Durch zunehmende Restriktionen in der Anwendung von halogenhaltigen Flammschutzmitteln (wie z.B. Tris(2-chlorisopropyl)phosphat) besteht Bedarf an halogenfreien Alternativen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden neuartige flüssige Flammschutzmittel für Polyurethan- und Polyisocyanurat-Hartschaumstoffe synthetisiert und charakterisiert. Als Ausgangsmaterialien dafür dienten sowohl s-Triazinchlorid als auch s-Heptazinchlorid. Die Derivate wurden mittels Michaelis-Arbuzov-Reaktion hergestellt und die erhaltenen Produkte anschließend charakterisiert. Ausgewählte hergestellte Verbindungen wurden in Hartschaummaterialien eingearbeitet und auf ihre Flammschutzeigenschaften getestet. Des Weiteren wurde der Einfluss unterschiedlicher Reaktionsbedingungen auf die Produktzusammensetzung untersucht. Es konnten positive Flammschutzeigenschaften für s-Triazinphosphonate nachgewiesen werden. Auch für die neu etablierte Substanzklasse der s−Heptazinphosphonate konnte eine flammhemmende Wirkung nachgewiesen werden.:Abkürzungsverzeichnis
1 Einleitung
2 Stickstoffreiche Verbindungen
2.1 Einführung in die Stoffklasse der s-Triazine
2.2 Einführung in die Stoffklasse der s-Heptazine
3 Kunststoffchemie
3.1 Einteilung von Kunststoffen
3.2 Einführung in die Stoffklasse der PUR-Verbindungen
3.3 Anwendung von PUR-Schaumstoffen
4 Flammschutz
4.1 Grundlagen Flammschutz
4.2 Weitere Flammschutzmittel
4.2.1 Phosphorhaltige Flammschutzmittel
4.2.2 Stickstoffhaltige Flammschutzmittel
4.2.3 Halogenhaltige Flammschutzmittel
4.3 Toxikologie ausgewählter Flammschutzmittel
4.4 Aktuelle Forschung im Bereich halogenfreier Flammschutzmittel
5 Ergebnisse und Diskussion
5.1 s-Triazinphosphonate
5.1.1 Identifikation der chem. Zusammensetzung mittels NMR-Spektroskopie
5.1.2 Untersuchung des Einflusses von Stöchiometrie, Zugabemethode, Temperatur und Feuchtigkeit auf s-Triazinphosphonate mittels NMR-Spektroskopie
5.1.3 Chlor- und Phosphorgehalt
5.1.4 Einfluss auf den Aggregatzustand
5.1.5 Thermisches Verhalten
5.1.6 Infrarotspektroskopie
5.1.7 UV/Vis-Spektroskopie
5.2 s-Triazinphosphonate als Flammschutzmittel
5.2.1 Restriktionen halogenhaltiger Flammschutzmittel
5.2.2 Flammschutzmittel für PUR- und PIR-Hartschäume
5.2.3 Verschäumungsverhalten der s-Triazinphosphonate
5.2.4 Untersuchung der Flammschutzeigenschaften
5.2.5 Sonstige Schaumeigenschaften
5.2.6 Fazit und Ausblick zu den s-Triazinphosphonaten als Flammschutzmittel
5.3 Sonstige s-Triazin-Verbindungen
5.4 s-Heptazinphosphonate
5.4.1 Identifikation der Produkte mittels NMR-Spektroskopie
5.4.2 Einkristallstrukturanalyse
5.4.3 Phosphorgehalt
5.4.4 Thermisches Verhalten
5.4.5 Infrarotspektroskopie
5.4.6 UV/Vis-Spektroskopie
5.5 s-Heptazinphosphonate als Flammschutzmittel
5.6 Sonstige s-Heptazin-Verbindungen
5.6.1 Umsetzung Heptazinchlorid mit stickstoffreichen Verbindungen
5.6.2 Herstellung von Salzen der Thiocyamelursäure
6 Zusammenfassung und Ausblick
7 Experimentelle Durchführung
7.1 Geräte und Methoden
7.1.1 NMR-Spektroskopie
7.1.2 FTIR-Spektroskopie
7.1.3 Schmelzpunktbestimmung
7.1.4 Mikro-Siedepunktbestimmung
7.1.5 Thermogravimetrische Analysen
7.1.6 Py-GC-MS Messungen
7.1.7 Viskositätsmessung
7.1.8 UV/Vis-Spektroskopie
7.1.9 ICP-OES
7.1.10 Elementaranalyse
7.1.11 Einkristallröntgenstrukturanalyse
7.1.12 Limiting Oxygen Index
7.1.13 Kleinbrennertest nach DIN13501 Klasse E
7.1.14 Cone Kalorimetrie
7.1.15 Schaumdichtebestimmung
7.1.16 Bestimmung der Geschlossenzelligkeit
7.1.17 Wärmeleitfähigkeit
7.1.18 Druckfestigkeit
7.2 Verwendete Chemikalien
7.3 Versuchsdurchführung
7.3.1 Umsetzung von Cyanurchlorid mit Trialkyl- bzw. Triarylphosphiten
7.3.2 Weitere Umsetzungen zu s-Triazin-Derivaten
7.3.3 Synthese Kaliumcyamelurat
7.3.4 Synthese Heptazinchlorid
7.3.5 Umsetzung von Heptazinchlorid mit Trialkyl- bzw. Triarylphosphiten
7.3.6 Nukleophile Substitutionen mit Heptazinchlorid
7.3.7 Schwefelhaltige Heptazinderviate
7.3.8 Präparation PUR Hartschaum für LOI Tests
7.3.9 Präparation PIR Hartschaum für LOI Tests
7.3.10 Präparation PUR- und PIR-Hartschaum für EN 13501 Klasse E & Cone Kalorimetrie
7.3.11 Chemische Zusammensetzung der A- und B- Komponente
8 Anhang
8.1 Kristallographische Tabellen
8.2 Eidesstattliche Erklärung
8.3 Publikationsliste
8.4 Lebenslauf
8.5 Danksagung
9 Literaturverzeichnis
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:92685 |
| Date | 29 July 2024 |
| Creators | Vogt, Claudia |
| Contributors | Kroke, Edwin, Mazik, Monika, Technische Universität Bergakademie Freiberg |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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