DD143622A1 - FLAME RESISTANT PLASTICS BASED ON A STYRENE POLYMER - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft flammwidrige Kunststoffe auf der Basis eines Styrolpolymeren. Ziel der Erfindung ist es, solche Flammschutzmittelzusätze für das Polystyrol zu finden, d£e im Gegensatz zu den üblichen kernbromierten Aromaten in möglichst einfacher auch bekannter Weise hergestellt werden, wobei die mechanischen Eigenschaften des Polymeren nur in kleinstmöglicher Weise herabgesetzt werden und sich keine anderen nachteiligen Nebenwirkungen zeigen. Als Flammschutzmittel werden 0,5 bis 15 Gew.T. auf 100 Gew.T, Styrolpolymeren des 2,3-Dibrombuten-2-diol-1,4 zugesetzt. Als Synergisten können anorganische Flammschutzmittel, wie Antimontrioxid, zugemischt werden. Das bromhaltige Diol eignet sich zur Flammfestmachung von Polystyrol, besonders für schlagzähe Kompaktmassen.The invention relates to flame-retardant plastics on the basis a styrenic polymer. The aim of the invention is such Flame retardant additives for the polystyrene to find in the Contrary to the usual kernbromierten aromatics in as possible easier to be made known manner, the mechanical properties of the polymer only in the smallest possible way be reduced and no other adverse side effects demonstrate. As flame retardants are 0.5 to 15 Gew.T. to 100 parts by weight, Styrene polymers of 2,3-dibromobuten-2-diol-1,4 added. When Synergists may include inorganic flame retardants, such as antimony trioxide, be mixed. The bromine-containing diol is suitable for flameproofing of polystyrene, especially for impact-resistant compact masses.

Description

~~ Λ —~~ Λ -

Titel der ErfindungT of the invention

Flammwidrige Kunststoffe auf der Basis eines StyrolpolynierenFlame-resistant plastics based on styrene polyny

Anwendungsgebiet der ErfindungApplicatio s invention Field of the Invention

Die Erfindung betrifft flammwidrige Kunststoffe auf Basis eines Styrolpoly mere η mit halogenhaltigen Fl amins c hut ζ-mittelzusätzeijoThe invention relates to flame-retardant plastics based on a Styrolpoly mers η with halogen-containing Fl amine c hat ζ-mittelzusätzeijo

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Polystyrolkunststoffe finden einen breiten technischen Anwendungsbereich,, Für viele Zwecke ist es jedoch wünschenswert, daß die Kunststoffe selbstlöschend wirken.Polystyrene plastics have a wide range of industrial applications. For many purposes, however, it is desirable for the plastics to be self-extinguishing.

Diese .Eigenschaft wird durch die Anwesenheit von Flammschutzmitteln auf der Basis von halogenierten organischen Verbindungen erzielt. Bei Kunststoffen auf Styrolbasis zeigt sich die Zugabe von halogenierten Diphenyl, Diphenylether und dgl. als besonders vorteilhaft. Sine bedeutungsvolle Stoffgruppe, welche die Brennbarkeit, der Polystyrolkunststoffe hemmt, bilden bromierte aromatische Kohlenwasserstoffe wie Tetrabrombenzol, Tetrabromtoluol (C-B-PS 1 158 168), Tetrabromxylol (CS-PS 97 296) , bromierte Alkylbenzole (DE-AS 2 13o'296, DB-AS 2 o64 677, JP-PS 71.24 132), bromiertes Hexamethylbenzol (F-PS . 2 ol8 49o) oder Hexabrombenzol (US-PS 2 698 347). Sine weitere große Flammschutzmittelgruppe bilden die bromierten Polymeren und Oligomeren, wie z* B. Oligomere der Alkylbenzole (DE-AS 2 358 855,F-PS 1 52o 880), Alkylbenzol-Copolymere mit Dienen (DE-AS 1 258 08I) und Additionsprodokte des Cyclopentadien und vinylaromatischen Kohlenwasserstoffen (US-PS 3 891 599, üS-ps 3 711 653). Der Nachteil all dieser Stoffe von aromatischer Natur ist, daß ihre Synthese über die Substitution von Wasserstoff am Benzolkern durch Halogen in Gegenwart von zumeist überwiegend stark elektropiailen Katalysatoren wie FeCIo, AICIq u. a. in Halogenkohlenwasserstoffen als Lösungsmittel verläuft und daher technisch sehr aufwendig ist. Ferner setzen sie in v/irksamer Menge die mechanischen Eigenschaften der Styrolpolymeren bedeutend herab.This property is achieved by the presence of flame retardants based on halogenated organic compounds. In the case of styrene-based plastics, the addition of halogenated diphenyl, diphenyl ether and the like is particularly advantageous. A significant group of substances which inhibits the combustibility of polystyrene plastics are brominated aromatic hydrocarbons such as tetrabromobenzene, tetrabromotoluene (CB-PS 1 158 168), tetrabromoxylene (CS-PS 97 296), brominated alkylbenzenes (DE-AS 2 13o'296, DB -AS 2 o64 677, JP-PS 71.24 132), brominated hexamethylbenzene (F-PS 2 ol8 49o) or hexabromobenzene (US-PS 2 698 347). Sine further large flame retardant group form the brominated polymers and oligomers, such as z * B. oligomers of alkylbenzenes (DE-AS 2,358,855, F-PS 1 52o 880), alkylbenzene copolymers with dienes (DE-AS 1 258 081) and addition prod ucts of cyclopentadiene and vinylaromatic hydrocarbons (US Pat. No. 3,891,599, US Pat. No. 3,711,653). The disadvantage of all these substances of an aromatic nature is that their synthesis via the substitution of hydrogen on the benzene nucleus by halogen in the presence of mostly predominantly strongly electropiailic catalysts such as FeClI, AICIq u. a. in halocarbons as solvent and therefore is technically very expensive. Furthermore, they significantly reduce the mechanical properties of the styrenic polymers in an appropriate amount.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist, ein solches Flammschutzmittel zu finden, das in einfacher Weise ohne Zwangsanfall an lästigen Nebenprodukten gegenüber den bekannten Flammschutzmittel auf alipnatischer Basis herstellbar ist und dessen Wirksamkeit die der bekannten Flammschutzmittel auf Aromatenbasis übertrifft. Es soll ferner im Gegensatz zu bekannten Flammschutzmittelzusätzen die mechanischen' Eigenschaften der Styrolpolymeren nicht beeinträchtigen.The aim of the invention is to find such a flame retardant that can be produced in a simple manner without incurring any annoying by-products compared to the known flame retardants on alipnatischer basis and whose effectiveness exceeds that of the known flame retardants based on aromatics. It should also, in contrast to known flame retardant additives, not impair the mechanical properties of the styrene polymers.

-3- 212 9-3- 212 9

Darlegung des Wesens der Erfindung Principle of the invent u ng

Der Erfindung liegt die Aufgäbe.zugrunde, einen flammwidrigen Kunststoff "auf Basis eines Styrο!polymeren mit geeigneten Flaromschutzmittelzusätzen zu· entwickeln, der den genannten Anforderungen gerecht wird.The object of the invention is to develop a flame-retardant polymer based on a styrofoam polymer with suitable antifungal additives, which meets the stated requirements.

Überraschenderweise wurde festgestellt, daß die Zugabe von 2,3-Dibrombuten-2-diol-1,4 mit einem Gehalt von 65,04 Gewichtsprozent aliphatisch gebundenem Brom, dessen Herstellung in der F-PS 1 492 303 beschrieben wird, in einer Menge von 0,5 bis 15 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile Polymeren zu Styrolpolymeren zugemischt einen Kunststoff ergibt, der außerordentlich gute flammwidrige Eigenschaften besitzt ohne wesentliche Herabsetzung seiner mechanischen Kenndaten oder nachteiliger Einflüsse auf sein äußeres Erscheinungsbild, wie Farbe, Glanzj Oberflächengüte usw.Surprisingly, it has been found that the addition of 2,3-dibromobuten-2-diol-1,4 containing 65.04% by weight of aliphatically bound bromine, the preparation of which is described in the F-PS 1 492 303, in an amount of 0.5 to 15 parts by weight to 100 parts by weight of polymers blended into styrene polymers gives a plastic which has extremely good flame retardant properties without substantially reducing its mechanical characteristics or adversely affecting its external appearance such as color, gloss finish, etc.

Das ist für den Fachmann unerwartet, da aliphatisch^ Bromverbindungen wegen zu geringer Themostabilität, leichter Abspaltbarkeit von Brom in Form der chemisch aggressiven Bromwasserstoffsäure, niedrigen Schmelzpunkten, geringer Verträglichkeit mit aromatischen Basispolymeren nicht als Zusatzstoffe zur Herstellung flammwidriger Kunststoffe geeignet . erscheinen (R. Burkhardt, Έ.Ή. Petersen und N. Vollkommer, Chemiker-Ztg. 102, 11-13 (1978).This is unexpected to those skilled in the art, since aliphatic ^ bromine compounds are not suitable as additives for the production of flame-retardant plastics because of too low themostability, easy cleavability of bromine in the form of chemically aggressive hydrobromic acid, low melting points, low compatibility with aromatic base polymers. (Burkhardt R., Έ.Ή. Petersen and N. Vollkommer, Chemiker-Ztg. 102, 11-13 (1978).

Die Wirkung dieses Flammschutzmittel läßt sich weiter synergistisch steigern, wenn der flammwidrige Kunststoff auch anorganische Flammschutzmittel beigemischt enthält, besonders Antimontrioxid mit einer Teilchengröße unter 5/·¹ i*¹ einer Menge von 3-11 Gewichtsteilen auf 100 Teile Styrο!polymer«The effect of this flame retardant can be further increased synergistically if the flame-retardant plastic also contains inorganic flame retardants, especially antimony trioxide having a particle size of less than 5 / · ¹ i * ^{1 in} an amount of 3-11 parts by weight per 100 parts of styrene.

Der flammwidrige Kunststoff auf der Basis eines Styrolpolyiaeren kann auch andere bekannte Flammschutzmittel, wie z. B« Verbindungen des Aluminiums und Phosphors zusätzlich enthaltene Zu den Kunststoffen lassen sich auch weitere Zusätze, wie Schäummittel, Farbstoffe, Plastifiziermittel, Füllstoffe usw. beimengen. Der Vorteil des flammwidrigen Kunststoffes auf der Basis eines Styrolpolymeren und eines bromhaltigen Diols gemäß der Erfindung liegt auch darin begründet, daß das zugesetzte Flammschutzmittel auf einfache und bekannte Weise durch Addition von Brom an ungesättigte aliphatische Diole in wäßriger Phase ohne Entstehung schädlicher Mengen von Nebenprodukten in Bezug auf Korrosion und Arbeits-, Gesundheits- und Umweltschutz hergestellt werden kann, wie sie die F-PS 1.492- 3o3 beschreibt, und zum Unterschied von herkömmlichen bekannten Flammschutzmitteln, den kernbromierten Aromaten, eine vergleichbar bessere Flammschutzwirkung erzielt wird, ohne die mechanischen Eigenschaften des Kunststoffes negativ zu beeinflussen.The flame-retardant plastic based on a Styrolpolyiaeren can also other known flame retardants, such. B "compounds of aluminum and phosphorus additionally contained to the plastics can also add other additives, such as foaming agents, dyes, plasticizers, fillers, etc. add. The advantage of the flame-retardant plastic based on a styrene polymer and a bromine-containing diol according to the invention is also due to the fact that the added flame retardant in a simple and known manner by addition of bromine to unsaturated aliphatic diols in the aqueous phase without generating harmful amounts of by-products in relation can be prepared for corrosion and occupational, health and environmental protection, as described in the F-PS 1.492- 3o3, and unlike conventional known flame retardants, the aromatized Kernbromierten achieved a comparable better flame retardancy, without the mechanical properties of the plastic to influence negatively.

Die Erfindung wird an folgendem Beispiel erläutert, wobei die erzielten Ergebnisse mit Parametern des Hexabrombenzol und Antimontrioxid als Flammschutzmittel enthaltenen Polystyrols und mit Parametern eines Polystyrols ohne Flaimnschutzmittelzusatz verglichen werden.The invention is illustrated by the following example, wherein the results obtained are compared with parameters of hexabromobenzene and antimony trioxide contained as flame retardant polystyrene and with parameters of a polystyrene without Flaimnschutzmittelzusatz.

Ausführ ungsbe is pie I.Embodiment I.

In einem Schnellmischer wurden loo Gew.-Teile schlagfestes Polystyrol mit den in der Tabelle angegebenen Gewichtsteilen Hexabrombenzol bzw. 2,3-Dibrombuten-2-diol-l,4 und Antimontrioxid vermischt. Das Gemisch wurde in einem Zweischneckenextruder plastiziert und anschließend granuliert. Aus dem Granulat wurden Prüfkörper angefertigt und die Brennbarkeit nach AST D 2867-7o (Sauerstoffindexmethode) bestimmt.In a high-speed mixer, loo parts by weight of impact-resistant polystyrene were mixed with the parts by weight of hexabromobenzene or 2,3-dibromobuten-2-diol-1, 4 and antimony trioxide indicated in the table. The mixture was plasticized in a twin-screw extruder and then granulated. Test specimens were prepared from the granules and the flammability was determined according to AST D 2867-7o (oxygen index method).

.996.996

Es wurden folgende Werte gefunden:The following values were found:

PSS ohnePSS without

PSSPSS 1010 PSSPSS HBBHBB 1111 DBDDBD Sb₂CSb ₂ C Sb₂O₃ Sb ₂ O ₃ 1010 10 1010 10 33 3 113 11

Flammschutzmittel —Flame retardant -

Antimontrioxid —Antimony trioxide -

Brennbarkeitflammability

nach ASTLl D 2867-70 17according to ASTL D 2867-70 17

21,2 22,3 24,5 26,221.2 22.3 24.5 26.2

Erläuterung der Abkürzungen:Explanation of abbreviations:

PSS = Polystyrol schlagzähPSS = polystyrene impact resistant

FSM ü FlammschutzmittelFSM ü flame retardant

HBB = HexabrombenzolHBB = hexabromobenzene

BBD = 2,3-Dibrorabuten - 2-diol~1,4BBD = 2,3-dibromobutene - 2-diol ~ 1,4

Sb₀O₀ = AntimontrioxidSb ₀ O ₀ = antimony trioxide

Claims (2)

iPrf indunp;sanspr uchiPrf indunp; sanspruch · FlamirLV/i&riger Kunststoff auf der Basis eines Styrolpolyiaeren und Flammschutamittelztisätzen, gekennzeich- ;..net dadurch, daß er ^j e 100 Gewicht steile Styrolpolymei: 0>5 - 15 Gev/ichtsteile des 2,3~Dibrombuten-2-diol-1 ,H enthält.Flame-free plastic on the basis of a styrene polyester and flame-retardant compositions, characterized by the fact that it contains per 100 weight steep styrene polymers: 0-5-15 parts by weight of 2,3-dibromobutene-2-diol-1 , H contains. 2. Flarmwidriger Kunststoff nach Punkt Ί, gekennzeichnet dadurch, daß er zusatzlich.synexgistisch wirkende 'Flammschutzmittel, vorzugsweise Antiniontrioxid einei? Teilchengröße unter 5 p- und/oder Flammschutzmittel wie Verbindungen des· Aluminiums oder Phosphors enthält.2. Flar-resistant plastic according to point Ί, characterized in that it zusatzlich.synexgistisch 'flame retardants, preferably Antiniontrioxid eini? Particle size below 5 p- and / or flame retardants such as compounds of aluminum or phosphorus.