Organisch modifizierte Bentonite als Flammschutzmittel in Polymeren und ihre Anwendbarkeit in der Praxis: Fid-Bau Portal

Organisch modifizierte Bentonite als Flammschutzmittel in Polymeren und ihre Anwendbarkeit in der Praxis

Hartwig, Andreas / Pütz, Dirk

Organisch modifizierte Bentonite werden durch Ionenaustausch der Natrium- und Calciumionen des natürlichen Bentonits gegen organische Ammonium- oder in seltenen Fällen auch Phosphoniumionen erhalten. Durch diese Modifikation wird der Abstand zwischen den einzelnen Schichten geweitet und die Einzelpartikel bekommen eine Affinität zu dem organischen Material in dem sie dispergiert werden sollen. Untersucht wurden der Einfluss einer Reihe unterschiedlich modifizierter Organobentonite auf das Brandverhalten eines cycloaliphatischen Epoxidharzes und eines Bisphenol A diglycidylethers, das Brandverhalten eines mit Poly(tetrahydrofuran) flexibilisiertem cycloaliphatisches Epoxidharz und an durch Polyaddition gehärteten Epoxidharzen. Die Ergebnisse zeigen, dass Organobentonite durchaus einen deutlichen positiven Einfluss auf die Brandeigenschaften von Epoxidharzen nehmen können. Bemerkenswert ist, dass die Wirkung dann besonders deutlich ist, wenn das Organobentonit gleichzeitig als thermischer Stabilisator wirkt. In diesen Fällen wird die für Bentonit basierte Nanokomposit typische Erniedrigung der Peak heat release rate ebenso beobachtet, wie eine Reduzierung der Brandgeschwindigkeit in konventionellen Brandtests und eine höhere thermische Stabilität, wie sie mit TGA (thermogravimetrische Analyse) gemessen wird. In vielen anderen Fällen haben die Organobentonite zumindest bei Bunsenbrennertests keinen oder sogar einen brandbeschleunigenden Effekt. Jedoch wird praktisch immer das Tropfen beim Brand verhindert. Zu einigen konventionellen Brandschutzmitteln ist ein synergistischer Effekt festzustellen, d.h. bei gleichem Gesamtfüllstoffgehalt hat die Kombination aus konventionellem Brandschutzmittel und Organobentonit ein besseres Brandverhalten als bei der alleinigen Verwendung des konventionellen Brandschutzmittels. Es sind längst noch nicht alle Zusammenhänge geklärt sind. In den meisten Fällen kann der Einsatz der Organobentonite nur auf der Basis von Trial and Error erfolgen. Ziel muss es sein die Wirkungsweise besser zu verstehen, um dann eine systematische Weiterentwicklung betreiben zu können.