WO2013135701A1 - Synthesis of polyphenol disulphides - Google Patents

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WO2013135701A1
WO2013135701A1 PCT/EP2013/055006 EP2013055006W WO2013135701A1 WO 2013135701 A1 WO2013135701 A1 WO 2013135701A1 EP 2013055006 W EP2013055006 W EP 2013055006W WO 2013135701 A1 WO2013135701 A1 WO 2013135701A1
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WO
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alkyl
aryl
formula
cycloalkyl
alkynyl
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/055006
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German (de)
French (fr)
Inventor
Christoph Fleckenstein
Hartmut Denecke
Sabine Fuchs
Matthias Mueller
Manfred Doering
Michael Cisielski
Jochen Wagner
Peter Deglmann
Sameer Nalawade
Peter Gutmann
Klaus Hahn
Klemens Massonne
Andreas Kleinke
Roland Helmut Kraemer
Original Assignee
Basf Se
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C319/00Preparation of thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides
    • C07C319/22Preparation of thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides of hydropolysulfides or polysulfides
    • C07C319/24Preparation of thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides of hydropolysulfides or polysulfides by reactions involving the formation of sulfur-to-sulfur bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/36Sulfur-, selenium-, or tellurium-containing compounds
    • C08K5/37Thiols
    • C08K5/372Sulfides, e.g. R-(S)x-R'
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08K5/523Esters of phosphoric acids, e.g. of H3PO4 with hydroxyaryl compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L25/00Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L25/02Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08L25/04Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08L25/06Polystyrene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L81/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of polysulfones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L81/04Polysulfides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K21/00Fireproofing materials
    • C09K21/06Organic materials
    • C09K21/12Organic materials containing phosphorus

Definitions

  • the invention relates to a process for the preparation of polyphenol disulfides. Further, the invention relates to polyphenol disulfides obtainable by the process, a flame retardant system containing the polyphenol disulfide and a halogen-free organic phosphorus compound, and a polymer composition containing the flame retardant system.
  • the equipment of polymers, especially foams, with flame retardants is important for a variety of applications, such as polystyrene foam expandable polystyrene foam (EPS) or expanded polystyrene foam boards (XPS) for building insulation.
  • EPS polystyrene foam expandable polystyrene foam
  • XPS expanded polystyrene foam boards
  • a typical representative of these classic flame retardants is hexabromocyclododecane. Due to the bioaccumulation and persistence of some polyhalogenated hydrocarbons, it is a major effort in the plastics industry to replace halogenated flame retardants with halogen-free ones.
  • halogen-free phosphorus-containing flame retardants in combination with halogen-free sulfur-containing synergists.
  • polyphenol disulfides as synergists to halogen-free phosphorus-containing
  • Poly (tert-butylphenol disulfide) and poly (tert-pentylphenol disulfide) are important representatives of this class of compounds and can be obtained commercially, for example, as VULTAC® TB7 or VULTAC® 2 and 3, respectively. According to US 3,968,062 it is assumed that these are complex mixtures of polysulfides.
  • poly (tert-butylphenol disulfide) is prepared by heating para-tert-butylphenol with sulfur monochloride using trichlorethylene as solvent, the temperature of the heating mantle being between 15 and 155 ° C.
  • trichlorethylene a low-boiling solvent such as trichlorethylene is recommended according to the above-mentioned US patent application to sublimated para-tert. Butylphenol attributed to the reaction vessel.
  • polyphenol disulfides of the prior art are efficient synergists to halogen-free phosphorus-containing flame retardants, there is still room for improvement. conditions, in particular as regards their production and their performance properties.
  • thermoplastic polymers eg. As polystyrene, and the proportion of low molecular weight, volatile components contained therein. This is associated with a partially occurring during their use in polymers at elevated temperature odor development, eg. B. in the extrusion or cutting of foam blocks.
  • the object of the invention is to provide a process for the preparation of polyphenol disulfides which exhibit good thermal stability and a low proportion of low molecular weight, readily volatile components and, during their use in polymers, no odor at elevated temperature.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and n have the following meanings: R 1 , R 2 , R 3 are identical or different C 1 -C 6 -alkyl, C 2 -C 1 8 alkenyl, C 2 -C 8 alkynyl, C 6 -C 2 aryl, C3-Cio-cycloalkyl, C6-Ci2-aryl-Ci-CI8-alkyl, a heteroaryl, the N one or more hetero atoms from the group , O and S, 0- (C 1 -C 8 ) -alkyl, 0- (C 2 -C 8 ) -alkenyl, O- (C 2 -C 8 ) -alkynyl, O- (C 6 -C 2 ) aryl, 0- (C 3 -Cio) cycloalkyl, (C6-Ci
  • R 4 is identical or different SH, Ci-C 8 alkyl, C 2 -C 8 alkenyl, C 2 -C 8 alkynyl, C 6 -C 2 aryl, C3-Cio-cycloalkyl, C6-Ci 2 - aryl-Ci-C 8 alkyl, a heteroaryl group which contains one or more heteroatoms from the group N, O and S, 0- (Ci-C 8) -alkyl, 0- (C 2 -C 8) alkenyl, O- (C 2 -C 8) -alkynyl, 0- (C6-Ci2) aryl, 0- (C 3 -Cio) cycloalkyl, (C6-Ci2) aryl (Ci-Ci 8 ) -Alkyl-O, S-
  • n is an integer from 0 to 1000, preferably an integer from 1 to 1000; with the proviso that R 4 in at least one of the one or more mercaptophenols of formula (II) SH is when n is greater than zero.
  • Polyphenol disulfide prepared in accordance with the present invention has a higher level of dimeric and polymeric phenolic disulfides, a lower level of monosulfide units, a lower level of polysulfide units, and a lower level of elemental sulfur compared to prior art polyphenol disulfides.
  • the polyphenol disulfides prepared by the process according to the invention are characterized by a satisfactory thermal stability. Associated with this is also during their use in polymers at elevated temperature barely or not at all occurring odor development, eg. B. in the extrusion or cutting of foam blocks.
  • the inventive method is preferably carried out at relatively low temperatures, which is advantageous from an economic and environmental point of view. Among other things, this also counteracts the sublimation of unreacted phenol.
  • polyphenol disulfide of the formula (I) comprises dimeric phenol disulfides and polymeric phenol disulfides.
  • a dimeric phenol disulfide according to the invention or a diphenol disulfide according to the invention is understood as meaning a compound of the formula (I) in which n is 0.
  • a polymeric phenol disulfide according to the invention is understood as meaning a compound of the formula (I) in which n is not 0 and where not more than 5%, preferably .about.3%, are particularly preferred. At least ⁇ 1%, very particularly preferably ⁇ 0.5% of the (n + 1) disulfide bridges contained in the formula (I) are replaced by a mono- or oligosulfide bridge.
  • an oligosulfide bridge is understood as meaning a linear chain consisting of 3 or more, in particular 3 to 8, sulfur atoms.
  • polymeric phenol disulfides according to the invention are the compounds listed in the examples poly (tert-butylphenol disulfide) and poly (tert-pentylphenoldisulfid).
  • R 2 is preferably identical or different C 1 -C 6 -alkyl, C 2 -C 18 -alkenyl, C 2 -C 18 -alkynyl, C 6 -C 12 -aryl, C 1 -C 10 -cycloalkyl, O- (C 1 -C 8 ) -alkyl, O- (C 2 -C 8) alkenyl, 0- (C 2 -C 8) -alkynyl, 0- (C6 - Ci2) aryl, or 0- (C 3 -Cio) cycloalkyl.
  • R 1 , R 3 are preferably identical or different H, Ci-Cis-alkyl, C2-Ci8-alkenyl, C2-C18-
  • R 4 is preferably SH or H.
  • n is preferably an integer from 0 to 500, preferably an integer from 1 to 500.
  • R 2 is particularly preferably identical or different Ci-Ci6-alkyl or C6-Ci2-aryl.
  • R 1 , R 3 are particularly preferably identical or different H, Ci-Cis-alkyl, C3-Cio-cycloalkyl
  • R 4 is preferably SH or H.
  • n is more preferably an integer from 0 to 250, preferably an integer from 1 to 250.
  • R 2 is very particularly preferably identical or different C 1 -C 10 -alkyl or C 6 -C 12 -aryl.
  • R 1 , R 3 are most preferably H.
  • R 4 is very particularly preferably SH or H.
  • n is very particularly preferably an integer from 0 to 150, preferably an integer from 1 to 150.
  • R 2 is particularly preferably identical or different t-C4Hg or t-CsHu.
  • R 1 , R 3 are particularly preferably H.
  • R 4 is particularly preferably SH or H.
  • n is more preferably an integer from 3 to 100. Particular preference is given to polyphenol disulfides of the formula (I) in which all symbols have the particularly preferred meanings.
  • Another example of a compound of formula (I) is di (ortho-phenylphenol) disulphide:
  • the polyphenol disulfide of the formula (I) is di (tert-pentylphenol) disulphide, di (para-phenylphenol) disulphide or di (ortho-phenylphenol) disulphide:
  • polyphenol disulfide of formula (I) is di- (tert-pentylphenol) disulphide or di (para-phenylphenol) disulphide. According to a further embodiment, the polyphenol disulfide of the formula (I) is di- (orthophenylphenol) disulphide.
  • One or more, preferably one to three, more preferably one or two mercaptophenols of the formula (II) are used in the process according to the invention.
  • mercaptophenols of the formula (II) which lead to the formation of the preferred polyphenol disulfides of the formula (I).
  • Particular preference is given to mercaptophenols of the formula (II) which lead to the formation of the particularly preferred polyphenol disulfides of the formula (I).
  • mercaptophenols of the formula (II) which lead to the formation of the very particularly preferred polyphenol disulfides of the formula (I).
  • very particularly preferred mercaptophenols of the formula (II) are 4- (tert-butyl) -2-mercaptophenol, 4- (tert-butyl) -2,6-dimercaptophenol, 4- (tert-pentyl) -2- mercaptophenol, 4- (tert-pentyl) -2,6-dimercaptophenol, 4- (phenyl) -2-mercaptophenol and 4- (phenyl) -2,6-dimercaptophenol.
  • mercaptophenols of the formula (II) which lead to the formation of the more particularly preferred polyphenol disulfides of the formula (I).
  • These are the compounds 4- (tert-butyl) -2-mercaptophenol, 4- (tert-butyl) -2,6-dimercaptophenol, 4- (tert-pentyl) -2-mercaptophenol and 4- (tert-butyl) -2-mercaptophenol.
  • 4- (tert-butyl) -2-mercaptophenol 4- (tert-butyl) -2,6-dimercaptophenol
  • 4- (tert-pentyl) -2-mercaptophenol 4- (tert-butyl) -2-mercaptophenol.
  • tert-pentyl) -2,6-dimercaptophenol 4- (tert-butyl) -2-mercaptophenol,6-dimercaptophenol.
  • Another example of a mercaptophenol of formula (II) is 6- (phenyl) -2-mercaptophenol.
  • 4- (tert-pentyl) -2-mercaptophenol, 4- (phenyl) -2-mercaptophenol or 6- (phenyl) -2-mercaptophenol is used as mercaptophenol of the formula (II).
  • 4- (tert-pentyl) -2-mercaptophenol or 4- (phenyl) -2-mercaptophenol is used as mercaptophenol of the formula (II).
  • two mercaptophenols of the formula (II) are used, wherein R 4 is SH in one of these two mercaptophenols and H in the other.
  • two mercaptophenols of the formula (II) are used, wherein R 4 is SH in one of these two Mercaptophenole and in the other H, and wherein the symbols R 1 , R 2 , R 3 and n in these two Mercaptophenolen the have the same meaning.
  • One or more, preferably one to three, more preferably one or two, oxidizing agents are used in the process according to the invention. Very particular preference is given to the use of one (1) oxidizing agent.
  • Suitable oxidizing agents are, for example, molecular oxygen, peroxides such as hydrogen peroxide, urea-hydrogen peroxide adduct, tert-butyl hydroperoxide or cumene hydroperoxide; Peroxymonosulphates such as sodium, potassium or ammonium peroxymonosulphates; Oxon; Peroxide isulfates such as sodium, potassium or ammonium peroxydisulfates; Peroxyborates such as sodium or potassium peroxyborate; Peroxycarbonates such as sodium or potassium peroxycarbonate; Periodic acid such as sodium or potassium periodate; Vanadium pentoxide or osmium tetroxide.
  • peroxides such as hydrogen peroxide, urea-hydrogen peroxide adduct, tert-butyl hydroperoxide or cumene hydroperoxide
  • Peroxymonosulphates such as sodium, potassium or ammonium peroxymonosulphates
  • Oxon Peroxide isulfates such as
  • Preferred oxidants are molecular oxygen and hydrogen peroxide.
  • a particularly preferred oxidizing agent is molecular oxygen.
  • Molecular oxygen is preferably used in the form of air.
  • oxygen-depleted air is also preferred, the oxygen content being depleted to 15% by volume, preferably up to 7% by volume, particularly preferably up to 5% by volume.
  • Oxygen enriched air can also be used.
  • the degree of oligomerization of the compound of the formula (I) can be influenced.
  • molecular oxygen is used as the oxidant, it is generally used in excess.
  • the process according to the invention is carried out in the presence of one or more bases.
  • the process according to the invention is carried out in the absence of a base.
  • the process according to the invention is carried out in the presence of one or more bases.
  • one or more bases Preferably one to three, especially preferred used one or two bases. Very particular preference is given to the use of one (1) base.
  • Suitable bases are, for example, hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide or ammonium hydroxides; Carbonates, such as lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, cesium carbonate, magnesium carbonate, calcium carbonate, barium carbonate or ammonium carbonates; Phosphates such as sodium phosphate, potassium phosphate, calcium phosphate or ammonium phosphates; Acetates such as lithium acetate, sodium acetate, potassium acetate, calcium acetate, zinc acetate, copper acetate or ammonium acetates, amines such as triethylamine, diethylamine, Hünig's base, imidazole, N-methylimidazole, pyridine, lutidine or collidine.
  • hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide or ammonium hydroxides
  • Carbonates such as lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate,
  • ammonium encompasses NH 4 + and alkylammonium ions, in particular NH 4 + , tetramethyl, tetraethyl, tetrapropyl and tetrabutylammonium ions.
  • a particularly preferred base is ammonium hydroxide.
  • the mercaptophenol of the formula (II) and the base are customarily reacted with one another in a molar ratio of 1: 0.1 to 1: 100, preferably 1: 1 to 1:10, particularly preferably 1: 1 to 1: 5.
  • the degree of oligomerization of the compound of the formula (I) can be influenced.
  • the process according to the invention is carried out in the presence of a solvent.
  • Suitable solvents are, for example, water; Alcohols, such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methylpropanol or tert-butanol; dipolar aprotic solvents such as ⁇ , ⁇ -dimethylformamide (DMF), ⁇ , ⁇ -diethylformamide, N, N-
  • Alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methylpropanol or tert-butanol
  • dipolar aprotic solvents such as ⁇ , ⁇ -dimethylformamide (DMF), ⁇ , ⁇ -diethylformamide, N, N-
  • DMAC Dimethylacetamide
  • NMP N-methyl-2-pyrolidinone
  • ⁇ , ⁇ , ⁇ ', ⁇ '-tetramethylurea 1, 3-dimethyl-2-imidazolidinone (DMI), 1, 3-dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro-2 (1 H) -pyrimidinone (DMPU ), Dimethylsulfoxide, diethylsulfoxide, sulfolane, acetonitrile, propionitrile, butyronitrile or benzonitrile; Esters such as methyl acetate, ethyl acetate, n-butyl acetate or isobutyl acetate; Ethers, such as diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, methyl tert-butyl ether
  • MTBE tetrahydrofuran
  • THF dioxane
  • DME 1,2-dimethoxyethane
  • aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, ethylbenzene, cumene, xylenes or mesitylene
  • aliphatic hydrocarbons such as hexane or cyclohexane
  • Carbonates such as diethyl carbonate or ethylene carbonate.
  • a particularly preferred solvent is ethanol.
  • the process according to the invention is carried out at a temperature in the range from -10 to 150.degree.
  • the relatively low temperatures see US Pat. No. 3,968,062 counteract the sublimation of unreacted mercaptophenol of the formula (II).
  • reaction is carried out in the process according to the invention over a period of 0.1 h to 10 d.
  • atmospheric pressure is understood to mean a pressure in the range from 1003 to 1023 mbar, preferably 1013 mbar.
  • inventive method can also be carried out at elevated pressure, in particular when gaseous oxidants such as molecular oxygen are used as the oxidant.
  • the work-up of the reaction mixtures is carried out, for example, by filtration, aqueous work-up and / or distillation.
  • the products are obtained as viscous oils or solids which, for example, under reduced pressure (preferably 10 -5 to 100 mbar, particularly preferably 10 -4 to 10 mbar) and / or at elevated temperature (preferably 120 to 250 ° C, particularly preferably 150 to 230 ° C) can be freed of residual solvent and / or unreacted mercaptophenol.
  • reduced pressure preferably 10 -5 to 100 mbar, particularly preferably 10 -4 to 10 mbar
  • elevated temperature preferably 120 to 250 ° C, particularly preferably 150 to 230 ° C
  • Adhesive base can be used to remove products obtained as solids, for example by washing with C 1 -C 3 alcohols and / or water.
  • the products can also be purified, for example, by crystallization or precipitation.
  • the one or more mercaptophenols of the formula (I I) used in the process according to the invention are commercially available or can be synthesized on the basis of methods known from the literature.
  • the mercaptophenols of the formula (II) are prepared by reacting polyphenol sulfides of the formula (I II)
  • a reducing agent e.g. Zinc in combination with hydrochloric acid
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 in the formula (III) have the same meaning as in the mercaptophenol of the formula (II)
  • the symbols k, I and m in the formula (III) have the following meanings: k is an integer from 0 to 1000, preferably an integer from 1 to 1000;
  • I is an integer from 0 to 7;
  • n is an integer from 0 to 7.
  • Polyphenol sulfides of the formula (III) are known, for example, from US Pat. Nos. 3,968,062, AT 508,304 and WO 201 1/000019 and the non-prepublished international patent application
  • mercaptophenols of the formula (II) where R 4 * H are prepared by a process comprising the following steps: i) reaction of a phenol of the formula (IV),
  • Phenols of the formula (IV) are either commercially available or can be synthesized on the basis of methods known from the literature.
  • Suitable reducing agents for the reaction of phenolsulfonic acids of the formula (V) to form mercapto-phenols of the formula (II) with R4 * H are, for example, molecular hydrogen in combination with a catalyst, e.g. Raney nickel, or hydrazine in combination with a catalyst, e.g. Raney nickel. Also suitable are, for example, iron in combination with hydrochloric acid, or zinc in combination with hydrochloric acid.
  • Another object of the invention is a Polyphenoldisulfid of formula (I), obtainable by the inventive method.
  • the invention in such a polyphenol disulfide with n * 0 at most 5%, preferably -i 3%, more preferably ⁇ 1%, most preferably ⁇ 0.5% of the (n + 1) disulfide bridges contained in the formula (I) by a Mono or Oligosulfidmaschine replaced.
  • the invention further provides a flame retardant system comprising i) at least one polyphenol disulfide of the formula (I) according to the invention; and ii) at least one halogen-free organic phosphorus compound having a phosphorus content in the range of 0.5 to 40% by weight, based on the phosphorus compound.
  • Another object of the invention is a polymer composition containing one or more polymers and the flame retardant system according to the invention.
  • the polyphenol disulfides prepared by the process according to the invention are suitable, for example, as flame retardant synergists in polymers. Preferred is the use in foams, in particular in polystyrene-based foams.
  • the flame retardant synergist prepared according to the invention is used in admixture with one or more flameproofing agents and optionally with further synergists for the production of flame-retardant (or flame-retardant) polymers, in particular thermoplastic polymers.
  • the flame retardants and synergists are preferably physically mixed with the corresponding polymer in the melt and then either finished ready as a polymer mixture and then further processed in a second process step together with the same or a different polymer.
  • styrene polymers the addition of the flame retardants and synergists before, during and / or after the preparation by suspension polymerization is preferred.
  • Foamed or unfoamed styrene polymers including ABS, ASA, SAN, AMSAN, SB and HIPS polymers, polyimides, polysulfones, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyacrylates, polyetheretherketones, polyurethanes, polycarbonates, polyphenylene oxides, unsaturated polyester resins, Phenol resins, polyamides, polyethersulfones, polyether ketones and polyether sulfides, each individually or in mixture as polymer blends be used.
  • thermoplastic polymers such as foamed or unfoamed styrene homopolymers and copolymers, in each case individually or in a mixture as polymer blends.
  • styrene polymer encompasses polymers based on styrene, alpha-
  • Methylstyrene or mixtures of styrene and alpha-methylstyrene The same applies to the styrene content in SAN, AMSAN, ABS, ASA, MBS and MABS (see below).
  • Inventive styrene polymers are based on at least 50 parts by weight of styrene and / or alpha-methylstyrene monomers.
  • styrene polymers to glassy polystyrene (GPPS), toughened polystyrene (HIPS), anionically polymerized polystyrene or toughened polystyrene (A-IPS), styrene-alpha-methylstyrene copolymers, acrylonitrile-butadiene-styrene polymers (ABS), styrene-acrylonitrile Copolymers (SAN), acrylonitrile-alpha-methylstyrene copolymers (AMSAN), acrylonitrile-styrene-acrylic esters (ASA), methyl acrylate-butadiene-styrene (MBS), methyl methacrylate-acrylonitrile-butadiene-styrene (MABS) polymers or mixtures thereof or used with polyphenylene ether (PPE).
  • GPPS glassy polystyrene
  • HIPS toughened polystyrene
  • thermoplastic polymers such as polyamides (PA), polyolefins, such as polypropylene (PP) or polyethylene (PE), polyacrylates, such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate ( PC), polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) or polybutylene terephthalate (PBT), polyethersulfones (PES), polyether ketones or polyether sulfides (PES) or mixtures thereof in proportions of not more than 30 parts by weight, preferably in the range of 1 to 10 Parts by weight, based on 100 parts by weight of the polymer melt.
  • PA polyamides
  • PE polyolefins
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PES polyethersulfones
  • PES polyether ketones or polyether sulfides
  • mixtures in the abovementioned quantitative ranges are also possible with, for example, hydrophobically modified or functionalized polymers or oligomers, rubbers such as polyacrylates or polydienes, for example styrene-butadiene block copolymers or biodegradable aliphatic or aliphatic / aromatic copolyesters.
  • rubbers such as polyacrylates or polydienes, for example styrene-butadiene block copolymers or biodegradable aliphatic or aliphatic / aromatic copolyesters.
  • flame-retardant polymer foams in particular based on styrene polymers, preferably EPS and XPS.
  • EPS expandable styrene polymers
  • the flameproofed polymer foams preferably have a density in the range from 5 to 200 kg / m 3 , particularly preferably in the range from 10 to 50 kg / m 3 , and are preferably more than 80%, particularly preferably 90 to 100% closed-cell.
  • Atmospheric oxygen (Scheme 4), analogous to the synthesis of poly (4- (t-butyl) -2,6-dimercaptophenol) (see Example 3).
  • b determines fractional precipitation and subsequent analysis of the different fractions; Proportion stated in wt .-%, based on the product sample; c determined by thermogravimetric analysis (under N2, 20-800 ° C, heating rate 10 K / min); d determines total chlorine determination via tube combustion, subsequent difference formation with chloride value; Content given in wt .-%, based on the product sample.
  • poly-tert-alkylphenol disulfide (B1 and B2) prepared according to the invention shows that the poly-tert-alkylphenol disulfide prepared according to the invention has a higher proportion dimeric and polymeric phenol disulfides and a lower proportion of monosulfide units and a has a lower content of elemental sulfur and covalently bound chlorine.
  • poly-tert-alkylphenol disulfide prepared according to the invention is characterized by a higher temperature stability. As flame retardants and synergists
  • the flame retardants FR1 to FR2 and the synergists S1 to S4 were used.
  • FR1 Available commercially as Disflamoll ® TP from Lanxess.
  • FR2 Synthesized as described in WO201 1/083009.
  • the fire behavior of the foam panels was determined at a foam density of 15 kg / m 3 in accordance with DIN 4102.
  • Vultac® TB7 and Vultac® 3 were used.
  • Expandable styrene polymers (extrusion process):
  • the mixture of polystyrene melt, blowing agent and flame retardant was conveyed at 60 kg / h through a nozzle plate with 32 holes (diameter of the nozzle: 0.75 mm). With the help of pressurized underwater granulation, compact granules with a narrow size distribution were produced.
  • the molecular weight of the granules was 220,000 g / mol (Mw) and 80,000 g / mol (Mn) (determined by GPC, Rl detector, PS as standard).
  • the granules were prefoamed by the action of flowing steam and, after 12 hours' storage, were further welded by a further treatment with steam in a closed mold to form foam blocks with a density of 15 kg / m 3 .
  • foam blocks were subsequently by means of hot wire cut with a Styrofoam incandescent cutting machine from Charlotte Kaiser, 67071 Ludwigshafen, (power: 180 VA, primary: 230 V, secondary: 0 - 12 V, 15 A) in the corresponding standard test specimens, z. B. tailored to determine the fire behavior according to DIN 4102.
  • the determination of the fire behavior of the foam panels was carried out after 72 hours of storage at a foam density of 15 kg / m 3 according to DIN 4102.
  • Table 3 Fire behavior of inventive polymer composition (examples) and of comparative examples
  • the uniformly kneaded in the extruder at 200 ° C gel is passed through a calming zone and extruded after a residence time of 15 minutes with an outlet temperature of 105 ° C through a 300 mm wide and 1, 5 mm wide nozzle into the atmosphere.
  • the foam is passed through a mold channel connected to the extruder to form a foamed sheet having a cross section of 650 mm x 50 mm and a density of 40 g / l.
  • the molecular weight of the polystyrene was 240,000 g / mol (Mw) and 70,000 g / mol (Mn) (determined by GPC, Rl detector, PS as standard).
  • Mw g / mol
  • Mn 70,000 g / mol
  • Example flame retardant odor on extrusion 200 odor of extruded
  • Table 5 Fire behavior of inventive polymer composition (examples) and of comparative examples
  • Example flame retardant system Brandtest (B2 according to DIN 4102)

Abstract

The invention relates to a process for producing a polyphenol disulphide of formula (I) by reacting one or more mercaptophenols of formula (II) with one or more oxidizing agents, optionally in the presence of one or more bases, where the symbols R1, R2, R3, R4 and n have the meanings given in the description.

Description

Synthese von Polyphenoldisulfiden Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyphenoldisulfiden. Weiter betrifft die Erfindung Polyphenoldisulfide, erhältlich durch das Verfahren, ein Flammschutzsystem, enthaltend das Polyphenoldisulfid und eine halogenfreie organische Phosphorverbindung, sowie eine Polymerzusammensetzung, enthaltend das Flammschutzsystem. Die Ausrüstung von Polymeren, insbesondere Schaumstoffen, mit Flammschutzmitteln ist für eine Vielzahl von Anwendungen von Bedeutung, beispielsweise für Polystyrol- Partikelschaumstoffe aus expandierbarem Polystyrol (EPS) oder Polystyrol- Extrusionsschaumstoffplatten (XPS) zum Isolieren von Gebäuden. Derzeit werden als Flammschutzmittel in Kunststoffen hauptsächlich polyhalogenierte Kohlenwasserstoffe, gegebenenfalls zusammen mit geeigneten Synergisten, eingesetzt. Ein typischer Vertreter dieser klassischen Flammschutzmittel ist Hexabromcyclododecan. Aufgrund von Bioakkumulation sowie Persistenz einiger polyhalogenierter Kohlenwasserstoffe ist es ein großes Bestreben in der Kunststoffindustrie, halogenhaltige Flammschutzmittel durch halogenfreie zu ersetzen.  Synthesis of Polyphenol Disulfides The invention relates to a process for the preparation of polyphenol disulfides. Further, the invention relates to polyphenol disulfides obtainable by the process, a flame retardant system containing the polyphenol disulfide and a halogen-free organic phosphorus compound, and a polymer composition containing the flame retardant system. The equipment of polymers, especially foams, with flame retardants is important for a variety of applications, such as polystyrene foam expandable polystyrene foam (EPS) or expanded polystyrene foam boards (XPS) for building insulation. Currently, as flame retardants in plastics mainly polyhalogenated hydrocarbons, optionally together with suitable synergists used. A typical representative of these classic flame retardants is hexabromocyclododecane. Due to the bioaccumulation and persistence of some polyhalogenated hydrocarbons, it is a major effort in the plastics industry to replace halogenated flame retardants with halogen-free ones.
Eine vielversprechende Alternative zu halogenhaltigen Systemen bieten halogenfreie phos- phorhaltige Flammschutzmittel in Kombination mit halogenfreien schwefelhaltigen Synergisten. Der Einsatz von Polyphenoldisulfiden als Synergisten zu halogenfreien phosphorhaltigenA promising alternative to halogen-containing systems is offered by halogen-free phosphorus-containing flame retardants in combination with halogen-free sulfur-containing synergists. The use of polyphenol disulfides as synergists to halogen-free phosphorus-containing
Flammschutzmitteln wird bereits in AT 508 304 und WO 201 1/000019 sowie in der nicht vorveröffentlichten internationalen Patentanmeldung PCT/EP201 1/073958 beschrieben. Flame retardants are already described in AT 508 304 and WO 201 1/000019 and in the non-prepublished international patent application PCT / EP201 1/073958.
Poly-(tert.-butylphenoldisulfid) und Poly-(tert.-pentylphenoldisulfid) sind wichtige Vertreter dieser Verbindungsklasse und können zum Beispiel als VULTAC® TB7 bzw. VULTAC® 2 und 3 kommerziell bezogen werden. Gemäß US 3,968,062 wird davon ausgegangen, dass es sich hierbei um komplexe Mischungen aus Polysulfiden handelt. Poly (tert-butylphenol disulfide) and poly (tert-pentylphenol disulfide) are important representatives of this class of compounds and can be obtained commercially, for example, as VULTAC® TB7 or VULTAC® 2 and 3, respectively. According to US 3,968,062 it is assumed that these are complex mixtures of polysulfides.
Nach US 3,968,062 wird Poly-(tert.-butylphenoldisulfid) durch Erhitzen von para-tert- Butylphenol mit Schwefelmonochlorid unter Verwendung von Trichlorethylen als Lösungsmittel hergestellt, wobei die Temperatur des Heizmantels zwischen 1 15 und 155 °C liegt. Der Einsatz eines niedrig siedenden Lösungsmittels wie Trichlorethylen empfiehlt sich gemäß oben genannter US-Patentanmeldung, um sublimiertes para-tert. -Butylphenol in das Reaktionsgefäß zurückzuführen. According to US Pat. No. 3,968,062, poly (tert-butylphenol disulfide) is prepared by heating para-tert-butylphenol with sulfur monochloride using trichlorethylene as solvent, the temperature of the heating mantle being between 15 and 155 ° C. The use of a low-boiling solvent such as trichlorethylene is recommended according to the above-mentioned US patent application to sublimated para-tert. Butylphenol attributed to the reaction vessel.
Obwohl die Polyphenoldisulfide des Standes der Technik effiziente Synergisten zu halogenfreien phosphorhaltigen Flammschutzmitteln darstellen, besteht noch Raum für Verbesserun- gen, insbesondere was deren Herstellung sowie deren anwendungstechnische Eigenschaften betrifft. Although the polyphenol disulfides of the prior art are efficient synergists to halogen-free phosphorus-containing flame retardants, there is still room for improvement. conditions, in particular as regards their production and their performance properties.
Ein Nachteil kommerziell erhältlicher Polysulfidmischungen ist deren unbefriedigende thermi- sehe Stabilität für die Einarbeitung in thermoplastische Polymere, z. B. Polystyrol, sowie der darin enthaltene Anteil an niedermolekularen, leichtflüchtigen Komponenten. Damit verbunden ist auch eine während ihrer Anwendung in Polymeren bei erhöhter Temperatur teilweise auftretende Geruchsentwicklung, z. B. bei der Extrusion oder beim Zuschnitt von Schaumstoffblöcken. A disadvantage of commercially available polysulfide mixtures is their unsatisfactory thermal stability for incorporation into thermoplastic polymers, eg. As polystyrene, and the proportion of low molecular weight, volatile components contained therein. This is associated with a partially occurring during their use in polymers at elevated temperature odor development, eg. B. in the extrusion or cutting of foam blocks.
Die Aufgabe der Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Po- lyphenoldisulfiden, die eine gute thermische Stabilität sowie einen geringen Anteil an niedermolekularen, leichtflüchtigen Komponenten zeigen und während deren Anwendung in Polymeren bei erhöhter Temperatur kein Geruch entsteht. The object of the invention is to provide a process for the preparation of polyphenol disulfides which exhibit good thermal stability and a low proportion of low molecular weight, readily volatile components and, during their use in polymers, no odor at elevated temperature.
Es wurde gefunden, dass die Umsetzung von Mercaptophenolen mit einem Oxidationsmittel, gegebenenfalls in Anwesenheit einer Base, zur Bildung von Polyphenoldisulfiden führt, die im Vergleich zu Polyphenoldisulfiden des Standes der Technik einen höheren Anteil an dimeren und polymeren Phenoldisulfiden aufweisen und sich durch verbesserte anwendungstechnische Eigenschaften auszeichnen. It has been found that the reaction of mercaptophenols with an oxidizing agent, optionally in the presence of a base, leads to the formation of polyphenol disulfides, which have a higher proportion of dimeric and polymeric phenol disulfides compared to polyphenol disulfides of the prior art and are distinguished by improved performance properties ,
Gelöst wird die Aufgabe daher durch ein Verfahren zur Herstellung eines Polyphenoldisulfids der Formel (I) The object is therefore achieved by a process for the preparation of a polyphenol disulfide of the formula (I)
Figure imgf000004_0001
durch Umsetzung von einem oder mehreren Mercaptophenolen der Formel (II)
Figure imgf000004_0001
by reacting one or more mercaptophenols of the formula (II)
Figure imgf000004_0002
mit einem oder mehreren Oxidationsmitteln, gegebenenfalls in Anwesenheit einer oder mehrerer Basen, wobei die Symbole R1, R2, R3, R4 und n folgende Bedeutungen haben: R1, R2, R3 sind gleich oder verschieden Ci-Cis-Alkyl, C2-Ci8-Alkenyl, C2-Ci8-Alkinyl, C6-Ci2-Aryl, C3-Cio-Cycloalkyl, C6-Ci2-Aryl-Ci-Ci8-Alkyl, eine Heteroarylgruppe, die ein oder mehrere Heteroatome aus der Gruppe N , O und S enthält, 0-(Ci-Ci8)-Alkyl, 0-(C2-Ci8)-Alkenyl, O- (C2-Ci8)-Alkinyl, 0-(C6-Ci2)-Aryl, 0-(C3-Cio)-Cycloalkyl, (C6-Ci2)-Aryl-(Ci-Ci8)-Alkyl-0, S- (Ci-Cis)-Alkyl, S-(C2-Ci8)-Alkenyl, S-(C2-Ci8)-Alkinyl, S-(C6-Ci2)-Aryl, S-(C3-Cio)- Cycloalkyl, (C6-Ci2)-Aryl-(Ci-Ci8)-Alkyl-S, OH, F, Cl, Br oder H;
Figure imgf000004_0002
with one or more oxidizing agents, optionally in the presence of one or more bases, where the symbols R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and n have the following meanings: R 1 , R 2 , R 3 are identical or different C 1 -C 6 -alkyl, C 2 -C 1 8 alkenyl, C 2 -C 8 alkynyl, C 6 -C 2 aryl, C3-Cio-cycloalkyl, C6-Ci2-aryl-Ci-CI8-alkyl, a heteroaryl, the N one or more hetero atoms from the group , O and S, 0- (C 1 -C 8 ) -alkyl, 0- (C 2 -C 8 ) -alkenyl, O- (C 2 -C 8 ) -alkynyl, O- (C 6 -C 2 ) aryl, 0- (C 3 -Cio) cycloalkyl, (C6-Ci2) aryl (Ci-C 8) -alkyl-0, S- (Ci-cis) alkyl, S- (C 2 -C 8) -alkenyl, S- (C 2 -C 8) -alkynyl, S- (C 6 -C 2) aryl, S- (C 3 -Cio) - cycloalkyl, (C 6 -C 2) - Aryl- (Ci-Ci 8 ) -alkyl-S, OH, F, Cl, Br or H;
R4 ist gleich oder verschieden SH, Ci-Ci8-Alkyl, C2-Ci8-Alkenyl, C2-Ci8-Alkinyl, C6-Ci2-Aryl, C3-Cio-Cycloalkyl, C6-Ci2-Aryl-Ci-Ci8-Alkyl, eine Heteroarylgruppe, die ein oder mehrere Heteroatome aus der Gruppe N, O und S enthält, 0-(Ci-Ci8)-Alkyl, 0-(C2-Ci8)-Alkenyl, O- (C2-Ci8)-Alkinyl, 0-(C6-Ci2)-Aryl, 0-(C3-Cio)-Cycloalkyl, (C6-Ci2)-Aryl-(Ci-Ci8)-Alkyl-0, S-R 4 is identical or different SH, Ci-C 8 alkyl, C 2 -C 8 alkenyl, C 2 -C 8 alkynyl, C 6 -C 2 aryl, C3-Cio-cycloalkyl, C6-Ci 2 - aryl-Ci-C 8 alkyl, a heteroaryl group which contains one or more heteroatoms from the group N, O and S, 0- (Ci-C 8) -alkyl, 0- (C 2 -C 8) alkenyl, O- (C 2 -C 8) -alkynyl, 0- (C6-Ci2) aryl, 0- (C 3 -Cio) cycloalkyl, (C6-Ci2) aryl (Ci-Ci 8 ) -Alkyl-O, S-
(Ci-Cis)-Alkyl, S-(C2-Ci8)-Alkenyl, S-(C2-Ci8)-Alkinyl, S-(C6-Ci2)-Aryl, S-(C3-Cio)- Cycloalkyl, (C6-Ci2)-Aryl-(Ci-Ci8)-Alkyl-S, OH, F, Cl, Br oder H; n ist eine ganze Zahl von 0 bis 1000, vorzugsweise eine ganze Zahl von 1 bis 1000; mit der Maßgabe, dass R4 in mindestens einem der einen oder mehreren Mercaptophenole der Formel (II) SH ist, wenn n größer als 0 ist. (Ci-Cis) alkyl, S- (C 2 -C 8) -alkenyl, S- (C 2 -C 8) -alkynyl, S- (C 6 -C 2) aryl, S- (C 3 - Cio) - cycloalkyl, (C6-Ci2) aryl (Ci-C 8) -alkyl-S, OH, F, Cl, Br or H; n is an integer from 0 to 1000, preferably an integer from 1 to 1000; with the proviso that R 4 in at least one of the one or more mercaptophenols of formula (II) SH is when n is greater than zero.
Erfindungsgemäß hergestelltes Polyphenoldisulfid weist im Vergleich zu Polyphenoldisulfiden des Standes der Technik einen höheren Anteil an dimeren und polymeren Phenoldisulfiden, einen geringeren Anteil an Monosulfideinheiten, einen geringeren Anteil an Polysulfideinheiten sowie einen geringeren Gehalt an elementarem Schwefel auf. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polyphenoldisulfide zeichnen sich durch eine zufriedenstellende thermische Stabilität aus. Damit verbunden ist auch eine während ihrer Anwendung in Polymeren bei erhöhter Temperatur kaum oder gar nicht auftretende Geruchsentwicklung, z. B. bei der Extrusion oder beim Zuschnitt von Schaumstoffblöcken. Darüber hinaus wird das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt bei vergleichsweise geringen Temperaturen durchgeführt, was aus ökonomischer und ökologischer Sicht vorteilhaft ist. Unter anderem wird dadurch auch der Sublimation von nicht reagiertem Phenol entgegengewirkt. Polyphenol disulfide prepared in accordance with the present invention has a higher level of dimeric and polymeric phenolic disulfides, a lower level of monosulfide units, a lower level of polysulfide units, and a lower level of elemental sulfur compared to prior art polyphenol disulfides. The polyphenol disulfides prepared by the process according to the invention are characterized by a satisfactory thermal stability. Associated with this is also during their use in polymers at elevated temperature barely or not at all occurring odor development, eg. B. in the extrusion or cutting of foam blocks. In addition, the inventive method is preferably carried out at relatively low temperatures, which is advantageous from an economic and environmental point of view. Among other things, this also counteracts the sublimation of unreacted phenol.
Im Rahmen der Erfindung umfasst der Begriff„Polyphenoldisulfid der Formel (I)" dimere Phenoldisulfide und polymere Phenoldisulfide. In the context of the invention, the term "polyphenol disulfide of the formula (I)" comprises dimeric phenol disulfides and polymeric phenol disulfides.
Unter einem erfindungsgemäßen dimeren Phenoldisulfid oder einem erfindungsgemäßen Diphenoldisulfid versteht man eine Verbindung der Formel (I), wobei n 0 ist. A dimeric phenol disulfide according to the invention or a diphenol disulfide according to the invention is understood as meaning a compound of the formula (I) in which n is 0.
Unter einem erfindungsgemäßen polymeren Phenoldisulfid versteht man eine Verbindung der Formel (I), wobei n nicht 0 ist und wobei höchstens 5%, vorzugsweise ^ 3%, besonders bevor- zugt < 1 %, ganz besonders bevorzugt < 0,5% der in der Formel (I) enthaltenen (n+1 ) Disulfid- brücken durch eine Mono- oder Oligosulfidbrücke ersetzt sind. Im Rahmen der Erfindung versteht man unter einer Oligosulfidbrücke eine lineare Kette, bestehend aus 3 oder mehr, insbesondere 3 bis 8 Schwefelatomen. A polymeric phenol disulfide according to the invention is understood as meaning a compound of the formula (I) in which n is not 0 and where not more than 5%, preferably .about.3%, are particularly preferred. At least <1%, very particularly preferably <0.5% of the (n + 1) disulfide bridges contained in the formula (I) are replaced by a mono- or oligosulfide bridge. In the context of the invention, an oligosulfide bridge is understood as meaning a linear chain consisting of 3 or more, in particular 3 to 8, sulfur atoms.
Beispiele für erfindungsgemäße polymere Phenoldisulfide sind die in den Beispielen aufgeführten Verbindungen Poly-(tert.-butylphenoldisulfid) und Poly-(tert.-pentylphenoldisulfid). Examples of polymeric phenol disulfides according to the invention are the compounds listed in the examples poly (tert-butylphenol disulfide) and poly (tert-pentylphenoldisulfid).
Bevorzugt haben die Symbole in der Formel (I) folgende Bedeutungen: The symbols in the formula (I) preferably have the following meanings:
R2 ist bevorzugt gleich oder verschieden Ci-Cis-Alkyl, C2-Ci8-Alkenyl, C2-Ci8-Alkinyl, C6-C12- Aryl, Cs-Cio-Cycloalkyl, 0-(Ci-Ci8)-Alkyl, 0-(C2-Ci8)-Alkenyl, 0-(C2-Ci8)-Alkinyl, 0-(C6- Ci2)-Aryl oder 0-(C3-Cio)-Cycloalkyl. R1, R3 sind bevorzugt gleich oder verschieden H, Ci-Cis-Alkyl, C2-Ci8-Alkenyl, C2-C18-R 2 is preferably identical or different C 1 -C 6 -alkyl, C 2 -C 18 -alkenyl, C 2 -C 18 -alkynyl, C 6 -C 12 -aryl, C 1 -C 10 -cycloalkyl, O- (C 1 -C 8 ) -alkyl, O- (C 2 -C 8) alkenyl, 0- (C 2 -C 8) -alkynyl, 0- (C6 - Ci2) aryl, or 0- (C 3 -Cio) cycloalkyl. R 1 , R 3 are preferably identical or different H, Ci-Cis-alkyl, C2-Ci8-alkenyl, C2-C18-
Alkinyl, C6-Ci2-Aryl, Cs-Cio-Cycloalkyl, 0-(Ci-Ci8)-Alkyl, 0-(C2-Ci8)-Alkenyl, 0-(C2- Ci8)-Alkinyl, 0-(C6-Ci2)-Aryl oder 0-(C3-Cio)-Cycloalkyl. Alkynyl, C 6 -C 2 aryl, Cs-Cio-cycloalkyl, 0- (Ci-C 8) -alkyl, 0- (C 2 -C 8) alkenyl, 0- (C 2 - C 8) alkynyl , 0- (C6-Ci2) aryl, or 0- (C 3 -Cio) cycloalkyl.
R4 ist bevorzugt SH oder H. n ist bevorzugt eine ganze Zahl von 0 bis 500, vorzugsweise eine ganze Zahl von 1 bis 500. R 4 is preferably SH or H. n is preferably an integer from 0 to 500, preferably an integer from 1 to 500.
Bevorzugt sind Polyphenoldisulfide der Formel (I), in denen alle Symbole die bevorzugten Bedeutungen haben. Preferred are polyphenol disulfides of the formula (I) in which all symbols have the preferred meanings.
Besonders bevorzugt haben die Symbole in der Formel (I) folgende Bedeutungen: The symbols in the formula (I) particularly preferably have the following meanings:
R2 ist besonders bevorzugt gleich oder verschieden Ci-Ci6-Alkyl oder C6-Ci2-Aryl. R1, R3 sind besonders bevorzugt gleich oder verschieden H, Ci-Cis-Alkyl, C3-Cio-Cycloalkyl
Figure imgf000006_0001
R 2 is particularly preferably identical or different Ci-Ci6-alkyl or C6-Ci2-aryl. R 1 , R 3 are particularly preferably identical or different H, Ci-Cis-alkyl, C3-Cio-cycloalkyl
Figure imgf000006_0001
R4 ist bevorzugt SH oder H. n ist besonders bevorzugt eine ganze Zahl von 0 bis 250, vorzugsweise eine ganze Zahl von 1 bis 250. R 4 is preferably SH or H. n is more preferably an integer from 0 to 250, preferably an integer from 1 to 250.
Besonders bevorzugt sind Polyphenoldisulfide der Formel (I), in denen alle Symbole die besonders bevorzugten Bedeutungen haben. Particular preference is given to polyphenol disulfides of the formula (I) in which all symbols have the particularly preferred meanings.
Ganz besonders bevorzugt haben die Symbole in der Formel (I) folgende Bedeutungen: Most preferably, the symbols in the formula (I) have the following meanings:
R2 ist ganz besonders bevorzugt gleich oder verschieden Ci-Cio-Alkyl oder C6-Ci2-Aryl. R1, R3 sind ganz besonders bevorzugt H. R 2 is very particularly preferably identical or different C 1 -C 10 -alkyl or C 6 -C 12 -aryl. R 1 , R 3 are most preferably H.
R4 ist ganz besonders bevorzugt SH oder H. n ist ganz besonders bevorzugt eine ganze Zahl von 0 bis 150, vorzugsweise eine ganze Zahl von 1 bis 150. R 4 is very particularly preferably SH or H. n is very particularly preferably an integer from 0 to 150, preferably an integer from 1 to 150.
Ganz besonders bevorzugt sind Polyphenoldisulfide der Formel (I), in denen alle Symbole die ganz besonders bevorzugten Bedeutungen haben. Very particular preference is given to polyphenol disulfides of the formula (I) in which all symbols have the very particularly preferred meanings.
Weiterhin ganz besonders bevorzugt sind die in den Beispielen aufgeführten Verbindungen der Formel (I), Poly-(tert.-butylphenoldisulfid) und Poly-(tert.-pentylphenoldisulfid). Ganz besonders bevorzugt sind auch die Verbindungen Di-(tert.-butylphenol)disulfid, Di-(tert- pentylphenol)disulfid, Di-(para-phenylphenol)disulfid und Poly-(para-phenylphenoldisulfid): Very particular preference is furthermore given to the compounds of the formula (I) listed in the Examples, poly (tert-butylphenol disulfide) and poly (tert-pentylphenol disulfide). Very particular preference is also given to the compounds di (tert-butylphenol) disulphide, di (tert-pentylphenol) disulphide, di (para-phenylphenol) disulphide and poly (para-phenylphenol disulphide):
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Insbesondere bevorzugt haben die Symbole in der Formel (I) folgende Bedeutungen: R2 ist insbesondere bevorzugt gleich oder verschieden t-C4Hg oder t-CsHu . Particularly preferably, the symbols in the formula (I) have the following meanings: R 2 is particularly preferably identical or different t-C4Hg or t-CsHu.
R1, R3 sind insbesondere bevorzugt H. R4 ist insbesondere bevorzugt SH oder H. n ist insbesondere bevorzugt eine ganze Zahl von 3 bis 100. Insbesondere bevorzugt sind Polyphenoldisulfide der Formel (I), in denen alle Symbole die insbesondere bevorzugten Bedeutungen haben. R 1 , R 3 are particularly preferably H. R 4 is particularly preferably SH or H. n is more preferably an integer from 3 to 100. Particular preference is given to polyphenol disulfides of the formula (I) in which all symbols have the particularly preferred meanings.
Weiterhin insbesondere bevorzugt sind die in den Beispielen aufgeführten Verbindungen der Formel (I), Poly-(tert.-butylphenoldisulfid) und Poly-(tert.-pentylphenoldisulfid). Also particularly preferred are the compounds of the formula (I), poly (tert-butylphenol disulfide) and poly (tert-pentylphenol disulfide) listed in the examples.
Ein weiteres Beispiel für eine Verbindung der Formel (I) ist Di-(ortho-phenylphenol)disulfid: Another example of a compound of formula (I) is di (ortho-phenylphenol) disulphide:
Figure imgf000008_0001
Gemäß einer Ausführungsform ist das Polyphenoldisulfid der Formel (I) Di-(tert.-pentyl- phenol)disulfid, Di-(para-phenylphenol)disulfid oder Di-(ortho-phenylphenol)disulfid:
Figure imgf000008_0001
According to one embodiment, the polyphenol disulfide of the formula (I) is di (tert-pentylphenol) disulphide, di (para-phenylphenol) disulphide or di (ortho-phenylphenol) disulphide:
Figure imgf000008_0002
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Figure imgf000008_0003
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Polyphenoldisulfid der Formel (I) Di-(tert- pentylphenol)disulfid oder Di-(para-phenylphenol)disulfid. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Polyphenoldisulfid der Formel (I) Di-(ortho- phenylphenol)disulfid. In another embodiment, the polyphenol disulfide of formula (I) is di- (tert-pentylphenol) disulphide or di (para-phenylphenol) disulphide. According to a further embodiment, the polyphenol disulfide of the formula (I) is di- (orthophenylphenol) disulphide.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden ein oder mehrere, vorzugsweise ein bis drei, besonders bevorzugt ein oder zwei Mercaptophenole der Formel (II) eingesetzt. One or more, preferably one to three, more preferably one or two mercaptophenols of the formula (II) are used in the process according to the invention.
Bevorzugt sind Mercaptophenole der Formel (II), die zur Bildung der bevorzugten Polyphenol- disulfide der Formel (I) führen. Besonders bevorzugt sind Mercaptophenole der Formel (II), die zur Bildung der besonders bevorzugten Polyphenoldisulfide der Formel (I) führen. Preference is given to mercaptophenols of the formula (II) which lead to the formation of the preferred polyphenol disulfides of the formula (I). Particular preference is given to mercaptophenols of the formula (II) which lead to the formation of the particularly preferred polyphenol disulfides of the formula (I).
Ganz besonders bevorzugt sind Mercaptophenole der Formel (II), die zur Bildung der ganz besonders bevorzugten Polyphenoldisulfide der Formel (I) führen. Beispiele für ganz besonders bevorzugte Mercaptophenole der Formel (II) sind 4-(tert.-Butyl)-2-mercaptophenol, 4-(tert- Butyl)-2,6-dimercaptophenol, 4-(tert.-Pentyl)-2-mercaptophenol, 4-(tert.-Pentyl)-2,6- dimercaptophenol, 4-(Phenyl)-2-mercaptophenol und 4-(Phenyl)-2,6-dimercaptophenol. Very particular preference is given to mercaptophenols of the formula (II) which lead to the formation of the very particularly preferred polyphenol disulfides of the formula (I). Examples of very particularly preferred mercaptophenols of the formula (II) are 4- (tert-butyl) -2-mercaptophenol, 4- (tert-butyl) -2,6-dimercaptophenol, 4- (tert-pentyl) -2- mercaptophenol, 4- (tert-pentyl) -2,6-dimercaptophenol, 4- (phenyl) -2-mercaptophenol and 4- (phenyl) -2,6-dimercaptophenol.
Insbesondere bevorzugt sind Mercaptophenole der Formel (II), die zur Bildung der insbesonde- re bevorzugten Polyphenoldisulfide der Formel (I) führen. Hierbei handelt es sich um die Verbindungen 4-(tert.-Butyl)-2-mercaptophenol, 4-(tert.-Butyl)-2,6-dimercaptophenol, 4-(tert- Pentyl)-2-mercaptophenol und 4-(tert.-Pentyl)-2,6-dimercaptophenol. Particular preference is given to mercaptophenols of the formula (II) which lead to the formation of the more particularly preferred polyphenol disulfides of the formula (I). These are the compounds 4- (tert-butyl) -2-mercaptophenol, 4- (tert-butyl) -2,6-dimercaptophenol, 4- (tert-pentyl) -2-mercaptophenol and 4- (tert-butyl) -2-mercaptophenol. tert-pentyl) -2,6-dimercaptophenol.
Ein weiteres Beispiel für ein Mercaptophenol der Formel (II) ist 6-(Phenyl)-2-mercaptophenol. Another example of a mercaptophenol of formula (II) is 6- (phenyl) -2-mercaptophenol.
Gemäß einer Ausführungsform wird 4-(tert.-Pentyl)-2-mercaptophenol, 4-(Phenyl)-2-mercapto- phenol oder 6-(Phenyl)-2-mercaptophenol als Mercaptophenol der Formel (II) eingesetzt. According to one embodiment, 4- (tert-pentyl) -2-mercaptophenol, 4- (phenyl) -2-mercaptophenol or 6- (phenyl) -2-mercaptophenol is used as mercaptophenol of the formula (II).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird 4-(tert.-Pentyl)-2-mercaptophenol oder 4-(Phenyl)- 2-mercaptophenol als Mercaptophenol der Formel (II) eingesetzt. According to a further embodiment, 4- (tert-pentyl) -2-mercaptophenol or 4- (phenyl) -2-mercaptophenol is used as mercaptophenol of the formula (II).
In einer besonderen Ausführungsform werden zwei Mercaptophenole der Formel (II) eingesetzt, wobei R4 in einem dieser beiden Mercaptophenole SH und in dem anderen H ist. In einer ganz besonderen Ausführungsform werden zwei Mercaptophenole der Formel (II) eingesetzt, wobei R4 in einem dieser beiden Mercaptophenole SH und in dem anderen H ist, und wobei die Symbole R1, R2, R3 und n in diesen beiden Mercaptophenolen die gleiche Bedeutung haben. Werden ein Mercaptophenol der Formel (II) mit R4 = SH und ein Mercaptophenol der Formel (II) mit R4 = H eingesetzt, so beträgt das Molverhältnis des Mercaptophenols mit R4 = H zu dem Mercaptophenol mit R4 = SH vorzugsweise 1 :1 bis 1 :10000, besonders bevorzugt 1 :1 bis 1 :1000, ganz besonders bevorzugt 1 :1 bis 1 :100. In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden ein oder mehrere, vorzugsweise ein bis drei, besonders bevorzugt ein oder zwei Oxidationsmittel eingesetzt. Ganz besonders bevorzugt ist der Einsatz von einem (1 ) Oxidationsmittel. In a particular embodiment, two mercaptophenols of the formula (II) are used, wherein R 4 is SH in one of these two mercaptophenols and H in the other. In a very particular embodiment, two mercaptophenols of the formula (II) are used, wherein R 4 is SH in one of these two Mercaptophenole and in the other H, and wherein the symbols R 1 , R 2 , R 3 and n in these two Mercaptophenolen the have the same meaning. If a mercaptophenol of the formula (II) with R 4 = SH and a mercaptophenol of the formula (II) where R 4 = H are used, the molar ratio of the mercaptophenol with R 4 = H to the mercaptophenol with R 4 = SH is preferably 1: 1 to 1: 10,000, more preferably 1: 1 to 1: 1000, most preferably 1: 1 to 1: 100. One or more, preferably one to three, more preferably one or two, oxidizing agents are used in the process according to the invention. Very particular preference is given to the use of one (1) oxidizing agent.
Als Oxidationsmittel eignen sich zum Beispiel molekularer Sauerstoff, Peroxide wie Wasserstoffperoxid, Harnstoff-Wasserstoffperoxid-Addukt, tert-Butylhydroxyperoxid oder Cumolhydro- peroxid; Peroxymonosulfate wie Natrium-, Kalium- oder Ammoniumperoxymonosulfate; Oxon; Peroxyd isulfate wie Natrium-, Kalium- oder Ammoniumperoxydisulfate; Peroxyborate wie Natri- um- oder Kaliumperoxyborat; Peroxycarbonate wie Natrium- oder Kaliumperoxycarbonat; Peri- odate wie Natrium- oder Kaliumperiodat; Vanadiumpentoxid oder Osmiumtetroxid. Suitable oxidizing agents are, for example, molecular oxygen, peroxides such as hydrogen peroxide, urea-hydrogen peroxide adduct, tert-butyl hydroperoxide or cumene hydroperoxide; Peroxymonosulphates such as sodium, potassium or ammonium peroxymonosulphates; Oxon; Peroxide isulfates such as sodium, potassium or ammonium peroxydisulfates; Peroxyborates such as sodium or potassium peroxyborate; Peroxycarbonates such as sodium or potassium peroxycarbonate; Periodic acid such as sodium or potassium periodate; Vanadium pentoxide or osmium tetroxide.
Bevorzugte Oxidationsmittel sind molekularer Sauerstoff und Wasserstoffperoxid. Ein besonders bevorzugtes Oxidationsmittel ist molekularer Sauerstoff. Preferred oxidants are molecular oxygen and hydrogen peroxide. A particularly preferred oxidizing agent is molecular oxygen.
Molekularer Sauerstoff wird vorzugsweise in Form von Luft eingesetzt. Molecular oxygen is preferably used in the form of air.
Bevorzugt ist auch der Einsatz von mit Sauerstoff abgereicherter Luft, wobei der Sauerstoffgeh- alt bis auf 15 Vol.-%, vorzugsweise bis auf 7 Vol.-%, besonders bevorzugt bis auf 5 Vol.-% ab- gereichert ist. The use of oxygen-depleted air is also preferred, the oxygen content being depleted to 15% by volume, preferably up to 7% by volume, particularly preferably up to 5% by volume.
Mit Sauerstoff angereicherte Luft kann ebenfalls eingesetzt werden. Üblicherweise werden das Mercaptophenol der Formel (II) und das Oxidationsmittel in einem Molverhältnis von 1 :1 bis 1 :1000, bevorzugt 1 :1 bis 1 :100, besonders bevorzugt 1 :1 bis 1 :10 miteinander umgesetzt. Oxygen enriched air can also be used. Usually, the mercaptophenol of the formula (II) and the oxidizing agent in a molar ratio of 1: 1 to 1: 1000, preferably 1: 1 to 1: 100, more preferably 1: 1 to 1: 10 reacted together.
Durch Variation des Molverhältnisses von eingesetztem Mercaptophenol der Formel (II) zu ein- gesetztem Oxidationsmittel lässt sich der Oligomerisierungsgrad der Verbindung der Formel (I) beeinflussen. By varying the molar ratio of mercaptophenol used of the formula (II) to the oxidizing agent used, the degree of oligomerization of the compound of the formula (I) can be influenced.
Wird molekularer Sauerstoff als Oxidationsmittel eingesetzt, so wird dieser allgemein im Über- schuss eingesetzt. If molecular oxygen is used as the oxidant, it is generally used in excess.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird gegebenenfalls in Anwesenheit einer oder mehrerer Basen durchgeführt. If appropriate, the process according to the invention is carried out in the presence of one or more bases.
In einer Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren in Abwesenheit einer Base durchgeführt. In one embodiment, the process according to the invention is carried out in the absence of a base.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren in Anwesenheit einer oder mehrerer Basen durchgeführt. Vorzugsweise werden ein bis drei, besonders bevor- zugt ein oder zwei Basen eingesetzt. Ganz besonders bevorzugt ist der Einsatz von einer (1 ) Base. In a preferred embodiment, the process according to the invention is carried out in the presence of one or more bases. Preferably one to three, especially preferred used one or two bases. Very particular preference is given to the use of one (1) base.
Als Basen eignen sich zum Beispiel Hydroxide wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Magnesi- umhydroxid, Calciumhydroxid oder Ammoniumhydroxide; Carbonate wie Lithiumcarbonat, Nat- riumcarbonat, Kaliumcarbonat, Cäsiumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Calciumcarbonat, Bari- umcarbonat oder Ammoniumcarbonate; Phosphate wie Natriumphosphat, Kaliumphosphat, Calciumphosphat oder Ammoniumphosphate; Acetate wie Lithiumacetat, Natriumacetat, Kaliu- macetat, Calciumacetat, Zinkacetat, Kupferacetat oder Ammoniumacetate, Amine wie Triethyl- amin, Diethylamin, Hünig-Base, Imidazol, N-Methylimidazol, Pyridin, Lutidin oder Collidin. Suitable bases are, for example, hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide or ammonium hydroxides; Carbonates, such as lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, cesium carbonate, magnesium carbonate, calcium carbonate, barium carbonate or ammonium carbonates; Phosphates such as sodium phosphate, potassium phosphate, calcium phosphate or ammonium phosphates; Acetates such as lithium acetate, sodium acetate, potassium acetate, calcium acetate, zinc acetate, copper acetate or ammonium acetates, amines such as triethylamine, diethylamine, Hünig's base, imidazole, N-methylimidazole, pyridine, lutidine or collidine.
Der Begriff Ammonium umfasst dabei NH4 +- und Alkylammoniumionen, insbesondere NH4 +-, Tetramethyl-, Tetraethyl-, Tetrapropyl- und Tetrabutylammoniumionen. Eine besonders bevorzugte Base ist Ammoniumhydroxid. The term ammonium encompasses NH 4 + and alkylammonium ions, in particular NH 4 + , tetramethyl, tetraethyl, tetrapropyl and tetrabutylammonium ions. A particularly preferred base is ammonium hydroxide.
Üblicherweise werden das Mercaptophenol der Formel (II) und die Base in einem Molverhältnis von 1 :0,1 bis 1 :100, bevorzugt 1 :1 bis 1 :10, besonders bevorzugt 1 :1 bis 1 :5 miteinander umgesetzt. The mercaptophenol of the formula (II) and the base are customarily reacted with one another in a molar ratio of 1: 0.1 to 1: 100, preferably 1: 1 to 1:10, particularly preferably 1: 1 to 1: 5.
Durch Variation des Molverhältnisses von eingesetztem Mercaptophenol der Formel (II) zu eingesetzter Base lässt sich der Oligomerisierungsgrad der Verbindung der Formel (I) beeinflussen. By varying the molar ratio of mercaptophenol used of the formula (II) to the base used, the degree of oligomerization of the compound of the formula (I) can be influenced.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren in Anwesenheit eines Lösungsmittels durchgeführt. Preferably, the process according to the invention is carried out in the presence of a solvent.
Als Lösungsmittel eignen sich zum Beispiel Wasser; Alkohole wie Methanol, Ethanol, 1 - Propanol, 2-Propanol, 1 -Butanol, 2-Butanol, 2-Methylpropanol oder tert.-Butanol; dipolar aproti- sehe Lösungsmittel wie Ν,Ν-Dimethylformamid (DMF), Ν,Ν-Diethylformamid, N,N-Suitable solvents are, for example, water; Alcohols, such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methylpropanol or tert-butanol; dipolar aprotic solvents such as Ν, Ν-dimethylformamide (DMF), Ν, Ν-diethylformamide, N, N-
Dimethylacetamid (DMAC), Ν,Ν-Dimethylpropionamid, N-Methyl-2-pyrolidinon (NMP), Dimethylacetamide (DMAC), Ν, Ν-dimethylpropionamide, N-methyl-2-pyrolidinone (NMP),
Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetramethylharnstoff, 1 ,3-Dimethyl-2-imidazolidinon (DMI), 1 ,3-Dimethyl-3,4,5,6- tetrahydro-2(1 H)-pyrimidinon (DMPU), Dimethylsulfoxid, Diethylsulfoxid, Sulfolan, Acetonitril, Propionitril, Butyronitril oder Benzonitril; Ester wie Methylacetat, Ethylacetat, n-Butylacetat oder Isobutylacetat; Ether wie Diethylether, Diisopropylether, Dibutylether, Methyl-tert.-butyletherΝ, Ν, Ν ', Ν'-tetramethylurea, 1, 3-dimethyl-2-imidazolidinone (DMI), 1, 3-dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro-2 (1 H) -pyrimidinone (DMPU ), Dimethylsulfoxide, diethylsulfoxide, sulfolane, acetonitrile, propionitrile, butyronitrile or benzonitrile; Esters such as methyl acetate, ethyl acetate, n-butyl acetate or isobutyl acetate; Ethers, such as diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, methyl tert-butyl ether
(MTBE), Tetrahydrofuran (THF), Dioxan oder 1 ,2-Dimethoxyethan (DME); aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluol, Ethylbenzol, Cumol, Xylole oder Mesitylen; aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Hexan oder Cyclohexan; Carbonate wie Diethylcarbonat oder Ethylencar- bonat. (MTBE), tetrahydrofuran (THF), dioxane or 1,2-dimethoxyethane (DME); aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, ethylbenzene, cumene, xylenes or mesitylene; aliphatic hydrocarbons such as hexane or cyclohexane; Carbonates such as diethyl carbonate or ethylene carbonate.
Es können auch Gemische dieser Lösungsmittel eingesetzt werden. It is also possible to use mixtures of these solvents.
Ein besonders bevorzugtes Lösungsmittel ist Ethanol. Im Allgemeinen wird das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Temperatur im Bereich von -10 bis 150 °C durchgeführt. Durch die vergleichsweise (siehe US 3,968,062) geringen Temperaturen wird der Sublimation von nicht reagiertem Mercaptophenol der Formel (I I) entgegengewirkt. A particularly preferred solvent is ethanol. In general, the process according to the invention is carried out at a temperature in the range from -10 to 150.degree. The relatively low temperatures (see US Pat. No. 3,968,062) counteract the sublimation of unreacted mercaptophenol of the formula (II).
Allgemein erfolgt die Umsetzung in dem erfindungsgemäßen Verfahren über einen Zeitraum von 0,1 h bis 10 d. Generally, the reaction is carried out in the process according to the invention over a period of 0.1 h to 10 d.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird üblicherweise bei Atmosphärendruck durchgeführt. Unter Atmosphärendruck versteht man im Rahmen der Erfindung einen Druck im Bereich von 1003 bis 1023 mbar, vorzugsweise 1013 mbar. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch bei erhöhtem Druck durchgeführt werden, insbesondere wenn gasförmige Oxidationsmittel wie molekularer Sauerstoff als Oxidationsmittel eingesetzt werden. The process according to the invention is usually carried out at atmospheric pressure. In the context of the invention, atmospheric pressure is understood to mean a pressure in the range from 1003 to 1023 mbar, preferably 1013 mbar. The inventive method can also be carried out at elevated pressure, in particular when gaseous oxidants such as molecular oxygen are used as the oxidant.
Die Aufarbeitung der Reaktionsgemische erfolgt beispielsweise durch Filtration, wässrige Auf- arbeitung und/oder Destillation. The work-up of the reaction mixtures is carried out, for example, by filtration, aqueous work-up and / or distillation.
Im Allgemeinen fallen die Produkte als zähe Öle oder Feststoffe an, die zum Beispiel unter vermindertem Druck (vorzugsweise 10-5 bis 100 mbar, besonders bevorzugt 10-4 bis 10 mbar) und/oder bei erhöhter Temperatur (vorzugsweise 120 bis 250 °C, besonders bevorzugt 150 bis 230 °C) von restlichem Lösungsmittel und/oder nicht umgesetztem Mercaptophenol befreit werden können. In general, the products are obtained as viscous oils or solids which, for example, under reduced pressure (preferably 10 -5 to 100 mbar, particularly preferably 10 -4 to 10 mbar) and / or at elevated temperature (preferably 120 to 250 ° C, particularly preferably 150 to 230 ° C) can be freed of residual solvent and / or unreacted mercaptophenol.
Fallen die Produkte als Feststoffe an, so kann die Reinigung beispielsweise auch durch Umkristallisieren oder Digerieren erfolgen. Von anhaftender Base können als Feststoffe anfallende Produkte zum Beispiel durch Waschen mit Ci-C3-Alkoholen und/oder Wasser befreit werden. If the products are solids, the purification can also take place, for example, by recrystallization or trituration. Adhesive base can be used to remove products obtained as solids, for example by washing with C 1 -C 3 alcohols and / or water.
Die Produkte können beispielsweise auch durch Kristallisation oder Fällung gereinigt werden. The products can also be purified, for example, by crystallization or precipitation.
Die Reinigung der erfindungsgemäß hergestellten Diphenoldisulfide (Verbindungen der Formel (I) mit n = 0) kann auch durch Vakuumdestillation erfolgen. The purification of the diphenol disulfides prepared according to the invention (compounds of the formula (I) where n = 0) can also be carried out by vacuum distillation.
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten einen oder mehreren Mercaptophenole der Formel (I I) sind kommerziell erhältlich oder können in Anlehnung an literaturbekannte Methoden synthetisiert werden. The one or more mercaptophenols of the formula (I I) used in the process according to the invention are commercially available or can be synthesized on the basis of methods known from the literature.
In einer besonderen Ausführungsform werden die Mercaptophenole der Formel (I I) hergestellt durch Umsetzung von Polyphenolsulfiden der Formel (I II) In a particular embodiment, the mercaptophenols of the formula (II) are prepared by reacting polyphenol sulfides of the formula (I II)
Figure imgf000013_0001
mit einem Reduktionsmittel, z. B. Zink in Kombination mit Salzsäure, wobei die Symbole R1, R2, R3 und R4 in der Formel (III) die gleiche Bedeutung wie in dem Mer- captophenol der Formel (II) haben, und wobei die Symbole k, I und m in der Formel (III) folgende Bedeutungen haben: k ist eine ganze Zahl von 0 bis 1000, vorzugsweise eine ganze Zahl von 1 bis 1000;
Figure imgf000013_0001
with a reducing agent, e.g. Zinc in combination with hydrochloric acid, wherein the symbols R 1 , R 2 , R 3 and R 4 in the formula (III) have the same meaning as in the mercaptophenol of the formula (II), and wherein the symbols k, I and m in the formula (III) have the following meanings: k is an integer from 0 to 1000, preferably an integer from 1 to 1000;
I ist eine ganze Zahl von 0 bis 7; I is an integer from 0 to 7;
m ist eine ganze Zahl von 0 bis 7. m is an integer from 0 to 7.
Polyphenolsulfide der Formel (III) sind beispielsweise aus US 3,968,062, AT 508 304 und WO 201 1/000019 sowie der nicht vorveröffentlichten internationalen Patentanmeldung Polyphenol sulfides of the formula (III) are known, for example, from US Pat. Nos. 3,968,062, AT 508,304 and WO 201 1/000019 and the non-prepublished international patent application
PCT/EP201 1/073958 bekannt. PCT / EP201 1/073958 known.
In einer besonderen Ausführungsform werden Mercaptophenole der Formel (II) mit R4 * H hergestellt durch ein Verfahren, umfassend folgende Schritte: i) Umsetzung von einem Phenol der Formel (IV), In a particular embodiment, mercaptophenols of the formula (II) where R 4 * H are prepared by a process comprising the following steps: i) reaction of a phenol of the formula (IV),
Figure imgf000013_0002
wobei die Symbole R1, R2, R3 und R4 in der Formel (IV) die gleiche Bedeutung wie in dem
Figure imgf000013_0002
wherein the symbols R 1 , R 2 , R 3 and R 4 in the formula (IV) have the same meaning as in the
Mercaptophenol der Formel (II) haben, mit Chlorsulfonsäure (CISO3H) zu einer Phenolsulfonsäure der Formel (V),
Figure imgf000014_0001
wobei die Symbole R1, R2 und R3 in der Formel (V) die gleiche Bedeutung wie in dem Mercaptophenol der Formel (II) haben, wobei R5 SO3H ist, wenn R4 in der Formel (IV) H ist, und wobei R5 die gleiche Bedeutung wie in der Formel (IV) hat, wenn R4 in der Formel (IV) nicht H ist; und ii) Umsetzung der Phenolsulfonsäure der Formel (V) mit einem Reduktionsmittel zu dem Mercaptophenol der Formel (II) mit R4 * H.
Mercaptophenol of the formula (II), with chlorosulfonic acid (CISO3H) to a phenolsulfonic acid of formula (V),
Figure imgf000014_0001
wherein the symbols R 1 , R 2 and R 3 in the formula (V) have the same meaning as in the mercaptophenol of the formula (II) wherein R 5 is SO 3 H when R 4 in the formula (IV) is H, and wherein R 5 has the same meaning as in the formula (IV) when R 4 in the formula (IV) is not H; and ii) reacting the phenolsulfonic acid of the formula (V) with a reducing agent to give the mercaptophenol of the formula (II) with R 4 * H.
Vorzugsweise werden Phenole der Formel (IV) mit R2 * H eingesetzt. Preference is given to using phenols of the formula (IV) where R 2 * H.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden Phenole der Formel (IV) mit R4 = H eingesetzt, wodurch Mercaptophenole der Formel (II) mit R4 = SH erhalten werden. In a preferred embodiment, phenols of formula (IV) are used with R 4 = H, whereby mercaptophenols of formula (II) are obtained with R 4 = SH.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden Phenole der Formel (IV) mit R2 * H und R4 = H eingesetzt. In a particularly preferred embodiment, phenols of the formula (IV) with R 2 * H and R 4 = H are used.
Phenole der Formel (IV) sind entweder kommerziell erhältlich oder können in Anlehnung an literaturbekannte Methoden synthetisiert werden. Phenols of the formula (IV) are either commercially available or can be synthesized on the basis of methods known from the literature.
Als Reduktionsmittel für die Umsetzung von Phenolsulfonsäuren der Formel (V) zu Mercapto- phenolen der Formel (II) mit R4 * H eignen sich beispielsweise molekularer Wasserstoff in Kombination mit einem Katalysator, z.B. Raney-Nickel, oder Hydrazin in Kombination mit einem Katalysator, z.B. Raney-Nickel. Weiterhin geeignet sind beispielsweise Eisen in Kombination mit Salzsäure, oder Zink in Kombination mit Salzsäure. Suitable reducing agents for the reaction of phenolsulfonic acids of the formula (V) to form mercapto-phenols of the formula (II) with R4 * H are, for example, molecular hydrogen in combination with a catalyst, e.g. Raney nickel, or hydrazine in combination with a catalyst, e.g. Raney nickel. Also suitable are, for example, iron in combination with hydrochloric acid, or zinc in combination with hydrochloric acid.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Polyphenoldisulfid der Formel (I), erhältlich durch das erfindungsgemäße Verfahren. Another object of the invention is a Polyphenoldisulfid of formula (I), obtainable by the inventive method.
Erfindungsgemäß sind in einem solchen Polyphenoldisulfid mit n * 0 höchstens 5%, vorzugsweise -i 3%, besonders bevorzugt < 1 %, ganz besonders bevorzugt < 0,5% der in der Formel (I) enthaltenen (n+1 ) Disulfidbrücken durch eine Mono- oder Oligosulfidbrücke ersetzt. Weiterhin Gegenstand der Erfindung ist ein Flammschutzsystem, enthaltend i) mindestens ein erfindungsgemäßes Polyphenoldisulfid der Formel (I); und ii) mindestens eine halogenfreie organische Phosphorverbindung mit einem Phosphorgehalt im Bereich von 0,5 bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Phosphorverbindung. According to the invention, in such a polyphenol disulfide with n * 0 at most 5%, preferably -i 3%, more preferably <1%, most preferably <0.5% of the (n + 1) disulfide bridges contained in the formula (I) by a Mono or Oligosulfidbrücke replaced. The invention further provides a flame retardant system comprising i) at least one polyphenol disulfide of the formula (I) according to the invention; and ii) at least one halogen-free organic phosphorus compound having a phosphorus content in the range of 0.5 to 40% by weight, based on the phosphorus compound.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Polymerzusammensetzung, enthaltend ein oder mehrere Polymere und das erfindungsgemäße Flammschutzsystem. Another object of the invention is a polymer composition containing one or more polymers and the flame retardant system according to the invention.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polyphenoldisulfide eignen sich beispielsweise als Flammschutzsynergisten in Polymeren. Bevorzugt ist die Verwendung in Schaumstoffen, insbesondere in auf Polystyrol basierenden Schaumstoffen. Der erfindungsgemäß hergestellte Flammschutzsynergist wird in Mischung mit einem oder mehreren Flammschutzmitteln und gegebenenfalls mit weiteren Synergisten für die Herstellung flammhemmend ausgerüsteter (bzw. flammgeschützter) Polymere, insbesondere thermoplastischer Polymere, verwendet. Hierfür werden die Flammschutzmittel und Synergisten vorzugsweise physikalisch mit dem entsprechenden Polymer in der Schmelze vermischt und dann ent- weder als Polymermischung zunächst fertig konfektioniert und dann in einem zweiten Verfahrensschritt zusammen mit dem gleichen oder einem anderen Polymer weiterverarbeitet. Alternativ ist im Falle von Styrolpolymeren auch der Zusatz der Flammschutzmittel und Synergisten vor, während und/oder nach der Herstellung durch Suspensionspolymerisation bevorzugt. Als Polymer können beispielsweise geschäumte oder ungeschäumte Styrolpolymere, einschließlich ABS, ASA, SAN, AMSAN, SB und HIPS Polymere, Polyimide, Polysulfone, Polyole- fine wie Polyethylen und Polypropylen, Polyacrylate, Polyetheretherketone, Polyurethane, Poly- carbonate, Polyphenylenoxide, ungesättigte Polyesterharze, Phenolharze, Polyamide, Po- lyethersulfone, Polyetherketone und Polyethersulfide, jeweils einzeln oder in Mischung als Po- lymerblends eingesetzt werden. The polyphenol disulfides prepared by the process according to the invention are suitable, for example, as flame retardant synergists in polymers. Preferred is the use in foams, in particular in polystyrene-based foams. The flame retardant synergist prepared according to the invention is used in admixture with one or more flameproofing agents and optionally with further synergists for the production of flame-retardant (or flame-retardant) polymers, in particular thermoplastic polymers. For this purpose, the flame retardants and synergists are preferably physically mixed with the corresponding polymer in the melt and then either finished ready as a polymer mixture and then further processed in a second process step together with the same or a different polymer. Alternatively, in the case of styrene polymers, the addition of the flame retardants and synergists before, during and / or after the preparation by suspension polymerization is preferred. Foamed or unfoamed styrene polymers, including ABS, ASA, SAN, AMSAN, SB and HIPS polymers, polyimides, polysulfones, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyacrylates, polyetheretherketones, polyurethanes, polycarbonates, polyphenylene oxides, unsaturated polyester resins, Phenol resins, polyamides, polyethersulfones, polyether ketones and polyether sulfides, each individually or in mixture as polymer blends be used.
Bevorzugt sind thermoplastische Polymere wie geschäumte oder ungeschäumte Styrolhomopo- lymere und -copolymere jeweils einzeln oder in Mischung als Polymerblends. Erfindungsgemäß umfasst der Begriff Styrolpolymer Polymere auf Basis von Styrol, alpha-Preference is given to thermoplastic polymers, such as foamed or unfoamed styrene homopolymers and copolymers, in each case individually or in a mixture as polymer blends. According to the invention, the term styrene polymer encompasses polymers based on styrene, alpha-
Methylstyrol oder Mischungen von Styrol- und alpha-Methylstyrol; analog gilt dies für den Styro- lanteil in SAN, AMSAN, ABS, ASA, MBS und MABS (siehe unten). Erfindungsgemäße Styrolpolymere basieren auf mindestens 50 Gew.-Teilen Styrol und/oder alpha-Methylstyrol Monomeren. Methylstyrene or mixtures of styrene and alpha-methylstyrene; The same applies to the styrene content in SAN, AMSAN, ABS, ASA, MBS and MABS (see below). Inventive styrene polymers are based on at least 50 parts by weight of styrene and / or alpha-methylstyrene monomers.
Bevorzugt werden als Styrolpolymere glasklares Polystyrol (GPPS), Schlagzähpolystyrol (HIPS), anionisch polymerisiertes Polystyrol oder Schlagzähpolystyrol (A-IPS), Styrol-alpha- Methylstyrol-copolymere, Acrylnitril-Butadien-Styrolpolymerisate (ABS), Styrol-Acrylnitril- Copolymere (SAN), Acrylnitril-alpha-Methylstyrol-Copolymere (AMSAN), Acrylnitril-Styrol- Acrylester (ASA), Methylacrylat-Butadien-Styrol (MBS), Methylmethacrylat-Acrylnitril-Butadien- Styrol (MABS)-polymerisate oder Mischungen davon oder mit Polyphenylenether (PPE) eingesetzt. Preference is given as styrene polymers to glassy polystyrene (GPPS), toughened polystyrene (HIPS), anionically polymerized polystyrene or toughened polystyrene (A-IPS), styrene-alpha-methylstyrene copolymers, acrylonitrile-butadiene-styrene polymers (ABS), styrene-acrylonitrile Copolymers (SAN), acrylonitrile-alpha-methylstyrene copolymers (AMSAN), acrylonitrile-styrene-acrylic esters (ASA), methyl acrylate-butadiene-styrene (MBS), methyl methacrylate-acrylonitrile-butadiene-styrene (MABS) polymers or mixtures thereof or used with polyphenylene ether (PPE).
Die genannten Styrolpolymere können zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften o- der der Temperaturbeständigkeit gegebenenfalls unter Verwendung von Verträglichkeitsvermittlern mit thermoplastischen Polymeren, wie Polyamiden (PA), Polyolefinen wie Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE), Polyacrylaten wie Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyestern wie Polyethylenterephthalat (PET) oder Polybutylenterephthalat (PBT), Po- lyethersulfonen (PES), Polyetherketonen oder Polyethersulfiden (PES) oder Mischungen davon in Anteilen von insgesamt bis maximal 30 Gew.-Teilen, bevorzugt im Bereich von 1 bis 10 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Polymerschmelze, enthalten. Des Weiteren sind Mischungen in den genannten Mengenbereichen auch mit zum Beispiel hydrophob modifizier- ten oder funktionalisierten Polymeren oder Oligomeren, Kautschuken wie Polyacrylaten oder Polydienen, zum Beispiel Styrol-Butadien-Blockcopolymeren oder biologisch abbaubaren aliphatischen oder aliphatisch/aromatischen Copolyestern möglich. The abovementioned styrene polymers can be used to improve the mechanical properties or the thermal stability, if appropriate by using compatibilizers with thermoplastic polymers, such as polyamides (PA), polyolefins, such as polypropylene (PP) or polyethylene (PE), polyacrylates, such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate ( PC), polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) or polybutylene terephthalate (PBT), polyethersulfones (PES), polyether ketones or polyether sulfides (PES) or mixtures thereof in proportions of not more than 30 parts by weight, preferably in the range of 1 to 10 Parts by weight, based on 100 parts by weight of the polymer melt. Furthermore, mixtures in the abovementioned quantitative ranges are also possible with, for example, hydrophobically modified or functionalized polymers or oligomers, rubbers such as polyacrylates or polydienes, for example styrene-butadiene block copolymers or biodegradable aliphatic or aliphatic / aromatic copolyesters.
Bevorzugt sind flammgeschützte Polymerschaumstoffe, insbesondere auf Basis von Styrolpo- lymeren, vorzugsweise EPS und XPS. Preference is given to flame-retardant polymer foams, in particular based on styrene polymers, preferably EPS and XPS.
Die expandierbaren Styrolpolymere (EPS) können entweder im Extrusionsverfahren oder mittels Suspensionspolymerisation in wässriger Suspension in Gegenwart eines Flammschutzmittels, des erfindungsgemäßen Synergisten und eines organischen Treibmittels hergestellt wer- den. The expandable styrene polymers (EPS) can be prepared either by the extrusion process or by suspension polymerization in aqueous suspension in the presence of a flame retardant, the synergist of the invention and an organic blowing agent.
Die flammgeschützten Polymerschaumstoffe weisen bevorzugt eine Dichte im Bereich von 5 bis 200 kg/m3, besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 50 kg/m3, auf und sind bevorzugt zu mehr als 80%, besonders bevorzugt zu 90 bis 100% geschlossenzellig. The flameproofed polymer foams preferably have a density in the range from 5 to 200 kg / m 3 , particularly preferably in the range from 10 to 50 kg / m 3 , and are preferably more than 80%, particularly preferably 90 to 100% closed-cell.
Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert. Beispiele A. Synthesebeispiele The invention is explained in more detail by the following examples. Examples A. Synthesis Examples
Beispiel 1 : Synthese von 4-(t-Butyl)-2-mercaptophenol und 4-(t-Butyl)-2,6-dimercaptophenolExample 1: Synthesis of 4- (t-butyl) -2-mercaptophenol and 4- (t-butyl) -2,6-dimercaptophenol
Die Synthese von 4-(t-Butyl)-2-mercaptophenol und 4-(t-Butyl)-2,6-dimercaptophenol erfolgte ausgehend von Poly-(4-(t-butyl)-2,6-dimercaptophenol) durch Reduktion mit Zink und Salzsäu- re. Im Edukt lagen dabei - bedingt durch den Herstellungsprozess - unterschiedlich langeThe synthesis of 4- (t-butyl) -2-mercaptophenol and 4- (t-butyl) -2,6-dimercaptophenol was carried out starting from poly (4- (t-butyl) -2,6-dimercaptophenol) by reduction with zinc and hydrochloric acid. Due to the manufacturing process, the reactants had different lengths
Schwefelbrücken vor, wie in Schema 1 angedeutet. Monoschwefelverbrückte Bestandteile des Edukts sind inert gegenüber dem Reduktionsmittel und blieben somit bei der Reduktion erhal- ten. Die Menge dieser Bestandteile im Edukt wurde mittels 1H-NMR Spektroskopie zu 10 % bestimmt. Die Reinigung und Trennung der Produkte erfolgte durch fraktionierende Destillation. Sulfur bridges before, as indicated in Scheme 1. Monosulfur-bridged constituents of the educt are inert to the reducing agent and thus remained in the reduction. The amount of these constituents in the educt was determined to be 10% by means of 1 H NMR spectroscopy. The purification and separation of the products was carried out by fractional distillation.
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Schema 1 : Synthese von 4-(t-Butyl)-2-mercaptophenol und 4-(t-Butyl)-2,6-dimercaptophenol durch Reduktion von Poly-(4-(t-butyl)-2,6-dimercaptophenol) mit Zn/HCI; m, I = 0-5, n = 0-20. Scheme 1: Synthesis of 4- (t-butyl) -2-mercaptophenol and 4- (t-butyl) -2,6-dimercaptophenol by reduction of poly (4- (t -butyl) -2,6-dimercaptophenol) with Zn / HCI; m, I = 0-5, n = 0-20.
Durchführung: Execution:
In einem 2L-Dreihalskolben mit Rückflusskühler, Magnetrührer und Thermometer wurde Poly- (4-(t-butyl)-2,6-dimercaptophenol) (50 g) in einer Mischung aus Toluol (150 ml_) und Ethanol (150 ml_) bei Raumtemperatur gelöst. Es entstand eine klare, gelbe Lösung. Zu dieser wurde unter starkem Rühren halbkonzentrierte Salzsäure (600 ml_) gegeben, wobei ein Teil des Edu- kts als viskose Flüssigkeit ausfiel und sich eine trübe, gelbe Emulsion bildete. Der Reaktionsmi- schung wurde über einen Zeitraum von 20 h Zinkpulver (50 g, 0,765 mol) portionsweise unter starkem Rühren und starker Gasentwicklung zugesetzt. Dabei erhöhte sich die Temperatur auf 50 °C. Vor Zugabe der nächsten Portion Zinkpulver wurde jeweils gewartet, bis die Gasentwicklung abgeklungen war. Das Ende der Reaktion wurde an der vollständigen Entfärbung der Reaktionsmischung erkannt. Daraufhin wurde der Rührer gestoppt und gewartet, bis sich die Pha- sen getrennt hatten. Die organische Phase wurde abgetrennt und die wässrige Phase noch drei Mal mit jeweils 50 ml_ Toluol extrahiert. Anschließend wurden die vereinigten organischen Extrakte über wasserfreiem MgS04 getrocknet und filtriert. Das Filtrat wurde im Vakuum vom Lösungsmittel befreit, wobei als Rohprodukt eine schwach gelbe, sehr viskose Flüssigkeit (48,2 g, 96 %) erhalten wurde. Daraus wurden die gewünschten Produkte als klare, farblose Flüssigkei- ten durch fraktionierende Destillation im Vakuum über eine Vigreux-Kolonne gewonnen. In a 2 L three-necked flask with reflux condenser, magnetic stirrer and thermometer, poly (4- (t-butyl) -2,6-dimercaptophenol) (50 g) in a mixture of toluene (150 mL) and ethanol (150 mL) was added at room temperature solved. There was a clear, yellow solution. To this was added, with vigorous stirring, half concentrated hydrochloric acid (600 ml), part of the educt precipitating as a viscous liquid and forming a turbid, yellow emulsion. The reaction mixture was added in portions over a period of 20 h zinc powder (50 g, 0.765 mol) with vigorous stirring and strong gas evolution. The temperature increased to 50 ° C. Before the addition of the next portion of zinc powder was waited until the evolution of gas had subsided. The end of the reaction was detected by complete decolorization of the reaction mixture. The stirrer was then stopped and waited for the phases to separate. The organic phase was separated and the aqueous phase extracted three more times with 50 ml of toluene. Then the combined organic extracts were dried over anhydrous MgSO 4 and filtered. The filtrate was freed from the solvent under reduced pressure to give, as the crude product, a pale yellow, very viscous liquid (48.2 g, 96%). From this, the desired products were obtained as clear, colorless liquids by fractional distillation in vacuo over a Vigreux column.
1. Fraktion: 4-(t-Butyl)-2-mercaptophenol, Ausbeute 6,3 g. Sdp. 61 °C, 2*10"3 mbar; 1H-NMR: δ (CDCIs) = 1.36 (s, 9H), 3.16 (s, 1 H), 6.36 (s, 1 H), 6.97 (d, J = 8.5 Hz, 1 H), 7.29 (dd, J = 8.5 Hz, J = 1 ,8 Hz, 1 H), 7.52 (d, J = 1 ,7 Hz, 1 H) ppm; 3C-NMR: δ (CDCIs) = 31 .36 (s, 3C), 34.02 (s, 1 C), 1 1 1 .33 (s, 1 C), 1 14.55 (s, 1 C), 127.30 (s, 1 C), 131 .95 (s, 1 C), 143.79 (s, 1 C), 153.51 (s, 1 C) ppm; HR-EI: berechnet für [Ci0Hi4OS]+ 182,0765, gefunden 182,0760. 1st fraction: 4- (t-butyl) -2-mercaptophenol, yield 6.3 g. . B.p. 61 ° C, 2 * 10 "3 mbar; 1 H-NMR: δ (CDCIs) = 1:36 (s, 9H), 3.16 (s, 1 H), 6:36 (s, 1 H), 6.97 (d, J = 8.5 Hz, 1 H), 7.29 (dd, J = 8.5 Hz, J = 1.8 Hz, 1 H), 7.52 (d, J = 1.7 Hz, 1 H) ppm, 3 C-NMR: δ (CDCIs) = 31.36 (s, 3C), 34.02 (s, 1 C), 1 1 1 .33 (s, 1 C), 1 14.55 (s, 1 C), 127.30 (s, 1 C) , 131.95 (s, 1 C), 143.79 (s, 1 C), 153.51 (s, 1 C) ppm, HR EI: calculated for [Ci 0 Hi 4 OS] + 182.0765, found 182.0760 ,
2. Fraktion: 4-(t-Butyl)-2,6-dimercaptophenol, Ausbeute 25,7 g. Sdp. 83 °C, 2*10"3 mbar; 1H- NMR: δ (CDCIs) = 1 .27 (s, 9H), 3.41 (s, 2H), 6.54 (s, 1 H), 7.27 (s, 2H) ppm; 3C-NMR: δ (CDCIs) = 31 .22 (s, 3C), 34.07 (s, 1 C), 1 14.02 (s, 2C), 129.18 (s, 2C), 143.79 (s, 1 C), 153.51 (s, 1 C) ppm; HR-EI: berechnet für [Ci0Hi4OS2]+ 214,0486, gefunden 214,0517. Beispiel 2: Synthese von 2-Mercapto-4-(t-pentyl)phenol und 2,6-Dimercapto-4-(t-pentyl)phenol2nd fraction: 4- (t-butyl) -2,6-dimercaptophenol, yield 25.7 g. . B.p. 83 ° C, 2 * 10 "3 mbar; 1 H NMR: δ (CDCIs) = 1 .27 (s, 9H), 3:41 (s, 2H), 6:54 (s, 1 H), 7.27 (s , 2H) ppm; 3 C-NMR: δ (CDCIs) = 31.22 (s, 3C), 34.07 (s, 1C), 1 14.02 (s, 2C), 129.18 (s, 2C), 143.79 (s , 1 C), 153.51 (s, 1 C) ppm, HR EI: calculated for [Ci 0 Hi 4 OS 2 ] + 214.0486, found 214.0517. Example 2: Synthesis of 2-mercapto-4- (t-pentyl) phenol and 2,6-dimercapto-4- (t-pentyl) phenol
Die Synthese von 2-Mercapto-4-(t-pentyl)phenol und 2,6-Dimercapto-4-(t-pentyl)phenol (Schema 2) wurde auf dieselbe Art und Weise durchgeführt wie in Beispiel 1 für die t-Butylphenol- Mercaptane beschrieben. Als Edukt wurde Poly-(2,6-dimercapto-4-(t-pentyl)phenol) mit einem Anteil an Monoschwefelbrücken von 10 % (durch 1H-NMR Spektroskopie bestimmt) eingesetzt. The synthesis of 2-mercapto-4- (t-pentyl) phenol and 2,6-dimercapto-4- (t-pentyl) phenol (Scheme 2) was carried out in the same manner as in Example 1 for the t-butylphenol - Mercaptans described. The starting material used was poly (2,6-dimercapto-4- (t-pentyl) phenol) with a proportion of monosulfur bridges of 10% (determined by 1 H-NMR spectroscopy).
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Schema 2: Synthese von 2-Mercapto-4-(t-pentyl)phenol und 2,6-Dimercapto-4-(t-pentyl)phenol durch Reduktion von Poly-(2,6-dimercapto-4-(t-pentyl)phenol) mit Zn/HCI; m, I = 0-5, n = 0-20. Scheme 2: Synthesis of 2-mercapto-4- (t-pentyl) phenol and 2,6-dimercapto-4- (t -pentyl) phenol by reduction of poly (2,6-dimercapto-4- (t-pentyl ) phenol) with Zn / HCl; m, I = 0-5, n = 0-20.
Aus dem Rohprodukt (48,9 g, 97,8 %) wurden die gewünschten Produkte durch zweifache fraktionierende Destillation im Vakuum über eine Vigreux-Kolonne gewonnen. Trotz des zweiten Destillationsschritts blieben jeweils Spuren von Verunreinigungen enthalten. From the crude product (48.9 g, 97.8%), the desired products were obtained by double fractional distillation in vacuo over a Vigreux column. Despite the second distillation step, traces of impurities remained.
1. Fraktion: 4-(t-Butyl)-2-mercaptophenol, Ausbeute 5,8 g. Sdp. 72 °C, 2*10"3 mbar; 1H-NMR: δ (CDCIs) = 0.69 (t, J = 7,4 Hz, 3H), 1 .25 (s, 6H), 1 .61 (q, J = 7,4Hz, 2H), 3.02 (s, 1 H), 6.08 (s, 1 H), 6.91 (d, J = 8,5 Hz, 1 H), 7.20 (dd, J = 8,5 Hz, J = 1 ,5 Hz, 1 H), 7.40 (d, J = 1 ,5 Hz, 1 H) ppm; 3C-NMR: δ (CDCIs) = 9.01 (s, 1 C), 28.42 (s, 2C), 36.72 (s, 1 C), 37.22 (s, 1 C), 1 10.95 (s, 1 C), 1 14.41 (s, 1 C), 128.07 (s, 1 C), 132.82 (s, 1 C), 142.04 (s, 1 C), 153.59 (s, 1 C) ppm; MS (ESI+): m/z = 408 [2M+H20]+. 1st fraction: 4- (t-butyl) -2-mercaptophenol, yield 5.8 g. . B.p. 72 ° C, 2 * 10 "3 mbar; 1 H-NMR: δ (CDCIs) = 0.69 (t, J = 7.4 Hz, 3H), 1 .25 (s, 6H), 1 .61 ( q, J = 7.4Hz, 2H), 3.02 (s, 1H), 6.08 (s, 1H), 6.91 (d, J = 8.5Hz, 1H), 7.20 (dd, J = 8, 5 Hz, J = 1.5 Hz, 1 H), 7.40 (d, J = 1.5 Hz, 1 H) ppm, 3 C-NMR: δ (CDCIs) = 9.01 (s, 1 C), 28.42 (s , 2C), 36.72 (s, 1 C), 37.22 (s, 1 C), 1 10.95 (s, 1 C), 1 14.41 (s, 1 C), 128.07 (s, 1 C), 132.82 (s, 1 C), 142.04 (s, 1 C), 153.59 (s, 1 C) ppm, MS (ESI + ): m / z = 408 [2M + H 2 0] + .
2. Fraktion: 4-(t-Butyl)-2,6-dimercaptophenol, Ausbeute 21 ,3 g. Sdp. 101 °C, 2*10"1 mbar; 1H- NMR: δ (CDCIs) = 0.68 (t, J = 7,4 Hz, 3H), 1.22 (s, 6H), 1.58 (q, J = 7,4 Hz, 2H), 3.41 (s, 2H), 6.54 (s, 1 H), 7.21 (s, 2H) ppm; 3C-NMR: δ (CDCIs) = 9.03 (s, 1 C), 28.34 (s, 2C), 36.62 (s, 1 C), 37.31 (s, 1 C), 1 13.99 (s, 2C), 129.81 (s, 2C), 142.15 (s, 1 C), 150.19 (s, 1 C) ppm; HR-EI: 2nd fraction: 4- (t-butyl) -2,6-dimercaptophenol, Yield 21, 3 g. . B.p. 101 ° C, 2 * 10 "1 mbar; 1 H NMR: δ (CDCIs) = 0.68 (t, J = 7.4 Hz, 3H), 1.22 (s, 6H), 1:58 (q, J = 7.4Hz, 2H), 3.41 (s, 2H), 6.54 (s, 1H), 7.21 (s, 2H) ppm, 3 C-NMR: δ (CDCIs) = 9.03 (s, 1 C), 28.34 (s, 2C), 36.62 (s, 1C), 37.31 (s, 1C), 1.13.99 (s, 2C), 129.81 (s, 2C), 142.15 (s, 1C), 150.19 (s, 1 C) ppm HR-EI:
berechnet für [CnHi6OS2]+ 228,0643, gefunden 228,0664. calculated for [CnHi 6 OS 2 ] + 228.0643, found 228.0664.
Beispiel 3: Synthese von Poly-(4-(t-butyl)-2,6-dimercaptophenol) Example 3: Synthesis of poly (4- (t-butyl) -2,6-dimercaptophenol)
Durch Oxidation der gereinigten t-Butylphenol-Mercaptane mit wässriger Ammoniumhydroxid- Lösung und Luftsauerstoff gelang die Darstellung von reinem Poly-(4-(t-butyl)-2,6-dimercapto- phenol) (Schema 3) Oxidation of the purified t-butylphenol mercaptans with aqueous ammonium hydroxide solution and atmospheric oxygen allowed the preparation of pure poly (4- (t-butyl) -2,6-dimercaptophenol) (Scheme 3).
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Schema 3: Synthese von Poly-(4-(t-butyl)-2,6-dimercaptophenol) durch Oxidation von 4-(t- Butyl)-2-mercaptophenol und 4-(t-Butyl)-2,6-dimercaptophenol mit NH4OH und Luftsauerstoff. Durchführung:
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Scheme 3: Synthesis of poly (4- (t-butyl) -2,6-dimercaptophenol) by oxidation of 4- (t-butyl) -2-mercaptophenol and 4- (t-butyl) -2,6-dimercaptophenol with NH4OH and atmospheric oxygen. Execution:
In einem offenen 250 mL Kolben mit Magnetrührer wurden 4-(t-Butyl)-2-mercaptophenol (2, 18 g, 0,012 mol) und 4-(t-Butyl)-2,6-dimercaptophenol (15,63 g, 0,073 mol) in Ethanol (70 mL) vorgelegt. Bereits nach wenigen Minuten trat eine gelbe Färbung der entstandenen Lösung auf. Zu der Reaktionsmischung wurde dann 25 %-ige wässrige Ammoniumhydroxid- Lösung (15 g, 0, 107 mol) gegeben und die Lösung anschließend vier Tage lang bei hoher Drehzahl an der Luft bei Raumtemperatur gerührt. Während dieser Zeit fiel ein gelber Niederschlag aus. Nach beendeter Reaktion wurde die Mischung mit einem Eisbad auf 0 °C gekühlt und noch 1 h bei dieser Temperatur gerührt. Dann wurde filtriert und der Rückstand mit kaltem Ethanol (50 mL) und kaltem Wasser (50 mL) gewaschen und bei 150 °C im Vakuum getrocknet. Es wurden 9,5 g (53 %) Poly-(4-(t-butyl)-2,6-dimercaptophenol) in Form eines feinkristallinen gelben Feststoffs erhalten. Die mittlere Kettenlänge wurde mittels 1 H-NMR-Spektroskopie durch Vergleich der Integrale der Signale der Randgruppen und der Mittelstücke zu n = 18 bestimmt. 3 (s, 9H), 7.40 (s, 2H), 8,65 (bs, In an open 250 mL magnetic stirring flask were charged 4- (t-butyl) -2-mercaptophenol (2.18 g, 0.012 mol) and 4- (t-butyl) -2,6-dimercaptophenol (15.63 g, 0.073 mol) mol) in ethanol (70 mL). After just a few minutes, a yellow color of the resulting solution appeared. To the reaction mixture was then added 25% aqueous ammonium hydroxide solution (15 g, 0.107 mol) and then the solution was stirred at high speed in air at room temperature for four days. During this time, a yellow precipitate fell out. After completion of the reaction, the mixture was cooled to 0 ° C. with an ice bath and stirred for a further 1 h at this temperature. It was then filtered and the residue washed with cold ethanol (50 mL) and cold water (50 mL) and dried at 150 ° C in vacuo. There was obtained 9.5 g (53%) of poly (4- (t-butyl) -2,6-dimercaptophenol) as a finely crystalline yellow solid. The mean chain length was determined by 1 H NMR spectroscopy by comparing the integrals of the signals of the edge groups and the center pieces to n = 18. 3 (s, 9H), 7.40 (s, 2H), 8.65 (bs,
0 (s, 9H), 6.71 (d, J = 8,4 Hz, J = 2,4 Hz, 1 H), 7,47 (d, J =
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Td (1 %) = 276 °C (siehe Tabelle 1 ); EA: berechnet für C200H242O20S38 (n = 18) [%] C 57,41 ; H 5,83; S 29,12; gefunden C 57,38; H 5,50; S 28,41 .
0 (s, 9H), 6.71 (d, J = 8.4 Hz, J = 2.4 Hz, 1 H), 7.47 (d, J =
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Td (1%) = 276 ° C (see Table 1); EA: calculated for C200H242O20S38 (n = 18) [%] C 57.41; H 5.83; S 29,12; found C 57.38; H 5.50; S 28,41.
Beispiel 4: Synthese von Poly-(2,6-dimercapto-4-(t-pentyl)phenol) Example 4: Synthesis of poly (2,6-dimercapto-4- (t-pentyl) phenol)
Die Synthese von Poly-(2,6-dimercapto-4-(t-pentyl)phenol) erfolgte durch Oxidation der gereinigten t-Pentylphenol-Mercaptane mit wässriger Ammoniumhydroxid-Lösung und  The synthesis of poly (2,6-dimercapto-4- (t-pentyl) phenol) was carried out by oxidation of the purified t-pentylphenol mercaptans with aqueous ammonium hydroxide solution and
Luftsauerstoff (Schema 4), analog der Synthese von Poly-(4-(t-butyl)-2,6-dimercaptophenol) (siehe Beispiel 3).
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Atmospheric oxygen (Scheme 4), analogous to the synthesis of poly (4- (t-butyl) -2,6-dimercaptophenol) (see Example 3).
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Schema 4: Synthese von Poly-(2,6-dimercapto-4-(t-pentyl)phenol) durch Oxidation von 2- Mercapto-4-(t-pentyl)phenol und 2,6-Dimercapto-4-(t-pentyl)phenol mit NH4OH und Luftsauerst- off. Scheme 4: Synthesis of poly (2,6-dimercapto-4- (t-pentyl) phenol) by oxidation of 2-mercapto-4- (t-pentyl) phenol and 2,6-dimercapto-4- (t- pentyl) phenol with NH 4 OH and atmospheric oxygen.
Durchführung: Execution:
In einem offenen 250 ml_ Kolben mit Magnetrührer wurden 2-Mercapto-4-(t-pentyl)phenol (7,7 g, 0,039 mol) und 2,6-Dimercapto-4-(t-pentyl)phenol (31 ,04 g, 0,136 mol) in Ethanol (150 ml_) vorgelegt. Bereits nach wenigen Minuten trat eine gelbe Färbung der entstandenen Lösung auf. Zu der Reaktionsmischung wurde dann 25 %-ige wässrige Ammoniumhydroxid- Lösung (30 g, 0,214 mol) gegeben und die Lösung anschließend vier Tage lang bei hoher Drehzahl an der Luft bei Raumtemperatur gerührt. Während dieser Zeit fiel ein gelber Niederschlag aus. Nach beendeter Reaktion wurde die Mischung mit einem Eisbad auf 0 °C gekühlt und noch 1 h bei dieser Temperatur gerührt. Dann wurde filtriert und der Rückstand mit kaltem Ethanol (50 mL) und kaltem Wasser (50 mL) gewaschen und für bei 150 °C im Vakuum getrocknet. Es wurden 23,3 g (60 %) Poly-(2,6-dimercapto-4-(t-pentyl)phenol) in Form eines feinkristallinen gelben Feststoffs erhalten. Die mittlere Kettenlänge wurde mittels 1H-NMR- Spektroskopie durch Vergleich der Integrale der Signale der Randgruppen und der Mittelstücke (Verhätnis 1 :1 1 ) zu n = 22 bestimmt. H-NMR: δ (THF-d8) = 0.56 (t, J = 7,0 Hz, 3H), 1 ,10 (s, 6H), 1 .47 (q, J = 7,3 Hz, 2H), 7.35 (s, 2H), 8,66 (s, 1 H) ppm; 3C-NMR: δ (THF-d8) = 6.62, 25.83, 34.55, 35.42, 120.71 , 127.14, 139.71 , 150.25 ppm.In an open 250 ml magnetic driven flask were added 2-mercapto-4- (t-pentyl) phenol (7.7 g, 0.039 mol) and 2,6-dimercapto-4- (t-pentyl) phenol (31, 04 g , 0.136 mol) in ethanol (150 ml_). After just a few minutes, a yellow color of the resulting solution appeared. To the reaction mixture was then added 25% aqueous ammonium hydroxide solution (30 g, 0.214 mol), and then the solution was stirred at high speed in air at room temperature for four days. During this time, a yellow precipitate fell out. After completion of the reaction, the mixture was cooled to 0 ° C. with an ice bath and stirred for a further 1 h at this temperature. It was then filtered and the residue washed with cold ethanol (50 mL) and cold water (50 mL) and dried at 150 ° C in vacuo. There were obtained 23.3 g (60%) of poly (2,6-dimercapto-4- (t-pentyl) phenol) in the form of a finely crystalline yellow solid. The mean chain length was determined by 1 H NMR spectroscopy by comparing the integrals of the signals of the edge groups and the center pieces (ratio 1: 1 1) to n = 22. H-NMR: δ (THF-d 8 ) = 0.56 (t, J = 7.0 Hz, 3H), 1, 10 (s, 6H), 1 .47 (q, J = 7.3 Hz, 2H) , 7.35 (s, 2H), 8.66 (s, 1H) ppm; 3 C-NMR: δ (THF-d 8 ) = 6.62, 25.83, 34.55, 35.42, 120.71, 127.14, 139.71, 150.25 ppm.
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0.61 (m, 3H), 1.17 (s, 6H), 6.710.61 (m, 3H), 1.17 (s, 6H), 6.71
7 (dd, J = 8,1 Hz, J = 1 ,5 Hz,
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7 (dd, J = 8.1 Hz, J = 1.5 Hz,
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Td (1 %) = 292 °C (siehe Tabelle 1 ); EA: berechnet für C264H338O24S46 (n = 22) [%] C 59,04; H 6,34; S 27,46 gefunden C 59,02; H 5,89; S 27,12. Tabelle 1 : Zusammensetzung und Temperaturstabilität von erfindungsgemäß hergestellten Td (1%) = 292 ° C (see Table 1); EA: calculated for C264H338O24S46 (n = 22) [%] C, 59.04; H 6,34; S 27.46 found C 59.02; H 5.89; S 27,12. Table 1: Composition and temperature stability of inventively prepared
Poly-tert.-alkylphenoldisulfiden (Beispiele) und von Vergleichsbeispielen  Poly-tert-alkylphenol disulfides (examples) and of comparative examples
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a bestimmt über 1 H-NMR-spektroskopische Analyse unter Verwendung von DMSO-d6 als Lö- sungsmittel; a determines via 1 H-NMR spectroscopic analysis using DMSO-d6 as a solvent;
b bestimmt über fraktionierte Präzipitation und subsequente Analytik der verschiedenen Fraktionen; Anteil angegeben in Gew.-%, bezogen auf das Produktmuster; c bestimmt über thermogravimetrische Analyse (unter N2, 20-800 °C, Heizrate 10 K/min); d bestimmt über Gesamt-Chlorbestimmung via Rohrverbrennung, anschließende Differenzbildung mit Chloridwert; Gehalt angegeben in Gew.-%, bezogen auf das Produktmuster. b determines fractional precipitation and subsequent analysis of the different fractions; Proportion stated in wt .-%, based on the product sample; c determined by thermogravimetric analysis (under N2, 20-800 ° C, heating rate 10 K / min); d determines total chlorine determination via tube combustion, subsequent difference formation with chloride value; Content given in wt .-%, based on the product sample.
Ein Vergleich (Tabelle 1 ) von erfindungsgemäß hergestelltem Poly-tert.-alkylphenoldisulfid (B1 und B2) mit Poly-tert.-alkylphenoldisulfiden des Standes der Technik (V1 und V2) zeigt, dass erfindungsgemäß hergestelltes Poly-tert.-alkylphenoldisulfid einen höheren Anteil an dimeren und polymeren Phenoldisulfiden und einen geringeren Anteil an Monosulfideinheiten sowie ei- nen geringeren Gehalt an elementarem Schwefel und kovalent gebundenem Chlor aufweist. Darüber hinaus zeichnet sich erfindungsgemäß hergestelltes Poly-tert.-alkylphenoldisulfid durch eine höhere Temperaturstabilität aus. B. Flammschutzmittel und Synergisten A comparison (Table 1) of poly-tert-alkylphenol disulfide (B1 and B2) prepared according to the invention with poly-tert-alkylphenol disulfides of the prior art (V1 and V2) shows that the poly-tert-alkylphenol disulfide prepared according to the invention has a higher proportion dimeric and polymeric phenol disulfides and a lower proportion of monosulfide units and a has a lower content of elemental sulfur and covalently bound chlorine. In addition, poly-tert-alkylphenol disulfide prepared according to the invention is characterized by a higher temperature stability. As flame retardants and synergists
In den Beispielen wurden die Flammschutzmittel FR1 bis FR2 sowie die Synergisten S1 bis S4 eingesetzt. In the examples, the flame retardants FR1 to FR2 and the synergists S1 to S4 were used.
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Die in den Beispielen eingesetzten Flammschutzmittel und Synergisten wurden kommerziell erworben, nach literaturbekannten Vorschriften oder wie unter Punkt A beschrieben syntheti siert. The flame retardants and synergists used in the examples were obtained commercially, according to literature rules or as described in point A Synthi Siert.
FR1 : Kommerziell erhältlich als Disflamoll® TP von der Firma Lanxess. FR1: Available commercially as Disflamoll ® TP from Lanxess.
FR2: Synthetisiert wie in WO201 1/083009 beschrieben.  FR2: Synthesized as described in WO201 1/083009.
S1 : Vultac® TB7 der Firma Arkema. S1: Vultac® TB7 from Arkema.
S2: Vultac® 3 der Firma Arkema.  S2: Vultac® 3 from Arkema.
S3, S4: Synthetisiert gemäß Beispiel 3 bzw. 4.  S3, S4: Synthesized according to Example 3 or 4.
C. Anwendungsbeispiele C. Application examples
Die Ermittlung des Brandverhaltens der Schaumstoffplatten erfolgte, wenn nicht anders ange geben, bei einer Schaumstoffdichte von 15 kg/m3 nach DIN 4102. Unless otherwise stated, the fire behavior of the foam panels was determined at a foam density of 15 kg / m 3 in accordance with DIN 4102.
In den Vergleichsversuchen wurden die kommerziellen Produkte Vultac® TB7 und Vultac® 3 (Arkema) eingesetzt. In the comparative experiments, the commercial products Vultac® TB7 and Vultac® 3 (Arkema) were used.
Expandierbare Styrolpolymerisate (Extrusionsprozess): Expandable styrene polymers (extrusion process):
7 Gew.-Teile n-Pentan wurden in Polystyrol 158K (Mw = 261 000 g/mol, Mn = 77 000 g/mol, bestimmt mittels GPC, Rl-Detektor, PS als Standard) der BASF SE mit einer Viskositätszahl von 98 ml/g eingemischt. Nach Abkühlen der treibmittelhaltigen Schmelze von ursprünglich 260°C auf eine Temperatur von 190°C wurde eine Polystyrolschmelze, welche die in der Tabel le genannten Flammschutzsysteme und optional athermane Verbindungen wie Graphit, Ruß, etc. enthielt, über einen Seitenstromextruder in den Hauptstrom eingemischt. Die angegebenen Mengen in Gew.-Teilen beziehen sich auf die gesamte Polystyrolmenge (100 Gew.-Teile). Das Gemisch aus Polystyrolschmelze, Treibmittel und Flammschutzmittel wurde mit 60 kg/h durch eine Düsenplatte mit 32 Bohrungen (Durchmesser der Düsen: 0,75 mm) gefördert. Mit Hilfe einer druckbeaufschlagten Unterwassergranulierung wurden kompakte Granulate mit enger Größenverteilung hergestellt. Das Molekulargewicht der Granulate betrug 220 000 g/mol (Mw) bzw. 80 000 g/mol (Mn) (bestimmt mittels GPC, Rl-Detektor, PS als Standard). 7 parts by weight of n-pentane were dissolved in polystyrene 158K (Mw = 261,000 g / mol, Mn = 77,000 g / mol, determined by GPC, Rl detector, PS as standard) of BASF SE with a viscosity number of 98 ml / g mixed. After cooling the propellant-containing melt of originally 260 ° C to a temperature of 190 ° C, a polystyrene melt containing the Tabel le said flame retardant and optionally athermane compounds such as graphite, carbon black, etc., mixed via a side stream extruder into the main stream. The stated amounts in parts by weight relate to the total amount of polystyrene (100 parts by weight). The mixture of polystyrene melt, blowing agent and flame retardant was conveyed at 60 kg / h through a nozzle plate with 32 holes (diameter of the nozzle: 0.75 mm). With the help of pressurized underwater granulation, compact granules with a narrow size distribution were produced. The molecular weight of the granules was 220,000 g / mol (Mw) and 80,000 g / mol (Mn) (determined by GPC, Rl detector, PS as standard).
Durch Einwirkung von strömendem Wasserdampf wurden die Granulate vorgeschäumt und nach 12-stündiger Lagerung durch weitere Behandlung mit Wasserdampf in einer geschlosse- nen Form zu Schaumstoffblöcken einer Dichte von 15 kg/m3 verschweißt. The granules were prefoamed by the action of flowing steam and, after 12 hours' storage, were further welded by a further treatment with steam in a closed mold to form foam blocks with a density of 15 kg / m 3 .
Die Schaumstoffblöcke wurden nachfolgend mittels Heißdrahtschnitt mit einem Styropor- Glühdrahtschneidegerät der Firma Charlotte Kaiser, 67071 Ludwigshafen, (Leistung: 180 VA, Primär: 230 V, Sekundär: 0 - 12 V, 15 A) in die entsprechenden Normprüfkörper, z. B. für die Ermittlung des Brandverhaltens nach DIN 4102 zugeschnitten. The foam blocks were subsequently by means of hot wire cut with a Styrofoam incandescent cutting machine from Charlotte Kaiser, 67071 Ludwigshafen, (power: 180 VA, primary: 230 V, secondary: 0 - 12 V, 15 A) in the corresponding standard test specimens, z. B. tailored to determine the fire behavior according to DIN 4102.
Die Ergebnisse des Zuschnitts sind in Tabelle 2 zusammengestellt. The results of the blank are summarized in Table 2.
Tabelle 2: Geruchsentwicklung von erfindungsgemäßer Polymerzusammensetzung beim Table 2: Odor development of inventive polymer composition in
Heißdrahtschnitt (Beispiele) und von Vergleichsbeispielen  Hot wire cut (examples) and comparative examples
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Die Ermittlung des Brandverhaltens der Schaumstoffplatten erfolgte nach 72-stündiger Lagerung bei einer Schaumstoffdichte von 15 kg/m3 nach DIN 4102. The determination of the fire behavior of the foam panels was carried out after 72 hours of storage at a foam density of 15 kg / m 3 according to DIN 4102.
Die Brandergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengestellt. Tabelle 3: Brandverhalten von erfindungsgemäßer Polymerzusammensetzung (Beispiele) und von Vergleichsbeispielen The firing results are summarized in Table 3. Table 3: Fire behavior of inventive polymer composition (examples) and of comparative examples
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Extrudierte Polystyrol-Schaumstoffplatten:  Extruded polystyrene foam sheets:
100 Gew.-Teile Polystyrol 158K (Mw = 261 000 g/mol, Mn = 77 000 g/mol bestimmt mittels GPC, Rl-Detektor, PS als Standard) der BASF SE mit einer Viskositätszahl von 98 ml/g, 0,1 Gew.-Teile Talkum als Keimbildner zur Regelung der Zellgröße und die in der Tabelle angegebenen Gew.-Teile an Flammschutzmitteln und Synergisten werden einem Extruder mit einem inneren Schneckendurchmesser von 120 mm kontinuierlich zugeführt. Durch eine in den Extruder angebrachte Einlassöffnung wird gleichzeitig ein Treibmittelgemisch aus 3,25 Gew.-Teilen Ethanol und 3,5 Gew.-Teilen CO2 kontinuierlich eingedrückt. Das in dem Extruder bei 200 °C gleichmäßig geknetete Gel wird durch eine Beruhigungszone geführt und nach einer Verweilzeit von 15 Minuten mit einer Austrittstemperatur von 105 °C durch eine 300 mm breite und 1 ,5 mm weite Düse in die Atmosphäre extrudiert. Der Schaum wird durch einen mit dem Extruder verbundenen Formkanal geführt, wobei eine geschäumte Plattenbahn mit einem Querschnitt von 650 mm x 50 mm und einer Dichte von 40 g/l entsteht.  100 parts by weight of polystyrene 158K (Mw = 261,000 g / mol, Mn = 77,000 g / mol determined by GPC, Rl detector, PS as standard) of BASF SE with a viscosity number of 98 ml / g, 0.1 Parts by weight of talc as nucleating agent for controlling the cell size and the parts by weight of flame retardants and synergists indicated in the table are fed continuously to an extruder having an internal screw diameter of 120 mm. Through a mounted in the extruder inlet opening a blowing agent mixture of 3.25 parts by weight of ethanol and 3.5 parts by weight of CO2 is pressed in continuously continuously. The uniformly kneaded in the extruder at 200 ° C gel is passed through a calming zone and extruded after a residence time of 15 minutes with an outlet temperature of 105 ° C through a 300 mm wide and 1, 5 mm wide nozzle into the atmosphere. The foam is passed through a mold channel connected to the extruder to form a foamed sheet having a cross section of 650 mm x 50 mm and a density of 40 g / l.
Das Molekulargewicht des Polystyrols betrug 240 000 g/mol (Mw) bzw. 70 000 g/mol (Mn) (bestimmt mittels GPC, Rl-Detektor, PS als Standard). Die Extrusionsergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengefasst. The molecular weight of the polystyrene was 240,000 g / mol (Mw) and 70,000 g / mol (Mn) (determined by GPC, Rl detector, PS as standard). The extrusion results are summarized in Table 4.
Tabelle 4: Geruchsentwicklung von erfindungsgemäßer Polymerzusammensetzung beim Table 4: Odor development of inventive polymer composition in
Heißdrahtschnitt (Beispiele) und von Vergleichsbeispielen  Hot wire cut (examples) and comparative examples
Beispiel Flammschutzsystem Geruch bei Extrusion (200 Geruch der extrudierten Example flame retardant odor on extrusion (200 odor of extruded
(Gew.-Teile bezogen auf °C) Schaumstoffplatten  (Parts by weight based on ° C) foam boards
Polystyrol) (Lagerzeit: 48 h bei RT) Polystyrene) (storage time: 48 h at RT)
VB5 FR1 (1 ,0) + S1 (2,0) signifikant / schwefelig signifikant / schwefeligVB5 FR1 (1, 0) + S1 (2,0) significant / sulphurous significant / sulphurous
VB6 FR1 (1 ,0) + S2 (2,0) signifikant / schwefelig signifikant / schwefeligVB6 FR1 (1, 0) + S2 (2,0) significant / sulphurous significant / sulphurous
VB7 FR2 (0,75) + S1 (2,0) signifikant / schwefelig signifikant / schwefeligVB7 FR2 (0.75) + S1 (2.0) significant / sulphurous significant / sulphurous
VB8 FR2 (0,75) + S2 (2,0) signifikant / schwefelig signifikant / schwefeligVB8 FR2 (0.75) + S2 (2.0) significant / sulphurous significant / sulphurous
1 FR1 (1 ,0) + S3 (2,0) gering / schwefelig geruchsneutral 1 FR1 (1, 0) + S3 (2,0) low / sulphurous odorless
2 FR1 (1 ,0) + S4 (2,0) gering / schwefelig geruchsneutral  2 FR1 (1, 0) + S4 (2,0) low / sulphurous odorless
3 FR2 (0,75) + S3 (2,0) gering / schwefelig geruchsneutral  3 FR2 (0.75) + S3 (2.0) low / sulphurous odorless
4 FR2 (0,75) + S4 (2,0) gering / schwefelig geruchsneutral Das Produkt wurde anschließend mechanisch in Platten mit einer Dicke von 1 cm geschnitten. Geprüft wurde das Brandverhalten der Proben nach einer Lagerungszeit von 30 Tagen nach DIN 4102. 4 FR2 (0.75) + S4 (2.0) low / sulphurous odorless The product was then mechanically cut into 1 cm thick plates. The fire behavior of the samples was tested after a storage time of 30 days according to DIN 4102.
Die Brandergebnisse der Beispiele sind in der Tabelle 5 zusammengefasst. The firing results of the examples are summarized in Table 5.
Tabelle 5: Brandverhalten von erfindungsgemäßer Polymerzusammensetzung (Beispiele) und von Vergleichsbeispielen Table 5: Fire behavior of inventive polymer composition (examples) and of comparative examples
Beispiel Flammschutzsystem Brandtest (B2 nach DIN 4102) Example flame retardant system Brandtest (B2 according to DIN 4102)
(Gew.-Teile bezogen auf / Verlöschzeit (s)  (Parts by weight referred to / extinguishing time (s)
Polystyrol)  polystyrene)
VB5 FR1 (1,0) + S1 (2,0) bestanden /14 s  VB5 FR1 (1.0) + S1 (2.0) passed / 14 s
VB6 FR1 (1,0) + S2 (2,0) bestanden /10 s  VB6 FR1 (1.0) + S2 (2.0) passed / 10 s
VB7 FR2 (0,75) + S3 (2,0) bestanden / 9 s  VB7 FR2 (0.75) + S3 (2.0) passed / 9 s
VB8 FR2 (0,75) + S4 (2,0) bestanden /11 s  VB8 FR2 (0.75) + S4 (2.0) passed / 11 s
1 FR1 (1,0) + S3 (2,0) bestanden /12 s  1 FR1 (1.0) + S3 (2.0) passed / 12 s
2 FR1 (1,0) + S4 (2,0) bestanden /10 s  2 FR1 (1.0) + S4 (2.0) passed / 10 s
3 FR2 (0,75) + S3 (2,0) bestanden /11 s  3 FR2 (0.75) + S3 (2.0) passed / 11 s
4 FR2 (0,75) + S4 (2,0) bestanden /11 s  4 FR2 (0.75) + S4 (2.0) passed / 11 s

Claims

Patentansprüche claims
1 . Verfahren zur Herstellung eines Polyphenoldisulfids der Formel (I) 1 . Process for the preparation of a polyphenol disulfide of the formula (I)
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mit einem oder mehreren Oxidationsmitteln, gegebenenfalls in Anwesenheit einer oder mehrerer Basen, wobei die Symbole R1, R2, R3, R4 und n folgende Bedeutungen haben:
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with one or more oxidizing agents, if appropriate in the presence of one or more bases, where the symbols R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and n have the following meanings:
R1, R2, R3 sind gleich oder verschieden Ci-Cis-Alkyl, C2-Ci8-Alkenyl, C2-Cis-Alkinyl, C6- Ci2-Aryl, C3-Cio-Cycloalkyl, C6-Ci2-Aryl-Ci-Ci8-Alkyl, eine Heteroarylgruppe, die ein oder mehrere Heteroatome aus der Gruppe N, O und S enthält, 0-(Ci-Ci8)-Alkyl, O- (C2-Ci8)-Alkenyl, 0-(C2-Ci8)-Alkinyl, 0-(C6-Ci2)-Aryl, 0-(C3-Cio)-Cycloalkyl, (C6-Ci2)- Aryl-(Ci-Ci8)-Alkyl-0, S-(Ci-Ci8)-Alkyl, S-(C2-Ci8)-Alkenyl, S-(C2-Ci8)-Alkinyl, S-(C6- Ci2)-Aryl, S-(C3-Cio)-Cycloalkyl, (C6-Ci2)-Aryl-(Ci-Ci8)-Alkyl-S, OH, F, Cl, Br oder H; R 1 , R 2 , R 3 are identical or different C 1 -C 6 -alkyl, C 2 -C 18 -alkenyl, C 2 -C 6 -alkynyl, C 6 -C 12 -aryl, C 3 -C 10 -cycloalkyl, C 6 -C 12 -aryl-C 1 -C 4 -alkyl Ci8-alkyl, a heteroaryl group containing one or more heteroatoms from the group N, O and S, 0- (Ci-Ci8) alkyl, O- (C 2 -Ci 8 ) alkenyl, 0- (C 2 - Ci 8) -alkynyl, 0- (C6-Ci2) aryl, 0- (C 3 -Cio) cycloalkyl, (C 6 -C 2) - aryl (Ci-C 8) -alkyl-0, S- (Ci-C 8) -alkyl, S- (C 2 -C 8) -alkenyl, S- (C 2 -C 8) -alkynyl, S- (C 6 - C 2) aryl, S- ( C 3 -Cio) cycloalkyl, (C6 -Ci2) aryl (Ci-C 8) -alkyl-S, OH, F, Cl, Br or H;
R4 ist gleich oder verschieden SH, Ci-Cis-Alkyl, C2-Ci8-Alkenyl, C2-Ci8-Alkinyl, C6-Ci2- Aryl, C3-Cio-Cycloalkyl, C6-Ci2-Aryl-Ci-Ci8-Alkyl, eine Heteroarylgruppe, die ein oder mehrere Heteroatome aus der Gruppe N, O und S enthält, 0-(Ci-Ci8)-Alkyl, 0-(C2- Ci8)-Alkenyl, 0-(C2-Ci8)-Alkinyl, 0-(C6-Ci2)-Aryl, 0-(C3-Cio)-Cycloalkyl, (C6-Ci2)- Aryl-(Ci-Ci8)-Alkyl-0, S-(Ci-Ci8)-Alkyl, S-(C2-Ci8)-Alkenyl, S-(C2-Ci8)-Alkinyl, S-(C6- Ci2)-Aryl, S-(C3-Cio)-Cycloalkyl, (C6-Ci2)-Aryl-(Ci-Ci8)-Alkyl-S, OH, F, Cl, Br oder H; n ist eine ganze Zahl von 1 bis 1000; mit der Maßgabe, dass R4 in mindestens einem der einen oder mehreren Mercaptopheno- le der Formel (II) SH ist. R 4 is identical or different SH, Ci-Cis alkyl, C 2 -C 8 alkenyl, C 2 -C 8 alkynyl, C 6 -C 2 - aryl, C3-Cio-cycloalkyl, C6-Ci2-aryl Ci-CI8-alkyl, a heteroaryl group which contains one or more heteroatoms from the group N, O and S, 0- (Ci-CI8) alkyl, 0- (C2-Ci 8) alkenyl, 0- (C 2 -C 8) -alkynyl, 0- (C6-Ci2) aryl, 0- (C 3 -Cio) cycloalkyl, (C 6 -C 2) - aryl (Ci-C 8) -alkyl-0 , S- (Ci-C 8) -alkyl, S- (C 2 -C 8) -alkenyl, S- (C 2 -C 8) -alkynyl, S- (C 6 - C 2) aryl, S- (C 3 -Cio) cycloalkyl, (C6 -Ci2) aryl (Ci-C 8) -alkyl-S, OH, F, Cl, Br or H; n is an integer from 1 to 1000; with the proviso that R 4 in at least one of the one or more mercaptophenols of the formula (II) SH is.
Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei n eine ganze Zahl von 3 bis 1000 ist. The method of claim 1, wherein n is an integer of 3 to 1000.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Symbole R1, R2, R3, R4 und n folgende Bedeutungen haben: A method according to claim 1 or 2, wherein the symbols R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and n have the following meanings:
R , R3 ist H; R, R 3 is H;
R2 ist gleich oder verschieden Ci-Cio-Alkyl oder C6-Ci2-Aryl; R 2 is identical or different C 1 -C 10 -alkyl or C 6 -C 12 -aryl;
R4 ist gleich oder verschieden SH oder H; R 4 is the same or different SH or H;
n ist eine ganze Zahl von 1 bis 150. n is an integer from 1 to 150.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei n eine ganze Zahl von 3 bis 100 ist. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein n is an integer of 3 to 100.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Polyphenoldisulfid der Formel (I) Poly-(tert.-butylphenoldisulfid) oder Poly-(tert.-pentylphenoldisulfid) ist. A process according to any one of claims 1 to 4, wherein the polyphenol disulfide of formula (I) is poly (tert-butylphenol disulfide) or poly (tert-pentylphenol disulfide).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei es in Anwesenheit einer Base durchgeführt wird. A process according to any one of claims 1 to 5, wherein it is carried out in the presence of a base.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei Ammoniumhydroxid als Base eingesetzt wird. Process according to claim 6, wherein ammonium hydroxide is used as base.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei molekularer Sauerstoff als Oxidati- onsmittel eingesetzt wird. Method according to one of claims 1 to 7, wherein molecular oxygen is used as oxidizing onsmittel.
Verfahren zur Herstellung eines Polyphenoldisulfids der Formel (I) Process for the preparation of a polyphenol disulfide of the formula (I)
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durch Umsetzung von einem oder mehreren Mercaptophenolen der Formel (II)
Figure imgf000028_0001
mit einem oder mehreren Oxidationsmitteln, gegebenenfalls in Anwesenheit einer oder mehrerer Basen, wobei die Symbole R1, R2, R3, R4 und n folgende Bedeutungen haben:
Figure imgf000027_0001
by reacting one or more mercaptophenols of the formula (II)
Figure imgf000028_0001
with one or more oxidizing agents, if appropriate in the presence of one or more bases, where the symbols R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and n have the following meanings:
R1, R2, R3 sind gleich oder verschieden Ci-Cis-Alkyl, C2-Ci8-Alkenyl, C2-Cis-Alkinyl, Ce- Ci2-Aryl, C3-Cio-Cycloalkyl, C6-Ci2-Aryl-Ci-Ci8-Alkyl, eine Heteroarylgruppe, die ein oder mehrere Heteroatome aus der Gruppe N, O und S enthält, 0-(Ci-Ci8)-Alkyl, O- (C2-Ci8)-Alkenyl, 0-(C2-Ci8)-Alkinyl, 0-(C6-Ci2)-Aryl, 0-(C3-Cio)-Cycloalkyl, (C6-Ci2)- Aryl-(Ci-Ci8)-Alkyl-0, S-(Ci-Ci8)-Alkyl, S-(C2-Ci8)-Alkenyl, S-(C2-Ci8)-Alkinyl, S-(C6- Ci2)-Aryl, S-(C3-Cio)-Cycloalkyl, (C6-Ci2)-Aryl-(Ci-Ci8)-Alkyl-S, OH, F, Cl, Br oder H; R 1 , R 2 , R 3 are identical or different C 1 -C 6 -alkyl, C 2 -C 18 -alkenyl, C 2 -C 6 -alkynyl, C 1 -C 12 -aryl, C 3 -C 10 -cycloalkyl, C 6 -C 12 -aryl-C 1 -C 5 -alkyl Ci8-alkyl, a heteroaryl group containing one or more heteroatoms from the group N, O and S, 0- (Ci-Ci8) alkyl, O- (C 2 -Ci 8 ) alkenyl, 0- (C 2 - Ci 8) -alkynyl, 0- (C6-Ci2) aryl, 0- (C 3 -Cio) cycloalkyl, (C 6 -C 2) - aryl (Ci-C 8) -alkyl-0, S- (Ci-C 8) -alkyl, S- (C 2 -C 8) -alkenyl, S- (C 2 -C 8) -alkynyl, S- (C 6 - C 2) aryl, S- ( C 3 -Cio) cycloalkyl, (C6 -Ci2) aryl (Ci-C 8) -alkyl-S, OH, F, Cl, Br or H;
R4 ist gleich oder verschieden SH, Ci-Ci8-Alkyl, C2-Ci8-Alkenyl, C2-Ci8-Alkinyl, C6-Ci2- Aryl, C3-Cio-Cycloalkyl, C6-Ci2-Aryl-Ci-Ci8-Alkyl, eine Heteroarylgruppe, die ein oder mehrere Heteroatome aus der Gruppe N, O und S enthält, 0-(Ci-Ci8)-Alkyl, 0-(C2- Ci8)-Alkenyl, 0-(C2-Ci8)-Alkinyl, 0-(C6-Ci2)-Aryl, 0-(C3-Cio)-Cycloalkyl, (C6-Ci2)- Aryl-(Ci-Ci8)-Alkyl-0, S-(Ci-Ci8)-Alkyl, S-(C2-Ci8)-Alkenyl, S-(C2-Ci8)-Alkinyl, S-(C6-R 4 is identical or different SH, Ci-C 8 alkyl, C 2 -C 8 alkenyl, C 2 -C 8 alkynyl, C 6 -C 2 - aryl, C3-Cio-cycloalkyl, C6-Ci2-aryl -Ci-Ci8-alkyl, a heteroaryl group containing one or more heteroatoms from the group N, O and S, 0- (Ci-Ci8) alkyl, 0- (C2-Ci 8 ) alkenyl, 0- (C 2 -C 8) -alkynyl, 0- (C6-Ci2) aryl, 0- (C 3 -Cio) cycloalkyl, (C 6 -C 2) - aryl (Ci-C 8) alkyl 0, S- (Ci-C 8) -alkyl, S- (C 2 -C 8) -alkenyl, S- (C 2 -C 8) -alkynyl, S- (C 6 -
Ci2)-Aryl, S-(C3-Cio)-Cycloalkyl, (C6-Ci2)-Aryl-(Ci-Ci8)-Alkyl-S, OH, F, Cl, Br oder H; n ist eine ganze Zahl von 1 bis 1000; mit der Maßgabe, dass R4 in mindestens einem der einen oder mehreren Mercaptopheno- le der Formel (II) SH ist, wenn n größer als 0 ist, wobei das Polyphenoldisulfid der Formel (I) Di-(tert.-pentylphenol)disulfid, Di-(para- phenylphenol)disulfid oder Di-(ortho-phenylphenol)disulfid ist:
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Ci 2 ) -aryl, S- (C 3 -Cio) -cycloalkyl, (C 6 -C 12) -aryl (Ci-Ci 8 ) -alkyl-S, OH, F, Cl, Br or H; n is an integer from 1 to 1000; with the proviso that R 4 in at least one of the one or more mercaptophenols of the formula (II) SH is when n is greater than 0, the polyphenol disulfide of the formula (I) being di- (tert-pentylphenol) disulphide, Di (para-phenylphenol) disulphide or di (ortho-phenylphenol) disulphide is:
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10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei es in Anwesenheit einer Base durchgeführt wird. 10. The method according to claim 9, wherein it is carried out in the presence of a base.
1 1 . Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei Ammoniumhydroxid als Base eingesetzt wird. 12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , wobei molekularer Sauerstoff als Oxida- tionsmittel eingesetzt wird. 1 1. Process according to claim 10, wherein ammonium hydroxide is used as base. 12. The method according to any one of claims 9 to 1 1, wherein molecular oxygen is used as the oxidizing agent.
13. Polyphenoldisulfid der Formel (I), erhältlich durch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8. 13. Polyphenol disulfide of the formula (I) obtainable by the process according to one of claims 1 to 8.
14. Flammschutzsystem, enthaltend 14. Flame retardant system containing
i) mindestens ein Polyphenoldisulfid der Formel (I) erhältlich durch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12; und  i) at least one polyphenol disulfide of the formula (I) obtainable by the process according to one of claims 1 to 12; and
ii) mindestens eine halogenfreie organische Phosphorverbindung mit einem Phosphorgehalt im Bereich von 0,5 bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Phosphorverbindung.  ii) at least one halogen-free organic phosphorus compound having a phosphorus content in the range of 0.5 to 40 wt .-%, based on the phosphorus compound.
15. Polymerzusammensetzung, enthaltend ein oder mehrere Polymere und das Flammschutzsystem gemäß Anspruch 14. A polymer composition containing one or more polymers and the flame retardant system of claim 14.
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