DD247410A1

DD247410A1 - Verfahren zur herstellung einer speziellen teilkristallinen polymermorphologie

Info

Publication number: DD247410A1
Application number: DD28853686A
Authority: DD
Inventors: Ulrich Wendt
Original assignee: Univ Magdeburg Tech
Priority date: 1986-03-31
Filing date: 1986-03-31
Publication date: 1987-07-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer speziellen teilkristallinen Polymermorphologie, insbesondere in technisch bei hoeheren Druecken hergestelltem, verzweigtem, nichtlinearem Polyethylen mit relativ niedriger Dichte durch Keimbildung, beispielsweise zur Herstellung von Folien oder schlagbeanspruchten Materialien durch Verwendung eines in seinen chemischen und physikalischen Eigenschaften dem Polymermaterial aehnlichen Keimbildners. Ziel ist es, mit einem billig verfuegbaren Keimbildner den Aufwand des Verfahrens zu senken sowie die Fertigproduktqualitaet zu verbessern. Hierbei soll der Keimbildner auf einfache Weise herstellbar und seine Wirkung nicht an eine bestimmte Orientierung der Makromolekuele gebunden sein. Erfindungsgemaess wird dem Polymer als Keimbildner eine geringe Menge des aus dem gleichen Monomer aufgebauten Polymers mit hoeherem Schmelzbereich zugegeben.

Description

Die Form des polymeren Grundmaterials ist beliebig. In Form von Pulver vorliegender Keimbildner kann sowohl pulvrigem Grundmaterial als auch Polymer-Granulat zugegeben werden. Ebenso ist es auch denkbar, daß beide Polymere in nichtpulverförmiger Form miteinander vermischt werden.

Dieses Verfahren ist besonders bei jenen Plasteherstellungsverfahren vorteilhaft, bei denen, beispielsweise wie beim Polyethylen, zwei verschiedene Sorten von Polymeren, die aus den gleichen Monomeren aufgebaut sind, großtechnisch hergestellt werden. In diesen Fällen braucht der Keimbildner nicht erst in einem gesonderten Verfahren speziell für diesen Zweck hergestellt werden, sondern ist bereits vorhanden.

Da die beiden zu mischenden Polymere einen gleichen chemischen Aufbau sowie ähnliche physikalische Eigenschaften besitzen, entsteht ein Fertigprodukt mit guten mechanischen Eigenschaften. Eine Diffusion des Keimbildners aus dem Grundmaterial ist während der gesamten Nutzungsdauer ausgeschlossen.

Durch Variation der Menge des dem Grundmaterial zugegebenen Keimbildners und durch Variation des Verteilungsgrades, d. h.

der Größe der Keimbildnerbereiche ist die Herstellung von verschiedenen Morphologien mit der jeweils angestrebten Größe der kristallinen Strukturen möglich.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden, in dem als Palymere Polyethylen-ND und Polyethylen-HD verwendet wurden.

Es wird eine Mischung aus Pulver von Polyethylen-HD und Pulver von Polyethyten-NDin herkömmlichen Mischapparaten hergestellt. Der Anteil des Polyethylen-HD beträgt 0,1 % der Polyethylen-ND-Menge. Durch Mischung der beiden Pulver in trockenem Zustand und anschließendes Aufschmelzen und Homogenisieren im Schmelzzustand wird eine gleichmäßige Verteilung des Polyethylen-HD im Polyethylen-ND hergestellt, wobei die nicht zusammenhängenden Polyethylen-HD-Bezirke einen Durchmesser von 10nm erhalten. Das lineare, wenig verzweigte, bei geringem Reaktionsdruck unter Einwirkung von Katalysatoren hergestellte Polyethylen höherer Dichte weist einen Schmelzbereich auf, der oberhalb der Schmelzbereichstemperatur des zu modifizierenden Polyethylene niederer Dichte liegt, so daß bei der Abkühlung zuerst das Polyethylen höherer Dichte teilweise kristallin erstarrt und als Kristallisationskeim für das bei niedriger Temperatur erstarrende Polyethylen niederer Dichte wirkt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer speziellen teilkristallinen Polymermorphologie, insbesondere in technisch₍bei höheren Drücken hergestelltem, verzweigtem, nichtlinearem Polyethylen mit niedriger Dichte durch Keimbildung, beispielsweise zur Herstellung von Folien oder schlagbeanspruchten Materialien, indem ein in seinen chemischen und physikalischen Eigenschaften nur unwesentlich vom Polymermaterial abweichender Keimbildner dem Polymermaterial zugegeben wird, gekennzeichnet dadurch, daß als Keimbildner eine im Verhältnis zum Polymermaterial geringe Menge des aus dem gleichen Monomer wie das Polymermaterial bestehenden Polymers mit höherem Schmelzbereich dem Polymer zugegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch !,gekennzeichnet dadurch, daß die Menge des Keimbildners zwischen 1(T² und 10% der Menge des Polymermaterials mit geringerem Schmelzpunkt beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Keimbildner in Form von Pulver zugegeben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Durchmesser der Bereiche aus Polymerem mit höherem Schmelzpunkt zwischen 1 -10~⁹und1 · 10"⁶m zu wählen ist.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer speziellen teilkristallinen Polymermorphologie, insbesondere in technisch.bei höheren Drücken hergestelltem, verzweigtem, nichtlinearem Polyethylen mit relativ niedriger Dichte durch Keim bildung, beispielsweise zur Herstellung von Folien oder schlagbeanspruchten Materialien, indem ein in seinen chemischen und physikalischen Eigenschaften nur unwesentlich vom Polymermaterial abweichender Keimbildner dem Polymermaterial zugegeben wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Vermeidung von Heterogenität und damit zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Polymere sowie zur Verbesserung ihres Langzeitverhaltens hat man bereits bei einem Thermoplast als Keimbildner einen bestimmten Anteil des gleichenPolymerenzugesetzt, der zuvor durch Einwirkung von Elektronenstrahlen teilweise durch Vernetzung modifiziert wurde (G.Mengesu.a.; Kunststoffe, 73,258 [1983]. Dadurch.wurden zwar die Unterschiede im chemischen Aufbau von Grundmaterial und Keimbildner beseitigt und wesentliche Unterschiede in den physikalischen Eigenschaften vermieden, jedoch sind diese Unterschiede zwischen mit Elektronenstrahlen behandeltem und unbehandeltem Polymer immer noch so groß, daß es bei häufiger mechanischer Beanspruchung zu einem frühzeitigen Versagen des Materials kommen kann. Des weiteren ist zur Herstellung des Keimbildners ein gesonderter, aufwendiger Verfahrensschritt in einer speziellen Apparatur notwendig. Weiterhin ist bekannt, daß bei der Verarbeitung von Polyethylen mit einem bestimmten Anteil der Fraktion mit sehr hohem Molekulargewicht eine besondere Morphologie (Schaschlikstruktur) mit großem Ε-Modul hergestellt werden kann, wobei der hochmolekulare Anteil entweder bei der Herstellung des Polymeren gebildet wird oder separat gewonnen und dann dem Polyethylen zugesetzt wird (Z. Bashir, J. A. Odell, A. Keller; J. Mater. Sei., 19,3713 [1984]. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, daß diese spezielle Morphologie nur bei speziellen Verarbeitungsbedingungen und nur unter Verwendung von besonderen Maschinenteilen entsteht, durch die eine hohe Orientierung der Moleküle der hochmolekularen Fraktion erzielt wird, beispielsweise Kapiallaren, wodurch diese Moleküle zuerst in Form von Stäbchen kristallisieren und für die übrigen Polymeranteile als Keimbildner wirken. Dadurch ergibt sich eine aufwendige Gestaltung der Verarbeitungsmaschinen und eine' Einschränkung der Anwendbarkeit des Verfahrens auf Erzeugnisse, bei denen durch ihre Geometrie und den Prozeß der Herstellung aus der Schmelze eine hohe Orientierung der Makromoleküle gegeben ist, beispielsweise auf Fäden, Folien, Stäbe u.dgl.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren, das bei Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Fertigprodukte gegenüber den bekannten Verfahren eine Senkung des Aufwandes bei der Herstellung einer teilkristallinen Morphologie ermöglicht, indem billige und in größeren Mengen verfügbare Keimbildner verwendet werden, die die Herstellungsmöglichkeiten hinsichtlich der Geometrie der aus dem Polymer hergestellten Fertigprodukte nicht einschränken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem der in seinen chemischen und physikalischen Eigenschaften dem Polymermaterial ähnliche Keimbildner nicht extra in einem gesonderten, speziell dafür vorgesehenen Verfahrensschritt hergestellt werden muß und seine Keimbildungswirkung nicht an eine bestimmte Orientierung der Makromoleküle gebunden ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als Keimbildner dem Polymer eine geringe Menge des aus dem gleichen Monomer aufgebauten Polymers mit höherem Schmelzbereich, beispielsweise ein Polymer mit höherer Dichte, zugegeben wird.

Die dem Polymer mit niedrigem Schmelzpunkt zugesetzte Menge an Keimbildner kann zwischen 10^-2 und 10% betragen. Der Keimbildner kann beispielsweise in Form von Pulver dazugegeben werden.

Beide Polymersorten werden in bekannten Apparaten und Vorrichtungen so miteinander gemischt, daß die Mikrobereiche des Polymers mit höheren Schmelzpunkt eine bestimmte Mindestgröße aufweisen und daß es bei beiden Polymersorten nicht zu einer thermodynamisch stabilen Vermischung kommt, sondern beide Polymersorten in der Schmelze zu Beginn der Abkühlung zumindest teilweise als getrennte Phasenbezirke vorliegen. Demnach muß eien Homogenisierung und Vermischung vermieden werden. Zu diesem Zweck ist der Durchmesser der Bereiche aus Polymeren mit höherem Schmelzpunkt zwischen 10~⁹und 10~⁶m zu wählen.