PL230035B1 - Sposób otrzymywania antypirenu do tworzyw sztucznych oraz kompozycje polipropylenowe o ograniczonej palności - Google Patents

Sposób otrzymywania antypirenu do tworzyw sztucznych oraz kompozycje polipropylenowe o ograniczonej palności

Info

Publication number
PL230035B1
PL230035B1 PL415886A PL41588616A PL230035B1 PL 230035 B1 PL230035 B1 PL 230035B1 PL 415886 A PL415886 A PL 415886A PL 41588616 A PL41588616 A PL 41588616A PL 230035 B1 PL230035 B1 PL 230035B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
reaction
carried out
plastics
hours
obtaining
Prior art date
Application number
PL415886A
Other languages
English (en)
Other versions
PL415886A1 (pl
Inventor
Piotr Jankowski
Dorota Kijowska
Izabella Legocka
Ewa Górecka
Original Assignee
Inst Chemii Przemyslowej Im Prof Ignacego Moscickiego
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inst Chemii Przemyslowej Im Prof Ignacego Moscickiego filed Critical Inst Chemii Przemyslowej Im Prof Ignacego Moscickiego
Priority to PL415886A priority Critical patent/PL230035B1/pl
Publication of PL415886A1 publication Critical patent/PL415886A1/pl
Publication of PL230035B1 publication Critical patent/PL230035B1/pl

Links

Landscapes

  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania antypirenu do tworzyw sztucznych, w szczególności do polipropylenu oraz kompozycje polipropylenowe o ograniczonej palności.
Tworzywa sztuczne są szeroko wykorzystywane w wielu gałęziach działalności ludzkiej. Pomimo licznych zalet zastosowanie ich jest często problematyczne ze względu na zbyt dużą palność. Palność materiałów polimerowych można zmniejszyć poprzez utrudnienie procesu pirolizy. Z reguły osiąga się to dzięki wprowadzeniu do tworzywa sztucznego antypirenu. Antypireny charakteryzują się różnymi mechanizmami działania takimi jak: kataliza powstawania produktu skarbonizowanego w procesie spalania, uwalnianie niepalnych produktów rozkładu, rozkład w wyniku reakcji endotermicznej, wychwytywanie rodników podczas palenia.
Prawodawstwo Unii Europejskiej ogranicza stosowanie antypirenów halogenowych (z reguły bardzo efektywnych) ze względu na szkodliwe produkty ich rozkładu podczas pożaru. Szuka się więc środków alternatywnych działających równie efektywnie. Polipropylen, charakteryzujący się wskaźnikiem tlenowym ok. 18%, jest jednym z najłatwiej palnych tworzyw sztucznych. Bezhalogenowe antypireny stosowane do ograniczenia palności polipropylenu to w znacznej większości kompozycje różnego typu dodatków wpływających na różne, wspomniane wcześniej, czynniki hamujące proces palenia.
Stosowane są kompozycje, w których głównym składnikiem jest polifosforan amonu. Shahvazian i inni w swojej pracy (International Nano Letters 2012, 2, 1-7) wprowadzili do polipropylenu polifosforan amonu z pentaerytrytolem oraz czerwony fosfor w mieszaninie z nanorurkami węglowymi. W przypadku kompozycji z czerwonym fosforem nie udało się osiągnąć zadowalających rezultatów w ograniczeniu palności tworzywa, a w przypadku kompozycji z polifosforanem amonu konieczne były duże ilości ok. 27%wag. - antypirenu. Ponadto rozwiązania zawierające nanorurki węglowe są drogie.
Aby wzmocnić działanie polifosforanu amonu stosuje się specjalnie otrzymywane polimeryczne związki. Jiangsong i inni w swoich badaniach (J Therm Anal Calorim 2013, 111, 725-734) użyli w kompozycjach z polifosforanem amonu specjalnie syntezowany w tym celu poli(p-etyleno tereftalamid). Oligomeryczne związki mające wzmocnić działanie kompozycji antypirenów do polipropylenu stosowali również Li i inni (Polymer Degradation and Stability 2006, 91, 1380-1386, Polymer Degradation and Stability 2008, 93, 9-16), jak również Song i inni (J. Anal. Appl. Pyrolysis 2008, 82, 286-291) oraz Fenga i inni (Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 2013, 104, 59-67). Powyższe rozwiązania nie zawsze charakteryzują się wystarczającą efektywnością w ograniczaniu palności polipropylenu. Często wymagane jest zastosowanie nawet 30%wag. antypirenów w celu otrzymania tworzywa o właściwościach umożliwiających jego praktyczne zastosowanie w wielu dziedzinach. Ponadto sposób ich syntezy (wspomniane wcześniej oligomeryczne związki) jest zbyt skomplikowany technologicznie, aby mogły znaleźć powszechne zastosowanie w praktyce przemysłowej.
Jako związki działające synergicznie z polifosforanem amonu stosuje się związki cyny i cynku (Su X., Yi Y., Tao J., Qi H.: Polymer Degradation and Stability 2012, 97, 2128-2135). Również i w tym wypadku widoczne są problemy z efektywnością działania antypirenów w kompozycjach z polipropylenem. W celu uzyskania pożądanych parametrów ograniczenia palności niezbędne jest zastosowanie minimum 25%wag. mieszaniny antypirenów w kompozycji z polipropylenem.
Znane dotychczas rozwiązania nie zapewniają dostatecznego ograniczenia palności polipropylenu przy wprowadzeniu niedużych - technologicznie akceptowalnych - ilości antypirenów wynoszących 20-22%wag. Wiadomo bowiem, że użycie ich w większych ilościach wpływa niekorzystnie na szereg właściwości uzyskanych w ten sposób kompozytów, co często wyklucza ich praktyczne zastosowanie w technologiach polimerów.
Wymagania producentów tworzyw idą w kierunku ustalenia optymalnych właściwości fizykomechanicznych tworzyw z jednoczesnym obniżeniem ich palności, tak aby spełniały następujące warunki graniczne: wskaźnik tlenowy powyżej 27%, palność pionowa V0, palność pozioma HB40 - przy zawartości antypirenu do 22% wagowych.
Sposobem według wynalazku uzyskano bezhalogenowy antypiren, który może być używany jako skuteczny dodatek ograniczający palność tworzyw sztucznych. W szczególności jest on przeznaczony do polipropylenu i charakteryzuje się większą efektywnością działania, przy mniejszej zawartości w kompozycji z tworzywem niż dotychczas stosowane dodatki ograniczające palność. Okazało się, że stosując około 20%wag. antypirenu otrzymanego metodą według wynalazku można uzyskać kompozycje polimerowe charakteryzujące się wysokimi parametrami ograniczenia palności. Ponadto antypiren
PL 230 035 B1 otrzymywany w wyniku syntezy w roztworze wodnym jest łatwiejszy do zastosowania w praktyce przemysłowej w porównaniu z analogicznymi mieszaninami fizycznymi (układami) antypirenów, ponieważ stanowi jednorodny produkt, nie rozwarstwia się w transporcie i wykazuje równomierne rozłożenie w matrycy polimerowej.
Sposób otrzymywania antypirenu do tworzyw sztucznych, według wynalazku polega na tym, że prowadzi się syntezę, intensywnie mieszając wodną dyspersję, zawierającą 5-20%wag. melaminy, 10-70%wag. polifosforanu amonu, 10-40%wag. pentaerytrytolu, 0,5-5%wag. cynianu cynku, 5-20%wag. kwasu cyjanurowego, początkowo przez 0,5-2 godziny w temperaturze pokojowej, następnie przez
3-6 godzin w temperaturze nieprzekraczającej 90°C, po czym wyodrębnia się gotowy produkt przez odparowanie wody i suszy w podwyższonej temperaturze pod zmniejszonym ciśnieniem.
Korzystnie w mieszaninie reakcyjnej stosuje się 8-12%wag. melaminy, 50-65%wag. polifosforanu amonu, 18-23%wag. pentaerytrytolu, 2-4%wag. cynianu cynku, 8-12%wag. kwasu cyjanurowego.
Korzystnie reakcję prowadzi się w dyspersji wodnej zawierającej 10-30%wag. części stałych.
Korzystnie reakcję prowadzi się, stosując mieszanie 400-450 obrotów na minutę.
Korzystnie reakcję prowadzi się przez 0,5-1,5 godziny w temperaturze pokojowej, a następnie przez 3-6 godzin w temperaturze podwyższonej.
Korzystnie reakcję w drugim etapie prowadzi się w temperaturze 85-90°C.
Przedmiotem wynalazku są również kompozycje polipropylenowe o ograniczonej palności, zawierające 15-30%wag. korzystnie 20-22%wag. antypirenu otrzymanego sposobem opisanym powyżej.
Okazało się, że stosując do 22%wag. antypirenu otrzymanego zgodnie z recepturą według wynalazku można uzyskać kompozycje polimerowe charakteryzujące się wysokim stopniem ograniczenia palności. Otrzymane zgodnie z wynalazkiem antypireny wykazują następujące działanie: katalizują powstawanie produktu skarbonizowanego w czasie spalania i powodują spęcznianie powstającej warstwy zwęglonej.
Sposób według wynalazku otrzymywania antypirenu oraz wytwarzanie z jego zastosowaniem kompozycji polipropylenowych ilustruje poniższy przykład.
P r z y k ł a d
W reaktorze o pojemności 500 ml, wyposażonym w mieszadło mechaniczne (IKA-Labortechnik Eurostar), czaszę grzejną, kontroler temperatury, chłodnicę zwrotną, dopływ gazu obojętnego, umieszczono 421,30 g wody demineralizowanej. Następnie uruchomiono mieszadło, utrzymując prędkość 400 obrotów na minutę. W dalszej kolejności dodano 7,78 g melaminy. Po wytworzeniu dyspersji dodano: 44,84 g polifosforanu amonu, 15,73 g pentaerytrytolu, 2,36 g cynianu cynku oraz 7,96 g kwasu cyjanurowego. Utrzymując silne mieszanie, reakcję prowadzono przez 1 godzinę w temperaturze pokojowej, a następnie przez kolejne 4 godziny w temperaturze 90°C. Produkt reakcji wyodrębniono poprzez odparowanie wody na wyparce obrotowej w temperaturze 45-50°C i pod próżnią 40 hPa. Następnie suszono w suszarce próżniowej w temperaturze 30°C.
Tak otrzymany antypiren wprowadzono do polipropylenu w ilości 21%wag. za pomocą wytłaczarki dwuślimakowej. Otrzymany produkt - polipropylen o ograniczonej palności - charakteryzował się wskaźnikiem tlenowym, oznaczanym metodą opisaną w normie ASTM D 2863-97, na poziomie 29,9%. Jest on o 54% większy niż wskaźnik tlenowy polipropylenu bez dodatku ograniczającego palność. Ponadto otrzymany tym sposobem polipropylen o ograniczonej palności charakteryzował się palnością pionową V0 i poziomą HB40 oznaczoną zgodnie z normą PN-EN 60695-11-10. Znane dotychczas antypireny dodane do tworzywa w ilości 21 % nie dają możliwości otrzymania tworzywa o analogicznych parametrach - niższy wskaźnik tlenowy, brak możliwości uzyskania klasyfikacji palności pionowej V0, V1, V2 - zgodnych z cytowaną normą.

Claims (7)

1. Sposób otrzymywania antypirenu do tworzyw sztucznych, znamienny tym, że prowadzi się syntezę, intensywnie mieszając wodną dyspersję zawierającą 5-20%wag. melaminy, 10-70%wag. polifosforanu amonu, 10-40%wag. pentaerytrytolu, 0,5-5%wag. cynianu cynku, 5-20%wag. kwasu cyjanurowego, początkowo przez 0,5-2 godziny w temperaturze pokojowej, następnie przez
3-6 godzin w temperaturze nieprzekraczającej 90°C, po czym wyodrębnia się gotowy produkt przez odparowanie wody i suszy w podwyższonej temperaturze pod zmniejszonym ciśnieniem.
PL 230 035 B1
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w mieszaninie reakcyjnej stosuje się 8-12%wag. melaminy, 50-65%wag. polifosforanu amonu, 18-23%wag. pentaerytrytolu, 2-4%wag. cynianu cynku, 8-12%wag. kwasu cyjanurowego.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reakcję prowadzi się w dyspersji wodnej zawierającej 10-30%wag. części stałych.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reakcję prowadzi się, stosując mieszanie 400-450 obrotów na minutę.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reakcję prowadzi się przez 0,5-1,5 godziny w temperaturze pokojowej, a następnie przez 3-6 godzin w temperaturze podwyższonej.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reakcję w drugim etapie prowadzi się w temperaturze 85-90°C.
7. Kompozycje polipropylenowe, o ograniczonej palności, znamienne tym, że zawierają 15-30%wag., korzystnie 20-22%wag., antypirenu otrzymanego sposobem określonym w zastrz. 1.
PL415886A 2016-01-22 2016-01-22 Sposób otrzymywania antypirenu do tworzyw sztucznych oraz kompozycje polipropylenowe o ograniczonej palności PL230035B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL415886A PL230035B1 (pl) 2016-01-22 2016-01-22 Sposób otrzymywania antypirenu do tworzyw sztucznych oraz kompozycje polipropylenowe o ograniczonej palności

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL415886A PL230035B1 (pl) 2016-01-22 2016-01-22 Sposób otrzymywania antypirenu do tworzyw sztucznych oraz kompozycje polipropylenowe o ograniczonej palności

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL415886A1 PL415886A1 (pl) 2017-07-31
PL230035B1 true PL230035B1 (pl) 2018-09-28

Family

ID=59383713

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL415886A PL230035B1 (pl) 2016-01-22 2016-01-22 Sposób otrzymywania antypirenu do tworzyw sztucznych oraz kompozycje polipropylenowe o ograniczonej palności

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL230035B1 (pl)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL442971A1 (pl) * 2022-11-25 2024-05-27 Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Chemii Przemysłowej Imienia Profesora Ignacego Mościckiego Bezhalogenowy antypiren do tworzyw termoplastycznych oraz kompozycje tworzyw termoplastycznych o obniżonej palności

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL442971A1 (pl) * 2022-11-25 2024-05-27 Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Chemii Przemysłowej Imienia Profesora Ignacego Mościckiego Bezhalogenowy antypiren do tworzyw termoplastycznych oraz kompozycje tworzyw termoplastycznych o obniżonej palności
PL249491B1 (pl) * 2022-11-25 2026-04-27 Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Chemii Przemysłowej Imienia Profesora Ignacego Mościckiego Bezhalogenowy antypiren do tworzyw termoplastycznych oraz kompozycje tworzyw termoplastycznych o obniżonej palności

Also Published As

Publication number Publication date
PL415886A1 (pl) 2017-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gallo et al. Halogen-free flame retarded poly (butylene terephthalate)(PBT) using metal oxides/PBT nanocomposites in combination with aluminium phosphinate
Sai et al. Deposition growth of Zr-based MOFs on cerium phenylphosphonate lamella towards enhanced thermal stability and fire safety of polycarbonate
Zhan et al. Synergistic effects of sepiolite on the flame retardant properties and thermal degradation behaviors of polyamide 66/aluminum diethylphosphinate composites
Hassan et al. Synergistic effect of chitosan-based flame retardant and modified clay on the flammability properties of LLDPE
Bi et al. Surface engineering of magnesium hydroxide via bioinspired iron-loaded polydopamine as green and efficient strategy to epoxy composites with improved flame retardancy and reduced smoke release
Lian et al. A green organic-inorganic PAbz@ ZIF hybrid towards efficient flame-retardant and smoke-suppressive epoxy coatings with enhanced mechanical properties
Makhlouf et al. A novel intumescent flame retardant: synthesis and its application for linear low-density polyethylene
CN113460984B (zh) 一种结晶型亚磷酸铝及其制备方法和应用
CN102216377A (zh) 合成无机阻燃剂、其制备方法及其作为阻燃剂的用途
Yin et al. The high efficiency two stage intumescent-contractive flame retardant on ABS
Sun et al. Co-microencapsulate of ammonium polyphosphate and pentaerythritol and kinetics of its thermal degradation
KR100996716B1 (ko) 수산화마그네슘-멜라민 복합입자 및 이를 포함하는 난연제조성물
Shi et al. Fabrication of bismuth oxychloride nanosheets decorated with chitosan and phytic acid for improvement of flexible poly (vinyl chloride) flame retardancy
CN103547625B (zh) 包含基于哌嗪的金属盐混合物的阻燃聚烯烃树脂
PL230035B1 (pl) Sposób otrzymywania antypirenu do tworzyw sztucznych oraz kompozycje polipropylenowe o ograniczonej palności
JP7477125B2 (ja) 高温・高せん断抵抗性を有する高難燃性ハロゲンフリー難燃組成物系及びその使用
Zhou et al. Flame retardation and thermal degradation of flame‐retarded polypropylene composites containing melamine phosphate and pentaerythritol phosphate
CN113462020B (zh) 具有双峰热失重分解特征的基于亚磷酸铝的复合体及其制备和应用
CN105133295A (zh) 一种无机高分子改性的不溶性无卤阻燃剂及其制备方法和应用
CN110903546B (zh) 一种阻燃型高分子材料及其制备方法和应用
KR101186818B1 (ko) 표면처리된 히드로탈사이트 및 이를 포함하는 조성물
KR101193037B1 (ko) 난연성이 향상된 우레탄 도료 조성물
US10731290B2 (en) Liquid flame retardant composition
Üreyen The combined effect of organic phosphinate based flame retardant and zinc borate on the fire behavior of poly (Butylene Terephthalate)
GB2532551A (en) Cuprous Stannates