free flame retardant. Depending on the degree of polymerization, there are two main groups

SK 50023-2020 A3 piny amóniumpolyfosfátu: kryštalická fáza I APP a kryštalická fáza II APP. Amóniumpolyfosfát fázy I má krátky a lineárny reťazec (n < 100), je citlivejší na vodu a menej tepelne stabilný; začína sa rozkladať pri teplotách nad 150 °C. Amóniumpolyfosfát fázy II má vysoký stupeň polymerizácie s n > 1 000, jeho štruktúra je zosieťovaná (rozvetvená) a má vyššiu tepelnú stabilitu, jeho rozklad začína pri približne 285 °C až 300 °C a má tiež nižšiu rozpustnosť vo vode ako APP fázy I.SK 50023-2020 A3 ammonium polyphosphate pins: crystalline phase I APP and crystalline phase II APP. Phase I ammonium polyphosphate has a short and linear chain (n <100), is more sensitive to water and less thermally stable; begins to decompose at temperatures above 150 ° C. Phase II ammonium polyphosphate has a high degree of polymerization with n> 1,000, its structure is crosslinked (branched) and has higher thermal stability, its decomposition starts at about 285 ° C to 300 ° C and it also has lower solubility in water than phase I APP.

Pentaerytritol, 2,2-Bis(hydroxymethyl)l,3-propanediol, C5H12O4, CAS 115-77-5 je biely kryštalický prášok, štvormocný monotopický alkohol. Používa sa na výrobu alkydových živíc, emulgátorov, výbušnín, náterových hmôt, syntetických mazacích olejov. Považuje sa za ekologickú náhradu polyvinylchlorbifenylov (PCB).Pentaerythritol, 2,2-Bis (hydroxymethyl) 1,3-propanediol, C5H12O4, CAS 115-77-5 is a white crystalline powder, tetravalent monotopic alcohol. It is used for the production of alkyd resins, emulsifiers, explosives, paints, synthetic lubricating oils. It is considered an ecological substitute for polyvinylchlorobiphenyls (PCBs).

Melamín, 2,4,6-triamino-l,3,5-triazin, sumárny vzorec Cs-Hg-Ng, CAS číslo 108-78-1 sa využíva najmä pri výrobe plastov a dusíkatých hnojív. Melamín je v malých dávkach netoxický. Melamín sa v spojitosti s jeho nežiaducou prítomnosťou v potravinách opisuje ako škodlivý, ale toxická dávka v potravinách je porovnateľná s kuchynskou soľou, presahuje 3 g na jeden kilogram živej hmotnosti jedinca. Z tohto pohľadu je použitie melamínu v prísade podľa tohto vynálezu neškodné.Melamine, 2,4,6-triamino-1,3,5-triazine, general formula Cs-Hg-Ng, CAS number 108-78-1 is mainly used in the production of plastics and nitrogen fertilizers. Melamine is non-toxic in small doses. Melamine is described in connection with its undesirable presence in food as harmful, but the toxic dose in food is comparable to table salt, exceeding 3 g per kilogram of live weight of an individual. In this respect, the use of melamine in the additive according to the invention is harmless.

Dôležitou výhodou predloženého vynálezu je získame vysokoúčinnej protipožiarnej a protidymivej prísady s využitím neškodných vstupných látok, pričom sa polymerizáciou v prostredí bezvodej taveniny vytvorí nová látka, resp. nová skupina látok. Po zomletí vychladnutej taveniny má protipožiarna polymérová prísada konečnú podobu sypkého prášku, ktoiý sa dá vhodne primiešať do rôznych základných materiálov. O vzniku novej látky, resp. skupiny nových látok pri polymerizácii v prostredí horúcej taveniny vstupných zložiek svedčí aj skutočnosť, že pokiaľ vstupné zložky majú bod tavenia vyšší ako 240 °C, v prípade amóniumpolyfosfát fázy II viac ako 285 °C, tak výsledná tavenina a prášok vzniknutý jej pomletím majú bod tavenia na úrovni 175 °C.An important advantage of the present invention is that we obtain a highly effective fire-retardant and flame retardant additive using innocuous starting materials, whereby a polymeric substance in an anhydrous melt medium forms a new substance, resp. new group of substances. After grinding the cooled melt, the fire-retardant polymer additive has the final form of a free-flowing powder, which can be suitably mixed into various base materials. About the formation of a new substance, resp. groups of new substances in the hot melt polymerization of the input components is also evidenced by the fact that if the input components have a melting point higher than 240 ° C, in the case of phase II ammonium polyphosphate more than 285 ° C, the resulting melt and ground powder have a melting point at 175 ° C.

Postup môže v jednom usporiadam zahrňovať najskôr zmiešame nezohriatych vstupných zložiek v suchom, bezvodom stave, kedy sa tieto zložky mechanicky zmiešajú a výsledná zmes tuhých častíc sa zohrieva na taveninu, v ktorej prebieha polymerizácia. V inom usporiadam sa môže zohrievať samostatne každá vstupná zložka za vzniku taveniny a následne sa tekuté formy vstupných zložiek zmiešajú do spoločnej taveniny, v ktorej prebieha polymerizácia. Je tiež možný postup, kedy sa navážané vstupné zložky umiestnia do spoločnej nádoby, kde sa zároveň premiešavajú aj zohrievajú, čím dochádza k miešaniu najskôr suchých zmesí a postupne k miešaniu taveniny jednotlivých zložiek do spoločnej taveniny. Spoločná tavenina má mať teplotu 240 °C až 350 °C aspoň po dobu 30 sekúnd, aby prebehla polymerizácia na výsledný produkt.The process may comprise, in one embodiment, first mixing the unheated feedstocks in a dry, anhydrous state, where the ingredients are mechanically mixed and the resulting solids mixture is heated to the melt in which the polymerization is taking place. In another arrangement, each input component can be heated separately to form a melt, and subsequently the liquid forms of the input components are mixed into a common melt in which the polymerization takes place. It is also possible to place the weighed input components in a common vessel, where they are both mixed and heated, thus mixing the first dry mixtures first and gradually mixing the melt of the individual components into a common melt. The co-melt should have a temperature of 240 ° C to 350 ° C for at least 30 seconds to polymerize to the final product.

Štrukturálny vzorec výsledného produktu nie je možné presne stanoviť, výsledný produkt je pravdepodobne tvorený veľkým počtom zložiek a to aj podľa voleného vzájomného pomeru jednotlivých zložiek, ktorý môže byť veľmi variabilný.The structural formula of the final product cannot be precisely determined, the final product is probably made up of a large number of components, even according to the chosen ratio of the individual components, which can be very variable.

Vstupné zložky môžu mať nasledovný pomer k výslednej hmote taveniny:The input components may have the following ratio to the final melt mass:

- amóniumpolyfosfát od 5 % do 50 % hmotn.,- ammonium polyphosphate from 5% to 50% by weight,

- pentaerytritol od 5 % do 50 % hmotn.,- pentaerythritol from 5% to 50% by weight,

- melamín od 5 % do 50 % hmotn., napríklad konkrétne:- melamine from 5% to 50% by weight, for example in particular:

vstupná zložka input component postup č. 1 procedure no. 1 postup č. 2 procedure no. 2 postup č. 3 procedure no. 3 amóniumpolyfosfát ammonium polyphosphate 50 % hmotn. 50% by weight 34 % hmotn. 34% by weight 25 % hmotn. 25 wt. pentaerytritol pentaerythritol 25 % hmotn. 25 wt. 33 % hmotn. 33% by weight 25 % hmotn. 25 wt. melamín melamine 25 % hmotn. 25 wt. 33 % hmotn. 33% by weight 50 % hmotn. 50% by weight

Melamín môže byť melamín kyanurát alebo melamín borát alebo melamín polyfosforečnan alebo melamín difosfát alebo melamín pyrofosfát alebo melamín fosfát.The melamine may be melamine cyanurate or melamine borate or melamine polyphosphate or melamine diphosphate or melamine pyrophosphate or melamine phosphate.

Rozdrobovanie taveniny môže prebiehať po vychladnutí pod teplotu 150 °C, výhodne po vychladnutí na okolitú teplotu. Rozdrobovanie môže zahrňovať mletie, sekanie, drvenie alebo podobné mechanické spracovanie, napríklad v guľovom mlyne, pričom bude výhodné, ak sa pomletá hmota delí na sitách s rôznou veľkosťou na získame požadovanej granulometrie.The comminution of the melt can take place after cooling below 150 ° C, preferably after cooling to ambient temperature. Crushing may involve grinding, chopping, crushing or similar mechanical treatment, for example in a ball mill, it being advantageous if the ground mass is divided on sieves of different sizes to obtain the desired granulometry.

Protipožiarna polymérová prísada bráni procesu horenia aj tým, že sa okolo jadier v základnej hmote, do ktorej je aplikovaná, pôsobením tepla uvoľňuje CO2 a dusíkaté plyny. Dusík privedený do taveniny najmä pridávaním melamínu výrazne znižuje dymivosť a nehorľavosť základného materiálu. Kombinácia troch vstupných zložiek vo výslednom polyméri spôsobuje nielen dosiahnutie vysokej požiarnej odolnosti a zníženia dymivosti, ale zároveň sú dosiahnuté alebo aj vylepšené pôvodné mechanické vlastnosti základného materiálu. Podstatné zníženie dymivosti sa dosiahne aj pri malom podiele protipožiarnej polymérovej prísady v základnom materiáli.The fire-retardant polymer additive also prevents the combustion process by releasing CO2 and nitrogen gases around the cores in the matrix to which it is applied. The nitrogen introduced into the melt, in particular by the addition of melamine, significantly reduces the smokyness and non-flammability of the base material. The combination of the three input components in the resulting polymer not only achieves high fire resistance and reduced smoke, but also achieves or improves the original mechanical properties of the base material. A significant reduction in smokyness is achieved even with a small proportion of fire-retardant polymer additive in the base material.

Testy na identifikáciu prvkov a látok metódou EDS, FTIR, TD-GC-MS preukázali, že v tavenine dochádza k aspoň čiastočnej polymerizácii, k tvorbe prekurzorov a derivátov vstupných zložiek. Aj keď neboli staTests for identification of elements and substances by EDS, FTIR, TD-GC-MS have shown that at least partial polymerization, formation of precursors and derivatives of input components occurs in the melt. Even though they weren't a hundred

SK 50023-2020 A3 novené štrukturálne vzorce podstatných častí novej látky, testovaním sa dokázal vysoký protipožiarny a protidymivý účinok, zjavne prekračujúci sumárne účinky vstupných zložiek.SK 50023-2020 A3 new structural formulas of the essential parts of the new substance, testing proved a high fire and smoke effect, clearly exceeding the total effects of the input components.

Protipožiarna polyméma prísada sa môže aplikovať ako prášok primiešaný do granulátu termoplastu pri vstrekovaní do formy alebo sa môže primiešať do termosetového plastu alebo sa môže primiešať do niektorej zložky epoxidovej živice alebo polyesterovej živice alebo vinylesterovej živice alebo do polyuretánového základu alebo do elastomémeho kaučuku alebo do bioplastu, pričom podiel protipožiarnej polymémej prísady môže vo výslednom produkte dosahovať hmotnostný podiel od 1 % až do 80 % hmotn.The fire-retardant polymer additive may be applied as a powder admixed to the thermoplastic granulate when injected into the mold or may be admixed in the thermoset plastic or may be admixed in any component of epoxy resin or polyester resin or vinyl ester resin or polyurethane base or elastomeric rubber or bioplastic. wherein the proportion of fire-retardant polymeric additive in the final product may be from 1% to 80% by weight.

Obzvlášť výhodná je aplikácia protipožiarnej polymémej prísady do základného materiálu, ktoiý sa pri výrobe konečného produktu spracováva pri teplote vyššej ako 175 °C, kedy dochádza k nataveniu čiastočiek primiešanej protipožiarnej polymémej prísady.It is particularly advantageous to apply the fire-retardant polymer additive to the base material, which is processed at a temperature higher than 175 ° C during the production of the final product, when the particles of the admixed fire-retardant polymer additive are melted.

Všetky vstupné suroviny ako aj výstupný produkt sú v evidencii REACH vedené ako látky bez akýchkoľvek nebezpečných vplyvov na človeka. To znamená, že sa podarilo vynájsť postup polymerizácie a kombináciu bezpečných látok, ktoré vedú k zvýšeniu požiarnej odolnosti a to pri nízkych nákladoch a malej energetickej náročnosti procesu. Vynález dosahuje vysoké protipožiarne účinky, používa netoxické látky.All input materials as well as the output product are kept in the REACH register as substances without any dangerous effects on humans. This means that a polymerization process and a combination of safe substances have been invented, which lead to an increase in fire resistance at low costs and low energy consumption of the process. The invention achieves high fire-fighting effects, using non-toxic substances.

Prehľad obrázkov na výkresochOverview of figures in the drawings

Vynález je bližšie vysvetlený pomocou obrázku 1, kde je zobrazená termogravimetrická krivka topenia protipožiarnej polymérovej prísady. Nameraný vrchol teploty topenia pri 177,8 °C preukazuje vznik novej látky odlišnej od vstupných zložiek, ktoré majú teploty topenia nad 240 °C. Zobrazený konkrétny vrchol krivky je len príkladom, ktoiý sa vzťahuje na zvolený pomer vstupných zložiek a nemá byť vysvetľovaný ako zužujúci rozsah požadovanej ochrany.The invention is explained in more detail with the aid of Figure 1, which shows a thermogravimetric melting curve of a fire-retardant polymer additive. The measured peak melting point at 177.8 ° C shows the formation of a new substance different from the input components, which have melting points above 240 ° C. The specific peak of the curve shown is only an example of which relates to the selected ratio of input components and should not be construed as narrowing the scope of protection required.

Príklady uskutočnenia vynálezuExamples of embodiments of the invention

Príklad 1Example 1

V tomto príklade sú navážené tri vstupné zložky taveniny nasledovne: amóniumpolyfosfát v množstve 50 hmotnostných dielov, pentaerytritol v množstve 30 hmotnostných dielov a melamín v množstve 20 hmotnostných dielov. Vstupné zložky v sypkej, bezvodej forme sa umiestnia do spoločnej nádoby, kde sa premiešajú a následne zohrievajú nad 285 °C, pritom vzniká spoločná tavenina, ktorá sa premiešava a udržuje na teplote nad 285 °C po dobu aspoň 2 minúty. Následne sa nechá tavenina vzniknutej novej látky vychladnúť. Tavenina novej látky tuhne pri teplote pod 175 °C podľa obrázku 1. V tomto príklade vychladnutie pokračuje až na teplotu okolia. Následne sa stuhnutá hmota taveniny melie v guľovom mlyne, odkiaľ vychádza na deliace sito s frakciou 50 pm, väčšie častice sa vracajú naspäť do guľového mlyna.In this example, the three melt input components are weighed as follows: ammonium polyphosphate in an amount of 50 parts by weight, pentaerythritol in an amount of 30 parts by weight and melamine in an amount of 20 parts by weight. The feed components in bulk, anhydrous form are placed in a common vessel where they are mixed and subsequently heated above 285 ° C to form a common melt which is stirred and maintained at a temperature above 285 ° C for at least 2 minutes. Subsequently, the melt of the resulting new substance is allowed to cool. The melt of the new substance solidifies at a temperature below 175 ° C according to Figure 1. In this example, cooling continues until ambient temperature. Subsequently, the solidified melt mass is ground in a ball mill, from where it emerges on a 50 [mu] m separating screen, the larger particles are returned to the ball mill.

Výsledná protipožiarna polymérová prísada v sypkom stave je balená do vriec a neskôr je pridávaná do granulátu termoplastu pred vstrekovaním do formy, kde dochádza aspoň k čiastočnému nataveniu protipožiarnej polymérovej prísady pri teplotách nad 175 °C.The resulting bulk fire retardant polymer additive is packed in bags and later added to the thermoplastic granulate prior to injection molding, where the fire retardant polymer additive is at least partially melted at temperatures above 175 ° C.

Príklad 2Example 2

V tomto príklade sú navážené tri zložky taveniny nasledovne: amóniumpolyfosfát v množstve 25 hmotnostných dielov, pentaerytritol v množstve 25 hmotnostných dielov a melamín v množstve 50 hmotnostných dielov.In this example, the three components of the melt are weighed as follows: ammonium polyphosphate in an amount of 25 parts by weight, pentaerythritol in an amount of 25 parts by weight and melamine in an amount of 50 parts by weight.

Vstupné zložky sú samostatne roztavené pri teplotách nad 250 °C a následne sú zmiešané do spoločnej taveniny, kde prebieha polymerizácia po dobu aspoň 5 minút. Tavenina výslednej látky je ochladená a rozdrobená na frakciu pod 10 pm.The starting components are melted separately at temperatures above 250 ° C and subsequently mixed into a common melt, where the polymerization takes place for at least 5 minutes. The resulting melt is cooled and crushed to a fraction below 10 .mu.m.

Príklad 3Example 3

Protipožiarna polymérová prísada v sypkom stave s frakciou menšou ako 5 pm je primiešaná do jednej z dvoch zložiek epoxidovej živice s podielom 20 % hmotn. v rámci celkovej hmoty výslednej epoxidovej živice. Epoxidová živica je využitá v elektrotechnickom priemysle, má vysokú odolnosť proti požiam a aj pri požiarnej expozícií nevykazuje dymivosť.The fire-retardant polymer additive in the bulk state with a fraction of less than 5 [mu] m is mixed into one of the two components of the epoxy resin in a proportion of 20% by weight. within the total mass of the resulting epoxy resin. Epoxy resin is used in the electrical industry, has a high resistance to fires and does not show smoke even in fire exposure.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability

Priemyselná využiteľnosť vynálezu je zjavná. Podľa tohto vynálezu je možné priemyselne a opakovane vyrábať a používať protipožiarnu polymému prísadu s vysokou účinnosťou, ktorá nemá toxické zložky.The industrial applicability of the invention is obvious. According to the present invention, it is possible to industrially and repeatedly produce and use a high-performance fire-retardant polymer additive that does not have toxic components.

Claims

SK 50023-2020 A3

PATENT CLAIMS

A fire-retardant polymer additive in the bulk state, characterized in that it is formed by at least partial polymerization of a common melt of ammonium polyphosphate, pentaerythritol and melamine.

Fire-retardant polymer additive according to Claim 1, characterized in that it has a granulation of less than 200 μm, preferably less than 50 μm, particularly preferably less than 10 μm.

Fire-retardant polymer additive according to Claim 1 or 2, characterized in that the ammonium polyphosphate is a second crystalline ice-ammonium polyfolate.

Fire-retardant polymer additive according to any one of claims 1 to 3, characterized in that each of the three input components has a proportion of 5 to 50% by weight at the inlet. the resulting ingredient.

5. A process for the production of a fire-retardant polymer additive in the bulk state, in which the chains are polymerized from the starting components and the starting components are ammonium polyphosphate, pentaerythritol and melamine, characterized in that the starting components in anhydrous form are heated to a temperature in the range of 240 ° C to 350 ° C to form a melt, the co-mixed melt is maintained at a temperature in the range of 240 ° C to 350 ° C for at least 30 seconds, then allowed to cool and the solidified melt is comminuted into particles.

Process for the production of a fire-retardant polymer additive according to Claim 5, characterized in that the ammonium polyphosphate is a second crystalline ice and the starting components are heated to a temperature in the range from 285 ° C to 350 ° C.

Process for the production of a fire-retardant polymer additive according to Claim 5 or 6, characterized in that the cooled melt is comminuted into particles smaller than 200 μm, preferably below 50 μm, particularly preferably below 10 μm.

Process for the production of a fire-retardant polymer additive according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the unheated feedstocks are first mechanically mixed in a dry, anhydrous state and then the solids mixture of the feedstocks is heated to a melt.

Process for the production of a fire-retardant polymer additive according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the at least one input component is heated separately until a melt is formed and subsequently the liquid forms of the input components are mixed into a common melt.

Process for the production of a fire-retardant polymer additive according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the input components are placed in a common vessel where they are both mixed and heated, mixing the first dry mixtures first and gradually mixing the individual components into common melt.

Process for the production of a fire-retardant polymer additive according to any one of claims 5 to 10, characterized in that the starting components have a ratio to the final melt mass: ammonium polyphosphate of from 5% to 50% by weight, pentaerythritol from 5% to 50% by weight, melamine from 5% to 50% by weight

Process for the production of a fire-retardant polymer additive according to any one of claims 5 to 11, characterized in that the melamine is melamine cyanurate or melamine borate or melamine polyphosphate or melamine diphosphate or melamine pyrophosphate or melamine phosphate.

Process for the production of a fire-retardant polymer additive according to any one of claims 5 to 12, characterized in that the melt is crushed after cooling below 150 ° C, preferably after cooling to ambient temperature.

A method of applying a fire-retardant polymer additive made according to any one of claims 5 to 13, characterized in that it is added to the base material in a proportion of 1% to 80% by weight. the resulting mass.

Application method according to Claim 14, characterized in that it is added to the plastic base material with a melting point of less than 175 ° C and is subsequently at least partially melted during the processing of the plastic base material.

The method of application according to claim 14, characterized in that it is mixed into the thermoplastic granulate before it is injected into the mold.

The application method according to claim 14, characterized in that it is mixed in a thermoset plastic or in one of the components of epoxy resin or polyester resin or vinyl ester resin or is mixed in a polyurethane base or in an elastomeric rubber or in a bioplastic.

1 drawing