WO2015113740A1 - Halogenfreie feste flammschutzmittelmischung und ihre verwendung - Google Patents

Halogenfreie feste flammschutzmittelmischung und ihre verwendung Download PDF

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flame retardant
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Harald Bauer
Sebastian HÖROLD
Martin Sicken
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    • C08L2666/84—Flame-proofing or flame-retarding additives

Definitions

  • Halogen-free solid flame retardant mixture and its use.
  • Flame retardant mixtures of various types are used for the flame-retardant finishing of polymers. It is necessary that in the typical process for polymer production, the components to be added, including the flame retardants, have good flowability and flowability in order to be distributed evenly in the polymer, so that its properties are not adversely affected.
  • the fluidity is influenced by grain properties such. B. grain size, particle size distribution, surface texture of the grains, water content or moisture and different particle shapes. Depending on the particle size or frequency of the particles of different sizes, they roll off each other differently. Round particles with a uniform surface should flow more easily than those with an irregular shape. Depending on the chemical surface, humidity or
  • WO 2003 / 035736A1 describes Melamincyanurataggregate by
  • Binders are held together. The task there is in the
  • the aforementioned aggregates can u. a. be prepared by dispersing the particles in advance in an aqueous slurry and adding a water-soluble auxiliary.
  • EP-1522551 A1 describes phosphorus-containing flame retardant agglomerates of low bulk density, the aggregates and / or primary particles
  • Flammschutzmittelagglomerats with low bulk density and still low dust Low tendency to dust is important, since dusting may cause the dosage to be uneven when incorporated into polymers in extruders, resulting in an inhomogeneous distribution of the flame retardant in the extruder
  • the EP-1522551 A1 is concerned only with the increase of the flowability or flowability, but not with the improvement of the uniformity of
  • JP-2003138264A1 and JP-2003138265A1 describe a good flowability for halogen-containing flame retardants by using particularly large particles (0.8 to 2 mm).
  • JP-2005171206A1 Flammschutzstoffschmischungen with good
  • WO-2010075087A1 describes a free-flowing
  • Flame retardant composition is absorbed from a liquid phosphorus-containing flame retardant in the latter on a support.
  • Flame-retardant polymer molding compounds are u. a. For example, prepared in which the flame retardant components on the side feeder of a
  • Polymer melt are incorporated. Glass fibers are added - if necessary - via a second side feed. The resulting homogenized polymer strand is stripped off, cooled in a water bath and then granulated.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a flame retardant mixture with uniform flowability available. Another object of the present invention is the prevention of process disturbances in the manufacture of flame retardant
  • the flame retardant mixtures according to the invention contain no
  • the halogen-free flame retardant mixtures according to the invention have a uniform flowability and at the same time achieve a good flameproofing effect.
  • the invention therefore relates to a halogen-free flame retardant mixture containing 1 to 99 wt .-% of a component A and 1 to 99 wt .-% of a component B, wherein component A 85 to 99.995 wt .-% of a solid
  • Diethylphosphinic acid salt of the metals Mg, Ca, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K and / or a protonated nitrogen base and 0.005 to 15% by weight contains non-combustible additives and component B is aluminum phosphite.
  • the halogen-free flame retardant mixture particularly preferably contains from 20 to 80% by weight of component A and from 20 to 80% by weight of component B.
  • the component A contains the halogen-free
  • Aluminiumdiethylphosphinkland 0.5 to 8 wt .-% non-combustible additives.
  • the additives are preferably dialkylphosphinic salts of the formula (IV)
  • R 1 and R 2 are the same or different and are independently ethyl, butyl, hexyl and / or octyl and M is Mg, Ca, Al, Sb, SN, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr , Mn, Li, Na, K and / or a protonated nitrogen base means with the proviso that R 1 and R 2 are not simultaneously ethyl; and / or that the additives are sulfates, phosphates, phosphonates, nitrates, chlorides, sulfites and / or acetates, and the sulfates, phosphates, phosphonates, nitrates, chlorides, sulfites and / or acetates are compounds with cations the alkali metals, the alkaline earth metals, the third main group, the subgroups of the Periodic Table and / or protonated nitrogen bases.
  • dialkylphosphinic acid salts of the formula (IV) are preferably ethyl-butylphosphinic acid salts, butyl-butylphosphinic acid salts, ethyl-hexylphosphinic acid salts, butyl-hexylphosphinic acid salts and / or hexyl-hexylphosphinic acid salts.
  • the cations are preferably those of the metals Mg, Ca, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na and / or K.
  • the protonated nitrogen bases are preferably ammonia, primary, secondary, tertiary and / or quaternary amines.
  • the sulfates are sodium sulfates
  • the phosphates are preferably aluminum phosphates
  • Aluminum hydrogenphosphates aluminum chloride phosphate
  • Calcium chloride phosphates calcium aluminum phosphate, calcium carbonate phosphate, calcium phosphates, cerium phosphates, ceric acid phosphate, lithium phosphate, lithium hydrogen phosphate, magnesium phosphates,
  • the phosphonates are preferably mono- (Cn 8 -alkyl) -
  • Phosphonates mono (C 6 -C 10 -aryl) phosphonates and / or mono- (C 1-8 -aralkyl) -phosphonates.
  • the nitrates are aluminum nitrate, calcium nitrate, cerium nitrate, iron nitrates, potassium nitrate, lithium nitrate, magnesium nitrate,
  • the acetates are preferably aluminum acetate, calcium acetate, cerium acetate, iron acetate, lithium acetate, potassium acetate, sodium acetate,
  • the sulfites are potassium sulfites
  • Potassium hydrogen sulfites potassium metabisulfite, sodium sulfites, sodium metabisulfite, sodium hydrogen sulfites, ammonium sulfites and / or their hydrates.
  • the chlorides are aluminum chloride,
  • Calcium acetate chloride calcium chloride, iron chloride, iron magnesium chloride, iron manganese chloride, iron chloride, lithium chloride, magnesium chloride, titanium chloride, titanium oxide chloride, zinc chloride, zinc aluminum chloride, zinc oxide chloride, tin chloride, zirconyl chloride, aluminum chloride hydroxide, calcium chloride chloride, iron hydroxide chloride, lithium hydroxide chloride, magnesium hydroxide chloride,
  • Manganese chloride, potassium chloride, potassium aluminum chloride and / or their hydrates are those of
  • y is 2.63 to 3.5
  • Aluminum phosphite tetrahydrate [Al 2 (HPO 3 ) 3 * 4aq] to give aluminum phosphonate, Al 7 (HPO 3 ) 9 (OH) 6 (1,6-hexanediamine) 1 , 5 * 12H 2 O, Al 2 (HPO 3 ) 3 * xAl 2 O 3 * nH 2 O with x 2.27-1, around Al 4 H 6 Pi 6 0i 8 and / or around mixtures of 0-99.9% by weight
  • the aluminum phosphite is preferably a mixture of 50-99% by weight Al 2 (HPO 3 ) 3 ⁇ (H 2 O) q in which q is 0 to 4 and 1 to 50% by weight sodium aluminum phosphite.
  • the aluminum phosphite is preferably also a mixture of 50-99% by weight Al 2 (HPO 3 ) 3 ⁇ (H 2 O) q in which q is 0 to 4 and 1-50% by weight Al 2 , ooM z (HPO 3 ) y (OH) v x (H 2 O) w (II) in the M sodium, z 0.005 to 0.15, y 2.8 to 3, 1, v 0 to 0.4 and w is 0 to 4.
  • Component A has a mean particle size d50 of 0.05 to 10 ⁇ and the
  • Component B has a mean particle size d50 of 0.05 to 10 pm and a residual moisture content of 0.05 to 8 wt .-%.
  • the invention also relates to a process for the preparation of a halogen-free flame retardant mixture according to one or more of claims 1 to 17, characterized in that the components A and B are mixed together in powder form and optionally sieved.
  • the invention further relates to a process for the preparation of the halogen-free flame retardant mixture, characterized in that one
  • the invention also relates to the use of a halogen-free
  • Sequestering agent as a mineral oil additive, as a corrosion inhibitor, in detergent and cleaner applications, in electronic applications.
  • a halogen-free flame retardant mixture according to one or more of claims 1 to 13 in or as flame retardants, as flame retardants for clearcoats and intumescent coatings, in or as flame retardants for wood and other cellulose-containing products, in or as reactive and / or non-reactive flame retardants for Polymers, for the preparation of flame-retardant polymer molding compositions, for the production of
  • the invention also relates to flame-retardant thermoplastic or thermosetting polymer molding compounds, polymer moldings, films, filaments and / or fibers, containing 0.1 to 45 wt .-% halogen-free flame retardant mixture according to one or more of claims 1 to 13, 55 to 99.9 wt .-%
  • thermoplastic or thermosetting polymer or mixtures thereof 0 to 55 wt .-% of additives and 0 to 55 wt .-% filler or
  • Reinforcement materials wherein the sum of the components is 100 wt .-%.
  • thermoplastic or thermosetting polymer molding compositions Preference is given to flame-retardant thermoplastic or thermosetting polymer molding compositions, polymer moldings, films, filaments and / or fibers, containing 1 to 30 wt .-% halogen-free flame retardant mixture according to one or more of claims 1 to 13, 10 to 97 parts by weight.
  • % thermoplastic or thermosetting polymer or mixtures thereof 1 to 30 wt .-% additives and 1 to 30 wt .-% filler or reinforcing materials, wherein the sum of the components is 100 wt .-%.
  • the invention further relates to flame-retardant thermoplastic or
  • the polymer is thermoplastic polymers of the type polystyrene HI ( High-impact), polyphenylene ethers, polyamides, polyesters, polycarbonates and blends or polymer blends of the ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) or PC / ABS (polycarbonate / acrylonitrile-butadiene-
  • the polymer is polyamide 4/6
  • Component A preferably contains 99.1 to 99.95% by weight of solid aluminum diethylphosphinate and 0.05 to 0.9% by weight of non-combustible additives.
  • diethylphosphinic acid salt always includes a diethylphosphinic salt of the metals Mg, Ca, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K and / or a protonated nitrogen base.
  • the particularly preferred additives are dialkylphosphinic acid telomers, such as, for example, B. ethyl-butylphosphinic acid salts, butyl-butylphosphinic acid salts, ethyl hexylphosphinic acid salts, butyl-hexylphosphinic acid salts, hexyl hexylphosphinic acid salts and other metals Mg, Ca, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Fe , Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K and / or a protonated nitrogen base.
  • Preferred here is a halogen-free flame retardant mixture containing 1 to 99 wt .-% of a component A and 1 to 99 wt .-% of a component B, wherein component A 85 to 99.995 wt .-% of a Diethylphosphinklasalzes the above metals and 0.005 to 15 wt % non-combustible additives and component B is aluminum phosphite.
  • a halogen-free flame retardant mixture containing 10 to 90 wt .-% of a component A and 10 to 90 wt .-% of a component B, wherein component A 85 to 99.995 wt .-% of a Diethylphosphinklasalzes the above metals and 0.005 to 15 wt % non-combustible additives and component B is aluminum phosphite.
  • a halogen-free flame retardant mixture containing 20 to 80 wt .-% of a component A and 20 to 80 wt .-% of a component B, wherein component A 85 to 99.995 wt .-% of a Diethylphosphinklasalzes of the aforementioned metals and 0.005 to 15 wt % non-combustible additives and component B is aluminum phosphite.
  • a halogen-free flame retardant mixture containing 1 to 99 wt .-% of a component A and 1 to 99 wt .-% of a component B, wherein component A 92 to 99.9 wt .-% of a Diethylphosphinklarsalzes of the aforementioned metals and 0.1 to 8 wt .-% non-combustible additives and it is in the component B to
  • Aluminum phosphite acts.
  • Particularly preferred non-combustible additives are dialkylphosphinic acid
  • Preferred halogen-free flame retardant mixtures according to the invention which contain dialkylphosphinic acid telomers as non-combustible additive: I) Halogen-free flame retardant mixture comprising 1 to 99% by weight of component A and 1 to 99% by weight of aluminum phosphite, component A being from 85 to 99.995% by weight .-% Diethylphosphinklad and 0.005 to 15 wt .-% dialkylphosphinic telomers contains. II) Halogen-free flame retardant mixture containing 10 to 90 wt .-% of a component A and 10 to 90 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • Component A contains from 85 to 99.995% by weight of diethylphosphinic acid salt and from 0.005 to 5% by weight of dialkylphosphinic acid telomers.
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 20 to 80 wt .-% of a component A and 20 to 80 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • Component A contains from 85 to 99.995% by weight of diethylphosphinic acid salt and from 0.005 to 15% by weight of dialkylphosphinic telomers.
  • the non-combustible additives may preferably also be sulfates. Preferred sulfates are then those with cations of the alkali metals and with cations of protonated nitrogen bases z. B. of ammonia, primary, secondary, tertiary and quaternary amines and with cations of
  • alkaline earth metals with cations of the elements of the third main group; with cations of the subgroup elements.
  • Particularly preferred subgroup elements are titanium, iron, zinc and mixtures thereof.
  • Preferred sulfates are those with cations of the metals Mg, Ca, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K and / or a protonated nitrogen base.
  • Particularly preferred sulfates are sodium sulfate, sodium aluminum sulfate and alunite.
  • Aluminite (AI 2 (OH) 4 (S0 4) 7H 2 O), Metabasaluminite (Al 4 (OH) 0 (SO 4)),
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 1 to 99 wt .-% of a component A and 1 to 99 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • Component A 95 to 99.995 wt .-% Diethylphosphinklad and 0.005 to 5 wt .-% sulfate.
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 10 to 90 wt .-% of a component A and 10 to 90 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • Component A 95 to 99.995 wt .-% Diethylphosphinklarsalz and 0.005 to 5 wt .-% sulfate.
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 20 to 80 wt .-% of a component A and 20 to 80 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • Component A 95 to 99.995 wt .-% Diethylphosphinklarsalz and 0.005 to 5 wt .-% sulfate.
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 1 to 99 wt .-% of a component A and 1 to 99 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • Component A 99.1 to 99.99 wt .-% Diethylphosphinklarsalz and 0.01 to 0.9 wt .-% sulfate.
  • the non-combustible additives may preferably also be phosphates.
  • Preferred phosphates are those with cations of the alkali metals and with cations of protonated nitrogen bases z.
  • alkaline earth metals with cations of the elements of the third main group; with cations of the subgroup elements.
  • Particularly preferred subgroup elements are titanium, iron, zinc and mixtures thereof.
  • Preferred phosphates are those with cations of the metals Mg, Ca, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K and / or a protonated one
  • Preferred phosphates are aluminum phosphate AlPO 4, Al 2 0 3 * P 2 O5, AI 36 P36Oi 44, AL 16 Pi 6 0 64 AI 8 P 8 O 22, Al 2 O 3 * x P 2 0 5, Al 2 O 3 * 0.95P 2 O 5 , Al 2 O 3 * 0.86P 2 O 5 , Al 12 P 12 O 48 , Al 2 P 6 0i8, Aluminum phosphate hydrate Al 2 P 1 I94 O 7 , 85 * 2H 2 O, AIPO 4 * xH 2 O, AIPO4 * 0.45H 2 O, Al 32 P 32 O 128 * xH 2 O, Al 6 P 6 O 24 * 4H 2 O, AIPO 4 * 1, 67H 2 O, Al 4 (P 2 O 7 ) 3 * 12H 2 O,
  • Lithium hydrogen phosphate Li 3 HP 2 0 7 * H 2 O
  • Preferred halogen-free flame retardant mixtures according to the invention which contain phosphate as non-combustible additive:
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 1 to 99 wt .-% of a component A and 1 to 99 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • Component A 95 to 99.995 wt .-% Diethylphosphinklarsalz and 0.005 to 5 wt .-% phosphate.
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 10 to 90 wt .-% of a component A and 10 to 90 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • Component A 95 to 99.995 wt .-% Diethylphosphinklarsalz and 0.005 to 5 wt .-% phosphate.
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 20 to 80 wt .-% of a component A and 20 to 80 wt .-% aluminum phosphite, wherein Component A 95 to 99.995 wt .-% Diethylphosphinklaresalz and 0.005 to 5 wt .-% phosphate.
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 1 to 99 wt .-% of a component A and 1 to 99 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • Component A 99.3 to 99.95 wt .-% Diethylphosphinklaresalz and 0.05 to 0.7 wt .-% phosphate.
  • the non-combustible additives may preferably also be
  • Preferred organophosphonates are those with cations of the alkali metals and with cations of protonated nitrogen bases z.
  • alkaline earth metals with cations of the elements of the third main group; with cations of the subgroup elements.
  • Particularly preferred subgroup elements are titanium, iron, zinc and mixtures thereof.
  • Preferred organophosphonates are those with cations of the metals Mg, Ca, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K and / or a protonated nitrogen base.
  • Preferred organophosphonates are, for example, monoorganylphosphonates, such as
  • Mono- (Ci- 8 alkyl) phosphonates mono (C 6 -C 0 aryl) phosphonates, mono (C 7 --i 8 - aralkyl) phosphonates, particularly Monomethylphosphonate thereof,
  • Monoethyl phosphonates Monobutyl phosphonates, monohexyl phosphonates, monophenyl phosphonates, monobenzyl phosphonates, etc.
  • Preferred halogen-free flame retardant mixtures according to the invention which contain organophosphonate as non-combustible additive:
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 1 to 99 wt .-% of a component A and 1 to 99 wt .-% aluminum phosphite, wherein component A 95 to 99.995 wt .-% Diethylphosphinklaresalz and 0.005 to 5 wt .-% Organophosphonat contains.
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 0 to 90 wt .-% of a component A and 10 to 90 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • Component A contains from 95 to 99.995% by weight of diethylphosphinic acid salt and from 0.005 to 5% by weight of organophosphonate.
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 20 to 80 wt .-% of a component A and 20 to 80 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • Component A contains from 95 to 99.995% by weight of diethylphosphinic acid salt and from 0.005 to 5% by weight of organophosphonate.
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 1 to 99 wt .-% of a component A and 1 to 99 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • Component A contains 98 to 99.95% by weight of diethylphosphinic acid salt and 0.05 to 2% by weight of organophosphonate.
  • the non-combustible additives may preferably also be nitrates.
  • the nitrates are those with cations of
  • Subgroup elements are titanium, iron, zinc and mixtures thereof.
  • Preferred nitrates are those with cations of the metals Mg, Ca, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K and / or a protonated nitrogen base.
  • Preferred nitrates are aluminum nitrate (Al (NO 3 ) 3), calcium nitrate (Ca (NO 3 ) 2 ), cerium (II) nitrate (Ce (NO 3 ) 2 ), cerium (III) nitrate (Ce (NO 3 ) 3 ) , Cerium (IV) nitrate (Ce (NO 3 ) 4 ), Cerium nitrate (Ce (N0 3) x), iron nitrate (Fe (NO 3) x), iron (II) nitrate (Fe (NO 3) 2),
  • halogen-free flame retardant mixtures according to the invention which contain nitrate as non-combustible additive:
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 1 to 99 wt .-% of a component A and 1 to 99 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • Component A 95 to 99.995 wt .-% Diethylphosphinklarsalz and 0.005 to 5 wt .-% nitrate.
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 10 to 90 wt .-% of a component A and 10 to 90 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • Component A 95 to 99.995 wt .-% Diethylphosphinklarsalz and 0.005 to 5 wt .-% nitrate.
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 20 to 80 wt .-% of a component A and 20 to 80 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • Component A 95 to 99.995 wt .-% Diethylphosphinklarsalz and 0.005 to 5 wt .-% nitrate.
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 1 to 99 wt .-% of a component A and 1 to 99 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • Component A 99.79 to 99.99 wt .-% Diethylphosphinklarsalz and 0.01 to 0.21 wt .-% nitrate.
  • the non-combustible additives may preferably also be chlorides.
  • Preferred chlorides are those with cations of the alkali metals and with cations of protonated nitrogen bases z.
  • Subgroup elements are titanium, iron, zinc and mixtures thereof.
  • Preferred chlorides are those with cations of the metals Mg, Ca, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K and / or a protonated nitrogen base
  • Preferred chlorides include:
  • Aluminum chloride acetate (C 4 H 6 AICIO), aluminum hydrogenchloride acetate,
  • Iron manganese chloride hydrate Mn 0i 5Feo, 5Cl 2 * nH 2 O,
  • Titanoxidchloridhydrat Ti 2 9O CI 42 32 * 0 H 2 O, Ti 2 O 2 CI 4 * 2H 2 O,
  • Aluminum chloride hydroxide hydrate Ali 3 CI 15 (OH) 24 * 37.5H 2 O
  • Preferred halogen-free flame retardant mixtures according to the invention which contain chloride as non-combustible additive:
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 1 to 99 wt .-% of a component A and 1 to 99 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • Component A 95 to 99.995 wt .-% Diethylphosphinklarsalz and 0.005 to 5 wt .-% chloride.
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 10 to 90 wt .-% of a component A and 10 to 90 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • Component A 95 to 99.995 wt .-% Diethylphosphinklarsalz and 0.005 to 5 wt .-% chloride.
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 20 to 80 wt .-% of a component A and 20 to 80 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • Component A 95 to 99.995 wt .-% Diethylphosphinklarsalz and 0.005 to 5 wt .-% chloride.
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 1 to 99 wt .-% of a component A and 1 to 99 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • Component A 99.5 to 99.99 wt .-% Diethylphosphinklaresalz and 0.01 to 0.5 wt .-% chloride.
  • the non-combustible additives may preferably also be acetates.
  • Preferred acetates are those with cations of the alkali metals and with cations of protonated nitrogen bases z.
  • Subgroup elements are titanium, iron, zinc and mixtures thereof.
  • Preferred acetates are those with cations of the metals Mg, Ca, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K and / or a protonated nitrogen base
  • suitable acetates are about:
  • Aluminum acetate Ali / 3 (C 2 H 4 O 2)
  • calcium acetate Cai / 2 (C 2 H 4 O 2)
  • cerium (II) acetate cerium (III) acetate (Ce / 3 (C 2 H 4 O 2 )
  • Cerium (IV) acetate Ce 1 4 (C 2 H 4 O 2 )
  • iron acetate Aluminum acetate (Ali / 3 (C 2 H 4 O 2)
  • calcium acetate Cai / 2 (C 2 H 4 O 2)
  • cerium (II) acetate cerium (III) acetate (Ce / 3 (C 2 H 4 O 2 )
  • Cerium (IV) acetate Ce 1 4 (C 2 H 4 O 2 )
  • iron acetate Ali / 3 (C 2 H 4 O 2)
  • calcium acetate Cai / 2 (C 2 H 4 O 2)
  • cerium (II) acetate cerium (III) acetate (Ce / 3 (C 2 H 4
  • ziri / 2 (C2H 4 O 2) zirconium (III) acetate and / or zirconium (IV) acetate (Zri / 4 (C 2 H 4 O 2 )).
  • Preferred halogen-free flame retardant mixtures according to the invention which contain acetate as non-combustible additive: I) Halogen-free flame retardant mixture containing 1 to 99% by weight of a component A and 1 to 99% by weight of aluminum phosphite, where
  • Component A 95 to 99.995 wt .-% Diethylphosphinklarsalz and 0.005 to 5 wt .-% acetate.
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 1 to 99 wt .-% of a component A and 1 to 99 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • Component A 99.25 to 99.99 wt .-% Diethylphosphinklaresalz and 0.01 to 0.75 wt .-% acetate.
  • the non-combustible additives may preferably also be sulfites.
  • Preferred sulfites are those with cations of the alkali metals and with cations of protonated nitrogen bases z.
  • Subgroup elements are titanium, iron, zinc and mixtures thereof.
  • Preferred sulfites are those with cations of the metals Mg, Ca, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K and / or a protonated nitrogen base Sodium metabisulfite, sodium sulfite, sodium bisulfite, potassium metabisulfite, potassium sulfite, potassium bisulfite and potassium hydrogen sulfate.
  • Preferred halogen-free flame retardant mixtures according to the invention which contain sulfite as non-combustible additive:
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 1 to 99 wt .-% of a component A and 1 to 99 wt .-% aluminum phosphite, wherein Component A 95 to 99.995 wt .-% Diethylphosphinklaresalz and 0.005 to 5 wt .-% sulfite.
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 10 to 90 wt .-% of a component A and 10 to 90 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • Component A 95 to 99.995 wt .-% Diethylphosphinklarsalz and 0.005 to 5 wt .-% sulfite.
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 20 to 80 wt .-% of a component A and 20 to 80 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • Component A 95 to 99.995 wt .-% Diethylphosphinklarsalz and 0.005 to 5 wt .-% sulfite.
  • Halogen-free flame retardant mixture containing 1 to 99 wt .-% of a component A and 1 to 99 wt .-% aluminum phosphite, wherein
  • halogen-free flame retardant mixtures which contain 1 to 99 wt .-% of a component A and 1 to 99 wt .-% of a component B, wherein component A 95 to 99.995 wt .-% of a
  • aluminum phosphite covers a number of compounds, as defined below.
  • the aluminum phosphites according to the invention include an alkali-aluminum mixed phosphite of the formula
  • Example 78 The X-ray powder data of sodium aluminum phosphite are given in Example 78 and the X-ray powder data of Al 2 (HPO 3) 3 * 4H 2 O for comparison in Example 82.
  • Aluminum phosphite according to the invention is also a mixture of
  • a preferred aluminum phosphite according to the invention is a mixture of
  • an inventive aluminum phosphite of a mixture of 5-75 wt .-% Al 2 (HPO 3) 3 * nH 2 0 and 5-25 wt .-%
  • An aluminum phosphite which can be used according to the invention is also an alkali-aluminum mixed phosphite according to the formula
  • a usable aluminum phosphite according to the invention is also a mixture of the following composition:
  • phosphate 0-10% by weight of phosphate
  • aluminum phosphite which is of the following composition:
  • the usable aluminum phosphites according to the invention also include the aluminum hydrogen phosphite of the formula (III)
  • Aluminum phosphite which can be used according to the invention is also a mixture of aluminum phosphite with sparingly soluble aluminum salts and nitrogen-free foreign ions containing 80 to 99.898% by weight of aluminum phosphite of the formula (I)
  • the sparingly soluble aluminum salts are
  • the nitrogen-free foreign ions are chlorides, complex chlorides, bromides; hydroxides, peroxides, peroxide hydrate, sulphites, sulphates, sulphate hydrates, acid sulphates, hydrogen sulphates, peroxosulphates,
  • Peroxodisulfate to nitrates; carbonates, percarbonates, stannates; Borates, perborates, perborate hydrates; formates, acetates, propionates, lactates and / or ascorbates and / or cations of the elements Li, Na, K, Mg, Ca, Ba, Pb, Sn, Cu, Zn, La, Ce, Ti, Zr, V, Cr , Mn, Fe, Co and / or Ni.
  • aluminum phosphite which can be used according to the invention is also a
  • the aluminum phosphites which can be used according to the invention include, inter alia, aluminum phosphite (Al (H 2 PO 3 ) 3), secondary aluminum phosphite, basic aluminum phosphite (Al (OH) (H 2 PO 3 ) 2 * 2aq),
  • Flame retardant mixture 0.01 to 10 wt .-%, in particular 0.1 to 2 wt .-%.
  • the average particle size d 50 of the halogen-free flame retardant mixture according to the invention is preferably from 0.1 to 1000 ⁇ m, in particular from 10 to 100 ⁇ m.
  • the bulk density of the halogen-free invention is preferably
  • Flame retardant mixture is determined according to Pfrengle (DIN ISO 4324 surfactants, powders and granules, determination of Schüttwinkels, Dec. 1983, Beuth Verlag Berlin). Thereafter, the aforementioned flowability is determined by determining the height of the cone of a powder or granules or the ratio of bevel radius to cone height.
  • the cone is generated by passing a special amount of the substance to be examined in a defined apparatus a special funnel is poured out.
  • the defined bevel radius is created by pouring the cone until the product overflows over a circular plate raised from the ground. The radius of the plate is fixed.
  • the funnel has an inside diameter of 10 mm.
  • the plate has a radius of 50 mm. 5 determinations are carried out and averaged.
  • the height is measured in millimeters with a measuring strip from the plate, measured to the apex of the cone.
  • the ratio of bevel radius (50 mm) to cone height is calculated from the mean value.
  • the halogen-free flame retardant mixtures according to the invention can be prepared by various methods.
  • aluminum diethylphosphinate is mixed directly with the non-combustible additive and aluminum phosphite.
  • aluminum diethylphosphinate containing the non-combustible additive is mixed with aluminum phosphite.
  • the aluminum diethylphosphinate containing the non-combustible additive is prepared by reacting diethylphosphinic acid with elemental metal or a metal salt at 0 to 300 ° C for 0.01 to 1 hours.
  • Preferred metal salts are metal oxides, mixed metal oxide hydroxides, hydroxides, etc.
  • the non-combustible additive-containing aluminum diethylphosphinate is prepared by reacting a Diethylphosphinklare with a free base for 0.01 to 1 hours at 0 to 300 ° C.
  • the non-combustible additive-containing Aluminiumdiethylphosphinat is prepared by a
  • Preferred alkali metal salts are sodium and potassium salts.
  • Preferred salts which provide the desired cations are acetates, hydroxoacetates, chlorides, hydroxochlorides, nitrates, sulfates, hydroxosulfates, phosphonates and phosphites.
  • Their concentration in aqueous solution is preferably from 5 to 95% (anhydrous solid), more preferably from 20 to
  • the non-combustible additive-containing Aluminiumdiethylphosphinat is prepared by a
  • Diethylphosphinklare in the form of a reactive derivative with a derivative of the desired cation for 0.01 to 1 hours at 0 to 300 ° C.
  • Preferred diethylphosphinic acid derivatives are diethylphosphinic esters, pyroesters, chlorides, phosphates, acetates, phenolates, etc.
  • dialkylphosphinic telomers as a non-combustible additive, the dialkylphosphinic telomer content is 50 ppm to 15 wt .-%, more preferably 1000 ppm to 8 wt .-%.
  • the sulphate content is from 50 ppm to 5% by weight, more preferably from 100 ppm to 9000 ppm.
  • the phosphate content is 50 ppm to
  • Organylphosphonat contains as a non-combustible additive is the
  • Organylphosphonate content 50 ppm to 5 wt .-%, particularly preferably 500 ppm to 2 wt .-%.
  • the nitrate content is 50 ppm to 5 wt%, more preferably 100 ppm to 2100 ppm.
  • the chloride content is 50 ppm to 5 wt%, more preferably 100 ppm to 5000 ppm.
  • the acetate content is 50 ppm to 5 wt%, more preferably 100 ppm to 7500 ppm.
  • the acetate content is 50 ppm to 5 wt%, more preferably 100 ppm to 8200 ppm.
  • the invention also encompasses flame-retardant polymer molding compositions containing 1 to 50% by weight of the halogen-free compounds according to the invention
  • the invention preferably comprises flameproofed polymer molding compositions containing
  • the polymers preferably originate from the group of thermoplastic polymers such as polyester, polystyrene or polyamide and / or the thermosetting polymers.
  • the polymers are preferably polymers of monoolefins and diolefins, for example polypropylene, polyisobutylene, polybutene-1, poly-4-methylpentene-1, polyisoprene or polybutadiene, and also polymers of
  • Cycloolefins such. From cyclopentene or norbornene; also polyethylene (which may be optionally crosslinked), e.g. High density polyethylene (HDPE), high density polyethylene (HDPE-HMW), high density polyethylene and ultrahigh molecular weight (HDPE-UHMW), medium density polyethylene (MDPE), low density polyethylene (LDPE), linear low density polyethylene Density (LLDPE), branched low density polyethylene (VLDPE), as well as mixtures thereof.
  • HDPE High density polyethylene
  • HDPE-HMW high density polyethylene
  • HDPE-UHMW high density polyethylene and ultrahigh molecular weight
  • MDPE medium density polyethylene
  • LDPE low density polyethylene
  • LLDPE linear low density polyethylene Density
  • VLDPE branched low density polyethylene
  • the polymers are copolymers of monoolefins and diolefins with each other or with other vinyl monomers, such as.
  • LDPE low density polyethylene
  • propylene-butene-1 copolymers propylene-isobutylene copolymers
  • ethylene-butene-1 copolymers ethylene-hexene copolymers
  • ethylene-methylpentene copolymers ethylene-heptene copolymers
  • Ethylene-octene copolymers propylene-butadiene copolymers
  • Isobutylene-isoprene copolymers ethylene-alkyl acrylate copolymers, ethylene-alkyl methacrylate copolymers, ethylene-vinyl acetate copolymers and their
  • the polymers are preferably hydrocarbon resins (eg C5-C9) including hydrogenated modifications thereof (eg tackifier resins) and mixtures of polyalkylenes and starch.
  • the polymers are preferably polystyrene (polystyrene 143E (BASF), poly (p-methylstyrene), poly (alpha-methylstyrene).
  • the polymers are copolymers of styrene or alpha-methylstyrene with dienes or acrylic derivatives, such as. Styrene-butadiene, styrene-acrylonitrile, styrene-alkyl methacrylate, styrene-butadiene-alkyl acrylate
  • styrene-maleic anhydride styrene-acrylonitrile-methyl acrylate
  • Blends of high impact strength of styrene copolymers and another polymer such as.
  • block copolymers of styrene such as. Styrene-butadiene-styrene, styrene-isoprene-styrene, styrene-ethylene / butylene-styrene or styrene-ethylene / propylene-styrene.
  • the polymers are graft copolymers of styrene or alpha-methylstyrene, such as. Styrene on polybutadiene, styrene on polybutadiene-styrene or polybutadiene-acrylonitrile copolymers, styrene and acrylonitrile (resp.
  • the polymers are preferably halogen-containing polymers, such as.
  • halogen-containing polymers such as.
  • chlorinated rubber chlorinated and brominated copolymer of isobutylene-isoprene (halobutyl rubber), chlorinated or chlorosulfonated
  • halogen-containing vinyl compounds such as. B. polyvinyl chloride
  • Copolymers such as vinyl chloride-vinylidene chloride, vinyl chloride-vinyl acetate or vinylidene chloride-vinyl acetate.
  • the polymers are preferably polymers which are derived from alpha, beta-unsaturated acids and derivatives thereof, such as polyacrylates and polymethacrylates, polymethyl methacrylates which have been modified with butyl acrylate, polyacrylamides and polyacrylonitriles and copolymers of said monomers with one another or with other unsaturated monomers , such as Acrylonitrile-butadiene copolymers, acrylonitrile-alkyl acrylate copolymers, acrylonitrile-alkoxyalkyl acrylate copolymers, acrylonitrile-vinyl halide copolymers or acrylonitrile-alkyl methacrylate-butadiene terpolymers.
  • the polymers are preferably polymers which are derived from unsaturated alcohols and amines or their acyl derivatives or acetals, such as polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, stearate, benzoate, maleate,
  • Polyvinyl butyral, polyallyl phthalate, polyallylmelamine; and their copolymers with olefins are examples of polyvinyl butyral, polyallyl phthalate, polyallylmelamine; and their copolymers with olefins.
  • the polymers are preferably homo- and copolymers of cyclic ethers, such as polyalkylene glycols, polyethylene oxide, polypropylene oxide or copolymers thereof with bisglycidyl ethers.
  • the polymers are preferably polyacetals, such as
  • Polyoxymethylene as well as those polyoxymethylenes, the comonomers, such as.
  • ethylene oxide Polyacetals modified with thermoplastic polyurethanes, acrylates or MBS.
  • the polymers are preferably polyphenylene oxides and sulfides and mixtures thereof with styrene polymers or polyamides.
  • the polymers are preferably polyurethanes derived from polyethers, polyesters and polybutadienes having terminal hydroxyl groups on the one hand and aliphatic or aromatic polyisocyanates on the other hand, and precursors thereof.
  • the polymers are preferably polyamides and copolyamides derived from diamines and dicarboxylic acids and / or from aminocarboxylic acids or the corresponding lactams, such as polyamide 2/12, polyamide 4 (poly-4-aminobutyric acid, Nylon® 4, Fa. DuPont), polyamide 4/6
  • Polyamide 6/10 poly (hexamethylene sebacamide), nylon ® 6/10, from DuPont
  • polyamide 6/12 poly (hexamethylene dodecanediamide), nylon ® 6/12, from DuPont
  • polyamide 6/66 Poly (hexamethylene adipamide-co-caprolactam), nylon ® 6/66, from DuPont
  • polyamide 7 poly-7-aminoheptanoic acid, nylon ® 7, from DuPont), polyamide 7/7
  • polydecamethylensebacamid Nylon ® 10/10 Fa. DuPont
  • polyamide aminoundecanoic acid, poly-11, Nylon ® 1, Fa. DuPont
  • polyamide 12 polylauryllactam, Nylon ® 12, Fa. DuPont, Grillamid ® L20, Fa Ems Chemie
  • aromatic polyamides starting from m-xylene, diamine and adipic acid
  • Polyhexamethylenisophthalamid polyhexamethylene terephthalamide and optionally an elastomer as a modifier, for.
  • poly-2,4,4-trimethylhexamethylene terephthalamide or poly-m-phenylene isophthalamide As poly-2,4,4-trimethylhexamethylene terephthalamide or poly-m-phenylene isophthalamide.
  • Polypropylene glycol or polytetramethylene glycol Further modified with EPDM or ABS polyamides or copolyamides; and during processing condensed polyamides ("RIM polyamide systems").
  • aromatic polyamides such as PA4T, PA6T,
  • the polymers are preferably also polyureas, polyimides, polyamideimides, polyetherimides, polyesterimides, polyhydantoins and
  • the polymers are preferably polyesters which differ from
  • Derive dicarboxylic acids and dialcohols and / or hydroxycarboxylic acids or the corresponding lactones such as polyethylene terephthalate,
  • Polybutylene terephthalate (Celanex ® 2500, Celanex ® 2002, from Celanese;. Ultradur ®, BASF), poly-1, 4-dimethylolcyclohexane terephthalate, polyhydroxybenzoates, and also block polyether esters derived from hydroxyl-terminated polyethers; also with polycarbonates or MBS modified polyester.
  • the polymers are preferably polycarbonates and polyestercarbonates and also polysulfones, polyethersulfones and polyetherketones.
  • the polymers are preferably crosslinked polymers which are derived from aldehydes on the one hand and phenols, urea or melamine on the other hand, such as phenol-formaldehyde, urea-formaldehyde and melamine-formaldehyde resins.
  • the polymers are drying and non-drying alkyd resins.
  • the polymers are preferably unsaturated polyester resins derived from copolyesters of saturated and unsaturated dicarboxylic acids
  • the polymers are crosslinkable acrylic resins derived from substituted acrylic acid esters, such as. B. of epoxy acrylates,
  • the polymers are preferably alkyd resins, polyester resins and acrylate resins which are blended with melamine resins, urea resins, isocyanates,
  • Isocyanurates, polyisocyanates or epoxy resins are crosslinked.
  • the polymers are preferably crosslinked epoxy resins which are derived from aliphatic, cycloaliphatic, heterocyclic or aromatic
  • Derive glycidyl compounds for. B. products of bisphenol A diglycidyl ethers, bisphenol F diglycidyl ethers, by conventional hardeners such. As anhydrides or amines can be crosslinked with or without accelerators.
  • the polymers are mixtures (polyblends) of the aforementioned polymers, such as.
  • PP / EPDM polyamide / EPDM or ABS
  • PVC / EVA polyvinyl / polyethylene
  • PVC / ABS polyvinyl / polyethylene
  • PVC / MBS polyvinyl / polyethylene
  • PC / ABS polyvinyl / polyethylene
  • PBTP / ABS PC / ASA
  • PC / PBT PC / PBT
  • PA / HDPE PA / PP
  • PA / PPO PA / PC / ABS or PBT / PET / PC.
  • Flame retardant mixtures are z. B. synergists.
  • the synergists used are melamine phosphate, dimelamine phosphate, pentamelamine triphosphate, trimelamine diphosphate, tetrakis melamine triphosphate, hexakismelamine pentaphosphate, melamine diphosphate, melamine tetraphosphate, melamine pyrophosphate, melamine polyphosphates, melampolyphosphates,
  • Melamine polyphosphates and / or melon polyphosphates are preferred. Furthermore, as synergists melamine condensation products such as melam, Meiern and / or melon are preferred.
  • synergists are oligomeric esters of tris (hydroxyethyl) isocyanurate with aromatic polycarboxylic acids,
  • Benzoguanamine tris (hydroxyethyl) isocyanurate, allantoin, glycouril, melamine, melamine cyanurate, urea cyanurate, dicyandiamide and / or guanidine.
  • synergists are furthermore preferably nitrogen-containing
  • Preferred further additives in the flame retardant compositions of the invention are zinc compounds, e.g. Zinc oxide, zinc hydroxide,
  • Preferred further additives in the flame retardant compositions according to the invention are those from the group of carbodiimides and / or (poly) isocyanates.
  • Preferred further additives are from the group of sterically hindered phenols (e.g., B. Hostanox OSP ® 1), sterically hindered amines, and
  • Light stabilizers z. B. Chimasorb ® 944, Hostavin ® types
  • phosphonites and antioxidants eg. B. Sandostab ® P-EPQ of Fa. Clariant
  • Preferred further fillers in the flame retardant compositions according to the invention are oxygen compounds of silicon
  • Magnesium compounds e.g. B. metal carbonates of metals of the second
  • magnesium oxide magnesium hydroxide, hydrotalcites, dihydrotalcite, magnesium carbonates or magnesium calcium carbonates, calcium compounds, eg. Calcium hydroxide, calcium oxide,
  • Hydrocalumite aluminum compounds, eg. Example, alumina, aluminum hydroxide, boehmite, gibbsite or aluminum phosphate, red phosphorus, zinc or
  • Twin screw extruder z. Coperion Werner & Pfleiderer GmbH & Co. KG, Stuttgart (ZSK 25, ZSK30, ZSK 40, ZSK 58, ZSK MEGAcompounder 40, 50, 58, 70, 92, 119, 177, 250, 320, 350, 380) and / or Berstorff GmbH, Hanover, Leistritz Extrusionstechnik GmbH, Nuremberg.
  • Compounding units that can be used in accordance with the invention are ring extruders, eg. B. the Fa. 3 + extruder GmbH, running, with a ring of three to twelve small screws that rotate around a static core and / or
  • Planetary roller extruder z. B. the Fa. Entex, Bochum and / or degassing extruder and / or cascade extruder and / or Maillefer-Peck.
  • Compounding units which can be used according to the invention are compounders with counter-rotating twin screw z.
  • Effective screw lengths according to the invention are 20 to 40D in single-screw extruders or single-screw extruders.
  • Screw lengths effective in accordance with the invention in twin-screw extruders are 8 to 48D.
  • the flame retardant components are mixed with the polymer granulate and any additives and via the side feeder of a twin-screw extruder (Leistritz ZSE 27 / 44D type) at temperatures of 230 to 260 ° C
  • glass fiber reinforced PBT glass fiber reinforced PBT
  • the glass fibers were over a second side feed
  • Injection molding machine (type Arburg 320 C Allrounder) at melt temperatures of 240 to 300 ° C to test specimens processed and based on the UL 94 test
  • the 31 P NMR spectra are measured with a Jeol JNM-ECS-400 instrument, a 400 MHz NMR instrument from JEOL (Germany) GmbH.
  • 100 - 150 mg is dissolved in 2 ml of 10 wt .-% NaOD / D 2 O by gently warming the sample to about 40 ° C.
  • the measurement is performed in ⁇ 1 H ⁇ decoupling mode with 2048 scans.
  • the 31 P NMR signals of the telomers can be taken from a 31 P NMR spectrum.
  • the assignment of the chemical structures of the telomers to the 31 P NMR signals can be done by combining the 31 P NMRs and a) the intensities of the signals with LC / MS (combination of liquid chromatography and mass spectroscopy analysis), b) by targeted Synthesis of telomeres and backfilling of 31 P samples with reference materials thus obtained or c) by combination of 31 P NMR and 13 C NMR spectroscopy.
  • Diethyiphosphinate with molecular weight 122 g / mol is the most intense peak in LC-MS and also in 31 P-NMR. Molecular mass 122 admits only the structure diethyiphosphinate, the 31 P NMR chemical shift found is listed in Table 9.
  • n-butyl ethyl phosphinate and sec-butyl ethyl phosphinate have the LC-MS
  • N-butyl ethyl phosphinate and "sec-butyl ethyl phosphinate” to.
  • n-butyl is in LC / MS and more intense in P-NMR than sec-butyl. Consequently, the more intense signal (to the right of diethyl) is the n-butyl ethyl phosphinate, the less intense signal (to the left of diethyl) the sec-butyl ethyl phosphinate.
  • the signal layers found are listed in Table 9.
  • Aluminum tri (n-butylethylphosphinate) can be chemically prepared in several steps by butyl group addition to hypophosphorous acid, hereinafter
  • the CH group characteristic of the sec-butyl group (-CH (-CH 3 ) -CH 2 -CH 3 ) gives a signal at 33.7 ppm (with a Jpc coupling of 91 Hz) 1 Jpc coupling defined as the coupling of the phosphorus core via a covalent bond to the next carbon nucleus.
  • An aluminum diethylphosphinate containing telomeres as an additive is prepared by dissolving 2.2 kg (20.7 moles) of sodium hypophosphite 1-hydrate in 8 kg (7.62 liters) of acetic acid and precipitating out in a 16 liter jacketed pressure reactor Steel enamel submitted. After the reaction mixture had been heated to 85 ° C., ethylene was introduced into the reactor through a reducing valve set at 7 bar until saturation. The reaction was carried out with constant stirring by metering in a solution of 56 g
  • Reaction temperature in the reactor at a jacket temperature of 80 ° C with constant supply of ethylene at an average pressure of about 7 bar did not rise above 95 ° C.
  • the dosing time was a total of 3 hours. Then allowed to react for 3 h at 85 ° C.
  • the reactor was relaxed and on
  • the product contains 15.9 wt .-% Aluminiumbutylethylphosphinat and 0.2 wt .-% residual moisture.
  • Example 2
  • Example 1 is 3 bar ethylene pressure and 95.2 g
  • Aluminum diethylphosphinate and aluminum phosphite are weighed into a polyethylene bottle so that about 1 kg
  • Flame retardant mixture results. In an overhead mixer, mix for about 2 hours until homogeneity is achieved.
  • Aluminiumdiethylphosphinat containing an addition of telomeres with mixtures of Al2 (HPO 3 ) 3 * 4H 2 O and sodium aluminum phosphite from Example 80 or 81, which were previously dried at 220 ° C to 0.5 wt .-% residual moisture, weighed into a polyethylene bottle so that approx. 1 kg of flame retardant mixture is obtained and mixed in an overhead mixer for approx. 2 hours, until
  • Aluminiumdiethylphosphinat containing an additive of sulfate is with
  • Aluminiumdiethylphosphinat containing an addition of phosphate is weighed with aluminum phosphite in a polyethylene bottle so that results in about 1 kg flame retardant mixture and mixed in an overhead mixer for about 2 hours until homogeneity is reached.
  • Experiments show a more uniform flowability in the products of Examples 25 to 33 than in the product without additives from Comparative Example 4.
  • Examples 34 to 42 Aluminiumdiethylphosphinat containing an addition of phosphonate is weighed with aluminum phosphite in a polyethylene bottle so as to give about 1 kg flame retardant mixture. In an overhead mixer, mix is mixed for about 2 hours until homogeneity is achieved. The experiments show more uniform flowability than without additives in Comparative Example 4.
  • Aluminiumdiethylphosphinat containing an additive of nitrate is with
  • Aluminiumdiethylphosphinat containing an addition of chloride is with
  • Aluminiumdiethylphosphinat containing an additive of acetate is with
  • Example 70 flame-retardant polymer molding compositions based on polyamide 6, polyamide 4.6 and polybutylene terephthalate are processed. After drying, the molding compositions on an injection molding machine to
  • Aluminum aluminum phosphite Aluminum Al 2 (HP0 3 ) 3 Aluminum-soluble aluminum phosphites Aluminum-dried
  • Aluminum phosphite basic secondary AI 2 (HP0 3) 3 * secondary mixture of aluminum secondary alkali aluminum AluminiumAluminium4H AluminiumAI 2 0 2 (HP0 3) 3 * hydrogen- AluminiumAluminium- hydrogen- phosphite phosphite phosphite 4H 2 0 with phosphites and phosphite mixing phosphite AI (OH) (H 2 PO 3 ) 2 Al 2 (HPO 3 ) 3 Al 2 (HPO 3 ) 3 heavy Al 2 -Al 2 (HPO 3 ) 3 phosphites
  • Table 8 Composition of flame-retardant polymeric molding compounds and flame retardance tests of flame-retardant polymeric moldings according to UL 94
  • Polybutylene terephthalate Celanex ® 2500, Ticona Fa.
  • Polyamide 6.6 Ultramid ® A3, BASF.
  • Polyamide 6 Zytel ® 730, from Du Pont.
  • Polyamide 4.6 Stanyl ® PA46, DSM company.
  • Fiberglass PBT Vetrotex ® EC 10983, from Saint-Gobain.
  • Glass fibers PA PPG 3540, PPG Industries, Inc

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Abstract

Die Erfindung betrifft halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente A und 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente B, wobei Komponente A 85 bis 99,995 Gew.-% eines festen Diethylphosphinsäuresalzes der Metalle Mg, Ca, AI, Sb, SN, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K und/oder einer protonierten Stickstoffbase und 0,005 bis 15 Gew.-% nichtbrennbare Zusätze enthält und es sich bei der Komponente B um Aluminiumphosphit handelt.

Description

Halogenfreie feste Flammschutzmittelmischung und ihre Verwendung.
Flammschutzmittelmischungen verschiedenster Art werden zur flammhemmenden Ausrüstung von Polymeren eingesetzt. Dabei ist es erforderlich, dass bei den für die Polymerherstellung typischen Verfahren die hinzuzufügenden Komponenten, auch die Flammschutzmittel, eine gute Fließfähigkeit und Rieselfähigkeit aufweisen, um gleichmäßig im Polymer verteilt werden zu können, damit dessen Eigenschaften nicht negativ beeinflusst werden. Die Fließfähigkeit wird beeinflusst durch Korneigenschaften wie z. B. Korngröße, Korngrößenverteilung, Oberflächenbeschaffenheit der Körner, Wassergehalt bzw. Feuchte und unterschiedliche Kornformen. Je nach Korngröße oder Häufigkeit der unterschiedlich großen Partikel rollen diese unterschiedlich leicht aufeinander ab. Runde Partikel mit gleichmäßiger Oberfläche sollten leichter fließen als solche mit unregelmäßiger Gestalt. Je nach chemischer Oberfläche, Feuchte oder
elektrostatischen Eigenschaften unterscheiden sich die Fließeigenschaften.
Werden Pulver mit schlechten Fließeigenschaften verarbeitet, erfolgt oft eine unregelmäßige Dosierung und damit eine ungleichmäßige Zusammensetzung und Verteilung im Polymer, so dass daraus eine von Formteil zu Formteil
unzureichende Flammschutzwirkung resultiert.
Nach dem Stand der Technik kann die Fließfähigkeit durch Beimengungen von Trennmitteln und Fremdkörpern erhöht werden. Klein beschreibt als Lösung dieser Aufgabe in Seifen-Öle-Fette-Wachse 94 (1968), 849 den Zusatz von
Calciumstearat und Aerosil in Mengen von 5.000 bis 10.000 ppm. Die hier zur Verbesserung der Rieselfähigkeit vorgeschlagenen silicathaltigen Hilfsmittel sind äußerst feinteilig. Sie können eingeatmet werden und stehen im Verdacht
Lungenkrankheiten auszulösen.
Die WO 2003/035736A1 beschreibt Melamincyanurataggregate, die durch
Bindemittel zusammengehalten werden. Die Aufgabe dort besteht in der
Verbesserung der Gleichverteilung der Aggregate durch eine Verbesserung der Rieselfähigkeit. Dieser Begriff wird auch als Fließfähigkeit von Schüttgütern (Pulver, Agglomerate, Granulate, etc.) bezeichnet. Hier werden mit Zusatz von 1.000 ppm bis 10 Gew.-% organischem Hilfsstoff die entsprechenden Partikel von spezieller Größe zu größeren Aggregaten verklebt und damit die Rieselfähigkeit erhöht. Diese organischen Hilfsstoffe sind typischerweise organische
Verbindungen, beispielsweise Polymere oder Copolymere basierend auf
Vinylpyrrolidon, Vinylacetat und Vinylcaprolactam, Epoxiden, Urethanen,
Acrylaten, Estern, Amiden, Stearaten, Olefinen, Cellulosederivaten oder
Mischungen davon. Die vorgenannten Aggregate können u. a. dadurch hergestellt werden, dass die Partikel zuvor in einer wässrigen Aufschlämmung dispergiert werden und ein wasserlösliches Hilfsmittel zugefügt wird.
Die EP-1522551 A1 beschreibt phosphorhaltige Flammschutzmittelagglomerate geringer Schüttdichte, die Aggregate und/oder Primärteilchen aus
Phosphinsäuresalzen und/oder Diphosphinsäuresalzen und/oder deren Polymere enthalten und mit Hilfe eines Hilfsmittels zusammenhaften. Diese Agglomerate sind durch Sprühgranulierung zugänglich. ,
Um die Flammschutzmittelagglomerate so homogen wie möglich in einem
Polymer zu verteilen wird ein besonders gutes Fließverhalten des Schüttgutes angestrebt. Dies gelingt durch den Einsatz des vorgenannten
Flammschutzmittelagglomerats mit niedriger Schüttdichte und trotzdem geringer Staubneigung. Geringe Staubneigung ist wichtig, denn durch Staubneigung kann die Dosierung bei der Einarbeitung in Polymere in Extrudern ungleichmäßig sein und sich dadurch eine inhomogene Verteilung des Flammschutzmittels im
Polymer ergeben. Dies kann wiederum wegen daraus folgender lokaler
Unterdosierung nachteilig für die Flammschutzwirkung sein.
Die EP-1522551 A1 befasst sich nur mit der Erhöhung der Rieselfähigkeit bzw. Fließfähigkeit, aber nicht mit der Verbesserung der Gleichmäßigkeit der
Rieselfähigkeit. JP-2003138264A1 und JP-2003138265A1 beschreiben eine gute Fließfähigkeit für halogenhaltige Flammschutzmittel durch Verwendung besonders großer Partikel (0,8 bis 2 mm). In der JP-2005171206A1 werden Flammschutzmittelmischungen mit guter
Rieselfähigkeit durch Kombination von feinteiligen basischen Metalloxidpartikeln mit plättchenförmigen, feinteiligen, faserförmigen feinteiligen bzw. amorphen feinteiligen anorganischen Partikeln und anorganischen Flammschutzmitteln erhalten.
Die WO-2010075087A1 beschreibt eine frei fließende
Flammschutzmittelzusammensetzung aus einem flüssigen phosphorhaltigen Flammschutzmittel in dem Letzteres auf einem Träger absorbiert wird. Flammgeschützte Polymerformmassen werden u. a. beispielsweise hergestellt, in dem die Flammschutzkomponenten über den Seiteneinzug eines
Doppelschnecken-Extruders bei Temperaturen von 250 bis 310 °C in eine
Polymerschmelze eingearbeitet werden. Glasfasern werden - falls notwendig - über einen zweiten Seiteneinzug zugegeben. Der entstandene homogenisierte Polymerstrang wird abgezogen, im Wasserbad gekühlt und anschließend granuliert.
Bei ungleichmäßiger Rieselfähigkeit der Flammschutzkomponenten kann es zeitlich zu Überfüllungen von Befülltrichtern oder Unterdosierungen bei
unzureichendem Produktnachschub aus den Vorratsbunkern kommen. Beides sind unerwünschte Produktionsstörungen. Als Folge davon können Chemikalien in die Betriebsumgebung austreten. Es kann auch zu schwankenden
Produktzusammensetzungen in den flammgeschützten Polymerformmassen kommen. Bei einer Unterdosierung bedeutet dies einen unzureichenden
Flammschutz für die Polymerformmasse. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Flammschutzmittelmischung mit gleichmäßiger Rieselfähigkeit zur Verfügung zu stellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verhinderung von Prozessstörungen bei der Herstellung von flammgeschützten
Polymerformmassen.
Die erfindungsgemäßen Flammschutzmittelmischungen enthalten keine
Bindemittel, die zu einer Zusammenhaftung der Pulverpartikel zu höheren
Aggregaten führen. Die Bindemittel würden lediglich die Effektivität der
Flammschutzmittel verringern, indem die Menge an Aktivsubstanz (das ist das Flammschutzmittel) durch ggf. brennbare Hilfsmittel vermindert wird. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, auf den Einsatz von wasserlöslichen organischen Hilfsmitteln zur Verbesserung der Rieselfähigkeit zu verzichten, ebenso soll die Korngröße der Flammschutzpartikel nicht vergrößert werden.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass die erfindungsgemäßen halogenfreie Flammschutzmittelmischungen eine gleichmäßige Rieselfähigkeit haben und gleichzeitig eine gute Flammschutzwirkung erzielen.
Die Erfindung betrifft daher eine halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente A und 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente B, wobei Komponente A 85 bis 99,995 Gew.-% eines festen
Diethylphosphinsäuresalzes der Metalle Mg, Ca, AI, Sb, SN, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K und/oder einer protonierten Stickstoffbase und 0,005 bis 15 Gew.-% nicht-brennbare Zusätze enthält und es sich bei der Komponente B um Aluminiumphosphit handelt.
Besonders bevorzugt enthält die halogenfreie Flammschutzmittelmischung 20 bis 80 Gew.-% der Komponente A und 20 bis 80 Gew.-% der Komponente B. Bevorzugt enthält die Komponente A der halogenfreien
Flammschutzmittelmischung 92 bis 99,9 Gew.-% festes
Aluminiumdiethylphosphinsäuresalz und 0,5 bis 8 Gew.-% nicht-brennbare Zusätze.
Bevorzugt handelt es sich bei den Zusätzen um Dialkylphosphinsäuresalze der Formel (IV)
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worin R1 und R2 gleich oder verschieden sind und unabhängig voneinander Ethyl, Butyl, Hexyl und/oder Octyl bedeuten und M Mg, Ca, AI, Sb, SN, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K und/oder eine protonierte Stickstoffbase bedeutet mit der Maßgabe, dass R1 und R2 nicht gleichzeitig Ethyl bedeuten; und/oder dass es sich bei den Zusätzen um Sulfate, Phosphate, Phosphonate, Nitrate, Chloride, Sulfite und/oder Acetate handelt und es sich bei den Sulfaten, Phosphaten, Phosphonaten, Nitraten, Chloriden, Sulfiten und/oder Acetaten um Verbindungen mit Kationen der Alkalimetalle, der Erdalkalimetalle, der dritten Hauptgruppe, der Nebengruppen des Periodensystems und/oder von protonierten Stickstoffbasen handelt.
Bevorzugt handelt es sich bei den Dialkylphosphinsäuresalzen der Formel (IV) um Ethyl-Butylphosphinsäuresalze, Butyl-Butylphosphinsäuresalze, Ethyl- Hexylphosphinsäuresalze, Butyl-Hexylphosphinsäuresalze und/oder Hexyl- Hexylphosphinsäuresalze.
Bevorzugt handelt es sich bei den Kationen um solche der Metalle Mg, Ca, AI, Sb, Sn, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na und/oder K. Bevorzugt handelt es sich bei den protonierten Stickstoffbasen um Ammoniak, primäre, sekundäre, tertiäre und/oder quartäre Amine.
Bevorzugt handelt es sich bei den Sulfaten um Natriumsulfate,
Natriumaluminiumsulfate, Alunite, Aluminumsulfate, Calciumsulfat, Cersulfate, Eisensulfate, Kaliumhydrogensulfate, Kaliumsulfat, Magnesiumsulfate,
Mangansulfate, Monolithiumsulfat, Titansulfate, Zinksulfat, Zinnsulfate,
Zirconiumsulfate und/oder ihre Hydrate. Bevorzugt handelt es sich bei den Phosphaten um Aluminiumphosphate,
Aluminiumhydrogenphosphate, Aluminiumchloridphosphat,
Calciumhydrogenphosphate, Calciumagnesiumphosphate,
Calciumchloridphosphate, Calciumaluminiumphosphat, Calciumcarbonatphosphat, Calciumphosphate, Cerphosphate, Cerhydrogenphosphat, Lithiumphosphat, Lithiumhydrogenphosphat, Magnesiumphosphate,
Magnesiumhydrogenphosphate, Kaliumphosphate, Kaliumaluminiumphosphat, Kaliumhydrogenphosphate, Natriumhydrogenphosphate, Natriumhydratphosphate, Natriumaluminiumphosphate und/oder ihre Hydrate. Bevorzugt handelt es sich bei den Phosphonaten um Mono-(Cn8-Alkyl)-
Phosphonate, Mono-(C6-Cio-Aryl)-Phosphonate und/oder Mono-(C-i-<i8-Aralkyl)- Phosphonate.
Bevorzugt handelt es sich bei den Nitraten um Aluminiumnitrat, Calciumnitrat, Cernitrate, Eisennitrate, Kaliumnitrat, Lithiumnitrat, Magnesiumnitrat,
Mangannitrate, Natriumnitrat, Titannitrate, Zinknitrat, Zinnnitrate und/oder
Zirconiumnitrate und/oder ihre Hydrate.
Bevorzugt handelt es sich bei den Acetaten um Aluminiumacetat, Calciumacetat, Ceracetat, Eisenacetat , Lithiumacetat, Kaliumacetat, Natriumacetat,
Magnesiumacetat, Manganacetat, Titanacetat, Zinkacetat, Zinnacetat,
Zirconiumacetat, Aluminiumchloridacetat, Aluminiumhydrogenchloridacetat und/oder ihre Hydrate. Bevorzugt handelt es sich bei den Sulfiten um Kaliumsulfite,
Kaliumhydrogensulfite, Kaliummetabisulfit, Natriumsulfite, Natriummetabisulfit, Natriumhydrogensulfite, Ammoniumsulfite und/oder ihre Hydrate.
Bevorzugt handelt es sich bei den Chloriden um Aluminiumchlorid,
Calciumacetatchlorid, Calciumchlorid, Eisenchlorid, Eisenmagnesiumchlorid, Eisenmanganchlorid, Eisenzinkchlorid, Lithiumchlorid, Magnesiumchlorid, Titanchlorid, Titanoxidchlorid, Zinkchlorid, Zinkaluminiumchlorid, Zinkoxidchlorid, Zinnchlorid, Zirconylchlorid, Aluminiumchloridhydroxid, Caiciumhydroxidchlorid, Eisenhydroxidchlorid, Lithiumhydroxidchlorid, Magnsiumhydroxidchlorid,
Magnesiumchloridhydroxid, Zinkchloridhydroxid, Zinnhydroxidchlorid,
Manganchlorid, Kaliumchlorid, Kaliumaluminiumchlorid und/oder ihre Hydrate. Bevorzugt handelt es sich bei den Aluminiumphosphiten um solche der
Formeln (I), (II) und/oder (III)
AI2(HP03)3 x (H20)q (I) in der
q 0 bis 4
bedeutet,
AI2,ooM2(HP03)y(OH)v x (H2O)w (II) in der
M Alkalimetallionen
z 0,01 bis 1 ,5
y 2,63 bis 3,5
v 0 bis 2 und
w 0 bis 4
bedeutet, Al2,oo(HPO3)u(H2PO3)t x (H20)s (III) in der
u 2 bis 2,99
t 2 bis 0,01 und
s 0 bis 4
bedeutet, und/oder um Mischungen von Aluminiumphosphit der Formel (I) mit
schwerlöslichen Aluminiumsalzen und stickstofffreien Fremdionen, um
Mischungen von Aluminiumphosphit der Formel (III) mit Aluminiumsalzen, um Aluminiumphosphit [AI(H2P03)3], um sekundäres Aluminiumphosphit [AI2(HP03)3], um basisches Aluminiumphosphit [AI(OH)(H2PO3)2*2aq], um
Aluminiumphosphittetrahydrat [AI2(HPO3)3 *4aq], um Aluminiumphosphonat, um AI7(HPO3)9(OH)6(1 ,6-Hexandiamin)1 ,5*12H2O, um Al2(HPO3)3 *xAI2O3 *nH2O mit x = 2,27 - 1 , um AI4H6Pi60i8 und/oder um Mischungen von 0 - 99,9 Gew.-%
AI2(HPO3)3 *nH20 mit 0,1 - 100 Gew.-% Natriumaluminiumphosphit.
Bevorzugt handelt es sich bei den Aluminiumphosphit um eine Mischung von 50 - 99 Gew.-% AI2(HPO3)3 x (H2O)q in der q 0 bis 4 bedeutet und 1 - 50 Gew.-% Natriumaluminiumphosphit.
Bevorzugt handelt es sich bei den Aluminiumphosphit auch um eine Mischung von 50 - 99 Gew.-% AI2(HPO3)3 x (H20)q in der q 0 bis 4 bedeutet und 1 - 50 Gew.-% AI2,ooMz(HP03)y(OH)v x (H2O)w (II) in der M Natrium, z 0,005 bis 0,15, y 2,8 bis 3, 1 , v 0 bis 0,4 und w 0 bis 4 bedeutet.
Bevorzugt weist in der halogenfreien Flammschutzmittelmischung die
Komponente A eine mittlere Teilchengröße d50 von 0,05 bis 10μιη und die
Komponente B eine mittlere Teilchengröße d50 von 0,05 bis 10pm sowie eine Restfeuchte von 0,05 bis 8 Gew.-% auf. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer halogenfreien Flammschutzmittelmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass man die Komponenten A und B in Pulverform miteinander mischt und gegebenenfalls siebt.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der halogenfreien Flammschutzmittelmischung dadurch gekennzeichnet, dass man ein
Diethylphosphinsäuresalz der Metalle Mg, Ca, AI, Sb, SN, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K und/oder einer protonierten Stickstoffbase mit nicht- brennbaren Zusätzen und der Komponente B in Pulverform miteinander mischt.
Die Erfindung betrifft ebenfalls die Verwendung einer halogenfreien
Flammschutzmittelmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 als Zwischenprodukt für weitere Synthesen, als Binder, als Vernetzer bzw.
Beschleuniger beim Aushärten von Epoxyharzen, Polyurethanen, ungesättigten Polyesterharzen, als Polymerstabilisatoren, als Pflanzenschutzmittel, als
Sequestrierungsmittel, als Mineralöl-Additiv, als Korrosionsschutzmittel, in Wasch- und Reinigungsmittelanwendungen, in Elektronikanwendungen. Bevorzugt ist die Verwendung einer halogenfreien Flammschutzmittelmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 in oder als Flammschutzmittel, als Flammschutzmittel für Klarlacke und Intumeszenzbeschichtungen, in oder als Flammschutzmittel für Holz und andere cellulosehaltige Produkte, in oder als reaktive und/oder nicht reaktive Flammschutzmittel für Polymere, zur Herstellung von flammgeschützten Polymerformmassen, zur Herstellung von
flammgeschützten Polymerformkörpern und/oder zum flammhemmend Ausrüsten von Polyester und Cellulose-Rein- und Mischgeweben durch Imprägnierung und/oder als Synergist und/oder als Synergist in weiteren Flammschutzmittel- Mischungen.
Die Erfindung betrifft auch flammgeschützte thermoplastische oder duroplastische Polymerformmassen, Polymer-Formkörper, -Filme, -Fäden und/oder -Fasern, enthaltend 0,1 bis 45 Gew.-% halogenfreie Flammschutzmittelmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, 55 bis 99,9 Gew.-%
thermoplastisches oder duroplastisches Polymer oder Mischungen derselben, 0 bis 55 Gew.-% Additive und 0 bis 55 Gew.-% Füllstoff bzw.
Verstärkungsmaterialien, wobei die Summe der Komponenten 100 Gew.-% beträgt.
Bevorzugt sind dabei flammgeschützte thermoplastische oder duroplastische Polymerformmassen, Polymer-Formkörper, -Filme, -Fäden und/oder -Fasern, enthaltend 1 bis 30 Gew.-% halogenfreie Flammschutzmittelmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, 10 bis 97 Gew.-% thermoplastisches oder duroplastisches Polymer oder Mischungen derselben, 1 bis 30 Gew.-% Additive und 1 bis 30 Gew.-% Füllstoff bzw. Verstärkungsmaterialien, wobei die Summe der Komponenten 100 Gew.-% beträgt. Die Erfindung betrifft weiterhin flammgeschützte thermoplastische oder
duroplastische Polymerformmassen, Polymer-Formkörper, -Filme, -Fäden und/oder -Fasern, enthaltend eine halogenfreie Flammschutzmittelmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Polymer um thermoplastische Polymere der Art Polystyrol-HI (High- Impact), Polyphenylenether, Polyamide, Polyester, Polycarbonate und Blends oder Polymerblends vom Typ ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) oder PC/ABS (Polycarbonat/ Acrylnitril-Butadien-Styrol) oder PPE/HIPS
(Polyphenylenether/Polystyrol-Hl) Kunststoffe und/oder um duroplastische
Polymere der Art ungesättigter Polyester oder Epoxidharze handelt.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Polymer um Polyamid 4/6
(Poly(tetramethylen-adipamid), Poly-(tetramethylen-adipinsäurediamid), um Polyamid 6 (Polycaprolactam, Poly-6-aminohexansäure), um Polyamid 6/6
((Poly(N,N'-hexamethyleneadipinediamid) und/oder um HTN (Hochtemperatur- Nylon).
Besonders bevorzugt enthält die Komponente A, 99,1 bis 99,95 Gew.-% festes Aluminiumdiethylphosphinat und 0,05 bis 0,9 Gew.-% nicht-brennbare Zusätze. Nachfolgend umfasst der Begriff Diethylphosphinsäuresalz immer ein Diethylphosphinsäuresalz der Metalle Mg, Ca, AI, Sb, SN, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K und/oder einer protonierten Stickstoffbase.
In einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den besonders bevorzugten Zusätzen um Dialkylphosphinsäure-Telomere wie z. B. Ethyl- Butylphosphinsäure-Salze, Butyl-Butylphosphinsäure-Salze, Ethyl- Hexylphosphinsäure-Salze, Butyl-Hexylphosphinsäure-Salze, Hexyl- Hexylphosphinsäure-Salze und andere der Metalle Mg, Ca, AI, Sb, Sn, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K und/oder einer protonierten Stickstoffbase.
Bevorzugt ist hierbei eine halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente A und 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente B, wobei Komponente A 85 bis 99,995 Gew.-% eines Diethylphosphinsäuresalzes der vorgenannten Metalle und 0,005 bis 15 Gew.-% nicht-brennbare Zusätze enthält und es sich bei der Komponente B um Aluminiumphosphit handelt.
Bevorzugt ist auch eine halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 10 bis 90 Gew.-% einer Komponente A und 10 bis 90 Gew.-% einer Komponente B, wobei Komponente A 85 bis 99,995 Gew.-% eines Diethylphosphinsäuresalzes der vorgenannten Metalle und 0,005 bis 15 Gew.-% nicht-brennbare Zusätze enthält und es sich bei der Komponente B um Aluminiumphosphit handelt. Ebenfalls bevorzugt ist eine halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 20 bis 80 Gew.-% einer Komponente A und 20 bis 80 Gew.-% einer Komponente B, wobei Komponente A 85 bis 99,995 Gew.-% eines Diethylphosphinsäuresalzes der vorgenannten Metalle und 0,005 bis 15 Gew.-% nicht-brennbare Zusätze enthält und es sich bei der Komponente B um Aluminiumphosphit handelt.
Besonders bevorzugt ist eine halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente A und 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente B, wobei Komponente A 92 bis 99,9 Gew.-% eines Diethylphosphinsäuresalzes der vorgenannten Metalle und 0,1 bis 8 Gew.-% nicht-brennbare Zusätze enthält und es sich bei der Komponente B um
Aluminiumphosphit handelt. Besonders bevorzugte nicht-brennbare Zusätze sind Dialkylphosphinsäure-
Telomere in ihrer Form als Salze wie z. B. Ethyl-Butylphosphinsäure-Salze, Butyl- Butylphosphinsäure-Salze, Ethyl-Hexylphosphinsäure-Salze, Butyl- Hexylphosphinsäure-Salze, Hexyl-Hexylphosphinsäure-Salze der Metalle Mg, Ca, AI, Sb, Sn, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K und/oder einer protonierten Stickstoffbase.
Bevorzugte erfindungsgemäße halogenfreie Flammschutzmittelmischungen, die Dialkylphosphinsäure-Telomere als nicht-brennbaren Zusatz enthalten sind: I) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente A und 1 bis 99 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei Komponente A 85 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 15 Gew.-% Dialkylphosphinsäure-Telomere enthält. II) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 10 bis 90 Gew.-% einer Komponente A und 10 bis 90 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 85 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 5 Gew.-% Dialkylphosphinsäure-Telomere enthält. III) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 20 bis 80 Gew.-% einer Komponente A und 20 bis 80 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 85 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 15 Gew.-% Dialkylphosphinsäure-Telomeren enthält. IV) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente A und 1 bis 99 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 92 bis 99,9 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,1 bis
8 Gew.-% Dialkylphosphinsäure-Telomeren enthält. Bei den nicht-brennbaren Zusätzen kann es sich bevorzugt auch um Sulfate handeln. Bevorzugt Sulfate sind dann solche mit Kationen der Alkalimetalle sowie mit Kationen von protonierten Stickstoffbasen z. B. von Ammoniak, primären, sekundären, tertiären und quartären Aminen sowie mit Kationen der
Erdalkalimetalle; mit Kationen der Elemente der dritten Hauptgruppe; mit Kationen der Nebengruppenelemente. Besonders bevorzugte Nebengruppenelemente sind dabei Titan, Eisen, Zink und Mischungen davon.
Bevorzugte Sulfate sind solche mit Kationen der Metalle Mg, Ca, AI, Sb, Sn, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K und/oder einer protonierten Stickstoffbase. Besonders bevorzugte Sulfate sind Natriumsulfat, Natriumaluminiumsulfat und Alunit.
Weiterhin bevorzugte Sulfate sind:
Aluminiumsulfat, Calciumsulfat, Cer(ll)sulfat, Cer(IV)sulfat, Cersulfat,
Eisen(ll)sulfat, Eisen(lll)sulfat, Eisensulfat, Kaliumsulfat, Kaliumhydrogensulfat, Magnesiumsulfat, Magnesiumsulfat, Mangan(ll)sulfat, Mangan(lll)sulfat,
Mangan(IV)sulfat, Mangansulfat, Monolithiumsulfat, Natriumsulfat, Natriumsulfat, Titan(ll)sulfat, Titan(lll)sulfat, Titan(IV)sulfat, Titansulfat, Zinksulfat, Zinn(ll)sulfat, Zinn(lll)sulfat, Zinn(IV)sulfat , Zinnsulfat, Zirconium(ll)sulfat, Zirconium(IV)sulfat, Zirconiumsulfat.
Bevorzugte Alunite sind:
Aluminite (AI2(OH)4(S04) 7H2O), Metabasaluminite (AI4(OH) 0(SO4)),
Metaaluminite (AI2(OH)4(S04) 5H2O), Rostite (AI(OH)(S04) 5H20), Zaherite (Ali2O13(SO4)5 xH20), Aluminumhydroxidoxidsulfat (AI3o(OH)56O8(SO4)9) ,
Aluminumhydroxidoxidsulfathydrat, Aluminumhydroxidsulfat (AI(OH)2 24(SO4)o.38) , Aluminum hydroxidoxidsulfathydrat, Aluminumhydroxidsulfat (AI3(OH)5(SO )2), Aluminumydroxidoxidsulfatnonahydrat, Aluminumhydroxidsulfat (AI4(OH)i0(SO4)), Aluminumhydroxidoxidsulfathydrat, Rostite (AI(OH)(S04) 5H2O), Aluminumhydroxidsulfat (AI7(OH)i7(S04)2),
Aluminumhydroxidsulfatdodecahydrate, Paraluminit (AI4(OH)10(SO4) 10H2O), Metaaluminite (AI2(OH)4(SO4) 5H2O), Felsobanyite (AI4(OH)10(SO4) 5H2O), Aluminite (AI2(OH)4(S04) 7H2O), Aluminumhydroxidsulfat (AI3(OH)7(SO4)), Aluminumhydroxidsulfathydrate, Aluminumhydroxidsulfat (AI3(OH)5(SO4)2), Aluminumhydroxidsulfatdihydrat, Aluminumhydroxidsulfat (AI(OH)2 7(S0 )o.is), Aluminumhydroxidsulfathydrat, Aluminumhydroxidsulfat (AI7(OH)17(SO4)2), Aluminumhydroxidsulfathydrat, Aluminumhydroxidsulfat (AI(OH)(SO )),
Aluminumhydroxidsulfathydrat, Aluminumhydroxidsulfat (AI (OH)i0(SO4)), Aluminumhydroxidsulfatdecahydrat, Jurbanite (AI(OH)(SO4) 5H20),
Aluminumhydroxidsulfat (AI4(OH)10(SO4)), Aluminumhydroxidsulfatpentahydrat, Aluminumhydroxidsulfat (AI6(OH)i6(SO4)), Aluminumhydroxidsulfathydrat, Basaluminit (AI4(OH)10(SO4) 5H20), Aluminumhydroxidsulfat (AI(OH)(SO4)), Aluminumhydroxidsulfatpentahydrat, Minamiit (Na,Ca)i-xAI3(SO )2(OH)6 , Aluminiumsulfathydratoxid AI605(SO4)4*xH2O, Zaherit-16A AI 2(SO4)5(OH)26, Aluminiumsulfathydroxid AI4SO4(OH)10, Zaherit-18A AI12(SO4)5(OH)26*20H2O, Hydrobasaluminit AI4SO (OH)i0*36H2O, Aluminiumsulfathydroxidhydrat
AI3(S04)2(OH)5*9H20, Basaluminit/Felsobanyait AI4SO4(OH)10*4H2O, Aluminit AI2(S04)(OH)4*7H2O, syn-Winebergit AI4SO4(OH)10*7H2O, Felsobanyait AI4SO4(OH)i0*5H2O, syn-Metaaluminit AI4S04(OH)4*5H2O, Rostit
AI4SO4(OH)*5H2O, Aluminiumsulfathydroxidhydrat 3 Al203 * 4 S03 * H2O, Natroalunit NaAI3(SO4)2(OH)6. Bevorzugte erfindungsgemäße halogenfreie Flammschutzmittelmischungen, die Sulfat als nicht-brennbaren Zusatz enthalten sind:
I) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente A und 1 bis 99 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 95 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 5 Gew.-% Sulfat enthält. II) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 10 bis 90 Gew.-% einer Komponente A und 10 bis 90 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 95 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 5 Gew.-% Sulfat enthält.
III) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 20 bis 80 Gew.-% einer Komponente A und 20 bis 80 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 95 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 5 Gew.-% Sulfat enthält.
IV) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente A und 1 bis 99 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 99,1 bis 99,99 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,01 bis 0,9 Gew.-% Sulfat enthält.
Bei den nicht-brennbaren Zusätzen kann es sich bevorzugt auch um Phosphate handeln.
Bevorzugte Phosphate sind solche mit Kationen der Alkalimetalle sowie mit Kationen von protonierten Stickstoffbasen z. B. von Ammoniak, primären, sekundären, tertiären und quartären Aminen sowie mit Kationen der
Erdalkalimetalle; mit Kationen der Elemente der dritten Hauptgruppe; mit Kationen der Nebengruppenelemente. Besonders bevorzugte Nebengruppenelemente sind dabei Titan, Eisen, Zink und Mischungen davon.
Bevorzugte Phosphate sind solche mit Kationen der Metalle Mg, Ca, AI, Sb, Sn, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K und/oder einer protonierten
Stickstoffbase. Bevorzugte Phosphate sind Aluminiumphosphate AIPO4, AI203 *P2O5, AI36P36Oi44, AL16Pi6064, AI8P8O22, AI2O3 *xP205, AI2O3 *0,95P2O5, AI2O3 *0,86P2O5, AI12P12O48, AI2P60i8, Aluminumphosphathydrat AI2P1 l94O7,85 *2H2O, AIPO4 *xH20, AIPO4*0,45H2O, AI32P32O128 *xH20, AI6P6O24 *4H2O, AIPO4 *1 ,67H2O, AI4(P2O7)3 *12H2O,
AI2P2O8 *3H2O, AIP6O18 *9,5H2O, AI6P6O21 *8H2O,
Aluminiumhydrogenphosphat AI(H2PO4)3, H2(AIPOPO4)3,
Aluminumhydrogenphosphathydrat AIH6(PO4)3 *2H2O, AIH3(PO4)2 *nH2O,
AI(HP207)*2,5H2O, AIH3(PO4)2 *3H20,
Aluminiumchloridphosphat AI(PO2CI2)3 ,
Calciumhydrogenphosphat Ca3H2P4O 4, Ca(H2P0 )2, CaH2PO7, Ca4H2(P3O10)2, CaPO3(OH),
Calciumagnesiumphosphat Ca3Mg3(P04)2, Ca7Mg2P6024, CaMgP2O7,
(Ca,Mg)3(PO4)2, Calciumchloridphosphat Ca2PO4CI,
Calciumphosphtat Ca3P207, CaP4On, Ca2P6O17, Ca3(P5O14)2, CaP2O6, CaP207, Ca4P6O19, Ca4(P04)2, Cax+2P2x06x+2,
Calciumaluminiumphosphate Ca9AI(PO )7,
Calciumcarbonatphosphat Cai0(PO )6CO3,
Calciumphosphathydrat Ca2P207*2H2O, beta-Ca2(P4O12)*4H2O,
Ca3(PO3)6 *10H2O, Ca4P8O24 *16H2O, Ca2P2O7 *2H2O, Ca2(P4O12)*4H20,
Ca2P2O7*4H2O, Ca3(PO4)2 *xH20, CaAIH(PO4)2 *6H20, Ca8H2(PO4)6)*5H2O, Ca4H(PO4)3 *5H2O, Ca3H2(P207)2 *4H2O, Ca1 ,5HP2O7 *2H2Ol Ca(H2PO4)2 *H2O, Ca3H2(P207)2 *H2O,
Cerphosphat CeP04, CeP2O7, Ca(PO3)4, CaP5O 4, CeP3O9, Ce4(P2O7)3,
Calciumphosphat alpha-, beta-, gamma-Ca2P2O7, CaP On, Ca2P6O 7, Alpha- CaP4O-n, Ca3(P50i4)2, beta-, delta-, gamma-Ca(PO3)2, alpha-, beta-Ca-P2O6, Ca4P6O19, alpha-, beta-, gamma-Ca3(PO4)2, Cax+2P2xO6x+2,
Cerphosphat CePO4, CeP207, Ca(PO3)4, CeP5014, CeP3O9, Ce4(P207)3, CeP5O14, Cerhydrogenphosphat CeH2P208,
Lithiumphosphathydrat Li P O12*4H2O, Li8P8O24 *10H2O, Li6P6O 8 *6H2O,
Li6P8024 *6H20, Li4P40 2*nH20, Li6P6Oi8*nH20, Li3P3O9*3H20,
Lithiumhydrogenphosphat Li3HP207 *H2O,
Magnesiumphosphathydrat Mg P8O24*19H2O, Mg2P4O 2*8H20, Mg3(PO4)2 *nH2O, Mg2P2O7 *2H2O,
Magnesiumhydrogenphosphathydrat MgHPO4*nH20, Mg(H2PO4)2 *nH20, Kaliumphosphathydrat K8P8O24 *6H2O, (KPO3)4 *2H2O, K6P6018 *3H2O, alpha-, beta-K5P3O10*nH2O, K10Pio030*4H20, K4P2O7 *nH20, K5P3O10 *nH2O,
K3P04*nH2O, K10P6O20 *H2O,
Kaliumaluminiumphosphathydrat K6AI2P6O2i*12H2O,
Kaliumhydrogenphosphathydrat K2H2P2O7*nH2O, K3H2P2O7 *0,5H2O,
KH3P2O7 *H2O, K3H2P3O10*H2O, ^HPsO^xHsO, KH3(PO4)2 * 2H20,
K2H3P3O10*2H2O, K3HP2O7*3H2O, K2HPO4*3H2O, K3HP2O7 *3H20,
Natriumhydrogenphosphathydrat Na3HP2O6 *9H2O, Na3HP2O7 *H2O,
Nä2H2P2O7*6H20, Na2H2P206 *6H2O, NaH2PO4 *12H20, NaH2PO4 *H2O,
NaH3P206*xH20, beta-Na2HPO4 *12H2O, Na3H2P3O10 *1 ,4H2O,
2NaH2PO4*Na2HPO4*2H2O, NaH2PO4*2H2O, NaH2PO2 *H2O, Na2HPO4 *nH20, Na4HP3O10*H2O, Na2HPO3*5H2O, Na3HP207*nH20, Na3H2P3O10 *1 ,5H2O, Natriumhydratphosphat Na3P3O9*nH20, Na5P3O 0 *6H2O, (NaPO3)3 *nH2O, Na6P6018*6H20, Na5(P5015)*4H2O, Na4P2O6 *nH2O, Na4P2O7*10H2O,
Na4P4Oi2 *4H20, (NaPO2)6 *nH2O,
Natriumaluminiumphosphathydrat Na2AIP3Oi0 *4H2O, Na2AIP2O 0 *2H2O,
Na2AIP3Oi0, Na2(AIP3Oi0)*2H2O, Na3AI(PO4)2 *1 ,5H2O, Na2Al6P2O15 *10H2O.
Bevorzugte erfindungsgemäße halogenfreie Flammschutzmittelmischungen, die Phosphat als nicht-brennbaren Zusatz enthalten sind:
I) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente A und 1 bis 99 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 95 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 5 Gew.-% Phosphat enthält.
II) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 10 bis 90 Gew.-% einer Komponente A und 10 bis 90 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 95 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 5 Gew.-% Phosphat enthält.
III) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 20 bis 80 Gew.-% einer Komponente A und 20 bis 80 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei Komponente A 95 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 5 Gew.-% Phosphat enthält.
IV) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente A und 1 bis 99 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 99,3 bis 99,95 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,05 bis 0,7 Gew.-% Phosphat enthält.
Bei den nicht-brennbaren Zusätzen kann es sich bevorzugt auch um
Organophosphonate handeln.
Bevorzugt Organophosphonate sind solche mit Kationen der Alkalimetalle sowie mit Kationen von protonierten Stickstoffbasen z. B. von Ammoniak, primären, sekundären, tertiären und quartären Aminen sowie mit Kationen der
Erdalkalimetalle; mit Kationen der Elemente der dritten Hauptgruppe; mit Kationen der Nebengruppenelemente. Besonders bevorzugte Nebengruppenelemente sind dabei Titan, Eisen, Zink und Mischungen davon.
Bevorzugte Organophosphonate sind solche mit Kationen der Metalle Mg, Ca, AI, Sb, Sn, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K und/oder einer protonierten Stickstoffbase.
Bevorzugte Organophosphonate sind etwa Monoorganylphosphonate, wie
Mono-(Ci- 8-Alkyl)-Phosphonate, Mono-(C6-Ci0-Aryl)-Phosphonate, Mono-( C7--i8- Aralkyl)-Phosphonate, hiervon besonders Monomethylphosphonate,
Monoethylphosphonate, Monobutylphosphonate, Monohexylphosphonate, Monophenylphosphonate, Monobenzylphosphonate usw.
Bevorzugte erfindungsgemäße halogenfreie Flammschutzmittelmischungen, die Organophosphonat als nicht-brennbaren Zusatz enthalten sind:
I) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente A und 1 bis 99 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei Komponente A 95 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 5 Gew.-% Organophosphonat enthält.
II) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 0 bis 90 Gew.-% einer Komponente A und 10 bis 90 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 95 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 5 Gew.-% Organophosphonat enthält.
III) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 20 bis 80 Gew.-% einer Komponente A und 20 bis 80 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 95 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 5 Gew.-% Organophosphonat enthält.
IV) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente A und 1 bis 99 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 98 bis 99,95 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,05 bis 2 Gew.-% Organophosphonat enthält.
Bei den nicht-brennbaren Zusätzen kann es sich bevorzugt auch um Nitrate handeln.
Bevorzugt handelt es sich bei den Nitraten um solche mit Kationen der
Alkalimetalle sowie mit Kationen von protonierten Stickstoffbasen z. B. von Ammoniak, primären, sekundären, tertiären und quartären Aminen sowie mit Kationen der Erdalkalimetalle; mit Kationen der Elemente der dritten Hauptgruppe und mit Kationen der Nebengruppenelemente. Besonders bevorzugte
Nebengruppenelemente sind dabei Titan, Eisen, Zink und Mischungen davon.
Bevorzugte Nitrate sind solche mit Kationen der Metalle Mg, Ca, AI, Sb, Sn, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K und/oder einer protonierten Stickstoffbase.
Bevorzugte Nitrate sind Aluminumnitrat (AI(NO3)3), Calciumnitrat (Ca(NO3)2), Cer(ll)nitrat (Ce(NO3)2), Cer(lll)nitrat (Ce(NO3)3), Cer(IV)nitrat (Ce(NO3)4), Cernitrat (Ce(N03)x), Eisennitrat (Fe(NO3)x), Eisen(ll)nitrat (Fe(NO3)2),
Eisen(lll)nitrat (Fe(N03)3), Kaliumnitrat (KN03), Lithiumnitrat (LiNO3),
Magnesiumnitrat (Mg /2NO3), Mangan(ll)nitrat (Mni/2NO3), Mangan(lll)nitrat (Mn-|/3N03), Mangan(IV)nitrat (Mni 4N03), Natriumnitrat (NaNO3), Titannitrat (Ti(NO3)x), Titan(ll)nitrat (Tii/2NO3), Titan(lll)nitrat (Tii/3NO3), Titan(IV)nitrat (Ti1 4NO3), Zinknitrat (Zni 2NO3), Zinnnitrat (Sn(NO3)x), Zinn(ll) nitrat (Sni/2NO3), Zinn(IV)nitrat (Sni/4NO3), Zirconiumnitrat (Zr(NO3)x), Zirconium(ll)nitrat
(Zr1/2N03) und/oder Zirconium(IV)nitrat (Zr1/4NO3). Bevorzugte erfindungsgemäße halogenfreie Flammschutzmittelmischungen, die Nitrat als nicht-brennbaren Zusatz enthalten sind:
I) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente A und 1 bis 99 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 95 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 5 Gew.-% Nitrat enthält.
II) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 10 bis 90 Gew.-% einer Komponente A und 10 bis 90 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 95 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 5 Gew.-% Nitrat enthält.
III) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 20 bis 80 Gew.-% einer Komponente A und 20 bis 80 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 95 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 5 Gew.-% Nitrat enthält.
IV) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente A und 1 bis 99 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 99,79 bis 99,99 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,01 bis 0,21 Gew.-% Nitrat enthält. Bei den nicht-brennbaren Zusätzen kann es sich bevorzugt auch um Chloride handeln.
Bevorzugte Chloride sind solche mit Kationen der Alkalimetalle sowie mit Kationen von protonierten Stickstoffbasen z. B. von Ammoniak, primären, sekundären, tertiären und quartären Aminen sowie mit Kationen der Erdalkalimetalle; mit Kationen der Elemente der dritten Hauptgruppe; mit Kationen der
Nebengruppenelemente. Besonders bevorzugte Nebengruppenelemente sind dabei Titan, Eisen, Zink und Mischungen davon.
Bevorzugte Chloride sind solche mit Kationen der Metalle Mg, Ca, AI, Sb, Sn, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K und/oder einer protonierten Stickstoffbase
Zu den bevorzugten Chloriden gehören:
Aluminiumchloridacetat (C4H6AICIO ), Aluminiumhydrogenchloridacetat,
Aluminiumchlorid AICI3, Aluminiumchloridhydrat AICI3 *nH2O,
Calciumacetatchloridhydrat C2H3CaCIO2*nH2O,
Calciumchlorid CaCI2, Calciumchloridhydrat CaCI2 *nH20,
Eisenchloridhydrat 2FeCI2*nH20, FeCI3 *nH2O,
Eisenmagnesiumchloridhydrat FeMgCI4 *nH2O,
Eisenmanganchloridhydrat Mn0i5Feo,5Cl2*nH2O,
Eisenzinkchloridhydrat FeZnCI4*nH2O, Lithiumchlorid LiCI*nH2O,
Magnesiumchloridhydrat MgCI2*nH2O, Titanchloridhydrat TiCI3*nH2O,
Titanoxidchloridhydrat Ti29O42CI32* 0H2O, Ti2O2CI4 *2H2O,
Zinkchlorid ZnCI2 *nH2O,
Zinkaluminiumchloridhydrat Zn2AI(OH)6CI*1 ,8H20,
Zinkoxidchloridhydrat Zn2OCI2*2H2O, Zinnchloridhydrat SnCI4*nH2O, SnCI2 *nH20, Zirconylchloridhydrat ZrOCI2 *nH2O,
Aluminiumchloridhydroxid AI29(OH)78Cl9, Aln(OH)30CI3,
Aluminiumchloridhydroxidhydrat Ali3CI15(OH)24 *37,5H2O,
Calciumhydroxidchlorid, Eisenhydroxidchlorid Fe6CI2-x(OH)i2+x,
Lithiumhydroxidchlorid Li2CI(OH), Magnsiumhydroxidchlorid MgClOH,
Magnesiumchloridhydroxidhydrat Mg2(OH)3CI*4H2O, Zinkchloridhydroxidhydrat, Zinnhydroxidchlorid Sn4(OH)6Cl2,
Eisenchlorid FeCI2, FeCI3, Lithiumchlorid, Magnesiumchlorid, Manganchlorid
MnCI2,
Kaliumchlorid und Kaliumaluminiumchlorid.
Bevorzugte erfindungsgemäße halogenfreie Flammschutzmittelmischungen, die Chlorid als nicht-brennbaren Zusatz enthalten sind:
I) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente A und 1 bis 99 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 95 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 5 Gew.-% Chlorid enthält.
II) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 10 bis 90 Gew.-% einer Komponente A und 10 bis 90 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 95 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 5 Gew.-% Chlorid enthält.
III) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 20 bis 80 Gew.-% einer Komponente A und 20 bis 80 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 95 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 5 Gew.-% Chlorid enthält.
IV) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente A und 1 bis 99 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 99,5 bis 99,99 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,01 bis 0,5 Gew.-% Chlorid enthält.
Bei den nicht-brennbaren Zusätzen kann es sich bevorzugt auch um Acetate handeln.
Bevorzugte Acetate sind solche mit Kationen der Alkalimetalle sowie mit Kationen von protonierten Stickstoffbasen z. B. von Ammoniak, primären, sekundären, tertiären und quartären Aminen sowie mit Kationen der Erdalkalimetalle; mit Kationen der Elemente der dritten Hauptgruppe; mit Kationen der
Nebengruppenelemente. Besonders bevorzugte Nebengruppenelemente sind dabei Titan, Eisen, Zink und Mischungen davon.
Bevorzugte Acetate sind solche mit Kationen der Metalle Mg, Ca, AI, Sb, Sn, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K und/oder eine protonierte Stickstoffbase
Erfindungsgemäß geeignete Acetate sind etwa:
Aluminumacetat (Ali/3(C2H402)), Calciumacetat (Cai/2(C2H402)), Cer(ll)acetat, Cer(lll)acetat (Ce /3(C2H4O2)), Cer(IV)acetat (Ce1 4(C2H402)), Eisenacetat
(Fex(C2H402)), Eisen(ll)acetat) (Fe1/2(C2H402)), Eisen(lll)acetat (Fei/3(C2H4O2)), Kaliumacetat (K(C2H4O2)), Lithiumacetat (Li(C2H4O2)), Magnesiumacetat
(Mg^^F ^)), Manganacetat (Mnx(C2H4O2)), Mangan(ll) acetat
(Mni/2(C2H4O2)), Mangan(lll)acetat (Mn /3(C2H 02)), Mangan(IV)acetat
(Mn1/4(C2H4O2)), Natriumacetat (Na(C2H4O2)), Titanacetat, Titan(ll)acetat,
Titan(lll)acetat, Titan(IV)acetat (Ti1 4(C2H402)), Zincacetat (Zn /2(C2H O2)), Zinn(ll)acetat (Sn1/2(C2H O2)), Zinn(IV) acetat (Sn1/4(C2H4O2)), Zinnacetat (Snx(C2H4O2)), Zirconium acetat (Zrx(C2H4O2)), Zirconium(ll)acetat
(Zri/2(C2H402)), Zirconium(lll)acetat und/oder Zirconium(IV)acetat (Zri/4(C2H402)).
Bevorzugte erfindungsgemäße halogenfreie Flammschutzmittelmischungen, die Acetat als nicht-brennbaren Zusatz enthalten sind: I) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente A und 1 bis 99 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 95 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 5 Gew.-% Acetat enthält. II) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 0 bis 90 Gew.-% einer Komponente A und 10 bis 90 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 95 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 5 Gew.-% Acetat enthält. III) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 20 bis 80 Gew.-% einer Komponente A und 20 bis 80 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 95 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 5 Gew.-% Acetat enthält.
IV) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente A und 1 bis 99 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 99,25 bis 99,99 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,01 bis 0,75 Gew.-% Acetat enthält.
Bei den nicht-brennbaren Zusätzen kann es sich bevorzugt auch um Sulfite handeln. Bevorzugte Sulfite sind solche mit Kationen der Alkalimetalle sowie mit Kationen von protonierten Stickstoffbasen z. B. von Ammoniak, primären, sekundären, tertiären und quartären Aminen sowie mit Kationen der Erdalkalimetalle; mit Kationen der Elemente der dritten Hauptgruppe; mit Kationen der
Nebengruppenelemente. Besonders bevorzugte Nebengruppenelemente sind dabei Titan, Eisen, Zink und Mischungen davon.
Bevorzugte Sulfite sind solche mit Kationen der Metalle Mg, Ca, AI, Sb, Sn, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K und/oder einer protonierten Stickstoffbase Besonders bevorzugt sind Natriummetabisulfit, Natriumsulfit, Natriumbisulfit, Kaliummetabisulfit, Kaliumsulfit, Kaliumbisulfit und Kaliumhydrogensulfat.
Bevorzugte erfindungsgemäße halogenfreie Flammschutzmittelmischungen, die Sulfit als nicht-brennbaren Zusatz enthalten sind:
I) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente A und 1 bis 99 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei Komponente A 95 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 5 Gew.-% Sulfit enthält.
II) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 10 bis 90 Gew.-% einer Komponente A und 10 bis 90 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 95 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 5 Gew.-% Sulfit enthält.
III) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 20 bis 80 Gew.-% einer Komponente A und 20 bis 80 Gew.-% Aluminiumphosphit, wobei
Komponente A 95 bis 99,995 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,005 bis 5 Gew.-% Sulfit enthält.
IV) Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente A und 1 bis 99 Gew.-% Aluminiumphosphit , wobei
Komponente A 99,18 bis 99,99 Gew.-% Diethylphosphinsäuresalz und 0,01 bis 0,82 Gew.-% Sulfit enthält.
Insgesamt sind also halogenfreie Flammschutzmittelmischungen bevorzugt, die 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente A und 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente B enthalten, wobei Komponente A 95 bis 99,995 Gew.-% eines
Diethylphosphinsäuresalzes der und 0,005 bis 5 Gew.-% Sulfate, Phosphate, Phosphonate, Nitrate, Chloride, Sulfite und/oder Acetate enthält und es sich bei der Komponente B um Aluminiumphosphit handelt.
Unter den Begriff Aluminiumphosphit im Sinne der Erfindung fallen eine Reihe von Verbindungen, wie sie nachfolgend definiert sind.
Zu den erfindungsgemäßen Aluminiumphosphiten gehört ein Alkali-Aluminium- Mischphosphit der Formel
AI2,ooMz(HPO3)y(OH)v * (H2O)w (II) in der
M Alkalimetallionen,
z 0,01 bis 1 ,5,
y 2,63 bis 3,5,
v 0 bis 2 und w 0 bis 4,
bedeutet,
Ein solches erfindungsgemäßes Aluminiumphosphit ist u. a. ein Gemisch von AI2(HP03)3*nH20 (mit n = 0 - 4) und Natriumaluminiumphosphit. Das
Natriumaluminiumphosphit entspricht dabei der Formel (II), so z. B. der
Summenformel AI2,oNao,6(HP03)2,89*0,28H2O.
Die Röntgenpulverdaten von Natriumaluminiumphosphit sind in Beispiel 78 angegeben und die Röntgenpulverdaten von AI2(HPO3)3*4H2O zum Vergleich in Beispiel 82.
Erfindungsgemäßes Aluminiumphosphit ist auch ein Gemisch von
0 - 99,9 Gew.-% AI2(HPO3)3*nH20 und 0,1 - 100 Gew.-%
Natriumaluminiumphosphit.
Ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Aluminiumphosphit ist ein Gemisch von
1 - 50 Gew.-% AI2(HPO3)3*nH20 und 1 - 50 Gew.-% Natriumaluminiumphosphit.
Ganz besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Aluminiumphosphit aus einem Gemisch von 5 - 75 Gew.-% AI2(HPO3)3 *nH20 und 5 - 25 Gew.-%
Natriumaluminiumphosphit.
Ein erfindungsgemäß einsetzbares Aluminiumphosphit ist auch ein Alkali- Aluminium-Mischphosphit nach der Formel
AlxMz(HP03)y(OH)v *(H20)W (II) in der x 1 ,00 bis 2,0,
M Alkalimetallionen,
z 0,01 bis 2,7,
y 2,63 bis 3,5,
v 0 bis 2 und w 0 bis 6 bedeutet,
Ein erfindungsgemäßes einsetzbares Aluminiumphosphit ist aber auch ein Gemisch folgender Zusammensetzung:
80 - 99,9 Gew.-% AI2(HPO3)3
0,1 - 25 Gew.-% Wasser
0 - 10 Gew.-% Sulfat
0 - 15 Gew. -% Natrium
0 - 10 Gew.-% Phosphat Ebenfalls erfindungsgemäß einsetzbar ist ein Aluminiumphosphit ist ein solches der folgenden Zusammensetzung:
80 - 99,9 Gew.-% AI2(HPO3)3
0, 1 - 25 Gew.-% Wasser
0 - 14,8 Gew.-% Natriumsulfat
0 - 7,4 Gew.-% Natriumphosphat
Zu den erfindungsgemäßen einsetzbaren Aluminiumphosphiten gehört auch das Aluminium-Hydrogenphosphit der Formel (III)
AI2,oo(HPO3)u(H2P03), * (H2O)s (III) in der
u 2 bis 2,99,
2 bis 0,01 und
s 0 bis 4 bedeutet. Erfindungsgemäß einsetzbares Aluminiumphosphit ist auch eine Mischung von Aluminiumphosphit mit schwerlöslichen Aluminiumsalzen und stickstofffreien Fremdionen, enthaltend 80 bis 99,898 Gew.-% Aluminiumphosphit der Formel (I)
AI2(HPO3)3 *H2O (I) worin
x 0 bis 4 bedeutet,
0,1 bis 10 Gew.-% schwerlösliche Aluminiumsalze und
0,002 bis 10 Gew.-% stickstofffreie Fremdionen.
Bevorzugt handelt es sich bei den schwerlöslichen Aluminiumsalzen um
Aluminumhydroxid, Aluminiumhydroxychlorid,
Polyaluminiumhydroxyverbindungen, Aluminiumcarbonate, Hydrotalcite
(Mg6AI2(OH)16CO3 * nH2O), Dihydroxyaluminiumnatriumcarbonat (NaAI(OH)2C03), Aluminiumoxide, Aluminiumoxid-Hydrat, gemischte Aluminiumoxidhydroxide, basisches Alumiumsulfat und/oder Alunit.
Bevorzugt handelt es sich bei den stickstofffreien Fremdionen um Chloride, komplexe Chloride, Bromide; um Hydroxide, Peroxide, Peroxid hyd rate, Sulfite, Sulfate, Sulfathydrate, saure Sulfate, Hydrogensulfate, Peroxosulfate,
Peroxodisulfate; um Nitrate; um Carbonate, Percarbonate, Stannate; um Borate, Perborate, Perborathydrate; um Formiate, Acetate, Propionate, Lactate und/oder Ascorbate und/oder um Kationen der Elemente Li, Na, K, Mg, Ca, Ba, Pb, Sn, Cu, Zn, La, Ce, Ti, Zr, V, Cr, Mn, Fe, Co und/oder Ni.
Erfindungsgemäß einsetzbares Aluminiumphosphit ist weiterhin auch eine
Mischung von Aluminium-Hydrogenphosphiten der Formel (III)
AI2,oo(HPO3)u(H2PO3)t * (H20)s (III) mit Aluminiumsalzen, enthaltend
91 bis 99,9 % Aluminium-Hydrogenphosphite der Formel (III) 0,1 bis 9 % Aluminiumsalze und
0 bis 50 % (Kristall-)Wasser
wobei in Formel (III)
u 2 bis 2,99,
t 2 bis 0,01 und
s 0 bis 4 bedeutet.
Zu den erfindungsgemäß einsetzbaren Aluminiumphosphiten gehören unter anderem Aluminiumphosphit (AI(H2PO3)3), sekundäres Aluminiumphosphit, basisches Aluminiumphosphit (AI(OH)(H2PO3)2 *2aq),
Aluminiumphosphittetrahydrat (AI2(HPO3)3 *4aq), AI7(HPO3)9(OH)6(1 ,6- Hexandiamin)1i5*12H20, AI2(HPO3)3*xAI2O3*nH2O mit x = 2,27 - 1 und/oder AI4H6P16O18. Bevorzugt beträgt die Restfeuchte der erfindungsgemäßen halogenfreien
Flammschutzmittelmischung 0,01 bis 10 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 2 Gew.-%.
Bevorzugt beträgt die mittlere Teilchengröße d50 der erfindungsgemäßen halogenfreien Flammschutzmittelmischung 0,1 bis 1.000 μητι, insbesondere 10 bis 100 pm.
Bevorzugt beträgt die Schüttdichte der erfindungsgemäßen halogenfreien
Flammschutzmittelmischung 80 bis 800 g/l, insbesondere 200 bis 700 g/l. Die Rieselfähigkeit der erfindungsgemäßen halogenfreien
Flammschutzmittelmischung wird nach Pfrengle (DIN ISO 4324 Tenside, Pulver und Granulate, Bestimmung des Schüttwinkels, Dez. 1983, Beuth Verlag Berlin) bestimmt. Danach wird die vorgenannte Rieselfähigkeit durch die Ermittlung der Höhe des Kegels eines Pulvers oder Granulates beziehungsweise des Verhältnisses von Kegelradius zu Kegelhöhe bestimmt. Der Kegel wird erzeugt, indem eine spezielle Menge der zu untersuchenden Substanz in einer definierten Apparatur durch einen speziellen Trichter ausgeschüttet wird. Der definierte Kegelradius wird erzeugt, indem der Kegel aufgeschüttet wird, bis das Produkt über eine vom Untergrund erhabene kreisrunde Platte überfließt. Der Radius der Platte ist festgelegt. Der Trichter hat einen Innendurchmesser von 10 mm. Die Platte hat einen Radius von 50 mm. Es werden 5 Bestimmungen durchgeführt und gemittelt. Die Höhe wird in Millimeter mit einer Meßleiste von der Platte ausgehend, zum Scheitel des Kegels ausgemessen. Das Verhältnis von Kegelradius (50 mm) zu Kegelhöhe wird aus dem Mittelwert berechnet. An einer halogenfreien Flammschutzmittelmischung nach dem Stand der Technik wurden Schüttkegelhöhen von 29,9 bis 49,9 mm entsprechend einer Spanne von 20 mm bestimmt und Verhältnisse von Radius zu Höhe (= cot alpha) von 1 ,67 bis 1 ,00 entsprechend einer Spanne von 0,67. Die erfindungsgemäßen halogenfreien Flammschutzmittelmischungen können nach verschiedenen Methoden hergestellt werden.
Bevorzugt wird Aluminiumdiethylphosphinat direkt mit dem nicht-brennbaren Zusatz und Aluminiumphosphit gemischt.
Auch bevorzugt wird Aluminiumdiethylphosphinat enthaltend den nicht-brennbaren Zusatz mit Aluminiumphosphit gemischt.
Erfindungsgemäß wird das Aluminiumdiethylphosphinat, welches den nicht- brennbaren Zusatz enthält, hergestellt, in dem man Diethylphosphinsäure mit elementarem Metall oder einem Metallsalz 0,01 bis 1 Stunden bei 0 bis 300 °C umsetzt.
Bevorzugte Metallsalze sind dabei Metalloxide, gemischte Metall-Oxid-Hydroxide, Hydroxide etc.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform wird das den nichtbrennbaren Zusatz enthaltende Aluminiumdiethylphosphinat hergestellt, indem man eine Diethylphosphinsäure mit einer freien Base 0,01 bis 1 Stunden bei 0 bis 300 °C umsetzt.
In einer weiteren Ausführungsform wird das den nicht-brennbaren Zusatz enthaltende Aluminiumdiethylphosphinat hergestellt, indem man eine
Diethylphosphinsäure in Form eines Alkalimetall-Salzes mit einem Salz des gewünschten Kations 0,01 bis 1 Stunden bei 0 bis 300 °C umsetzt.
Bevorzugte Alkalimetall-Salze sind Natrium- und Kaliumsalze.
Bevorzugte Salze, die die gewünschten Kationen liefern, sind dabei Acetate, Hydroxoacetate, Chloride, Hydroxochloride, Nitrate, Sulfate, Hydroxosulfate, Phosphonate und Phosphite. Bevorzugt ist deren Konzentration in wässriger Lösung 5 bis 95 % (wasserfreier Feststoff), besonders bevorzugt 20 bis
50 Gew.-%.
In einer anderen Ausführungsform wird das den nicht-brennbaren Zusatz enthaltende Aluminiumdiethylphosphinat hergestellt, indem man eine
Diethylphosphinsäure in Form eines reaktiven Derivates mit einem Derivat des gewünschten Kations 0,01 bis 1 Stunden bei 0 bis 300 °C umsetzt. Bevorzugte Diethylphosphinsäurederivate sind Diethylphosphinsäureester, -pyroester, -Chloride, -phosphate, -acetate, -phenolate etc.
In der Ausführungsform in der das Aluminiumdiethylphosphinat
Dialkylphosphinsäure-Telomere als nicht-brennbaren Zusatz enthält, beträgt der Dialkylphosphinsäure-Telomergehalt 50 ppm bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 1000 ppm bis 8 Gew.-%.
In der Ausführungsform in der das Aluminiumdiethylphosphinat Sulfat als nicht- brennbaren Zusatz enthält, beträgt der Sulfatgehalt 50 ppm bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 100 ppm bis 9000 ppm. In der Ausführungsform in der das Aluminiumdiethylphosphinat Phosphat als nicht-brennbaren Zusatz enthält, beträgt der Phosphatgehalt 50 ppm bis
5 Gew.-%, besonders bevorzugt 500 ppm bis 7000 ppm. In der Ausführungsform in der das Aluminiumdiethylphosphinat
Organylphosphonat als nicht-brennbaren Zusatz enthält, beträgt der
Organylphosphonatgehalt 50 ppm bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 500 ppm bis 2 Gew.-%. In der Ausführungsform in der das Aluminiumdiethylphosphinat Nitrat als nichtbrennbaren Zusatz enthält, beträgt der Nitratgehalt 50 ppm bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 100 ppm bis 2100 ppm.
In der Ausführungsform in der das Aluminiumdiethylphosphinat Chlorid als den nicht-brennbaren Zusatz enthält, beträgt der Chloridgehalt 50 ppm bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 100 ppm bis 5000 ppm.
In der Ausführungsform in der das Aluminiumdiethylphosphinat Acetat als den nicht-brennbaren Zusatz enthält, beträgt der Acetatgehalt 50 ppm bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 100 ppm bis 7500 ppm.
In der Ausführungsform in der das Aluminiumdiethylphosphinat Sulfit als den nichtbrennbaren Zusatz enthält, beträgt der Acetatgehalt 50 ppm bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 100 ppm bis 8200 ppm.
Die Erfindung umfasst auch flammgeschützte Polymerformmassen, enthaltend 1 bis 50 Gew.-% der erfindungsgemäßen halogenfreien
Flammschutzmittelmischung
1 bis 99 Gew.-% Polymer oder Mischungen derselben,
0 bis 60 Gew.-% Additive und
0 bis 60 Gew.-% Füllstoff. Die Erfindung umfasst bevorzugt flammgeschützte Polymerformmassen, enthaltend
5 bis 30 Gew.-% der erfindungsgemäßen halogenfreien
Flammschutzmittelmischung,
15 bis 85 Gew.-% Polymer oder Mischungen derselben,
5 bis 40 Gew.-% Additive und
5 bis 40 Gew.-% Füllstoff.
Bevorzugt entstammen die Polymere aus der Gruppe der thermoplastischen Polymere wie Polyester, Polystyrol oder Polyamid und/oder der duroplastischen Polymere.
Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren um, um Polymere von Mono- und Diolefinen, beispielsweise Polypropylen, Polyisobutylen, Polybuten-1 , Poly-4- methyl-penten-1 , Polyisopren oder Polybutadien sowie Polymerisate von
Cycloolefinen wie z. B. von Cyclopenten oder Norbornen; ferner Polyethylen (das gegebenenfalls vernetzt sein kann), z. B. Polyethylen hoher Dichte (HDPE), Polyethylen hoher Dichte und hoher Molmasse (HDPE-HMW), Polyethylen hoher Dichte und ultrahoher Molmasse (HDPE-UHMW), Polyethylen mittlerer Dichte (MDPE), Polyethylen niederer Dichte (LDPE), lineares Polyethylen niederer Dichte (LLDPE), verzweigtes Polyethylen niederer Dichte (VLDPE), sowie Mischungen davon.
Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren um Copolymere von Mono- und Diolefinen untereinander oder mit anderen Vinylmonomeren, wie z. B. Ethylen- Propylen-Copolymere, lineares Polyethylen niederer Dichte (LLDPE) und
Mischungen desselben mit Polyethylen niederer Dichte (LDPE), Propylen-Buten-1 - Copolymere, Propylen-Isobutylen-Copolymere, Ethylen-Buten-1 -Copolymere, Ethylen-Hexen-Copolymere, Ethylen-Methylpenten-Copolymere, Ethylen-Hepten- Copolymere, Ethylen-Octen-Copolymere, Propylen-Butadien-Copolymere,
Isobutylen-Isopren-Copolymere, Ethylen-Alkylacrylat-Copolymere, Ethylen- Alkylmethacrylat-Copolymere, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere und deren
Copolymere mit Kohlenstoffmonoxid, oder Ethylen-Acrylsäure-Copolymere und deren Salze (lonomere), sowie Terpolymere von Ethylen mit Propylen und einem Dien, wie Hexadien, Dicyclopentadien oder Ethylidennorbornen; ferner
Mischungen solcher Copolymere untereinander, z. B. Polypropylen/Ethylen- Propylen-Copolymere, LDPE/Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, LDPE/Ethylen- Acrylsäure-Copolymere, LLDPE/Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, LLDPE/Ethylen- Acrylsäure-Copolymere und alternierend oder statistisch aufgebaute
Polyalkylen/Kohlenstoffmonoxid-Copolymere und deren Mischungen mit anderen Polymeren wie z. B. Polyamiden. Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren um Kohlenwasserstoffharze (z. B. C5-C9) inklusive hydrierte Modifikationen davon (z. B. Klebrigmacherharze) und Mischungen von Polyalkylenen und Stärke.
Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren um Polystyrol (Polystyrol 143E (BASF), Poly-(p-methylstyrol), Poly-( alpha -methylstyrol).
Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren um Copolymere von Styrol oder alpha-Methylstyrol mit Dienen oder Acrylderivaten, wie z. B. Styrol-Butadien, Styrol-Acrylnitril, Styrol-Alkylmethacrylat, Styrol-Butadien-Alkylacrylat
und -methacrylat, Styrol-Maleinsäureanhydrid, Styrol-Acrylnitril-Methylacrylat; Mischungen von hoher Schlagzähigkeit aus Styrol-Copolymeren und einem anderen Polymer, wie z. B. einem Polyacrylat, einem Dien-Polymeren oder einem Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymeren; sowie Block-Copolymere des Styrols, wie z. B. Styrol-Butadien-Styrol, Styrol-Isopren-Styrol, Styrol-Ethylen/Butylen-Styrol oder Styrol-Ethylen/Propylen-Styrol.
Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren um Pfropfcopolymere von Styrol oder alpha-Methylstyrol, wie z. B. Styrol auf Polybutadien, Styrol auf Polybutadien- Styrol- oder Polybutadien-Acrylnitril-Copolymere, Styrol und Acrylnitril (bzw.
Methacrylnitril) auf Polybutadien; Styrol, Acrylnitril und Methylmethacrylat auf
Polybutadien; Styrol und Maleinsäureanhydrid auf Polybutadien; Styrol, Acrylnitril und Maleinsäureanhydrid oder Maleinsäureimid auf Polybutadien; Styrol und Maleinsäureimid auf Polybutadien, Styrol und Alkylacrylate bzw. Alkylmethacrylate auf Polybutadien, Styrol und Acrylnitril auf Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymeren, Styrol und Acrylnitril auf Polyalkylacrylaten oder Polyalkylmethacrylaten, Styrol und Acrylnitril auf Acrylat-Butadien-Copolymeren, sowie deren Mischungen, wie sie z. B. als sogenannte ABS-, MBS-, ASA- oder AES-Polymere bekannt sind.
Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren um Halogenhaltige Polymere, wie z. B. Polychloropren, Chlorkautschuk, chloriertes und bromiertes Copolymer aus Isobutylen-Isopren (Halobutylkautschuk), chloriertes oder chlorsulfoniertes
Polyethylen, Copolymere von Ethylen und chloriertem Ethylen,
Epichlorhydrinhomo- und -copolymere, insbesondere Polymere aus
halogenhaltigen Vinylverbindungen, wie z. B. Polyvinylchlorid,
Polyvinylidenchlorid, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid; sowie deren
Copolymere, wie Vinylchlorid-Vinylidenchlorid, Vinylchlorid-Vinylacetat oder Vinylidenchlorid-Vinylacetat.
Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren um Polymere, die sich von alpha-, beta-ungesättigten Säuren und deren Derivaten ableiten, wie Polyacrylate und Polymethacrylate, mit Butylacrylat schlagzäh modifizierte Polymethylmethacrylate, Polyacrylamide und Polyacrylnitrile und Copolymere der genannten Monomeren untereinander oder mit anderen ungesättigten Monomeren, wie z. B. Acrylnitril- Butadien-Copolymere, Acrylnitril-Alkylacrylat-Copolymere, Acrylnitril- Alkoxyalkylacrylat-Copolymere, Acrylnitril-Vinylhalogenid-Copolymere oder Acrylnitril-Alkylmethacrylat-Butadien-Terpolymere. Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren um Polymere, die sich von ungesättigten Alkoholen und Aminen bzw. deren Acylderivaten oder Acetalen ableiten, wie Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, -stearat, -benzoat, -maleat,
Polyvinylbutyral, Polyallylphthalat, Polyallylmelamin; sowie deren Copolymere mit Olefinen.
Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren um Homo- und Copolymere von cyclischen Ethern, wie Polyalkylenglykole, Polyethylenoxyd, Polypropylenoxyd oder deren Copolymere mit Bisglycidylethern. Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren um Polyacetale, wie
Polyoxymethylen, sowie solche Polyoxymethylene, die Comonomere, wie z. B. Ethylenoxid, enthalten; Polyacetale, die mit thermoplastischen Polyurethanen, Acrylaten oder MBS modifiziert sind.
Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren um Polyphenylenoxide und -sulfide und deren Mischungen mit Styrolpolymeren oder Polyamiden. Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren um Polyurethane, die sich von Polyethern, Polyestern und Polybutadienen mit endständigen Hydroxylgruppen einerseits und aliphatischen oder aromatischen Polyisocyanaten andererseits ableiten, sowie deren Vorprodukte. Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren um Polyamide und Copolyamide, die sich von Diaminen und Dicarbonsäuren und/oder von Aminocarbonsäuren oder den entsprechenden Lactamen ableiten, wie Polyamid 2/12, Polyamid 4 (Poly-4-aminobuttersäure, Nylon® 4, Fa. DuPont), Polyamid 4/6
(Poly(tetramethylen-adipamid), Poly-(tetramethylen-adipinsäurediamid), Nylon® 4/6, Fa. DuPont), Polyamid 6 (Polycaprolactam, Poly-6-aminohexansäure, Nylon® 6, Fa. DuPont, Akulon® K122, Fa. DSM; Zytel® 7301 , Fa. DuPont; Durethan® B 29, Fa. Bayer), Polyamid 6/6 ((Poly(N,N'-hexamethyleneadipinediamid), Nylon® 6/6 , Fa. DuPont , Zytel® 101 , Fa. DuPont; Durethan® A30, Durethan® AKV, Durethan® AM, Fa. Bayer; Ultramid® A3, Fa BASF), Polyamid 6/9 (Poly(hexamethylen nonanediamid), Nylon® 6/9 , Fa. DuPont), Polyamid 6/10 (Poly(hexamethylen sebacamid), Nylon® 6/10 , Fa. DuPont), Polyamid 6/12 (Poly(hexamethylene dodecanediamid), Nylon® 6/12 , Fa. DuPont), Polyamid 6/66 (Poly(hexamethylene adipamide-co-caprolactam), Nylon® 6/66 , Fa. DuPont), Polyamid 7 (Poly-7- aminoheptansäure, Nylon® 7, Fa. DuPont), Polyamid 7/7
(Polyheptamethylenpimelamid, Nylon® 7/7, Fa. DuPont), Polyamid 8 (Poly-8- aminooctansäure, Nylon® 8, Fa. DuPont), Polyamid 8/8
(Polyoctamethylensuberamid, Nylon® 8/8, Fa. DuPont), Polyamid 9 (Poly-9- aminononansäure, Nylon® 9, Fa. DuPont), Polyamid 9/9 7
(Polynonamethylenazelamid, Nylon® 9/9, Fa. DuPont), Polyamid 10 (Poly-10- amino-decansäure, Nylon® 10, Fa. DuPont), Polyamid 10/9
(Poly(decamethylenazelamid), Nylon® 10/9, Fa. DuPont), Polyamid 10/10
(Polydecamethylensebacamid, Nylon® 10/10, Fa. DuPont), Polyamid 11 (Poly-11- aminoundecansäure, Nylon® 1 , Fa. DuPont), Polyamid 12 (Polylauryllactam , Nylon® 12 , Fa. DuPont, Grillamid® L20, Fa. Ems Chemie), aromatische Polyamide ausgehend von m-Xylol, Diamin und Adipinsäure; Polyamide, hergestellt aus Hexamethylendiamin und Iso- und/oder Terephthalsäure
(Polyhexamethylenisophthalamid Polyhexamethylenterephthalamid) und gegebenenfalls einem Elastomer als Modifikator, z. B. Poly-2,4,4- trimethylhexamethylenterephthalamid oder Poly-m-phenylenisophthalamid.
Blockcopolymere der vorstehend genannten Polyamide mit Polyolefinen, Olefin- Copolymeren, lonomeren oder chemisch gebundenen oder gepfropften
Elastomeren; oder mit Polyethern, wie z. B. mit Polyethylenglykol,
Polypropylenglykol oder Polytetramethylenglykol. Ferner mit EPDM oder ABS modifizierte Polyamide oder Copolyamide; sowie während der Verarbeitung kondensierte Polyamide ("RIM-Polyamidsysteme").
Eingesetzt werden können auch aromatische Polyamide wie PA4T, PA6T,
PA9T, PA10T, PA11T und/oder MXD6, amorphe Polyamide wie 6I/X und TPE-A „rigid" und„soft".
Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren auch um Polyharnstoffe, Polyimide, Polyamidimide, Polyetherimide, Polyesterimide, Polyhydantoine und
Polybenzimidazole.
Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren um Polyester, die sich von
Dicarbonsäuren und Dialkoholen und/oder von Hydroxycarbonsäuren oder den entsprechenden Lactonen ableiten, wie Polyethylenterephthalat,
Polybutylenterephthalat (Celanex® 2500, Celanex® 2002, Fa Celanese; Ultradur®, FA. BASF), Poly-1 ,4-dimethylolcyclohexanterephthalat, Polyhydroxybenzoate, sowie Block-Polyetherester, die sich von Polyethern mit Hydroxylendgruppen ableiten; ferner mit Polycarbonaten oder MBS modifizierte Polyester. Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren um Polycarbonate und Polyestercarbonate sowie um Polysulfone, Polyethersulfone und Polyetherketone. Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren um vernetzte Polymere, die sich von Aldehyden einerseits und Phenolen, Harnstoff oder Melamin andererseits ableiten, wie Phenol-Formaldehyd-, Harnstoff-Formaldehyd- und Melamin- Formaldehydharze. Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren um trocknende und nicht-trocknende Alkyd harze.
Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren um ungesättigte Polyesterharze, die sich von Copolyestern gesättigter und ungesättigter Dicarbonsäuren mit
mehrwertigen Alkoholen, sowie Vinylverbindungen als Vernetzungsmittel ableiten, wie auch deren halogenhaltige, schwerbrennbare Modifikationen.
Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren um vernetzbare Acrylharze, die sich von substituierten Acrylsäureestern ableiten, wie z. B. von Epoxyacrylaten,
Urethan-acrylaten oder Polyester-acrylaten.
Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren um Alkydharze, Polyesterharze und Acrylatharze, die mit Melaminharzen, Harnstoffharzen, Isocyanaten,
Isocyanu raten, Polyisocyanaten oder Epoxidharzen vernetzt sind.
Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren um vernetzte Epoxidharze, die sich von aliphatischen, cycloaliphatischen, heterocyclischen oder aromatischen
Glycidylverbindungen ableiten, z. B. Produkte von Bisphenol-A-diglycidylethern, Bisphenol-F-diglycidylethern, die mittels üblichen Härtern wie z. B. Anhydriden oder Aminen mit oder ohne Beschleunigern vernetzt werden.
Bevorzugt handelt es sich bei den Polymeren um Mischungen (Polyblends) der vorgenannten Polymeren, wie z. B. PP/EPDM, Polyamid/EPDM oder ABS, PVC/EVA, PVC/ABS, PVC/MBS, PC/ABS, PBTP/ABS, PC/ASA, PC/PBT,
PVC/CPE, PVC/Acrylate, POM/thermoplastisches PUR, PC/thermoplastisches PUR, POM/Acrylat, POM/MBS, PPO/HIPS, P PO/PA 6.6 und Copolymere,
PA/HDPE, PA/PP, PA/PPO, PBT/PC/ABS oder PBT/PET/PC.
Bevorzugte Additive für die erfindungsgemäßen halogenfreien
Flammschutzmittelmischungen sind z. B. Synergisten.
Erfindungsgemäß werden als Synergisten Melaminphosphat, Dimelaminphosphat, Pentamelamintriphosphat, Trimelamindiphosphat, Tetrakismelamintriphosphat, Hexakismelaminpentaphosphat, Melamindiphosphat, Melamintetraphosphat, Melaminpyrophosphat, Melaminpolyphosphate, Melampolyphosphate,
Melempolyphosphate und/oder Melonpolyphosphate bevorzugt. Weiterhin sind als Synergisten Melaminkondensationsprodukte wie Melam, Meiern und/oder Melon bevorzugt .
Erfindungsgemäß sind als Synergisten weiterhin bevorzugt oligomere Ester des Tris(hydroxyethyl)isocyanurats mit aromatischen Polycarbonsäuren,
Benzoguanamin, Tris(hydroxyethyl)isocyanurat, Allantoin, Glycouril, Melamin, Melamincyanurat, Harnstoffcyanurat, Dicyandiamid und/oder Guanidin.
Erfindungsgemäß sind als Synergisten weiterhin bevorzugt stickstoffhaltige
Phosphate der Formeln (NH4)yH3-yP04 bzw. (NH4PO3)2, mit y gleich 1 bis 3 und z gleich 1 bis 10.000
Bevorzugte weitere Additive in den erfindungsgemäßen Flammschutzmittel- Zusammensetzungen sind Zinkverbindungen, z. B. Zinkoxid, Zinkhydroxid,
Zinnoxidhydrat, Zinkcarbonat , Zinkstannat, Zinkhydroxystannat, basisches Zink- Silikat, Zinkphosphat, Zinkborat, Zinkmolybdat oder Zinksulfide. Bevorzugte weitere Additive in den erfindungsgemäßen Flammschutzmittel- Zusammensetzungen sind solche aus der Gruppe der Carbodiimide und/oder (Poly-) isocyanate. Bevorzugte weitere Additive kommen aus der Gruppe der sterisch gehinderten Phenole (z. B. Hostanox® OSP 1), sterisch gehinderten Amine und
Lichtstabilisatoren (z. B. Chimasorb® 944, Hostavin®-Typen), Phosphonite und Antioxidantien (z. B. Sandostab® P-EPQ der Fa. Clariant) und Trennmittel
(Licomont®-Typen der Fa. Clariant).
Bevorzugte weitere Füllstoffe sind in den erfindungsgemäßen Flammschutzmittel- Zusammensetzungen sind Sauerstoffverbindungen des Siliciums,
Magnesiumverbindungen, z. B. Metallcarbonate von Metallen der zweiten
Hauptgruppe des Periodensystems, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Hydrotalcite, Dihydrotalcit, Magnesium-Carbonate oder Magnesium-Calcium- Carbonate, Calciumverbindungen, z. B. Calciumhydroxid, Calciumoxid,
Hydrocalumit, Aluminiumverbindungen, z. B. Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Böhmit, Gibbsit oder Aluminiumphosphat, roter Phosphor, Zink- oder
Aluminiumverbindungen; ebenso Glasfasern und Glaskugeln.
Erfindungsgemäß einsetzbare Compoundieraggregate sind
Mehrzonenschnecken-Extruder mit Dreizonenschnecken und/oder
Kurzkompressionsschnecken; auch Ko-Kneter z. B. von Fa. Coperion Buss Compounding Systems, CH-Pratteln, z. B. MDK/E46-11 D und/oder Laborkneter (MDK 46 der Firma Buss, Schweiz mit L=11 D).
Erfindungsgemäß einsetzbare Compoundieraggregate sind auch
Doppelschneckenextruder, z. B. der Fa. Coperion Werner & Pfleiderer GmbH & Co.KG, Stuttgart (ZSK 25, ZSK30, ZSK 40, ZSK 58, ZSK MEGAcompounder 40, 50, 58, 70, 92, 119, 177, 250, 320, 350, 380) und/oder der Fa. Berstorff GmbH, Hannover, Leistritz Extrusionstechnik GmbH, Nürnberg. Erfindungsgemäß einsetzbare Compoundieraggregate sind Ring-Extruder, z. B. der Fa. 3+Extruder GmbH, Laufen, mit einem Ring von drei bis zwölf kleinen Schnecken, die um einem statischen Kern rotieren und/oder
Planetwalzenextruder, z. B. der Fa. Entex, Bochum und/oder Entgasungs-Extruder und/oder Kaskadenextruder und/oder Maillefer-Schecken.
Erfindungsgemäß einsetzbare Compoundieraggregate sind Compounder mit gegenläufiger Doppelschnecke z. B. Compex 37- bzw. -70-Typen der Fa. Krauss- Maffei Berstorff.
Erfindungsgemäße wirksame Schneckenlängen sind bei Einwellenextrudern bzw. Einschneckenextrudern 20 bis 40D.
Erfindungsgemäße wirksame Schneckenlängen (L) bei
Mehrzonenschneckenextudern sind z. B. 25D mit Einzugzone (L=10D),
Übergangszone (L=6D), Ausstoßzone (L=9D).
Erfindungsgemäß wirksame Schneckenlängen bei Doppelschneckenextrudern sind 8 bis 48D.
Herstellung, Verarbeitung und Prüfung von flammhemmenden Polymer- Formmassen und Kunststoff-Formkörpern.
Die Flammschutzmittelkomponenten werden mit dem Polymergranulat und evtl. Additiven vermischt und über den Seiteneinzug eines Doppelschnecken-Extruders (Typ Leistritz ZSE 27/44D) bei Temperaturen von 230 bis 260°C
(glasfaserverstärktes PBT), 260 - 310 °C in PA 6.6 bzw. bei 250 - 275 °C in PA 6 eingearbeitet. Die Glasfasern wurden über einen zweiten Seiteneinzug
zugegeben. Der homogenisierte Polymerstrang wurde abgezogen, im Wasserbad gekühlt und anschließend granuliert.
Nach ausreichender Trocknung wurden die Formmassen auf einer
Spritzgießmaschine (Typ Arburg 320 C Allrounder) bei Massetemperaturen von 240 bis 300 °C zu Prüfkörpern verarbeitet und anhand des UL 94-Tests
(Underwriter Laboratories) auf Flammwidrigkeit geprüft und klassifiziert.
Identifikation der Telomere und die Bestimmung von deren Gehalt:
Die 31P-NMR-Spektren werden mit einem Jeol JNM-ECS-400-Gerät gemessen, einem 400MHz NMR-Gerät von JEOL (Germany) GmbH. Eine Probe von
100 - 150 mg wird gelöst in 2 ml 10 Gew.-% NaOD/D2O durch gelindes Erwärmen der Probe auf ca. 40 °C. Die Messung wird im {1H}-Entkopplungsmodus mit 2048 scans durchgeführt.
Mit Hilfe der Tabelle 9 können die 31P-NMR-Signale der Telomere aus einem 31 P- NMR-Spektrum entnommen werden. Die 3 P-NMR-lntegrationswerte ergeben den Prozentanteil von 3 P-Kernen bezogen auf alle 31P-Kerne in der Probe. Diese Werte werden für jede Substanz mit einem individuellen Faktor (f=MG(Telomer als AI-Salz) dividiert durch 3* AG(Phosphor) multipliziert [MG: Molekulargewicht, AG: Atomgewicht]. Alle solche Werte plus der Wert für das Diethylphosphinatsalz werden summiert und so eine Zwischensumme ermittelt. Die Werte für jedes Isomer mit 100 multipliziert und durch die Zwischensumme dividiert ergibt den Telomerengehalt in Gew.-%.
Die Zuordnung der chemischen Strukturen der Telomere zu den 31P-NMR- Signalen kann durch Kombination der 31P-NMRs und a) der Intensitäten der Signale mit LC/MS geschehen (Kombination von Liquid chromatography und Massenspektroskopie-Analyse), b) durch gezielte Synthese der Telomere und Aufstocken der 31P-Proben mit so erhaltenen Referenzmaterialien oder c) durch Kombination von 31P-NMR und 13C-NMR-Spektroskopie.
Diethyiphosphinat mit Molmasse 122 g/mol ist der intensivste Peak im LC-MS und auch im 31P-NMR. Die Molmasse 122 lässt nur die Struktur Diethyiphosphinat zu, die gefundene 31P-NMR-chemische Verschiebung ist in Tabelle 9 aufgelistet.
n-Butylethylphosphinat und sec-Butylethylphosphinat haben im LC-MS die
Molmasse 150 g/mol. Diese Molmasse lässt nur die Struktur
„n-Butylethylphosphinat" und „sec-Butylethylphosphinat" zu. n-Butyl ist in LC/MS und in P-NMR intensiver als sec-Butyl. Folglich ist das intensivere Signal (rechts von Diethyl) das n-Butylethylphosphinat, das weniger intensivere Signal (links von Diethyl) das sec-Butylethylphosphinat. Die gefundenen Signallagen sind in Tabelle 9 aufgelistet.
Aluminiumtri(n-butylethylphosphinat) lässt sich chemisch in mehreren Schritten durch Butylgruppenaddition an hypophosphorige Säure, darauf folgender
Ethylgruppenanlagerung, Bildung des Butylethylphosphinsäure-Na-Salz mit Natronlauge und Umsetzung mit Al-Sulfat-Lösung in H20. Das Produkt kann zum Identifizieren von n-Butylethylphosphinat in unbekannten Proben durch Aufstocken verwendet werden. Die Identität der Alkylgruppen wird also eindeutig durch die Wahl der Rohstoffe vorgegeben. sec-Butylethylphosphinat kann durch Aufnahme eines 3C-NMR und eines DEPT- 135-Spektrum identifiziert werden.„DEPT" steht für Distortionless Enhancement by Polarization Transfer. Es ist eine hilfreiche Methode um zwischen CH, CH2 und CH3 Gruppen zu unterscheiden.
Die für die sec-Butyl-Gruppe (-CH(-CH3)-CH2-CH3) charakteristische CH-Gruppe ergibt ein Signal bei 33,7 ppm (mit einer Jpc-Kopplung von 91 Hz) 1 Jpc-Kopplung ist definiert als die Kopplung des Phosphorkernes über eine kovalente Bindung zum nächsten Kohlenstoffkern.
Tabelle 9: 31P-NMR-Chemische Verschiebung (chemical shift) von Telomeren
Figure imgf000045_0001
Beispiel 1
Ein Aluminiumdiethylphosphinat, das Telomere als Zusatz enthält wird hergestellt, in dem 2,2 kg (20,7 Mol) Natriumhypophosphit-1-hydrat in 8 kg (7,62 I) Essigsäure gelöst und in einem 16-l-Doppelmantel-Druckreaktor aus Stahl-Emaille vorgelegt. Nach Aufheizen der Reaktionsmischung auf 85 °C wurde über ein auf 7 bar eingestelltes Reduzierventil Ethylen bis zur Sättigung in den Reaktor eingeleitet. Die Reaktion wurde unter ständigem Rühren durch Zudosieren einer Lösung von 56 g
(1 Mol-%) 2,2'-Azobis(2-amidinopropan)dihydrochlorid in 250 ml Wasser gestartet und über die Radikalstarter-Dosier-Geschwindigkeit so gesteuert, dass die
Reaktionstemperatur im Reaktor bei einer Manteltemperatur von 80 °C unter ständiger Zufuhr von Ethylen bei einem mittleren Druck von etwa 7 bar nicht über 95 °C stieg. Die Dosierzeit betrug insgesamt 3 Stunden. Danach ließ man noch 3 h bei 85 °C nachreagieren. Der Reaktor wurde entspannt und auf
Raumtemperatur abgekühlt. Die erhaltene Lösung wurde am Rotationsverdampfer weitestgehend vom
Lösungsmittel Essigsäure befreit und anschließend mit 15,9 I Wasser versetzt. Innerhalb von drei Stunden wurden 4333 g (6,9 mol AI) einer wässrigen
Aluminiumsulfatlösung mit 4,3 Gew.-% AI-Gehalt zugefügt. Anschließend wurde der erhaltene Feststoff abfiltriert, nacheinander 2 mal mit je 2 I Wasser gewaschen und bei 130 °C im Vakuum getrocknet.
Das Produkt enthält 15,9 Gew.-% Aluminiumbutylethylphosphinat und 0,2 Gew.-% Restfeuchte. Beispiel 2
Entsprechend Beispiel 1 wird mit 3 bar Ethylendruck und 95,2 g
Natriumperoxodisulfat gearbeitet. Das Produkt enthält 5,8 Gew.- Aluminiumethylphosphonat. Beispiel 3
800 g einer Lösung, die wie in Beispiel 1 erhalten wurde, wird nach dem
Entspannen und Abkühlen mit 2500 ml Essigsäure verdünnt und anschließend 42 g (0,54 Mol) Aluminium-hydroxid zugegeben. Dann wurde für etwa 4 Stunden unter Rückfluss erhitzt, abgekühlt und abfiltriert. Der erhaltene Feststoff wurde mit 1 Liter Eisessig gewaschen und dann bei 130 °C im Vakuum getrocknet. Das Produkt enthält 5,8 Gew.-% Aluminiumacetat.
Beispiel 4 (Vergleich)
Aluminiumdiethylphosphinat und Aluminiumphosphit (Mengen in Tabelle 1) werden in eine Polyethylenflasche so eingewogen, dass sich ca. 1 kg
Flammschutzmischung ergibt. In einem Überkopfmischer wird die Mischung ca. 2 Stunden gemischt, bis Homogenität erreicht ist.
Beispiele 5 bis 13
Aluminiumdiethylphosphinat, das einen Zusatz aus Telomeren enthält, wird mit Aluminiumphosphit (Mengen in Tabelle 1) in eine Polyethylenflasche so
eingewogen, dass sich jeweils ca. 1 kg Flammschutzmischung ergibt und diese in einem Überkopfmischer ca. 2 Stunden gemischt, bis Homogenität erreicht ist. Versuche zeigen eine gleichmäßigere Rieselfähigkeit bei den Produkten der Beispiele 5 bis 13 als beim Produkt ohne Zusätze aus dem Vergleichsbeispiel 4. Besonders gute Ergebnisse zeigen die Kombinationen aus Aluminium- Butylethylphosphinat und sekundäres Aluminiumphosphit (Beispiel 6) bzw. aus Aluminium-Butylethylphosphinat und Alkali-Aluminium-Mischphosphit
(Beispiel 12).
Beispiele 14 und 5
Aluminiumdiethylphosphinat, das einen Zusatz aus Telomeren enthält, wird mit Mischungen von Al2(HPO3)3*4H2O und Natriumaluminiumphosphit aus Beispiel 80 bzw. 81 , die zuvor bei 220 °C auf 0,5 Gew.-% Restfeuchte getrocknet wurden, in eine Polyethylenflasche so eingewogen, dass sich ca. 1 kg Flammschutzmischung ergibt und diese in einem Überkopfmischer ca. 2 Stunden gemischt, bis
Homogenität erreicht ist.
Beispiele 16 bis 24
Aluminiumdiethylphosphinat, das einen Zusatz aus Sulfat enthält, wird mit
Aluminiumphosphit in eine Polyethylenflasche so eingewogen, dass sich ca. 1 kg Flammschutzmischung ergibt und diese in einem Überkopfmischer ca. 2 Stunden gemischt, bis Homogenität erreicht ist. Versuche zeigen eine gleichmäßigere Rieselfähigkeit bei den Produkten der Beispiele 16 bis 24 als beim Produkt ohne Zusätze aus dem Vergleichsbeispiel 4.
Beispiele 25 bis 33
Aluminiumdiethylphosphinat, das einen Zusatz aus Phosphat enthält, wird mit Aluminiumphosphit in eine Polyethylenflasche so eingewogen, dass sich ca. 1 kg Flammschutzmischung ergibt und diese in einem Überkopfmischer ca. 2 Stunden gemischt, bis Homogenität erreicht ist. Versuche zeigen eine gleichmäßigere Rieselfähigkeit bei den Produkten der Beispiele 25 bis 33 als beim Produkt ohne Zusätze aus dem Vergleichsbeispiel 4.
Beispiele 34 bis 42 Aluminiumdiethylphosphinat, das einen Zusatz aus Phosphonat enthält, wird mit Aluminiumphosphit in eine Polyethylenflasche so eingewogen, dass sich ca. 1 kg Flammschutzmischung ergibt. In einem Überkopfmischer wird das Gemenge ca. 2 Stunden gemischt, bis Homogenität erreicht ist. Die Versuche zeigen gleichmäßigere Rieselfähigkeit als ohne Zusätze in Vergleichsbeispiel 4.
Beispiele 43 bis 51
Aluminiumdiethylphosphinat, das einen Zusatz aus Nitrat enthält, wird mit
Aluminiumphosphit in eine Polyethylenflasche so eingewogen, dass sich ca. 1 kg Flammschutzmischung ergibt. In einem Überkopfmischer wird das Gemenge ca. 2 Stunden gemischt, bis Homogenität erreicht ist. Die Versuche zeigen gleichmäßigere Rieselfähigkeit als ohne Zusätze in Vergleichsbeispiel 4.
Beispiele 52 bis 60
Aluminiumdiethylphosphinat, das einen Zusatz aus Chlorid enthält, wird mit
Aluminiumphosphit in eine Polyethylenflasche so eingewogen, dass sich ca. 1 kg Flammschutzmischung ergibt. In einem Überkopfmischer wird das Gemenge ca. 2 Stunden gemischt, bis Homogenität erreicht ist. Die Versuche zeigen gleichmäßigere Rieselfähigkeit als ohne Zusätze in Vergleichsbeispiel 4.
Beispiele 61 bis 69
Aluminiumdiethylphosphinat, das einen Zusatz aus Acetat enthält, wird mit
Aluminiumphosphit in eine Polyethylenflasche so eingewogen, dass sich ca. 1 kg Flammschutzmischung ergibt. In einem Überkopfmischer wird das Gemenge ca. 2 Stunden gemischt, bis Homogenität erreicht ist. Die Versuche zeigen gleichmäßigere Rieselfähigkeit als ohne Zusätze in Vergleichsbeispiel 4.
Beispiel 70
Gemäß der allgemeinen Vorschrift wird eine Mischung von 50 Gew.-% Polyamid 6.6, 20 Gew.-% halogenfreie Flammschutzmittelmischung aus Beispiel 12 und
30 Gew.-% Glasfasern zu einer flammgeschützten Polymerformmasse verarbeitet. Nach Trocknung werden die Formmassen auf einer Spritzgießmaschine zu Polymerformkörper verarbeitet. Es wurde eine UL-94 Klassifizierung von V-0 bestimmt.
Beispiele 71 bis 77
Nach Beispiel 70 werden flammgeschützten Polymerformmassen auf Basis von Polyamid 6, Polyamid 4.6 und Polybutylenterephthalat verarbeitet. Nach Trocknung werden die Formmassen auf einer Spritzgießmaschine zu
Polymerformkörper verarbeitet. Es wurde eine UL-94 Klassifizierung von V-0 bestimmt.
Tabelle 1 : Flammschutzmittelmischungen aus Diethylphosphinsäuresalz, Telomeren und Aluminiumphosphlt
Beispiel 4 Vergleich 5 6 7 8 9 10 1 1 12 13 14 15
Diethylphos- phinsäuresal 80 99 99 1 90 90 10 80 80 50 80 80 [Gew.-%]
Aluminium-
Aluminium- Aluminium- Aluminium- Aluminium- Aluminium- Aluminium- Aluminium-
Aluminium-
Hexyl- Aluminium- Alumini Butyl-ethyl- Butyl-ethyl- Butyl-ethyl- Butyl-ethyl- Dibutyl- Hexyl-
Zusatz - Dibutyl- Butyl-ethyl- ethyl- Butyl-ethyl- Butyl-e ethyl- phosphinat phosphinat phosphinat phosphinat phosphinat phosphinat phosphinat
phosphinat phosphinat phosph phosphinat
dito, Menge
15,90 8,48 15,9 8,41 12,6 8,5 5,3 3,2 [Gew.-%]
dito, Menge
53 53 53
[ppm]
Mischung
von Mischung Mischu von
AI2(HP03)3 von basisches *4H20 mit Aluminium- AI2(HP03)3 AI2(HP sekundäres Aluminium- sekundäres sekundäres schwerhydrogen- sekundäres *4H20
Alkali- *4H20
AluminiumAluminiumPhosphit Aluminium- AI2(HP03)3 Aluminium- löslichen Aluminium- phosphite Aluminium- getrocknet
Aluminium- getroc und
phosphlt phosphlt AI(OH) Phosphit *4H20 Phosphit Aluminiumund hydrogen- Phosphit Mischphos- und
Natrium- Natriu AI2(HP03)3 (H2P03)2 AI2(HP03)3 AI2(HP03)3 salzen und Aluminium- phosphite
AI2(HP03)3 phite
*2H20 stickstoffSalze Aluminium Alumin freien phosphit phosp Fremdaus aus ionen Beispiel 80 Beispi dito, Menge
20 1 1 99 10 10 90 20 20 50 20 20 [Gew.-%]
Kenngrößen nach Pfrengle
Spanne des
Verhältnisses
0,67 0,48 0,39 0,5 0,48 0,39 0,5 0,48 0,35 0,5 0,39 0,35 Radius/Höhe
(=cot alpha)
Spanne der
Schüttkegel20 12 9 13 12 9 13 12 8 13 9 8 höhe [mm]
Tabelle 2: Flammschutzmittelmischungen aus Diethylphosphinsäuresalz, Sulfat und Aluminiumphosphit
Beispiel 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Diethylphosphin¬
99 99 1 90 90 10 80 80 50 säuresalz [Gew.%]
Natriumalunit Basaluminit Natriumalunit Basalumini
Natriumsulfat Natriumsulfat Natriumsulfat Natriumsulfat Natriumsulfat
Zusatz NaAI3(S04)2 AI4(OH)ioS04 NaAI3(S04)2 AI4(OH)i0S
Na2S04 Na2S04 Na2S04 Na2S04 Na2S04
(OH)6 *5H20 (OH)e *5H20 dito, Menge [Gew.-%] 7,4 7,4 7,4
dito, Menge [ppm] 13308 74 7874 242 7874 242
Mischung von
AI2(HP03)3 *
basisches 4H20 mit Aluminium- sekundäres sekundäres sekundäres Alkali- Aluminiumschwerhydrogen- Aluminium- AluminiumAI2(HP03)3 AluminiumAluminiumAluminium-
Aluminiumphosphit phosphit löslichen phosphite und hydrogen- phosphit *4H20 phosphit phosphit Misch- AI(OH)(H2P03)2 AluminiumAluminium- phosphite
AI2(HP03)3 AI2(HP03)3 AI2(HP03)3 phosphite
*2H20 salzen und Salze
stickstofffreien
Fremdionen
dito, Menge [Gew.-%] 1 1 99 10 10 90 20 20 50
Kenngrößen nach Pfrengle
Spanne des
Verhältnisses
0,5 0,42 0,5 0,5 0,42 0,56 0,48 0,42 0,5 Radius/Höhe
(=cot alpha)
Spanne der
Schüttkegelhöhe 13 10 13 13 10 15 12 10 13
[mm]
Tabelle 3: Flammschutzmittelmischungen aus Diethylphosphinsäuresalz, Phosphat und Aluminiumphosphit
Beispiel 25 26 27 28 29 30 31 32 33
Diethylphosphin¬
99 99 1 90 90 10 80 80 50 säuresalz [Gew.%]
Natrium- Aluminium- Natrium- Aluminium-
Aluminium- Aluminium- Aluminium- Aluminium- Aluminium- Dihydrogen- Dihydrogen- Dihydrogen- Dihydrogen
Zusatz Phosphat Phosphat Phosphat Phosphat Phosphat
phosphat phosphat phosphat phosphat AIP04 AIPO4 AIPO4 AIPO4 AIPO4
NaH2P04 (AI(H2P04)3) NaH2P04 (AI(H2P04) dito, Menge [Ge .-%] 6,4 6,4 6,4
dito, Menge [ppm] 8989 64 8843 56 8843 56
Mischung von
AI2(HP03)3 *
basisches 4H20 mit
sekundäres sekundäres Aluminium- sekundäres Alkali- AluminiumschwerAluminium- AluminiumAI2(HP03)3 * Aluminiumhydrogen- AluminiumAluminium-
Aluminiumphosphit phosphit löslichen hydrogen- phosphit 4H20 phosphit phosphite und phosphit Misch- AI(OH)(H2P03)2 Aluminiumphosphite
AI2(HP03)3 AI2(HP03)3 AI-Salze AI2(HP03)3 phosphite
*2H20 salzen und
stickstofffreien
Fremdionen
dito, Menge [Gew.-%] 1 1 99 10 10 90 20 20 50
Kenngrößen nach Pfrengle
Spanne des
Verhältnisses
0,48 0,35 0,53 0,45 0,35 0,53 0,48 0,32 0,53 Radius/Höhe
(=cot alpha)
Spanne der
Schüttkegelhöhe 12 8 14 1 1 8 14 12 7 14
[mm]
Tabelle 4: Flammschutzmittelmischungen aus Diethylphosphlnsäuresalz, Organylphosphonat und Aluminiumphosphit
Beispiel 34 35 36 37 38 39 40 41 42
Diethylphosphln¬
99 99 1 90 90 10 80 80 50 säuresalz [Gew.%]
Aluminium- Aluminium- Aluminium- Aluminium- Di-Natrium- Aluminium- Di-Natrium- Aluminium- Aluminium- Ethyl- Ethyl- Ethyl- Ethyl- Ethyl- Phenyl- Ethyl- Ethyl- Phenyl-
Zusatz
phosphonat phosphonat phosphonat phosphonat phosphonat phosphonat phosphonat phosphonat phosphona AI2(EtP03)3 AI2(EtP03)3 AI2(EtP03)3 AI2(EtP03)3 Na2(EtP03) AI2(C6H5P03)3 Na2(EtP03) AI2(EtP03)3 AI2(C6H5P dito, Menge [Gew.-%] 5,8 5,8 8
dito, Menge [ppm] 23330 58 9812 56 4666 29
Mischung von
AI2(HP03)3*
basisches 4H20 mit Aluminium- sekundäres sekundäres sekundäres Alkali- Aluminiumschwerhydrogen- Aluminium- AluminiumAI2(HP03)3 * AluminiumAluminiumAluminium-
Aluminiumphosphit phosphit löslichen phosphite und hydrogen- phosphit 4H20 phosphit phosphit Mischphos- AI(OH)(H2P03)2 AluminiumAluminium- phosphite
AI2(HP03)3 AI2(HP03)3 AI2(HP03)3 phite
*2H20 salzen und Salze
stickstofffreien
Fremdionen
dito, Menge [Gew.-%] 1 1 99 10 10 90 20 20 50
Kenngrößen nach Pfrengle
Spanne des
Verhältnisses
0,48 0,42 0,48 0,48 0,39 0,48 0,45 0,39 0,5 Radius/Höhe
(=cot alpha)
Spanne der
Schüttkegelhöhe 12 10 12 12 9 12 1 1 9 13
[mm]
Tabelle 5: Flammschutzmittelmischungen aus Diethylphosphinsäuresalz, Nitrat und Aluminiumphosphit
Beispiel 43 44 45 46 47 48 49 50 51
Diethylphosphin¬
99 99 1 90 90 10 80 80 50 säuresalz [Gew.%]
basisches basisches
Aluminium- Aluminium- Aluminium- Aluminium- Natrium-Nitrat Aluminium- Aluminium- Natrium-Nitrat Aluminium-
Zusatz
Nitrat AI(N03)3 Nitrat AI(N03)3 Nitrat AI(N03)3 Nitrat AI(N03)3 NaN03 Nitrat Nitrat AI(N03)3 NaN03 Nitrat
AI(OH)(N03)2 AI(OH)(N0 dito, Menge [Gew.-%] 5,7 5,7 6
dito, Menge [ppm] 2405 57 2879 68 2879 68
Mischung von
AI2(HP03)3 *
basisches 4H20 mit Aluminium- sekundäres sekundäres sekundäres Alkali- Aluminiumschwerhydrogen- Aluminium- AluminiumAI2(HP03)3 * AluminiumAluminiumAluminium-
Aluminiumphosphit phosphit löslichen phosphite und hydrogen- phosphit 4H20 phosphit phosphit Misch- AI(OH)(H2P03)2 AluminiumAluminium- phosphite
AI2(HP03)3 AI2(HP03)3 AI2(HP03)3 phosphite
*2H20 salzen und Salze
stickstofffreien
Fremdionen
dito, Menge [Gew.-%] 1 1 99 10 10 90 20 20 20
Kenngrößen nach Pfrengle
Spanne des
Verhältnisses
0,5 0,39 0,5 0,53 0,42 0,5 0,5 0,39 0,5 Radius/Höhe
(=cot alpha)
Spanne der
Schüttkegelhöhe 13 9 13 14 10 13 13 9 13
[mm]
Tabelle 6: Flammschutzmittelmischungen aus Diethylphosphinsäuresalz, Chlorid und Aluminiumphosphit
Beispiel 52 53 54 55 56 57 58 59 60
Aluminium-Diethyl-
99 99 1 90 90 10 80 80 50 phosphinat
basisches basisches
Aluminium- Aluminium- Aluminium- Aluminium- Natrium- Aluminium- Aluminium- Natrium- Aluminium-
Zusatz
Chlorid AI(CI)3 Chlorid AI(CI)3 Chlorid AI(CI)3 Chlorid AI(CI)3 Chlorid NaCI Chlorid Chlorid AI(CI)3 Chlorid NaCI Chlorid
AI(OH)CI2 AI(OH)CI2 dito, Menge [Gew.-%] 6,3 6,3 6,3
dito, Menge [ppm] 6268 63 2802 81 ,0 2802 81
Mischung von
AI2(HP03)3 *
basisches 4H20 mit Aluminium- sekundäres sekundäres sekundäres Alkali- Aluminiumschwerhydrogen- Aluminium- AluminiumAI2(HP03)3* AluminiumAluminiumAluminium-
Aluminiumphosphit phosphit löslichen phosphite und hydrogen- phosphit 4H20 phosphit phosphit Misch- AI(OH)(H2P03)2 AluminiumAluminium- phosphite
AI2(HP03)3 AI2(HP03)3 AI2(HP03)3 phosphite
*2H20 salzen und Salze
stickstofffreien
Fremdionen
dito, Menge [Gew.-%] 1 1 1 10 10 90 20 20 50
Kenngrößen nach Pfrengle
Spanne des
Verhältnisses
0,45 0,35 0,48 0,5 0,42 0,53 0,48 0,39 0,5 Radius/Höhe
(=cot alpha)
Spanne der
Schüttkegelhöhe 1 1 8 12 13 10 14 12 9 13
[mm]
Tabelle 7: Flammschutzmittelmischungen aus Diethylphosphinsäuresalz, Acetat und Aluminiumphosphit
Beispiel 61 62 63 64 65 66 67 68 69
Aluminium-Diethyl- phosphinat 99 99 1 90 90 10 80 80 50
Zusatz Aluminium- Aluminium- Aluminium- Aluminium- Natrium-Acetat basisches Aluminium- Natrium-Acetat basisches
Acetat Acetat Acetat Acetat NaCH3C02 Aluminium- Acetat NaCH3C02 Aluminium-
AI(CH3C02)3 AI(CH3C02)3 AI(CH3C02)3 AI(CH3C02)3 Acetat AI(OH) AI(CH3C02)3 Acetat AI(O
(CH3C02)2 (CH3C02)2 dito, Menge [Gew.-%] 5,8 5,8 5,8
dito, Menge [ppm] 8642 58 3890 69 3890 69
Aluminiumphosphit basisches sekundäres AI2(HP03)3* sekundäres Mischung von Aluminium- sekundäres Alkali- Aluminium- AluminiumAluminium4H20 AluminiumAI2(HP03)3* hydrogen- AluminiumAluminium- hydrogen- phosphit phosphit phosphit 4H20 mit phosphite und phosphit Misch- phosphite AI(OH)(H2P03)2 AI2(HP03)3 AI2(HP03)3 schwerAluminium- AI2(HP03)3 phosphite
*2H20 löslichen Salze
Aluminiumsalzen und
stickstofffreien
Fremdionen
dito, Menge [Gew.-%] 1 1 99 10 99 90 20 20 50
Kenngrößen nach Pfrengle
Spanne des 0,5 0,48 0,53 0,5 0,48 0,53 0,5 0,42 0,48 Verhältnisses
Radius/Höhe
(=cot alpha)
Spanne der 13 12 14 13 12 14 13 10 12
Schüttkegelhöhe
[mm]
Tabelle 8: Zusammensetzung flammgeschützter polymerer Formmassen und Flammschutztests von flammgeschützten polymeren Formkörpern nach UL 94
Figure imgf000057_0001
Polybutylenterephthalat: Celanex® 2500, Fa. Ticona
Polyamid 6.6: Ultramid® A3, Fa. BASF
Polyamid 6: Zytel® 730 , Fa. Du Pont
Polyamid 4.6: Stanyl® PA 46, Fa. DSM
Glasfasern PBT: Vetrotex® EC 10 983, Fa. Saint-Gobain Glasfasern PA: PPG 3540, Fa. PPG Industries, Inc
Glasfasern PA 46: Vetrotex® 995, Fa. Saint-Gobain
Beispiel 78
3 Mol Na2HPO3-Lösung und 2 Mol AI2(SO4)3 -Lösung werden in wässriger Lösung bei 150 °C und pH = 6,1 während 3 h zur Kristallisation gebracht, abfiltriert und an der Luft getrocknet. Das Natriumaluminiumphosphit wird
röntgen pulverdiffraktometrisch untersucht. Die Stöchiometrie ist
AI2,oNao,6(HPO3)2,89*0,28 H20
Beispiel 78:
Röntgenpulverdaten von Natriumaluminiumphosphit
Winkel Reflexhöhe
[°2Th] [cts]
9,7557 297,79
12,6394 253,3
16,3439 2427,07
16,6964 1030,74
17,3912 580,89
18,7844 603,35
19,3678 650,66
23,7489 875,42
26,5675 1631 ,28
26,9505 966,58
27,2826 1227,78
30,3357 943,17
30,8885 769,05
31 ,9389 660,8 33,1695 1875,34
33,7547 556,79
34,1478 956,04
Beispiel 79
3 Mol Na2HPO3-Lösung und 2 Mol AI2(S04)3 -Lösung werden in wässriger Lösung bei 150 °C und pH = 3,5 während 3 h zur Kristallisation gebracht, abfiltriert und an der Luft getrocknet.
Beispiel 80
3 Mol Na2HPO3-Lösung und 2 Mol AI2(S04)3-Lösung werden in wässriger Lösung bei 150 °C und pH = 3,5 während 3 h zur Kristallisation gebracht, abfiltriert und an der Luft getrocknet.
Beispiel 81
3 Mol Na2HPO3-Lösung und 2,01 Mol AI2(SO )3-Lösung werden in wässriger Lösung bei 150 °C und pH = 2,5 während 3 h zur Kristallisation gebracht, abfiltriert und an der Luft getrocknet.
Beispiel 82
3 Mol Na2HPO3-Lösung und 2,1 Mol AI2(SO4)3-Lösung werden in wässriger Lösung bei 150 °C und pH = 1 während 6 h zur Kristallisation gebracht, abfiltriert und an der Luft getrocknet.
Beispiel 82:
Röntgenpulverdaten von AI2(HPO
Winkel [°2Th] Höhe [cts]
11 ,7777 345,54
13,6143 1270,15
14,7988 993,31 15,3862 494,47
16,2983 596,21
20,2051 1455,68
22,5312 1405,43
32,9021 1440,39
Beispiele 78 bis 82:
Röntgenpulverdaten von Mischungen von Al2(HPO3)3 *4H2O und Natriumaluminiumphosphit
Beispiel Höhe des Natrium- Natrium- Reflexes bei Aluminium- Gehalt 9,7557°2Th Phosphit-Gehalt
[cts] [Gew.-%] [Gew.-%]
78 297,79 100,0 4,1
79 152,76 51 ,3 2,1
80 44,67 15,0 0,6
81 14,89 5,0 0,2
82 (Vgl.) 0 0,0 0,0

Claims

Patentansprüche
1. Halogenfreie Flammschutzmittelmischung, enthaltend 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente A und 1 bis 99 Gew.-% einer Komponente B, wobei
Komponente A 85 bis 99,995 Gew.-% eines festen Diethylphosphinsäuresalzes der Metalle Mg, Ca, AI, Sb, SN, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K und/oder einer protonierten Stickstoffbase und 0,005 bis 15 Gew.-% nichtbrennbare Zusätze enthält und es sich bei der Komponente B um
Aluminiumphosphit handelt.
2. Halogenfreie Flammschutzmittelmischung nach Anspruch 1 , enthaltend 20 bis 80 Gew. % der Komponente A und 20 bis 80 Gew.-% der Komponente B.
3. Halogenfreie Flammschutzmittelmischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente A 92 bis 99,9 Gew.-%
Aluminiumdiethylphosphinsäuresalz und 0,5 bis 8 Gew.-% nicht-brennbare
Zusätze enthält.
4. Halogenfreie Flammschutzmittelmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Zusätzen um
Dialkylphosphinsäuresalze der Formel (IV)
Figure imgf000061_0001
handelt, worin R und R2 gleich oder verschieden sind und unabhängig
voneinander Ethyl, Butyl, Hexyl und/oder Octyl bedeuten und M Mg, Ca, AI, Sb, SN, Ge, Ti, Fe, Zr, Zn, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K und/oder eine protonierte
Stickstoffbase bedeutet mit der Maßgabe, dass R1 und R2 nicht gleichzeitig Ethyl bedeuten; und/oder dass es sich bei den Zusätzen um Sulfate, Phosphate, Phosphonate, Nitrate, Chloride, Sulfite und/oder Acetate handelt, und dass es sich bei den Sulfaten, Phosphaten, Phosphonaten, Nitraten, Chloriden, Sulfiten und/oder Acetaten um Verbindungen mit Kationen der Alkalimetalle, der
Erdalkalimetalle, der dritten Hauptgruppe, der Nebengruppen des
Periodensystems und/oder von protonierten Stickstoffbasen handelt.
5. Halogenfreie Flammschutzmittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Dialkylphosphinsäuresalze der Formel (IV) um Ethyl-Butylphosphinsäuresalze, Butyl- Butylphosphinsäuresalze, Ethyl-Hexylphosphinsäuresalze, Butyl-
Hexylphosphinsäuresalze und/oder Hexyl-Hexylphosphinsäuresalze handelt.
6. Halogenfreie Flammschutzmittelmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Sulfaten um Natriumsulfate, Natriumaluminiumsulfate, Alunite, Aluminumsulfate, Caiciumsulfat, Cersulfate, Eisensulfate, Kaliumhydrogensulfate, Kaliumsulfat, Magnesiumsulfate, Mangansulfate, Monolithiumsulfat, Titansulfate, Zinksulfat, Zinnsulfate,
Zirconiumsulfate und/oder ihre Hydrate handelt.
7. Halogenfreie Flammschutzmittelmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Phosphaten um Aluminiumphosphate, Aluminiumhydrogenphosphate, Aluminiumchloridphosphat, Calciumhydrogenphosphate, Calciumagnesiumphosphate,
Calciumchloridphosphate, Caiciumaluminiumphosphat, Caiciumcarbonatphosphat, Calciumphosphate, Cerphosphate, Cerhydrogenphosphat, Lithiumphosphat, Lithiumhydrogenphosphat, Magnesiumphosphate,
Magnesiumhydrogenphosphate, Kaliumphosphate, Kaliumaluminiumphosphat, Kaliumhydrogenphosphate, Natriumhydrogenphosphate, Natriumhydratphosphate, Natriumaluminiumphosphate und/oder ihre Hydrate handelt.
8. Halogenfreie Flammschutzmittelmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Phosphonaten um Mono-iCne-Alky -Phosphonate, Mono-(C6-Ci0-Aryl)-Phosphonate und/oder Mono-(Ci-i 8-Aralkyl)-Phosphonate; bei den Nitraten um Aluminiumnitrat,
Calciumnitrat, Cernitrate, Eisennitrate, Kaliumnitrat, Lithiumnitrat,
Magnesiumnitrat, Mangannitrate, Natriumnitrat, Titannitrate, Zinknitrat, Zinnnitrate und/oder Zirconiumnitrate und/oder ihre Hydrate; bei den Acetaten um
Aluminiumacetat, Calciumacetat, Ceracetat, Eisenacetat , Lithiumacetat,
Kaliumacetat, Natriumacetat, Magnesiumacetat, Manganacetat, Titanacetat, Zinkacetat, Zinnacetat, Zirconiumacetat, Aluminiumchloridacetat,
Aluminiumhydrogenchloridacetat und/oder ihre Hydrat und bei den Sulfiten um Kaliumsulfite, Kaliumhydrogensulfite, Kaliummetabisulfit, Natriumsulfite,
Natriummetabisulfit, Natriumhydrogensulfite, Ammoniumsulfite und/oder ihre Hydrate handelt.
9. Halogenfreie Flammschutzmittelmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Chloriden um Aluminiumchlorid, Calciumacetatchlorid, Calciumchlorid, Eisenchlorid,
Eisenmagnesiumchlorid, Eisenmanganchlorid, Eisenzinkchlorid, Lithiumchlorid, Magnesiumchlorid, Titanchlorid, Titanoxidchlorid, Zinkchlorid,
Zinkaluminiumchlorid, Zinkoxidchlorid, Zinnchlorid, Zirconylchlorid,
Aluminiumchloridhydroxid, Calciumhydroxidchlorid, Eisenhydroxidchlorid,
Lithiumhydroxidchlorid, Magnsiumhydroxidchlorid, Magnesiumchloridhydroxid, Zinkchloridhydroxid, Zinnhydroxidchlorid, Manganchlorid, Kaliumchlorid,
Kaliumaluminiumchlorid und/oder ihre Hydrate handelt.
10. Halogenfreie Flammschutzmittelmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den bei den
Aluminiumphosphiten um solche der Formeln (I), (II) und/oder (III)
Al2(HPO3)3 x (H2O)q (I) in der
q 0 bis 4
bedeutet, AI2,ooMz(HPO3)y(OH)v x (H2O)w (II) in der
M Alkalimetallionen
z 0,01 bis 1 ,5
y 2,63 bis 3,5
v 0 bis 2 und
w 0 bis 4
bedeutet,
Al2,oo(HPO3)u(H2P03)t x (H2O)s (III) in der
u 2 bis .2,99
t 2 bis 0,01 und
s 0 bis 4
bedeutet, und/oder um Mischungen von Aluminiumphosphit der Formel (I) mit
schwerlöslichen Aluminiumsalzen und stickstofffreien Fremdionen, um
Mischungen von Aluminiumphosphit der Formel (III) mit Aluminiumsalzen, um Aluminiumphosphit [AI(H2P03)3], um sekundäres Aluminiumphosphit [AI2(HPO3)3], um basisches Aluminiumphosphit [AI(OH)(H2P03)2 *2aq], um
Aluminiumphosphittetrahydrat [AI2(HPO3)3*4aq], um Aluminiumphosphonat, um AI7(HP03)9(OH)6(1 ,6-Hexandiamin)1 ,5 *12H2O, um AI2(HP03)3*xAI2O3 *nH20 mit x = 2,27 - 1 , um AI4H6Pi6Oi8 und/oder um Mischungen von 0 - 99,9 Gew.-%
AI2(HP03)3*nH20 mit 0,1 - 100 Gew.-% Natriumaluminiumphosphit handelt.
11. Halogenfreie Flammschutzmittelmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den
Aluminiumphosphit um eine Mischung von 50 - 99 Gew.-% AI2(HPO3)3 x (H2O)q in der q 0 bis 4 bedeutet und 1 - 50 Gew.-% Natriumaluminiumphosphit handelt.
12. Halogenfreie Flammschutzmittelmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den
Aluminiumphosphit um eine Mischung von 50 - 99 Gew.-% AI2(HPO3)3 x (H20)q in der q 0 bis 4 bedeutet und 1 - 50 Gew.-% AI2,0oMz(HP03)y(OH)v x (H2O)w (II) in der M Natrium, z 0,005 bis 0, 15, y 2,8 bis 3, 1 , v 0 bis 0,4 und w 0 bis 4 bedeutet, handelt.
13. Halogenfreie Flammschutzmittelmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente A eine mittlere Teilchengröße d50 von 0,05 bis 10pm und die Komponente B eine mittlere Teilchengröße d50 von 0,05 bis 10μιη sowie eine Restfeuchte von 0,05 bis
8 Gew.-% aufweist.
14. Verfahren zur Herstellung einer Flammschutzmittelmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass man die
Komponenten A und B jeweils in Pulverform miteinander mischt und
gegebenenfalls siebt.
15. Verwendung einer halogenfreien Flammschutzmittelmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 als Zwischenprodukt für weitere
Synthesen, als Synergist, als Binder, als Vernetzer bzw. Beschleuniger beim Aushärten von Epoxyharzen, Polyurethanen, ungesättigten Polyesterharzen, als Polymerstabilisatoren, als Pflanzenschutzmittel, als Sequestrierungsmittel, als Mineralöl-Additiv, als Korrosionsschutzmittel, in Wasch- und
Reinigungsmittelanwendungen, in Elektronikanwendungen, in oder als
Flammschutzmittel, als Flammschutzmittel für Klarlacke und
Intumeszenzbeschichtungen, in oder als Flammschutzmittel für Holz und andere cellulosehaltige Produkte, in oder als reaktive und/oder nicht reaktive
Flammschutzmittel für Polymere, zur Herstellung von flammgeschützten
Polymerformmassen, zur Herstellung von flammgeschützten Polymerformkörpern und/oder zum flammhemmend Ausrüsten von Polyester und Cellulose-Rein- und Mischgeweben durch Imprägnierung und/oder als Synergist in weiteren
Flammschutzmittel-Mischungen.
16. Flammgeschützte thermoplastische oder duroplastische
Polymerformmasse, Polymer-Formkörper, -Filme, -Fäden und/oder -Fasern, enthaltend 0,1 bis 45 Gew.-% halogenfreie Flammschutzmittelmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, 55 bis 99,9 Gew.-%
thermoplastisches oder duroplastisches Polymer oder Mischungen derselben, 0 bis 55 Gew.-% Additive und 0 bis 55 Gew.-% Füllstoff bzw.
Verstärkungsmaterialien, wobei die Summe der Komponenten 100 Gew.-% beträgt.
17. Flammgeschützte thermoplastische oder duroplastische
Polymerformmasse, Polymer-Formkörper, -Filme, -Fäden und/oder -Fasern, enthaltend 1 bis 30 Gew.-% halogenfreie Flammschutzmittelmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, 10 bis 97 Gew.-% thermoplastisches oder duroplastisches Polymer oder Mischungen derselben, 1 bis 30 Gew.-% Additive und 1 bis 30 Gew.-% Füllstoff bzw. Verstärkungsmaterialien, wobei die Summe der Komponenten 100 Gew.-% beträgt.
18. Flammgeschützte thermoplastische oder duroplastische
Polymerformmasse, Polymer-Formkörper, -Filme, -Fäden und/oder -Fasern, enthaltend eine halogenfreie Flammschutzmittelmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Polymer um thermoplastische Polymere der Art Polystyrol-HI (High-Impact), Polyphenylenether, Polyamide, Polyester, Polycarbonate und Blends oder
Polymerblends vom Typ ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) oder PC/ABS
(Polycarbonat/ Acrylnitril-Butadien-Styrol) oder PPE/HIPS
(Polyphenylenether/Polystyrol-Hl) Kunststoffe und/oder um duroplastische
Polymere der Art ungesättigter Polyester oder Epoxidharze handelt.
19. Flammgeschützte thermoplastische oder duroplastische
Polymerformmasse, Polymer-Formkörper, -Filme, -Fäden und/oder -Fasern nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Polymer um Polyamid 4/6 (Poly(tetramethylen-adipamid), Poly- (tetramethylen-adipinsäurediamid), um Polyamid 6 (Polycaprolactam, Poly-6- aminohexansäure), um Polyamid 6/6 ((Poly(N,N'-hexamethyleneadipinediamid) und/oder um HTN (Hochtemperatur-Nylon).
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