DE10018517A1 - Hochmolekulare, vernetzte Polyvinylbutyrale, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung - Google Patents

Hochmolekulare, vernetzte Polyvinylbutyrale, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung

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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.
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.
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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