DE3320333C1

DE3320333C1 - Bis-(pentabrombenzyl)-terephthalat, dessen Herstellung und Verwendung

Info

Publication number: DE3320333C1
Application number: DE19833320333
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr. 5024 Pulheim Jenkner; Robert 5000 Köln Strang
Original assignee: Chemische Fabrik Kalk GmbH
Current assignee: Chemische Fabrik Kalk GmbH
Priority date: 1983-06-04
Filing date: 1983-06-04
Publication date: 1984-01-26

Description

Das erflndungsgemäße Produkt wird als Brandschutzkomponente in an sich bekannter Weise in jeweiligen thermoplastischen Kunststoffen eingearbeitet. Die einzuarbeitende Menge dieser Brandschutzkomponente beträgt je nach der zu erzielenden Brandwidrigkeit und je nach Art des Kunststoffes vorzugsweise 3 bis 25 Gew.-9Ó bezogen auf die gebrauchsfertige Kunststoffmischung.
Ciegebenenfalls kann durch Zugabe von Atimontrioxid die Brandschutzwirkung des erfindungsgemäßen Produktes unterstützt werden.
Mit den nachfolgenden Beispielen soll die Herstellung des erfindungsgemäßen Produktes und dessen Anwendung beschrieben werden.
Beispiel 1 (Herstellung) In einem Reaktionsgefäß wird eine Suspension von 113 Gewichtsteilen (GT) Pentabrombenzylbrom id und 800 GT Methylglykol vorgelegt und auf eine Temperatur von 100" C erhitzt. Zu dieser Suspension wird unter Rühren im Laufe von 30 Minuten eine Lösung von 16,6 GT Terephthalsäure in 120 GT 2n-lCOH zudosiert und in weiteren 10 Stunden die Reaktion zu Ende geführt.
Dabei scheidet sich das Umsetzungsprodukt als feinteiliger, farbloser Niederschlag ab. Nach dem Abkühlen wird das Umsetzungsprodukt abfiltriert, in 400 GT Methanol aufgeschlämmt, erneut abfiltriert und mit weiteren 40CiT Methanol nachgewaschen. Nach dem Trocknen bei einer Temperatur von 70° C werden 109 GT Bis-(pentabrombenzyl)-terephthalat als farbloses, feinteiliges Pulver mit einem Bromgehalt von 70,00b (theor. 70,400) erhalten. Die Ausbeute entspricht 96,50ó der Theorie, der Schmelzbereich liegt bei 300 bis 310°C.
Beispiel 2 (Verwendung) Das erfindungsgemäße Produkt wird zusammen mit Antimontrioxid entsprechend der nachfolgenden Tabelle in den jeweiligen thermoplastischen Kunststoff in an sich bekannter Weise eingarbeitet.
Aus diesen Mischungen werden für den Brandtest nach UL 94 Stäbe von 1,6 mm Stärke und 127 x 12,7 mm Seitenlänge und für den Xenon-Test zur UV-Beständigkeit Platten von 4 mm Stärke hergestellt.
Die Untersuchungsergebnisse zeigt die nachfolgende Tabelle: Tabelle 1 AB S-Polymerisat Polybutylenterephthalt Zusammensetzung (in Gew.-0/o) Kunststoff 100 76,9 100 81,5 Produkt (erf. gemäß) - 18,1 - 14,5 Antimontrioxid - 5,0 - 4,0 Brandtest nach UL 94 HB V-O HB V-O (1,6 mm Plattenstärke) Ausschwitztest 250 Stunden/XOo C Gewichtsverlust % - 0,65 0 65 Belag - kein - -5 Tage/l400 C Gewichtsverlust - - - 2,8 Belag -, - - kein 10 Tage/600 C/90% rel. Feuchte Gewichtsverlust % - 0,5 0 5 UV-Test 100 Stunden Xenon-Test - - - beständig - Leerseite -

Claims

Patentansprüche: 1. Bis-(pentabrombenzyl)-terephthalat mit einem Bromgehalt von 68 bis 70,4°Ó und einem Schmelzbereich von 300 bis 310 C.
2. Verfahren zur Herstellung des Produktes gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus Pentabrombenzylbromid und einem polaren Lösungsmittel vorgelegt und auf eine Temperatur von etwa 1000 C erwärmt wird, in dieses Ciemisch eine Lösung von Terephthalsäure in Alkalihydroxidlösung eingerührt und das Reaktionsgemisch unter Aufrechterhaltung der Temperatur von etwa 100 C weitergerührt wird bis die Umsetzung abgelaufen ist, worauf das entstandene feste Reaktionsprodukt von der flüssigen Phase abgetrennt, gewaschen und getrocknet wird.
3. Verwendung des Produktes gemäß Anspruch 1 als Brandschutzmfttel in thermoplastischen Kunststoffen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Bis-(pentabrombenzyl )-terephthalat, ein Verfahren zu dessen Herstellung und seine Verwendung als Brandschutzmittel in thermoplastischen Kunststoffen.

Von Brandschutzmitteln, die zur Einarbeitung in thermoplastische Kunststoffe geeignet sind, wird insbesondere eine gute Thermostabilität verlangt. Sie dürfen sich auch bei hohen Verarbeitungstemperaturen der thermoplastischen Kunststoffe nicht zersetzen und sollen aus den thermoplastischen Kunststoffen, in die sie eingarbeitet sind, nicht ausschwitzen. Dies soll auch dann nicht der Fall sein, wenn die brandgeschützt äusgerüsteten thermoplastischen Kunststoffe dem sogenannten Tropentest ausgesetzt werden, d. h. auch wenn die brandgeschützt ausgerüsteten Proben dieser Kunststoffe eine gewisse Zeit erhöhten Temperaturen ausgesetzt werden, darf das eingearbeitete Brandschutzmittel nicht an die Oberfläche migrieren. Durch das Ausschwitzen würde der brandhemmende Effekt zunehmend vermindert und zudem wären die Kunststoffteile durch einen unerwünschten Oberflächenbelag im Aussehen erheblich beeinträchtigt.

Als Verbindungen, die den gestellten Anforderungen weitgehend entsprechen, wurden schon verschiedene organische Bromverbindungen vorgeschlagen, insbesondere solche mit hohem Bromgehalt, in denen das Brom vornehmlich aromatisch gebunden ist. Die hier in Betracht gezogenen Produkte sind solche, die durch Umsetzung von Pentabrombenzylbromid und Carboxylgruppen enthaltenen Verbindungen erhalten werden.

So wird beispielsweise in der DE-OS 31 20 556 ein Umsetzungsprodukt aus HET-Säure und Pentabrombenzylbromid vorgeschlagen, ein Produkt, das außer Brom noch Chlor im Molekül enthält. Obwohl sich dieses Produkt als Brandschutzkomponente für thermoplastische Kunststoffe als wirkungsvoll erwiesen hat, so ist doch die Anwendung nach neuesten Erkenntnissen bedenklich, da die Bildung toxisch wirkender Verbrennungsprodukte nicht mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann.

Mit einem weiteren Vorschlag aus der DE-OS 29 20085 wird lauf die Verwendung von Pentabrombenzylbromid zur Herstellung von Pentabrombenzylacrylat verwiesen, das nach dem dort beschriebenen Verfahren in polymerer Form erhalten wird und ebenfalls als gutes Brandschutzmittel für thermoplastische Kunststoffe anzusehen ist. Die i Herstellung dieses Produktes ist jedoch mit der Schwierigkei: verbunden, den geeigneten Polymerisationsgrad zu finden bzw. die gewünschte Feinteiligkeit zu erzielen und eine absolute Lösungsmittel freiheit zu gewährleisten, die für die Anwendung dieser Brandschutzkomponente unabdingbare Voraussetzungen sind.

Ein ebenfalls wirkungsvolles Brandschutzmittel für thermoplastische Kunststoffe wird in der DE-OS 30 34 634 vorgeschlagen, das durch Umsetzung von Pentabrombenzylbromid und Tetrabromphthalsäure erhalten wird. Dieses Produkt zeichnet sich durch einen Bromgehalt von mehr als 75ovo aus, hat aber einen Schmelzbereich, der nur bei etwa 270 bis 280"C liegt, und entspricht somit bei hohen Verarbeitungstemperaturen nicht immer den Anforderungen der Thermostabilität. Zudem ist es eine erwiesene Tatsache. daß die UV-Beständigkeit der Kunststoffe, die mit Phthalsäure-Abkömmlingen ausgerüstet sind, relativ gering ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen Stoff zu finden, der als Umsetzungsprodukt aus Pentabrombenzylbromid mit einer Carboxylgruppen enthaltenden Verbindung erhalten werden kann und gegenüber dem aufgezeigten Stand der Technik bei der Verwendung als Brandschutzkomponente in thermoplastischen Kunststoffen günstigere Eigenschaften aufweist.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist Bis-(pentabrombenzyl)-terephthalat mit einem Bromgehalt von 68 bis 70,400 und einem Schmelzbereich von 300 bis 310° C. Es wird hergestellt durch Umsetzung einer Alkalisalz-Lösung der Terephthalsäure mit einer Suspension von Pentabrombenzylbromid in einem polaren Lösungsmittel bei einer Temperatur von etwa 100" C. Als polare Lösungsmittel werden Glykole, wie beispielsweise Methylglykol, insbesondere Glykoläther, eingesetzt.

Das erfindungsgemäße Produkt zeichnet sich durch eine hohe Thermostabilität aus und eignet sich als Brandschutzm ittel für thermoplastische Kunststoffe, insbesondere für ABS-Polymerisate und Polybutylenterephthalat, die bei hohen Temperaturen verarbeitet werden.

Die damit ausgerüsteten Kunststoffe sind beständig gegen UV-Bestrahlung und zeigen auch unter verschärften Bewjtterungsbedlngungen keine Beeinträchtigung der Oberflächen durch ausgeschwitztes Produkt. Die Brandschutzwirkung kann gegebenenfalls durch Antimontrioxid synergistisch unterstützt werden.

Zur Herstellung des erflndungsgemäßen Produktes wird eine Suspension von Pentabrombenzylbromid in Methylglykol vorgelegt und auf eine Temperatur von etwa 1000 C erhitzt. Dazu wird unter Rühren eine äquimolare Menge Terephthalsäure, die in einer 2n-KOH gelöst ist, zudosiert. Das Reaktionsgemisch wird mehrere Stunden bis zur vollständigen Umsetzung der Reaktionspartner bei etwa dieser Temperatur unter~fortgesetztem Rühren belassen. Das Umsetzungsprodukt scheidet sich dabei als farbloser, feinteiliger Niederschlag ab, der nach dem Abfiltrieren, Waschen und Trocknen in hoher Ausbeute erhalten wird, und einen Schmelzbereich von oberhalb 3000 C hat.