DE10018517A1 - Hochmolekulare, vernetzte Polyvinylbutyrale, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung - Google Patents
Hochmolekulare, vernetzte Polyvinylbutyrale, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren VerwendungInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft hochmolekulare, vernetzte Polyvinylbutyrale, erhältlich durch Vernetzung eines Polyvinylbutyrals mit mindestens einer Di- und/oder Polycarbonsäure bzw. deren Derivaten als Vernetzungsreagenz, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft neue, hochmolekulare, vernetzte
Polyvinylbutyrale, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung.
Bekannt ist, Polyvinylbutyrale zusammen mit Weichmachern durch Extrusion zu
Folien zu verarbeiten, die insbesondere in Sicherheitsverbundgläsern eingesetzt
werden.
Zur Erhöhung des Molekulargewichtes solcher Polyvinylbutyrale wird in der
EP-A-0 211 818 vorgeschlagen, Polyvinylbutyrale durch stabile intermolekulare
Diacetalverknüpfungen, zu vernetzen. Die Vernetzung erfolgt dabei durch Aldehyde
mit mindestens zwei Aldehydgruppen. Das Vernetzungsmittel wird dabei vor oder
während der Acetalisierung der Polyvinylalkohole mit Butyraldehyd zugegeben.
Die Vernetzung von Polyvinylbutyralen mit Dialdehyden führt jedoch aufgrund der
hohen Reaktivität der Aldehyde zu stark vernetzten, sehr hochmolekularen und
daher teilweise unlöslichen Polyvinylbutyralen. Darüber hinaus ist die
Vernetzungsreaktion aufgrund der geringen Selektivität nur schwer kontrollierbar,
wodurch die Herstellung reproduzierbarer Produktqualitäten sehr schwierig ist.
Der vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, Polyvinylbutyrale zur
Verfügung zu stellen, die eine höhere mechanische Festigkeit aufweisen als nicht
vernetzte Produkte und die sich darüber hinaus noch reproduzierbar herstellen
lassen.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass sich hochmolekulare Polyvinylbutyrale
durch Vernetzung mit Di- und/oder Polycarbonsäuren bzw. deren Estern
reproduzierbar herstellen lassen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind somit hochmolekulare, vernetzte
Polyvinylbutyrale erhältlich durch Vernetzung eines Polyvinylbutyrals mit
mindestens einer Di- und/oder Polycarbonsäure bzw. deren Derivaten,
vorzugsweise deren Estern, als Vernetzungsreagenz.
Bevorzugte Vernetzungsreagenzien sind Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure,
Glutarsäure, Adipinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Phthalsäure,
Terephthalsäure sowie deren Ester.
Besonders bevorzugte Vernetzungsreagenzien sind aliphatische Diester der
Formel (I)
ROOC-(CH2)n-COOR (I)
in der die Reste R unabhängig voneinander, gleich oder verschieden
C1-C4-Alkyl und n = 0 bis 4,
vorzugsweise n = 0, bedeuten.
vorzugsweise n = 0, bedeuten.
Insbesondere eingesetzt werden Diethyl- und/oder Dimethyloxalat.
Die vernetzten Polyvinylbutyrale weisen somit die folgenden Struktureinheiten auf:
P-OOC-(CH2)n-COO-P,
in denen n = 0 bis 4 und P die jeweiligen Polyvinylbutyral-Ketten darstellen.
Die erfindungsgemäßen Polyvinylbutyrale zeichnen sich durch eine deutliche
Erhöhung der mechanischen Festigkeit gegenüber herkömmlichen Produkten aus.
Als Ausgangsmaterialien können alle dem Fachmann bekannten Polyvinylbutyrale
eingesetzt werden, d. h. die Ausgangs-Polyvinylbutyrale sind hinsichtlich des
Molekulargewichts in keinster Weise beschränkt. Bevorzugt werden jedoch
Polyvinylbutyrale mit einem Molekulargewicht von mindestens 50 000 g/mol
eingesetzt.
Die erfindungsgemäß hergestellten, hochmolekularen, vernetzten Polyvinylbutyrale
enthalten in einer bevorzugten Ausführungsform Weichmacher oder Weichmacher-
Mischungen. Als Weichmacher können dabei alle dem Fachmann bekannten
Weichmacher eingesetzt werden. Der Weichmacher wird dabei in den dem
Fachmann bekannten, üblichen Mengen eingesetzt.
Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist folglich auch ein Verfahren zur
Herstellung der erfindungsgemäßen Polyvinylbutyrale, das dadurch gekennzeichnet
ist, dass das Vernetzungsreagenz sowie gegebenenfalls der Weichmacher zum
Polyvinylbutyral hinzugegeben werden, die Mischung gegebenenfalls homogenisiert
wird und bei Temperaturen im Bereich von 80 bis 280°C thermisch vernetzt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Vernetzung durch Zugabe
alkalischer oder saurer Additive katalysiert.
Als alkalische bzw. saure Additive können beispielsweise Alkali- und/oder Erdalkali
hydroxide, -alkanoate, -carboxylate, -sulfate, -chloride, -nitrate, -phosphate bzw.
freie organische und/oder anorganische Säuren sowie Amine eingesetzt werden.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen, hochmolekularen, vernetzten
Polyvinylbutyrale wird im Folgenden in einer bevorzugten Ausführungsform näher
beschrieben, ohne dadurch jedoch beschränkt zu werden.
Das Vernetzungsreagenz kann zum Beispiel im Weichmacher gelöst zum
Polyvinylbutyral hinzugegeben werden und anschließend kann die Mischung
homogenisiert werden.
Die Konzentration des Vernetzungsreagenz liegt dabei im Allgemeinen im Bereich
von 0,01 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 3 Gew.-% und
besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 1 Gew.-%, jeweils bezogen auf
Polyvinylbutyral.
Die thermische Vernetzung kann in allen dem Fachmann bekannten beheizbaren
Aggregaten, wie z. B. Knetern oder Autoklaven, durchgeführt werden. Bevorzugt
erfolgt die Vernetzung jedoch im Extruder, und zwar im Allgemeinen bei
Massetemperaturen im Bereich von 80 bis 280°C.
Begünstigt wird die Vernetzungsreaktion durch die Alkalinität des Polymeren, die
üblicherweise zur Stabilisierung des Polyvinylbutyrals eingestellt wird.
Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist auch eine Formmasse enthaltend das
erfindungsgemäße, hochmolekulare, vernetzte Polyvinylbutyral.
Durch den beschriebenen Extrusionsprozess lässt sich das erfindungsgemäße
Polyvinylbutyral mit Hilfe einer Breitschlitzdüse auch direkt zu einer Folie
verarbeiten. Verfahren zur Herstellung von Polyvinylbutyral-Folien sind dem
Fachmann hinlänglich bekannt.
Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist somit auch eine Folie enthaltend das
erfindungsgemäße, hochmolekulare, vernetzte Polyvinylbutyral.
Die Folien zeichnen sich durch eine erhöhte Reißfestigkeit aus, die insbesondere
für die Herstellung von Sicherheitsverbundglas, dem Hauptanwendungsgebiet der
Folien, von Vorteil ist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit die Verwendung der
erfindungsgemäßen Folien zur Herstellung von Sicherheitsverbundgläsern.
Claims (11)
1. Hochmolekulare, vernetzte Polyvinylbutyrale erhältlich durch Vernetzung
eines Polyvinylbutyrals mit mindestens einer Di- und/oder Polycarbonsäure bzw.
deren Derivaten als Vernetzungsreagenz.
2. Polyvinylbutyrale gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als
Vernetzungsreagenz Di- und/oder Polycarbonsäureester eingesetzt werden.
3. Polyvinylbutyrale gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
als Vernetzungsreagenzien aliphatische Diester der Formel (I)
ROOC-(CH2)n-COOR (I)
eingesetzt werden,
wobei die Reste R unabhängig voneinander, gleich oder verschieden C1-C4-Alkyl und n = 0 bis 4, bedeuten.
ROOC-(CH2)n-COOR (I)
eingesetzt werden,
wobei die Reste R unabhängig voneinander, gleich oder verschieden C1-C4-Alkyl und n = 0 bis 4, bedeuten.
4. Polyvinylbutyrale gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass als Vernetzungsreagenzien Diethyl- und/oder Dimethyloxalat
eingesetzt werden.
5. Polyvinylbutyrale gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass sie Weichmacher enthalten.
6. Verfahren zur Herstellung eines Polyvinylbutyrals gemäß mindestens einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Vernetzungsreagenz sowie gegebenenfalls der Weichmacher zum Polyvinylbutyral
hinzugegeben werden, die Mischung gegebenenfalls homogenisiert wird und bei
Temperaturen im Bereich von 80 bis 280°C thermisch vernetzt wird.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vernetzung
durch Zugabe alkalischer oder saurer Additive katalysiert wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
thermische Vernetzung in einem Extruder durchgeführt wird.
9. Formmasse enthaltend ein Polyvinylbutyral gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 5.
10. Folie enthaltend ein Polyvinylbutyral gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 5.
11. Verwendung einer Folie gemäß Anspruch 10 zur Herstellung von
Sicherheitsverbundgläsern.
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