DE2718250A1 - Verfahren zur verringerung der tropfneigung von brennendem, feuergehemmtem polystyrol - Google Patents

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Monsanto Company St. Louis / USA

"Verfahren zur Verringerung der Tropfneigung von brennendem, feuergehemmtem Polystyrol"

Die vorliegende Erfindung betrifft feuergehemmte Polystyrolzubereitungen. Im besonderen betrifft sie ein Verfahren zur Verringerung der Tropfneigung von brennenden, feuergehemmten Polystyrolzubereitungen.

Polystyrolzubereitungen sind dem Fachmann bekannt. Es wur-

08-12-0341 AGW 709846/0942

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den bisher viele Versuche unternommen, diesen Materialien einen gewissen Grad von Feuerhemmung zu verleihen, um zu erreichen, daß sie sich schwerer entzünden und langsamer abbrennen.

Es wurden bisher eine Anzahl an Additiven gefunden, d.h., Schwefel, Schwefelverbindungen, Phosphorverbindungen, Halogenverbindungen usw., die den Widerstand von Polystyrolverbindungen gegen Entzündung erhöhen und die Abbrenngeschwindigkeit dieser Materialien verlangsamen. Es versagen aber viele der sonst geeigneten feuerhemmenden Additive, um Aufnahme oder technischen Erfolg zu erreichen, weil sie das Abtropfen der Polystyrolzubereitungen beim Brennen ver-Ursachen. Dies ist unerwünscht und führt zu einer geringeren UL-94-Bewertung, weil das Abtropfen trotz kurzer Brenndauer die Bewertung der Flammausbreitung von einem zu erwartenden V-O-Wert auf einen unerwünschten V-2-Wert verringern kann.

Das Abtropfen ist ebenso bei einigen feuerhemmenden Zubereitungen nicht wegen der Additive, sondern wegen des Molekulargewichts der Polymerisatkomponente anzutreffen. Dies ist gewöhnlich der Fall wenn nach Wahl oder Notwendigkeit, ein Polymerisat mit niederem Molekulargewicht verwendet wird.

Ohne Rücksicht auf die Ursache besteht ein Bedarf auf diesem Gebiet nach einem Verfahren zur Verringerung des Ab-

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tropfens beim Abbrennen von Polystyrolzubereitungen.

Die Neigung bestimmter feuerhemmender Polystyrolzubereitungen beim Abbrennen abzutropfen, kann dadurch verringert werden, daß man eine wirksame Menge einer PoIychloroprenkautschukkomponente in die Polystyrolzubereitung einbringt. Die Zugabe derartiger Kautschukarten verringert in wirksamer Weise die Neigung der Polystyrolzubereitung ,beim Brennen abzutropfen.

A. Die Polymerisatkomponente auf Styrolbasis Die bevorzugten Polymerisate auf Styrolbasis, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind Polymerisate und Mischpolymerisate von Styrol mit anderen geeigneten Monomeren wie Acrylnitril, Methacrylnitril, Methylmethacrylat, Butadien und dergleichen. Zu Beispielen gehören Polystyrol, Styrol/Acrylnitril-MiBchpolymerisate, Acrylnitril/Butadien/Styrol-MisohpolymeriBate, kautschukmodifizierte Polystyrolzubereitungen, kautschukmodifizierte Styrol/Acrylnitril-MiBchpolymerisate, kautschukmodifizierte Styrol/Acrylnitril/Methaorylat-Mischpolymerisate,

Zu den verwendeten Monomeren des Styroltyps, die in der vorliegenden Erfindung zur Herstellung der Polystyrolpolymerisate verwendet werden, gehören Styrol, alpha- Methyletyrol und halogeniert· Styrol· wie o-, p- und m-Chloretyrole, o-, p- und m-Broastyrole, usw. Si· Meng· dee in den Styrolpolymerisaten der vorliegenden Erfindung

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verwendeten Monomers des Styroltyps liegt im Bereich von 30 bis 100 Gew.^, bezogen auf das Gesamtgewicht der polymeren Zubereitung.

Besonders bevorzugte Polymerisate auf Styrolbasis, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind Polystyrolzubereitungen hoher Schlagzähigkeit (HIPS), die man dadurch erhält, daß man das Polystyrol mit 1 bis 12, vorzugsweise 3 bis 9 Gew.# Kautschuk des Dientyps mischt. Vorzugsweise pfropft man den Kautschuk mit dem Styrol oder einer Styrolpolymerisatzubereitung, die dem Matrixpolymerisat ähnlich ist. Zu Beispielen von verwendeten Dienkautschukart en gehören Butadien, Isopren, Chloropren, usw. Diese kautschukmodifizierten Polystyrolzubereitungen hoher Schlagzähigkeit sind allgemein bekannt und bedürfen keiner weiteren Beschreibung.

B. Feuerhemmende Additive

Die feuerhemmenden Additive, die mit den polymeren Zubereitungen verwendet werden, sind im allgemeinen dem Fachmann bekannt. Diese Additive enthalten Halogen, Phosphor oder Schwefel, um Feuerhemmung zu erhalten. Die bevorzugten Additive enthalten ein oder mehrere Brom- oder Chloratome, wie die aromatischen Bromverbindungen, bromierte Furan-Maleinsäure-Anhydridaddukte, 4-Bromalkyl- oder Tribromneopentylester, chloriertes Cyolopentadien und deren Derivate, usw. Eine derartige Klasse von Verbindungen kann durch die folgende allgemeine Formel dargestellt wer-

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worin R₁ eine aromatische Gruppe, die bromiert und/oder chloriert sein kann oder eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen ist, und eine OH-Gruppe enthalten kann, und jeder der Reste R« bis Rg, unabhängig von dem anderen, Wasserstoff, Chlor und/ oder Brom ist, wobei der Äther wenigstens drei mit einer aromatischen Gruppe verbundene Bromatome enthält.

Zu Beispielen geeigneter diaromatischer Äther, die im Kern verbundenes Brom enthalten, gehören Tribromdiphenyläther, Tetrabromdiphenylather, Pentabromdiphenyläther, Hexabromdiphenyläther, Tribromchlordiphenylather, Tribromdichlordiphenyläther, Tribromtriohlordiphenyläther, Tetrabromdichlordiphenyläther, Ootabromdiphenylather und Decabromdiphenyläther. Die Halogenatome dieser diaromatischen Äther können in jeder Anordnung an den aromatischen Ringen verteilt sein.

Zu Beispielen geeigneter aromatischer-aliphatischer Äther gehören die 2-Äthylhexyl-, n-Octyl-, ITonyl-, Butyl-, Dodecyl- und 2,3-Dioxopropyläther von Tribromphenyl, Tribromchlorphenyl und Tribromdichlorphenyl. Die besonders bevorzugte Verbindung ist Deoabroadiphenyläther. Ander· aroma-

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tische Bromverbindungen sind in den US-Patentschriften 3.833.558, 3.849.369, in der Britischen Patentschrift 1.372.120 und in den Deutschen Patentveröffentlichungen 2.328.517, 2.328o520 und 2.328.535 beschrieben, auf die hier insgesamt Bezug genommen wird. Andere geeignete aromatische Halogenverbindungen sind dem Fachmann bekannt oder ergeben sich nach dem Wesen dieser Beschreibung.

Die Menge der verwendeten bromierten, feuerhemmenden Additive wird so ausgewählt, daß der Bromgehalt im Bereich von 4 bis 15, vorzugsweise 6 bis 10 Gew.# Brom liegt, um ausreichend Brom den Zubereitungen zuzufügen, daß diese den gewünsohten Grad an Feuerhemmung erreichen. Wenn relativ weniger wirksame chlorierte Additive verwendet werden, werden die Mengen so erhöht, daß 8 bis 20, vorzugsweise 10 bis 15 Gew.# Chlor der Verformungszubereitung zugeführt werden.

C. Metalloxide

Ein Metalloxid wird zusammen mit dem oben beschriebenen Halogenadditiv verwendet, um die verbesserten feuerhemmenden Eigenschaften zu erreichen. Zu Beispielen derartiger Metalloxide gehören Sb₂O,, Bi₂O,, MoO,, SnO₂₁ WO,. Das bevorzugte Metalloxid ist Sb₂O,. Diese Metalloxide (besondere Antimonoxid) wirken als Synergisten, da sie den Wirkungsgrad des Halogenadditive im Hinblick auf die Feuerhemmung der oben erwähnten Polymerisate verbessern. Die Menge des verwendeten Metalloxids liegt im Bereich von 3 bis 15, vor-

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zugsweise 4 bis 12 Gew.^, bezogen auf das Gesamtgewicht der formulierten Zubereitung.

D. Die Polychloropren-Kautschukkomponente Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Polychloropren-Kautschukkomponente ist Polychloropren oder ein Mischpolymerisat von Chloropren und wenigstens einem anderen Monomer wie Butadien, Acrylnitril, Methacrylnitril, Styrol, ringsubstituiertem Halogenstyrol, alpha-Halogenstyrol, ringsubstituiertem Alkylstyrol, alpha-Alkylstyrol. Die Menge des verwendeten Comonomers liegt im Bereich von 0 bis 20 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Polychloropren-Kautschukmischpolymerisats.

Die Chloroprenkautschukarten sind als feste Kautschukarten, als Kautschuklatices (ebenso Emulsionen bezeichnet) und als Lösungen im Handel erhältlich. Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten bevorzugten Polychloropren-Kautschukarten sind solche in fester Form oder in Latexform. Daa Polychloropren kann entweder vor oder während der Verarbeitung vernetzt werden, um seine jeweilige Beschaffenheit zu erhalten. Die besonders bevorzugten Chloroprenkautschukarten, die in Latex- oder Emulsionspfropfsyetemen verwendet werden, sind auf einen mittleren oder hohen Gelgehalt vernetzt. Diese Kautschuklatices werden von E.I. duPont de Nemours & Company als Neoprenlatices auf den Markt gebracht, z.B. unter dem Warenzeichen "Neoprene Θ42Α", "Neoprene W", "Neoprene WD", usw.

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Im allgemeinen haben die Neoprenlatices einen Kautschukfest st off gehalt von etwa 34 bis 60 #, einen p^-Wert von 9 bis 13, ein latex-spezifisches Gewicht von etwa 1,10 bis 1,15, ein kautschuk-spezifisches Gewicht von 1,23 bis 1,42, eine Latexviskosität von 16 bis 400 cP (Brookfield-Viskosität) und sind mittels anionischer oder kationischer Emulgiermittel stabilisiert. Die Kautschuk-Partikelgrößenverteilung derartiger Latices kann so variiert werden, daß man den gewünscnten Partikelgrößenbereich, bestimmt nach Durchschnittsgewicht, erhält. Andere Polychloroprenlatices sind ebenso im Handel von der Petro-Tex Chemical Corporation, Houston, Texas, erhältlich.

Nicht-gepfropfter Polychloroprenkautschuk kann in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Es wird jedoch die Verwendung von Polychloroprenkautschuk bevorzugt, der mit einer Polymerisatzubereitung gepfropft ist, die ähnlich der ist wie sie für das Matrixpolymerisat verwendet wird. Der gepfropfte Polychloroprenkautschuk schafft eine bessere Schlagzähigkeit und Peuerhemmung, weil das Pfropfen den Dispersionsgrad des Kautschuks in der Matrix verbessert.

Die festen Chloroprenkautschukarten werden herkömmlicherweise dadurch gepfropft, daß man den Kautschuk in den Monomeren löst oder dispergiert, die auf den Kautschuk gepfropft werden sollen. Die Chloroprenkautschukarten in Latex- oder Emulsionsform werden leicht dadurch gepfropft,

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daß man die Monomere in dem Latex oder der Emulsion dispergiert und dann die Monomere auf den Kautschuk unter Verwendung herkömmlicher Polymerisationsverfahren pfropft.

Der Prozentsatz des auf den Polychloroprenkautschuk gepfropften Monomers ist eine gesteuerte Menge und diese kann von etwa 10 bis 200 $, je nach der (nach dem Durchschnittsgewicht bestimmten)Partikelgröße des Kautschuks und den gewünschten Eigenschaften variieren. Der Prozentsatz Pfropfung wird definiert als Gewichtsprozent der Monomere, die auf den Kautschukpartikel gepfropft sind, bezogen auf das Gewicht des Kautschuks, z.B. 100 g Kautschuk gepfropft mit 100 g Monomer hat 100 # gepfropfte Monomere.

Die Menge der Polychloroprenkautsohukkomponente (auf nicht gepfropfter Basis) die zur Verringerung des Abtropfens verwendet wird, liegt im Bereich von 1 bis 10, vorzugsweise 2 bis 7 Gew.^, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zubereitung auf Polystyrolbasis. Wenn gepfropfter Polychloroprenkautschuk verwendet wird, wird die Menge an gepfropftem Material so ausgewählt, daß man eine Menge Polychloroprenkautschuk (auf nicht gepfropfter Basis) innerhalb der oben angegebenen Bereiohe erhält.

Die feuerhemmendenPolystyrolzubereitungen werden herkömmlioherweise dadurch hergestellt, daß alle Bestandteile miteinander gemischt werden. Vorzugsweise erfolgt das Mischen

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unter Schmelzbedingungen. Das geschmolzene Material wird dann gekühlt und unter Bildung einer Verformungszubereitung zerkleinert.

Besonders gute Ergebnisse erhält man wenn die Metalloxidkomponente zuerst mit einer geringen Menge der Styrolpolymerisatkomponente und gegebenenfalls mit der Polychloroprenkautschukkomponente gemischt wird. Das Gemisch wird einem Hochleistungsmischen unterworfen und bei oder über die Schmelztemperatur, jedoch unter die Zerfalls- oder Abbautemperatur der Styrolpolymerisatkomponente erhitzt. Die bevorzugten Temperaturen, auf die das Polymerisat erhitzt wird, liegen im Bereich von 150 bis 300, vorzugsweise 160 bis 23O⁰C.

Das Mischen hoher Intensität des erhitzten Polystyrol-Metalloxidgemische kann dadurch erreicht werden, daß man herkömmliche Hochleistungsmischer verwendet wie Banbury-Mischer, Walzenmühlen, Pfaudier-Mischer, kontinuierliche Intensivmischer, Doppelschnecken-Extrudiervorrichtungen usw. Verschiedene derartige Mischer sind im Abschnitt 19, Seiten 1 bis 26 von Peng und Chilton, Chemical Mixers Handbook, 5. Ausgabe, McGraw-Hill (1973) beschrieben. Das Mischen wird solange fortgesetzt, bis das Metalloxid einheitlich innerhalb dem geschmolzenen Polymerisat dispergiert ist. Wenn ein Banbury-Mischer wie in den nachfolgenden Beispielen verwendet wird, beträgt die Mischzeit etwa 1 bis 6 Minuten, vorzugsweise 2 bis 4 Minuten nachdem die Schmelze de%£fel^6fiae&lKNftponente erreicht ist.

Das Gemisch wird dann auf die gewünschte Partikelgröße unter Verwendung von Vorrichtungen zur Herstellung von Pellets und Würfeln, Messer-, Mahl- oder Hackvorrichtungen usw., zerkleinert. Die zerkleinerten Partikel werden dann mit den anderen verwendeten Bestandteilen zur Herstellung der Polystyrolzubereitungen gemischt. Zu diesen Bestandteilen gehören der Rest des Styrolmatrixpolymerisats, der gepfropfte Dienkautschuk, der zur Modifizierung des Styrolmatrixpolymerisats verwendet wird, die zweite Kautschukkomponente, das halogen-feuerhemmende Additiv, Gleitmittel, Stabilisiermittel und andere derartige Additive.

Die Polystyrol-Metalloxiddispersion und die anderen Komponepten der Polystyrolzubereitung werden dann einheitlich unter Verwendung herkömmlicher Mischer wie Trommelmühlen, Trommeln, Drehmischer, Konustrommelmischer, "Kenics"-Mischer, Bandschneckenmischer und dergleichen gemischt. Die gemischten Bestandteile werden dann bei Temperaturen im Bereich von 255 bis 300⁰C, vorzugsweise 260 bis 29O⁰C kompoundet. Die oben angegebenen Temperaturen sind die Materialtemperaturen der Zubereitung. Die Schlagfestigkeit der geschmolzenen Testproben erhöht sich, wenn man die Kompoundtemperaturen in dem bevorzugten Bereich erhöht. Es muß jedoch darauf geachtet werden, daß die Bestandteile der Zubereitung nicht den Abbau oder dem Zerfall bei diesen Kompoundtemperaturen unterliegen·

Die Bestandteile der Polystyrolzubereitung werden durch

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lirhitzen und Mischen kompoundet. Das Kompounden wird in Extrudiervorrichtungen, Banbury-Misehern, Mühlenwalzen, kontinuierlichen Parrell-Mischern und dergleichen durchgeführte Das bevorzugte Kompoundverfahren erfolgt in einer Extrudiervorrichtung.

Das kompoundete Material wird dann auf die gewünschte Größe unter Verwendung der oben beschriebenen Verfahren unter Bildung der Polystyrolzubereitung zerkleinert.

Unt ersuchungsverfahren

"Underwriter's Laboratory UL-94 Test" (1)

Die hier angegebenen Entflammbarkeitsbewertungen sollen nicht die Feuergefährdung wiedergeben, die bei den vorliegend beanspruchten Polyblends oder irgendwelchen anderen Materialien unter tatsächlichen Brandbedingungen eintreten.

Die feuerhemmenden Eigenschaften werden unter Verwendung von "Test for Plammability for Plastic Materials - UL-94", 17·9ο1973 gemessen. Der Versuch wurde mit Versuchsproben von 15,25 χ 1,27 x 0,3175 cm durchgeführt. Wenn andere Probenstärken verwendet werden, sind diese angegeben.

Die Untersuchungsprobe wird am oberen Ende ihrer längeren Abmessung in vertikaler Richtung mittels einer Klemme an einem Ringständer so befestigt, daß sich das untere Ende der Probe 0,3175 cm über der Spitze des Brennerrohrs befindet. Der Brenner wird dann von der Probe weggezogen,

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entzündet und so eingestellt, daß man eine blaue Flamme mit einer Höhe von 1,905 cm erhält.

Sie Untersuchungsflamme wird zentral unter das untere Ende der Testprobe gestellt und dort 10 Sekunden gelassen. Die Untersuchungsflamme wird dann weggezogen und die Dauer der Flamm- oder Glühverbrennung der Probe festgehalten. Wenn die Flamm- oder Glühverbrennung der Probe innerhalb 30 Sekunden nach Entfernung der Testflamme beendet ist, wird die Testflamme erneut 10 Sekunden sofort nachdem die Flammverbrennung der Probe aufhört, gestellt. Die Teatflamme wird erneut weggezogen und die Dauer der Flammverbrennung der Probe festgehalten.

Wenn die Probe während dem Brennen in diesem Versuch brennende Teilchen oder Tropfen fallen läßt, läßt man diese Tropfen auf eine horizontale Schicht von Baumwollfasern (unbehandelte Watte), 30,5 cm unter der Testprobe angebracht, fallen. Als bedeutend werden die Flammpartikel angesehen, die geeignet sind, die Baumwollfasern zu entzünden.

Die Dauer der Flamm- oder Glühverbrennung der vertikalen Proben nach Anbringen der Testflamme, der Durchschnitt von fünf Proben (bei 10 Flammanwendungen) sollte 25 Sekunden (maximal 30 Sekunden) nicht überschreiten und der Teil der Probe, der außerhalb der Klemme sich befindet, sollte nicht vollständig bei dem Versuch verbrannt werden.

Materialien» die den oben angegebenen Forderungen ent-

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- W-

sprechen und keine flammbildenden Partikel oder Tropfen während der Brennuntersuchung abtropfen lassen, sind als V-1 zu klassifizieren entsprechend der in dem UL-94-Test verwendeten Nomenklatur.

Materialien, die den oben angegebenen Forderungen entsprechen, aber flammbildende Partikel oder Tropfen abtropfen lassen, die Baumwollfasern entzünden, sind als V-2 entsprechend der in dem UL-94-Test verwendeten Nomenklatur zu klassifizieren.

Die Klasse V-O liegt bei Materialien vor der Entflammdauer unter den obigen Bedingungen, die im Durchschnitt geringer ist als 5 Sekunden ohne Entzündungsbrennen bei mehr als 10 Sekunden.

Die nachfolgenden Beispiele dienen der Erläuterung der vorliegenden Erfindung, ohne den Erfindungsbereich einzuschränken. Soweit nicht anders angegeben, beziehen sich alle Teile und Prozentsätze auf das Gewicht.

Beispiele 1 bis 3

Die Beispiele 1 bis 3 erläutern die Verwendung eines gepfropften Polychlorop-renkautschuks zur Verringerung der Abtropfneigung von Polystyrol feuerhemmenden Zubereitungen hoher Schlagzähigkeit. Polystyrol hoher Schlagzähigkeit (HIPS) ist ein herkömmlich verwendetes Material, das dadurch hergestellt wird, daß man Polystyrol mit einem

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nach dem Durchschnittsgewicht bestimmten Molekulargewicht von etwa 270.000, bestimmt mittels Gelchromatographie, mit einem Polybutadienkautschuk, der mit Polystyrol gepfropft ist, mischt, wodurch man ein Pfropfmischpolymerisat erhält, das etwa 10 Gew.fö Polybutadienkautschuk enthält. Beispiel 1 ist eine HIPS-Kontrolle, die kein feuerhemmendes Additiv enthält. Beispiel 2 enthält Decabromdiphenyloxid- und Antimonoxid- feuerhemmende Additive, während das Beispiel 3 weiterhin einen Polychloroprenkautschuk enthält, der mit einem 1/1 Gewichtsverhältnis Styrol und Chlorstyrol gepfropft wurde unter Bildung eines Pfropfpolymerisate, das etwa 50 Gew.# ChIoroprenkautschuk enthält. Diese Beispiele enthalten etwa 0,2 (Jew.# Gleitmittel (Zinkstearat) und 0,2 $ Stabilisator (ditertiäres Butyl-pcresol).

Die Polyblends stellt man dadurch her, daß man die Bestandteile mischt und dann die Zubereitungen extrudiert und pelletisiert. Die Pellets werden dann zum Formen der Testprobestücke verwendet.

Die voraus angegebenen Zubereitungen werden nach dem UL- 94-Verfahren untersucht, um ihre durchschnittliche "flame- out time" (APOT) (Flammdauer) in Sekunden und die Abtropfneigung der Polymerisate zu bestimmen. Die untersuchten Zubereitungen und die Versuchsergebnisse sind in der nach folgenden Tabelle I angegeben.

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59,8	69,8	69,8
39,8	15,8	9,8
O	10	10
O	4	4
0,4	0,4	0,4
0	0	6
brennt	3,10	0,75
tropft stark	tropft	kein

Tabelle I

Zusammenfassung der Beispiele 1 bis 3 Beispiele 1 2 3

Gepfropftes Polybutadien
(10 fd Kautschuk)

Polystyrol

Decabromdiphenyloxid

Antimonoxid

Gleitmittel und Stabilisator

Gepfropftes Polychloropren
(50 ia Kautschuk;

Plammdauer (APOT)

Tropfverhalten
(Abtropfen)

Ein Blick auf die Beispiele 1 bis 3 zeigt die überlegenen feuerhemmenden Eigenschaften, die man in Beispiel 3 erhält, das 6 Gew.# gepfropften Polychloroprenkautschuk enthält, entsprechend 3 Gew_e% Polychloropren (auf ungepfropfter Basis) zu dem Polyblend.

Beispiele 4 bis 7

Das in den Beispielen 4 bis 7 verwendete Polystyrolmatrixpolymerisat hatte ein nach dem Durchschnittsgewicht bestimmtes Molekulargewicht von etwa 320.000, das etwas höher war als bei dem in den Beispielen 1 bis 3 verwendete Polymerisat. Das Beispiel 4 ist im wesentlichen das gleiche wie in Beispiel 2, außer daß Polystyrol mit höherem Molekulargewicht verwendet wurde. Beispiel 5 ist ähn-

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lieh Beispiel 4, außer daß es weiterhin elementaren Schwefel und verringerte Mengen an Decabromdiphenyloxid und Antimonoxid enthält. Die Beispiele 6 und 7 sind die gleichen wie in Beispiel 5, außer daß sie gepfropften PoIychloroprenkautschuk der Art enthalten, wie dieser in Beispiel 3 verwendet wurde.

Die vorausgehenden Zubereitungen werden nach UL-94 untersucht, um die durchschnittliche Brenndauer (APOT) in Sekunden und die Abtropfneigungen der Polymerisate zu bestimmen. Die unter Versuch stehenden Zubereitungen und die Versuchsergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle II zusammengefaßt.

Tabelle II

Zusammenfassung der Beispiele 4 bis 7 Beispiele 4 5 6 7

Gepfropftes Polybutadien (10 i° Kautschuk)

Polystyrol

De cabromdiphenyloxid Antimonoxid

Gepfropftes Polychloropren (50 $> Kautsohuk;

Schwefel

Gleitmittel und Stabilisator 0,4 Brenndauer (Sekunden)

Tropfverhalten (Abtropfen) kein tropft kein kein

stark

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70,0	70,0	60,0	50,0
16,6	18,2	18,5	18,7
9,0	8,4	8,4	8,4
4,0	2,0	2,0	2,0
~	—	9,7	19,5
0	1,0	1,0	1,0
0,4	0,4	0,4	0,4
1,25	7,8	1,15	0,95

Der Vergleich von Beispiel 4 mit Beispiel 2 zeigt, daß die Tropfneigung der mit Feuerhemmungsmittel versehenen Polystyrolzubereitungen hoher Schlagzähigkeit dann verringert wird, wenn man Polystyrol mit höherem Molekulargewicht verwendet. Beispiel 5 erläutert, daß die Verringerung des Gehalts an feuerhemmendem Mittel plus der Zugabe von elementarem Schwefel einen Verlust der feuerhemmenden Eigenschaften und ein übermäßiges Tropfen bewirkt. Die Beispiele 6 und 7 erläutern, daß der Verlust der feuerhemmenden Eigenschaften durch die Verwendung eines gepfropften Polychloroprene zurückgewonnen werden kann. Die Beispiele 6 und 7 enthalten etwa 5 bzw. 10 # Polychloroprenkautschuk (auf nicht gepfropfter Basis). Die feuerhemmenden Eigenschaften dieser Systeme sind den von Beispiel 5 überlegen, das keinen Polychloroprenkautschuk enthält. Die Verwendung von Schwefel zusammen mit Polychloroprenkautschuk ermöglicht weniger Decabromdiphenyloxid und Antimonoxid in dem System zu verwenden. Dies ist im Hinblick auf die Kosten und Beibehaltung der physikalischen Eigenschaften, wie der Schlagzähigkeit, vorteilhaft, weil die Letztere mit erhöhten Mengen von Antimonoxid und Decabromdiphenyloxid abnehmen kann.

Beispiele 8 bis 13

Diese Beispiele erläutern weiterhin die Verwendung eines Polychloroprenkautsohuke, der mit einem Gemisoh von Styrol und Chlorstyrol gepfropft wurde, um das Tropfen in brennen-

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den Polystyrolzubereitungen auf ein Minimum zu bringen oder zu verringern. Die verwendeten Polystyrolzubereitungen hoher Schlagzähigkeit sind die gleichen wie sie in den Beispielen 4 bis 7 verwendet wurden. Polystyrol hoher Schlagzähigkeit wird mit verschiedenen feuerhemmenden Additiven formuliert und hinsichtlich der Flamindauer und des Abtropfverhaltens untersucht. Die untersuchten Zubereitungen und die Untersuchungsergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle III angegeben.

Tabelle III

Zusammenfassung der Beispiele 8 bis 13 Beispiele 8 9 10 11 12 13

Gepfropftes Polybutadien

(10 io Kautschuk; 70,0 70,0 60,0 70,0 50,0 50,0

Polystyrol 16,6 18,2 18,5 15,1 19,7 18,7

Decabromdiphenyloxid 9,0 8,4 8,4 8,4 8,4 8,4

"Dechlorane Plus 25" — — — 3,1

Antimonoxid 4,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0

Schwefel — 1,0 1,0 1,0 — 1,0

Gleitmittel-Stabilisiermittel 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4

Gepfropftes Polychloropren — — 9,7 — 19,5 19,5

i» Cl₂ in der Zubereitung — — 2,0 2,0 4,0 4,0 i» Br₂ in der Zubereitung 7,5 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 Brenndauer (Sekunden) 1,25 7,5 1,15 25+ 16 0,95

Tropfverhalten kein tropft kein tropft (Abtropfen) kein kein

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Beispiel 8 ist typisch für eine feuergehemmte HlPS-Standardzubereitung unter Verwendung von Polystyrol mit hohem Molekulargewicht. Zur Verringerung der Kosten wird Schwefel zu der Zubereitung unter gleichzeitiger Entfernung eines Teils des Antimonoxids und eines Teils des Decabromdiphenyloxids wie in Beispiel 9 gezeigt, zugegeben. Es ist zu ersehen, daß dies eine dramatische Erhöhung der Neigung zum Tropfen zur Folge hat. In Beispiel 10 wird diese Neigung zum Tropfen dramatisch dadurch umgekehrt, daß man 9»7 fi gepfropftes Polychloropren der in Beispiel 3 verwendeten Art einbringt. Das gepfropfte Polymerisat schafft ein Verhältnis von etwa 5 Gew.$> Polychloropren (auf nicht gepfropfter Basis) zu der Zubereitung von Beispiel 10. Diese Zugabe von gepfropftem Polychloropren bringt etwa 2 % Chlor in das System. Um zu erläutern, daß dies nicht die Ursache des verbesserten Verhaltens (d.h. des geringeren Abtropfens) ist, wird die gleiche Chlorerhöhung in Beispiel 11 durch Zugabe von Dechlorane Plus 25 (eines im Handel erhältlichen chlorierten Cyclopentadien-feuerhemmenden Mittels von Hooker Chemical Company) erreicht. Es ist zu erkennen, daß diese Zugabe weder das Abtropfen abstellt noch die Brenndauer verringert.

Wie zweckmäßig es ist, Schwefel einem solchen System zuzuführen, wird weiter in den Beispielen 12 und 13 erläutert. Es wurde hier bei einer Chloropren-Pfropfbefüllung von 19,5 # (10 i» Polychloropren auf nicht gepfropfter Basis)

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die Brenndauer von 16 auf weniger als 1 Sekunde durch Zugabe von Schwefel verringert, ohne daß dadurch ein Abtropfen erfolgte. Daraus muß gefolgert werden, daß man durch das Einbringen von geringen Mengen (1 bis 10 Gew.^) an gepfropften Polychloroprenkautschukarten ein wirksames Verfahren zur Verringerung des Abtropfens erzielt.

Beispiel H

Dieses Beispiel erläutert die Verwendung an nicht gepfropf tem Polychloroprenkautschuk. Das Beispiel 3 wird wiederholt, außer daß 3 Teile nicht gepfropfter Polychloroprenkautschuk (Neoprene W von duPont) anstelle von 6 Teilen gepfropftem Polychloroprenkautschuk, wie in Beispiel 3 verwendet, verwendet werden. Der Chloroprenkautschukgehalt ist in jedem Beispiel der gleiche (auf nicht gepfropfter Basis). Bei der Prüfung, wie oben ausgeführt, der Zubereitung ergibt sich, daß diese eine etwaige Brenndauer von 0,4 Sekunden und keine Neigung zum Abtropfen aufweist.

Die feuerhemmenden Polystyrolzubereitungen, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, sind brauchbar zur Herstellung einer großen Vielzahl geformter Gegenstände wie Hadio-, Fernseh- und Apparaturgehäusev Teilen und Bestandteilen von Fahrzeugen« Höbein und anderen ähnlichen Gegenständen. Sie können zur Herstellung von Filmen, Folien, Bahnen, geschäumten und thermogeformten Gegenständen verwendet werden.

709845/09'U

Die feuergehemmten Polystyrolzubereitungen der vorliegenden Erfindung können weiterhin mittels herkömmlicher Additive und Hilfsmittel modifiziert werden, wie durch Füllstoffe, Weichmaoher, U.V.-Stabilisatoren, Wärmestabilisatoren, Antioxidationsmittel, usw. Es muß darauf geachtet werden, daß die Polyblends der vorliegenden Erfindung so formuliert oder kompaundet werden, daß die gewünschten Eigenschaften der Zubereitungen nicht nachteilig beeinflußt werden.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Verringerung des Abtropfens beim Abbrennen von Polystyrolzubereitungen, wozu man in die Polymerisatzubereitung eine wirksame Menge einer Polychloroprenkautschukkomponente einbringt, um das Abtropfen der brennenden Zubereitung zu verringern.

7098AS/09A2 /.

Claims (4)

v + ν, 2718230 Pat entanspruche:

1. Verfahren zur Verringerung der Tropfneigung von brennen dem, feuergehemmtem Polystyrol, dadurch gekennzeichnet , daß man in die Polystyrolzubereitung 1 bis 10 Geweih, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zubereitung auf Polystyrolbasis, einen Polychloroprenkautschuk einbringt ο

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Polychloroprenkautschuk mit einer Polystyrolzubereitung gepfropft ist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man eine Polystyrolzuberei-■tung auf der Basis eines LIischpolymerisats von Styrol und v/enigstens eines anderen Monomers verwendet.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeicnnet , daß man als Polystyrolzubereitung eine modifizierte Polystyrolzubereitung mit hoher Schlagzähigkeit verwendet, die mit halogenierten, feuerhemmenden Additiven und Antimonoxid formuliert ist.

bo /erfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß man als halogeniertes, feuerhemmendes Additiv ein bromiertes Additiv verwendet.

70984B/094?

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