DE10134992B4 - Process for the preparation of polyacetal composites with high rigidity and improved barrier properties - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung von Polyacetalkompositen, wobei Schichtsilikat in Wasser gegeben wird, dort quillt, in einem weiteren Verfahrensschritt geschert und hierdurch delaminiert wird, wasserhaltiges Lösungsmittel, Polyacetal und gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe zugegeben werden, die Mischung unter Erwärmen in einem geschlossenen Gefäß bei einem Druck von 106 bis 4·106 Pa (10 bis 40 bar) gelöst wird, das Polyacetal zusammen mit mindestens einem Teil des Schichtsilikates ausgefällt wird und das ausgefallene Produkt nach weiterer Aufbereitung in der Schmelze geknetet wird.Process for the preparation of polyacetal composites, wherein phyllosilicate is added in water, there swells, sheared in a further process step and thereby delaminated, water-containing solvent, polyacetal and optionally further additives are added, the mixture with heating in a closed vessel at a pressure of 10 6 to 4 · 10 6 Pa (10 to 40 bar) is dissolved, the polyacetal is precipitated together with at least part of the phyllosilicate and the precipitated product is kneaded in the melt after further treatment.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyacetalkompositen mit hoher Steifigkeit und verbesserten Barriereeigenschaften, wobei das Material Polyacetal und Schichtsilikat enthält.The The present invention relates to a process for the preparation of Polyacetal composites with high rigidity and improved barrier properties, the material containing polyacetal and phyllosilicate.
Verfahren zur Herstellung verschiedener Komposite sind bekannt. Bei der Herstellung von Kompositen auf Polyamidbasis wird das Schichtsilikat durch das Monomer angequollen, was zu einer Schichtaufweitung und Delaminierung führt, und anschließend polymerisiert.method for the preparation of various composites are known. In the preparation of of polyamide-based composites, the layered silicate is replaced by the Monomer swelled, causing a layer widening and delamination leads, and subsequently polymerized.
In
einem anderen Verfahren wird das Schichtsilikat organisch modifiziert,
indem die Kationen zwischen den Schichten gegen zum Beispiel quartäre Ammoniumionen
wie Dimethyl-distearylammoniumchlorid ausgetauscht werden. Dies
ist zum Beispiel beschrieben in Vaia, Teukolsky, Giannelis, Chem.
Mater. 1994, Vol. 6, No. 7, 1017–1022. Hierdurch wird die Verträglichkeit
mit Kunststoffen verbessert, so daß sich in einigen Fällen durch
Compoundierung die gewünschten
Komposite herstellen lassen. In der Patentanmeldung
Composite
umfassend Polyacetal, Schichtsilikate und Zusatzstoffe sind aus
den vorveröffentlichten Druckschriften
Nachteilig bei den vorgenannten Verfahren ist jedoch, daß das Schichtsilikat hierzu einer Vorbehandlung unterzogen werden muß und Polyacetalkomposite nach diesen Verfahren nicht zugänglich sind.adversely in the aforementioned methods, however, that the layered silicate for this purpose must be subjected to a pretreatment and polyacetal composites after not accessible to this procedure are.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von auf Polyacetal basierenden Kompositen bereitzustellen, wobei das Schichtsilikat keiner Vorbehandlung unterzogen werden muß.The The object of the present invention is a method to provide for polyacetal based composites, wherein the phyllosilicate is not subjected to pretreatment got to.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Polyacetalkompositen, wobei das Schichtsilikat in Wasser gegeben wird, dort quillt, in einem weiteren Verfahrensschritt geschert und hierdurch delaminiert wird, wasserhaltiges Lösungsmittel, Polyacetal und gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe zugegeben werden, die Mischung unter Erwärmen gelöst wird, das Polyacetal zusammen mit mindestens einem Teil des Schichtsilikates ausgefällt wird und das ausgefallene Produkt nach weiterer Aufbereitung in der Schmelze geknetet und dabei gegebenenfalls mit weiteren Zusatzstoffen vermischt wird.These Task is solved by a process for producing polyacetal composites, wherein the phyllosilicate is given in water, there swells, in another Sheared step and thereby delaminated, hydrous Solvent, Polyacetal and optionally further additives are added, the mixture under heating solved is the polyacetal together with at least a portion of the layered silicate precipitated and the failed product after further processing in the melt kneaded and optionally with other additives is mixed.
Das
Schichtsilikat, welches in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird,
enthält
im allgemeinen Magnesiumsilikat oder Aluminiumsilikat. Beispiele
verwendbarer Schichtsilikate sind Montmorillonit, Bentonit, Saponit,
Beidellit, Hectorit, Nontronit, Volkonskoit, Pyroysit, Sauconit,
Magadiit, Keniait und Stevensit. Weitere Beispiele sind Vermiculite
und Muscovit, Phlogopit, Biotit, Lepidolit, Paragonit, Tetrasilicit.
Vorteilhaft einsetzbar sind die Natriumformen der genannten Schichtsilikate,
insbesondere Natrium-Montmorillonit und Natrium-Bentonit. Die erfindungsgemäß verwendbaren
Schichtsilikate besitzen eine Ionenaustauschkapazität von mindestens
50 Milliäquivalenten
pro 100 Gramm Schichtsilikat, vorteilhaft 50 bis 150 Milliäquivalenten
pro 100 Gramm Schichtsilikat. Die Ionenaustauschkapazität kann nach
dem Ammoniumacetatverfahren oder dem Methylenblauverfahren bestimmt
werden, die dem Fachmann allgemein bekannt sind. Insbesondere vorteilhaft sind
Montmorillonit,
[Al4-xMgxSi8O20(OH)4-fFf]xR+, wobei 0.55 <= x <= 1.1, f <=4 und R ist ausgewählt aus
einer oder mehrerer der Ionen Na, Li, Ammonium;
Bentonit, [Al4-xMgx(Si8-yAly)O20(OH)4-fFf](x+y)R+, wobei 0 <=
x <= 1.1, 0 <= y <= 1.1, 0.55 <= (x + y) <= 1.1, f <= 4 und R ist ausgewählt aus
einer oder mehrerer der Ionen Na, Li, Ammonium;
Hectorit, [Mg6-xLixSi8O20(OH)4-fFf]xR+, wobei 0.57 <= x <= 1.15, f <=4 und R ist ausgewählt aus
einer oder mehrerer der Ionen Na, Li, Ammonium;
Saponit, [Mg6-yAlySi8-s-yAlx+yO20(OH)4-fFf]xR+,
wobei 0.58 <= x <= 1.18, 0 <=y <= 0.66, f <=4 und R ist ausgewählt aus
einer oder mehrerer der Ionen Na, Li, Ammonium;
Stevensit,
[Mg6-xSi8O20(OH)4-fFf]2xR+, wobei 0.28 <= x <= 0.57, f = 4 und
R ist ausgewählt
aus einer oder mehrerer der Ionen Na, Li, Ammonium;
Beidellit,
[Al4+y(Si8-x-yAl8+y)O20)4-fFf]xR+, wobei 0.55 <= x <= 1.1, 0 <= y <= 0.44, f <=4 und R ist ausgewählt aus einer
oder mehrerer der Ionen Na, Li, Ammonium.The layered silicate which is used in the process according to the invention generally contains magnesium silicate or aluminum silicate. Examples of useful phyllosilicates are montmorillonite, bentonite, saponite, beidellite, hectorite, nontronite, volkonskoite, pyroysite, sauconite, magadiite, keniaite and stevensite. Further examples are vermiculite and muscovite, phlogopite, biotite, lepidolite, paragonite, tetrasilicit. Advantageously used are the sodium forms of said layered silicates, in particular sodium montmorillonite and sodium bentonite. The phyllosilicates which can be used according to the invention have an ion exchange capacity of at least 50 milliequivalents per 100 grams of phyllosilicate, advantageously 50 to 150 milliequivalents per 100 grams of phyllosilicate. The ion exchange capacity can be determined by the ammonium acetate method or the methylene blue method, which are well known to those skilled in the art. Particularly advantageous
Montmorillonite, [Al 4-x Mg x Si 8 O 20 (OH) 4-f F f ] x R + , where 0.55 <= x <= 1.1, f <= 4 and R is selected from one or more of the ions Na, Li, ammonium;
Bentonite, [Al 4-x Mg x (Si 8-y Al y ) O 20 (OH) 4-f F f ] (x + y) R + , where 0 <= x <= 1.1, 0 <= y < = 1.1, 0.55 <= (x + y) <= 1.1, f <= 4 and R is selected from one or more of the ions Na, Li, ammonium;
Hectorite, [Mg 6-x Li x Si 8 O 20 (OH) 4-f F f ] x R + , where 0.57 <= x <= 1.15, f <= 4 and R is selected from one or more of the ions Na, Li, ammonium;
Saponite, [Mg 6-y Al y Si 8-sy Al x + y O 20 (OH) 4-f F f ] x R + , where 0.58 <= x <= 1.18, 0 <= y <= 0.66, f < = 4 and R is selected from one or more of the ions Na, Li, ammonium;
Stevensite, [Mg 6- xSi 8 O 20 (OH) 4- fF f ] 2xR + , where 0.28 <= x <= 0.57, f = 4 and R is selected from one or more of the ions Na, Li, ammonium ;
Beidellite, [Al 4 + y (Si 8-xy Al 8 + y ) O 20 ) 4-f F f ] xR + , where 0.55 <= x <= 1.1, 0 <= y <= 0.44, f <= 4 and R is selected from one or more of the ions Na, Li, ammonium.
Besonders bevorzugt sind Montmorillonit und Bentonit. Ganz besonders bevorzugt sind Natrium-Montmorillonit und Natrium-Bentonit, die beispielsweise als EXM 757 der Firma Süd-Chemie oder als Cloisite Na+ der Firma Southern Clay erhältlich sind. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Schichtsilikat in Wasser gequollen und anschließend geschert. Die Scherung läßt sich mit hierfür geeigneten Rühraggregaten durchführen, insbesondere mit Hochgeschwindigkeitsrührern wie einem Ultra-Turrax. Hierdurch findet eine Delaminierung der Schichtstruktur des eingesetzten Schichtsilikates statt.Particularly preferred are montmorillonite and bentonite. Very particular preference is given to sodium montmorillonite and sodium bentonite, which are obtainable, for example, as EXM 757 from Süd-Chemie or as cloisite Na + from Southern Clay. In the method according to the invention, the layered silicate in What swollen and then sheared. The shearing can be carried out with stirring units suitable for this purpose, in particular with high-speed stirrers such as an Ultra-Turrax. This results in a delamination of the layer structure of the phyllosilicate used.
Anschließend werden wasserhaltiges Lösungsmittel, Polyacetal und gegebenenfalls weiter Zusatzstoffe zugegeben.Then be hydrous solvent, Polyacetal and optionally further additives added.
Das wasserhaltige Lösungsmittel enthält Wasser sowie mit Wasser mischbare Lösungsmittel, wie zum Beispiel Methanol, Trioxan, Dioxolan, Methylal. Aus dem Herstellungsverfahren des Polyacetals können auch weitere Verbindungen vorhanden sein, wie zum Beispiel Ameisensäure, Formaldehyd und/oder cyclische und/oder lineare niedermolekulare Homologe (= Oligomere) des Polyacetals.The hydrous solvents contains Water and water-miscible solvents, such as Methanol, trioxane, dioxolane, methylal. From the manufacturing process of the polyacetal Also, other compounds may be present, such as formic acid, formaldehyde and / or cyclic and / or linear low molecular weight homologs (= Oligomers) of the polyacetal.
Besonders bevorzugt ist Methanol. Das Gewichtsverhältnis von Wasser zu Methanol beträgt in der entstehenden Mischung vorteilhaft 3:1 bis 1:9. Der vorteilhafte Wassergehalt ist abhängig von der Temperatur, auf die später erhitzt werden soll und liegt vorteilhaft bei höchstens 50 Gew.-%, insbesondere 15–30 Gew.-%. Bei einer Temperatur von 170°C ist ein Wassergehalt von 15 Gew.-% bevorzugt, bei einer Temperatur von 190°C wird ein Wassergehalt von 25 Gew.-% bevorzugt. Das Schichtsilikat wird vorteilhaft in einer Menge von 1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge von Polyacetal und Schichtsilikat, eingesetzt. Bevorzugt sind 2 bis 14,9 Gew.-%. Besonders vorteilhaft liegt das Gewichtsverhältnis von Polyacetal zu Schichtsilikat im Bereich von 49:1 bis 9:1.Especially preferred is methanol. The weight ratio of water to methanol is in the resulting mixture advantageously 3: 1 to 1: 9. The advantageous one Water content is dependent from the temperature, to the later is to be heated and is advantageously at most 50 wt .-%, in particular 15-30 Wt .-%. At a temperature of 170 ° C, a water content of 15 Wt .-% preferably, at a temperature of 190 ° C, a water content of 25% by weight is preferred. The phyllosilicate is advantageous in one Amount of 1 to 15 wt .-%, based on the total amount of polyacetal and phyllosilicate used. Preference is given to 2 to 14.9 wt .-%. The weight ratio of polyacetal to phyllosilicate is particularly advantageous in the range of 49: 1 to 9: 1.
Bezüglich der weiteren Zusatzstoffe sind keine besonderen Einschränkungen notwendig. Es können prinzipiell alle bekannten Verbindungen eingesetzt werden, die die Stabilität des Polyacetals nicht übermäßig beeinträchtigen. Als weitere Zusatzstoffe lassen sich vorteilhaft Phasenvermittler verwenden.Regarding the other additives are not particularly limited necessary. It can in principle all known compounds are used which enhance the stability of the polyacetal not overly impair. As further additives can be advantageous phase mediator use.
Als Phasenvermittler einsetzbar sind wasserlösliche Polymere, Ammoniumsalze und Amine. Als wasserlösliche Polymere können beispielsweise eingesetzt werden Polyethylenglykol, Polydioxolan, Polypropylenglykol, Polytetrahydrofuran, Polyvinylalkohol, Polyvinylmethylether, Polyvinylpyrrolidon, einzeln oder als Gemisch.When Phase mediators can be used are water-soluble polymers, ammonium salts and amines. As water-soluble Polymers can For example, polyethylene glycol, polydioxolane, Polypropylene glycol, polytetrahydrofuran, polyvinyl alcohol, polyvinyl methyl ether, Polyvinylpyrrolidone, singly or as a mixture.
Als Phasenvermittler einsetzbare Amine und Ammoniumsalze sind prinzipiell alle dieser Verbindungen, die in der Mischung löslich sind.When Phase mediators usable amines and ammonium salts are in principle all of these compounds that are soluble in the mixture.
Als
Phasenvermittler einsetzbare Ammoniumsalze sind insbesondere quartäre Ammoniumsalze
der allgemeinen Formel wobei R1,
R2, R3 und R4 gleich oder unterschiedlich sind und eine
Gruppe enthalten, die ausgewählt
ist aus a) linearen oder verzweigten aliphatischen, Aralkyl- oder
aromatischen Kohlenwasserstoffresten oder Fluorkohlenwasserstoffresten
oder anderen Halogenkohlenwasserstoffresten mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen;
b) Alkyl- oder Alkylestergruppen
mit 2 bis 30 Kohlenstoffatomen; c) alkoxylierte Gruppen enthaltend
1 bis 80 Kohlenstoffatome; d) Amidgruppen; e) Oxazolidingruppen;
f) Allyl-, Vinyl-, oder andere Alkenyl- oder Alkinylgruppen enthaltend
reaktive Mehrfachbindungen; e) Wasserstoff;
und wobei X– ein
Anion enthält,
welches ausgewählt
ist aus der Gruppe bestehend aus Chlorid, Iodid, Bromid, Methylsulfat,
vorzugsweise Chlorid. Ebenfalls einsetzbar sind quartäre Phosphonium-
und Sulfoniumsalze, die analog zu den oben beschriebenen Ammoniumsalzen
definiert sind.Ammonium salts which can be used as phase mediators are, in particular, quaternary ammonium salts of the general formula wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are the same or different and contain a group selected from a) linear or branched aliphatic, aralkyl or aromatic hydrocarbon radicals or fluorocarbon radicals or other halohydrocarbon radicals having 1 to 30 carbon atoms; b) alkyl or alkylester groups of 2 to 30 carbon atoms; c) alkoxylated groups containing 1 to 80 carbon atoms; d) amide groups; e) oxazolidine groups; f) allyl, vinyl, or other alkenyl or alkynyl groups containing reactive multiple bonds; e) hydrogen;
and wherein X - contains an anion selected from the group consisting of chloride, iodide, bromide, methylsulfate, preferably chloride. Also usable are quaternary phosphonium and sulfonium salts, which are defined analogously to the ammonium salts described above.
Als
Beispiele für
Gruppen, die als R1 bis R4 einsetzbar
sind seien genannt:
gesättigte
lineare und verzweigte Alkylgruppen wie Methyl, Methoxy, Ethyl,
Ethoxy, Hydroxyethyl, Propyl, Butyl, Dodecyl, Hexadecyl, 12-Methylstearyl,
12-Ethylstearyl;
aromatische Gruppen wie Benzyl und substituierte
Benzylgruppen, wie zum Beispiel Gruppen, die abgeleitet sind von
Benzylhalogeniden, Benzhydrylhalogeniden, Tritylhalogenide, α-Halo-α-phenylalkyl,
wobei die Alkylkette 1 bis 30 Kohlenstoffatome enthält, wie
1-Halo-1-phenyloctadecan; substituierte Benzylgruppen wie ortho- meta-
und para-Chlorbenzylhalogenide, para-Methoxybenzylhalogenide, ortho-
meta- und para-Nitrilobenzylhalogenide sowie ortho- meta- und para-Alkylbenzylhalogenide,
wobei die Alkylkette 1 bis 30 Kohlenstoffatome enthält;
kondensierte
aromatische Reste, die beispielsweise abgeleitet sind von 2-Halomethylnaphthalin,
9-Halomethylanthracen und 9-Halomethylphenenthren, wobei als Halogengruppe
Chlor, Brom oder auch jede andere Gruppe einsetzbar ist, die bei
einem nukleophilen Angriff als Abgangsgruppe fungiert, so daß das Nukleophil die
Abgangsgruppe am aromatischen Rest ersetzt. Beispiele weiterer aromatischer
Gruppen enthalten Phenyl- und substituierte Phenylgruppen, N-Alkyl-
und N,N-Dialkylaniline,
wobei die Alkylgruppen 1 bis 30 Kohlenstoffatome enthalten; ortho- meta- und para-Nitrophenyl,
ortho- meta- und para-Alkylphenyl, wobei die Alkylgruppe 1 bis 30
Kohlenstoffatome enthält;
2-, 3- und 4-Halophenyl, wobei die Halogengruppe definiert ist als
Chlor, Brom, Iod, und 2-, 3-, und 4-Carboxyphenyl und deren Ester,
wobei die Alkoholkomponente des Esters abgeleitet ist von einem
Alkylalkohol dessen Alkylgruppe 1 bis 30 Kohlenstoffatome enthält, insbesondere
Ethyl, Methyl, Propyl, Butyl, oder abgeleitet ist von Phenol oder
einem Aralkylalkohol wie Benzylalkohol; von kondensierten Aromaten
abgeleitete Gruppen wie Naphthyl, Anthracenyl und Phenanthrenyl.
Beispiele besonders bevorzugter Ammoniumsalze sind Triethylammoniumchlorid,
Tributylammoniumchlorid, Dimethylbehenylammoniumchlorid, Trimethyldodecylammoniumchlorid,
Trimethyloctadecylammoniumchlorid, Trimethylhexadecylammoniumchlorid,
Trimethylhexadecylammoniumbromid.Examples of groups which can be used as R 1 to R 4 are:
saturated linear and branched alkyl groups such as methyl, methoxy, ethyl, ethoxy, hydroxyethyl, propyl, butyl, dodecyl, hexadecyl, 12-methylstearyl, 12-ethylstearyl;
aromatic groups such as benzyl and substituted benzyl groups such as groups derived from benzyl halides, benzhydryl halides, trityl halides, α-halo-α-phenylalkyl wherein the alkyl chain contains from 1 to 30 carbon atoms such as 1-halo-1-phenyloctadecane; substituted benzyl groups such as ortho-meta and para-chlorobenzyl halides, para-methoxybenzyl halides, ortho-meta and para-nitrilobenzyl halides and ortho-meta and para-alkylbenzyl halides, wherein the alkyl chain contains from 1 to 30 carbon atoms;
condensed aromatic radicals which are derived, for example, from 2-halomethylnaphthalene, 9-Halomethylanthracen and 9-Halomethylphenenthren, wherein as the halogen group chlorine, bromine or any other group is used, which acts as a leaving group in a nucleophilic attack, so that the nucleophile, the leaving group replaced at the aromatic residue. Examples of other aromatic groups include phenyl and substituted phenyl groups, N-alkyl and N, N-dialkylanilines wherein the alkyl groups contain from 1 to 30 carbon atoms; ortho-meta and para-nitrophenyl, ortho-meta and para-alkylphenyl wherein the alkyl group contains from 1 to 30 carbon atoms; 2-, 3- and 4-halophenyl, wherein the halogen group is defined as chlorine, bromine, iodine, and 2-, 3-, and 4-carboxyphenyl and their esters, wherein the alcohol component of the ester is derived from an alkyl alcohol whose alkyl group is 1 contains up to 30 carbon atoms, in particular ethyl, methyl, propyl, butyl, or is derived from phenol or an aralkyl alcohol such as benzyl alcohol; condensed aromatic-derived groups such as naphthyl, anthracenyl and phenanthrenyl. Examples of particularly preferred ammonium salts are triethylammonium chloride, tributylammonium chloride, dimethylbehenylammonium chloride, trimethyldodecylammonium chloride, trimethyloctadecylammonium chloride, trimethylhexadecylammonium chloride, trimethylhexadecylammonium bromide.
Als Phasenvermittler einsetzbare Amine sind insbesondere Amine der allgemeinen Formel wobei R1, R2 und R3 gleich oder unterschiedlich sind und R1 bis R3 analog zu den oben beschriebenen Resten R1 bis R4 definiert sind. Besonders bevorzugte Amine sind Triethylamin, Tributylamin, Tridodecylamin, Tris-[(2-methoxyethoxy)-ethyl] amin, N,N-Dimethyldodecylamin, N,N-Dimethylhexadecylamin.Amines which can be used as phase mediators are, in particular, amines of the general formula wherein R 1 , R 2 and R 3 are the same or different and R 1 to R 3 are defined analogously to the above-described radicals R 1 to R 4 . Particularly preferred amines are triethylamine, tributylamine, tridodecylamine, tris - [(2-methoxyethoxy) ethyl] amine, N, N-dimethyldodecylamine, N, N-dimethylhexadecylamine.
Der Phasenvermittler wird erfindungsgemäß in einer Menge von 30% bis 220% der Ionenaustauschkapazität des Schichtsilikates eingesetzt, vorteilhaft in einer Menge von 40% bis 200% der Ionenaustauschkapazität des Schichtsilikates, besonders vorteilhaft in einer Menge von 85% bis 115%, insbesondere etwa 100%.Of the Phase mediator is inventively in an amount of 30% 220% of the ion exchange capacity of the layered silicate used, advantageously in an amount of 40% to 200% of the ion exchange capacity of the phyllosilicate, especially advantageously in an amount of 85% to 115%, in particular about 100%.
Als Polyacetale können in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden Polyoxymethylen Homo- oder Copolymere. Homopolymere des Formaldehyds oder Trioxans sind solche Polymere, deren Hydroxylendgruppen in bekannter Weise chemisch gegen Abbau stabilisiert sind, z. B. durch Veresterung oder Veretherung. Copolymere sind Polymere aus Formaldehyd oder seinen cyclischen Oligomeren, insbesondere Trioxan, und cyclischen Ethern, cyclischen Acetalen und/oder linearen Polyacetalen. In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann insbesondere auch das sogenannte Rohpolymerisat eingesetzt werden. Dies ist das Reaktionsprodukt aus der kationischen Polymerisation von Trioxan und einem oder mehreren Comonomeren unter Verwendung von bekannten Initiatoren und gegebenenfalls Molekulargewichtsreglern. Dieses Rohpolymerisat enthält noch nicht umgesetzte Monomere und instabile Endgruppen wie zum Beispiel Hemiacetal- und Formiatgruppen, die bei dem anschließenden Verfahren zur Herstellung von Polyacetalkompositen abgebaut und/oder durch den Verbleib in der Hydrolyseflotte entfernt werden.When Polyacetals can in the method according to the invention Polyoxymethylene homopolymers or copolymers are used. homopolymers of the formaldehyde or trioxane are those polymers whose hydroxyl end groups are chemically stabilized against degradation in a known manner, for. B. by esterification or etherification. Copolymers are polymers Formaldehyde or its cyclic oligomers, in particular trioxane, and cyclic ethers, cyclic acetals and / or linear polyacetals. In the method according to the invention In particular, the so-called crude polymer can also be used become. This is the reaction product of cationic polymerization of trioxane and one or more comonomers using of known initiators and optionally molecular weight regulators. This crude polymer contains unreacted monomers and unstable end groups such as Example hemiacetal and formate groups used in the subsequent procedure degraded and / or for the production of polyacetal composites the whereabouts are removed in the hydrolysis liquor.
POM-Homo- oder Copolymerisate sind dem Fachmann an sich bekannt und in der Literatur beschrieben. Ganz allgemein weisen diese Polymere mindestens 50 mol-% an wiederkehrenden Einheiten -CH2O- in der Polymerhauptkette auf. Die Homopolymeren werden im allgemeinen durch Polymerisation von Formaldehyd oder Trioxan hergestellt, vorzugsweise in der Gegenwart von geeigneten Katalysatoren. Beispiele für geeignete Katalysatoren sind Bortrifluorid und Trifluormethansulfonsäure.POM homopolymers or copolymers are known per se to the person skilled in the art and are described in the literature. In general, these polymers have at least 50 mole percent of recurring units -CH 2 O- in the polymer backbone. The homopolymers are generally prepared by polymerization of formaldehyde or trioxane, preferably in the presence of suitable catalysts. Examples of suitable catalysts are boron trifluoride and trifluoromethanesulfonic acid.
Im Rahmen der Erfindung werden POM-Copolymere bevorzugt, insbesondere solche, die neben den wiederkehrenden Einheiten -CH2O- noch bis zu 50, vorzugsweise von 0,1 bis 20 und insbesondere 0,5 bis 10 mol-% an wiederkehrenden Einheiten enthalten, wobei R1 bis R4 unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, eine C1- bis C4-Alkylgruppe oder eine halogensubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis 4 C-Atomen und R5 eine -CH2-, -CH2O-, eine C1- bis C4-Alkyl- oder C1- bis C4-Haloalkyl substituierte Methylengruppe oder eine entsprechende Oxymethylengruppe darstellen und n einen Wert im Bereich von 0 bis 3 hat. Vorteilhafterweise können diese Gruppen durch Ringöffnung von cyclischen Ethern in die Copolymere eingeführt werden. Bevorzugte cyclische Ether sind solche der Formel wobei R1 bis R5 und n die obengenannte Bedeutung haben. Nur beispielsweise seien Ethylenoxid, 1,2-Propylenoxid, 1,2-Butylenoxid, 1,3-Butylenoxid, 1,3-Dioxan, 1,3-Dioxolan und 1,3-Dioxepan als cyclische Ether sowie lineare Oligo- oder Polyformale wie Polydioxolan oder Polydioxepan als Comonomere genannt.In the context of the invention, preference is given to POM copolymers, in particular those which, in addition to the repeating units -CH 2 O-, also contain up to 50, preferably from 0.1 to 20 and in particular from 0.5 to 10, mol% of recurring units wherein R 1 to R 4 are independently a hydrogen atom, a C 1 - to C 4 alkyl group or a halogen-substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and R 5 is a -CH 2 -, -CH 2 O-, a C 1 to C 4 alkyl or C 1 to C 4 haloalkyl substituted methylene group or a corresponding oxymethylene group and n has a value in the range of 0 to 3. Advantageously, these groups can be introduced into the copolymers by ring opening of cyclic ethers. Preferred cyclic ethers are those of the formula wherein R 1 to R 5 and n have the abovementioned meaning. For example, ethylene oxide, 1,2-propylene oxide, 1,2-butylene oxide, 1,3-butylene oxide, 1,3-dioxane, 1,3-dioxolane and 1,3-dioxepane as cyclic ethers and linear oligo- or polyformals such as Polydioxolane or polydioxepan called comonomers.
Besonders vorteilhaft sind Copolymere aus 99,5–95 Mol-% Trioxan und 0,5 bis 5 mol-% einer der vorgenannten Comonomere.Especially advantageous are copolymers of 99.5-95 mol% trioxane and 0.5 to 5 mol% of one of the aforementioned comonomers.
Ebenfalls geeignet sind Oxymethylenterpolymerisate, die beispielsweise durch Umsetzung von Trioxan, einem der vorstehend beschriebenen cyclischen Ether und mit einem dritten Monomeren, vorzugsweise einer bifunktionellen Verbindung der Formel wobei Z eine chemische Bindung, -O- oder -ORO- (R=C1- bis C8-Alkylen oder C2- bis C8-Cycloalkylen) ist, hergestellt werden.Likewise suitable are oxymethylene terpolymers which are obtained, for example, by reacting trioxane, one of the cyclic ethers described above, and with a third monomer, preferably a bifunctional compound of the formula wherein Z is a chemical bond, -O- or -ORO- (R = C 1 - to C 8 -alkylene or C 2 - to C 8 -cycloalkylene) can be prepared.
Bevorzugte Monomere dieser Art sind Ethylendiglycid, Diglycidylether und Diether aus Glycidylen und Formaldehyd, Dioxan oder Trioxan im Molverhältnis 2:1 sowie Diether aus 2 mol Glycidylverbindung und 1 mol eines aliphatischen Diols mit 2 bis 8 C-Atomen wie beispielsweise die Diglycidylether von Ethylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,3-Butandiol, Cyclobutan-1,3-diol, 1,2-Propandiol und Cyclohexan-1,4-diol, um nur einige Beispiele zu nennen.preferred Monomers of this type are ethylene diglycidyl, diglycidyl ether and diether from glycidylene and formaldehyde, dioxane or trioxane in the molar ratio 2: 1 and diether from 2 mol glycidyl compound and 1 mol of an aliphatic Diols with 2 to 8 carbon atoms such as the diglycidyl ethers of ethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, cyclobutane-1,3-diol, 1,2-propanediol and cyclohexane-1,4-diol, to name just a few examples to call.
Verfahren zur Herstellung der vorstehend beschriebenen POM-Homo- und Copolymerisate sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben.method for the preparation of the above-described POM homopolymers and copolymers are known in the art and described in the literature.
Die bevorzugten POM-Copolymere haben Schmelzpunkte von mindestens 150°C und Molekulargewichte (Gewichtsmittelwert) Mw im Bereich von 5 000 bis 200 000, vorzugsweise von 7 000 bis 150 000. Endgruppenstabilisierte POM-Polymerisate, die an den Kettenenden C-C-Bindungen aufweisen, werden besonders bevorzugt. Die eingesetzten POM-Polymere haben im allgemeinen einen Schmelzindex (MVR-Wert 190/2,16) von 2 bis 50 cm3/10 min (ISO 1133).The preferred POM copolymers have melting points of at least 150 ° C and weight average molecular weights M w in the range of from 5,000 to 200,000, preferably from 7,000 to 150,000. End-group stabilized POM polymers having C-C bonds at the chain ends. are particularly preferred. The POM used polymers have from 2 to 50 cm 3/10 min, in general, a melt index (MVR value 190 / 2.16) (ISO 1133).
Die hergestellte Mischung aus delaminiertem Schichtsilikat, wasserhaltigem Lösungsmittel, Polyacetal und gegebenenfalls weiteren Zusatzstoffen und/oder Phasenvermittler wird unter Erwärmen gelöst. Hierzu wird die Mischung auf 150°C bis 200°C, vorteilhaft 170°C bis 190°C erwärmt. Die Erwärmung findet in einem geschlossenen Gefäß statt um das Verdampfen der Lösungsmittel zu verhindern. Der Druck in dem geschlossenen Gefäß beträgt im allgemeinen 106 bis 4·106 Pa (10 bis 40 bar), vorteilhaft 1,5·106 bis 3·106 Pa (15 bis 30 bar), insbesondere 1,9·106 bis 2,9·106 Pa (19 bis 29 bar). Der Druck ist für das Verfahren zwar unkritisch, jedoch notwendig um ein Sieden der vorhandenen Lösungsmittel zu verhindern.The mixture prepared from delaminated sheet silicate, aqueous solvent, polyacetal and optionally further additives and / or phase mediator is dissolved with heating. For this purpose, the mixture is heated to 150 ° C to 200 ° C, advantageously 170 ° C to 190 ° C. The heating takes place in a closed vessel to prevent the evaporation of the solvent. The pressure in the closed vessel is generally 10 6 to 4 x 10 6 Pa (10 to 40 bar), preferably 1.5 x 10 6 to 3 x 10 6 Pa (15 to 30 bar), in particular 1.9 x 10 6 to 2.9 x 10 6 Pa (19 to 29 bar). While the pressure is not critical to the process, it is necessary to prevent boiling of the existing solvents.
Nach diesem Verfahrensschritt wird das Produkt ausgefällt. Das Ausfällen kann prinzipiell nach allen bekannten Methoden erfolgen, beispielsweise durch Abkühlen der Lösung, durch Einbringen in ein Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch oder durch Zugabe eines Fällungsmittels. Vorteilhaft wird das Ausfällen durch Abkühlung bewirkt, wobei man entweder aktiv kühlt oder der Lösung die Abkühlung auf die Umgebungstemperatur gestattet. Hierbei fällt das Polyacetal zusammen mit mindestens einem Teil des Schichtsilikates aus. Die Menge des zusammen mit dem Polyacetal ausfallenden Schichtsilikates beträgt meist 2% bis 100%, vorteilhaft 20% bis 80% der Menge des eingesetzten Schichtsilikates.To This process step, the product is precipitated. That can fail in principle, by all known methods, for example by cooling the solution, by incorporation in a solvent or solvent mixture or by adding a precipitant. The failure is advantageous by Cooling causes, either actively cooling or the solution Cooling allowed to the ambient temperature. In this case, the polyacetal coincides with at least a portion of the layered silicate. The amount of together with the polyacetal precipitated sheet silicate is usually 2% to 100%, advantageously 20% to 80% of the amount of the used Sheet silicate.
Das
ausgefallene Produkt wird danach einer weiteren Aufbereitung unterzogen.
Im Allgemeinen ist als weitere Aufbereitung das Abfiltrieren des
Produktes und anschließende
Trocknung ausreichend. Das Produkt kann jedoch gegebenenfalls einer
anderen und/oder weiteren Aufbereitung unterzogen werden. Das feste
Produkt kann beispielsweise auch dekantiert oder zentrifugiert und/oder
gewaschen werden. Die Trocknung kann beispielsweise durch Erwärmung, gegebenenfalls
in einem Gasstrom, Bestrahlung, Anlegen eines Vakuums, Gefriertrocknung
oder einer Kombination aus diesen und/oder sonstigen Verfahren bewirkt
werden. Die zur weiteren Aufbereitung verwendeten Verfahren und
Vorrichtungen sind dem Fachmann allgemein bekannt. Die Abtrennung
des festen Produktes von der flüssigen
Phase kann in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung auch durch
Sedimentation erreicht werden. Der besondere Vorteil dieser Methode
liegt darin, daß dieses Verfahren
zur kontinuierlichen Durchführung
besonders geeignet ist und das Produkt im Laufe dieses Verfahrens
außerdem
gewaschen wird. Hierzu sind insbesondere die Vorrichtungen und Verfahren
geeignet, die in den Offenlegungsschriften
Das Produkt wird nach der weiteren Aufbereitung in der Schmelze geknetet und gegebenenfalls mit weiteren Zusatzstoffen vermischt. Das Kneten in der Schmelze kann prinzipiell in den hierfür bekannten Mischaggregaten durchgeführt werden. Vorteilhaft sind statische Mischer, besonders vorteilhaft Extruder, insbesondere mit einer Vorrichtung zur Granulierung ausgestattete Extruder. Das Produkt kann während des Knetens in der Schmelze, aber auch vor oder nach dem Kneten mit weiteren Zusatzstoffen vermischt oder auf sonstige Weise versehen werden. Als weitere Zusatzstoffe einsetzbar sind Verarbeitungshilfen, Farbmittel, Füll-, Verstärkungs und/oder polymere Gleitstoffe; als Beispiel seien zum Beispiel Formaldehydfänger, Säurefänger, Antioxidantien, UV-Stabilisatoren, Haftvermittler, Nukleierungsmittel und Entformungshilfen oder auch Carbonfasern, Aramidfasern, Glasfasern, Schlagzähmodifikatoren wie beispielsweise Polyurethane und Pfropf-Copolymer, welches ein Produkt einer Pfropfreaktion aus einem Olefin-Polymer und einem Acrylnitril/Styrol-Copolymer ist, Glaskugeln, Calciumcarbonat, Wollastonit, Siliciumdioxid und zusätzliche Gleitstoffe sowie deren Mischungen genannt, ohne jedoch den Umfang auf die genannten Beispiele zu beschränken. Zusätzliche Gleitstoffe sind zum Beispiel ultrahochmolekulares Polyethylen (PE-UHMW) und Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyethylenwachse und oxidierte Polyethylenwachse, aliphatische Ester wie zum Beispiel Ester aus gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Carbonsäuren, insbesondere Esterwachse, Stearylstearat, Behenylbehenat, Isostearylstearat, Glyzerinmonostearat, Glyzerinmonoisostearat, Glyzerindistearat, Pentaerythrittetrastearat, Pentaerythrittetrabehenat, Montansäureester, Montansäureester teilverseift. Als Nukleierungsmittel kann beispielsweise Talkum und/oder Polyoxymethylen-Terpolymer verwendet werden.The Product is kneaded in the melt after further processing and optionally mixed with other additives. The kneading in the melt can in principle in the mixing units known for this purpose carried out become. Advantageously, static mixers are particularly advantageous Extruder, in particular equipped with a device for granulation Extruder. The product can during kneading in the melt, but also before or after kneading mixed with other additives or otherwise provided become. As additional additives can be used processing aids, Colorants, fillers, gain and / or polymeric lubricants; Examples include, for example, formaldehyde scavengers, acid scavengers, antioxidants, UV stabilizers, adhesion promoters, nucleating agents and mold release agents or carbon fibers, aramid fibers, glass fibers, impact modifiers such as polyurethanes and graft copolymer, which is a product of a Graft reaction of an olefin polymer and an acrylonitrile / styrene copolymer is, glass beads, calcium carbonate, wollastonite, silica and additional Lubricants and their mixtures called, but without the scope to limit to the examples given. Additional lubricants are for For example, ultra-high molecular weight polyethylene (PE-UHMW) and polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene waxes and oxidized polyethylene waxes, aliphatic Esters such as esters of saturated or unsaturated aliphatic carboxylic acids, in particular ester waxes, stearyl stearate, behenyl behenate, isostearyl stearate, Glycerol monostearate, glycerol monoisostearate, glycerin distearate, Pentaerythritol tetrastearate, pentaerythritol tetrabehenate, montan acid ester, Montansäureester partially hydrolyzed. As a nucleating agent, for example, talc and / or polyoxymethylene terpolymer.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Polyacetal-Komposite besitzen eine erhöhte Steifigkeit, verbesserte Wärmeformbeständigkeit und verbesserte Barriere-Eigenschaften, d. h. eine verbesserte Sperrwirkung gegen Gase und Flüssigkeiten.The according to the inventive method producible polyacetal composites have increased rigidity, improved heat resistance and improved barrier properties, d. H. an improved barrier effect against gases and liquids.
BeispieleExamples
Als Polyacetal wurde ein Polyacetal-Copolymer verwendet, wobei als Comonomer 5,6 Gew.-% Dioxolan eingesetzt wurde (Hostaform C270xx der Ticona GmbH, Kelsterbach). Den Mischungen wurden 1 ml Triethylamin und 0,1 g Ameisensäure als Puffer zugesetzt.When Polyacetal was a polyacetal copolymer used as a comonomer 5.6 wt .-% dioxolane was used (Hostaform C270xx Ticona GmbH, Kelsterbach). The mixtures were 1 ml of triethylamine and 0.1 g of formic acid as Buffer added.
Mechanische Prüfungen wurden nach ISO 527 ausgeführt.mechanical exams were performed according to ISO 527.
Die Permeationsmessungen wurden nach DIN 53 122 durchgeführt.The Permeation measurements were carried out according to DIN 53 122.
Der Aschegehalt wurde durch einstündige Pyrolyse der Proben bei 600°C im Muffelofen und Auswiegen bestimmt.Of the Ash content was reduced by one hour Pyrolysis of the samples at 600 ° C determined in the muffle furnace and weighing.
Die Werte für den Gewichtsverlust bei 240°C (Thermowaage (ks 240)) werden durch Erhitzen einer Probe für 25 bis 60 Minuten auf 240°C unter Stickstoffatmosphäre auf einer Thermowaage bestimmt. Es wird der Gewichtsverlust in Milligramm pro Zeit erhalten. Der Gewichtsverlust wird in Prozent pro Stunde angegeben.The Values for the weight loss at 240 ° C (Thermobalance (ks 240)) by heating a sample for 25 to 60 minutes to 240 ° C under nitrogen atmosphere determined on a thermobalance. It will be the weight loss in milligrams received per time. The weight loss is in per hour specified.
Die Thermostabilität (TS) wird bestimmt, indem eine Probe des zu untersuchenden Materials für 120 Minuten an der Luft auf 210°C erhitzt wird. Die Thermostabilität gibt den Gewichtsverlust in Prozent an.The thermal stability (TS) is determined by taking a sample of the material to be examined for 120 minutes in the air at 210 ° C is heated. The thermal stability indicates the weight loss in percent.
Der MVR wird nach ISO 1133 bei einer Temperatur von 190°C und einem Auflagegewicht von 2,16 kg bestimmt, soweit nicht anders angegeben.Of the MVR is rated to ISO 1133 at a temperature of 190 ° C and a Coating weight of 2.16 kg, unless otherwise stated.
Formaldehydemission: Aus den Kompositen werden Platten der Wandstärke 1 mm gefertigt. Nach einer Lagerdauer von 24 h wurde die Formaldehydemission aus den Platten nach VDA 275 ermittelt (VDA Empfehlung Nr. 275, Dokumentation Kraftfahrwesen e. V. Juli 1994).Formaldehyde emission: The composites are used to make slabs of wall thickness 1 mm. After a Storage period of 24 h was the formaldehyde emission from the plates according to VDA 275 (VDA recommendation No. 275, documentation Kraftfahrwesen e. July, 1994).
Prüfkörperherstellung:
Das Probenmaterial wird durch Spritzguß zu Plättchen mit den Dimensionen 80·50·1 mm geformt.
Eine Spritzgießmaschiene
Krauss Maffei KM 120/340B wird mit folgenden Spritzgießparametern
verwendet:
Massetemperatur 195°C, Fließfrontgeschwindigkeit 200 mm/s,
Werkzeugwandtemperatur 85°C,
Nachdruck 900 bar, Nachdruckzeit 30 s, Kühlzeit 10 s, Staudruck 0 bis
10 bar. Die Prüfkörper werden
vor der Prüfung
für 24
h im Norm-Klimaschrank bei 23°C
und 50% relativer Luftfeuchte gelagert.Test specimen production: The specimen material is molded by injection molding into plates with the dimensions 80 × 50 × 1 mm. An injection molding machine Krauss Maffei KM 120 / 340B is used with the following injection molding parameters:
Melt temperature 195 ° C, flow front velocity 200 mm / s, mold wall temperature 85 ° C, holding pressure 900 bar, holding pressure 30 s, cooling time 10 s, back pressure 0 to 10 bar. The test specimens are stored before the test for 24 h in the standard climate chamber at 23 ° C and 50% relative humidity.
Prüfung: Zwei Prüfkörper werden in einer 1 l Glasflasche über 50 ml E-Wasser an einem Edelstahlhaken aufgehängt und für 3 h im Umlufttrockenschrank bei 60°C gelagert. Die Prüfkörper werden aus der Prüfflasche entfernt. 5 ml Probenlösung werden in ein Reagenzglas pipettiert, das Reagenzglas wird für 10 Minuten bei 95°C getempert. Nun werden 3 ml Acetylaceton und 3 ml einer 20%igen Ammoniumacetatlösung in das Reagenzglas hinzugegeben. Der Formaldehyd bildet mit den Reagentien den Diacetyldihydrolutidin-Komplex, dessen Absorption bei 412 nm photometrisch bestimmt wird. Aus der Absorption wird die Formaldehydkonzentration in der Probenlösung berechnet.Exam: Two Be test specimen in a 1 liter glass bottle over 50 ml of e-water suspended on a stainless steel hook and for 3 h in a convection oven at 60 ° C stored. The test specimens are from the test bottle away. 5 ml sample solution are pipetted into a test tube, the test tube is for 10 minutes at 95 ° C tempered. Now, 3 ml of acetylacetone and 3 ml of a 20% ammonium acetate solution in added the test tube. The formaldehyde forms with the reagents the diacetyldihydrolutidine complex, its absorption at 412 nm is determined photometrically. The absorption becomes the formaldehyde concentration in the sample solution calculated.
Brabendertest: Die Polyoxymethylen-Formmasse wird bei 210°C im Brabender-Kneter mit einer Doppelschnecke geschert. Der entweichende Formaldehyd wird mit einem Inertgasstrom ausgetragen und in einer Natriumsulfit-Lösung absorbiert wodurch Hydroxid-Ionen (OH–) freigesetzt werden. Diese werden kontinuierlich mit 0,1 N Schwefelsäure titriert, somit wird der freigesetzte Formaldehyd quantitativ bestimmt. Als Ergebnis erhält man die Formaldehyd-Freisetzung als Funktion der Zeit. Aus der Steigung der Kurve wird durch lineare Extrapolation die Abbaurate bestimmt.Brabender test: The polyoxymethylene molding compound is sheared at 210 ° C in a Brabender kneader with a twin screw. The escaping formaldehyde is discharged with an inert gas stream and absorbed in a sodium sulfite solution whereby hydroxide ions (OH - ) are released. These are titrated continuously with 0.1 N sulfuric acid, thus the liberated formaldehyde is determined quantitatively. As a result, formaldehyde release is obtained as a function of time. From the slope of the curve, the degradation rate is determined by linear extrapolation.
Die Versuche wurden folgendermaßen durchgeführt:
- 1. Herstellen einer 10%igen Bentonit-Stammlösung aus Bentonit EXM 757 durch Dispergierung mit einem Ultra-Turrax im Wasser (→ Delaminierung des Schichtsilikats).
- 2. Vormischen der Einsatzstoffe, wobei beim Wasser der Anteil durch die Bentonit-Stammlösung berücksichtigt wurde.
- 3. Einfüllen der Mischung in den Autoklav.
- 4. Aufheizen des Autoklaven unter Rühren auf die gewünschte Innentemperatur (ca. 40–50 min).
- 5. Ablesen des maximal erreichten Innendrucks (siehe Tabelle 1).
- 6. Abkühlen des Hydrolyseansatzes unter Rühren auf Raumtemperatur (ca. 2–2,5 h).
- 7. Absaugen der Suspension über einen Filter und Nachwaschen mit Methanol.
- 8. Trocknen des Rückstandes im Trockenschrank.
- 1. Preparation of a 10% bentonite stock solution of bentonite EXM 757 by dispersing with an Ultra-Turrax in water (→ delamination of the sheet silicate).
- 2. premixing the starting materials, wherein the proportion of water was taken into account by the bentonite stock solution.
- 3. Fill the mixture into the autoclave.
- 4. Heating of the autoclave with stirring to the desired internal temperature (about 40-50 min).
- 5. Reading the maximum achieved internal pressure (see Table 1).
- 6. Cool the hydrolysis batch with stirring to room temperature (about 2-2.5 h).
- 7. Aspirate the suspension through a filter and rinse with methanol.
- 8. Dry the residue in a drying oven.
Die
erhaltenen Produkte wurden anschließend analysiert, wobei der
MVR (190/2,16) und der Aschegehalt (Veraschung bei 600°C) bestimmt
wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefaßt. Tabelle 2: Analysenergebnisse zur ersten
Versuchsreihe.
Der stark variierende Aschegehalt deutet darauf hin, daß ein wesentlicher Teil des Schichtsilikats in Lösung bleibt und nicht zusammen mit dem Polyacetal ausfällt.Of the strongly varying ash content indicates that an essential Part of the phyllosilicate in solution remains and does not precipitate along with the polyacetal.
In weiteren Versuchen wurden die erhaltenen Produkte nach dem Trocknen compoundiert. Nach dem Abkühlen unter Rühren wurden die Produkte über eine Nutsche abgesaugt, mit Methanol gewaschen und anschließend getrocknet.In Further experiments were the resulting products after drying compounded. After cooling with stirring the products were over sucked a suction filter, washed with methanol and then dried.
Dem
Vergleichsbeispiel 2 (ohne Bentonit) wurden 9,6% Bentonit EXM 757
bei der Compoundierung zugesetzt. Weiterhin wurde als Vergleichsbeispiel
1 auch das reine Ausgangsmaterial mit dem Stabilisatorpaket compoundiert. Tabelle 3: Rezepturen und Versuchsbedingungen.
Die
auf diese Weise erhaltenen Produkte wurden zur Stabilisierung über einen
Leistritz-Laborextruder compoundiert. Das verwendete Stabilisator-Paket
bestand aus: 0,50% Polyacetal-Terpolymer; 0,40% Irganox 245; 0,20%
Licowax C; 0,20% Melamin und 0,10% Eurelon. Die Rezepturen der Compoundierversuche
sind in Tabelle 4 zusammengestellt. Tabelle 4: Rezepturen und Versuchsbedingungen
der Compoundierversuche.
- * POM/Schichtsilikat-Komposit (siehe Tabelle 3); ** Aschegehalt siehe Tabelle 5.
- * POM / phyllosilicate composite (see Table 3); ** Ash content see table 5.
Die
erhaltenen Granulate wurden durch Bestimmung des MVR und des Aschegehaltes
charakterisiert Die Daten sind in Tabelle 5 zusammengefaßt. Tabelle 5: Analysedaten der Compounds.
Durch Bestimmung der Thermostabilität und Untersuchungen auf einer Thermowaage (ks 240) konnte festgestellt werden, daß die Eincompoundierung von Bentonit (Vergleichsbeispiel 2) die thermische Stabilität des Materials stark beeinträchtigt. Dagegen weisen die Compounds, bei denen Bentonit über die Hydrolyse eingebracht wurde (Beispiele 23 und 24) eine gute thermische Stabilität und eine geringe Farbabweichung auf.By Determination of thermal stability and investigations on a thermobalance (ks 240) could be found be that the A compounding of bentonite (Comparative Example 2) the thermal Stability of the Material severely impaired. In contrast, the compounds in which bentonite on the Hydrolysis was introduced (Examples 23 and 24) a good thermal stability and a slight color deviation.
Permeationsmessungenpermeation
Für die Permeationsmessungen
wurden 1 mm dicke Platten gespritzt (15 × 15 cm), die zur Untersuchung
der Permeation verwendet wurden. Die Ergebnisse der Permeationsmessungen
(Sauerstoff und Wasserdampf) sind in Tabelle 6 dargestellt. Tabelle 6: Daten der Permeationsmessungen.
- * bei 23°C und 53% rel. Feuchte; ** bei 23°C und 85% rel. Feuchte
- * at 23 ° C and 53% rel. humidity; ** at 23 ° C and 85% rel. humidity
Die Sauerstoffdurchlässigkeit ist bei den Beispielen 23 und 24 um etwa 30%, die Wasserdampfdurchlässigkeit um fast 20% gegenüber dem Vergleichsbeispiel 2 reduziert.The Oxygen permeability is about 30% in examples 23 and 24, the water vapor permeability compared to nearly 20% reduced to Comparative Example 2.
Beispiele unter Verwendung von PhasenvermittlerExamples using phase mediators
Die Versuche wurden folgendermaßen durchgeführt:
- 1. Herstellen einer 10%igen Bentonit-Stammlösung aus Bentonit EXM 757 (Südchemie) bzw. Cloisite Na+ (Southern Clay) durch Dispergierung mit einem Ultra-Turrax im Wasser.
- 2. Einfüllen der Einsatzstoffe in einen Autoklaven (80 l Kessel):zuerst 40 l Methanol, dann das restliche Wasser (5,5 l abzüglich der Menge zum Ansetzen der Bentonit-Stammlösung), 3,0 kg POM-Pulver, die Bentonit-Stammlösung, Phasenvermittler (gegebenenfalls als wäßrige Lösung).
- 3. Aufheizen des Autoklaven unter Rühren auf die Endtemperatur von 170°C (Dauer ca. 40 min).
- 4. Abkühlen des Ansatzes unter Rühren auf Raumtemperatur (ca. 3,5 h).
- 5. Abdrücken der Suspension auf einen Filter, Absaugen und Nachwaschen mit 2 × 30 l Wasser und 40 l Methanol.
- 6. Trocknen des Rückstandes bei 70°C im Vakuum.
- 1. Preparation of a 10% bentonite stock solution from Bentonite EXM 757 (South Chemistry) or Cloisite Na + (Southern Clay) by dispersing with an Ultra-Turrax in water.
- 2. Filling the feeds into an autoclave (80 l kettle): first 40 l of methanol, then the remaining water (5.5 l minus the amount for preparing the bentonite stock solution), 3.0 kg of POM powder, the bentonite Stock solution, phase mediator (if appropriate as aqueous solution).
- 3. Heating the autoclave with stirring to the final temperature of 170 ° C (duration about 40 min).
- 4. Cool the mixture with stirring to room temperature (about 3.5 h).
- 5. Press the suspension onto a filter, suction and rinse with 2 × 30 l of water and 40 l of methanol.
- 6. Dry the residue at 70 ° C in vacuo.
In Versuchen in einem Technikumsautoklaven wurde getestet, wie sich der Zusatz von verschiedenen organischen Verbindungen auf den Asche-Gehalt (= Gehalt an Schichtsilikat) des Pulvers nach der Hydrolyse auswirkt. Die Rezepturen sind in Tabelle 7 zusammengefaßt.In Trying in a pilot plant autoclave was tested as the addition of various organic compounds to the ash content (= Content of phyllosilicate) of the powder after hydrolysis. The formulations are summarized in Table 7.
Tabelle 7: Rezepturen der Versuchsreihen.
- * Bentonit EXM 757 (Südchemie); ** Cloisite Na+ (Southern Clay).
- * Bentonite EXM 757 (South Chemistry); ** Cloisite Na + (Southern Clay).
Die
erhaltenen Produkte wurden analysiert, wobei der MVR (190/2,16),
der Aschegehalt (Veraschung bei 600°C) und der Abbau in der Thermowaage
(240°C unter
Stickstoff) bestimmt wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 zusammengefaßt. Tabelle 8: Analysenergebnisse.
Der variierende Aschegehalt deutet darauf hin, daß ein Teil des Schichtsilikats in Lösung bleibt und nicht zusammen mit dem Polyacetal ausfällt. Die höchsten Gehalte an Schichtsilikat wurden beim Zusatz von quartären Ammoniumsalzen zu den Hydrolyseansätzen erzielt.Of the varying ash content indicates that part of the phyllosilicate in solution remains and does not precipitate along with the polyacetal. The highest Levels of phyllosilicate were increased by the addition of quaternary ammonium salts to the hydrolysis approaches achieved.
Die auf vorhergehend beschriebene Weise erhaltenen Pulver (Composites) wurden zur Stabilisierung über einen Leistritz-Laborextruder compoundiert. Das verwendete Stabilisator-Paket bestand aus: 0,50% Terpolymer; 0,30% Irganox 245; 0,20% Licowax C; 0,05% Melamin; 0,05% Eurelon und in einigen Fällen* (siehe Tabelle 9) 0,10% Calciumcitrat.The powder obtained in the manner described above (composites) were over for stabilization compounded a Leistritz laboratory extruder. The used stabilizer package consisted of: 0.50% terpolymer; 0.30% Irganox 245; 0.20% Licowax C; 0.05% melamine; 0.05% Eurelon and in some cases * (see Table 9) 0.10% Calcium citrate.
Die
Rezepturen der Compoundierversuche sind in Tabelle 9 zusammengestellt. Tabelle 9: Rezepturen und Versuchsbedingungen
der Compoundierversuche.
In den Vergleichsbeispielen wurde Bentonit in das verwendete Polymer eingemischt. In Vergleichsbeispiel 6 wurde das Ausgangspolymer verwendet.In In the comparative examples bentonite was used in the polymer used mixed. In Comparative Example 6, the starting polymer was used.
Die
erhaltenen Granulate wurden charakterisiert (MVR, Aschegehalt, Thermowaage
ks 240 und Thermostabilität
TS) und zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften wurden von
einigen Compounds Zugstäbe
gespritzt. Die Daten sind in Tabelle 10 zusammengefaßt. Tabelle 10: Analysedaten der Compounds.
Die Analysenwerte zeigen, daß die thermische Stabilität von (TS und ks 240) durch den Zusatz von Schichtsilikaten beeinträchtigt wird. Bei niedriger Schichtsilikat-Konzentration (≤ 0,8%) und bestimmten Phasenvermittlern (Tributylamin, Triethanolamin, PEG 600 und PEG 6000) wurden TS- und ks 240-Werte gemessen, die im üblichen Rahmen liegen.The Analytical values show that the thermal stability of (TS and ks 240) is adversely affected by the addition of layered silicates. At low phyllosilicate concentration (≤ 0.8%) and certain phase mediators (tributylamine, triethanolamine, PEG 600 and PEG 6000), TS and ks 240 values were measured in the usual Frame lie.
Bei den mechanischen Werte insbesondere der Proben mit einem Aschegehalt von > 2 bis etwa 5% liegt der Zug-E-Modul 20–30% höher als bei unmodifiziertem Hostaform. Auch gegenüber einem Compound aus POM mit ca. 4,5% Schichtsilikat ohne Phasenvermittler ist die Steifigkeit um ca. 10% erhöht.at the mechanical values, in particular of the samples with an ash content from> 2 to about 5% the train modulus 20-30% higher than with unmodified Hostaform. Also compared to a compound from POM with about 4.5% phyllosilicate without phase mediator is the stiffness increased by about 10%.
Von
ausgewählten
Compounds wurden 1 mm dicke Platten gespritzt (ca. 15 × 15 cm),
die zur Untersuchung der Permeation verwendet wurden. Die Permeationsmessungen
(Sauerstoff und Wasserdampf) sind in Tabelle 11 dargestellt. Tabelle 11: Daten der Permeationsmessungen.
- * bei 23°C und 53% rel. Feuchte; ** bei 23°C und 85% rel. Feuchte.
- * at 23 ° C and 53% rel. humidity; ** at 23 ° C and 85% rel. Humidity.
Die Werte in Tabelle 11 zeigen eine um etwa 45% geringere Sauerstoffdurchlässigkeit und eine um ebenfalls fast 45% geringere Wasserdampfdurchlässigkeit bei den Beispielen 45, 46 und 50 im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen und zu Beispielen mit einem niedrigeren Gehalt an Schichtsilikat.The Values in Table 11 show about 45% lower oxygen permeability and also about 45% lower water vapor permeability in Examples 45, 46 and 50 compared to the Comparative Examples and examples with a lower content of phyllosilicate.
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