DE10004461A1 - Metalloxide enthaltende Kunststoffkomponente - Google Patents
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
Abstract
Die Erfindung betrifft Kunststoffkomposite auf Basis von feinpartikulären Füllstoffen bzw. Füllstoffen, die oxidische Metallverbindungen enthalten und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Description
Die Erfindung betrifft UV-absorbierende Kunststoffkomposite auf Basis von fein
partikulären Füllstoffen, die oxidische Metallverbindungen enthalten und Verfahren
zu ihrer Herstellung. Besonders bevorzugt sind dabei Kunststoff-Folien aus Polyamid
und (thermoplastischem) Polyurethan, die den darin verpackten Produkten wie bei
spielsweise Lebensmittel einen verbesserten UV-Schutz ermöglichen und trotzdem
ihre Transparenz beibehalten.
Handelsübliche UV-Absorber auf molekularer Basis wie beispielsweise Tinuvine der
Fa. Ciba können aus toxikologischen Gründen nicht in Polymerfolien für Lebens
mittelverpackungen eingesetzt werden. Bei der Verwendung von partikulären UV-
Schutzmitteln wie beispielsweise Titandioxid, Cerdioxid ist beim Einarbeiten
kommerzieller Pulver eine starke Trübung und Stippenbildung der Folien aufgrund
einer Agglomeration der Pulver festzustellen, welche nicht zu den gewünschten Pro
dukteigenschaften führt.
Daher bestand die Aufgabe in der Herstellung von Kunststoffkompositen mit parti
kulären UV-Schutzmitteln, die neben dem gewünschten UV-Schutz der Kunststoffe
und des Verpackungsgutes eine stippenfreie Kunststoffoberfläche aufweisen.
Füllstoffe werden in Kunststoffen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften
(z. B. E-Modul, Schlagzähigkeit, Zugfestigkeit), zur Erhöhung der Hitzestabilität, der
thermischen- und elektrischen Leitfähigkeit, der Verbesserung der UV-Stabilität oder
für farbgebende Eigenschaften eingesetzt. Sie werden in der Regel mit einem
Massenanteil bis zu 60 Gew.-% zugesetzt. Beispiele für solche Füllstoffe sind: Talk,
Glimmer, Kaolin, Glasfasern, Oxide, Ruß, Stärke.
Die meisten Füllstoffe werden erst nach einer Oberflächenbehandlung eingesetzt.
Dabei erfolgt eine Oberflächenbehandlung (bzw. Oberflächenmodifizierung) z. B. mit
Polymeren, um eine gute Kompatibilität der Füllstoffe in der Kunststoffmatrix zu
erreichen.
Aus der DD-A-0 279 681 sind bereits Verfahren bekannt geworden, durch welche
feinpartikuläre Suspensionen oxidischer Partikel durch Nasszerkleinerung (Nass
mahlung) als Füllstoffe für Kunststoffe bereitgestellt werden können. Dabei werden
nach dem Nasszerkleinerungsprozess Partikel mit einer Korngröße < 1 µm erhalten.
Aus der DD-A-0 284 684 ist ein Nassmahl-Verfahren zur Herstellung von Schicht
silicaten (Kaolinit) bekannt geworden, nach dem ausweislich der letzten Zeile der
Zusammenfassung dieses Dokuments der Eindruck entstehen könnte, dass Partikel
durchmesser von 0,05 bis 0,3 µm, also auch bis herab zu 0,05 µm (entsprechend
50 nm), erhalten werden könnten. Bei dieser Angabe handelt es sich offenbar um
einen Druckfehler, denn auf Seite 2 des Dokuments wird im Abschnitt "Darlegung
des Wesens der Erfindung", Zeile 8, gesagt, dass der Mahlsuspension 0,05 bis 0,3
Massenanteile in % des zu mahlenden Kaolins an kationischen Dispergierhilfsmitteln
zugesetzt werden sollen.
Die Herstellung von Suspensionen mit einem mittleren Partikeldurchmesser kleiner
als 100 nm wurde nach diesem Verfahren bisher nicht beschrieben. (M. Pahl: Zer
kleinerungstechnik, Verlag TÜV Rheinland; K. Höffl: Zerkleinerungs- und Klassier
maschinen, Springer Verlag). M. Pahl und K. Höffel erwähnen zwar den Partikel
bereich der nasszerkleinerten Suspensionen auf Partikelgrößen kleiner als 10 µm
ohne dabei eine untere Grenze explizit anzugeben oder eine Lehre zur Verfügung zu
stellen, wie Suspensionen derartig kleiner Partikel hergestellt werden könnten. Aus
dem Leistungsangebot des IKTS (Fraunhofer Institut für keramische Technologien
und Sinterwerkstoffe) in Dresden werden keramische Hochleistungsmahlkugeln für
den Zerkleinerungsbereich zwischen 0,1-200 µm angeboten. Hier ist der Nasszer
kleinerungsbereich bis herab zu 0,1 µm definiert.
Weit verbreitete feinpartikuläre Füllstoffe für Kunststoffe mit Primärpartikelgrößen
< 100 nm sind beispielsweise Siliciumdioxid (Aerosil®) und Ruß:
Aerosil® (Degussa AG; Schriftenreihe Pigmente: Hydrophobes Aerosil®, Herstel lung, Eigenschaften und Anwendungen) weist Primärpartikel von 5 bis 50 nm Durchmesser auf; Ruß (Degussa AG; Schriftenreihe Pigmente: Degussa-Rußpig mente und Pigmentruß-Präparationen für Kunststoffe) mit Primärpartikeldurch messern von 10 bis 100 nm. Beide Produkte selbst bestehen jedoch aus Agglomera ten von Primärpartikeln. Diese sogenannten Sekundärpartikel haben Durchmesser im Bereich mehrerer hundert nm.
Aerosil® (Degussa AG; Schriftenreihe Pigmente: Hydrophobes Aerosil®, Herstel lung, Eigenschaften und Anwendungen) weist Primärpartikel von 5 bis 50 nm Durchmesser auf; Ruß (Degussa AG; Schriftenreihe Pigmente: Degussa-Rußpig mente und Pigmentruß-Präparationen für Kunststoffe) mit Primärpartikeldurch messern von 10 bis 100 nm. Beide Produkte selbst bestehen jedoch aus Agglomera ten von Primärpartikeln. Diese sogenannten Sekundärpartikel haben Durchmesser im Bereich mehrerer hundert nm.
Feinpartikuläre Pulver mit einem Primärpartikeldurchmesser < 100 nm neigen auf
grund der hohen von der Waalschen Kräfte zur Agglomeration; für Pasten wirken
zusätzlich die stärkeren Kapillarkräfte, so dass es nicht möglich ist, die Vorteile
dieser Pulver zu nutzen (Nanostructured Materials 8(4), 399 (1997)).
Bei einer Aggregation dieser feinpartikulären Pulver, beispielsweise durch Sintern,
partielles Anschmelzen oder Oberflächenreaktionen entstehen Sinterbrücken, die eine
Redispergierung nicht mehr ermöglichen (Nanostructured Materials, ibid.).
Weitere feinpartikuläre Füllstoffe für Kunststoffe sind beispielsweise kolloidale
SiO2-Suspensionen mit Primärpartikeldurchmessern zwischen 5-150 nm (DD-A-
0 232 288) und BaSO4 mit einem mittleren Partikeldurchmesser kleiner als 200 nm
(EP-A-0 354 609).
Aus der DE-A-195 40 623 ist bekannt, dass bei agglomeratfreiem Einbau feinpar
tikulärer Teilchen in organische bzw. organisch modifizierter anorganischer Partikel
in polymere Matrices ein bis dahin unbekannter qualitativer Sprung in z. B. den
mechanischen und thermodynamischen Eigenschaften entstehen kann, der die
Gebrauchseigenschaften derartiger Kompositmaterialien nachhaltig verbessert. Ent
scheidend dafür ist, dass die Füllstoffe nicht als agglomeriertes Pulver, sondern in
Form einer stabilisierten, (im wesentlichen) agglomeratfreien Suspension in die
Matrixphase integriert und (gegebenenfalls durch eine geeignete Oberflächenmodi
fizierung der Teilchen) der agglomeratfreie Zustand auch im endgültigen Komposit
material bestehen bleibt. Aus der gleichen Publikation ist bekannt, dass zu käuflichen
kolloidalen Suspensionen oder frisch gefällten Suspensionen, bestehend aus anorga
nischen Partikeln im feinpartikulären Bereich (< 200 nm), Oberflächenmodifikatoren
mit einem Molekulargewicht < 500 zugesetzt werden, die eine Agglomeration der
Partikel in der Kunststoffmatrix verhindern sollen.
Bisher bekannt gewordene Verfahren, z. B. aus DE-A-195 40 623, beschreiben den
Einsatz von kommerziellen kolloidalen Suspensionen, die meistens aus Fällungs
reaktionen erhalten werden, bestehend aus anorganischen Partikeln im feinpartiku
lären Bereich mit Partikelgrößen kleiner als 200 nm. Diesen Suspensionen wurden
Dispergiermittel (Oberflächenmodifikatoren) mit einem Molekulargewicht kleiner
500 zugesetzt, um eine Agglomeration der Partikel in der Kunststoffmatrix zu ver
hindern.
Dieses Verfahren hat jedoch zum Nachteil, dass kolloidale Suspensionen meistens in
Wasser ausgefällt werden. Weiterhin muss bei diesem Verfahren die meist wässrige
Phase gegen organische Lösemittel und/oder reaktive Monomere ersetzt werden; dies
ist mit einem hohen wirtschaftlichen Aufwand verbunden. Weiterhin hat dieses Ver
fahren zum Nachteil, dass es dabei zu einer Agglomeration der Primärpartikel
kommen kann.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass UV-absorbierende Kunststoffkomposite
auf Basis von feinpartikulären Füllstoffen, die oxidische Metallverbindungen ent
halten, hergestellt werden können nach dem im folgenden beschriebenen Verfahren,
wobei die Transparenz der Formkörper erhalten bleibt. Besonders bevorzugt sind
dabei Kunststoff-Folien aus Polyamid und (thermoplastischem) Polyurethan, insbe
sondere sollen sie den darin verpackten Produkten wie beispielsweise Lebensmitteln
einen verbesserten UV-Schutz ermöglichen.
Die Primärpartikelgröße der eingesetzten oxidischen Metallverbindungen liegt für
sphärische Partikel zwischen 0,5-50 nm. Für nadelförmige (bzw. ellipsoide) Partikel
weist die längste Achse einen Wert kleiner als 300 nm auf. Diese Partikel, Agglome
rate oder Aggregate werden erfindungsgemäß nasszerkleinert.
Überraschenderweise konnten gemäß vorliegender Erfindung aus feinpartikulären
oxidischen Metallverbindungen durch Nasszerkleinerung konzentrierte Suspensionen
mit einem mittleren Partikeldurchmesser kleiner als 100 nm hergestellt werden. Die
Suspensionen wurden in den Lösemitteln, bzw. reaktiven Monomeren hergestellt,
wie sie für die anschließende Polymerisation zu den entsprechenden Kunststoff
kompositen benötigt werden.
Anschließend wurde die Suspensionen, gegebenenfalls nach weiterem Verdünnen
mit Monomeren, zu einem Kunststoffkomposit polymerisiert.
Die Nasszerkleinerung in der Rührwerkskugelmühle erfolgte bei definierten pH-
Werten in Gegenwart von pH-Regulatoren bei pH-Werten von pH = 3 bis pH = 5.
Die so hergestellten Suspensionen zeigen eine hohe Agglomerations- und Sedimen
tationsstabilität.
Das Potential, UV-Licht zu absorbieren, kann bereits an den TiO2 enthaltenden
Suspensionen bestimmt werden. Es zeigt sich, dass nadelförmige Teilchen sogar eine
höhere Absorptionseffizienz aufweisen als kugelförmige Partikel. Durch diesen
Effekt lässt sich beim Einbau nadelförmiger Teilchen in ein Kunststoffkomposit ein
noch effektiverer UV-Schutz realisieren als bei Verwendung der gleichen Masse
sphärischer Partikel. Folgende Tabelle stellt den Absorptionskoeffizienten (als Funk
tion der Wellenlänge) einer Suspension bestehend aus nadelförmigen Primärpartikeln
mit einer Länge von ca. 80 nm und einer Dicke von ca. 10 nm dem von sphärischen
Primärpartikeln (Durchmesser ca. 10 nm) gegenüber.
Der mittlere Partikeldurchmesser der Suspensionen wird als der d50-Wert nach der
Ultrazentrifugenmethode (Massenverteilung) definiert. d50 bedeutet dabei, dass 50%
der Partikel (bezogen auf die Masse) kleiner als die angegebene Größe sind.
Ein wichtiger Punkt beim UV-Schutz vieler polymerer Materialien ist, dass der UV-
Absorber sich optisch neutral verhält. Insbesondere bei transparenten Kunststoffen
sollte der UV-Absorber nicht wesentlich zur Lichtstreuung und somit zur Trübung
des Komposits beitragen. Da die Effizienz für die Lichtstreuung proportional zum
Volumen eines Teilchens zunimmt, ist ein Zerbrechen der Nadeln in kleinere
Einheiten vorteilhaft, um eine Trübung des Kunststoffkomposits minimal zu halten.
Es ist deshalb besonders vorteilhaft, dass in dem hier vorgestellten Verfahren die
Partikel mit nadelförmiger Morphologie zerbrochen werden konnten bzw. dass eine
Echtzerkleinerung der Partikel vorliegt.
In den Kunststoff-Folien bevorzugt eingearbeitet sind isolierte Primärpartikel nadel
förmiger Morphologie, die gegenüber der Ausgangspartikelgröße durch das Verfah
ren der Nasszerkleinerung etwa auf die Hälfte der Ausgangsgröße der längsten Achse
der Primärpartikel echtzerkleinert wurden. Durch die echtzerkleinerten nadelför
migen Primärpartikel in den Kunststoff-Folien konnte eine geringere Trübung des
Komposits im Vergleich zu den nicht echtzerkleinerten Primärpartikeln nadelför
miger Morphologie erreicht werden.
Bevorzugt werden Polymerkomposite auf Polyamidbasis und auf (thermoplastischer)
Polyurethanbasis mit Titandioxid und Cerdioxid als Füllstoffen. Besonders bevorzugt
sind dabei Polyamidfolien und (thermoplastische) Polyuretharifolien mit einer Kunst
stoffdicke von kleiner als 200 µm.
Kunststoffkomposite, die magnetische Oxide wie beispielsweise Magnetit oder Mag
hemit als Füllstoffe enthalten, zeigen magnetische Eigenschaften.
Gegenstand der Anmeldung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Kunststoff
komposite zur Herstellung von Formkörpern.
Weiterhin sind Gegenstand Formkörper, hergestellt aus erfindungsgemäßen Kunst
stoffkompositen und die in den Ansprüchen beschriebenen Verfahren.
Gegenstand der Anmeldung sind weiterhin erfindungsgemäße Kunststoffkomposite,
dadurch gekennzeichnet, dass die oxidische Verbindung als Primärpartikel, Agglo
merat, Aggregat und/oder als Mischung davon vorliegt, wobei die Agglomerate
sowie Aggregate eine mittlere Partikelgröße von weniger als 100 nm aufweisen.
Gegenstand der Anmeldung sind Kunststoffkomposite enthaltend wenigstens eine
feindispers verteilte oxidische Verbindung (Komponente a) mit einer mittleren
Partikelgröße von kleiner als 100 nm, bei der es sich um ein Oxid der Elemente Ti,
Zn, Sn, W, Mo, Ni, Wi, Ce, In, Hf, Fe handelt, wobei von diesen Oxiden einzelne
oder Mischungen von Oxiden aus dieser Gruppe verwendet werden können und/oder
Umsetzungsprodukte von Oxiden der Metalle der vierten, fünften und sechsten
Nebengruppe (IVb, Vb, VIb) des PSE mit Hydroxiden und/oder Carbonaten der
Metalle der ersten und zweiten Hauptgruppe (I, II) des PSE.
Weiterer Gegenstand sind erfindungsgemäße Kunststoffkomposite, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Kunststoffmatrix aus Polyamidfolien mit einer Dicke kleiner als
200 mm besteht und die Titandioxidpartikel im Komposite eine ellipsoide Morpho
logie aufweisen und die längste Achse kleiner als 50 nm, bevorzugt kleiner als 40 nm
ist.
Gegenstand der Anmeldung sind auch erfindungsgemäße Kunststoffkomposite,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmatrix aus Polyamidfolien mit einer
Dicke kleiner als 200 µm besteht, wobei die Polyamidfolie auch Bestandteil einer
Verbundfolie sein kann.
Die Erfindung betrifft Kunststoffkomposite enthaltend wenigstens ein Oxid der
Elemente Ti, Zn, Sn, W, Mo, Ni, Wi, Ce, In, Hf, Fe, wobei von diesen Oxiden
einzelne aber auch Mischungen von Oxiden aus dieser Gruppe verwendet werden
können und/oder Umsetzungsprodukte von Oxiden der Metalle der vierten, fünften
und sechsten Nebengruppe (IVb, Vb, VIb) des Periodensystems (PSE) mit Hydroxi
den und/oder Carbonaten der Metalle der ersten und zweiten Hauptgruppe (I, II) des
PSE, wie zum Beispiel BaTiO3, CaTiO3, SrTiO3, BaZrO3, CaZrO3, SrZrO3, mit einer
sphärischen Morphologie und einer mittleren Primärpartikelgröße von weniger als
50 nm, bevorzugt weniger als 30 nm und besonders bevorzugt weniger 15 nm
und/oder einer nadelförmigen bzw. ellipsoiden Morphologie, wobei die längste
Achse kleiner als 100 nm ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Herstellung dieser Kunststoffkomposite basie
rend auf durch Nasszerkleinerung erhaltenen Suspensionen enthaltend Verbindungen
der Komponente a).
- a) gegebenenfalls einem pH-Regulator
- b) gegebenenfalls Wasser und/oder ein organisches Lösemittel
- c) ein oder mehrere Monomere
- d) gegebenenfalls weitere an sich übliche Hilfsstoffe wie beispielsweise Tenside und Polymere, bevorzugt Tenside.
Anschließend setzt man den erfindungsgemäßen Suspensionen - gegebenenfalls
einen weiteren Anteil - der Komponente (d) sowie gegebenenfalls erforderliche Poly
merisationsinitiatoren zu. Anschließend erfolgt die Polymerisation in auf dem Fach
mann an sich bekannter Weise, z. B. durch eine Temperaturerhöhung.
Zu den Verbindungen der Komponente a) gehören wenigstens ein Oxid der Elemente
Ti, Zn, Sn, W, Mo, Ni, Wi, Ce, In, Hf, Fe, wobei von diesen Oxiden einzelne aber
auch Mischungen von Oxiden aus dieser Gruppe verwendet werden können und/oder
Umsetzungsprodukte von Oxiden der Metalle der vierten, fünften und sechsten
Nebengruppe (IVb, Vb, VIb) des Periodensystems (PSE) mit Hydroxiden und/oder
Carbonaten der Metalle der ersten und zweiten Hauptgruppe (I, II) des PSE, bevor
zugt BaTiO3, CaTiO3, SrTiO3, BaZrO3, CaZrO3, SrZrO3, mit einer sphärischen
Morphologie und einer mittleren Primärpartikelgröße von weniger als 50 nm, bevor
zugt weniger als 30 nm und besonders bevorzugt weniger 15 nm und/oder einer
nadelförmigen bzw. ellipsoiden Morphologie, wobei die längste Achse kleiner als
300 nm, bevorzugt kleiner 200 nm, besonders bevorzugt kleiner 100 nm ist.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden Oxide können beispielsweise mit den folgen
den Verfahren hergestellt werden: Flammhydrolyse, Flammpyrolyse, Plasmaverfah
ren, Sol-Gel-Prozesse, kontrollierte Nukleation- und Wachstumsprozesse sowie
Emulsions- und Mikroemulsionsverfahren.
Die Morphologie und mittlere Partikelgröße der Primärpartikel der Pulver und Pasten
der Oxide kann mit Hilfe von elektronenmikroskopischen Aufnahmen bestimmt
werden.
Vorzugsweise beträgt sie weniger als 50 nm, bevorzugt weniger als 30 nm und
besonders bevorzugt weniger als 15 nm. Die Primärpartikel der Oxide können eine
sphärische Morphologie besitzen. Sie können auch in Form ihrer Agglomerate bzw.
Aggregate vorliegen, wobei diese eine mittlere Teilchengröße von weniger als 100 nm
besitzen.
Die Primärpartikel können auch nadelförmig bzw. ellipsoider Morphologie sein. Die
längste Achse sollte weniger als 300 nm betragen, bevorzugt weniger als 200 nm und
besonders bevorzugt weniger als 100 nm.
Besonders bevorzugte Verbindungen der Komponente a) sind Titandioxid und
Cerdioxid.
Eine weitere besonders bevorzugte Komponente (a) ist auch BaTiO3.
Weiterhin bevorzugt sind Eisenoxide (Hämatit, Maghemit, Goethit, Magnetit).
Zu den bevorzugten Oxiden gehören auch Oxide mit einer endlichen Magnetisierung,
beispielsweise Ferrite, insbesondere Maghemit und Magnetit.
Die in den erfindungsgemäßen Kunststoffkompositen enthaltenen Verbindungen der
Komponente (a) können entweder in Form ihrer Primärpartikel, Agglomerate bzw.
Aggregate von Primärpartikeln oder Mischungen der beiden vorliegen. Als Agglo
merate bzw. Aggregate seien Teilchen verstanden, in denen mehrere Primärpartikel
über von der Waals-Kräfte miteinander in Wechselwirkung stehen, oder in denen die
Primärpartikel durch Oberflächenreaktion oder "Versinterung" während des
Herstellungsverfahrens miteinander verbunden sind.
Dabei können die Primärpartikel gegebenenfalls zusätzlich eine Umhüllung mit min
destens einem weiteren anorganischen Oxid aufweisen, bevorzugt ist dafür Silicium
dioxid, Zirkoniumdioxid und Aluminiumoxid.
Die Komponente (a) wird vorzugsweise in einer Menge von 2 bis 60 Gewichtsantei
len, insbesondere von 4 bis 50 Gewichtsanteilen, besonders bevorzugt von 5 bis 30
Gewichtsanteilen, bezogen auf die Präparation, eingesetzt, wobei die Mengenanga
ben auf die Suspension bezogen sind.
Als Komponente b) sind pH-Regulatoren zu verstehen. Hierzu gehören anorganische
Mineralsäuren wie beispielsweise Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure, Perchlor
säure und organische Säuren wie beispielsweise Benzolsulfonsäure, 1-Naphthalin
sulfonsäure, Chloressigsäure, Terephthalsäure, Trichloressigsäure.
Besonders bevorzugt ist Benzolsulfonsäure.
Die Komponente (b) wird vorzugsweise in einer Menge von 0,001 bis 10 Gewichts
anteilen, insbesondere von 0,01 bis 5 Gewichtsanteilen, besonders bevorzugt von
0,01 bis 1 Gewichtsanteilen, bezogen auf die Präparation, eingesetzt, d. h. bezogen
auf die Suspension.
Geeignete Lösemittel (c) sind beispielsweise: Wasser, aliphatische C1-C4-Alkohole,
wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, n-Propanol, n-Butanol, Isobutanol oder tert.-
Butanol, aliphatische Ketone, wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon
oder Diacetonalkohol, Polyole, wie Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol,
Diethylenglykol, Triethylenglykol, Trimethylolpropan, Polyethylenglykol mit einem
mittleren Molgewicht von 100 bis 4000, vorzugsweise 400 bis 1500 g/mol oder
Glycerin, Monohydroxyether, vorzugsweise Monohydroxyalkylether, besonders be
vorzugt Mono-C1-C4-alkylglykolether wie Ethylenglykolmonoalkyl-, -monomethyl-,
-diethylenglykolmonomethylether oder Diethylenglykolmonoethylether, Diethylen
glykolmonobutylether, Dipropylenglykolmonoethylether, Thiodiglykol, Triethylen
glykolmonomethylether oder -monoethylether, ferner 2-Pyrrolidon, N-Methyl-2-
pyrrolidon, N-Ethyl-pyrrolidon, N-Vinyl-pyrrolidon, 1,3-Dimethyl-imidazolidon, Di
methylacetamid sowie Dimethylformamid.
Es kommen auch Gemische von Lösungsmitteln in der Komponente (c) in Betracht.
Die Komponente (c) wird vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 70 Gewichtsan
teilen, insbesondere von 60 bis 80 Gewichtsanteilen, besonders bevorzugt von 15 bis
40 Gewichtsanteilen, bezogen auf die Präparation, eingesetzt.
Geeignete Monomere d) sind beispielsweise:
Caprolactame, insbesondere ε-Caprolactam; Dicarbonsäuren, insbesondere Adipin säure; Diamine, insbesondere Hexamethylendiamin; Polyole-Polyether; Polyole- Polyester; Diisocyanate, insbesondere Toluoldiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, 4,4'-Methylendi(phenylisocyanat), 4,4'-Methylendi(cyclohexylisocyanat).
Caprolactame, insbesondere ε-Caprolactam; Dicarbonsäuren, insbesondere Adipin säure; Diamine, insbesondere Hexamethylendiamin; Polyole-Polyether; Polyole- Polyester; Diisocyanate, insbesondere Toluoldiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, 4,4'-Methylendi(phenylisocyanat), 4,4'-Methylendi(cyclohexylisocyanat).
Die Komponente (d) wird vorzugsweise in einer Menge von 30 bis 90 Gewichtsan
teilen, insbesondere von 20 bis 40 Gewichtsanteilen, besonders bevorzugt von 60 bis
85 Gewichtsanteilen, bezogen auf die Präparation, eingesetzt.
Als Komponente e) sind geeignete Hilfsmittel wie beispielsweise Tenside oder
Polymere anzusehen.
Als Tenside sind Verbindungen anzusehen, die im Verzeichnis "Surfactants Europa,
A. Directory of Surface Acitive Agents available in Europe" (Edited by Gordon L.
Hollis, Royal Socity of Chemistry, Cambridge (1995)) aufgeführt werden.
Die Komponente (e) wird vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 20 Gewichtsantei
len, insbesondere von 0,1 bis 10 Gewichtsanteilen, besonders bevorzugt von 0,1 bis 5
Gewichtsanteilen, bezogen auf die Präparation, eingesetzt, wobei die Mengenanga
ben auf die Suspension bezogen sind.
Die erfindungsgemäßen Kunststoffkomposite werden aus Suspensionen der Kompo
nenten (a), (b), (c), (d) und gegebenenfalls (e) hergestellt.
Zur Präparation der Suspensionen wird im allgemeinen die Komponente (a) in
Pulverform oder in Form der wasserfeuchten Presskuchen zusammen mit einem Teil
des pH-Regulators b) gegebenenfalls dem Lösemittel (c) und mit den Monomeren d)
zu einer homogenen Mahlsuspension beispielsweise mittels Rührwerksbütte, Dissol
ver und ähnlichen Aggregaten, gegebenenfalls nach einer Vorzerkleinerung, ange
schlagen (d. h. eingebracht und homogenisiert).
Die Nasszerkleinerung der Komponente (a) umfasst sowohl die Vorzerkleinerung als
auch die Feinmahlung. Vorzugsweise liegt die Feststoffkonzentration der Kompo
nente (a) der Suspension dabei oberhalb der gewünschten Konzentration der fertigen
Suspension. Die gewünschte Endkonzentration wird vorzugsweise im Anschluss an
die Vorzerkleinerung eingestellt. Im Anschluss an die Vorzerkleinerung erfolgt eine
Mahlung auf die gewünschte Partikelfeinverteilung. Für diese Mahlung kommen
Aggregate wie beispielsweise Kneter, Walzenstühle, Knetschnecken, Kugelmühlen,
Rotor-Stator-Mühlen, Dissolver, Korundscheibenmühlen, Schwingmühlen und
insbesondere schnellaufende, kontinuierlich oder diskontinuierlich beschickte Rühr
werkskugelmühlen mit Mahlkörpern mit einem Durchmesser von 0,1 bis 5 mm in
Frage. Die Mahlkörper können dabei aus Glas, Keramik oder Metall, z. B. Stahl sein.
Die Mahltemperatur liegt vorzugsweise im Bereich von 0 bis 250°C, in der Regel
jedoch bei Raumtemperatur, insbesondere unterhalb des Trübungspunktes des einge
setzten grenzflächenaktiven Mittels (Komponente e).
In einer ebenfalls bevorzugten Verfahrenweise kann die Mahlung teilweise oder voll
ständig in einem Hochdruckhomogenisator oder in einem sogenannten Strahldisper
gator (bekannt aus DE-A-195 36 845) erfolgen, wodurch der Gehalt an Mahlkörper
abrieb in der Suspension, bzw. die Abgabe von löslichen Stoffen aus den Mahlkör
pern, auf ein Minimum reduziert bzw. vollständig vermieden werden kann.
In einer besonders bevorzugten Verfahrensweise führt die Nasszerkleinerung von
ellipsoid bzw. nadelförmigen Primärpartikeln in einer Rührwerkkugelmühle bei
Rührwerkgeschwindigkeiten von mindestens 3000 Umdrehungen pro Minute und
Zerkleinerungskörper aus Zirkondioxid mit einer Korngröße zwischen 0,3 bis 0,4 mm
zur Echtzerkleinerung d. h. zum Zerbrechen der ellipsoidförmigen Primärpartikel
in kleinere Einheiten.
Um den Abrieb der Mühle in die Suspension weitestgehend zu vermeiden, und um
die daraus resultierenden gefärbten Suspensionen zu verhindern, wird eine Rühr
werkkugelmühle mit Innenauskleidung aus Siliciumcarbid und mit einem Keramik
scheibenrührer aus Siliciumcarbid eingesetzt.
In einem Verdünnungsschritt wird die erhaltene Suspension in den gewünschten
Monomeren der Komponente (d) und evtl. mit weiteren pH-Regulatoren der Kompo
nente b) eingemischt und homogenisiert, sowie auf die gewünschte Endkonzentration
eingestellt.
Es besteht auch die Möglichkeit, nach der Nasszerkleinerung in der Rührwerkskugel
mühle leicht flüchtige Lösemittel zu entfernen (beispielsweise mit einem Rotations
verdampfer) und nach evtl. Zugabe von weiteren Monomeren der Komponente (d)
die Polymerisation vorzunehmen.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Suspension nach der Nasszerkleinerung in der
Rührwerkskugelmühle zu filtrieren (beispielsweise mit einer Filterpresse). Anschlie
ßend wird die so erhaltene Paste nach evtl. Zugabe von weiteren Monomeren der
Komponente d) und evt. pH-Regulatoren der Komponente b) polymerisiert.
Vor weiterem Gebrauch der Suspensionen werden diese gegebenenfalls fein filtriert,
beispielsweise mittels 0,5 bis 5 µm Membran- oder Glasfiltern.
Die erfindungsgemäßen Kunststoffkomposite werden auf Basis der Suspensionen der
Komponenten (a), (b), (c), (d) und gegebenenfalls (e) hergestellt.
Die erfindungsgemäß hergestellten Suspensionen werden polymerisiert.
Weiterhin sind die erforderlichen Polymerisationsinitiatoren zuzusetzen.
Die erfindungsgemäß hergestellten Suspensionen können nach der Dispergierung in
der Rührwerkskugelmühle auch getrocknet werden. Bevorzugt werden dabei Trock
nungstemperaturen von 20 bis 150°C, insbesondere 50 bis 120°C verwendet, wobei
auch das Anlegen von Vakuum von Vorteil sein kann.
Die Trocknung erfolgt im allgemeinen unter Verwendung der üblichen Trocknungs
apparaturen wie Schaufeltrockner, Trockenschränke, Sprühtrockner, Wirbelbettrock
ner, Gefriertrocknung etc. Der Restwassergehalt nach dem Trocknen beträgt vor
zugsweise weniger als 2 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt.
Die so getrocknete und modifizierte oxidische Verbindung (bzw. Additiv) kann mit
Granulaten thermoplastischer Kunststoffe beispielsweise in einem Extruder in die
Kunststoffmatrix eingearbeitet (compoundiert) werden.
Die so erfindungsgemäß hergestellten Kunststoffkomposite bestehen bevorzugt aus
Polyamid oder (thermoplastischem) Polyurethan.
Die so erfindungsgemäß hergestellten Kunststoffkomposite bestehen besonders be
vorzugt aus Polyamid und/oder (thermoplastischem) Polyurethan.
Die Effindung betrifft Präparationen von Suspensionen folgender Zusammensetzung:
Komponente (a) wird vorzugsweise in einer Menge von 2 bis 60 Gewichtsanteilen,
insbesondere von 4 bis 50 Gewichtsanteilen, besonders bevorzugt von 5 bis 30
Gewichtsanteilen, bezogen auf die Präparation, eingesetzt.
Komponente (b) wird vorzugsweise in einer Menge von 0,001 bis 10 Gewichtsantei
len, insbesondere von 0,01 bis 5 Gewichtsanteilen, besonders bevorzugt von 0,01 bis
1 Gewichtsanteilen, bezogen auf die Präparation, eingesetzt.
Komponente (c) wird vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 70 Gewichtsanteilen,
insbesondere von 60 bis 80 Gewichtsanteilen, besonders bevorzugt von 15 bis
40 Gewichtsanteilen, bezogen auf die Präparation, eingesetzt.
Die Komponente (d) wird vorzugsweise in einer Menge von 30 bis 90 Gewichtsan
teilen, insbesondere von 20 bis 40 Gewichtsanteilen, besonders bevorzugt von 60 bis
85 Gewichtsanteilen, bezogen auf die Präparation, eingesetzt
und gegebenenfalls
Komponente (e) wird vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 20 Gewichtsanteilen,
insbesondere von 0,1 bis 10 Gewichtsanteilen, besonders bevorzugt von 0,1 bis
5 Gewichtsanteilen, bezogen auf die Präparation, eingesetzt.
Anschließend setzt man den erfindungsgemäßen Suspensionen, gegebenenfalls einen
weiteren Anteil, die Komponente (d) sowie gegebenenfalls erforderliche Poly
merisationsinitiatoren zu. Anschließend erfolgt die Polymerisation in auf dem
Fachmann an sich bekannter Weise, z. B. durch eine Temperaturerhöhung.
Bevorzugt sind erfindungsgemäße Kunststoffkomposite dadurch gekennzeichnet,
dass die Kunststoffmatrix aus Polyamidfolien mit einer Dicke kleiner als 200 µm be
steht, wobei die Polyamidfolie auch gegebenenfalls Bestandteil einer Verbundfolie
ist.
Der erfindungsgemäße fertige Polymerkomposit enthält 0,01-30 Gew.-% der
Komponente a), bevorzugt 0,05-10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5-5 Gew.-%.
In 400 ml deionisiertem Wasser werden in kleinen Mengen nacheinander 1600 g ε-
Caprolactam unter intensiver Durchmischung eines Laborrührers gelöst. Dieser
Lösung werden 400 g an TiO2 (Hombitec RM 300, Fa. Sachtleben) zugesetzt und mit
einem Ultra-Turrax-Rührsystem homogenisiert. Anschließend wird in kleinen
Mengen Benzolsulfonsäure zugesetzt und mittels des Ultra-Turrax-Rührsystems
homogenisiert, bis der pH-Wert des Systems einen Wert zwischen pH = 3 bis pH = 4
aufweist.
Diese Suspension wird in einer Rührwerkskugelmühle, Drais-PML-V/H, unter
Verwendung von Mahlkugeln aus Zirkonoxid mit einer Größe von 0,3 bis 0,4 mm,
Zerkleinerungskörperfülllgrad 70%, Rührerdrehzahl 4000 U/min über einen Zeitraum
von 360 Minuten nasszerkleinert. Das Rührwerk und das Innenmaterial bestehen aus
Siliciumcarbid.
Die Partikelcharakterisierung wurde mittels des Verfahrens der Ultrazentrifuge
(Massenverteilung) vorgenommen. Dabei wurden folgende Werte für die Massenver
teilung ermittelt:
Dabei bedeutet (für Partikelgrößen der homogenisierten Suspension vor der
Nasszerkleinerung) d10, dass 10% aller Partikel nicht größer als 44 nm sind, d50
bedeutet, dass 50% aller Partikel nicht größer als 65 nm sind, und d90 bedeutet, dass
90% aller Partikel nicht größer als 102 nm sind. Als Partikel sind in diesem
Zusammenhang sowohl Primärpartikel als auch Aggregate bzw. Agglomerate zu
verstehen.
Dabei bedeutet (für die Partikelgrößen nach der Nasszerkleinerung) d10, dass 10%
aller Partikel nicht größer als 21 nm sind, d50 bedeutet, dass 50% aller Partikel nicht
größer als 33 nm sind und d90 bedeutet, dass 90% aller Partikel nicht größer als
51 nm sind. Als Partikel sind in diesem Zusammenhang sowohl Primärpartikel als
auch Aggregate bzw. Agglomerate zu verstehen.
In einer zylindrisch-doppelwandigen Glasapparatur mit beheiztem Ablass, einem
Füllvolumen von ca. 1 Liter und Metall-Spiralrührer werden zu 940 g einer ε-
Caprolactamschmelze bei 90°C 60 g der nasszerkleinerten Suspension gegeben.
Nach 3fachem N2-Ausgleich wird unter Rühren auf 200°C aufgeheizt. Nach einer
Stunde bei 200°C wird die Temperatur auf 270°C erhöht und 4 Stunden dabei ge
halten. Anschließend wird die Schmelze abgesponnen und der erhaltene Strang
granuliert. Nach 10stündiger Extraktion mit Wasser in der Soxhlet-Apparatur wird
das Granulat 48 Stunden im Wasserstrahlvakuum getrocknet.
Das trockene Material wird auf einer herkömmlichen Flachfolienanlage mit
Einfachschneckenextruder zu einer Monoflachfolie mit 300 mm Breite und 50 µm
Dicke bei 270°C Massetemperatur und 90°C Chillrolltemperatur verarbeitet. Im
Detail besteht die Anlage (Bauart Fa. Kuhne) aus folgenden Einheiten:
Schneckendurchmesser: 37 mm
Schneckenlänge: 24 D
Entgasung: nein
Einzugsbuchse: glatt
Düse: 300 mm, Flexlippe
Lippenspalt: 0,8 mm
Chillroll-Abzug: Fa. Somatec
Gießwalze, verchromt.
Schneckendurchmesser: 37 mm
Schneckenlänge: 24 D
Entgasung: nein
Einzugsbuchse: glatt
Düse: 300 mm, Flexlippe
Lippenspalt: 0,8 mm
Chillroll-Abzug: Fa. Somatec
Gießwalze, verchromt.
Die Folie weist eine Stärke von 50 µm auf und enthält 1 Gew.-% TiO2. Sie erscheint
transparent und weist keine Stippen an der Oberfläche auf. Ihre UV-Schutzeigen
schaften sind aus folgender Tabelle ersichtlich, in der die Werte der Lichttrans
mission im Vergleich zu einer reinen, ungefüllten Polyamidfolie aufgetragen sind.
In 400 ml deionisiertem Wasser werden in kleinen Mengen nacheinander 1600 g ε-
Caprolactam unter intensiver Durchmischung eines Laborrührers gelöst. Zu dieser
Lösung werden 400 g an TiO2 (Hombitec RM 300, Fa. Sachtleben) zugesetzt und mit
einem Ultra-Turrax-Rührsystem homogenisiert.
In einer zylindrisch-doppelwandigen Glasapparatur mit beheiztem Ablass, einem
Füllvolumen von ca. 1 Liter und Metall-Spiralrührer werden zu 940 g einer ε-
Caprolactamschmelze bei 90°C 60 g der Suspension zugegeben. Nach 3fachem N2-
Ausgleich wird unter Rühren auf 200°C aufgeheizt. Nach einer Stunde bei 200°C
wird die Temperatur auf 270°C erhöht und 4 Stunden dabei gehalten. Anschließend
wird die Schmelze abgesponnen und der erhaltene Strang granuliert. Nach 10stün
diger Extraktion mit Wasser in der Soxhlet-Apparatur wird das Granulat 48
Stunden im Wasserstrahlvakuum getrocknet.
Das trockene Material wird auf einer herkömmlichen Flachfolienanlage mit Ein
fachschneckenextruder zu einer Monoflachfolie mit 300 mm Breite und 50 µm Dicke
bei 270°C Massetemperatur und 90°C Chillrolltemperatur verarbeitet. Im Detail be
steht die Anlage (Bauart Fa. Kuhne) aus folgenden Einheiten:
Schneckendurchmesser: 37 mm
Schneckenlänge: 24 D
Entgasung: nein
Einzugsbuchse: glatt
Düse: 300 mm, Flexlippe
Lippenspalt: 0,8 mm
Chillroll-Abzug: Fa. Somatec
Gießwalze, verchromt.
Schneckendurchmesser: 37 mm
Schneckenlänge: 24 D
Entgasung: nein
Einzugsbuchse: glatt
Düse: 300 mm, Flexlippe
Lippenspalt: 0,8 mm
Chillroll-Abzug: Fa. Somatec
Gießwalze, verchromt.
Die Folie weist eine Stärke von 50 µm auf und enthält 1 Gew.-% TiO2. Sie erscheint
transparent und weist Stippen an der Oberfläche auf. Sie weist zusätzlich eine höhere
Streuwirkung für Licht auf als die Folie im Beispiel 1. Der Vergleich wird in der
folgenden Tabelle dargestellt:
500 g Hämatit (Sicotrans L2816® BASF, Primärpartikelgröße: Länge ca. 100 nm,
Breite ca. 10 nm mit Agglomeratgrößen von bis zu mehreren µm, bestimmt mittels
Transmissionselektronenmikroskopie) werden in 2000 g einer Lösung aus ε-
Caprolactam in deionisiertem Wasser (80 Gew.-Tln. ε-Caprolactam und 20 Gew.-Tln.
Wasser) unter intensiver Durchmischung mit einem Laborrührer eingerührt und der
pH-Wert mit einer Benzolsulfonsäurelösung auf pH 2,5 eingestellt.
Diese Suspension wird in einer Rührwerkskugelmühle, Drais-PML-V/H, unter
Verwendung von Mahlkugeln aus Zirkonoxid mit einer Größe von 0,3 bis 0,4 mm,
Zerkleinerungskörperfüllgrad 70%, Rührerdrehzahl 4000 U/min über einen Zeitraum
von 30 Minuten bei einem pH-Wert von 2,5 bis 3 nasszerkleinert. Das Rührwerk und
das Innenmaterial der Mühle bestehen aus Siliciumcarbid.
Die Partikelcharakterisierung wurde mittels des Verfahrens der Ultrazentrifuge
(Massenverteilung) vorgenommen. Dabei wurden folgende Werte für die Massenver
teilung ermittelt:
Dabei bedeutet d10, dass 10 % aller Partikel nicht größer als 19 nm sind, d50
bedeutet, dass 50% aller Partikel nicht größer als 29 nm sind, und d90 bedeutet, dass
90% aller Partikel nicht größer als 46 nm sind. Als Teilchen sind in diesem Zu
sammenhang sowohl Primärpartikel als auch Aggregate bzw. Agglomerate zu ver
stehen.
Es wurden keine Partikel mit einer Partikelgröße von oberhalb 100 nm gefunden.
890 g Maghemitpresskuchen (Bayer AG, Primärpartikeldurchmesser 10 nm mit
Agglomeratgrößen von bis zu mehreren µm, bestimmt mittels Transmissions
elektronenmikroskopie, Feststoffgehalt beträgt 45 Gew.-%) werden in 1610 g einer
Lösung aus ε-Caprolactam in Wasser (80 Gew.-Tln. ε-Caprolactam und 20 Gew.-Tln.
Wasser) unter intensiver Durchmischung mit einem Ultraturrax eindispergiert
und der pH-Wert mit einer Benzolsulfonsäurelösung auf pH 2,5 eingestellt.
Diese Suspension wird in einer Rührwerkskugelmühle, Drais-PML-V/H, unter Ver
wendung von Mahlkugeln aus Zirkonoxid mit einer Größe von 0,3 bis 0,4 mm, Zer
kleinerungskörperfüllgrad 70%, Rührerdrehzahl 4000 U/min über einen Zeitraum
von 60 Minuten bei einem pH-Wert von 2,5 bis 3 nasszerkleinert. Das Rührwerk und
das Innenmaterial der Mühle bestehen aus Siliciumcarbid. Anschließend wird die
Suspension unter Druck über ein Filtersieb mit einer Maschenweite von 5 µm
filtriert.
Die Partikelcharakterisierung wurde mittels des Verfahrens der Ultrazentrifuge
(Massenverteilung) vorgenommen. Dabei wurden folgende Werte für die Massenver
teilung ermittelt:
Dabei bedeutet d10, dass 10% aller Partikel nicht größer als 23 nm sind, d50 be
deutet, dass 50% aller Partikel nicht größer als 40 nm sind, und d90 bedeutet, dass
90% aller Partikel nicht größer als 107 nm sind. Als Teilchen sind in diesem Zu
sammenhang sowohl Primärpartikel als auch Aggregate bzw. Agglomerate zu ver
stehen.
250 g einer Suspension hergestellt nach Beispiel 3, Hämatit enthaltend (Sicotrans
L2816®, BASF), wurden in 750 g eines Gemisches aus ε-Caprolactam/Wasser
(80 Gew.-Tln. ε-Caprolactam und 20 Gew.-Tln. Wasser) 10 Minuten mit einem
Ultra-Turrax-Rührer homogenisiert. Die homogenisierte Suspension wurde dann in
eine zylindrische-doppelwandige Glasapparatur mit beheiztem Ablass, einem
Füllvolumen von ca. 1 Liter und Metall-Spiralrührer eingefüllt. Nach 3fachem N2-
Ausgleich wurde unter Rühren auf 200°C aufgeheizt. Nach einer Stunde bei 200°C
wird die Temperatur auf 270°C erhöht und 4 Stunden dabei gehalten. Anschließend
wurde die Schmelze abgesponnen und der erhaltene Strang granuliert. Nach
10stündiger Extraktion mit Wasser in der Soxhlet-Apparatur wurde das Granulat
48 Stunden im Wasserstrahlvakuum getrocknet.
Zur Charakterisierung des Kompositen wurden Dünnschnitte des Stranges angefertigt
und mittels elektronenmikroskopischer Aufnahmen evaluiert. Es resultierten dabei
Komposite mit einer vollständigen Primärpartikelverteilung der Hämatitpartikel in
der Polymermatrix. In den identifizierten elektronenmikroskopischen Aufnahmen
waren keine Agglomerate zu identifizieren.
312 g einer Suspension hergestellt nach Beispiel 4, Maghemit enthaltend
(Bayer AG), wurde in 688 g eines Gemisches aus ε-Caprolactam/Wasser (80 Gew.-Tln.
ε-Caprolactam und 20 Gew.-Tln. Wasser) 10 Minuten mit einem Ultra-Turrax-
Rührer homogenisiert. Die homogenisierte Suspension wird dann in eine
zylindrische-doppelwandige Glasapparatur mit beheiztem Ablass, einem Füll
volumen von ca. 1 Liter und Metall-Spiralrührer eingefüllt. Nach 3fachem N2-Aus
gleich wird unter Rühren auf 200°C aufgeheizt. Nach einer Stunde bei 200°C wird
die Temperatur auf 270°C erhöht und 4 Stunden dabei gehalten. Anschließend wird
die Schmelze abgesponnen und der erhaltene Strang granuliert. Nach 10stündiger
Extraktion mit Wasser in der Soxhlet-Apparatur wird das Granulat 48 Stunden im
Wasserstrahlvakuum getrocknet.
Zur Charakterisierung des Komposits werden Dünnschnitte des Stranges angefertigt
und mittels elektronenmikroskopischer Aufnahmen evaluiert. Es resultierten dabei
Komposite mit einem hohen Primärpartikelanteil und Agglomeraten, bzw. Aggre
gaten aus Primärpartikeln. 90% der Agglomerate, bzw. Aggregate weisen einen
mittleren Partikeldurchmesser von weniger als 100 nm auf.
Claims (21)
1. Kunststoffkomposite enthaltend wenigstens eine feindispers verteilte
oxidische Verbindung (Komponente a) mit einer mittleren Partikelgröße von
kleiner als 100 nm, bei der es sich um ein Oxid der Elemente Ti, Zn, Sn, W,
Mo, Ni, Wi, Ce, In, Hf, Fe handelt, wobei von diesen Oxiden einzelne oder
Mischungen von Oxiden aus dieser Gruppe verwendet werden können
und/oder Umsetzungsprodukte von Oxiden der Metalle der vierten, fünften
und sechsten Nebengruppe (IVb, Vb, VIb) des PSE mit Hydroxiden und/oder
Carbonaten der Metalle der ersten und zweiten Hauptgruppe (I, II) des PSE.
2. Kunststoffkomposite gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kunststoffmatrix aus Polyamid und Polyurethan besteht.
3. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kunststoffhiatrix aus Polyamid besteht.
4. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kunststoffmatrix aus Polyamidfolien mit einer Dicke kleiner als
200 µm besteht, wobei die Polyamidfolie auch Bestandteil einer Verbundfolie
sein kann.
5. Kunststoffkomposite gemäß Anspruch 4, wobei der Anteil der Komponente
a) gemäß Anspruch 10,01-30 Gew.-% beträgt.
6. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die oxidische Verbindung eine sphärische Morphologie mit einer
mittleren Partikelgröße von weniger als 50 nm, bevorzugt weniger als 30 nm
und besonders bevorzugt weniger 15 nm aufweist.
7. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die oxidische Verbindung eine nadelförmige oder ellipsoide
Morphologie aufweist, wobei die längste Achse kürzer als 300 nm, bevorzugt
kürzer als 200 nm und besonders bevorzugt kürzer als 100 nm ist.
8. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass die oxidische Verbindung als Primärpartikel, Agglomerat, Aggregat
und/oder als Mischung davon vorliegt, wobei die Agglomerate sowie
Aggregate eine mittlere Partikelgröße von weniger als 100 nm aufweisen.
9. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kunststoffmatrix aus Polyamidfolien mit einer Dicke kleiner als
200 µm besteht und die Titandioxidpartikel eine ellipsoide Morphologie
aufweisen und die längste Achse kleiner als 50 nm, bevorzugt kleiner als
40 nm ist.
10. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass die oxidische Verbindung der Komponente (a) ein Umsetzungsprodukt
von Oxiden der Metalle der vierten, fünften und sechsten Nebengruppe (IVb,
Vb, VIb) des Periodensystems (PSE) mit Hydroxiden und/oder Carbonaten
der Metalle der ersten und zweiten Hauptgruppe (I, II) des PSE ist.
11. Kunststoffkomposite gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
oxidische Verbindung der Komponente (a) BaTiO3, CaTiO3, SrTiO3,
BaZrO3, CaZrO3, und/oder SrZrO3 ist.
12. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
dass die oxidische Verbindung der Komponente (a) Titandioxid ist.
13. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
dass die oxidische Verbindung der Komponente (a) Cerdioxid ist.
14. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
dass die oxidische Verbindung der Komponente (a) BaTiO3 ist.
15. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
dass die oxidische Verbindung der Komponente (a) Eisenoxid ist.
16. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffkompositen gemäß Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, dass eine Suspension der feinpartikulären oxidischen
Verbindung der Komponente (a) durch Nasszerkleinerung bei definierten pH-
Werten, bevorzugt zwischen pH = 3 und pH = 5, hergestellt wird und diese
anschließend zu Kunststoffkompositen polymerisiert wird.
17. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffkompositen gemäß Anspruch 1 und
Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Nasszerkleinerung von
ellipsoiden Partikeln eine Echtzerkleinerung der Primärpartikel anf
mindestens die Hälfte der Ausgangsgröße, d. h. Achsenlänge erfolgt.
18. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffkompositen gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Suspension der feinpartikulären oxi
dischen Verbindung der Komponente (a) durch Nasszerkleinerung hergestellt
und anschließend getrocknet wird und das so getrocknete und modifizierte
Oxid bzw. Additiv mit Granulaten thermoplastischer Kunststoffe in die
Kunststoffmatrix eingearbeitet wird.
19. Verwendung der Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 18 zur Her
stellung von Formkörpern.
20. Formkörper hergestellt gemäß Anspruch 19.
21. Folien hergestellt gemäß Anspruch 19.
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---|---|---|---|---|
CN111825976A (zh) * | 2019-04-15 | 2020-10-27 | 旭化成株式会社 | 聚酰胺组合物和成型品 |
CN111844829A (zh) * | 2020-07-28 | 2020-10-30 | 昆山红苹果塑胶新材料有限公司 | 一种黑色遮光膜的制作方法 |
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2000
- 2000-02-02 DE DE10004461A patent/DE10004461A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111825976A (zh) * | 2019-04-15 | 2020-10-27 | 旭化成株式会社 | 聚酰胺组合物和成型品 |
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