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Zusammensetzungen aus isotaktischem Polypropylen
Die Erfindung betrifft verbesserte Polymermasse.
Isotaktisches Polypropylen, womit hier ein Polypropylen bezeichnet wird, das zu mindestens 75% in
Heptan unlöslich ist, hat nützliche Eigenschaften, beispielsweise einen relativ hohen Erweichungspunkt, gute Zugfestigkeitseigenschaften, gute elektrische Eigenschaften und eine gute Beständigkeit gegenüber den verschiedensten chemischen Reagenzien. Seine Anwendung wird jedoch dadurch begrenzt, dass das Polymer nicht zäh ist und eine relativ hohe Versprödungstemperatur hat. Das isotaktische Polymer enthält normalerweise etwas ataktisches Polymer. Es wurde nun gefunden, dass dieser Gehalt an ataktischem Material den zuletztgenannten Mangel nicht beseitigt.
Ausserdem wurde gefunden, dass die Schlagfestigkeit von aus isotaktischem Polypropylen hergestellten Formkörpern vom Zeitpunkt ihrer Herstellung durch Spritzgiessen, Formpressen oder Strangpressen abnimmt.
Erfindungsgemäss wurde festgestellt, dass Massen aus isotaktischem Polypropylen im Sinne der vorstehenden Definition und einer kleineren Gewichtsmenge eines gummiartigen Mischpolymerisats von Isobutylen und Isopren wertvolle und verbesserte Polymermasse ergeben.
Es wurde ferner gefunden, dass derartige Massen mit einem Gehalt von 15 bis 30 Gew.-% dieses gummiartigen Mischpolymerisats eine wertvolle Kombination von Eigenschaften besitzen und infolgedessen zur Herstellung von formgepressten, spritzgegossenen oder stranggepressten Gegenständen mit einer gewissen Biegsamkeit geeignet sind.
Ferner wurde festgestellt, dass die Schlagfestigkeit von derartigen Massen mit einem Gehalt von mindestens 5 Grew.-% eines solchen gummiartigen Mischpolymerisats nach der Verformung derselben durch Formpressen, Spritzguss oder Strangpressen nur unwesentlich sinkt und dass die Massen mit einem Gehalt von 5 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise von 8 bis 12 Gew.-% des gummiartigen Mischpolymerisats eine für zahlreiche Verwendungszwecke besonders wertvolle Kombination von Schlagfestigkeit, Beständigkeit gegenüber niedrigen Temperaturen, Härte und Festigkeit besitzen.
Dabei wird als ein gummiartiges Mischpolymerisat ein Material bezeichnet, dessen Elastizitätsmodul nach 1 sec bei -250C nicht über 70 kg/cm2 beträgt. Es hat sich gezeigt, dass mit obigen Mischpolymerisaten mit Molekulargewichten von 80, 000 bis 100,000 Massen mit besonders wertvollen Eigenschaften erhalten werden.
Die Bestandteile der erfindungsgemässen Massen können mit normalen Methoden miteinander vermischt werden, z. B. mit normalen Mastikationsmethoden, wie dem Mischen auf heissen Walzen oder in Innenmischern. Dieses Verfahren ist ein Mischverfahren, bei dem auch ein thermischer Abbau des Polypropylens eintreten kann, um seine Verarbeitbarkeit beim Formpressen, Spritzguss oder Strangpressen zu erhöhen. Ausser den beiden Hauptbestandteilen können die Massen Zusätze wie Antioxydationsmittel, Lichtbeständigkeit verleihende Mittel, Rutsch- bzw. Gleitmittel, Mittel zur Verhinderung von Oberflächenklebrigkeit, antistatische Mittel, Füllstoffe, Farbstoffe und Pigmente enthalten.
Die nachstehenden Tabellen erläutern die nützlichen Eigenschaften der erfindungsgemässen Massen,
EMI1.1
lang auf Walzwerken mit offenen Walzen gewalzt wurde, wobei die Walzen auf 1650C erhitzt wurden. Die Massen, einschliesslich der der Blindprobe, wurden dadurch erhalten, dass in einem Banbury-Mischer der Grösse B 10 min compoundiert wurde, wobei die Temperatur ein Maximum von 1600C erreichte. Die Heptanlöslichkeit der in den Proben verwendeten isotaktischen Polypropylene war in allen Fällen niedrig
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und betrug in keinem Fall über 2%. Die mit einem Parallelplattenplastometer bei 1900C gemessenen
Schmelzviskositäten dieser Polypropylene vor dem Compoundieren sind in den Tabellen angegeben.
Jede
Masse enthielt ausser den polymeren Bestandteilen 1 Gew.-Teil des Antioxydationsmittels Bis-(2-oxy- - 3-a-methy1cyclohexyl-5-methylphenyl) -methan pro 100 Gew.-Teile der polymeren Bestandteile der
Masse. Zur Stabilisierung der erfindungsgemässen Massen können aber auch andere Antioxydationsmittel, z. B. 4, 4'-Thio-bis- (6-tert. butyl-metakresol) verwendet werden. b) Die Schlagfestigkeit von gekerbten Prüflingen wurde unter Verwendung der Dynstat-Maschine an zehn quadratischen Prüflingen von 1 cm Seitenlänge und einer Stärke von l, 59 mm gemessen, wobei je- der Prüfling in der Mitte einer seiner Seiten in einer Tiefe von 0,2 mm quergekerbt war.
Diese Kerbe wurde mit einem Rasiermesser geschnitten, dessen Schneide in den Prüfling eingedrückt, aber nicht par- allel zu der Schneide gezogen wurde. Die Schlagprüfung wurde durch Freigabe eines Gewichts A von 600 durchgeführt. Die von den Prüflingen bei den Schlägen aufgenommene durchschnittliche Energie ist als
Schlagfestigkeit in kg-cm angegeben. Dies ist der Durchschnittswert der Energie, die verlorengeht, wenn das Schlagstück den Prüfling passiert. c) Es hat sich gezeigt, dass bei dem Kerbschlagversuch der Sprung manchmal nicht ganz durch den Prüfling geht. Daher wurde die Bruchfestigkeit der Prüflinge dadurch geprüft, dass sie nach einer kurzen
Entspannungszeit (etwa 10 min) einem erneuten Schlag bei Raumtemperatur ausgesetzt wurden.
Die "Bruchfestigkeit" R wurde als das Verhältnis zwischen der bei dem zweiten Schlag aufgenommenen Ener-
100 12 gie 12 zu der beim ersten Schlag aufgenommenen Energie 1 in Prozent bezeichnet, d. h. R=----.
Wenn der Prüfling beim ersten Schlag fast bricht, ist die Schlagfestigkeit beim zweiten Schlag und damit auch die Bruchfestigkeit fast null, während bei einer sehr kleinen Vertiefung der Kerbe die Schlagfestigkeit beim zweiten Versuch gegenüber dem ersten nur wenig verändert wird, so dass der Prüfling eine hohe Bruchfestigkeit hat. d) Die Schlagfestigkeitsprüfungen der Tabelle 1 wurden 24 h nach der Verformung der Prüflinge durchgeführt. e) Die Versprödungstemperatur wird mit dem ICI-Versprödungstemperatu'r-Prufgerät gemessen.
Einzelheiten dieses Geräts sind in dem ASTM-Bulletin für Juli 1958 veröffentlicht. f) Der Elastizitätsmodul 1 sec nach einer Drehung von 2% wurde gemessen, indem die Verformung plötzlich (in etwa 10 msec) durchgeführt und die Spannung 1 sec nach der Verformung aufgezeichnet wurde. g) Zugprüfungen wurden an Dumbell-Prüflingen (britische Norm 703, Type C) bei 200C und mit einer Verformungsgeschwindigkeit von 457 mm pro Minute durchgeführt. h) Die Vicat-Erweichungspunkte wurden nach dem Verfahren des britischen Normeninstituts, britische Norm 2782, Teil 1, Methode 102-D, gemessen.
Tabelle l : Nachstehende Ergebnisse wurden mit Proben aus isotaktischem Polypropylen mit einer Schmelzviskosität von 1, 1 X 106 Poise erhalten, in das verschiedene Mengen eines unter dem Namen "Butyl" 200 von der Polymer Corporation of Canada Limited verkauften Isobutylen-Isopren-Copolymers eingewalzt worden waren.
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<tb>
<tb>
Gehalt <SEP> des <SEP> Isobutylencopolymers <SEP> Schlagprtifung <SEP> Versprödungs-Elastizitätsmodul <SEP>
<tb> in <SEP> dem <SEP> Gemisch <SEP> von <SEP> Copolymer <SEP> Schlag- <SEP> Bruch- <SEP> temperatur <SEP> bei <SEP> 2% <SEP> Dehnung
<tb> und <SEP> Polypropylen <SEP> in <SEP> Gewichts-festigkeit <SEP> festigkeit <SEP> C <SEP> kg/cm
<tb> prozent <SEP> cm-kg <SEP> % <SEP>
<tb> 0 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 7100
<tb> 9, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> -17 <SEP> 6420
<tb> 16, <SEP> 7 <SEP> 2, <SEP> 1 <SEP> 17 <SEP> -43, <SEP> 5 <SEP> 5800
<tb> 28,6 <SEP> 2, <SEP> 6 <SEP> 42 <SEP> -55 <SEP> 4180
<tb> 44, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP> 65 <SEP> -55 <SEP> bis <SEP> 2040
<tb> - <SEP> 60 <SEP>
<tb>
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Tabelle 2 :
Nachstehende Ergebnisse werden mit Proben von isotaktischem Polypropylen mit einer Schmelzviskosität von 1, 5 x 107 Poise erhalten, in das verschiedene Mengen eines von der Polymer Corporation of Canada Limited unter dem Namen "Butyl" 301 verkauften Isobutylen-Isopren-Copolymers eingewalzt worden waren. Diese Ergebnisse zeigen, wie die Schlagfestigkeit von isotaktischem Polypropylen vom Zeitpunkt der Formgebung der Gegenstände an abnimmt und wie diese Abnahme der Schlagfestigkeit durch Einverleibung eines gummiartigen Isobutylenmischpolymerisats in dem isotaktischen Polypropylen verhindert wird.
EMI3.1
<tb>
<tb>
0/0 <SEP> Butylgummi <SEP> Schlagfestigkeit <SEP> in <SEP> cm-kg <SEP> nach <SEP> t <SEP> Stunden
<tb> t <SEP> = <SEP> 1 <SEP> t <SEP> = <SEP> 168 <SEP> t <SEP> = <SEP> 360 <SEP> t <SEP> = <SEP> 530 <SEP>
<tb> 0 <SEP> 3, <SEP> 6 <SEP> 3, <SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP> 1, <SEP> 85 <SEP>
<tb> 5 <SEP> 3, <SEP> 1 <SEP> 3, <SEP> 2 <SEP> 3, <SEP> 3 <SEP> 3, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 10 <SEP> 3, <SEP> 1 <SEP> 3, <SEP> 3 <SEP> 3, <SEP> 4 <SEP> 3, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 15 <SEP> 2, <SEP> 9 <SEP> 2, <SEP> 9 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP>
<tb>
Tabelle 3 :
Für dieselben Proben wie in Tabelle 2 zeigt diese Tabelle, wie die Bruchfestigkeit von isotaktischem Polypropylen vom Zeitpunkt der Formgebung der Gegenstände an abnimmt und wie die Einverleibung eines gummiartigen Isobutylenmischpolymerisats diesen Mangel herabsetzt oder beseitigt und Massen von besserer Bruchfestigkeit ergibt.
EMI3.2
<tb>
<tb>
0/0 <SEP> Butylgummi <SEP> Bruchfestigkeit <SEP> in <SEP> % <SEP> nach <SEP> t <SEP> Stunden
<tb> t <SEP> = <SEP> 1 <SEP> t <SEP> = <SEP> 168 <SEP> t <SEP> = <SEP> 360 <SEP> t <SEP> = <SEP> 530 <SEP>
<tb> 0 <SEP> 61 <SEP> 40 <SEP> 14 <SEP> 10
<tb> 5 <SEP> 85 <SEP> 70 <SEP> 60 <SEP> 50
<tb> 10 <SEP> 76 <SEP> 71 <SEP> 68 <SEP> 72
<tb> 15 <SEP> 72 <SEP> 76 <SEP> 76 <SEP> 72
<tb>
Tabelle 4 : Die in Tabelle 4 angegebenen Ergebnisse wurden mit ähnlichen Massen wie die der Tabellen 2 und 3 erhalten, doch hatte das isotaktische Polypropylen eine Schmelzviskosität von 9 x 106 Poise.
Die Schlagfestigkeitswerte dieser Tabelle wurden an spritzgegossenen Scheiben mit einem Durchmesser von 114,3 mm und einer Stärke von 1, 59 mm ermittelt, indem das Gewicht eines torpedoförmigen Körpers von 12,7 mm Durchmesser bestimmt wurde, der einen Bruch der Scheiben bewirkt, wenn er aus 91,4 cm Höhe darauf fallen gelassen wird.
EMI3.3
<tb>
<tb> o <SEP> Butylgummi <SEP> Nach <SEP> t <SEP> Stunden <SEP> zum <SEP> Bruch <SEP> erforderliches <SEP> Gewicht <SEP> in <SEP> g
<tb> t=l <SEP> t=24 <SEP> t=168 <SEP> t=400 <SEP>
<tb> 0 <SEP> 540 <SEP> 300 <SEP> 115 <SEP> 170
<tb> 5 <SEP> 775 <SEP> 540 <SEP> 430 <SEP> 440
<tb> 10 <SEP> 1220 <SEP> 1150 <SEP> 1120 <SEP> 900
<tb> 15 <SEP> 1300 <SEP> 1325 <SEP> 1365 <SEP> 1500
<tb>
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Die erfindungsgemässen Massen können für die verschiedensten Zwecke verwendet werden, z.
B. zum Spritzguss, Strangpressen und Kalandrieren. Sie können zum Überziehen bzw. Kaschieren von blatlartigen
Materialien wie Papier und Geweben, zur Erzeugung von Filmen für Verpackung-un elektrische Isolationszwecke und andere Zwecke und zum Strangpressen von elektrischem Isoliermaterial verwendet werden. Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, dass die Massen Eigenschaften haben, die insbesondere für die Herstellung von Gegenständen von erhöhter Schlagfestigkeit im Spritzguss sowie zur Erzeugung von niedrigen Temperaturen und normaler rauher Behandlung gewachsenen Rohren und von Blättern, die z. B. durch Vakuumeinwirkung zu Gegenständen verformt werden können, erforderlich sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zusammensetzungen aus isotaktischem Polypropylen, gewünschtenfalls in Form von geformten Gegenständen, z. B. Presslingen, Röhren oder Platten, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine kleinere Gewichtsmenge eines gummiartigen Mischpolymerisats von Isobutylen mit Isopren enthalten.