DE19653041A1 - Flammgeschützte Formmassen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft thermoplastische Formmassen enthaltend

• A) 10 bis 90 Gew.-% mindestens eines thermoplastischen Polymeren
• B) 1 bis 20 Gew.-% eines epoxygruppenhaltigen Polyethylens mit einem mittleren Molekulargewicht M_n ( Zahlenmittel ) von 500 bis 20 000 g/mol
• C) 5 bis 60 Gew.-% eines halogenfreien Flammschutzmittels
• D) 0 bis 70 Gew.-% weiterer Zusatzstoffe und Verarbeitungshilfs­ mittel,

wobei die Summe der Gewichtsprozente der Komponenten A) bis D) 100% ergibt.

Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung der erfindungs­ gemäßen Formmassen zur Herstellung von Fasern , Folien und Form­ körpern, sowie die hierbei erhältlichen Formkörper jeglicher Art.

Ethylencopolymere, welche funktionelle Gruppen unterschiedlicher Art tragen sind als Schlagzähmodifier für Thermoplaste bekannt: für Polyester z. B. aus der US-4 879 328, DE-A 26 22 876 und EP-A 174 343; für Polyamide z. B. aus der DE-A 26 22 973.

Flammgeschützte Polyesterformmassen, welche unter anderem Ethylencopolymere enthalten sind aus der US 5 021 495 bekannt, wobei diese Formmassen ein halogenhaltiges Flammschutzmittel und einen Antimonsynergisten enthalten.

Halogenhaltige flammgeschützte Thermoplaste sind neben anderen Nachteilen toxikologisch bedenklich und werden in zunehmenden Maße durch halogenfreie flammgeschützte Thermoplaste ersetzt.

Wesentliche Anforderungen für derartige Flammschutzmittelsysteme sind insbesondere eine helle Eigenfarbe, ausreichende Temperatur­ stabilität bei der Einarbeitung in den Thermoplasten sowie der Erhalt der Wirksamkeit bei Zusatz von faserförmigen Füllstoffen (sog. Dochteffekt bei Glasfasern, welcher die Flammschutzeigen­ schaften negativ beeinflußt).

Neben rotem Phosphor enthaltenden Thermoplasten kommen vier wei­ tere halogenfreie Flammschutzmittel insbesondere in Betracht.

• 1) Anorganische Flammschutzmittel auf Basis von Hydroxiden oder Carbonaten, insbesondere des Magnesiums, welche in hohen Men­ gen eingesetzt werden müssen, um ausreichend wirksam zu sein,
• 2) Stickstoffhaltige Flammschutzmittel wie Melamincyanurat, wel­ ches meist nur in unverstärkten Thermoplasten ausreichenden Flammschutz zeigen,
• 3) Phosphorverbindungen, wie Triphenylphospinoxid als Flamm­ schutzmittel, die in vielen Thermoplasten den unerwünschten Nebeneffekt eines Weichmachers zeigen,
• 4) Ammoniumpolyphosphate oder Melaminphosphat, welche bei Tempe­ raturen oberhalb von 200°C keine ausreichende Thermo­ stabilität besitzen.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine halogenfreie Flammschutzmittelkombination für Thermoplaste zur Verfügung zu stellen, welche eine ausreichende Krustenbildung und Verkohlen beim Entzünden zeigt und nicht brennend abtropft.

Demgemäß wurden die eingangs definierten Formmassen gefunden. Be­ vorzugte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Überraschenderweise führt die Zugabe der erfindungsgemäßen Ethylencopolymeren, insbesondere niedermolekularen Copolymeren, in Kombination mit halogenfreien Flammschutzmittel zu einem syn­ ergistischen Effekt der Flammschutzwirkung. Insbesondere glas­ faserhaltige Thermoplaste zeigen kein brennendes Abtropfen mit der erfindungsgemäßen Kombination.

Durch die Kombination mit Ethylencopolymeren kann die Menge an halogenfreien Flammschutzmittel zur Erzielung der Flammschutz­ klasse V-O gemäß UL 94 drastisch reduziert werden, wodurch Verarbeitbarkeit und mechanische Eigenschaften sich verbessern.

Als Komponente A) enthalten die erfindungsgemäßen Formmassen 10 bis 90, vorzugsweise 20 bis 85 und insbesondere 30 bis 80 Gew.-% eines thermoplastischen Polymeren.

Grundsätzlich zeigt sich der vorteilhafte Effekt bei den erfindungsgemäßen Formmassen bei Thermoplasten jeglicher Art. Eine Aufzählung geeigneter Thermoplaste findet sich beispiels­ weise im Kunststoff-Taschenbuch (Hrsg. Saechtling), Auflage 1989, wo auch Bezugsquellen genannt sind. Verfahren zur Herstellung solcher thermoplastischer Kunststoffe sind dem Fachmann an sich bekannt. Nachstehend seien einige bevorzugte Kunststoffarten et­ was näher erläutert.

1. Polycarbonate und Polyester

Geeignete Polycarbonate (oft auch als aromatische Polyester be­ zeichnet) sind an sich bekannt. Sie sind z. B. entsprechend den Verfahren der DE-B-1 300 266 durch Grenzflächenpolykondensation oder gemäß dem Verfahren der DE-A-14 95 730 durch Umsetzung von Biphenylcarbonat mit Bisphenolen erhältlich. Bevorzugtes Bis­ phenol ist 2,2-Di(4-hydroxyphenyl)propan, im allgemeinen - wie auch im folgenden - als Bisphenol A bezeichnet.

Anstelle von Bisphenol A können auch andere aromatische Dihy­ droxyverbindungen verwendet werden, insbesondere 2,2-Di(4-hy­ droxyphenyl)pentan, 2,6-Dihydroxynapthalin, 4,4,-Dihydroxydiphe­ nylsulfon, 4,4,-Dihydroxydiphenylether, 4,4,-Dihydroxydiphenyl­ sulfit, 4,4,-Dihydroxydiphenylmethan, 1,1-Di-(4-hydroxyphe­ nyl)ethan oder 4,4-Dihydroxydiphenyl sowie Mischungen der vorge­ nannten Dihydroxyverbindungen.

Besonders bevorzugte Polycarbonate sind solche auf der Basis von Bisphenol A oder Bisphenol A zusammen mit bis zu 30 mol.-% der vorstehend genannten aromatischen Dihydroxyverbindungen.

Die relative Viskosität dieser Polycarbonate liegt im allgemeinen im Bereich von 1,1 bis 1,5, insbesondere 1,28 bis 1,4 (gemessen bei 25°C in einer 0,5 gew.-%igen Lösung in Dichlormethan).

Geeignete Polyester sind ebenfalls an sich bekannt und in der Literatur beschrieben. Sie enthalten einen aromatischen Ring in der Hauptkette, der von einer aromatischen Dicarbonsäure her­ rührt. Der aromatische Ring kann auch substituiert sein, z. B. durch Halogen wie Chlor und Brom oder durch C₁-C₄-Alkylgruppen wie Methyl-, Ethyl-, i- bzw. n-Propyl- und n-, i- bzw. tert.-Butyl­ gruppen.

Die Polyester können durch Umsetzung von aromatischen Dicarbon­ säuren, deren Estern oder anderer esterbildender Derivate dersel­ ben mit aliphatischen Dihydroxyverbindungen in an sich bekannter Weise hergestellt werden.

Als bevorzugte Dicarbonsäuren sind Naphthalindicarbonsäure, Terephthalsäure und Isophthalsäure oder deren Mischungen zu nen­ nen. Bis zu 10 mol.-% der aromatischen Dicarbonsäuren können durch aliphatische oder cycloaliphatische Dicarbonsäuren wie Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecandisäuren und Cyclohexandicarbonsäuren ersetzt werden.

Von den aliphatischen Dihydroxyverbindungen werden Diole mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, insbesondere 1,2-Ethandiol, 1,4-Butan­ diol, 1,6-Hexandiol, 1,4-Hexandiol, 1,4-Cyclohexandiol und Neo­ pentylglykol oder deren Mischungen bevorzugt.

Als besonders bevorzugte Polyester sind Polyalkylenterephthalate, die sich von Alkandiolen mit 2 bis 6 C-Atomen ableiten, zu nen­ nen. Von diesen werden insbesondere Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat und Polybutylenterephthalat bevorzugt.

Die Viskositätszahl der Polyester liegt im allgemeinen im Bereich von 60 bis 200 ml/g (gemessen in einer 0,5 gew.-%igen Lösung in einem Phenol/o-Dichlorbenzolgemisch (Gew.-Verh. 1 : 1 bei 25°C)).

2. Vinylaromatische Polymere

Das Molekulargewicht dieser an sich bekannten und im Handel erhältlichen Polymeren liegt im allgemeinen im Bereich von 1.500 bis 2.000.000, vorzugsweise im Bereich von 70.000 bis 1.000.000.

Nur stellvertretend seien hier vinylaromatische Polymere aus Sty­ rol, Chlorstyrol, α-Methylstyrol und p-Methylstyrol genannt; in untergeordneten Anteilen (vorzugsweise nicht mehr als 20, insbe­ sondere nicht mehr als 8 Gew.-%), können auch Comonomere wie (Meth)acrylnitril oder (Meth)acrylsäureester am Aufbau beteiligt sein. Besonders bevorzugte vinylaromatische Polymere sind Poly­ styrol und schlagzäh modifiziertes Polystyrol. Es versteht sich, daß auch Mischungen dieser Polymeren eingesetzt werden können. Die Herstellung erfolgt vorzugsweise nach dem in der EP-A-302 485 beschriebenen Verfahren.

Bevorzugte ASA-Polymerisate sind aufgebaut aus einer Weich- oder Kautschukphase aus einem Pfropfpolymerisat aus:

A₁ 50 bis 90 Gew.-% einer Pfropfgrundlage auf Basis von
A₁₁ 95 bis 99,9 Gew.-% eines C₂-C₁₀-Alkylacrylats und
A₁₂ 0,1 bis 5 Gew.-% eines difunktionellen Monomeren mit zwei olefinischen, nicht konjugierten Doppelbindungen, und

A₂ 10 bis 50 Gew.-% einer Pfropfauflage aus
A₂₁ 20 bis 50 Gew.-% Styrol oder substituierten Styrolen der allgemeinen Formel I oder deren Mischungen, und
A₂₂ 10 bis 80 Gew.-% Acrylnitril, Methacrylnitril, Acryl­ säureestern oder Methacrylsäureestern oder deren Mischungen,
in Mischung mit einer Hartmatrix auf Basis eines SAN-Copolymeren A₃) aus:

A₃₁ 50 bis 90, vorzugsweise 55 bis 90 und insbesondere 65 bis 85 Gew.-% Styrol und/oder substituierten Styrolen der allgemeinen Formel I und
A₃₂ 10 bis 50, vorzugsweise 10 bis 45 und insbesondere 15 bis 35 Gew.-% Acrylnitril und/oder Methacrylnitril.

Bei der Komponente A₁) handelt es sich um ein Elastomeres, welches eine Glasübergangstemperatur von unter -20, insbesondere unter -30°C aufweist.

Für die Herstellung des Elastomeren werden als Hauptmonomere A₁₁) Ester der Acrylsäure mit 2 bis 10 C-Atomen, insbesondere 4 bis 8 C-Atomen eingesetzt. Als besonders bevorzugte Monomere seien hier tert.-, iso- und n-Butylacrylat sowie 2-Ethylhexylacrylat genannt, von denen die beiden letztgenannten besonders bevorzugt werden.

Neben diesen Estern der Acrylsäure werden 0,1 bis 5, insbesondere 1 bis 4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht A₁₁+A₁₂ eines polyfunktionellen Monomeren mit mindestens zwei olefinischen, nicht konjugierten Doppelbindungen eingesetzt. Von diesen werden difunktionelle Verbindungen, d. h. mit zwei nicht konjugierten Doppelbindungen bevorzugt verwendet. Beispielsweise seien hier Divinylbenzol, Diallylfumarat, Diallylphthalat, Triallylcyanurat, Triallylisocyanurat, Tricyclodecenylacrylat und Dihydrodicyclo­ pentadienylacrylat genannt, von denen die beiden letzten beson­ ders bevorzugt werden.

Verfahren zur Herstellung der Pfropfgrundlage A₁ sind an sich bekannt und z. B. in der DE-B 1 260 135 beschrieben. Entsprechende Produkte sind auch kommerziell im Handel erhältlich.

Als besonders vorteilhaft hat sich in einigen Fällen die Her­ stellung durch Emulsionspolymerisation erwiesen.

Die genauen Polymerisationsbedingungen, insbesondere Art, Dosie­ rung und Menge des Emulgators werden vorzugsweise so gewählt, daß der Latex des Acrylsäureesters, der zumindest teilweise vernetzt ist, eine mittlere Teilchengröße (Gewichtsmittel d₅₀) im Bereich von etwa 200 bis 700, insbesondere von 250 bis 600 nm aufweist. Vorzugsweise hat der Latex eine enge Teilchengrößenverteilung, d. h. der Quotient

ist vorzugsweise kleiner als 0,5, insbesondere kleiner als 0,35.

Der Anteil der Pfropfgrundlage A₁ am Pfropfpolymerisat A₁+A₂ beträgt 50 bis 90, vorzugsweise 55 bis 85 und insbesondere 60 bis 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von A₁+A₂.

Auf die Pfropfgrundlage A₁ ist eine Pfropfhülle A₂ aufgepfropft, die durch Copolymerisation von
A₂₁ 20 bis 90, vorzugsweise 30 bis 90 und insbesondere 30 bis 80 Gew.-% Styrol oder substituierten Styrolen der allgemeinen Formel

wobei R Alkylreste mit 1 bis 8 C-Atomen, Wasserstoffatome oder Halogenatome und R¹ Alkylreste mit 1 bis 8 C-Atomen oder Halogenatome darstellen und n den Wert 0, 1, 2 oder 3 hat, und
A₂₂ 10 bis 80, vorzugsweise 10 bis 70 und insbesondere 20 bis 70 Gew.-% Acrylnitril, Methacrylnitril, Acrylsäureestern oder Methacrylsäureestern oder deren Mischungen erhältlich ist.

Beispiele für substituierte Styrole sind α-Methylstyrol, p-Methylstyrol, p-Chlorstyrol und p-Chlor-α-Methylstyrol, wovon Styrol und α-Methylstyrol bevorzugt werden.

Bevorzugte Acryl- bzw. Methacrylsäureester sind solche, deren Homopolymere bzw. Copolymerisate mit den anderen Monomeren der Komponente A₂₂) Glasübergangstemperaturen von mehr als 20°C auf­ weisen; prinzipiell können jedoch auch andere Acrylsäureester eingesetzt werden, vorzugsweise in solchen Mengen, so daß sich insgesamt für die Komponente A₂ eine Glasübergangstemperatur T_g oberhalb 20°C ergibt.

Besonders bevorzugt werden Ester der Acryl- oder Methacrylsäure mit C₁-C₈-Alkoholen und Epoxygruppen enthaltende Ester wie Glycidylacrylat bzw. Glycidylmethacrylat. Als ganz besonders bevorzugte Beispiele seien Methylmethacrylat, t-Butylmethacrylat, Glycidylmethacrylat und n-Butylacrylat genannt, wobei letzterer aufgrund seiner Eigenschaft, Polymerisate mit sehr niedriger T_g zu bilden, vorzugsweise in nicht zu hohem Anteil eingesetzt wird.

Die Pfropfhülle A₂) kann in einem oder in mehreren, z. B. zwei oder drei, Verfahrensschritten hergestellt werden, die Bruttozusammen­ setzung bleibt davon unberührt.

Vorzugsweise wird die Pfropfhülle in Emulsion hergestellt, wie dies z. B. in der DE-PS 12 60 135, DE-OS 32 27 555, DE-OS 31 49 357 und DE-OS 34 14 118 beschrieben ist.

Je nach den gewählten Bedingungen entsteht bei der Pfropfmisch­ polymerisation ein bestimmter Anteil an freien Copolymerisaten von Styrol bzw. substituierten Styrolderivaten und (Meth)Acryl­ nitril bzw. (Meth)Acrylsäureestern.

Das Pfropfmischpolymerisat A₁+A₂ weist im allgemeinen eine mittlere Teilchengröße von 100 bis 1.000 nm, im besonderen von 200 bis 700 nm, (d₅₀-Gewichtsmittelwert) auf. Die Bedingungen bei der Herstellung des Elastomeren D₁) und bei der Pfropfung werden daher vorzugsweise so gewählt, daß Teilchengrößen in diesem Bereich resultieren. Maßnahmen hierzu sind bekannt und z. B. in der DE-PS 12 60 135 und der DE-OS 28 26 925 sowie in Journal of Applied Polymer Science, Vol. 9 (1965), S. 2929 bis 2938 beschrieben. Die Teilchenvergrößerung des Latex des Elastomeren kann z. B. mittels Agglomeration bewerkstelligt werden.

Zum Pfropfpolymerisat (A₁+A₂) zählen im Rahmen dieser Erfindung auch die bei der Pfropfmischpolymerisation zur Herstellung der Komponente A₂) entstehenden freien, nicht gepfropften Homo- und Copolymerisate.

Nachstehend seien einige bevorzugte Pfropfpolymerisate angeführt:

1: 60 Gew.-% Pfropfgrundlage A₁ aus
A₁₁ 98 Gew.-% n-Butylacrylat und
A₁₂ 2 Gew.-% Dihydrodicyclopentadienylacrylat und 40 Gew.-% Pfropfhülle A₂ aus
A₂₁ 75 Gew.-% Styrol und
A₂₂ 25 Gew.-% Acrylnitril.

2: Pfropfgrundlage wie bei 1 mit 5 Gew.-% einer ersten Pfropf­ hülle aus Styrol und
35 Gew.-% einer zweiten Pfropfstufe aus
A₂₁ 75 Gew.-% Styrol und
A₂₂25 Gew.-% Acrylnitril.

3: Pfropfgrundlage wie bei 1 mit 13 Gew.-% einer ersten Pfropf­ stufe aus Styrol und 27 Gew.-% einer zweiten Pfropfstufe aus Styrol und Acrylnitril im Gewichtsverhältnis 3 : 1.

Die als Komponente A₃) enthaltenen Produkte können z. B. nach dem in den DE-AS 10 01 001 und DE-AS 10 03 436 beschriebenen Ver­ fahren hergestellt werden. Auch im Handel sind solche Copolymere erhältlich. Vorzugsweise liegt der durch Lichtstreuung bestimmte Gewichtsmittelwert des Molekulargewichts im Bereich von 50.000 bis 500.000, insbesondere von 100.000 bis 250.000.

Das Gewichtsverhältnis von (A₁+A₂) :A₃ liegt im Bereich von 1 : 2,5 bis 2,5 : 1, vorzugsweise von 1 : 2 bis 2 : 1 und insbesondere von 1 : 1,5 bis 1,5 : 1.

Geeignete SAN-Polymere als Komponente A) sind vorstehend (siehe A₃₁ und A₃₂) beschrieben.

Die Viskositätszahl der SAN-Polymerisate, gemessen gemäß DIN 53 727 als 0,5 gew.-%ige Lösung in Dimethylformamid bei 23°C liegt im allgemeinen im Bereich von 40 bis 100, vorzugsweise 50 bis 80 ml/g.

ABS-Polymere als Polymer (A) in den erfindungsgemäßen mehr­ phasigen Polymermischungen weisen den gleichen Aufbau wie vor­ stehend für ASA-Polymere beschrieben auf. Anstelle des Acrylat­ kautschukes A₁) der Pfropfgrundlage beim ASA-Polymer werden üblicherweise konjugierte Diene, eingesetzt, so daß sich für die Pfropfgrundlage A₄ vorzugsweise folgende Zusammensetzung ergibt:
A₄₁ 70 bis 100 Gew.-% eines konjugierten Diens und
A₄₂ 0 bis 30 Gew.-% eines difunktionellen Monomeren mit zwei olefinischen nicht-konjugierten Doppelbindungen.

Pfropfauflage A₂ und die Hartmatrix des SAN-Copolymeren A₃) bleiben in der Zusammensetzung unverändert. Derartige Produkte sind im Handel erhältlich. Die Herstellverfahren sind dem Fachmann bekannt, so daß sich weitere Angaben hierzu erübrigen.

Das Gewichtsverhältnis von (A₄+A₂) :A₃ liegt im Bereich von 3 : 1 bis 1:3, vorzugsweise von 2 : 1 bis 1 : 2.

Besonders bevorzugte Zusammensetzungen der erfindungsgemäßen Formmassen enthalten als Komponente A) eine Mischung aus:
A₁) 10 bis 90 Gew.-% eines Polybutylenterephthalates
A₂) 0 bis 40 Gew.-% eines Polyethylenterephthalates
A₃) 1 bis 40 Gew.-% eines ASA- oder ABS-Polymeren oder deren Mischungen.

Derartige Produkte sind unter dem Warenzeichen Ultradur® S (ehe­ mals Ultrablend® S) von der BASF Aktiengesellschaft erhältlich.

Weitere bevorzugte Zusammensetzungen der Komponente A) enthalten
A₁) 10 bis 90 Gew.-% eines Polycarbonates
A₂) 0 bis 40 Gew.-% eines Polyesters, vorzugsweise Polybutylenterephthalat,
A₃) 1 bis 40 Gew.-% eines ASA- oder ABS-Polymeren oder deren Mischungen.

Derartige Produkte sind unter dem Warenzeichen Terblend® der BASF AG erhältlich.

3. Polyamide

Die Polyamide der erfindungsgemäßen Formmassen weisen im allge­ meinen eine Viskositätszahl von 90 bis 350, vorzugsweise 110 bis 240 ml/g auf bestimmt in einer 0,5 gew.-%-igen Lösung in 96 gew.-%iger Schwefelsäure bei 25°C auf gemäß ISO 307.

Halbkristalline oder amorphe Harze mit einem Molekulargewicht (Gewichtsmittelwert) von mindestens 5.000, wie sie z. B. in den amerikanischen Patentschriften 2 071 250, 2 071 251, 2 130 523, 2 130 948, 2 241 322, 2 312 966, 2 512 606 und 3 393 210 be­ schrieben werden, sind bevorzugt.

Beispiele hierfür sind Polyamide, die sich von Lactamen mit 7 bis 13 Ringgliedern ableiten, wie Polycaprolactam, Polycapryllactam und Polylaurinlactam sowie Polyamide, die durch Umsetzung von Dicarbonsäuren mit Diaminen erhalten werden.

Als Dicarbonsäuren sind Alkandicarbonsäuren mit 6 bis 12, insbe­ sondere 6 bis 10 Kohlenstoffatomen und aromatische Dicarbonsäuren einsetzbar. Hier seien nur Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacin­ säure, Dodecandisäure und Terephthal- und/oder Isophthalsäure als Säuren genannt.

Als Diamine eignen sich besonders Alkandiamine mit 6 bis 12, ins­ besondere 6 bis 8 Kohlenstoffatomen sowie m-Xylylendiamin, Di-(4-aminophenyl)methan, Di-(4-aminocyclohexyl)-methan, 2,2-Di- (4-aminophenyl)-propan oder 2,2-Di-(4-aminocyclohexyl)-propan.

Bevorzugte Polyamide sind Polyhexamethylenadipinsäureamid, Poly­ hexamethylensebacinsäureamid und Polycaprolactam sowie Copoly­ amide 6/66, insbesondere mit einem Anteil von 5 bis 95 Gew.-% an Caprolactam-Einheiten.

Außerdem seien auch noch Polyamide erwähnt, die z. B. durch Kondensation von 1,4-Diaminobutan mit Adipinsäure unter erhöhter Temperatur erhältlich sind (Polyamid-4,6). Herstellungsverfahren für Polyamide dieser Struktur sind z. B. in den EP-A 38 094, EP-A 38 582 und EP-A 39 524 beschrieben.

Weiterhin sind Polyamide, die durch Copolymerisation zweier oder mehrerer der vorgenannten Monomeren erhältlich sind, oder Mischungen mehrerer Polyamide geeignet, wobei das Mischungsver­ hältnis beliebig ist.

Weiterhin haben sich solche teilaromatischen Copolyamide wie PA 6/6T und PA 66/6T als besonders vorteilhaft erwiesen, deren Triamingehalt weniger als 0,5, vorzugsweise weniger als 0,3 Gew.-% beträgt (siehe EP-A 299 444).

Die Herstellung der bevorzugten teilaromatischen Copolyamide mit niedrigem Triamingehalt kann nach den in den EP-A 129 195 und 129 196 beschriebenen Verfahren erfolgen.

4. Polyphenylenether

Geeignete Polyphenylenether weisen im allgemeinen ein Molekular­ gewicht (Gewichtsmittelwert) im Bereich von 10 000 bis 80 000, vorzugsweise von 20 000 bis 60 000 und insbesondere von 40 000 bis 55 000 auf.

Die Molekulargewichtsverteilung wird im allgemeinen mittels Gel­ permeationschromatographie (GPC) bestimmt. Hierzu werden PPE-Pro­ ben in THF unter Druck bei 110°C gelöst. Bei Raumtemperatur wird mit THF als Elutionsmittel 0,16 ml einer 0,25%igen Lösung auf geeignete Trennsäulen injiziert. Die Detektion erfolgt allgemein mit einem UV-Detektor. Die Trennsäulen werden zweckmäßig mit PPE-Proben bekannter Molekulargewichtsverteilung geeicht.

Dies entspricht einer reduzierten spezifischen Viskosität ηred von 0,2 bis 0,9 dl/g, vorzugsweise von 0,35 bis 0,8 und ins­ besondere 0,45 bis 0,6, gemessen in einer 0,5 gew.-%igen Lösung in Chloroform bei 25°C.

Die unmodifizierten Polyphenylenether a₁) sind an sich bekannt und werden vorzugsweise durch oxidative Kupplung von in o-Position disubstituierten Phenolen hergestellt.

Als Beispiele für Substituenten sind Halogenatome wie Chlor oder Chrom und Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, die vorzugs­ weise kein α-ständiges tertiäres Wasserstoffatom aufweisen, z. B. Methyl-, Ethyl-, Propyl- oder Butylreste zu nennen. Die Alkyl­ reste können wiederum durch Halogenatome wie Chlor oder Brom oder durch eine Hydroxylgruppe substituiert sein. Weitere Beispiele möglicher Substituenten sind Alkoxireste, vorzugsweise mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen oder gegebenenfalls durch Halogenatome und/oder Alkylgruppen substituierte Phenylreste. Ebenfalls geeignet sind Copolymere verschiedener Phenole wie z. B. Copolymere von 2,6-Dimethylphenol und 2,3,6-Trimethylphenol. Selbstverständlich können auch Gemische verschiedener Polyphenylenether eingesetzt werden.

Die als Komponente a₁) verwendeten Polyphenylenether können gege­ benenfalls verfahrensbedingte Fehlstellen enthalten, die beispielsweise bei White et al., Macromolecules 23, 1318-1329 (1990) beschrieben sind.

Vorzugsweise werden solche Polyphenylenether eingesetzt, die mit vinylaromatischen Polymeren verträglich, d. h. ganz oder weitest­ gehend in diesen Polymeren löslich sind (vgl. A. Noshay, Block Copolymers, S. 8 bis 10, Academic Press, 1977 und O. Olabisi, Po­ lymer-Polymer Miscibility, 1979, S. 117 bis 189).

Beispiele für Polyphenylenether sind Poly(2,6-dilauryl-1,4-pheny­ len)ether, Poly(2,6-diphenyl-1,4-phenylen)ether, Poly(2,6-dimeth­ oxi-1,4-phenylen)ether, Poly(2,6-Diethoxi-1,4-phenylen)ether, Poly(2-methoxi-6-ethoxi-1,4-phenylen)ether, Poly(2-ethyl-6-stea­ ryloxi-1,4-phenylen)ether, Poly(2,6-dichlor-1,4-phenylen)ether, Poly(2-methyl-6-phenyl-1,4-phenylen)ether, Poly(2,6-diben­ zyl-1,4-phenylen)ether, Poly(2-ethoxi-1,4-phenylen)ether, Poly(2-chlor-1,4-phenylen)ether, Poly(2,5-dibrom-1,4-pheny­ len)ether. Bevorzugt werden Polyphenylenether eingesetzt, bei de­ nen die Substituenten Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sind, wie Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylen(ether, Poly(2,6-di­ ethyl-1,4-phenylen)ether, Poly(2-methyl-6-ethyl-1,4-pheny­ len)ether, Poly(2-methyl-6-propyl-1,4-phenylen)ether, Poly(2,6-dipropyl-1,4-phenylen)ether und Poly(2-ethyl-6-pro­ pyl-1,4-phenylen)ether.

Weiterhin sind Pfropfcopolymere aus Polyphenylenether und vinyl­ aromatischen Polymeren wie Styrol, α-Methylstyrol, Vinyltoluol und Chlorstyrol geeignet.

Funktionalisierte oder modifizierte Polyphenylenether sind an sich bekannt, z. B. aus WO-A 86/02086, WO-A 87/00540, EP-A-222 246, EP-A-223 116 und EP-A-254 048 und werden bevorzugt für Mischungen mit PA oder Polyester eingesetzt.

Üblicherweise wird ein unmodifizierter Polyphenylenether a₁) durch Einbau mindestens einer Carbonyl-, Carbonsäure-, Säureanhydrid-, Säureamid-, Säureimid-, Carbonsäureester-, Carboxylat-, Amino-, Hydroxyl-, Epoxi-, Oxazolin-, Urethan-, Harnstoff-, Lactam- oder Halogenbenzylgruppe modifiziert, so daß eine hinreichende Ver­ träglichkeit z. B. mit dem Polyamid gewährleistet ist.

Die Modifizierung wird im allgemeinen durch Umsetzung eines unmodifizierten Polyphenylenethers a₁) mit einem Modifizier­ mittel, das mindestens eine der oben genannten Gruppen und minde­ stens eine C-C-Doppel- oder C-C-Dreifachbindung enthält, in Lösung (WO-A 86/2086), in wäßriger Dispersion, in einem Gas­ phasenverfahren (EP-A-25 200) oder in der Schmelze gegebenenfalls in Gegenwart von geeigneten vinylaromatischen Polymeren oder Schlagzähmodifiern durchgeführt, wobei wahlweise Radikalstarter zugegen sein können.

Geeignete Modifiziermittel (a₃) sind beispielsweise Maleinsäure, Methylmaleinsäure, Itaconsäure, Tetrahydrophthalsäure, deren Anhydride und Imide, Fumarsäure, die Mono- und Diester dieser Säuren, z. B. von C₁- und C₂- bis C₈-Alkanolen (a₃₁), die Mono- oder Diamide dieser Säuren wie N-Phenylmaleinimid (Monomere a₃₂), Maleinhydrazid. Weiterhin seien beispielsweise N-Vinylpyrrolidon und (Meth)acryloylcaprolactam (a₃₃) genannt.

Bevorzugt wird in den erfindungsgemäßen Formmassen als Kompo­ nente A) ein modifizierter Polyphenylenether eingesetzt, der durch Umsetzen von

• a₁) 70 bis 99,95, bevorzugt 76,5 bis 99,94 Gew.-% eines unmodifi­ zierten Polyphenylenethers,
  a₂) 0 bis 25, bevorzugt 0 bis 20 Gew.-% eines vinylaromatischen Polymeren,
  a₃) 0,05 bis 5, bevorzugt 0,05 bis 2,5 Gew.-% mindestens einer Verbindung aus der Gruppe gebildet aus
  • a₃₁) einer α,β-ungesättigten Dicarbonylverbindung,
    a₃₂) eines Amid-Gruppen enthaltenden Monomeren mit einer poly­ merisierbaren Doppelbindung und
    a₃₃) eines Lactam-Gruppen enthaltenden Monomeren mit einer po­ lymerisierbaren Doppelbindung,
  a₄) 0 bis 5, bevorzugt 0,01 bis 0,09 Gew.-% eines Radikal­ starters,

wobei sich die Gewichtsprozente auf die Summe von a₁

) bis a₄

) be­ ziehen, im Verlaufe von 0,5 bis 15 Minuten bei 240 bis 375°C in geeigneten Misch- und Knetaggregaten wie Zweischneckenextrudern erhältlich ist.

Das vinylaromatische Polymer a₂) soll vorzugsweise mit dem einge­ setzten Polyphenylenether verträglich sein, wie vorstehend unter 2. beschrieben.

Beispiele für bevorzugte, mit Polyphenylenethern verträgliche vinylaromatische Polymere sind der bereits erwähnten Monografie von Olabisi, S. 224 bis 230 und 245 zu entnehmen.

Als Radikalstarter a₄) seien genannt:
Di-(2,4-dichlorbenzoyl)peroxid, tert.-Butylperoxid, Di-(3,5,5-trimethylhexanol)peroxid, Dilauroylperoxid, Dide­ canoylperoxid, Dipropionylperoxid, Dibenzoylperoxid, tert.-Butyl­ peroxy-2-ethylhexoat, tert.-Butylperoxydiethylacetat, tert.-Bu­ tylperoxyisobutyrat, 1,1-Di-tert.-butylperoxy-3,3,5-trimethyl­ cyclohexan, tert.-Butylperoxyisopropylcarbonat, tert.-Butylpe­ roxy-3,3,5-trimethylhexoat, tert.-Butylperacetat, tert.-Butylper­ benzoat, 4,4-Di-tert.-butylperoxyvaleriansäure-butylester, 2,2-Di-tert.-butylperoxybutan, Dicumylperoxid, tert.-Butylcumyl­ peroxid, 1,3-Di-(tert.-butylperoxyisopropyl)benzol und Di-tert.­ butylperoxid. Genannt seien ebenfalls organische Hydroperoxide wie Di-isopropylbenzolmonohydroperoxid, Cumolhydroperoxid, tert.- Butylhydroperoxid, p-Methylhydroperoxid und Pinanhyroperoxid so­ wie hochverzweigte Alkane der allgemeinen Struktur

wobei R¹ bis R⁶ Alkylgruppen mit 1 bis 8 C-Atomen, Alkoxygruppen mit 1 bis 8 C-Atomen, Arylgruppen wie Phenyl, Naphthyl oder 5- oder 6-gliedrige Heterocyclen mit einem π-Elektronensystem und Stickstoff, Sauerstoff oder Schwefel als Heteroatomen darstellen. Die Substituenten R¹ bis R⁶ können ihrerseits funktionelle Gruppen als Substituenten enthalten, wie Carboxyl-, Carboxylderivat-, Hydroxyl-, Amino-, Thiol- oder Epoxidgruppen. Beispiele sind 2,3-Dimethyl-2,3-diphenylbutan, 3,4-Dimethyl-3,4-diphenylhexan und 2,2,3,3-Tetraphenylbutan.

Besonders bevorzugte Polyphenylenether A) in den erfindungs­ gemäßen Formmassen werden durch Modifizierung mit Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid und Fumarsäure erhalten. Derartige Poly­ phenylenether weisen vorzugsweise eine Säurezahl von 1,8 bis 3,2, insbesondere von 2,0 bis 3,0 auf.

Die Säurezahl ist ein Maß für den Modifizierungsgrad des Poly­ phenylenethers und wird im allgemeinen durch Titration mit Basen unter Inertgasbedingungen bestimmt.

Die Säurezahl entspricht allgemein der Menge an Base in mg, wel­ che zur Neutralisation von 1 g eines derart säuremodifizierten Polyphenylenethers B) benötigt wird (nach DIN 53 402).

Als Komponente B) enthalten die erfindungsgemäßen Formmassen 1 bis 20, vorzugsweise 1 bis 15, insbesondere 1 bis 10 und ganz be­ sonders bevorzugt 1 bis 6 Gew.-% eines epoxygruppenhaltigen Poly­ ethylens mit einem mittleren Molekulargewicht M_n (Zahlenmittel) von 500 bis 20 000, vorzugsweise 1000 bis 10 000, insbesondere 1000 bis 5000 und ganz besonders 1000 bis 3000 g/mol.

Das Molekulargewicht wird üblicherweise durch Gelpermeationschro­ matografie (GPC) mit LDPE-Standard bestimmt. Die Schmelz­ viskosität beträgt vorzugsweise von 10 bis 10 000, vorzugsweise 100 bis 5000, insbesondere 100 bis 3000 und ganz besonders 100 bis 2000 mm²/s (gemäß DIN 51 562) bei einer Temperatur von 120°C.

Bei den epoxygruppenhaltigen Polyethylenen kann es sich um Copolymere von Ethylen mit α-β-ungesättigten Epoxyverbindungen handeln oder auch um Polyethylene auf die Epoxyverbindungen auf­ gepfropft werden.

Die Polyethylene können nach dem Hoch-, Mittel- oder Niederdruck­ verfahren hergestellt werden. Es können sowohl Polyethylene hoher Dichte (HDPE) Bereich von 0,94 bis 0,97 g/cm³, bevorzugt herge­ stellt nach dem sog. Phillips-Verfahren (Mitteldruckverfahren), als auch Polyethylene niedriger Dichte (LDPE) (Bereich von 0,91 bis 0,94 g/cm³), insbesondere lineare Polyethylene niedriger Dichte, bevorzugt hergestellt nach dem Gasphasenverfahren, einge­ setzt werden.

Bevorzugte Zusammensetzungen der Komponente B sind aus 5 bis 50, vorzugsweise 15 bis 35 Gew.-% epoxygruppenhaltigen Verbindungen und 50 bis 95, vorzugsweise 65 bis 85 Gew.-% Ethylen aufgebaut.

Bevorzugte Komponenten B), welche allein oder in Mischungen ein­ gesetzt werden können, sind Copolymere aus Ethylen und einem Glycidylester der allgemeinen Formel I

wobei R¹ , R² unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen Alkyl­ rest mit 1 bis 5 C-Atomen bedeuten, wobei Wasserstoff und der Methylrest bevorzugt sind.

Als bevorzugte Verbindungen seien Glycidylacrylat, Glycidylmeth­ acrylat und Glycidylethylacrylat genannt.

Verfahren zur Herstellung derartiger Copolymere sind dem Fachmann bekannt (z. B. Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie, 4. Aufl. Bd. 19, S. 169-175).

Als Komponente C) enthalten die erfindungsgemäßen Formmassen 5 bis 60, vorzugsweise 10 bis 50 und insbesondere 15 bis 45 Gew.-% eines halogenfreien Flammschutzmittels.

Die im Handel erhältlichen Magnesiumhydroxid-Produkte sind plätt­ chenförmige Feststoffe und weisen im allgemeinen eine spezifische Oberfläche, bestimmt nach der BET Methode gemäß DIN 66 131 im Be­ reich von 5 bis 100 m²/g, bevorzugt von 5 bis 20 und insbesondere von 8 bis 12 m²/g auf. Die mittlere Teilchengröße beträgt im all­ gemeinen von 0,4 bis 20 µm bevorzugt von 0,5 bis 2 µm und insbe­ sondere von 0,8 bis 1,5 µm.

Herstellverfahren sind dem Fachmann bekannt, so daß weitere Ein­ zelheiten sich erübrigen.

Bevorzugt sind als Flammschutzmittel in den erfindungsgemäßen Formmassen Magnesiumhydroxide, welche mit einer Silanverbindung oberflächlich vorbehandelt sind.

Durch die Silanisierung kann mit einer geringeren Menge Mg(OH)₂ die gewünschte V-O Einstufung gemäß UL 94 erreicht werden. Zusätzlich lassen sich günstigere mechanischen Eigenschaften (insbesondere die Schlagzähigkeit) der Formkörper erzielen.

Geeignete Silanverbindungen sind solche der allgemeinen Formel III

(X-CH₂)_n)_k-Si-(O-C_mH_2m+1)_4-k III

in der die Substituenten folgende Bedeutung haben:

n eine ganze Zahl von 2 bis 10, bevorzugt 3 bis 4
m eine ganze Zahl von 1 bis 5, bevorzugt 1 bis 2
k eine ganze Zahl von 1 bis 3, bevorzugt 1.

Bevorzugte Silanverbindungen sind Aminopropyltrimethoxysilan, Aminobutyltrimethoxysilan, Aminopropyltriethoxysilan, Aminobutyl­ triethoxysilan sowie die entsprechenden Silane, welche als Sub­ stituent X eine Glycidylgruppe enthalten.

Die Silanverbindungen werden im allgemeinen in Mengen von 0,05 bis 5, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 und insbesondere 0,8 bis 1 Gew.-% (bezogen auf C) zur Oberflächenbeschichtung eingesetzt.

Bevorzugtes Flammschutzmittel (C) ist elementarer roter Phosphor, insbesondere in Kombination mit glasfaserverstärkten Formmassen, der in unbehandelter Form eingesetzt werden kann.

Besonders eignen sich jedoch Zubereitungen, in denen der Phosphor oberflächlich mit niedermolekularen flüssigen Substanzen wie Silikonöl, Paraffinöl oder Estern der Phthalsäure oder Adipin­ säure oder mit polymeren oder oligomeren Verbindungen, z. B. mit Phenolharzen oder Aminoplasten sowie Polyurethanen beschichtet sind.

Außerdem sind Konzentrate von rotem Phosphor, z. B. in einem Poly­ amid oder Elastomeren als Flammschutzmittel geeignet. Ins­ besondere eignen sich Polyolefinhomo- und -copolymere als Konzen­ tratpolymere. Jedoch sollte der Anteil des Konzentratpolymeren nicht mehr als 35 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Komponen­ ten (A) und (B) in der erfindungsgemäßen Formmasse betragen.

Die mittlere Teilchengröße (d₅₀) der in den Formmassen verteilten Phosphorpartikel liegt bevorzugt im Bereich von 0,0001 bis 0,5 mm; insbesondere von 0,001 bis 0,2 mm.

Bei der Komponente C) handelt es sich um organische und anorgani­ sche Phosphor enthaltende Verbindungen, in denen der Phosphor die Wertigkeitsstufe -3 bis +5 besitzt. Unter der Wertigkeitsstufe soll der Begriff "Oxidationsstufe" verstanden werden, wie er im Lehrbuch der Anorganischen Chemie von A.F. Hollemann und E. Wi­ berg, Walter des Gruyter und Co. (1964, 57. bis 70. Auflage), Seite 166 bis 177, wiedergegeben ist. Phosphorverbindungen der Wertigkeitsstufen -3 bis +5 leiten sich von Phosphin (-3), Di­ phosphin (), Phosphinoxid (-1), elementarem Phosphor (+0), hy­ pophosphoriger Säure (+1), phosphoriger Säure (+3), Hypodiphosp­ horsäure (+4) und Phosphorsäure (+5) ab.

Aus der großen Zahl von phosphorhaltigen Verbindungen seien nur einige Beispiele erwähnt.

Beispiele für Phosphorverbindungen der Phosphin-Klasse, die die Wertigkeitsstufe -3 aufweisen, sind aromatische Phosphine, wie Triphenylphosphin, Tritolylphosphin, Trinonylphosphin, Trinaph­ thylphosphin u. a. Besonders geeignet ist Triphenylphosphin.

Beispiele für Phosphorverbindungen der Diphosphinklasse, die die Wertigkeitsstufe -2 aufweisen, sind Tetraphenyldiphosphin, Tetra­ naphthyldiphosphin u. a. Besonders geeignet ist Tetranaphthyldi­ phosphin.

Phosphorverbindungen der Wertigkeitsstufe -1 leiten sich vom Phosphinoxid ab. Beispiele sind Triphenylphosphinoxid, Tritolyl­ phosphinoxid. Trinonylphosphinoxid, Trinaphthylphosphinoxid. Be­ vorzugt ist Triphenylphosphinoxid.

Phosphor der Wertigkeitsstufe +0 ist der elementare Phosphor, wie vorstehend erwähnt.

Phosphorverbindungen der "Oxidationsstufe" ±1 sind z. B. Hypo­ phosphite. Sie können Salzcharakter haben oder rein organischer Natur sein. Beispiele sind Calciumhypophosphit und Magnesiumhypo­ phosphit, daneben auch Doppelhypophosphite oder komplexe Hypo­ phosphite, oder organische Hypophosphite, wie Cellulosehypophosp­ hitester, Ester der hypophosphorigen Säuren mit Diolen, wie z. B. von 1,10-Dodecyldiol. Auch substituierte Phosphinsäuren und deren Anhydride, wie z. B. Diphenylphosphinsäure, können eingesetzt wer­ den. Auch Melaminhypophosphit ist geeignet. Des weiteren kommen in Frage Diphenylphosphinsäure, Di-p-Tolylphosphinsäure, Di-Kre­ sylphosphinsäureanhydrid, Es kommen aber auch Verbindungen wie Hydrochinon-, Ethylenglykol-, Propylenglykol-bis (diphenylphosp­ hinsäure)ester u. a. in Frage. Ferner sind geeignet Aryl(Al­ kyl)phosphinsäureamide, wie z. B. Diphenylphosphinsäure-dimethyla­ mid und Sulfonamidoaryl(alkyl)phosphinsäurederivate, wie z. B. p- Tolylsulfonamidodiphenylphosphinsäure. Bevorzugt eingesetzt wer­ den Hydrochinon- und Ethylenglykol-bis- (diphenylphosphinsäu­ re)ester und das Bisdiphenylphosphinat des Hydrochinons.

Phosphorverbindungen der Oxidationsstufe +3 leiten sich von der phosphorigen Säure ab. Geeignet sind cyclische Phosphonate, die sich vom Pentaerythrit, Neopentylglykol oder Brenzkatechin ablei­ ten. Ferner ist Phosphor der Wertigkeitsstufe +3 in Triaryl(al­ kyl)phosphiten, wie z. B. Triphenylphosphit, Tris(4-decylphe­ nyl)phosphit, Tris(2,4-di-tert.-butylphenyl)phosphit oder Phenyl­ didecylphosphit u. a. enthalten. Es kommen aber auch Diphosphite, wie z. B. Propylenglykol-1,2-bis(diphosphit) oder cyclische Phosp­ hite, die sich vom Pentaerythrit, Neopentylglykol oder Brenzkate­ chin ableiten, in Frage.

Besonders bevorzugt werden Methylneopentylglykolphosphonat (Me­ thanphosphonsäuremethylester) und -phosphit sowie Dimethyl­ pentaerythritdiphosphonat und -phosphit.

Als Phosphorverbindungen der Oxidationsstufe +4 kommen vor allem Hypodiphosphate, wie z. B. Tetraphenylhypodiphosphat oder Bisneo­ pentylhypodiphosphat in Betracht.

Als Phosphorverbindungen der Oxidationsstufe +5 kommen vor allem alkyl- und arylsubstituierte Phosphate in Betracht. Beispiele sind Phenylbisdodecylphosphat, Phenylethylhydrogenphosphat, Phe­ nyl-bis (3,5,5-trimethylhexyl)phosphat, Ethyldiphenylphosphat, 2-Ethylhexyldi(tolyl)phosphat, Diphenylhydrogenphosphat, Bis(2-ethylhexyl)-p-tolylphosphat, Tritolylphosphat, Bis(2-ethyl­ hexyl)-phenylphosphat, Di(nonyl)phenylphosphat, Phenylmethylhy­ drogenphosphat, Di(dodecyl)-p-tolylphosphat, p-Tolyl- bis(2,5,5-trimethylhexyl)phosphat oder 2-Ethylhexyldiphenylphosp­ hat. Besonders geeignet sind Phosphorverbindungen, bei denen je­ der Rest ein Aryloxi-Rest ist. Ganz besonders geeignet ist Tri­ phenylphosphat.

Des weiteren können auch cyclische Phosphate eingesetzt werden. Besonders geeignet ist hierbei Diphenylpentaerythritdiphosphat und Phenylneopentylglykolphosphat.

Außer den oben angeführten niedermolekularen Phosphorverbindungen kommen noch oligomere und polymere Phosphorverbindungen in Frage.

Solche polymeren, halogenfreien organischen Phosphorverbindungen mit Phosphor in der Polymerkette entstehen beispielsweise bei der Herstellung von pentacyclischen, ungesättigten Phosphindihaloge­ niden, wie es beispielsweise in der DE-A 20 36 173 beschrieben ist. Das Molekulargewicht gemessen durch Dampfdruckosmometrie in Dimethylformamid, der Polyphospholinoxide soll im Bereich von 500 bis 7.000, vorzugsweise im Bereich von 700 bis 2.000 liegen.

Der Phosphor besitzt hierbei die Oxidationsstufe -1.

Ferner können anorganische Koordinationspolymere von Aryl(Al­ kyl)-phosphinsäuren wie z. B. Poly-β-natrium(I)-methylphenylphosp­ hinat eingesetzt werden. Ihre Herstellung wird in DE-A 31 40 520 angegeben. Der Phosphor besitzt die Oxidationszahl +1.

Weiterhin können solche halogenfreien polymeren Phosphorverbin­ dungen durch die Reaktion eines Phosphonsäurechlorids, wie z. B. Phenyl-, Methyl-, Propyl-, Styryl- und Vinylphosphonsäuredichlo­ rid mit bifunktionellen Phenolen, wie z. B. Hydrochinon, Resorcin, 2,3,5-Trimethylhydrochinon, Bisphenol-A, Tetramethylbisphenol-A oder entstehen.

Weitere halogenfreie polymere Phosphorverbindungen, die in den erfindungsgemäßen Formmassen enthalten sein können, werden durch Reaktion von Phosphoroxidtrichlorid oder Phosphorsäureesterdich­ loriden mit einem Gemisch aus mono-, bi- und trifunktionellen Phenolen und anderen Hydroxylgruppen tragenden Verbindungen her­ gestellt (vgl. Houben-Weyl-Müller, Thieme-Verlag Stuttgart, Orga­ nische Phosphorverbindungen Teil II (1963)). Ferner können poly­ mere Phosphonate durch Umesterungsreaktionen von Phosphonsäuree­ stern mit bifunktionellen Phenolen (vgl. DE-A 29 25 208) oder durch Reaktionen von Phosphonsäureestern mit Diaminen oder Diami­ den oder Hydraziden (vgl. US-PS 4 403 075) hergestellt werden. In Frage kommt aber auch das an organische Poly(ammoniumphosphat).

Es können auch oligomere Pentaerythritphosphite, -phosphate und -phosphonate gemäß EP-B 8 486, z. B. Mobil Antiblaze® 19 (einge­ tragenes Warenzeichen der Firma Mobil Oil) verwendet werden.

Ganz besonders bevorzugt zum Einsatz gelangen Triphenylphosphino­ xid, Triphenylphosphat, Hydrochinon-bis-(diphenylphosphinsäu­ re)ester und Methylneopentylphosphat (Methanphosphonsäureneopentylester) sowie Mobil Antiblaze 19 so­ wie Resorcinoldiphosphat, wobei diese Verbindungen allein oder in beliebigen Mischungsverhältnissen zugesetzt werden können.

Weitere bevorzugte Flammschutzmittel sind Melamin (Formel I) und Melamincyanurat, wobei letzteres ein Reaktionsprodukt aus vor­ zugsweise äquimolaren Mengen von Melamin und Cyanursäure bzw. Isocyanursäure (Formeln IIa und IIb) ist.

Man erhält es z. B. durch Umsetzung von wäßrigen Lösungen der Aus­ gangsverbindungen bei 90 bis 100°C. Das im Handel erhältliche Pro­ dukt ist ein weißes Pulver mit einer mittleren Korngröße d₅₀ von 1,5 bis 2,5 µm.

Darüber hinaus sind Melaminoxalat, Melaminphosphat, Melaminborat oder Melaminstearat als Komponente C) geeignet.

Es können auch Mischungen der o.g. Triazinderivate eingesetzt werden, wobei das Mischungsverhältnis beliebig ist.

Weitere geeignete Flammschutzmittel sind Mischungen aus Metall­ carbonaten von Metallen der 2. Hauptgruppe des Periodensystems.

Als besonders geeignet haben sich Mischungen aus
c₁) einem Magnesium-Calcium-Carbonat der allgemeinen Formel Mg_xCa_y(CO₃)_x+y.m H₂O,
wobei x und y Zahlen von 1 bis 5 bedeuten
und x/y ≧ 1 gilt
und m ≧ 0
und
c₂) einem basischen Magnesium-Carbonat der allgemeinen Formel Mg_n(CO₃)_v(OH)_2n-2v.w H₂O, wobei
n eine Zahl von 1 bis 6 bedeutet,
v eine Zahl größer als 0 und kleiner als 6
und n/v < 1 gilt
und w ≧ 0
erwiesen, wobei das Mengenverhältnis von c₁) :c₂) im Bereich von 1 : 1 bis 3 : 1 liegt.

Die Magnesium-Calcium-Carbonate c₁) können sowohl wasserhaltig als auch wasserfrei sein. Bevorzugt sind die natürlich vorkommenden Mineralien wie Dolomit und Huntit.

Besonders bevorzugt ist eine wasserfreie Form, in der x = 3 und y = 1 gilt, Mg₃Ca(CO₃)₄ (Huntit).

Die basischen Magnesiumcarbonate c₂) können ebenfalls sowohl in wasserhaltiger als auch wasserfreier Form eingesetzt werden. Auch hier sind die natürlich vorkommenden Mineralien wie Hydromagne­ sit, eine wasserhaltige Verbindung mit n = 5, v = 4 und w = 4, Mg₅(CO₃)₄(OH)₂.4 H₂O bevorzugt.

Besonders bevorzugt liegt das Verhältnis von c₁) :c₂) im Bereich von 1 : 1 bis 2 : 1.

Das Mischungsverhältnis der beiden Komponenten B) und C) ist in weiten Grenzen variabel. Bevorzugt sind Verhältnisse von 10 bis 70 Gew.-% Komponente B) mit 30 bis 90 Gew.-% Komponente C), bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten B) und C).

Als Komponente D) können die erfindungsgemäßen Formmassen bis zu 70, insbesondere nicht mehr als 50 Gew.-% übliche Zusatzstoffe und Verarbeitungshilfsmittel enthalten.

Als Komponente D) können die erfindungsgemäßen Formmassen 1 bis 50, bevorzugt 5 bis 40 und insbesondere 10 bis 30 Gew.-% eines Füllstoffes.

Als bevorzugte faserförmige Füllstoffe seien Kohlenstoffasern, Aramid-Fasern und Kaliumtitanat-Fasern genannt, wobei Glasfasern als E-Glas besonders bevorzugt sind. Diese können als Rovings oder Schnittglas in den handelsüblichen Formen eingesetzt werden.

Die faserförmigen Füllstoffe können zur besseren Verträglichkeit mit dem Thermoplasten mit einer Silanverbindung oberflächlich vorbehandelt sein.

Geeignet sind auch nadelförmige mineralische Füllstoffe.

Unter nadelförmigen mineralischen Füllstoffen wird im Sinne der Erfindung ein mineralischer Füllstoff mit stark ausgeprägtem na­ delförmigen Charakter verstanden. Als Beispiel sei nadelförmiger Wollastonit genannt. Vorzugsweise weist das Mineral ein L/D- (Länge Durchmesser) -Verhältnis von 8 : 1 bis 35 : 1, bevorzugt von 8 : 1 bis 11 : 1 auf. Der mineralische Füllstoff kann gegebe­ nenfalls mit den vorstehend genannten Silanverbindungen vorbehan­ delt sein; die Vorbehandlung ist jedoch nicht unbedingt erforder­ lich.

Als weitere Füllstoffe seien Kaolin, calciniertes Kaolin, Wollastonit, Talkum und Kreide genannt. Weitere Zusatzstoffe und Verarbeitungshilfsmittel seien in Mengen von 0 bis 2 Gew.-% fluorhaltige Ethylenpolymerisate genannt. Hierbei handelt es sich um Polymerisate des Ethylens mit einem Fluorgehalt von 55 bis 76 Gew.-%, vorzugsweise 70 bis 76 Gew.-%.

Beispiele hierfür sind Polytetrafluorethylen (PTFE), Tetrafluor­ ethylen-Copolymere oder Tetrafluorethylen-Copolymerisate mit kleineren Anteilen (in der Regel bis zu 50 Gew.-%) copoly­ merisierbarer ethylenisch ungesättigter Monomerer. Diese werden z. B. von Schildknecht in "Vinyl and Related Polymers", Wiley- Verlag, 1952, Seiten 484 bis 494, und von Wall in "Fluorpolymers" (Wiley Interscience, 1972) beschrieben.

Diese fluorhaltigen Ethylenpolymerisate liegen homogen verteilt in den Formmassen vor und weisen bevorzugt eine Teilchengröße d₅₀ (Zahlenmittelwert) im Bereich von 0,05 bis 10 µm, insbesondere von 0,1 bis 5 µm auf. Diese geringen Teilchengrößen lassen sich besonders bevorzugt durch Verwendung von wäßrigen Dispersionen von fluorhaltigen Ethylenpolymerisaten und deren Einarbeitung z. B. in eine Polyesterschmelze erzielen.

Als Zusatzstoffe seien Schlagzähmodifier genannt (auch als kautschukelastische Polymerisate oder Elastomere bezeichnet), die in Mengen bis zu 20 Gew.-%, bevorzugt bis zu 15 Gew.-% enthalten sein können.

Geeignet sind übliche Kautschuke, z. B. Ethylencopolymere mit re­ aktiven Gruppen, Acrylatkautschuk und Polymerisate konjugierter Diene, wie Polybutadienkautschuk und Polyisoprenkautschuk. Die Dienpolymerisate können, in an sich bekannter Weise, teilweise oder vollständig hydriert sein. Außerdem kommen z. B. in Be­ tracht: hydrierter Styrolbutadienkautschuk, Ethylen-Propylen- Dien-Kautschuk, Polybutylen- und Polyoctenamerkautschuke, Ionome­ re, Blockcopolymere aus vinylaromatischen Monomeren mit Dienen wie Butadien oder Isopren (an sich bekannt aus EP-A 62 282) mit dem Aufbau M¹M²-, M¹M²M¹M²- oder M¹M²M¹-, wobei diese Block­ polymerisate auch Segmente mit statistischer Verteilung enthalten können, sowie Stern-Block-Copolymere. Als besonders geeignet ha­ ben sich Polymerisate konjugierter Diene wie Polybutadienkaut­ schuk oder Polyisoprenkautschuk erwiesen. Derartige synthetische Kautschuke sind dem Fachmann geläufig und zusammenfassen in "Ull­ manns Encyklopädie der Technischen Chemie", 4. Auflage, Bd. 13, Seiten 595 bis 634, Verlag Chemie GmbH, Weinheim 1977, beschrie­ ben.

Als Zusatzstoffe seien genannt Hitze- und Lichtstabilisatoren, Gleit- und Entformungsmittel, Färbemittel, wie Farbstoffe und Pigmente in üblichen Mengen.

Weiter seien Ester oder Amide aus mindestens einem Alkohol oder Amin mit mindestens drei funktionellen Gruppen und einer oder mehrerer Mono- oder Dicarbonsäuren mit 5 bis 34 C-Atomen genannt, wobei Pentaerythritoltetrastearat bevorzugt ist, bzw. Salze des Mg, Ca, Zn mit Carbonsäuren mit 5 bis 34 C-Atomen, insbesondere Calciumstearat.

Über Art und Menge dieser Zusatzstoffe lassen sich die gewünsch­ ten Eigenschaften der Endprodukte in weitem Maße steuern.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Formmassen kann nach an sich bekannten Verfahren erfolgen. Nach einer bevorzugten Aus­ führungsform erfolgt die Herstellung durch Zugabe der Komponenten B) sowie C), zur Schmelze der Komponente A).

Zweckmäßigerweise verwendet man hierzu Extruder, z. B. Einschnec­ ken- oder Zweischneckenextruder oder andere herkömmliche Plasti­ fizierungsvorrichtungen wie Brabender-Mühlen oder Banbury-Mühlen.

Die Kunststoffmischungen kann man bei Anwesenheit eines thermoplastischen Polykondensates danach einer weiteren thermi­ schen Behandlung, d. h. einer Nachkondensation in fester Phase un­ terwerfen. In Temperaggregaten wie z. B. einem Taumler-Mischer oder kontinuierlich sowie diskontinuierlich betriebenen Temper­ rohren tempert man die in der jeweiligen Bearbeitungsform vorlie­ gende Formmasse, bis die gewünschte Viskositätszahl VZ oder rela­ tive Viskosität ηrel z. B. des Polyamids erreicht wird. Der Temperaturbereich der Temperung hängt vom Schmelzpunkt der reinen Komponente A) ab. Bevorzugte Temperaturbereiche sind 5 bis 50, vorzugsweise 20 bis 30°C unterhalb des jeweiligen Schmelzpunkts von A). Das Verfahren erfolgt vorzugsweise in einer Inertgas­ atmosphäre, wobei Stickstoff und überhitzter Wasserdampf als Inertgase bevorzugt sind.

Die Verweilzeiten betragen im allgemeinen von 0,5 bis 50, vor­ zugsweise 4 bis 20 Stunden. Anschließend werden aus den Formmas­ sen mittels üblicher Vorrichtungen Formteile hergestellt.

Die erfindungsgemäßen Formmassen zeichnen sich durch eine gute Verarbeitbarkeit sowie durch eine gute Flammfestigkeit ins­ besondere kein brennendes Abtropfen aus. Darüber hinaus bleiben die mechanischen Eigenschaften selbst bei der Anwesenheit einer Phosphorverbindung weitestgehend erhalten. Deshalb eignen sie sich zur Herstellung von Fasern, Folien und Formkörpern jeglicher Art, welche insbesondere im Elektrobereich sowie Elektronikindu­ strie verwendet werden, z. B. Lampenteile wie Lampenfassungen und -halterungen, Stecker und Steckerleisten, Spülenkörper, Gehäuse für Kondensatoren oder Schaltschütze sowie Sicherungsschalter, Relaisgehäuse und Reflektoren sowie Abdeckungen, Computergehäuse und Schalterteile.

Beispiele

Es wurden folgende Komponenten eingesetzt:

Komponente A)

A/1 Polybutylenterephthalat mit einer VZ von 130 ml/g, gemessen in Phenol/Dichlorbenzol (1 : 1) (Ultradur® B 4500) der BASF AG
A/2 Polyamid 6 mit einer VZ von 151 ml/g, gemessen in 96%iger H₂

SO₄

als 0,5 gew.-%ige Lösung (Ultramid® B3) der BASF AG

Komponente B) Herstellvorschrift der E-GMA-Copolymeren

Die Copolymerisation von Ethylen und Glycidylmethacrylat wurde in einem kontinuierlich betriebenen Rührautoklaven mit 1 Liter Innenvolumen durchgeführt. Dabei betrug der Reaktionsdruck 1500 bar und die mittels zudosiertem Peroxid eingestellte Reakti­ onstemperatur 220°C. Der Ethylendurchsatz lag bei 10 kg/h. Dabei wurde als Radikalbildner ein Gemisch aus t-Butylperpivalat und t.-Butylperisononanoat im Molverhältnis 1 : 1, gelöst in Isodode­ can, verwendet. Als Molekulargewichtsregler wurde Propionaldehyd verwendet, der dem Gasgemisch zudosiert wurde. Die in der nach­ stehenden Tabelle angegebenen Peroxidmengen beziehen sich auf die ges. Monomere in mol-ppm.

Das mittlere Molekulargewicht (M_n) Zahlenmittel wurde durch GPC bestimmt mit LDPE-Standard.

Die Schmelzviskosität wurde gemäß DIN 51 562 bei 120°C gemessen.
B/1V Polyethylencopolymer mit 12 Gew.-% Glycidylmethacrylat M_n: 120 000 g/mol (Bondfast®E der Sumitomo Chem.) Die Schmelzviskosität gemäß DIN 51562 ist nicht mehr meßbar.
B/2V Copolymer aus 64 Gew.-% Ethylen, 28 Gew.-% Methylmeth­ acrylat, 8 Gew.-% Glycidylmethacrylat M_n: 90 000 g/mol (Lotader®8900 der Elf Atochem). Die Schmelzviskosität ge­ mäß DIN 51562 ist nicht mehr meßbar.
C/1 TPPO (Triphenylphosphinoxid)
C/2 Melamincyanurat mit einer mittleren Teilchengröße von 1,5 µm
C/3 Magnesiumhydroxid aminosilanisiert (Magnifin® H10B, Mar­ tinswerke GmbH)

Komponente D Silanisierte Schnittglasfaser mit einer Dicke von 10 µm Herstellung der thermoplastischen Formmassen

Die Komponenten A bis D wurden in dem der Tabelle zu entnehmenden Mengenverhältnis auf einer ZSK 25 bei 260°C mit 5 kg/h und einer Umdrehungszahl von 120 min^-1 extrudiert. Der Strang im Wasserbad gekühlt und anschließend granuliert und bei 80°C im Vakuum 10 h getrocknet.

Die Schnittglasfaser wurde in den Schmelzestrom dosiert.

Für den Brandtest wurden Stäbe abgespritzt und nach üblicher Kon­ ditionierung entsprechend UL 94 geprüft.

Die Ergebnisse der Messungen und die Zusammensetzungen der Form­ massen sind der Tabelle zu entnehmen.

Claims (9)

1. Thermoplastische Formmassen enthaltend

• A) 10 bis 90 Gew.-% mindestens eines thermoplastischen Polyme­ ren
• B) 1 bis 20 Gew.-% eines epoxygruppenhaltigen Polyethylens mit einem mittleren Molekulargewicht M_n (Zahlenmittel) von 500 bis 20 000 g/mol
• C) 5 bis 60 Gew.-% eines halogenfreien Flammschutzmittels
• D) 0 bis 70 Gew.-% weiterer Zusatzstoffe und Verarbeitungs­ hilfsmittel,

wobei die Summe der Gewichtsprozente der Komponenten A) bis D) 100% ergibt.

2. Thermoplastische Formmassen nach Anspruch 1, enthaltend Poly­ mere A) ausgewählt aus der Gruppe der Polyester, Polyamide, Polycarbonate, Polyphenylenether, vinylaromatischen Polyme­ ren, oder deren Mischungen.

3. Thermoplastische Formmassen nach den Ansprüchen 1 oder 2, enthaltend als Komponente B) ein Copolymer aus Ethylen und einem Glycidylester der allgemeinen Formel I
wobei R¹, R² unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 5 C-Atomen bedeuten.

4. Thermoplastische Formmassen nach den Ansprüchen 1 bis 3, in denen die Komponente B) eine Schmelzviskosität (bei 120°C) von 10 bis 10 000 mm²/s gemäß DIN 51562 aufweist.

5. Thermoplastische Formmassen nach den Ansprüchen 1 bis 4, in denen die Komponente B), aus
5 bis 50 Gew.-% epoxygruppenhaltigen Verbindungen und
50 bis 95 Gew.-% Ethylen
aufgebaut ist.

6. Thermoplastische Formmassen nach den Ansprüchen 1 bis 5, in denen die Komponente C) ausgewählt ist aus der Gruppe der Ma­ gnesiumhydroxide, Phosphor, phosphorhaltigen Verbindungen, Melamin, Melamincyanurat, Phosphor-Stickstoffverbindungen, Erdalkalicarbonaten oder deren Mischungen.

7. Thermoplastische Formmassen nach den Ansprüchen 1 bis 6, ent­ haltend als Komponente D) 1 bis 50 Gew.-% faserförmige Füll­ stoffe.

8. Verwendung der thermoplastischen Formmassen gemäß den Ansprü­ chen 1 bis 7 zur Herstellung von Fasern Folien und Form­ körper.

9. Formkörper erhältlich aus den thermoplastischen Formmassen gemäß den Ansprüchen 1 bis 7.