Stoffzusammensetzung und Verfahren zu deren Herstellung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine aus Polyesterharz und Magnesiumoxyd bestehende Stoffzusammensetzung mit verbesserten physikalischen Eigenschaften, insbesondere eine solche Stoffzusammensetzung, deren Viskosität bei Raumtemperatur rasch zunimmt.
Die Polyesterharze, die in der erfindungsgemässen Zusammensetzung enthalten sind, werden zur Herstel.
lung verschiedener Artikel, wie z. B. Gerät, Boote, Automobilteile und elektrische Vorrichtungen verwendet. Bei der Herstellung solcher Artikel wird es als wünschenswert betrachtet, dem verwendeten Polyesterharz zusätzliche physikalische Eigenschaften zu verleihen, um wirksame und technisch überlegene Herstellungsverfahren zu ermöglichen. Die Verwendung einer Zusammensetzung von Polyester und Magnesiumoxyd, deren Viskosität rasch zunimmt, ist ein wichtiger Faktor, um die gewünschten Herstellungsverfahren zu ermöglichen. Dank der rascheren Zunahme der Viskosität kann der erzielte verdickte Polyester kürzere Zeit nach dem Vermischen verwendet werden, wodurch die Menge gelagertes Material herabgesetzt werden kann.
Dies führt zu einer wirtschaftlicheren Produktion. Die Verwendung von Magnesiumoxyd zur Erhöhung der Viskosität von Polyesterharzen ist den Fachleuten bekannt. Die vorliegende Erfindung betrifft aber eine Stoffzusammensetzung, die gleichfalls aus mit Magnesiumoxyd verdickten Polyesterharzen besteht und welche Zusammensetzung überraschenderweise die Eigenschaft aufweist, die Geschwindigkeit der Viskositätszunahme ganz besonders zu erhöhen, somit ein überraschend sehr günstiges Viskositäts-Zeit-Verhältnis zu gewährleisten. Dieser überraschende Effekt wurde dadurch erzielt, dass Magnesiumoxyd mit besonders günstigen Eigenschaften verwendet wird.
Diese oben erwähnte Stoffzusammensetzung mit verbesserten physikalischen Eigenschaften ist dadurch gekennzeichnet, dass sie aus Polyesterharz und 0,2-10 Gew.-O/o Magnesiumoxyd, das eine Jodzahl von über 100 und eine Teilchengrösse von 0,3 Mikron aufweist und 86-96 Gew.-O/o MgO enthält, besteht.
Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer verbesserte Eigenschaften aufweisenden Stoffzusammensetzung, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Polyesterharz mit 0,2-10 Gew.-O/o Magnesiumoxyd, das eine Jodzahl von über 100 und eine Teilchengrösse von 0,4-3 Mikron aufweist und 86-96 Gew.- /o MgO enthält, behandelt wird.
Das in der Stoffzusammensetzung und im Verfahren zu deren Herstellung verwendete Magnesiumoxyd ist von solcher Natur, dass dessen Beigabe zu Polyesterharz eine überraschend rasche Zunahme der Viskosität bei der erzielten Zusammensetzung bewirkt.
Dieses neuartige Magnesiumoxyd weist in der Tat eine Teilchengrösse und Oberflächenmerkmale auf, die bis anhin nicht erzielt werden konnten. Das erfindungsgemäss verwendete Magnesiumoxyd wird mit Vorteil aus einem Material hergestellt, das dieselbe chemische Zusammensetzung, jedoch eine wesentlich verschiedene Teilchengrösse und Oberflächengrösse aufweist. Das neuartige Magnesiumoxyd mit der gewünschten Teilchengrösse und Porosität kann aus Maglite D 3231, einer von der Marine Magnesium Division von Merck & Co., Inc. erhältlichen Magnesiumoxydqualität hergestellt werden.
Die Analyse dieses Materials ergibt folgende typische Werte: Magnesiumoxyd 92,84 Gew.- /o; Verbrennungsverlust 4,86 Gew.- /o; Kohlendioxyd 0,24 Gew.-O/o; gebundenes Wasser 4,62 Gew.-O/o; Calciumoxyd 0,55 Gew.-0/o; Siliciumdioxyd 0,27 Gew.-0/o; Chlorid 0,17 Gew.-O/o; Sulfat 0,68 Gew.- /o; Eisenoxyd 0,03 Gew.-O/o; Aluminiumoxyd 0,10 Gew.-O/o; Mangan 0,0020 Gew.- /o; Kupfer 0,0002 Gew.-O/o; in Säure unlösliche Stoffe 0,05 Gew.-O/o. Das Magnesiumoxyd-Ausgangsmaterial kann unter Verwendung einer Standard Strahlmühle-Vorrichtung, wie z.
B. eines Fluid Energy and Equipment Company Jetomizer , gemahlen werden. Das Ausgangsmaterial wird dann bei einem Druck von etwa 6,3 kg/cm2 durch den Jetomizer getrieben, wobei das neuartige erfindungsgemäss verwendete Magnesiumoxyd erhalten wird. Um den gewünschten Druck zu erreichen, wird trockene Luft bei etwa 260O C verwendet.
Das so erzeugte neuartige Magnesiumoxyd weist eine grosse und besonders aktive Oberfläche auf.
Wenn sie durch den bekannten Standard-Versuch gemessen wird, weist die Oberflächengrösse des neuartigen Magnesiumoxyds eine Jodzahl von über 100 auf.
Die Jodzahl stellt die Anzahl Milliäquivalente Jod dar, die pro 100 g Magnesiumoxydprobe absorbiert werden.
Das neuartige Magnesiumoxyd, das Polyesterharzzusammensetzungen wünschenswerte physikalische Eigenschaften verleiht, weist eine durchschnittliche Teilchengrösse in der Grössenordnung von etwa 0,1-7 Mikron und vorzugsweise 0,4-3 Mikron und am besten 0,4-1,2 Mikron auf. Jede genaue Standard Methode eignet sich zur Bestimmung der Teilchengrösse. Z. B. kann das ultrazentrifuge Verfahren unter Verwendung einer Mine Safety Appliance Company Whitby Centrifuge mit Erfolg verwendet werden. Dieses Verfahren zur Bestimmung der Teilchengrösse ist allgemein als die MSA-Whitby-Methode zur Bestimmung der Teilchengrösse bekannt.
Es wurde ferner festgestellt, dass gewisse Mengen einzelner chemischer Bestandteile, die im Magnesiumoxyd enthalten sind, geeignet sind, um Polyesterharzen die gewünschten Viskositätsmerkmale zu verleihen.
Das erfindungsgemäss verwendete Magnesiumoxyd ist 86-96 Gew.-0jo reines Magnesiumoxyd. Es wird jedoch vorgezogen, dass das verwendete Magnesiumoxyd-Teilchen etwa 89-94 Gew.-O/o reines Magnesiumoxyd enthält. Das erfindungsgemäss verwendete Magnesiumoxyd enthält auch 1,5-11,5 und vorzugsweise 3,5Es,5 Gew.-O/o gebundenes Wasser.
Aus Transport- und Handhabungsgründen eher als wegen der Winkung auf den Polyester beträgt die bevorzugte Schüttdichte des erfindungsgemäss verwendeten Magnesiumoxyds 0,08 bis 0,224 g/cm2. Infolgedessen ist eine solche Schüttdichte keineswegs ein wesentlicher Zug des verwendeten Magnesiumoxyds.
Gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren wird das oben beschriebene Magnesiumoxyd mit Polyesterharz vermischt. Es können etwa 0,2-10 Gew.-O/o und vorzugsweise 0,43 Gew.-0/o Magnesiumoxyd verwendet werden. Das erzielte Material, ein verdicktes Polyesterharz. weist wünschenswerte physikalische Merkmale und insbesondere die Fähigkeit, eine hohe Viskosität in verhältnismässig kurzer Zeit zu erlangen, auf.
Z. B. erlangen gewisse verdickte Polyesterharze der vorliegenden Erfindung in etwa 24 Stunden bei Raumtemperatur eine Viskosität von 100 Poise, während andere sonst identische verdickte Polyester, die andere Magnesiumoxyde enthalten, etwa 5 Tage brauchen können, um dieselbe Viskosität zu erzielen. Darüber hinaus ist es bei gewissen verdickten Polyestern der vorliegenden Erfindung möglich, eine Viskosität von etwa 10.000 Poise ohne Beigabe eines Füllstoffs zu erzielen, während sonst identische verdickte Polyester, die denselben Gewichtsprozentsatz gewöhnliches Magnesiumoxyd enthalten, gar nicht imstande sind, eine solche viskosität überhaupt zu erlangen, insbesondere ohne die Beigabe grosser Mengen von manchmal unerwünschtem Füllstoff.
Die neuartige erfindungsgemässe Stoffzusammensetzung, die hierin als verdicktes Polyester bezeichnet wird, ist besonders nützlich bei der Herstellung von Gegenständen und Artikeln, bei denen eine geringe Klebrigkeit und eine glatte Oberflächenbeschaffenheit erwünscht sind. Die Zusammensetzung kann auch Füllstoffe enthalten, die sie vom Fachmann zur Herstellung von aus Polyestern erzeugten Artikeln normalerweise verwendet werden. Zu solchen Füllmitteln gehören Baryte, gemahlener Quarz, Magnesiumcarbonat, Kieselgur, Glasfaser, wasserhaltiges Aluminiumoxyd u. dgl.
Das Magnesiumoxyd wird dem Polyesterharz zweckmässig einverleibt, indem es unter Verwendung eines schnell drehenden Mischers mit hoher Scherwirkung mit dem Polyester innig vermischt wird. Das Magnesiumoxyd kann auch zur Bildung einer Dispersion mit einer Trägersubstanz vermischt werden. Zur Herstellung solcher Dispersionen ist ein Cowles Dissolver nützlich. Es kann auch eine trockene Form des Magnesiumoxyds dem Polyester beigefügt werden. Das Magnesiumoxyd wird unter Verwendung eines Labor Rührwerks, das bei etwa 4000-6000 Umdrehungen in der Minute betrieben wird, leicht mit dem Polyester vermischt. Der gesamte Mischvorgang kann bei Raumtemperatur stattfinden.
Die erfindungsgemäss verwendeten Polyester-Ausgangsmaterialien sind polymerisierbare Harzzusammensetzungen, die vom Produkt hergeleitet werden, das so erzeugt werden kann, dass ein vorkondensiertes lineares Polymer in einer monomeren polymerisierbaren Verbindung, die eine Äthylenbindung aufweist und imstande ist, das lineare Polymer zu einem starren dreidimensionalen Gel zu vernetzen, gelöst wird. Das lineare Polymer ist ein polymerer Ester, der durch die periodisch wiederkehrende Kondensation einer (aromatischen oder äthylenischen) Dicarbonsäure mit einem Polyol, wie z. B. Propylenglycol oder Glycerol, erzeugt wird.
Die zur Vernetzung verwendete monomere poly merisierbare Verbindung weist eine Sithylengrupperung auf, die vorzugsweise an eine Phenylgruppe gebunden ist, wie dies bei Styrol, a-Methylstyrol oder Divinylbenzol der Fall ist. Zu den Harzen, die der obigen Beschreibung entsprechen, gehören z. B. Stypol 40-2417 (Freeman Chemical Company); Selectron RS 5003, Selectron 5156, Selectron 50012, Selectron RS5119 (Pittsburgh Plate Glass Company); Plaskon 9520 (Allied Chemical Company); u. dgl.
Wenn diese Harze mit dem oben beschriebenen Magnesiumoxyd vermischt werden, ergeben die obigen Polyester eine Zusammensetzung mit verbesserten physikalischen Eigenschaften, die für die Herstellung verschiedener Artikel besonders günstig sind. Diese Zu sammensetzung weist kurz nach deren Herstellung eine genügend niedrige Viskosität auf, um einen Füllstoff vollständig zu durchnässen. Dann wird die neuartige Polyester-Magnesiumoxyd-Zusammensetzung hochgradig zähflüssig, wodurch sie leicht zu handhaben, leicht zu lagern und bei direkten Pressverfahren zweckmässig zu verwenden ist. Dadurch, dass dieser hochgradig zähflüssige verdickte Polyester mit erhöhter Geschwindigkeit erzielt wird, kann bei der Herstellung gepresster Artikel sowohl Zeit als auch Geld gespart werden.
Man weiss nicht ganz genau, weshalb die Viskosität beim verdickten Polyesterharz überraschend zunimmt.
Obwohl wir durch keine Theorie gebunden sein wollen, nehmen wir an, dass physikalische Phänomene, wie z. B. colloidale Effekte oder Gelbildung, den verdickten Polyesterzusammensetzungen der vorliegenden Er findung gewisse ihrer ungewöhnlichen Viskositätsmerkmale verleihen.
Folgende Beispiele dienen zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung.
Beispiel 1
2 Gew.-O/o neuartiges Magnesiumoxyd werden unter Verwendung eines mit 5000 Umdrehungen in der Minute arbeitenden Labor-Rührwerks mit dem Polyesterharz Stypol 40-2417 vermischt. Aus Zweckmässigkeitsgründen kann das Magnesiumoxyd in einem nicht reaktionsfähigen Träger, wie z. B. einem Weichmacher, dispergiert werden, bevor es dem Polyester beigefügt wird, obwohl dies nicht wesentlich ist.
Das verwendete neuartige Magnesiumoxyd wies eine durchschnittliche Teilchengrösse von etwa 0,6 Mikron und die Jodzahl 155 auf. Das Magnesiumoxyd enthielt etwa 90 Gew.- /o MgO. Ein zweites bereits bekanntes Magnesiumoxyd (Typus A) wird gleich wie oben beschrieben mit dem Stypol-Polyester vermischt.
Das Magnesiumoxyd vom Typus A weist ungefähr denselben Reinheitsgrad wie das erfindungsgemässe Magnesiumoxyd, eine durchschnittliche Teilchengrösse von 4.0 Mikron und die Jodabsorptionszahl 95 auf.
Die das neuartige Magnesiumoxyd enthaltende Polyesterzusammensetzung und diejenige, die das Magnesiumoxyd vom Typus A enthält, werden bei Raumtemperatur stehen gelassen, und deren Viskosität in Poise wird unter Verwendung eines Brookfield-Viscometers in den angegebenen Zeitabschnitten gemessen. Es werden folgende Ergebnisse erzielt:
Tabelle I
Viskosität in Poise Anzahl Stunden Neuartiges Magnesiumnach dem Magnesium- oxyd vom Mischen oxyd Typus A
8,5 500 320 23 7700 4570 30 > 10000 6400
Man sieht, dass der das neuartige Magnesiumoxyd enthaltende Polyester eine wesentlich grössere Viskosität als dasjenige, das aus Magnesiumoxyd mit einer grösseren Teilchengrösse und einer geringeren Oberflächengrösse aufweist.
Beispiel 2
Das neuartige Magnesiumoxyd und Magnesiumoxyd vom Typus B werden wie in Beispiel 1 mit Plaskon 9520, einem im Handel erhältlichen Polyester, der von der Firma Allied Chemical Company hergestellt wird, innig vermischt. Es werden 2 Gew.-O/o Magnesiumoxyd verwendet. Das neuartige Magnesiumoxyd weist eine durchschnittliche Teilchengrösse von 0,6 Mikron und die Jodabsorptionszahl 155 auf, während das Magnesiumoxyd vom Typus B eine durchschnittliche Teilchengrösse von 13 Mikron und die Jodabsorptionszahl 135 hat.
Nach der angegebenen Anzahl Tage nach dem Mischen werden folgende Viskositäten gemessen:
Tabelle II
Viskosität in Poise Anzahl Tage neuartiges Magnesiumbei Raum- Magnesium- oxyd vom temperatur oxyd Typus B
1,5 890 515
3 1050 645
6 1430 890 12 3800 1820
Es geht aus dem obigen Beispiel klar hervor, dass selbst mit eine vergleichbare Oberflächengrösse aufweisendem Magnesiumoxyd die grössere Teilchengrösse die gewünschte günstige Viskositätszunahme vermindert.
Beispiel 3
Das neuartige Magnesiumoxyd und das in Beispiel 2 beschriebene Magnesiumoxyd vom Typus B werden einzeln mit dem Polyesterharz Selectron 50012 der Firma Pittsburgh Plate Glass Company innig vermischt. Die Magnesiumoxyd-Polyesterharz-Zusammen- setzung wird auf ihre Viskositätszunahme hin geprüft, wobei folgende Ergebnisse erzielt werden:
:
Tabelle III Gew.-O/o Magnesiumoxyd im Harz Viskosität in Poise Typus des Magnesiumoxyds 2 5 Anzahl Stunden bei neuartiges neuartiges Raumtemperatur Magnesiumoxyd Typus B Magnesiumoxyd Typus B
2 57 50 91 60
4 68 53 163 74
7 104 65 392 128
Tabelle III (Fortsetzung) Gew.- /o Magnesiumoxyd im Harz Viskosität in Poise Typus des Magnesiumoxyds 2 5 Anzahl Stunden bei neuartiges neuartiges Raumtemperatur Magnesiumoxyd Typus B Magnesiumoxyd Typus B
9 142 72 1040 211 11 12 350 136 2760 9118 23 24 480 277 5550 3140 33 36 1200 580 9200 5850 52 54 1920 530
Beispiel 4
Das Magnesiumoxyd und das oben beschriebene Magnesiumoxyd vom Typus B werden wie in Beispiel 1 mit jedem von drei verschiedenen Typen von Selectron-Polyesterharzen,
die von der Firma Pittsburgh Plate Glass Company geliefert werden, einzeln vermischt. Es werden in jedem Fall 2,0 Gew.- /O Magnesiumoxyd verwendet. Die nachstehende Tabelle zeigt die Ergebnisse, die nach der angegebenen Anzahl Stunden nach der Beigabe des Magnesiumoxyds zum Harz erzielt werden:
:
Tabelle IV
Viskosität in Poise Typus des Harzes Selectron RS 5003 Selectron 5156 Selectron RS 5119 Typus des Magnesium- neuartiges neuartiges neuartiges oxyds Magnesiumoxyd Typus B Magnesiumoxyd Typus B Magnesiumoxyd Typus B Anzahl Stunden bei Raumtemperatur
2 22 17 53 45 13 12
4 30 18 65 50 18 13
7 56 23 102 57 27 16
9 72 27 - - - - 11 - - 166 74 40 21 12 157 36 - - - 23 - - 260 110 80 30
Tabelle IV (Fortsetzung)
Viskosität in Poise Typus des Harzes Selectron RS 5003 Selectron 5156 Selectron RS 5119 Typus des Magnesium- neuartiges neuartiges neuartiges oxyds Magnesiumoxyd Typus Magnesiumoxyd Typus B Magnesiumoxyd Typus B Anzahl Stunden bei Raumtemperatur 24 2460 53 - - - 33 - - 658 163 192 45 36 8100 89 - -
- 52 - - 1760 212 - 54 10000 183 - - -
Aus der obigen Tabelle geht die bedeutend grössere Viskosität der unter Verwendung des neuartigen Magnesiumoxyds erzeugten Magnesiumoxyd-Polyester Zusammensetzungen klar hervor. In gewissen Fällen ist die Viskositätszunahmel 50 mal grösser als diejenige, die mit dem Magnesiumoxyd vom Typus B erzielt wird.
Beispiel 5
Das neuartige Magnesiumoxyd wird mit bekannten Magnesiumoxyd, von dem man weiss, dass es die Viskosität von Polyesterharzen erhöht, verglichen, indem jedes Magnesiumoxyd einzeln mit Stypol 40-2417, einem von der Firma Freeman Chemical Company erhältlichen Polyester vermischt wird. Das Mischen erfolgt gleich wie in Beispiel 1 beschrieben. Die verwendeten Magnesiumoxyd-Typen sind dem Fachmann bekannt und werden hierin als der bereits definierte Typus A und Typus C bezeichnet. Es handelt sich in beiden Fällen um leicht gebranntes Magnesiumoxyd in feiner Pulverform von der Neopren-Zusammensetzungsqualität. Die Viskosität wird in den angegebenen Zeitabständen nach dem Mischen gemessen. Die Ergebnisse stehen in der Tabelle V.
Tabelle V Typus des Magnesium- Magnesiumoxyd neuartiges Magnesiumoxyd oxyds vom Typus A Magnesiumoxyd vom Typus C Gew.- /o Magnesiumoxyd im Harz 1 2 1 2 1 2 Anzahl Stunden bei Raumtemperatur
4 77 89 70 90 57 67
8 - - 96 160 62 79
24 112 300 180 760 114 265
48 188 1070 340 1840 154 500
96 - - 690 6700 210 1160 144 325 4650 1200 10000 - 3400
Beispiel 6
52,4 0/o MgO enthaltendes Magnesiumoxyd, das die Jodzahl 152 (Milliäquivalent/100 g), eine durchschnittliche Teilchengrösse von 18,5 Mikron (MSA Whitby Methode) und eine lose Schüttdichte von 0,38448 g/cmS aufweist, wird mit einer Geschwindigkeit von 181,44 kg/h in eine Strahlmühle mit flüssiger Energie vom Typus Jetomizer Modell 04050 gegeben.
Auf 2600 C vorerhitzte Luft wird durch eine Düse bei einem Düsendruck von 6,3 kg/cm2 und mit einer Ge schwindigkeit von 15,576 mm in der Minute in die Mühle geleitet. Das gemahlene Magnesiumoxyd wird in einem Staubsammler gesammelt und zur Verpackung in einem Behälter geleitet. Es enthält 92,3 O/o MgO und weist die Jodzahl 150, eine durchschnittliche Teilchengrösse von 0,47 Mikron und eine lose Schüttdichte von 0.11214g/cm3 auf.
Composition of substances and process for their preparation
The present invention relates to a composition of matter consisting of polyester resin and magnesium oxide with improved physical properties, in particular such a composition of matter whose viscosity increases rapidly at room temperature.
The polyester resins contained in the composition of the present invention are used for manufacture.
ment of various articles, such as B. Appliances, boats, automotive parts and electrical devices are used. In the manufacture of such articles, it is considered desirable to impart additional physical properties to the polyester resin employed in order to enable efficient and technically superior manufacturing processes. The use of a composition of polyester and magnesium oxide, the viscosity of which increases rapidly, is an important factor in enabling the desired manufacturing processes. Thanks to the more rapid increase in viscosity, the thickened polyester obtained can be used for a shorter period of time after mixing, which can reduce the amount of material stored.
This leads to a more economical production. The use of magnesium oxide to increase the viscosity of polyester resins is known to those skilled in the art. However, the present invention relates to a composition of matter which also consists of polyester resins thickened with magnesium oxide and which composition surprisingly has the property of particularly increasing the rate of viscosity increase, thus ensuring a surprisingly very favorable viscosity-time ratio. This surprising effect was achieved by using magnesium oxide with particularly favorable properties.
This above-mentioned composition of matter with improved physical properties is characterized in that it is composed of polyester resin and 0.2-10 wt. O / o magnesium oxide, which has an iodine value of over 100 and a particle size of 0.3 microns and 86-96 wt .-O / o contains MgO.
Another object of the present invention is a process for producing a composition of matter exhibiting improved properties, which process is characterized in that a polyester resin with 0.2-10% by weight of magnesium oxide, which has an iodine number of over 100 and a particle size of 0.4-3 microns and contains 86-96 wt / o MgO.
The magnesium oxide used in the composition of matter and in the process for its production is of such a nature that its addition to polyester resin causes a surprisingly rapid increase in the viscosity of the composition obtained.
Indeed, this novel magnesium oxide has a particle size and surface features that have not previously been achieved. The magnesium oxide used according to the invention is advantageously produced from a material which has the same chemical composition but a significantly different particle size and surface area. The novel magnesia having the desired particle size and porosity can be made from Maglite D 3231, a grade of magnesia available from the Marine Magnesium Division of Merck & Co., Inc.
The analysis of this material gives the following typical values: Magnesium oxide 92.84% by weight; Loss on combustion 4.86% by weight; Carbon dioxide 0.24% by weight; bound water 4.62 wt. O / o; Calcium oxide 0.55% by weight; Silicon dioxide 0.27% by weight; Chloride 0.17% by weight; Sulfate 0.68 wt / o; Iron oxide 0.03% by weight; Aluminum oxide 0.10 wt. O / o; Manganese 0.0020 wt / o; Copper 0.0002 wt. O / o; Substances insoluble in acid 0.05% by weight. The magnesia feedstock can be prepared using standard jet mill equipment such as e.g.
B. a Fluid Energy and Equipment Company Jetomizer, milled. The starting material is then driven through the jetomizer at a pressure of about 6.3 kg / cm2, the novel magnesium oxide used according to the invention being obtained. Dry air at around 260 ° C is used to achieve the desired pressure.
The new type of magnesium oxide produced in this way has a large and particularly active surface.
When measured by the well-known standard test, the surface area of the novel magnesium oxide has an iodine number of over 100.
The iodine number represents the number of milliequivalents of iodine that are absorbed per 100 g of magnesium oxide sample.
The novel magnesia, which imparts desirable physical properties to polyester resin compositions, has an average particle size on the order of about 0.1-7 microns, and preferably 0.4-3 microns, and most preferably 0.4-1.2 microns. Any exact standard method is suitable for determining the particle size. For example, the ultracentrifuge method using a Mine Safety Appliance Company Whitby Centrifuge can be used with success. This method of determining particle size is commonly known as the MSA-Whitby method of determining particle size.
It has also been found that certain amounts of individual chemical components contained in magnesium oxide are suitable for imparting the desired viscosity characteristics to polyester resins.
The magnesium oxide used according to the invention is 86-96% by weight of pure magnesium oxide. However, it is preferred that the magnesia particle used contain about 89-94 weight percent pure magnesia. The magnesium oxide used according to the invention also contains 1.5-11.5 and preferably 3.5% by weight, 5% by weight of bound water.
For reasons of transport and handling, rather than because of the waving towards the polyester, the preferred bulk density of the magnesium oxide used according to the invention is 0.08 to 0.224 g / cm 2. As a result, such a bulk density is by no means an essential feature of the magnesium oxide used.
According to the process according to the invention, the magnesium oxide described above is mixed with polyester resin. About 0.2-10% by weight, and preferably 0.43% by weight, of magnesium oxide can be used. The material obtained, a thickened polyester resin. exhibits desirable physical characteristics and, in particular, the ability to achieve high viscosity in a relatively short time.
For example, certain thickened polyester resins of the present invention reach a viscosity of 100 poise in about 24 hours at room temperature, while other otherwise identical thickened polyesters containing different magnesium oxides may take about 5 days to reach the same viscosity. In addition, with certain thickened polyesters of the present invention, it is possible to achieve a viscosity of about 10,000 poise without the addition of a filler, whereas otherwise identical thickened polyesters containing the same weight percentage of ordinary magnesium oxide are unable to attain such viscosity at all , especially without the addition of large amounts of sometimes undesirable filler.
The novel composition of matter of the present invention, referred to herein as thickened polyester, is particularly useful in the manufacture of articles and articles in which low tack and a smooth finish are desired. The composition can also contain fillers which are normally used by those skilled in the art for the manufacture of articles made from polyesters. Such fillers include barite, ground quartz, magnesium carbonate, kieselguhr, glass fiber, hydrous aluminum oxide and the like. like
The magnesium oxide is expediently incorporated into the polyester resin by intimately mixing it with the polyester using a high-speed mixer with high shear action. The magnesium oxide can also be mixed with a carrier substance to form a dispersion. A Cowles dissolver is useful in making such dispersions. A dry form of magnesium oxide can also be added to the polyester. The magnesium oxide is lightly mixed with the polyester using a laboratory stirrer operating at about 4000-6000 revolutions per minute. The entire mixing process can take place at room temperature.
The polyester starting materials used in the present invention are polymerizable resin compositions derived from the product which can be produced such that a precondensed linear polymer in a monomeric polymerizable compound which has an ethylene bond and is capable of converting the linear polymer into a rigid three-dimensional gel network, is solved. The linear polymer is a polymeric ester which is produced by the periodically recurring condensation of an (aromatic or ethylenic) dicarboxylic acid with a polyol, such as. B. propylene glycol or glycerol is generated.
The monomeric polymerizable compound used for crosslinking has a sithylengrupperung which is preferably bonded to a phenyl group, as is the case with styrene, α-methylstyrene or divinylbenzene. Resins which have been described above include e.g. B. Stypol 40-2417 (Freeman Chemical Company); Selectron RS 5003, Selectron 5156, Selectron 50012, Selectron RS5119 (Pittsburgh Plate Glass Company); Plaskon 9520 (Allied Chemical Company); u. like
When these resins are mixed with the above-described magnesia, the above polyesters provide a composition with improved physical properties which are particularly useful in the manufacture of various articles. Shortly after its production, this composition has a sufficiently low viscosity to completely soak a filler. Then the novel polyester-magnesia composition becomes extremely viscous, making it easy to handle, easy to store and convenient to use in direct pressing processes. By achieving this highly viscous, thickened polyester at increased speed, both time and money can be saved in the manufacture of pressed articles.
It is not known exactly why the viscosity of the thickened polyester resin increases surprisingly.
Although we do not want to be bound by any theory, we assume that physical phenomena such as Colloidal effects or gelling, the thickened polyester compositions of the present invention give certain of their unusual viscosity characteristics.
The following examples serve to illustrate the present invention.
example 1
2% by weight of novel magnesium oxide is mixed with the polyester resin Stypol 40-2417 using a laboratory stirrer operating at 5000 revolutions per minute. For reasons of expediency, the magnesium oxide in a non-reactive carrier, such as. A plasticizer, before adding it to the polyester, although this is not essential.
The novel magnesium oxide used had an average particle size of about 0.6 microns and an iodine number of 155. The magnesium oxide contained about 90 wt / o MgO. A second, already known magnesium oxide (type A) is mixed with the Stypol polyester in the same way as described above.
Type A magnesium oxide has approximately the same degree of purity as the magnesium oxide according to the invention, an average particle size of 4.0 microns and an iodine absorption number of 95.
The polyester composition containing the novel magnesia and that containing the type A magnesia are allowed to stand at room temperature, and their viscosity in poise is measured using a Brookfield viscometer at the specified time intervals. The following results are achieved:
Table I.
Viscosity in poise Number of hours Novel magnesium based on the magnesium oxide of the mixing oxide type A
8.5 500 320 23 7700 4570 30> 10000 6400
It can be seen that the polyester containing the new type of magnesium oxide has a significantly higher viscosity than that made of magnesium oxide with a larger particle size and a smaller surface area.
Example 2
The novel magnesium oxide and magnesium oxide of type B are intimately mixed as in Example 1 with Plaskon 9520, a commercially available polyester manufactured by Allied Chemical Company. 2% by weight of magnesium oxide are used. The novel magnesia has an average particle size of 0.6 microns and an iodine absorption number of 155, while the type B magnesia has an average particle size of 13 microns and an iodine absorption number of 135.
After the specified number of days after mixing, the following viscosities are measured:
Table II
Viscosity in Poise Number of days New type of magnesium for room magnesium oxide of temperature oxide type B
1.5 890 515
3 1050 645
6 1430 890 12 3800 1820
It is clear from the above example that even with magnesium oxide having a comparable surface size, the larger particle size reduces the desired favorable increase in viscosity.
Example 3
The novel magnesium oxide and the type B magnesium oxide described in Example 2 are individually intimately mixed with the Selectron 50012 polyester resin from the Pittsburgh Plate Glass Company. The magnesium oxide-polyester resin composition is tested for its viscosity increase, with the following results being achieved:
:
Table III% by weight of magnesium oxide in the resin Viscosity in poise Type of magnesium oxide 2 5 Number of hours at a novel novel room temperature Magnesium oxide type B Magnesium oxide type B
2 57 50 91 60
4 68 53 163 74
7 104 65 392 128
Table III (continued) Weight / o Magnesium oxide in the resin Viscosity in Poise Type of magnesium oxide 2 5 Number of hours at a new type of room temperature Magnesium oxide type B Magnesium oxide type B
9 142 72 1040 211 11 12 350 136 2760 9118 23 24 480 277 5550 3140 33 36 1200 580 9200 5850 52 54 1920 530
Example 4
The magnesium oxide and the magnesium oxide of type B described above are, as in Example 1, with each of three different types of Selectron polyester resins,
supplied by the Pittsburgh Plate Glass Company, individually mixed. In each case, 2.0% by weight of magnesium oxide is used. The following table shows the results obtained after the specified number of hours after adding the magnesium oxide to the resin:
:
Table IV
Viscosity in poise Type of the resin Selectron RS 5003 Selectron 5156 Selectron RS 5119 Type of magnesium- novel novel novel oxide Magnesium Oxide Type B Magnesium Oxide Type B Magnesium Oxide Type B Number of hours at room temperature
2 22 17 53 45 13 12
4 30 18 65 50 18 13
7 56 23 102 57 27 16
9 72 27 - - - - 11 - - 166 74 40 21 12 157 36 - - - 23 - - 260 110 80 30
Table IV (continued)
Viscosity in Poise Type of the resin Selectron RS 5003 Selectron 5156 Selectron RS 5119 Type of magnesium- novel novel novel oxide Magnesium oxide Type Magnesium oxide Type B Magnesium oxide Type B Number of hours at room temperature 24 2460 53 - - - 33 - - 658 163 192 45 36 8100 89 - -
- 52 - - 1760 212 - 54 10000 183 - - -
The above table clearly shows the significantly greater viscosity of the magnesia-polyester compositions produced using the novel magnesia. In certain cases the increase in viscosity is 50 times greater than that obtained with type B magnesium oxide.
Example 5
The novel magnesium oxide is compared to well-known magnesium oxide, which is known to increase the viscosity of polyester resins, by mixing each magnesium oxide individually with Stypol 40-2417, a polyester available from Freeman Chemical Company. Mixing is carried out in the same way as described in Example 1. The types of magnesia used are known to those skilled in the art and are referred to herein as type A and type C as defined above. In both cases it is lightly burned magnesium oxide in fine powder form of the neoprene composition quality. The viscosity is measured at the specified time intervals after mixing. The results are given in Table V.
Table V Type of magnesium-magnesium oxide novel magnesium oxide of type A magnesium oxide of type C weight / o magnesium oxide in resin 1 2 1 2 1 2 Number of hours at room temperature
4 77 89 70 90 57 67
8 - - 96 160 62 79
24 112 300 180 760 114 265
48 188 1070 340 1840 154 500
96 - - 690 6700 210 1160 144 325 4650 1200 10000 - 3400
Example 6
Magnesium oxide containing 52.4 0 / o MgO and having an iodine number of 152 (milliequivalents / 100 g), an average particle size of 18.5 microns (MSA Whitby method) and a loose bulk density of 0.38448 g / cmS is with a Given a speed of 181.44 kg / h in a jet mill with liquid energy of the type Jetomizer model 04050.
Air preheated to 2600 C is passed through a nozzle at a nozzle pressure of 6.3 kg / cm2 and at a speed of 15.576 mm per minute into the mill. The ground magnesium oxide is collected in a dust collector and sent to a container for packaging. It contains 92.3 o / o MgO and has an iodine number of 150, an average particle size of 0.47 microns and a loose bulk density of 0.11214 g / cm3.