DE10118787A1 - Flammwidrige und anti-elektrostatisch ausgerüstete Polycarbonat-Formmassen - Google Patents
Flammwidrige und anti-elektrostatisch ausgerüstete Polycarbonat-FormmassenInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft flammgeschützte und anti-elektrostatisch ausgerüstete Zusammensetzungen, enthaltend Polycarbonat, deren Verwendung und Herstellung, sowie Formkörper und Extrudate, enthaltend solche Zusammensetzungen.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft flammgeschützte und anti-elektrostatisch ausge
rüstete Zusammensetzungen enthaltend Polycarbonat, deren Verwendung und Her
stellung, sowie Formkörper und Extrudate enthaltend solche Zusammensetzungen.
Zur Herstellung von flammwidrigen amorphen thermoplastischen Kunststoffen wie
Polycarbonaten werden Flammschutzmittel eingesetzt. Solche sind allgemein
bekannt und beispielsweise in B. J. Sutker "Flame Retardants", Ullmann's
Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6. Aufl., 1998 beschrieben. Flammwidrig
ausgerüstete, Polycarbonatformmassen sind ebenfalls bekannt z. B. aus DE-A 199 07 831,
US 4 239 678, US 4 727 101, US 3 940 366, US 3 933 734.
Die meisten Kunststoffe, so auch die in den bisher genannten Patenten beschriebenen
Formmassen, sind elektrische Isolatoren mit einem hohen elektrischen Oberflächen
widerstand. Eine bei der Materialverarbeitung, durch Kontakt mit anderen Materia
lien oder durch Reibung leicht entstehende elektrische Aufladung der Kunststoff
oberfläche wird daher nur äußerst langsam dissipiert und führt zu vielfältigen Stö
rungen und Belästigungen in der Praxis, insbesondere zu einer schnellen Ver
schmutzung und Verstaubung der Kunststoffteile unter Ausbildung unerwünschter
charakteristischer Staubfiguren. Ein weiteres häufig auftretendes Problem ist die
Zerstörung von empfindlichen elektronischen Bauteilen durch elektrostatische
Aufladungen in der unmittelbaren Umgebung z. B. durch das Gehäuse.
Der Oberflächenwiderstand und die Staubanziehungsneigung von Kunststoffen
können reduziert werden durch Additivierung mit sogenannten Antistatika. Als
handelsübliche Additive zur anti-elektrostatischen Ausrüstung von Kunststoffen
kommen beispielsweise zum Einsatz Alkyl- und Arylsulfonate, ethoxylierte Alkyl
amine, quartäre Ammonium- und Phosphoniumsalze sowie Fettsäureester (siehe z. B.
A. Lichtblau, "Antistatika", Kunststoffe 86 (1996) 7, S. 955-958 und EP-
A2 0 897 950). Auch der Einsatz von speziellen Polyalkylenethern/Polyalkylenglykolen
zur anti-elektrostatischen Ausrüstung von Kunststoffen ist in der Patentliteratur
beschrieben.
DE-A 12 97 341 offenbart beispielsweise ein Verfahren zur antistatischen Ausrüs
tung von Polymeren, die ausschließlich oder vorwiegend aus Kohlenstoff und
Wasserstoff aufgebaut sind (insbesondere von Polyethylen), durch Oberflächen
behandlung mit oder Einarbeitung von Polyalkylenglykolen.
In FR-B-1 239 902 wird die Verwendung von Ethylen-/Propylenoxid-Dreiblock
copolymeren für die antistatische Ausrüstung von Polymeren beschrieben. Die
Dreiblockcopolymeren sollen in Polymethylmethacrylat, PVC, Polyethylen, Poly
styrol und ABS-Formmassen ihre antistatische Wirkung entfalten.
DE-A-198 17 993 beschreibt ABS-Kunststoffe, die mit speziellen Dreiblockcopoly
meren der Formel X-Y-X mit einem mittelständigen Block Y aus Propylenoxid
einheiten und endständigen Blöcken X aus Ethylenoxideinheiten antistatisch ausge
rüstet sind. Der mittlere Anteil der Ethylenoxideinheiten in diesen Dreiblock
copolymer beträgt dabei 2 bis 35 Gew.-%.
In DE-A-12 44 398 wird der Einsatz von Polypropylenglykol als Antistatikum für
ABS-Harze beschrieben. Zur Erzielung eines signifikanten Effektes muss
Polypropylenglykol jedoch in großen Mengen (typischerweise z. B. 5 Gew.-%)
eingesetzt werden, was zu fleckigen und schmierigen Fertigteiloberflächen bis hin zu
Oberflächenbelägen auf den Kunststoff-Fertigteilen und/oder im Spritzgusswerkzeug
führen kann.
Auch PC/ABS-Formmassen enthaltend Polyalkylenether/Polyalkylenglykole sind
bekannt.
In EP-A2-0 278 348 werden PC/ABS-Formmassen beschrieben, die unter Einsatz
von speziellen Polyalkylenethern antistatisch ausgerüstet sind. Die verwendeten
Polyalkylenether wurden dabei durch Behandlung mit radikalbildenden Substanzen
modifiziert, was ihre Effizienz als Antistatikum erhöht.
Die in den zuvor genannten Patenten/Patentanmeldungen beschriebenen Poly
carbonat-Formmassen mit Polyalkylenethern oder anderen Antistatika wie Sulfo
naten zeichnen sich zwar durch ein anti-elektrostatisches Verhalten aus, sind aber in
der beschriebenen Form nicht flammwidrig sondern im Gegenteil wesentlich leichter
brennbar als reines Polycarbonat. Für viele Anwendungen ist jedoch eine Flamm
widrigkeit zwingend gefordert und zusätzlich ein antistatisches Verhalten gewünscht.
Eine gleichzeitige anti-elektrostatische und flammwidrige Ausrüstung von Poly
carbonat-Formmassen erweist sich jedoch als extrem schwierig, da die anwendbaren
Antistatika im Allgemeinen gut brennbar sind und somit ihr Zusatz zu der
Formmasse dessen flammwidriger Ausrüstung erschwerend entgegensteht.
In der JP-A2-02202544 sind andererseits Polycarbonatformmassen beschrieben
welche durch eine Kombination von 0,1% Kaliumdiphenylsulfonat und 0,3% Poly
ethylenglycololigomer (PEG 600) eine bessere Flammfestigkeit nach UL 94
(Brennbarkeit fester Kunststoffproben, Underwriters Laboratories, Northbrook,
Illinois, USA) zeigen verglichem mit dem entsprechenden Versuch mit PEG 3400
oder ohne PEG. Diese Formmassen wirken jedoch nicht anti-elektrostatisch.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war somit die Bereitstellung von gleichzeitig
anti-elektrostatisch und flammwidrig ausgerüsteten Formmassen, die gute mecha
nische und thermische Eigenschaften besitzen und sich durch eine gute Verarbeit
barkeit im Spritzgussverfahren auszeichnen. Ferner ist es aus logistischen Gründen
vorteilhaft einen Zusatz zu finden, mit denen herkömmliche flammwidrig ausgerüs
tete Polycarbonatformmassen sowohl in transparenten als auch in gedeckten Einstel
lungen, sowie in verschiedenen Farben anti-elektrostatisch ausgerüstet werden
können.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass Polycarbonat-Zusammenset
zungen, die spezielle Polyalkylenether und Flammschutzmittel enthalten einen
Synergismus zwischen den Antistatika und den Flammschutzmitteln bezüglich der
antistatischen Wirkung zeigen und es so ermöglichen, das geforderte Anforderungs
profil zu erfüllen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind somit Polycarbonat-Zusammen
setzungen enthaltend
- - aromatisches Polycarbonat oder Polyestercarbonat,
- - mindestens ein halogeniertes und/oder schwefelhaltiges Flammschutzmittel,
- - mindestens eine Polyalkylenetherverbindung auf Basis von Propylenoxid und Ethylenoxid mit einem Propylenoxidanteil von ≧ 75 Gew.-%, bevorzugt ≧ 80 Gew.-%, besonders bevorzugt ≧ 90%.
Optional können die Zusammensetzungen weiterhin enthalten
- - ein fluoriertes Polyolefin,
- - ein feinteiliges anorganisches Material,
- - eine weitere Polymerkomponente und
- - weitere handelsübliche Polymeradditive.
Bevorzugte Zusammensetzungen bestehen aus Polycarbonat enthaltend
- A) 0,001 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 0,5 Gew.-% eines oder mehreren
Flammschutzmittels der allgemeinen Formel (I), (II), (III) oder (IV):
- A) [R-SO3 -]nMn+ worin R eine aromatische oder aliphatische Gruppe, insbesondere auch teilweise- oder völlig fluoriert, M ein beliebiges Metall bedeutet, wobei Verbindungen mit R = linearem oder verzweig tem aliphatischen Rest mit 1 bis 18 C-Atomen und mit mindestens einem Fluoratom, insbesondere perfluoralkylierte Verbindungen mit 2 bis 12 C-Atomen sowie Alkali- und Erdalkalimetalle besonders geeig net sind,
- B) (Ar-SO2-NR-)nM+ worin Ar ein aromatische Gruppe, R monovalenter aliphatischer Rest ist oder Ar und R zusammen bivalenter aromatischer Rest bilden, M ein beliebiges Kation ist und n der Valenz von M entspricht.
- C) Aromatische Sulfonsäuresalze insbesondere Metallsalze monomerer oder polymerer aromatischer Sulfonsäuren
- D) 0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 6 Gew.-% eines halogenierten Oligo- oder Polycarbonates,
- B) 0,05 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 4 Gew.-% einer Polyalkylenetherverbindung auf Basis von Propylenoxid und Ethylenoxid mit einem Propylenoxidanteil von ≧ 75 Gew.-%, bevorzugt ≧ 80 Gew.-% und besonders bevorzugt ≧ 90 Gew.-% und mit einem zahlen gemittelten Molekulargewicht von ≧ 2000 g mol-1, vorzugsweise von ≧ 3000 g mol-1, insbesondere von ≧ 3500 g mol-1,
sowie gegebenenfalls
- A) 0 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 1 Gew.-%, insbesondere 0 bis 0,3 Gew.- % eines fluorierten Polyolefins,
- B) 0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 3 Gew.-%, insbesondere 0 bis 1 Gew.-%
mindestens eines weiteren handelsüblichen Polymeradditivs.
- A) Zur Verwendung als Masterbatch enthalten die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen 0,01 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 20 Gew.-% eines oder mehreren Flammschutzmittels der allgemeinen Formel (I), (II), (III) oder (IV) [R-SO3 -]nMn+ worin R eine aromatische oder aliphatische Gruppe, insbesondere auch teilweise- oder völlig fluoriert, M ein beliebiges Metall bedeutet, wobei Verbindungen mit R = linearem oder verzweigtem aliphatischen Rest mit 1 bis 18 C-Atomen und mit mindestens einem Fluoratom, insbesondere perfluoralkylierte Verbindungen mit 2 bis 12 C-Atomen sowie Alkali- und Erdalkali metalle besonders geeignet sind,
- B) (Ar-SO2-NR-)nM+ worin Ar ein aromatische Gruppe, R monovalenter aliphatischer Rest ist oder Ar und R zusammen bivalenter aromatischer Rest bilden, M ein beliebiges Kation ist und n der Valenz von M entspricht.
- C) Aromatische Sulfonsäuresalze insbesondere Metallsalze monomerer oder polymerer aromatischer Sulfonsäuren
- D) 0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 6 Gew.-% eines halogenierten Oligo- oder Polycarbonate
- - 0,5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 30 Gew.-% einer Polyalkylenetherver bindung auf Basis von Propylenoxid und Ethylenoxid mit einem Propylen oxidanteil von ≧ 75 Gew.-%, bevorzugt ≧ 80 Gew.-% und besonders bevorzugt ≧ 90 Gew.-% und mit einem zahlengemittelten Molekulargewicht von ≧ 2000 g mol-1, vorzugsweise von ≧ 3000 g mol-1, insbesondere von ≧ 3500 g mol-1
- - 0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 3 Gew.-% eines fluorierten Polyolefins
- - 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 10 Gew.-% mindestens eines weiteren handelsüblichen Polymeradditivs
Grundsätzlich eignen sich aber auch Polyalkylenetherverbindungen (B) mit einem
Anteil an Polypropylenoxid von unter 75 Gew.-%, ja sogar ≦ 50 Gew.-% für die
erfindungsgemäße Verwendung.
Thermoplastische, aromatische Polycarbonate im Sinne der vorliegenden Erfindung
sind sowohl Homopolycarbonate als auch Copolycarbonate; die Polycarbonate
können in bekannter Weise linear oder verzweigt sein.
Ein Teil, bis zu 80 Mol-%, vorzugsweise von 20 Mol-% bis zu 50 Mol-% der
Carbonat-Gruppen in den erfindungsgemäß geeigneten Polycarbonaten können durch
aromatische Dicarbonsäureester-Gruppen ersetzt sein. Derartige Polycarbonate, die
sowohl Säurereste der Kohlensäure als auch Säurereste von aromatischen Dicarbon
säuren in die Molekülkette eingebaut enthalten, sind, genau bezeichnet, aromatische
Polyestercarbonate. Sie sollen der Einfachheit halber in vorliegender Anmeldung
unter dem Oberbegriff der thermoplastischen, aromatischen Polycarbonate sub
sumiert werden.
Die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Polycarbonate erfolgt in
bekannter Weise aus Diphenolen, Kohlensäurederivaten, gegebenenfalls Kettenab
brechern und gegebenenfalls Verzweigern, wobei zur Herstellung der Polyester
carbonate ein Teil der Kohlensäurederivate durch aromatische Dicarbonsäuren oder
Derivate der Dicarbonsäuren ersetzt wird, und zwar je nach Maßgabe der in den
aromatischen Polycarbonaten zu ersetzenden Carbonatstruktureinheiten durch
aromatische Dicarbonsäureesterstruktureinheiten.
Einzelheiten der Herstellung von Polycarbonaten sind in Hunderten von Patent
schriften seit etwa 40 Jahren niedergelegt. Beispielhaft sei hier nur auf
- - Schnell, "Chemistry and Physics of Polycarbonates", Polymer Reviews, Volume 9, Interscience Publishers, New York, London, Sydney 1964;
- - D. C. Prevorsek, B. T. Debona und Y. Kesten, Corporate Research Center, Allied Chemical Corporation, Morristown, New Jersey 07960: "Synthesis of Poly(ester Carbonate) Copolymers" in Joumal of Polymer Science, Polymer Chemistry Edition, Vol. 19, 75-90 (1980)";
- - D. Freitag, U. Grigo, P. R. Müller, N. Nouvertne', BAYER AG, "Polycarbonates" in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Volume 1 1, Second Edition, 1988, Seiten 648-718 und schließlich
- - Dres. U. Grigo, K. Kircher und P. R- Müller "Polycarbonate" in Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch, Band 3/1, Polycarbonate, Polyacetale, Polyester, Celluloseester, Carl Hanser Verlag München, Wien 1992, Seiten 117-299
verwiesen.
Die thermoplastischen Polycarbonate einschließlich der thermoplastischen, aroma
tischen Polyestercarbonate haben mittlere Molekulargewichte MW (ermittelt durch
Messung der relativen Viskosität bei 25°C in CH2Cl2 und einer Konzentration von
0,5 g pro 100 ml CH2Cl2) von 12 000 bis 120 000, vorzugsweise von 15 000 bis
80 000 und insbesondere von 16 000 bis 50 000.
Für die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Polycarbonate geeignete
Diphenole sind beispielsweise Hydrochinon, Resorcin, Dihydroxydiphenyl, Bis-
(hydroxyphenyl)-alkane, Bis(hydroxy-phenyl)-cycloalkane, Bis-(hydroxyphenyl)-
sulfide, Bis-(hydroxyphenyl)-ether, Bis-(hydroxyphenyl)-ketone, Bis-(hydroxy
phenyl)-sulfone, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfoxide, (α,α'-Bis-(hydroxyphenyl)-diiso
propylbenzole, sowie deren kernalkylierte und kernhalogenierte Verbindungen.
Bevorzugte Diphenole sind 4,4'-Dihydroxydiphenyl, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-1-
phenyl-propan, 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-phenyl-ethan, 2,2-Bis-(4-hydroxy
phenyl)propan, 2,4-Bis-(4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan, 1,1-Bis-(4-hydroxy
phenyl)-m/p diisopropylbenzol, 2,2-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-propan, Bis-
(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-methan, 2,2-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-
propan, Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-sulfon, 2,4-Bis-(3,5-dimethyl-4-
hydroxyphenyl)-2-methylbutan, 1,1-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-m/p-diiso
propyl-benzol, 2,2- und 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan.
Besonders bevorzugte Diphenole sind 4,4'-Dihydroxydiphenyl, 1,1-Bis-(4-hydroxy
phenyl)-phenyl-ethan, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan, 2,2-Bis(3,5-dimethyl-4-
hydroxyphenyl)-propan, 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan und 1,1-Bis-(4-
hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan.
Diese und weitere geeignete Diphenole sind z. B. in den US-Patenten 3 028 635,
2 999 835, 3 148 172, 2 991 273, 3 271 367, 4 982 014 und 2 999 846, in den
deutschen Offenlegungsschriften 1 570 703, 2 063 050, 2 036 052, 2 211 956 und
3 832 396, der französischen Patentschrift 1 561 518, in der Monographie "H.
Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Interscience Publishers, New
York 1964" sowie in den japanischen Offenlegungsschriften 62039/1986,
62040/1986 und 105550/1986 beschrieben.
Im Falle der Homopolycarbonate wird nur ein Diphenol eingesetzt, im Falle der
Copolycarbonate werden mehrere Diphenole eingesetzt, wobei selbstverständlich die
verwendeten Bisphenole, wie auch alle anderen der Synthese zugesetzten Chemi
kalien und Hilfsstoffe mit den aus ihrer eigenen Synthese stammenden Verun
reinigungen kontaminiert sein können, obwohl es wünschenswert ist, mit möglichst
sauberen Rohstoffen zu arbeiten.
Geeignete Kettenabbrecher sind sowohl Monophenole als auch Monocarbonsäuren.
Geeignete Monophenole sind Phenol, Alkylphenole wie Kresole, p-tert.Butylphenol,
p-n-Octylphenol, p-iso-Octylphenol, p-n-Nonylphenol und p-iso-Nonylphenol,
Halogenphenole wie p-Chlorphenol, 2,4-Dichlorphenol, p-Bromphenol, Cumyl
phenol und 2,4,6-Tribromphenol, bzw. deren Mischungen.
Geeignete Monocarbonsäuren sind Benzoesäure, Alkylbenzoesäuren und Halogen
benzoesäuren.
Bevorzugte Kettenabbrecher sind die Phenole der Formel (I)
R6-Ph-OH (I)
worin R6 für H oder einen verzweigten oder unverzweigten C1-C18-Alkylrest steht
und Ph für einen bivalenten aromatischen Rest mit 6 bis 18 C-Atomen, bevorzugt
Phenylen.
Die Menge an einzusetzendem Kettenabbrecher beträgt 0,5 Mol-% bis 10 Mol-%,
bezogen auf Mole an jeweils eingesetzten Diphenolen. Die Zugabe der Ketten
abbrecher kann vor, während oder nach der Phosgenierung erfolgen.
Geeignete Verzweiger sind die in der Polycarbonatchemie bekannten tri- oder mehr
als trifunktionellen Verbindungen, insbesondere solche mit drei oder mehr als drei
phenolischen OH-Gruppen.
Geeignete Verzweiger sind beispielsweise Phloroglucin, 4,6-Dimethyl-2,4,6-tri-(4-
hydroxyphenyl)-hepten-2,4,6-Dimethyl-2,4,6-tri-(4-hydroxyphenyl)-heptan, 1,3,5-
Tri-(4-hydroxyphenyl)-benzol, 1,1,1-Tri-(4-hydroxyphenyl)-ethan, Tri-(4-hydroxy
phenyl)-phenylmethan, 2,2-Bis-[4,4-bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexyl]-propan, 2,4-
Bis-(4-hydroxyphenyl-isopropyl)-phenol, 2,6-Bis-(2-hydroxy-5'-methyl-benzyl)-4-
methylphenol, 2-(4-Hydroxyphenyl)-2-(2,4-dihydroxyphenyl)-propan, Hexa-(4-(4-
hydroxyphenyl-isopropyl)phenyl)-orthoterephthalsäureester, Tetra-(4-hydroxy
phenyl)-methan, Tetra-(4-(4-hydroxy-phenyl-isopropyl)-phenoxy)-methan und 1,4-
Bis((4',4"-dihydroxy-triphenyl)-methyl)-benzol sowie 2,4-Dihydroxybenzoesäure,
Trimesinsäure, Cyanurchlorid und 3,3-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-2-oxo-2,3-
dihydroindol.
Die Menge der gegebenenfalls einzusetzenden Verzweiger beträgt 0,05 Mol-% bis
2,5 Mol-%, bezogen wiederum auf Mole an jeweils eingesetzten Diphenolen.
Die Verzweiger können entweder mit den Diphenolen und den Kettenabbrechern in
der wässrig alkalischen Phase vorgelegt werden, oder in einem organischen Lösungs
mittel gelöst vor der Phosgenierung zugegeben werden.
Alle diese Maßnahmen zur Herstellung der Polycarbonate sind dem Fachmann
geläufig.
Für die Herstellung der Polyestercarbonate geeignete aromatische Dicarbonsäuren
sind beispielsweise Phthalsäure, Terephthalsäure, Isophthalsäure, tert.Butyliso
phthalsäure, 3,3'-Diphenyldicarbonsäure, 4,4'-Diphenyldicarbonsäure, 4,4-Benzo
phenondicarbonsäure, 3,4'-Benzophenondicarbonsäure, 4,4'-Diphenyletherdicarbon
säure, 4,4'-Diphenylsulfondicarbonsäure, 2,2-Bis-(4-carboxyphenyl)-propan, Trime
thyl-3-phenylindan-4,5'-dicarbonsäure, bzw. deren Gemische.
Von den aromatischen Dicarbonsäuren werden besonders bevorzugt die Tereph
thalsäure und/oder Isophthalsäure eingesetzt.
Derivate der Dicarbonsäuren sind die Dicarbonsäuredihalogenide und die Dicarbon
säuredialkylester, insbesondere die Dicarbonsäuredichloride und die Dicarbon
säuredimethylester und Dicarbonsäurediphenylester.
Der Ersatz der Carbonatgruppen durch die aromatischen Dicarbonsäureestergruppen
erfolgt im wesentlichen stöchiometrisch und auch quantitativ, so dass das molare
Verhältnis der Reaktionspartner sich auch im fertigen Polyestercarbonat
wiederfindet. Der Einbau der aromatischen Dicarbonsäureestergruppen kann sowohl
statistisch als auch blockweise erfolgen.
Bevorzugte Herstellungsweisen der erfindungsgemäß zu verwendenden Poly
carbonate, einschließlich der Polyestercarbonate, sind das bekannte Grenzflächen
verfahren und das bekannte Schmelzumesterungsverfahren.
Im ersten Fall dient als Kohlensäurederivat vorzugsweise Phosgen, im letzteren Fall
vorzugsweise Diphenylcarbonat. Katalysatoren, Lösungsmittel, Aufarbeitung, Reak
tionsbedingungen etc. für die Polycarbonatherstellung sind in beiden Fällen
hinreichend beschrieben und bekannt.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugte Flammschutzmittel sind Sulfonsäuresalze,
Sulfonsäureamidsalze, halogenierte Benzoesäureestersalze und halogenierten Oligo-
oder Polycarbonate.
Besonders geeignete Sulfonsäuresalze sind solche der allgemeinen Formel (II)
[R-SO3]n -Mn+ (II)
worin
R ein geradkettiger oder verzweigter aliphatischer Rest mit 1 bis 30 Kohlen stoffatomen oder ein aromatischer Rest mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen, die ganz oder teilweise halogeniert sein können,
M ein beliebiges Kation und n eine der Valenz von M entsprechende Zahl, ist.
R ein geradkettiger oder verzweigter aliphatischer Rest mit 1 bis 30 Kohlen stoffatomen oder ein aromatischer Rest mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen, die ganz oder teilweise halogeniert sein können,
M ein beliebiges Kation und n eine der Valenz von M entsprechende Zahl, ist.
Diese sind etwa in der US 4 239 678 beschrieben. Besonders bevorzugt sind ganz
oder teilweise fluorierte Sulfonsäuresalze der allgemeinen Formel (II). Beispielhaft
seien Natrium- oder Kaliumperfluorbutansulfonat, Natrium- oder Kaliumperfluor
methansulfonat, Natrium- oder Kalium-2,5-dichlorbenzolsulfonat, Natrium- oder
Kalium-2,4,5-trichlorbenzolsulfonat, Natrium- oder Kaliumdiphenylsulfonsulfonat
und Natrium- oder Kalium-2-formylbenzolsulfonat genannt. Gemäß einer besonders
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird Kaliumperfluorbutansulfonat als
Flammschutzmittel eingesetzt.
Besonders geeignete Flammschutzmittel sind ferner die in der US 4 727 101
beschriebenen Sulfonsäureamidsalze der allgemeinen Formel (III)
(Ar-SO2-NR)n -Mn+ (III)
worin
Ar ein aromatischer Rest und R ein monovalenter aliphatischer Rest ist oder Ar und R zusammen einen divalenten aromatischen Rest bilden,
M ein beliebiges Kation ist und
n der Valenz von M entspricht.
Ar ein aromatischer Rest und R ein monovalenter aliphatischer Rest ist oder Ar und R zusammen einen divalenten aromatischen Rest bilden,
M ein beliebiges Kation ist und
n der Valenz von M entspricht.
Besonders bevorzugte Sulfonsäureamidsalze sind Natrium- und Kalium-(N-benzol
sulfonyl)-benzolsulfonamid.
Als Flammschutzmittel kommen ferner aromatische Sulfonsäuresalze in Betracht.
Insbesondere sind dies die in den US 3 940 366 und US 3 933 734 beschriebenen
Metallsalze monomerer oder polymerer aromatischer Sulfonsäuren, die aus der US 3 953 399
bekannten Sulfonsäuresalze monomerer und polymerer aromatischer
Carbonsäuren und deren Ester sowie die in den US 3 926 908 und US 4 104 246
beschriebenen Sulfonsäuresalze aromatischer Ketone.
Besonders geeignete aromatische Sulfonsäuresalze sind ferner die in der US 5 356 965
beschriebenen halogenfreien Sulfonsäuresalze aromatischer Aldehyde oder
deren Acetalen. Diese sind insbesondere solche der allgemeinen Formel (IV):
worin
Ar ein aromatischer Rest mit 1 bis 4 aromatischen Ringen ist,
M für ein Metall der Gruppen 1a, 1b, 2a oder 2b des Periodensystems der Elemente steht,
R Wasserstoff, ein halogenfreies C1-C6-Alkyl, ein halogenfreies C6-C10-Aryl, ein halogenfreies C1-C6-Alkoxy, eine halogenfreie Acylamino- oder eine halogenfreie Acylimino-Gruppe ist und
X für Sauerstoff oder eine halogenfreie polyvalente Gruppe der Struktur R'-(-O-)2-6 oder für zwei halogenfreie monovalente R'-O-Reste steht,
wobei
R' ein gegebenenfalls verzweigter, halogenfreier C2-C20-Alkyl- bzw. -Alkylen-, halogenfreier C5-C10-Aryl- bzw. -Arylen- oder halogen freier C7-C20-Aralkyl- bzw. -Aralkylen-Rest ist, der gegebenenfalls mehrere Struktureinheiten (IV) verbindet.
Ar ein aromatischer Rest mit 1 bis 4 aromatischen Ringen ist,
M für ein Metall der Gruppen 1a, 1b, 2a oder 2b des Periodensystems der Elemente steht,
R Wasserstoff, ein halogenfreies C1-C6-Alkyl, ein halogenfreies C6-C10-Aryl, ein halogenfreies C1-C6-Alkoxy, eine halogenfreie Acylamino- oder eine halogenfreie Acylimino-Gruppe ist und
X für Sauerstoff oder eine halogenfreie polyvalente Gruppe der Struktur R'-(-O-)2-6 oder für zwei halogenfreie monovalente R'-O-Reste steht,
wobei
R' ein gegebenenfalls verzweigter, halogenfreier C2-C20-Alkyl- bzw. -Alkylen-, halogenfreier C5-C10-Aryl- bzw. -Arylen- oder halogen freier C7-C20-Aralkyl- bzw. -Aralkylen-Rest ist, der gegebenenfalls mehrere Struktureinheiten (IV) verbindet.
Die erfindungsgemäßen Sulfonsäuresalze leiten sich von aromatischen, Aldehyd
gruppen tragenden Sulfonsäuren ab, die leicht nach bekannten Verfahren, beispiels
weise aus den zugrundeliegenden Aldehyden durch Sulfonierung, aus aromatischen
Halogenaldehyden durch Austausch des Halogens gegen die Sulfonatgruppe oder aus
den Sulfonaten durch Formylierung hergestellt werden. Die flammschützende
Wirkung wird sowohl von den Aldehyden selbst als auch von ihren, durch säure
katalysierte Umsetzung mit Alkoholen oder Phenolen unter Wasserabspaltung
erhältlichen Acetalderivaten ausgeübt. Bei Verwendung von Monoalkoholen ent
stehen die acyclischen Acetale mit zwei Resten R' pro Aldehydgruppe; aus Diolen
oder ortho-Diphenolen entstehen die einfachen cyclischen Acetale; bei Verwendung
von Tri- oder Tetraalkoholen oder -phenolen werden jeweils zwei Aldehydgruppen
über den Alkohol- oder Phenolrest miteinander verknüpft. Sind in dem aromatischen
Sulfonat mehr als eine Aldehydgruppe enthalten oder im zur Acetalisierung verwen
deten Alkohol oder Phenol mehr als zwei Hydroxygruppen, können die entspre
chenden Acetale auch oligomerer oder polymerer Art sein.
Als aldehydgruppenhaltige Sulfonate können beispielsweise folgende Verbindungen
in Form ihrer Metallsalze eingesetzt werden: 2-Formylbenzolsulfonsäure, 3-Formylbenzolsulfonsäure,
4-Formylbenzolsulfonsäure, 5-Formyl-2-methylbenzolsulfon
säure, 5-Formyl-2-methoxybenzolsulfonsäure, 5-Formyl-2-hexadecyloxy-benzolsul
fonsäure, 2-Formylbenzol-1,5-disulfonsäure, 2,4-Diformylbenzolsulfonsäure, 2-
Formyl-5-phenylbenzolsulfonsäure, Biphenyl-4'-formyl-4-sulfonsäure, Biphenyl-
4,4'-bis-formyl-2,2'-disulfonsäure, 2-Formyl-5-phenylbenzolsulfonsäure, Biphenyl-
4'-formyl-4-sulfonsäure, Biphenyl-4,4'-bis-formyl-2,2'-disulfonsäure, 2-Formyl-5-
(acetylamino)benzolsulfonsäure oder 2-Formyl-5-(phthalimino)benzolsulfonsäure,
oder deren Acetale, die beispielsweise durch Umsetzung der oben genannten Alde
hyde mit folgenden Hydroxyverbindungen erhältlich sind: Methanol, Ethanol, n-
Propanol, n-Butanol, Isobutylalkohol, Isopentylalkohol, 2-Ethylhexanol, Benzyl
alkohol, 2-Phenylethanol, 3-Phenyl-1-propanol, Ethylenglycol, Propylenglycol, 1,3-
Propandiol, 1,2-Butylenglycol, 1,3-Butandiol, 2,3-Butandiol, Neopentylglycol, 2,5-
Hexandiol, 2-Methyl-2-propyl-1,3-propandiol, 2,2-Diethyl-1,3-propandiol, Glycerin,
2-Hydroxymethyl-2-methyl-1,3-propandiol, 1,1,1-Trimethylolpropan, Pentaerythrit,
Sorbit, Mannit, 1,2-Cyclohexandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol, Bis-hydroxymethyl-
hexahydro-4,7-methanoindan, Brenzcatechin, 1,4-Bis(2-hydroxyethoxy)benzol, 4-
tert.-Butylbrenzkatechin, 2,3-Naphthalindiol, 1,8-Naphthalindiol, 2,2'-Dihydroxy
biphenyl, 3,4-Dihydroxybiphenyl, 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan, 2,2-Bis(4-(2-
hydroxyethoxy)phenyl)propan oder 2,2-Bis(4-(2,3-dihydroxypropoxy)phenyl)-
propan, Glycerin-1-phenylether, Glycerin-1-(nonylphenyl)ether, Glycerin-1-(p-
cumylphenyl)ether, 2,2-Bis(4-(2,3-dihydroxypropoxy) phenyl)propan und Stearyl
alkohol.
Geeignete halogenierten Oligo- oder Polycarbonate sind fluorierte, chlorierte
und/oder bromierte Polycarbonaten, wobei die Polycarbonate mindestens eine fluor-,
chlor- und/oder bromierte Dioleinheit aufweisen und ein Gewichtsmittel des Mole
kulargewichts Mw 500 bis 100 000, bevorzugt 1 000 bis 40 000 und besonders
bevorzugt 1 000 bis 8 000 haben.
Besonders geeignet sind Polycarbonate, welche als Dioleinheit zwischen 0,1 und
100 Gew.-%, bevorzugt zwischen 1 und 100 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen
10 und 100 Gew.-%, vorzugsweise 100 Gew.-% fluoriertes, chloriertes und/oder
bromiertes 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan enthalten. Besonders bevorzugt geeignet
ist als Diol 2,2-Bis-(3,5-dibrom-4-hydroxyphenyl)-propan (Tetrabrombisphenol).
Vorzugsweise wird ein Poly- oder Oligocarbonat aus 2,2-Bis-(3,5-dibrom-4-hydroxy
phenyl)-propan verwendet.
Als Antistatikum enthalten die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen mindestens
eine Polyalkylenetherverbindung der allgemeinen Formel (V)
R1-O-(CxH2xO)n-R2 (V).
In Formel (V) stehen
R1 und R2 unabhängig voneinander für Wasserstoff, einen gesättigten oder unge sättigten Kohlenwasserstoffrest oder einen Acylrest,
x für die Zahlen 2 oder 3, wobei x in demselben Molekül verschiedene Werte annehmen kann und der Anteil der Monomeren mit x = 3 in der Komponente F mindestens 75 Gew.-%, bevorzugt mindestens 80 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 90 Gew.-% ist, und
n für eine Zahl, die so gewählt ist, dass das mittlere Molekulargewicht des Polyalkylenethers (bestimmt durch Messung der OH-Zahl) ≧ 2000 g mol-1, bevorzugt ≧ 3000 g mol-1, insbesondere ≧ 3500 g mol-1 ist.
R1 und R2 unabhängig voneinander für Wasserstoff, einen gesättigten oder unge sättigten Kohlenwasserstoffrest oder einen Acylrest,
x für die Zahlen 2 oder 3, wobei x in demselben Molekül verschiedene Werte annehmen kann und der Anteil der Monomeren mit x = 3 in der Komponente F mindestens 75 Gew.-%, bevorzugt mindestens 80 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 90 Gew.-% ist, und
n für eine Zahl, die so gewählt ist, dass das mittlere Molekulargewicht des Polyalkylenethers (bestimmt durch Messung der OH-Zahl) ≧ 2000 g mol-1, bevorzugt ≧ 3000 g mol-1, insbesondere ≧ 3500 g mol-1 ist.
Bei Polyalkylenethern der Formel (V), die gleichzeitig Monomereinheiten mit x = 2
und x = 3, das heißt sowohl Ethylen- als auch Propylenoxideinheiten enthalten,
können diese in der Polyalkylenetherkette sowohl statistisch verteilt als auch in
Blöcken aus reinem Polyethylenoxid, reinem Polypropylenoxid und/oder statistisch
gemischtem Polyethylenpropylenoxid angeordnet sein. Bevorzugt sind lineare
Dreiblockcopolymere, die aus Homopolymerisatblöcken aufgebaut sind.
Bevorzugte Polyalkylenether sind reine Polypropylenoxide sowie Dreiblockcopoly
mere der allgemeinen Formel X-Y-X mit einem mittelständigen Polypropylenoxid-
Block Y und endständigen Polyethylenoxidblöcken X. Der zusammengenommene
Anteil der beiden endständigen Polyethylenblöcke X am Dreiblockcopolymer kann 0
bis 40, vorzugsweise 0 bis 30, insbesondere 0 bis 20 Gew.-% betragen. Dement
sprechend beträgt der Anteil des mittelständigen Polypropylenoxidblocks Y 60 bis
100, bevorzugt 70 bis 100, insbesondere 80 bis 100 Gew.-%. Die Herstellung der
Dreiblockcopolymere erfolgt in an sich bekannter Weise durch Polymerisation,
wobei zunächst ein mittelständiger Polypropylenoxidblock Y hergestellt wird, an
dessen beiden Enden je ein Block aus Ethylenoxideinheiten angelagert wird (siehe
z. B. N. Schönfeld, Grenzflächenaktive Ethylenoxid-Addukte, Wissenschaftliche
Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart, 1976, Seiten 53 ff.). Bevorzugte Dreiblock
copolymere und deren Herstellung sind auch in EP-A-0 135 801 und EP-A-
0 018 591 beschrieben.
Die als Komponente (B) eingesetzten Polyalkylenether können zur Verstärkung ihrer
antistatischen Wirkung auch gemäß dem in EP-A2-0 278 348 und U.S. 4,920,166
beschriebenen Verfahren mit Radikalbildnern umgesetzt werden. Als radikalbildende
Substanzen kommen die als Initiatoren für die radikalische Polymerisation bekann
ten, handelsüblichen Verbindungen sowie alle sonstigen Verbindungen in Frage, die
bei Temperaturen zwischen 20 und 200°C ausreichend schnell unter Bildung von
Radikalen zerfallen. So kann man beispielsweise Diacylperoxide wie Dibenzoyl
peroxid, substituierte Dibenzoylperoxide und Dilauroylperoxid, Acylsulfonyl
peroxide wie Acetylcyclohexansulfonylperoxid, Peroxydicarbonate wie Dicyclo
hexyl- und Di-tert.-butylperoxydicarbonat, Acylperester wie tert.-Butylperpivalat und
tert.-Butylperbenzoat, Dialkylperoxide wie Dicumyl- und Di-tert.-butylperoxid,
Hydroperoxide wie Cumylhydroperoxid und tert.-Butylhydroperoxid und andere
Peroxyverbindungen sowie aliphatische und araliphatische Azoverbindungen einsetzen.
Bevorzugte Radikalbildner zerfallen ausreichend schnell bei Temperaturen
von 60 bis 140°C, z. B. Azodiisobutyronitril, Di-tert.-butylperoxid, Dibenzoylper
oxid, tert.-Butylperbenzoat, Dicumylperoxid und 1,3-Bis-(tert.-butylperoxy
isopropyl)benzol. Besonders bevorzugt wird Dibenzoylperoxid verwendet.
Die erfindungsgemäßen, durch Umsetzung mit Radikalbildnern modifizierten Poly
alkylenether kann man durch einfaches Rühren des Radikalbildners mit dem
jeweiligen Poylalkylenether bei Temperaturen zwischen 50 und 150°C herstellen.
Die dabei eingesetzte Menge der Radikalbildner bezogen auf die Menge an Poly
alkylenether beträgt 0,05 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 2,0 Gew.-% und besonders
bevorzugt 0,25 bis 1,0 Gew.-%.
Aufgrund ihrer geringeren Weichmacherwirkung und ihrer geringeren Flüchtigkeit,
nicht aber aufgrund ihrer höheren Effizienz als Antistatikum kommen bevorzugt
solche Polyalkylenether mit einem zahlengemittelten Molekulargewicht von ≧ 2000 g
mol-1, vorzugsweise von ≧ 3000 g mol-1, insbesondere von ≧ 3500 g mol-1 zum
Einsatz.
Als Komponente C können die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen auch
fluorierte Polyolefine als Antitropfmittel enthalten.
Die fluorierten Polyolefine können auch in Form eines Masterbatches eingesetzt
werden, welcher durch Emulsionspolymerisation mindestens eines monoethylenisch
ungesättigten Monomers in Gegenwart einer wässrigen Dispersion des fluorierten
Polyolefins hergestellt wird. Bevorzugte Monomerkomponenten sind Styrol, Acryl
nitril und Mischungen daraus. Das Polymerisat wird nach saurer Fällung und nach
folgender Trocknung als rieselfähiges Pulver eingesetzt.
Die Koagulate, Präcompounds bzw. Masterbatches besitzen üblicherweise Feststoff
gehalte an fluoriertem Polyolefin von 5-95 Gew.-%, vorzugsweise 7 bis 60 Gew.-%.
Bei bestimmten Anforderungen an den Flammschutz können die Zusammenset
zungen zusätzlich fluorierte Kohlenwasserstoffe, insbesondere fluorierte Polyolefine
enthalten. Die verwendbaren fluorierten Polyolefine sind hochmolekular und besitzen
Glasübergangstemperaturen von über -30°C, in der Regel von über 100°C. Die
Fluorgehalte der fluorierten Polyolefine betragen vorzugsweise 65 bis 76 Gew.-%,
insbesondere von 70 bis 76 Gew.-%. Der mittlere Teilchendurchmesser d50 der
fluorierten Polyolefine beträgt von 0,05 bis 1000 µm, vorzugsweise 0,08 bis 20 µm.
Im Allgemeinen haben die fluorierten Polyolefine eine Dichte von 1,2 bis 2,3 g/cm3.
Bevorzugte fluorierte Polyolefine sind Polytetrafluorethylen, Polyvinyliden-fluorid,
Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen- und Ethylen/Tetrafluorethylen-Copolymerisa
te. Derartige fluorierte Polyolefine sind beispielsweise in Schildknecht "Vinyl- und
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New York, S. 27, 28 und 472 sowie in den US 3 671 487, US 3 723 373 und US 3 838 092
beschrieben.
Die Menge der einzusetzenden fluorierten Kohlenwasserstoffe in der thermoplasti
schen Formmasse hängt von den gewünschten Materialeigenschaften ab und kann in
weiten Grenzen variiert werden. Vorzugsweise beträgt die Menge der fluorierten
Polyolefine 0,001 bis 0,5 Gew.-%, insbesondere 0,01 bis 0,1 Gew.-%, bezogen auf
das Gesamtgewicht der Formmasse.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird als
fluorierter Kohlenwasserstoff Polytetrafluorethylen eingesetzt. Ein besonders gutes
Flammschutzverhalten der Zusammensetzung ohne Verschlechterung der übrigen
Materialeigenschaften wird erzielt, wenn Polytetrafluorethylen in einer Menge von
0,001 bis 0,5 Gew.-%, insbesondere 0,01 bis 0,1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamt
gewicht der Formmasse eingesetzt wird.
Es ist zur Erreichung von verbesserten Kunststoffformmassen auch möglich, dass
zusätzlich noch mindestens ein weiterer in thermoplastischen Kunststoffen,
bevorzugt Poly- und Copolycarbonaten, üblicherweise vorhandener Zusatzstoff wie
z. B. Stabilisatoren (wie z. B. in EP A1 0 839 623 oder EP A1 0 500 496 beschrie
ben) besonders Thermostabilisatoren, insbesondere organische gehinderte Phenole,
gehinderte Amine (HALS), Phosphite oder Phosphine, beispielhaft und vorzugsweise
Triphenylphosphin, weitere bekannte Entformungsmittel, beispielhaft und vorzugs
weise Fettsäureester des Glycerins oder Tetramethanolmethans, wobei ungesättigte
Fettsäure auch ganz oder teilweise epoxidiert sein können, insbesondere Glycerin
monostearat (GMS) oder Pentaerythrittetrastearat (PETS), Antistatika, UV-Absor
ber, beispielhaft und vorzugsweise Hydroxy-Benzotriazole, Hydroxybenzophenone
und Hydroxytriazine, Füllmittel, Glasfasern, Schaummittel, Farbstoffen, Pigmente,
optische Aufheller, Umesterungskatalysatoren und Nukleierungsmittel eingearbeitet
wird.
Geeignete Glasfasern sind alle im Handel erhältlichen Glasfasersorten und -typen,
also geschnittene Glassorten Langglasfasern (chopped strands) und Kurzglas (milled
fibres), sofern sie durch geeignete Schlichten Polycarbonat - verträglich ausgerüstet
sind. Die zur Herstellung der Formmassen verwendeten Glasfasern sind aus E-Glas
hergestellt. Unter E-Glas versteht man nach DIN 1259 ein Aluminium-Bor-Silikat-
Glas, mit einem Alkalioxid-Gehalt unter 1 Gew.-%. Üblicherweise werden Glas
fasern mit einem Durchmesser von 8 bis 20 µm und einer Länge von 3 bis 6 mm
(chopped strands) verwendet. Es kann auch Kurzglas zum Einsatz kommen (milled
fibres), ebenso geeignete Glaskugeln.
Die oben aufgeführten allgemeinen oder in Vorzugsbereichen aufgeführten Defi
nitionen bzw. Erläuterungen können jedoch auch untereinander, also zwischen den
jeweiligen Bereichen und Vorzugsbereichen beliebig kombiniert werden. Sie gelten für
die Endprodukte sowie für die Vor- und Zwischenprodukte entsprechend.
Die erfindungsgemäßen Formmassen enthaltend die Komponenten A-D und gege
benenfalls weitere Zusätze. Sie werden hergestellt, indem man die jeweiligen Be
standteile in bekannter Weise vermischt und bei Temperaturen von 250°C bis 380°C
in üblichen Aggregaten wie Innenknetern, Extrudern und Doppelwellenschnecken
schmelzcompoundiert oder schmelzextrudiert.
Die Vermischung der einzelnen Bestandteile kann in bekannter Weise sowohl suk
zessive als auch simultan erfolgen, und zwar sowohl bei etwa 20°C (Raumtempera
tur) als auch bei höherer Temperatur.
Die erfindungsgemäßen thermoplastischen Zusammensetzungen eignen sich auf
grund ihrer ausgezeichneten Flammwidrigkeit, ihrer guten mechanischen und ther
mischen Eigenschaften sowie aufgrund ihres guten Verarbeitungsverhaltens zur Her
stellung von Formkörpern jeglicher Art. Die Formkörper können prinzipiell nach
allen bekannten Verfahren hergestellt werden, z. B. durch Spritzguss und Extrusion.
Bevorzugt eignen sich die Formmassen zur Herstellung von Formkörpern im Spritz
gussverfahren.
Mögliche Anwendungen der erfindungsgemäßen Kunststoffzusammensetzungen
sind:
- 1. Sicherheitsscheiben, die bekanntlich in vielen Bereichen von Gebäuden, Fahrzeugen und Flugzeugen erforderlich sind, sowie als Schilde von Helmen.
- 2. Herstellung von Extrusions- und Lösungsfolien für Displays oder Elektromotoren, auch Skifolien.
- 3. Herstellung von Blaskörpern (siehe beispielsweise US-Patent 2 964 794).
- 4. Herstellung von lichtdurchlässigen Platten, insbesondere von Hohlkammer platten, beispielsweise zum Abdecken von Gebäuden wie Bahnhöfen, Gewächshäusern und Beleuchtungsanlagen.
- 5. Zur Herstellung von Ampelgehäusen oder Verkehrsschildern.
- 6. Zur Herstellung von Schaumstoffen (siehe beispielsweise DE-A 10 31 507).
- 7. Zur Herstellung von Fäden und Drähten (siehe beispielsweise DE-A 11 37 167 und DE-A 17 85 137).
- 8. Als transluzente Kunststoffe mit einem Gehalt an Glasfasern für lichttech nische Zwecke (siehe beispielsweise DE-A 15 54 020).
- 9. Zur Herstellung von Präzisionsspritzgussteilchen, wie beispielsweise Linsen halterungen. Hierzu verwendet man Polycarbonate mit einem Gehalt an Glasfasern, die gegebenenfalls zusätzlich etwa 1 bis 10 Gew.-% MoS2, bezogen auf Gesamtgewicht, enthalten.
- 10. Optische Anwendungen, wie optische Speicher (CD, DVD) und deren Gehäuse, Schutzbrillen oder Linsen für Foto- und Filmkameras (siehe beispielsweise DE-A 27 01 173).
- 11. Als Lichtübertragungsträger, insbesondere als Lichtleiterkabel (siehe beispielsweise EP-A 0 089 801).
- 12. Als Elektroisolierstoffe für elektrische Leiter und für Steckergehäuse sowie Steckverbinder.
- 13. Als Trägermaterial für organische Fotoleiter.
- 14. Zur Herstellung von Leuchten, z. B. Scheinwerferlampen, als sogenannte "head-lamps" oder Streulichtscheiben oder Lampenabdeckungen.
- 15. Für medizinische Anwendungen, z. B. Oxygenatoren, Dialysatoren.
- 16. Für Haushaltsartikel, wie z. B. Küchenspülen und Briefkastengehäuse.
- 17. Für Gehäuse, wie z. B. Elektroverteilerschränke, Elektrogeräte, Haushalts geräte.
- 18. Bauteile von Haushaltsartikeln, Elektro- und Elektronikgeräten.
- 19. Zur Herstellung von Motorrad- und Schutzhelmen.
- 20. Automobilteile, wie Verglasungen, Armaturenbretter, Karosserieteile und Stoßdämpfer.
Bevorzugt ist dabei die Verwendung der erfindungsgemäßen Kunststoffzusammen
setzungen für
- 1. Sicherheitsscheiben, sowie als Schilde von Helmen.
- 2. Herstellung von lichtdurchlässigen Platten, insbesondere von Hohlkammer platten, beispielsweise zum Abdecken von Gebäuden wie Bahnhöfen, Gewächshäusern und Beleuchtungsanlagen.
- 3. Optische Anwendungen, wie optische Speicher (CD, DVD) und deren Gehäuse, Schutzbrillen oder Linsen für Foto- und Filmkameras (siehe bei spielsweise DE-A 27 01 173).
- 4. Für Gehäuse, wie z. B. Elektroverteilerschränke, Elektrogeräte, Haushalts geräte.
- 5. Zur Herstellung von Leuchten, z. B. Scheinwerferlampen, als sogenannte "head-lamps" oder Streulichtscheiben oder Lampenabdeckungen.
- 6. Zur Herstellung von Motorrad- und Schutzhelmen.
Von Interesse ist auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Kunststoffzusam
mensetzung zur Herstellung von Mehrschichtsystemen. Hierbei wird die erfin
dungsgemäßen Kunststoffzusammensetzung in dünner Schicht auf einen geformten
Gegenstand aus einem Kunststoff welcher nicht antistatisch ausgerüstet ist, auf
gebracht. Das Aufbringen kann zugleich mit oder unmittelbar nach der Formgebung
des Formkörpers geschehen, zum Beispiel durch Coextrusion oder Mehrkomponen
tenspritzguss. Das Aufbringen kann aber auch auf den fertig geformten Grundkörper
geschehen, z. B. durch Lamination mit einem Film oder durch Beschichtung mit einer
Lösung.
Gegenstand der Erfindung sind ebenfalls Verfahren zur Herstellung der erfindungs
gemäßen Formmassen, ihre Verwendung zur Herstellung von Formkörpern jeglicher
Art sowie diese Formkörper selbst.
Polycarbonat auf Basis Bisphenol A mit einer relativen Lösungsviskosität von 1,28
gemessen in Methylenchlorid bei 25°C und in einer Konzentration von 0,5 g/100 ml
der Bayer AG, Leverkusen, Deutschland mit dem Handelsnamen Makrolon® 2808.
Polycarbonat auf Basis Bisphenol A mit einer relativen Lösungsviskosität von 1,24
gemessen in Methylenchlorid bei 25°C und in einer Konzentration von 0,5 g/100 ml
der Bayer AG, Leverkusen, Deutschland mit dem Handelsnamen Makrolon® 2408.
Kaliumperfluorbutansulfonat der Bayer AG, Leverkusen, Deutschland.
Kaliumdiphenylsulfonat (ist kommerziell erhältlich z. B. bei Seal Sands Chemicals
Ltd, a Cambrex Company, Middlesbrough, TS2 1UB, United Kingdom oder einfach
darstellbar gemäß US 3,948,851).
Tetrabrombisphenololigocarbonat (Great Lakes Chemical Corp., Lafayette, IN, USA)
Modifizierter linearer Polypropylenglykol: Zur Herstellung der Komponente F.2
wird 1,0 kg eines linearen Polypropylenglykols mit einem zahlengemittelten Moleku
largewicht von ca. 2000 g mol-1 (OH-Zahl = 56) im Vakuum bei 120°C entgast und
nachfolgend mit Stickstoff gesättigt. Nach Zugabe von 6,6 g Dibenzoylperoxid bei
einer Temperatur < 40°C wird die resultierende Mischung unter Stickstoff für 8
Stunden bei 80 bis 85°C umgesetzt.
Dreiblockcopolymer mit der Struktur X-Y-X mit einem mittelständigen Poly
propylenoxidblock Y und endständigen Polyethylenoxidblöcken X. Der Propylen
oxidgehalt des Blockcopolymers ist 86,7 Gew.-%; das zahlengemittelte Molekular
gewicht beträgt ca. 4000 g mol-1 (OH-Zahl = 27).
Polytetrafluorethylen (Teflon 6CN, Du Pont de Nemours, Wilmington, DE, USA)
PETS (Pentaerythrittetrastearat der Henkel AG, Düsseldorf, Deutschland)
Zur Herstellung von Vergleichsproben welche den Stand der Technik exemplarisch
darstellen wurden ferner die Verbindungen O.1 und O.2 verwendet:
Armostat 3002 (Natriumalkansulfonat, Akzo Nobel Chemicals GmbH, Düren,
Deutschland)
Statexan K1 (Natriumalkansulfonat, Bayer AG, Leverkusen, Deutschland)
Zur Herstellung der Probekörper wird Polycarbonat bei 280-295°C auf einem
Zweiwellenextuder mit der in Tabelle 1 angegebenen Menge von Additiven
kompoundiert und anschließend granuliert.
Aus diesem Granulat werden anschließend Rechteckplatten bei 300 oder 320°C
Massetemperaturen abgespritzt (155 mm × 75 mm × 2 mm).
Die Platten werden nach 2 oder mehr Stunden Lagerung dem Staubtest unterzogen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.
Um die Staubanlagerung im Laborversuch zu untersuchen, werden die gespritzten
Platten einer Atmosphäre mit aufgewirbeltem Staub ausgesetzt. Dazu wird ein 2-l-
Becherglas mit einem 80 mm langen Magnetrührstab mit dreieckigem Querschnitt
mit Staub (Kohlenstaub/20 g Aktivkohle, Riedel-de Haen, Seelze, Deutschland,
Artikel Nr. 18003) ca. 1 cm hoch gefüllt. Mit Hilfe eines Magnetrührers wird der
Staub aufgewirbelt. Nach dem Stoppen des Rührers wird der Probekörper 7 sec lang
dieser Staubatmosphäre ausgesetzt. Je nach verwendetem Probekörper setzt sich
mehr oder weniger Staub auf den Probekörpern ab.
Die Beurteilung der Staubanlagerungen (Staubfiguren) wird visuell durchgeführt.
Platten welche Staubfiguren aufwiesen wurden negativ (-) bewertet, praktisch
staubfigurenfreie Platten mit (+) bewertet.
Die Flammwidrigkeit wird gemäß UL94V (Brennbarkeit fester Kunststoffproben,
Underwriters Laboratories, Northbrook, Illinois, USA) beurteilt an Stäben mit einer
Dicke von 1,6 mm oder 3,2 mm.
Die Vergleichsbeispiele V3 und V4 zeigen, dass mit herkömmlichen Antistatika
(Armostat3002 oder Statexan) zwar Staubfreiheit erzielt wird, jedoch trotz Zugabe
von Flammschutzmitteln der UL-Test nicht bestanden werden kann.
Die Vergleichsbeispiele V1 bis V2 zeigen, dass flammgeschütztes PC alleine
Staubfiguren bildet.
Die Vergleichsbeispiele V5 bis V8 zeigen, dass durch Zusatz der erfindungsgemäßen
Polyalkylenetherverbindung ohne Flammschutzmittel Staubfiguren nicht verhindert
werden können.
Dagegen ist es mit den erfindungsgemäßen Polyalkylenetherverbindung in Kombi
nation mit den erfindungsgemäßen Flammschutzmitteln in den erfindungsgemäßen
Beispielen 1 bis 10 möglich sowohl transparente als auch gedeckte Einstellungen mit
bestandenen Tests V0 bzw. V2 nach U1 und ohne Staubfiguren zu erhalten.
Es konnte also ein synergistischer Effekt zwischen den erfindungsgemäßen Poly
alkylenetherverbindung und den erfindungsgemäßen Flammschutzmitteln gefunden
werden, welcher es gestattet den eingangs definierten Anforderungskatalog zu
erfüllen.
Claims (6)
1. Zusammensetzungen enthaltend:
- - aromatisches Polycarbonat oder Polyestercarbonat,
- - mindestens ein halogeniertes und/oder schwefelhaltiges Flammschutz mittel
- - mindestens eine Polyalkylenetherverbindung auf Basis von Propylenoxid und Ethylenoxid mit einem Propylenoxidanteil von ≧ 75 Gew.-%, bevor zugt ≧ 80 Gew.-%, besonders bevorzugt ≧ 90%, gegebenenfalls noch
- - ein fluoriertes Polyolefin,
- - ein feinteiliges anorganisches Material,
- - eine weitere Polymerkomponente sowie
- - weitere handelsübliche Polymeradditive.
2. Verwendung von Zusammensetzungen gemäß Anspruch 1 zur Herstellung
von Formkörpern durch Spritzguss- oder Extrusionsverfahren.
3. Formkörper und Extrudate enthaltend Zusammensetzungen gemäß Anspruch
1.
4. Verfahren zur Herstellung von Zusammensetzungen gemäß Anspruch 1 durch
Mischen der entsprechenden Bestandteile.
5. Verwendung von Zusammensetzungen gemäß Anspruch 1 als Masterbatch
zur Additivierung von Polycarbonaten.
6. Verfahren zur Herstellung von Zusammensetzungen gemäß Anspruch 1 durch
Mischen von Polycarbonat mit einer Zusammensetzung gemäß Anspruch 1
als Masterbatch.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BAYER MATERIALSCIENCE AG, 51373 LEVERKUSEN, DE |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |