Oxyimide als neuartige additive Flammschutzmittel für technische Kunststoffe

Kunststoffe sind in unserer Welt allgegenwärtig und werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Insbesondere technische Kunststoffe unterliegen gemäß der jeweiligen Anwendung speziellen Anforderungen insbesondere im Flammschutzbereich. Für Polyamid 6 und Polybutylenterephthalat sind Flammschutzmittel auf halogenierter oder Phosphatbasis kommerziell erhältlich. Diese besitzen allerdings den Nachteil, dass sie als Additiv in hohen Konzentrationen eingearbeitet werden müssen, um wirksam zu sein. Miniaturisierungsprozesse sind dadurch oft nur eingeschränkt möglich. In dieser Arbeit wird die Klasse der Oxyimide – speziell der Oxyimidester und Oxyimidether – als Synergist und als Stand-alone Flammschutzmittel in den genannten Kunststoffen untersucht und deren Wirkmechanismus beleuchtet. Zur Analyse wird die UL94-Brandprüfung mit einer Infrarotkamera erweitert und diese neuartige Methode weiterentwickelt. Oxyimide zeigen in ihren Wärmeprofilen Anzeichen für eine Radikalgeneration und führen in Polyamid 6 zu einer glasartigen Schutzschicht, die die Branddauer signifikant verkürzt sowie brennendes Abtropfen bereits in geringen Konzentrationen vermindert. Oxyimide sind daher als Stand-alone Flammschutzmittel in den betrachteten technischen Kunststoffen geeignet.

Plastics are omnipresent in our world and are used in various areas. Engineering plastics in particular are subject to special requirements in accordance with the respective application, especially in the area of flame retardancy. Flame retardants based on halogens or phosphates are commercially available for polyamide 6 and polybutylene terephthalate. However, these have the disadvantage that they have to be incorporated as additives in high concentrations in order to work effectively. Therefore, miniaturization processes are often limited. In this work, the class of oxyimides - specifically oxyimide esters and oxyimide ethers - is investigated as synergists and stand-alone flame retardants in the mentioned plastics and their mechanism of action is highlighted. For analysis, UL94 fire testing is extended with an infrared camera and this novel method is further developed. Oxyimides show signs of radical generation in their thermal profiles and lead to a glass-like protective layer in polyamide 6, which significantly shortens the fire duration as well as reduces burning droplets even at low concentrations. Oxyimides are therefore suitable as stand-alone flame retardants in the engineering plastics examined.