DE2506599A1 - FLAME RETARDANT FOR POLYURETHANE FOAM - Google Patents
FLAME RETARDANT FOR POLYURETHANE FOAMInfo
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CIBA-GEIGY AG, BASEL (SCHWEIZ)CIBA-GEIGY AG, BASEL (SWITZERLAND)
DR. ERLEND DINNE PATE MTANWALT 28 BREMENDR. ERLEND DINNE PATE MTANWALT 28 BREMEN
Case 3-9290 uhlandstrasse 25Case 3-9290 uhlandstrasse 25
DeutschlandGermany
Flammschutzmittel für Polyurethan-SchaumstoffeFlame retardants for polyurethane foams
Die Erfindung betrifft neue Phosphonatgemische, die durch Umsetzung von Pentaerythrit mit Dimethyl-methan^ phosphonat erhalten werden, und deren Verwendung als Flammschutzmittel für Polyurethan-Schaumstoffe.The invention relates to new phosphonate mixtures obtained by reacting pentaerythritol with dimethyl methane ^ phosphonate are obtained, and their use as flame retardants for polyurethane foams.
Der Flammschutz von Kunststoffen ist besonders für solche Kunststoffe wichtig, die als Konstruktionsmaterialien verwendet werden. Besonders gefährdet sind dabei Schaumkunststoffe, da diese wegen ihrer vergrösserten Oberfläche besonders leicht brennen. Um die Gefahr eines Brandes zu verringern ,werden solche Konstruktionskunststoffe häufig mit Flammschutzmitteln versehen. Während bei den meisten KunststoffenThe flame retardancy of plastics is particularly important for plastics that are used as construction materials be used. Foam plastics are particularly at risk because they are particularly vulnerable because of their increased surface area burn easily. To reduce the risk of fire, such engineering plastics are often flame retardant Mistake. While with most plastics
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nur eine physikalische Beimengung des Flammschutzmittels möglich ist, hat man bei den Polyurethanen und den daraus hergestellten Schaumstoffen die Möglichkeit einer chemischen Reaktion des Flammschutzmittels sofern das Flammschutzmittel mit Isocyanaten reagierende Gruppen besitzt wie z.B. Hydroxyl· oder Aminogruppen. Der chemische Einbau eines Flammschutzmittels hat gegenüber der physikalischen Beimengung den Vorteil, dass ein allmählicher Wirkungsverlust durch Migration, Extraktion oder Sublimation nicht möglich ist.only a physical addition of the flame retardant is possible, one has the option of a chemical one with the polyurethanes and the foams made from them Reaction of the flame retardant if the flame retardant has groups that react with isocyanates, such as hydroxyl or amino groups. The chemical incorporation of a flame retardant has the advantage over the physical admixture, that a gradual loss of effectiveness through migration, extraction or sublimation is not possible.
Es wurden daher bereits hydroxylgruppenhaltige Phosphorverbindungen, wie sie durch Umsetzung von Polyolen mit Trialkyl- oder Triarylphosphiten entstehen, in der US-PS 3.263.002 als Flammschutzmittel für Polyurethane vorgeschlagen. Diese Polyol-phosphite sind wegen ihrer hydrolytischen Empfindlichkeit als Flammschutzmittel wenig geeignet, man kann sie jedoch durch eine Arbuzow-Reaktion mit organischen Halogenverbindungen in Phosphonate umwandeln, die gegen Hydrolyse relativ stabil sind. Solche Phosphonate von Polyolen, die durch Arbuzow-Reaktion der entsprechenden Polyol-phosphite entstehen, sind z.B. in den US-PS 3.263.003, 3.265.681, 3.330.888 und 3.511.857 beschrieben. In diesen Patentschriften wird auch erwähnt, dass als Polyol unter anderem auch Pentaerythrit in verschiedenen Molverhältnissen mit Trialkyl- oder Triarylphosphiten umgesetzt und der entstandene Phosphitester durch anschliessende Reaktion mit einer organischen Halogenverbindung in ein hydroxylgruppenhaltiges Phosphonat oder Phosphonatgemisch umgewandelt. Diese Produkte können als Flammschutzmittel für Polyurethane verwendet werden, sie haben jedoch den Nachteil von hohen Herstellungskosten, die vor allem auf den relativ hohen Kosten des Trialkylphosphites und der Halogenverbindung beruhen .There have therefore already been phosphorus compounds containing hydroxyl groups, such as those produced by the reaction of polyols with trialkyl or triaryl phosphites, proposed in US Pat. No. 3,263,002 as flame retardants for polyurethanes. These polyol phosphites are not very suitable as flame retardants because of their hydrolytic sensitivity, they can, however, be converted into phosphonates by an Arbuzow reaction with organic halogen compounds, which are relatively stable to hydrolysis. Such phosphonates of polyols, which by Arbuzow reaction of the corresponding Polyol-phosphites are formed, are described, for example, in U.S. Patents 3,263,003, 3,265,681, 3,330,888 and 3,511,857. In these Patent specifications are also mentioned that as a polyol, inter alia, pentaerythritol in various molar ratios reacted with trialkyl or triaryl phosphites and the resulting phosphite ester by subsequent reaction with an organic halogen compound into a hydroxyl-containing one Phosphonate or phosphonate mixture converted. These products can be used as flame retardants for polyurethanes are used, but they have the disadvantage of high manufacturing costs, mainly due to the relatively high Cost of the trialkyl phosphite and the halogen compound are based.
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Es wurde nunmehr gefunden, dass neue Phosphonatgemische, die sich als Flammschutzmittel für Polyurethane eignen, dadurch hergestellt werden können, dass man Pentaerythrit mit 2 bis 4 Molen Dimethyl-methanphosphonat bei Temperaturen von 50-2000C umsetzt und das Reaktionsgemisch gegebenenfalls mit Alkylenoxiden nachbehandelt. Diese neuen Phosphonatgemische haben gegenüber den bekannten Polyol-phosphonaten den Vorteil der wirtschaftlicheren Herstellbarkeit, da das als Ausgangsmaterial verwendete Dimethylmethanphosphonat als Nebenprodukt bei der Herstellung anderer technischer Produkte anfällt. Diese Substanz hat gegenüber Trialkylphosphiten weiterhin den Vorteil der physiologischen Unbedenklichkeit, der Geruchlosigkeit und der Lagerfähigkeit. Weiterhin sind die neuen Phosphonatgemische in einer Stufe herstellbar gegenüber dem zweistufigen Herstellungsprozess der bekannten Phosphonat-Flammschutzmittel. Ein weiterer Vorteil der neuen Phosphonatgemische liegt in ihrer Verwendbarkeit. Während ähnliche Phosphonate von Polyolen sich zwar zur Herstellung von Polyurethan-Hartschäumen eignen, sind sie zum Flammschutz von Polyurethan-Weichschäumen nur bedingt geeignet, da sie deren Druckverformungsverhalten merklich verschlechtern. Dies ist bei den neuen Phoshphonatgemischen weniger der Fall, auch wenn man sie ohne weitere Reinigungs- oder Trennungsoperationen im rohen Zustand verwendet, wie sie bei der erwähnten Reaktion anfallen. Gegenüber halogenhaltigen Flammschutzmitteln haben die erfindungsgemässen Phosphonate den Vorteil, dass sich im Falle eines Brandes keine Halogenwasserstoffdämpfe bilden können, die sowohl wegen ihrer physiologischen Wirkung wie wegen ihrer Korrosionswirkung von Gefahr sind.It has now been found that novel phosphonate mixtures, which are useful as flame retardants for polyurethanes can be prepared by that one pentaerythritol with 2 to 4 moles of dimethyl phosphonate at temperatures of 50-200 0 C, and optionally post-treated the reaction mixture with alkylene oxides. Compared to the known polyol phosphonates, these new phosphonate mixtures have the advantage of being more economical to manufacture, since the dimethyl methanephosphonate used as the starting material is obtained as a by-product in the manufacture of other technical products. Compared to trialkyl phosphites, this substance also has the advantage of physiological harmlessness, odorlessness and storability. Furthermore, the new phosphonate mixtures can be produced in one step compared to the two-step production process of the known phosphonate flame retardants. Another advantage of the new phosphonate mixtures is their usability. While similar phosphonates of polyols are suitable for the production of rigid polyurethane foams, they are only suitable to a limited extent for the flame protection of flexible polyurethane foams, since they noticeably impair their compression set behavior. This is less the case with the new phosphonate mixtures, even if they are used in the crude state without further purification or separation operations, as occur in the aforementioned reaction. Compared to halogen-containing flame retardants, the phosphonates according to the invention have the advantage that, in the event of a fire, no hydrogen halide vapors can form, which are dangerous both because of their physiological effect and because of their corrosive effect.
Die Erfindung betrifft daher neue Phosphonatgemische, die durch Umsetzung von Pentaerythrit mit 2 bis 4 Molen Dimethyl-methanphosphonat bei 50-2000C und gegebenen-The invention therefore relates to novel phosphonate mixtures, the phosphonate dimethyl-by reaction of pentaerythritol with 2 to 4 moles at 50-200 0 C and, where
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falls einer Nachbehandlung mit einem Alkylenoxid erhältlich sind. Die Umsetzung kann durch Katalysatoren beschleunigt werden. Hierfür kommen bekannte Umesterungskatalysatoren in Frage, vorzugsweise Alkali- oder Erdalkalimetalle, -oxide, oder -alkoholate. Beispiele hierfür sind Na, K. Ca, MgO, CaO, NaOCH3, NaOC2H5, Mg(OC2Hc)2, Ca(OCHo)2 oder KOC(CH3)O.if aftertreatment with an alkylene oxide are available. The conversion can be accelerated by using catalysts. Known transesterification catalysts are suitable for this, preferably alkali or alkaline earth metals, oxides or alcoholates. Examples are Na, K. Ca, MgO, CaO, NaOCH 3 , NaOC 2 H 5 , Mg (OC 2 Hc) 2 , Ca (OCHo) 2 or KOC (CH 3 ) O.
Von der jeweiligen Art des Katalysators hängt auch die zur Umesterung nötige Temperatur ab. Der Verlauf der Umesterung lässt sich an Hand der Menge des abgespaltenen •Methanols feststellen, weshalb man die Reaktion zweckmässig so ausführt, dass das abgespaltene Methanol ständig abdestilliert wird. Ausführung der Reaktion unter einem massigen Vakuum, beispielsweise bei 100 Torr erleichtert das Abdestillieren des Methanols und beschleunigt die Reaktion. Da bei dieser Reaktion das Pentaerythrit funktionell vierwertig und das verwendete Phosphonat funktionell zweiwertig ist, kenn sich eine grosse Anzahl von Reaktionsprodukten bilden, deren Zusammensetzung durch die Reaktionsbedingungen beeinflussbar ist. So bildet sich bei einem Molverhältnis Pentaerythrit: Phosphonat von 1:2 relativ viel nicht-cyclisches Diphosphonat der FormelThe temperature required for transesterification also depends on the type of catalyst in question. The course of the transesterification can be determined from the amount of split off • methanol, which is why the reaction is appropriate executes so that the split off methanol is constantly distilled off. Execution of the reaction under a massive A vacuum, for example at 100 torr, facilitates the distilling off of the methanol and accelerates the reaction. Included of this reaction the pentaerythritol is functionally tetravalent and the phosphonate used is functionally divalent A large number of reaction products are formed, the composition of which can be influenced by the reaction conditions is. For example, at a molar ratio of pentaerythritol: phosphonate of 1: 2, a relatively large amount of non-cyclic diphosphonate is formed the formula
IlIl
ι 2CH 0 OH
ι 2
ππ
I -0 — P — CH "
I.
Daneben bilden sich auch cyclische Diphosphonate, z.B. die VerbindungIn addition, cyclic diphosphonates are also formed, e.g. the link
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-D--D-
Il O O—CH0 CEL—O—P—CH-II OO — CH 0 CEL — O — P — CH-
ρ ρ ιρ ρ ι
y\ / \ · och y \ / \ och
CH3 Q-CH2 CH2OH ^CH 3 Q-CH 2 CH 2 OH ^
Weiterhin enthält ein solches Reaktionsgemisch auch Monophosphonate und Triphosphonate des Pentaerythrits, sowie oligomere Polyphosphonate, z.B. solche der FormelSuch a reaction mixture also contains monophosphonates and triphosphonates of pentaerythritol, as well as oligomeric polyphosphonates, for example those of the formula
OH,—P—O—OH, —P — O—
CH0OH 0CH 0 OH 0
I IlI Il
CH0—C—CH0—0—Ρ—0—CH 0 —C — CH 0 —0 — Ρ — 0—
2I2I 2 I 2 I
CIUOH CH.CIUOH CH.
OCHOCH
OH CHOH CH
—CH -C(CH0OH)„—CH -C (CH 0 OH) "
Bei einem Molverhältnis der Ausgangskomponenten von 1:3 oder 1:4 bilden sich dementsprechend mehr Tri- und Tetraphosphonate. Die meisten dieser Phosphonate besitzen Hydroxylgruppen, die für den Einbau in Polyurethane wichtig sind. Ihr Gehalt im Phosphonatgemisch kann durch Bestimmung der Hydroxylzahl nach bekannten Methoden ermittelt werden. Die erfindungsgemässen Gemische können auch kleine Mengen an Substanzen enthalten, die keine Phosphonate sind, z.B. unverändertes Pentaerythrit oder Substanzen mit freien Phosphonsäuregruppen. Letztere entstehen vor allem bei Ausführung der Reaktion bei relativ hohen Temperaturen, z.B. oberhalb 1500C. Der Gehalt an solchen sauren Gruppen im Reaktionsgemisch kann durch Bestimmung der Säurezahl (Neutralisationszahl) ermittelt werden. Da diese sauren Gruppen bei der Verwendung der Phosphonatgemische zum Flammschützen von Polyurethan-Schaumstoffen stören können,ist es in diesen Fällen zweckmässig, sie zu beseitigen. Dies kann geschehen durch Nachbehandlung des Reaktionsgemisches mit' einem AlkylenoxidWith a molar ratio of the starting components of 1: 3 or 1: 4, correspondingly more tri- and tetraphosphonates are formed. Most of these phosphonates have hydroxyl groups, which are important for incorporation into polyurethanes. Their content in the phosphonate mixture can be determined by determining the hydroxyl number using known methods. The mixtures according to the invention can also contain small amounts of substances which are not phosphonates, for example unchanged pentaerythritol or substances with free phosphonic acid groups. The latter arise above all when the reaction is carried out at relatively high temperatures, for example above 150 ° C. The content of such acidic groups in the reaction mixture can be determined by determining the acid number (neutralization number). Since these acidic groups can interfere with the use of the phosphonate mixtures for the flame protection of polyurethane foams, it is advisable in these cases to eliminate them. This can be done by post-treating the reaction mixture with an alkylene oxide
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bei Temperaturen von 40-1000C, vorzugsweise durch Nachbehandlung mit Propylenoxid bei 70-800C. Bei dieser Nachbehandlung tritt eine Veresterung der Säuregruppen ein. Die durch Verfolgung der Säurezahl kontrollierbar ist.at temperatures of 40-100 0 C, preferably by treatment with propylene oxide at 70-80 0 C. At this after-treatment, esterification of the acid groups occurs. Which can be controlled by tracking the acid number.
Die erfindungsgemäss erhältlichen Phosphonatgemische sind geruchlose und fast farblose Produkte, die flüssig bis zäh-flüssig sind. Je mehr Dimethyl-methanphosphonat pro Mol Pentaerythrit zur Reaktion eingesetzt wird desto niedriger ist die Viskosität der Produkte und desto höher ist ihr Phosphorgehalt. Man kann daher die Eigenschaften der Phosphonatgemische durch die Reaktionsbedingungen stark variieren. The phosphonate mixtures obtainable according to the invention are odorless and almost colorless products that are liquid to viscous. The more dimethyl methanephosphonate per Mol pentaerythritol is used for the reaction, the lower the viscosity of the products and the higher their viscosity Phosphorus content. One can therefore assess the properties of the phosphonate mixtures vary greatly due to the reaction conditions.
Der Einbau der hydroxylgruppenhaltigen Phosphonatgemische in die Polyurethane kann durch Zumischen zu den Ausgangskomponenten vor oder während der Bildung der Polyurethane geschehen. Im einfachsten.Fall vermischt man die Phosphonatgemische mit der hydroxylgruppenhaltigen Komponente (Polyester oder Polyäther) vor deren Reaktion mit der PoIyisocyanatkomponente. Man kann aber auch ein Phosphonatgemisch mit einem Polyisocyanat zu einem phosphorhaltigen Addukt umsetzen, das je nach dem gewählten Molverhältnis vorwiegend Hydroxyl- oder Isocyanatendgruppen haben kann und anschliessend mit weiterem Polyisocyanat oder Polyhydroxylkomponente oder beiden Komponenten zum fertigen Schaumstoff umgesetzt wird. Solche schrittweise Verfahren sind in der Polyurethan-Schaumstoff-Herstellung allgemein bekannt und ihre Durchführung wird durch den Zusatz der Phosphonatgemische nicht beeinträchtigt. Ebenso können alle bei der Herstellung von Polyurethanschaumstoffen üblichen Zustzstoffe wie Katalysatoren, Beschleuniger, Dispergiermittel, Treibmittel, Silikone, Antistatica etc. verwendet werden.The incorporation of the hydroxyl-containing phosphonate mixtures can be added to the polyurethanes by mixing them with the starting components before or during the formation of the polyurethanes happen. In the simplest case, the phosphonate mixtures are mixed with the hydroxyl-containing component (polyester or polyether) before it reacts with the polyisocyanate component. But you can also use a phosphonate mixture with a polyisocyanate to form a phosphorus-containing one Implement adduct which, depending on the selected molar ratio, can have predominantly hydroxyl or isocyanate end groups and then with further polyisocyanate or polyhydroxyl component or both components to form the finished foam is implemented. Such step-by-step processes are well known in polyurethane foam production their implementation is not impaired by the addition of the phosphonate mixtures. Likewise, everyone can do the production additives commonly used in polyurethane foams such as catalysts, accelerators, dispersants, blowing agents, Silicones, antistatic agents etc. can be used.
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Die zur Erzielung eines genügenden Flammschutzes erforderliche Menge an Phosphonatgemisch hängt vom Phosphorgehalt desselben, von der chemischen Struktur der Polyurethankomponenten sowie von der physikalischen Struktur des Schaumstoffes ab. Im allgemeinen genügen Zusätze von 2-8 Gew.-% Phosphonatgemisch, bezogen auf den Schaumstoff bzw. etwa 3-10 Gew.-% bezogen auf die Hydroxylkomponente.The amount of phosphonate mixture required to achieve adequate flame protection depends on the phosphorus content of the same, of the chemical structure of the polyurethane components and of the physical structure of the foam away. In general, additions of 2-8% by weight of phosphonate mixture, based on the foam, or about 3-10% by weight are sufficient % By weight based on the hydroxyl component.
Zur Beurteilung des Brennverhaltens von Schaumstoffen eignet sich der Horizontaltest gemäss ASTM D 1692. Hierbei werden Proben von 15 cm · 5 cm · 1,25 cm waagrecht auf ein Sieb gelegt und an der Aussenkante durch eine Brennerflamme gezündet. Gemessen wird die Länge der Brennstrecke bis zum Erlöschen des Brandes sowie die Brenngeschwindigkeit.The horizontal test according to ASTM D 1692 is suitable for assessing the burning behavior of foams. Here, samples of 15 cm x 5 cm x 1.25 cm are placed horizontally on a sieve and on the outer edge through a burner flame ignited. The length of the burning distance until the fire is extinguished and the burning speed are measured.
Da von Schaumstoffen vielfach eine lange Gebrauchsdauer erfordert wird, ist ausser dem Flammschutzeffekt selbst auch dessen Beständigkeit bei längerer Lagerung von grosser Bedeutung. Viele potentielle Flammschutzmittel verlieren bei längerer Lagerung des Schaumstoffes oder bei Feuchtigkeitseinfluss ihre Wirkung und es kann im Falle eines Brandes zu einem überraschenden Versagen des Flammschutzes kommen, obwohl der Schaumstoff unmittelbar nach seiner Herstellung nicht brennbar war. Die Simulation einer Langzeit-Lagerung geschieht im Test durch eine Lagerung bei erhöhter Temperatur, in trockener oder feuchter Atmosphäre. Die härteste Beständigkeitsprüfung ist die Lagerung in überhitztem Wasserdampf. Die erfindungsgemässen Flammschutzmittel zeigen unter diesen Prüfbedingungen eine sehr gute Lagerungs- und Hydrolysenbeständigkeit .Since foams often require a long service life, apart from the flame retardant effect itself its resistance to prolonged storage is also of great importance. Many potential flame retardants lose their effectiveness when the foam is stored for a long period of time or when it is exposed to moisture, and this can in the event of a fire a surprising failure of the flame retardant, although the foam immediately after its production was not flammable. The simulation of long-term storage takes place in the test by storage at elevated temperature, in a dry or humid atmosphere. The toughest resistance test is storage in superheated steam. The inventive flame retardants show under very good storage and hydrolysis stability under these test conditions.
Wichtig ist ferner beim Flammschutz von Schaumstoffen, dass durch den Zusatz des Flammschutzmittels die Geschwindigkeit der Schaumbildung und der Aushärtung nicht wesentlich beeinflusst wird, damit die formgebende Verarbei-It is also important for the flame retardancy of foams that the addition of the flame retardant means that the The speed of foam formation and curing is not significantly influenced, so that the shaping processing
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tung (Verschäumung) auf denselben Maschinen geschehen kann wie bei den nicht-flammgeschützten Schaumstoffen. Schliess- lich ist es wichtig, dass die technologischen Eigenschaften der Schaumstoffe durch den Zusatz des Flammschutzmittels möglichst wenig verändert werden. Dies betrifft vor allem die Härte bzw. Elastizität sowie die Porosität der Schaumstoffe, auch sollen diese Eigenschaften bei längerer Lager rung oder Feuchtigkeitseinfluss erhalten bleiben. Die erfindungsgemässen Flammschutzmittel sind auch in dieser Hinsicht voll befriedigend während beispielsweise bei Verwendung eines Flammschutzmittels auf der Basis von 1,3-Bis[di-(ß-chloräthyl)-phosphato]-2,2-di-(chlormethyl)-propan sowohl die Flammresistenz als auch die Elastizität von Polyurethanschaumstoffen bei längerer Lagerung bzw. feuchter Lagerung stark zurückgeht.processing (foaming) can take place on the same machines as with the non-flame-retardant foams. After all, it is important that the technological properties of the foams as little as possible altered by the addition of the flame retardant. This applies above all to the hardness or elasticity and the porosity of the foams, and these properties should also be retained in the event of prolonged storage or the influence of moisture. The flame retardants according to the invention are completely satisfactory in this respect, while, for example, when using a flame retardant based on 1,3-bis [di- (ß-chloroethyl) phosphato] -2,2-di- (chloromethyl) propane, both the Flame resistance as well as the elasticity of polyurethane foams decreases significantly with prolonged storage or moist storage.
Die nachfolgenden Beispiele beschreiben die Herstellung der erfindungsgemässen Phosphonatgemische und ihre Verwendung als Flammschutzmittel für Polyurethanschaumstoffe.The following examples describe the preparation of the phosphonate mixtures according to the invention and their preparation Use as a flame retardant for polyurethane foams.
Darin sind unter Teilen Gewichtsteile und unter % Gewichtsprozente zu verstehen, die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.Parts are parts by weight and% are percentages by weight to understand, the temperatures are given in degrees Celsius.
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Zu zwei Mol Dimethylmethanphosphonat und 1 Mol Pentaerythrit wird unter Rühren und schwachem Vakuum 0,1 Mol Natriummethylat als 30% methanolische Lösung zugetropft. Unter langsamen Aufheizen bis 130° und bei 100 Torr Vakuum destillieren ca. 3 Mol Methanol ab. Das entstehende zähflüssige geruchlose Produkt hat eine Acidität unter 0,1 mVal/g und eine OH-Zahl von 350. 0.1 mol of sodium methylate as a 30% methanolic solution is added dropwise to two moles of dimethyl methanephosphonate and 1 mole of pentaerythritol with stirring and under a weak vacuum. About 3 mol of methanol distill off with slow heating to 130 ° and at 100 Torr vacuum. The resulting viscous, odorless product has an acidity below 0.1 meq / g and an OH number of 350.
Zu 4 Mol Dimethylmethanphosphonat und 1 Mol Pentaerythrit wird unter Rühren und schwachem Vakuum 0,2 Mol Natriummethylat als 30% methanolische Lösung zugetropft. Unter langsamem Aufheizen bis 130° und bei 100 Torr Vakuum destillierten ca. 3 Mol Methanol ab.0.2 mol of sodium methylate is added to 4 mol of dimethyl methanephosphonate and 1 mol of pentaerythritol with stirring and under a slight vacuum added dropwise as a 30% methanolic solution. Distilled while slowly heating up to 130 ° and at 100 Torr vacuum about 3 moles of methanol.
Das entstehende Produkt ist flüssig und geruchlos. Die Acidität ist unter 0,1 mVal/g und die OH-Zahl ca. 140.The resulting product is liquid and odorless. The acidity is below 0.1 meq / g and the OH number approx. 140.
2 Mol Dimethylmethanphosphonat, 1 Mol Pentaerythrit und 0,1 Mol Calziumoxid werden bei 400 mm Vakuum auf 150° erhitzt.Dabei destilliert Methanol ab. Sobald ca. 2 Mol Methanol 64 g (80 ml) abdestilliert wird die Reaktion abgebrochen. Die Acidität des Produktes ist ca. 2,0 mVal/g. Bei 70° und Normaldruck werden 1 Mol Propylenoxid (58 g =2 moles of dimethyl methanephosphonate, 1 mole of pentaerythritol and 0.1 mole of calcium oxide are heated to 150 ° under a vacuum of 400 mm. Methanol is distilled off in the process. As soon as about 2 mol of methanol 64 g (80 ml) have distilled off, the reaction is terminated. The acidity of the product is approx. 2.0 meq / g. At 70 ° and normal pressure, 1 mol of propylene oxide (58 g =
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68 ml) unter Rühren innert 6 Stunden zugetropft bis das Produkt kein Propylenoxid mehr aufnimmt. (Ersichtlich am nicht mehr abnehmenden Rückfluss des Propylenoxids). Das so erhaltene vi-skoce Produkt hat nunmehr eine Acidität von 0,03 mVal/g und eine Kydroxyl-Zahl von 350.68 ml) are added dropwise with stirring within 6 hours until the product is obtained no longer absorbs propylene oxide. (This can be seen from the no longer decreasing reflux of propylene oxide). The thus obtained vi-skoce product now has an acidity of 0.03 meq / g and a hydroxyl number of 350.
Es wird wie in Beispiel 3 gearbeitet, anstelle der Nachbehandlung mit Propylenoxid wird jedoch 1 Mol Aethylenoxid bei 40-50° gasförmig eingeleitet. Das so erhaltene Phosphonatgemisch zeigt eine etwas geringere Viskosität, ist jedoch in seinen sonstigen Eigenschaften gleich dem Produkt aus Beispiel 3. Seine Hydroxylzahl beträgt 300.The procedure is as in Example 3, but instead of the aftertreatment with propylene oxide, 1 mole of ethylene oxide is used initiated in gaseous form at 40-50 °. The phosphonate mixture obtained in this way shows a somewhat lower viscosity, but is in its other properties the same as the product from example 3. Its hydroxyl number is 300.
Zu 4 Mol Dimethylmethanphosphonat und 1 Mol Pentaerythrit wird unter Rühren und schwachem Vakuum (100 Torr) 0,2 Mol Ca-methylat als methanolische Lösung zugetropft. Unter Aufheizen bis 130° destillieren 3,7 Mol Methanol ab.To 4 moles of dimethyl methanephosphonate and 1 mole of pentaerythritol is added with stirring and a weak vacuum (100 torr) 0.2 mol of calcium methylate was added dropwise as a methanolic solution. 3.7 mol of methanol are distilled off while heating to 130 °.
Das entstehende Produkt wird filtriert und 283 g flüssiges, geruchloses Filtrat erhalten. Die Kenndaten sind: OH-Zahl 60, Acidität 0,01 mVal/g.The resulting product is filtered and 283 g of liquid, odorless filtrate are obtained. The characteristics are: OH number 60, acidity 0.01 meq / g.
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Herstellung von Polyurethan-Weichschaumstoffen unter Zusatz der Phosphonatgemische.Production of flexible polyurethane foams with the addition of phosphonate mixtures.
Desmophen^-^7100 (Polyätherpolyol mit Hydroxyl- 100,0 zahl 49 der Farbenfabriken Bayer AG, Leverkusen)Desmophen ^ - ^ 7100 (polyether polyol with hydroxyl 100.0 49 of the paint factories Bayer AG, Leverkusen)
Lösung von Triethylendiamin in 2 Teilen 0,35Solution of triethylenediamine in 2 parts 0.35
DipropylenglykolDipropylene glycol
Silcon DC 190 (oberflächenaktives Polysiloxan 1,0 der Dow Corning Corp., Midland)Silcon DC 190 (surface-active polysiloxane 1.0 from Dow Corning Corp., Midland)
Wasser 3,5Water 3.5
Phosphonat-Gemisch der Beispiele 1 bis 5 6,0Phosphonate mixture of Examples 1 to 5 6.0
Desmodur®T 80 (Mischung aus 80% 2,4- und 20% 2,6-Toluylendiisocyanat der FarbenfabrikenDesmodur®T 80 (mixture of 80% 2,4- and 20% 2,6-toluene diisocyanate from paint factories
Bayer AG, Leverkusen) 43,0 bis 47,0Bayer AG, Leverkusen) 43.0 to 47.0
Zinn-octoat 0,06 bis 0,16Tin octoate 0.06 to 0.16
Die obigen Komponenten werden in einem Schnellrührer (2000 U/Min.) bei Raumtemperatur vermischt, wobei das Isocyanat als letztes zugegeben wird. Die Zeit von der Zugabe des Isocyanates bis zur Bildung einer creme-artigen Konsistenz der Mischung wird als "Cremezeit" angegeben. Die Zeit bis der Schaum die maximale Höhe erreicht hat, wird als "Steigzeit" angegeben. Die Zeit bis der Schaum nicht mehr klebrig ist, wird als "Klebfreizeit" bezeichnet. Nach Erreichung der Klebfreiheit wird die Härtung des Schaumstoffes durch einstündiges Erwärmen auf 140° vervollständigt.The above components are in a high speed mixer (2000 rpm) mixed at room temperature, the isocyanate being added last. The time of the encore of the isocyanate until the mixture has a cream-like consistency is reported as the "cream time". the The time it takes for the foam to reach its maximum height is specified as the "rise time". The time until the foam doesn't is more tacky is referred to as "tack free". After the freedom from tack has been achieved, the foam will cure completed by heating at 140 ° for one hour.
509834/1026509834/1026
Nach 24 Stunden Lagerzeit werden aus dem Schaum die Prüflinge herausgeschnitten. Die Ergebnisse der Prüfungen sind in der folgenden Tabelle dargestellt. Als Vergleich wurde der gleiche Schaumstoff ohne Flammschutzmittel hergestellt. After a storage time of 24 hours, the test specimens are cut out of the foam. The results of the exams are shown in the table below. As a comparison, the same foam was produced without flame retardants.
PrüfresultateTest results
a) Verwendetes Flammschutzmittel: Versuch Nr.a) Flame retardant used: Experiment no.
Acidität in mVal/g Hydroxyl-Zahl Viskosität in cst Phosphor^Gehalt % 0,02 0,01 0,03 0,02 0,01 348 140 350 349 60 20000 300 3000 2100 1260 19,3 22,5 15,5 15,5 22,5Acidity in mVal / g hydroxyl number Viscosity in cst Phosphorus content% 0.02 0.01 0.03 0.02 0.01 348 140 350 349 60 20,000 300 3000 2100 1260 19.3 22.5 15.5 15.5 22.5
ohnewithout
b) Schaumherstellung: Desmodur^T 80 Zinnoctoat g/100 g Polyol Cremezeit, sek Steigzeit, sek -Klebfreizeit, Min 47,0 45,0 "47,0 47,0 44,3 43,7b) Foam production: Desmodur® T 80 tin octoate g / 100 g polyol cream time, sec rise time, sec tack-free time, min 47.0 45.0 "47.0 47.0 44.3 43.7
c) Physikalische Eigenschaften des Schaumstoffesc) Physical properties of the foam
2)2)
StauchhärteCompression hardness
3)3)
in % in %
70 Std. Lagerung 22°C 22 Std. Lagerung 70°C 4)70 hours storage 22 ° C 22 hours storage 70 ° C 4)
ml/Min 3 3 ml / min 3 3
14
1014th
10
4
114th
11
1 51 5
1,08 1,3 2,5 2,0 2,9 2,7 2,7 6,2 18,8 19,0 19,0 18,51.08 1.3 2.5 2.0 2.9 2.7 2.7 6.2 18.8 19.0 19.0 18.5
509834/ 1026509834/1026
Sattdampf bei 1200CSaturated steam at 120 ° C
5 Stunden5 hours
9595
70 brennt 105 brennt70 burns 105 burns
509834/1026509834/1026
1) Die angegebenen Werte für Brennlänge und Brenngeschwindigkeit sind Mittelwerte aus 3 Messproben. Das Resultat wird mit "brennt" (br) bezeichnet, wenn 2 von 3 Proben völlig durchbrannten (150 mm).1) The specified values for burning length and burning rate are mean values from 3 measurement samples. The result is referred to as "burns" (br) if 2 out of 3 samples completely burned out (150 mm).
2) - Die Proben werden vor der Prüfung 3 Tage bei Normalbedingung gelagert. Anschliessend werden sie auf 50% komprimiert und so 22 Stunden bei 700C resp. 70 Stunden bei 22°C gelagert. Der angegebene Wert ist der relative Deformationsrest 30 Minuten nach Entspannen. (Mittelwert von 3 Proben) .2) - The samples are stored for 3 days under normal conditions before the test. They are then compressed to 50% and so for 22 hours at 70 0 C, respectively. Stored for 70 hours at 22 ° C. The value given is the relative residual deformation 30 minutes after relaxation. (Mean of 3 samples).
3) Die Luftdurchlässigkeit wird an 8 cm dicken Proben mit 10 mm Druckunterschied geprüft. Der angegebene Wert ist ml Luft pro Min und 28 cm^ Fläche.3) The air permeability is measured on 8 cm thick samples tested with a pressure difference of 10 mm. The specified value is ml air per minute and 28 cm ^ area.
4) An ungealterten Proben bei 50% Kompression gemessene Deformationskraft in kg. (DIN 53 577).4) Deformation force in kg measured on unaged samples at 50% compression. (DIN 53 577).
509834/1026509834/1026
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4133846A (en) * | 1977-06-30 | 1979-01-09 | Velsicol Chemical Corporation | Hydroxyl containing phosphates and polyphosphates |
DE3803030A1 (en) * | 1988-02-02 | 1989-08-10 | Boehme Chem Fab Kg | PHOSPHONATES, METHOD FOR THE PRODUCTION AND USE THEREOF AS A FLAME RETARDANT IN PLASTICS |
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