DE102007040638A1 - Composites with good mechanical and tribological properties, useful e.g. for injection molding, comprise fine titanium dioxide particles in (thermo)plastic and/or epoxy resin matrix - Google Patents

Composites with good mechanical and tribological properties, useful e.g. for injection molding, comprise fine titanium dioxide particles in (thermo)plastic and/or epoxy resin matrix Download PDF

Info

Publication number
DE102007040638A1
DE102007040638A1 DE102007040638A DE102007040638A DE102007040638A1 DE 102007040638 A1 DE102007040638 A1 DE 102007040638A1 DE 102007040638 A DE102007040638 A DE 102007040638A DE 102007040638 A DE102007040638 A DE 102007040638A DE 102007040638 A1 DE102007040638 A1 DE 102007040638A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
titanium dioxide
composite
weight
composite according
composites
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102007040638A
Other languages
German (de)
Inventor
Sonja Dr. Grothe
Petra Dr. Fritzen
Jochen Dr. Winkler
Bernd Dr. Rohe
Birgit Dipl.-Phys. Bittmann
Frank Dr.-Ing. Haupert
Nicole Dipl.-Ing. Knör
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institut fuer Verbundwerkstoffe GmbH
Venator Germany GmbH
Original Assignee
Sachtleben Chemie GmbH
Institut fuer Verbundwerkstoffe GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sachtleben Chemie GmbH, Institut fuer Verbundwerkstoffe GmbH filed Critical Sachtleben Chemie GmbH
Priority to DE102007040638A priority Critical patent/DE102007040638A1/en
Publication of DE102007040638A1 publication Critical patent/DE102007040638A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/005Reinforced macromolecular compounds with nanosized materials, e.g. nanoparticles, nanofibres, nanotubes, nanowires, nanorods or nanolayered materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J163/00Adhesives based on epoxy resins; Adhesives based on derivatives of epoxy resins
    • C09J163/04Epoxynovolacs
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04Ingredients treated with organic substances
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2666/00Composition of polymers characterized by a further compound in the blend, being organic macromolecular compounds, natural resins, waxes or and bituminous materials, non-macromolecular organic substances, inorganic substances or characterized by their function in the composition
    • C08L2666/28Non-macromolecular organic substances

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

New composites (I), of filler and pigment in polymer matrix type, contain (a) at least one of thermoplastics, high performance plastics and/or epoxy resins and (b) titanium dioxide (TiO 2) of average crystal size d 5 0 less than 350 (preferably 3-50) nm, optionally having an (in)organically modified surface. An independent claim is included for the production of (I), by producing a masterbatch from (b) and part of (a), then diluting with (a) while dispersing.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Titandioxid enthaltendes Komposit, ein Verfahren zu dessen Herstellung und die Verwendung dieses Komposits.object The invention is a titanium dioxide-containing composite, a method for its production and the use of this composite.

Aus der Anwendung von konventionellen Füllstoffen und Pigmenten, auch Additive genannt, in polymeren Systemen ist bekannt, dass die Art und die Stärke der Wechselwirkungen zwischen den Partikeln des Füllstoffs bzw. Pigments und der polymeren Matrix die Eigenschaften eines Komposits beeinflusst. Durch gezielte Oberflächenmodifizierung können die Wechselwirkungen zwischen den Partikeln und der polymeren Matrix modifiziert und somit die Eigenschaften des Systems aus Füllstoffen und Pigmenten in einer polymeren Matrix, im folgenden auch Komposit genannt, verändert werden. Eine übliche Art der Oberflächenmodifizierung ist die Funktionalisierung der Partikeloberflächen unter Verwendung von Alkoxyalkylsilanen. Die Oberflächenmodifizierung kann dazu dienen, die Verträglichkeit der Partikel mit der Matrix zu erhöhen. Darüber hinaus kann durch die geeignete Auswahl von funktionellen Gruppen auch eine Anbindung der Partikel an die Matrix erreicht werden.Out the application of conventional fillers and pigments, too Called additives, in polymeric systems it is known that the Art and the strength the interactions between the particles of the filler or pigments and the polymeric matrix the properties of a composite affected. Through targeted surface modification, the Interactions between the particles and the polymeric matrix modified and thus the properties of the system of fillers and pigments in a polymeric matrix, hereinafter also composite called, changed become. A usual Type of surface modification is the functionalization of particle surfaces using alkoxyalkylsilanes. The surface modification can serve the compatibility increase the particle with the matrix. In addition, by the appropriate Selection of functional groups also a binding of the particles be reached to the matrix.

Eine zweite Möglichkeit zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von polymeren Materialien ist die Verwendung von ultrafeinen Partikeln. US-B-6 667 360 offenbart polymere Komposite, die 1 bis 50 Gew.-% Nanopartikel mit Partikelgrößen von 1 bis 100 nm enthalten. Als Nanopartikel werden Metalloxide, Metallsulfide, Metallnitride, Metallcarbide, Metallfluoride und Metallchloride vorgeschlagen, wobei die Oberfläche dieser Partikel unmodifiziert ist. Als polymere Matrix werden Epoxide, Polycarbonate, Silikone, Polyester, Polyether, Polyolefine, synthetischer Kautschuk, Polyurethane, Polyamid, Polystyrene, Polyphenylene Oxide, Polyketone und Copolymere sowie Mischung davon genannt. Die in US-B-6 667 360 offenbarten Komposite sollen im Vergleich zum ungefüllten Polymer verbesserte mechanische Eigenschaften, insbesondere Zugeigenschaften und Kratzfestigkeiten, aufweisen.A second way to improve the mechanical properties of polymeric materials is the use of ultrafine particles. US-B-6,667,360 discloses polymeric composites containing 1 to 50 wt% of nanoparticles with particle sizes of 1 to 100 nm. As nanoparticles metal oxides, metal sulfides, metal nitrides, metal carbides, metal fluorides and metal chlorides are proposed, wherein the surface of these particles is unmodified. As the polymeric matrix, there are mentioned epoxides, polycarbonates, silicones, polyesters, polyethers, polyolefins, synthetic rubber, polyurethanes, polyamide, polystyrenes, polyphenylenes oxides, polyketones and copolymers, and mixtures thereof. In the US-B-6,667,360 The disclosed composites should have improved mechanical properties, in particular tensile properties and scratch resistance, compared to the unfilled polymer.

Ein weiterer Nachteil der im Stand der Technik beschriebenen, mit Füllstoffen modifizierten Komposite sind deren für viele Anwendungen unzureichenden mechanischen Eigenschaften.One Another disadvantage of the described in the prior art, with fillers modified composites are inadequate for many applications mechanical properties.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.task The object of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art Technology to overcome.

Insbesondere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Komposit zur Verfügung zu stellen, das im Vergleich zu Kompositen aus dem Stand der Technik deutlich verbesserte Biegemodule, Biegefestigkeiten, Zugmodule, Zugfestigkeiten, Risszähigkeiten, Bruchzähigkeiten, Schlagzähigkeiten und Verschleißraten besitzt.Especially The object of the invention is to provide a composite provide, compared to composites from the prior art significantly improved flexural moduli, flexural strengths, tensile moduli, tensile strengths, Fracture toughness, Fracture toughness, impact strength and wear rates has.

Dies ist für bestimmte Anwendungen von Kompositmaterialien, beispielsweise im Automobil-, Flugzeug- oder Luftfahrtbereich von großer Bedeutung. So sind verringerte Verschleißraten bei Gleitlagern, Zahnrädern oder Walzen- und Kolbenbeschichtungen gewünscht. Gerade diese Bauteile sollen eine lange Lebensdauer aufweisen und somit zu verlängerten Standzeiten von Maschinen führen. In Synthesefasern beispielsweise aus PA6, PA66 oder PET können die Reißfestigkeiten verbessert werden.This is for certain applications of composite materials, for example in the Automotive, aircraft or aviation sector of great importance. So are reduced wear rates in plain bearings, gears or roll and piston coatings desired. Especially these components should have a long life and thus prolonged Lead times of machines. In synthetic fibers such as PA6, PA66 or PET, the tensile strengths be improved.

Überraschenderweise wurde die Aufgabe durch erfindungsgemäße Komposite mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorzugsweise Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen charakterisiert.Surprisingly The object has been achieved by composites according to the invention with the characteristics of Main claim solved. Preferred embodiments are characterized in the subclaims.

Überraschenderweise wurden auch bei der Verwendung von gefälltem, oberflächenmodifiziertem Titandioxid mit Kristallitgrößen d50 kleiner 350 nm (gemessen nach dem Debye-Scherrer-Verfahren) die mechanischen und tribologischen Eigenschaften von Polymer-Kompositen stark verbessert. Erstaunlicherweise wirkt sich eine physikalische Bindung zwischen Partikel und Matrix besonders günstig auf die Verbesserung der mechanischen und tribologischen Eigenschaften des Komposits aus.Surprisingly, the mechanical and tribological properties of polymer composites were also greatly improved when using precipitated, surface-modified titanium dioxide with crystallite sizes d 50 smaller than 350 nm (measured by the Debye-Scherrer method). Surprisingly, a physical bond between particle and matrix has a particularly favorable effect on the improvement of the mechanical and tribological properties of the composite.

Das erfindungsgemäße Komposit enthält eine polymere Matrix und 0,1 bis 60 Gew.-% gefällten Titandioxidpartikein mit einer mittleren Kristallitgrößen d50 kleiner 350 nm (gemessen nach dem Debye-Scherrer-Verfahren). Bevorzugt beträgt die Kristallitgröße d50 weniger als 200 nm, besonders bevorzugt 3 bis 50 nm. Die Titandioxidpartikel können sphärische oder stäbchenförmige Morphologie besitzen.The composite according to the invention contains a polymeric matrix and 0.1 to 60% by weight precipitated titanium dioxide particles with an average crystallite size d 50 of less than 350 nm (measured by the Debye-Scherrer method). The crystallite size d 50 is preferably less than 200 nm, more preferably from 3 to 50 nm. The titanium dioxide particles may have a spherical or rod-like morphology.

Weiterhin können die erfindungsgemäßen Komposite dem Fachmann an sich bekannte Bestandteile enthalten, beispielsweise mineralische Füllstoffe, Glasfasern, Stabilisatoren, Prozessadditive ((auch protective systems genannt) z. B. Dispergierhilfen, Trennmittel, Antioxidantien, Antiozonantien u.a.), Pigmente, Flammschutzmittel (z. B. Aluminiumhydroxid, Antimontrioxid, Magnesiumhydroxid, u. a.), Vulkanisationsbeschleuniger, Vulkanisationsverzögerer, Zinkoxid, Stearinsäure, Schwefel, Peroxid und/oder Weichmacher.Farther can the composites of the invention the person skilled in per se known ingredients, for example mineral fillers, Glass fibers, stabilizers, process additives (also protective systems called) z. As dispersants, release agents, antioxidants, antiozonants et al.), pigments, flame retardants (eg aluminum hydroxide, antimony trioxide, Magnesium hydroxide, u. a.), vulcanization accelerator, vulcanization retarder, zinc oxide, stearic acid, Sulfur, peroxide and / or plasticizer.

Ein erfindungsgemäßes Komposit kann beispielsweise zusätzlich bis zu 80 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 80 Gew.-%, mineralische Füllstoffe und/oder Glasfasern, bis zu 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 10 Gew.-% Stabilisatoren und Prozessadditive (z. B. Dispergierhilfen, Trennmittel, Antioxidantien, u. a.), bis zu 10 Gew.-% Pigment und bis zu 40 Gew.-% Flammschutzmittel (z. B. Aluminiumhydroxid, Antimontrioxid, Magnesiumhydroxid, u. a.) enthalten.One Composite according to the invention For example, in addition up to 80 wt .-%, preferably 10 to 80 wt .-%, mineral fillers and / or glass fibers, up to 10 wt .-%, preferably 0.05 to 10 wt .-% Stabilizers and process additives (eg dispersing aids, release agents, Antioxidants, u. a.), up to 10% by weight of pigment and up to 40% by weight. Flame retardants (eg aluminum hydroxide, antimony trioxide, magnesium hydroxide, u. a.).

Ein erfindungsgemäßes Komposit kann beispielsweise 0,1 bis 60 Gew.-% Titandioxid, 0 bis 80 Gew.-% mineralische Füllstoffe und/oder Glasfasern, 0,05 bis 10 Gew.-% Stabilisatoren und Prozessadditive (z. B. Dispergierhilfen, Trennmittel, Antioxidantien, u. a.), 0 bis 10 Gew.-% Pigment, 0 bis 40 Gew.-% Flammschutzmittel (z. B. Aluminiumhydroxid, Antimontrioxid, Magnesiumhydroxid, u. a.) enthalten.One Composite according to the invention For example, 0.1 to 60 wt .-% titanium dioxide, 0 to 80 wt .-% mineral fillers and / or glass fibers, 0.05 to 10 wt .-% stabilizers and process additives (eg, dispersing aids, release agents, antioxidants, and the like), 0 to 10% by weight of pigment, 0 to 40% by weight of flame retardant (eg. Aluminum hydroxide, antimony trioxide, magnesium hydroxide, and the like. a.).

Die polymere Matrix kann aus einem Thermoplast, einem Hochleistungskunststoff oder einem Epoxidharz bestehen. Als thermoplastische Materialien sind beispielsweise Polyester, Polyamid, PET, Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, dessen Copolymerisate und Elends, Polycarbonat, PMMA, oder Polyvinylchlorid geeignet. Als Hochleistungskunststoffe sind PTFE, Fluor-Thermoplaste (z. B. FEP, PFA, u.a.), PVDF, Polysulfone (z. B. PES, PSU, PPSU, u.a.), Polyetherimid, flüssigkristalline Polymere und Polyetherketone geeignet. Weiterhin eignen sich Epoxidharze als polymere Matrix.The polymeric matrix can be made of a thermoplastic, a high performance plastic or an epoxy resin. As thermoplastic materials are, for example, polyester, polyamide, PET, polyethylene, polypropylene, Polystyrene, its copolymers and blends, polycarbonate, PMMA, or polyvinyl chloride suitable. As high performance plastics are PTFE, fluoroplastics (eg FEP, PFA, etc.), PVDF, polysulfones (e.g. PES, PSU, PPSU, etc.), polyetherimide, liquid crystalline polymers and Polyether ketones suitable. Furthermore, epoxy resins are suitable as polymeric matrix.

Das erfindungsgemäße Komposit kann 0,1 bis 60 Gew.-% gefälltes, oberflächenmodifiziertes Titandioxid, 0 bis 80 Gew.-% mineralische Füllstoffe und/oder Glasfasern, 0,05 bis 10 Gew.-% Stabilisatoren und Prozessadditive (z. B. Dispergierhilfen, Trennmittel, Antioxidantien, u. a.), 0 bis 10 Gew.-% Pigment, 0 bis 40 Gew.-% Flammschutzmittel (z. B. Aluminiumhydroxid, Antimontrioxid, Magnesiumhydroxid, u. a.) enthalten.The composite according to the invention may be from 0.1 to 60% by weight precipitated, surface-modified Titanium dioxide, 0 to 80% by weight of mineral fillers and / or glass fibers, 0.05 to 10% by weight of stabilizers and process additives (eg dispersing aids, Release agents, antioxidants, u. a.), 0 to 10 wt .-% pigment, 0 up to 40% by weight of flame retardant (eg aluminum hydroxide, antimony trioxide, Magnesium hydroxide, u. a.).

Erfindungsgemäß können ultrafeine Titandioxidpartikel eingesetzt werden, die eine anorganische und/oder eine organische Oberflächenmodifizierung besitzen.According to the invention ultrafine Titanium dioxide particles are used, an inorganic and / or an organic surface modification have.

Die anorganische Oberflächenmodifizierung des ultrafeinen Titandioxids besteht typischerweise aus Verbindungen, die mindestens zwei der folgenden Elemente enthalten: Aluminium-, Antimon-, Barium-, Calcium-, Cer-, Chlor-, Cobalt-, Eisen-, Phosphor-, Kohlenstoff-, Mangan-, Sauerstoff-, Schwefel-, Silicium-, Stickstoff-, Strontium-, Vanadium-, Zink-, Zinn- und/oder Zirkon-Verbindungen bzw. Salzen. Beispielhaft genannt seien Natriumsilikat, Natriumaluminat und Aluminiumsulfat.The inorganic surface modification ultrafine titanium dioxide is typically compounds, containing at least two of the following elements: aluminum, Antimony, barium, calcium, cerium, chlorine, cobalt, iron, phosphorus, Carbon, manganese, oxygen, sulfur, silicon, nitrogen, Strontium, vanadium, zinc, tin and / or zirconium compounds or salts. Examples include sodium silicate, sodium aluminate and aluminum sulfate.

Die anorganische Oberflächenbehandlung des ultrafeinen Titandioxids findet in wässriger Aufschlämmung statt. Die Reaktionstemperatur soll dabei vorzugsweise 50°C nicht übersteigen. Der pH-Wert der Suspension wird, beispielsweise unter Verwendung von NaOH auf pH-Werte im Bereich größer 9 eingestellt. Unter starkem Rühren werden dann die Nachbehandlungschemikalien (anorganische Verbindungen), vorzugsweise wasserlösliche anorganische Verbindungen wie beispielsweise Aluminium-, Antimon-, Barium-, Calcium-, Cer-, Chlor-, Cobalt-, Eisen-, Phosphor-, Kohlenstoff-, Mangan-, Sauerstoff-, Schwefel-, Silicium-, Stickstoff-, Strontium-, Vanadium-, Zink-, Zinn- und/oder Zirkon-Verbindungen oder Salze zugegeben. Der pH-Wert und die Mengen an Nachbehandlungschemikalien werden erfindungsgemäß so gewählt, dass letztere vollständig in Wasser gelöst vorliegen. Die Suspension wird intensiv gerührt, so dass sich die Nachbehandlungschemikalien homogen in der Suspension verteilen, vorzugsweise für mindestens 5 Minuten. Im nächsten Schritt wird der pH-Wert der Suspension abgesenkt. Als vorteilhaft hat sich dabei erwiesen, den pH-Wert langsam und unter starker Rühren abzusenken. Besonders vorteilhaft wird der pH-Wert innerhalb von 10 bis 90 Minuten auf Werte von 5 bis 8 abgesenkt. Im Anschluss daran schließt sich erfindungsgemäß eine Reifezeit, vorzugsweise eine Reifezeit von etwa einer Stunde an. Die Temperaturen sollen dabei vorzugsweise 50°C nicht überschreiten. Die wässrige Suspension wird dann gewaschen und getrocknet. Zur Trocknung des ultrafeinem, oberflächenmodifizierten Titandioxids bieten sich beispielsweise die Sprühtrocknung, die Gefriertrocknung und/oder die Mahltrocknung an. Abhängig vom Trocknungsverfahren kann eine anschließende Mahlung der getrockneten Pulver notwendig sein. Die Mahlung kann nach an sich bekannten Verfahren durchgeführt werden.The inorganic surface treatment The ultrafine titanium dioxide takes place in aqueous slurry. The reaction temperature should preferably not exceed 50 ° C. The pH of the suspension is, for example, using of NaOH adjusted to pH values in the range greater than 9. Under strong stir then the aftertreatment chemicals (inorganic compounds), preferably water-soluble inorganic compounds such as aluminum, antimony, Barium, calcium, cerium, chlorine, cobalt, iron, phosphorus, carbon, Manganese, oxygen, sulfur, silicon, nitrogen, strontium, Vanadium, zinc, tin and / or zirconium compounds or salts added. The pH and the amounts of aftertreatment chemicals are chosen according to the invention such that the latter completely in Water dissolved present. The suspension is stirred vigorously, so that the aftertreatment chemicals are homogeneous in the suspension distribute, preferably for at least 5 minutes. In the next Step, the pH of the suspension is lowered. As advantageous has been found to lower the pH slowly and with vigorous stirring. The pH is particularly advantageous within 10 to 90 minutes lowered to levels of 5 to 8. After that closes According to the invention, a maturing time, preferably a maturation time of about one hour. The temperatures should preferably be 50 ° C. do not exceed. The watery Suspension is then washed and dried. For drying the ultrafine, surface-modified Titanium dioxide, for example, the spray-drying, freeze-drying offer and / or the Mahltrocknung. Depending on the drying process can be a subsequent Milling the dried powder may be necessary. The grind can be carried out according to known methods.

Erfindungsgemäß sind folgende Verbindungen als organische Oberflächenmodifikatoren besonders geeignet: Polyether, Silane, Polysiloxane, Polycarbonsäuren, Fettsäuren, Polyethylenglykole, Polyester, Polyamide, Polyalkohole, organische Phosphonsäuren, Titanate, Zirkonate, Alkyl- und/oder Arylsulfonate, Alkyl- und/oder Arylsulfate, Alkyl- und/oder Arylphosphorsäureester.According to the invention are the following Compounds particularly suitable as organic surface modifiers: Polyethers, silanes, polysiloxanes, polycarboxylic acids, fatty acids, polyethylene glycols, polyesters, Polyamides, polyalcohols, organic phosphonic acids, titanates, zirconates, Alkyl and / or arylsulfonates, alkyl and / or aryl sulfates, alkyl and / or aryl phosphoric acid esters.

Die Herstellung von organisch oberflächenmodifiziertem Titandioxid kann nach an sich bekannten Verfahren durchgeführt werden.The Production of organic surface-modified Titanium dioxide can be carried out by processes known per se.

Dabei handelt es sich zum einen um die Oberflächenmodifizierung in wässriger oder lösemittelhaltiger Phase. Zum anderen kann die organische Komponente durch direktes Aufsprühen und anschließendes Mischen/Mahlen auf die Partikeloberfläche aufgebracht werden.On the one hand it concerns the surface modification in aqueous or solvent-containing Phase. On the other hand, the organic component can be applied to the particle surface by direct spraying and subsequent mixing / milling.

Erfindungsgemäß werden geeignete organische Verbindungen unter starkem Rühren und/oder während einer Dispergierung zu einer Titandioxid-Suspension gegeben. Dabei werden die organischen Modifizierungen über Chemisorption/Physisorption an die Partikeloberfläche gebunden.According to the invention suitable organic compounds with vigorous stirring and / or while a dispersion added to a titania suspension. there The organic modifications are via chemisorption / physisorption to the particle surface bound.

Als organische Verbindungen eignen sich besonders Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Alkyl- und/oder Arylsulfonate, Alkyl- und/oder Arylsulfate, Alkyl- und/oder Arylphosphorsäureester oder Mischungen aus mindestens zwei dieser Verbindungen, wobei die Alkyl- oder Arylreste durch funktionelle Gruppen substituiert sein können. Auch können die organischen Verbindungen Fettsäuren sein, die ggf. funktionelle Gruppen besitzen. Auch Mischungen aus mindestens zwei solcher Verbindungen können eingesetzt werden.When Organic compounds are particularly suitable compounds selected from the group of alkyl and / or arylsulfonates, alkyl and / or aryl sulfates, Alkyl and / or aryl phosphoric acid esters or mixtures of at least two of these compounds, wherein the Alkyl or aryl radicals be substituted by functional groups can. Also can the organic compounds are fatty acids which may have functional groups have. Also mixtures of at least two such compounds can be used.

Beispielsweise eingesetzt werden: Alkylsulfonsäuresalz, Natriumpolyvinylsulfonat, Natrium-N-alkyl-benzolsulfonat, Natriumpolystyrolsulfonat, Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumlaurylsulfat, Natriumcetylsulfat, Hydroxylaminsulfat, Triethanolammoniumlaurylsulfat, Phosphorsäuremonoethylmonobenzylester, Lithiumperfluoroctansulfonat, 12-Brom-1-dodecansulfonsäure, Natium-10-hydroxy-1-decansulfonat, Natrium-Carrageenan, Natrium-10-Mercapto-1-Cetansulfonat, Natrium-16-Ceten(1)-sulfat, Oleylcetylalkoholsulfat, Ölsäuresulfat, 9,10-Dihydroxystearinsäure, Isostearinsäure, Stearinsäure, Ölsäure.For example be used: alkylsulfonic acid salt, Sodium polyvinyl sulfonate, sodium N-alkyl benzene sulfonate, sodium polystyrenesulfonate, Sodium dodecyl benzene sulphonate, sodium lauryl sulphate, sodium cetyl sulphate, Hydroxylamine sulfate, triethanolammonium lauryl sulfate, phosphoric acid monoethylmonobenzyl ester, Lithium perfluorooctane sulfonate, 12-bromo-1-dodecanesulfonic acid, sodium 10-hydroxy-1-decanesulfonate, Sodium carrageenan, sodium 10-mercapto-1-cetane sulfonate, sodium 16-ceten (1) sulfate, oleyl cetyl alcohol sulfate, oleic acid sulfate, 9,10-dihydroxystearic acid, isostearic, Stearic acid, oleic acid.

Das organisch modifizierte Titandioxid kann entweder direkt in Form der vorliegenden wässrigen Paste eingesetzt oder vor der Anwendung getrocknet werden. Die Trocknung kann nach an sich bekannten Verfahren durchgeführt werden. Für die Trocknung bietet sich insbesondere der Einsatz von Konvektionstrocknern, Sprühtrocknern, Mahltrocknern, Gefriertrocknern und/oder Pulsationstrocknern an. Andere Trockner sind jedoch erfindungsgemäß ebenso einsetzbar. Abhängig vom Trocknungsverfahren kann eine anschließende Mahlung der getrockneten Pulver notwendig sein. Die Mahlung kann nach an sich bekannten Verfahren durchgeführt werden.The organically modified titanium dioxide can either form directly the present aqueous Paste may be used or dried before use. The drying can be carried out according to known methods. For drying especially the use of convection dryers, spray dryers, Grinders, freeze dryers and / or pulsation dryers. However, other dryers are likewise usable according to the invention. Depending on Drying process may be a subsequent grinding of the dried Be necessary powder. The grinding can according to known methods carried out become.

Erfindungsgemäß haben die oberflächenmodifizierten Titandioxidpartikel optional ein oder mehrere funktionelle Gruppen, beispielsweise eine oder mehrere Hydroxy-, Amino-, Carboxyl-, Epoxy-, Vinyl-, Methacrylat- und/oder Isocyanat-Gruppen, Thiole, Alkylthiocarboxylate, Di- und/oder polysulfidische Gruppen.Have according to the invention the surface modified Titanium dioxide particles optionally one or more functional groups, for example, one or more hydroxy, amino, carboxyl, epoxy, Vinyl, methacrylate and / or isocyanate groups, thiols, alkylthiocarboxylates, Di- and / or polysulfidic groups.

Bevorzugt sind Oberflächenmodifikatoren, die über eine funktionelle Gruppe an die Titandioxidpartikel gebunden sind und über eine andere funktionelle Gruppe mit der polymeren Matrix Wechselwirken.Prefers are surface modifiers, the above a functional group bound to the titanium dioxide particles and over another functional group interacts with the polymeric matrix.

Die Oberflächenmodifikatoren können chemisch und/oder physikalisch an die Partikeloberfläche gebunden sein. Die chemische Bindung kann kovalent oder ionisch sein. Als physikalische Bindung sind Dipol-Dipol- oder Van-der-Waals-Bindungen möglich. Bevorzugt ist die Anbindung der Oberflächenmodifikatoren über kovalente Bindungen oder über physikalische Dipol-Dipol-Bindungen.The surface modifiers can chemically and / or physically bound to the particle surface be. The chemical bond can be covalent or ionic. When physical bond are possible dipole-dipole or van der Waals bonds. Prefers is the attachment of surface modifiers via covalent Ties or over physical dipole-dipole bonds.

Erfindungsgemäß besitzen die oberflächenmodifizierten Titandioxidpartikel die Fähigkeit, über die Oberflächenmodifikatoren teilweise oder ganz eine chemische und/oder physikalische Bindung zur polymeren Matrix einzugehen. Als chemische Bindungsarten sind kovalente und ionische Bindungen geeignet. Als physikalische Bindungsarten sind Dipol-Dipol- und Van-der-Waals-Bindungen geeignet.Own according to the invention the surface modified Titanium dioxide particles have the ability to work through the surface modifiers partially or completely a chemical and / or physical bond to enter the polymeric matrix. As chemical bonding types are covalent and ionic bonds are suitable. As physical bond types dipole-dipole and van der Waals bonds are suitable.

Vorzugsweise kann zur Herstellung des erfindungsgemäßen Komposits zunächst ein Masterbatch hergestellt werden, der vorzugsweise 5-80 Gew. % Titandioxid enthält. Dieses Masterbatch kann dann entweder nur mit dem Rohpolymer verdünnt oder mit den weiteren Bestandteilen der Rezeptur vermischt und ggf. nochmals dispergiert werden.Preferably may for the preparation of the composite according to the invention first Masterbatch are prepared, preferably 5-80 wt.% Titanium dioxide contains. This masterbatch can then either diluted with the crude polymer or mixed with the other ingredients of the recipe and possibly again be dispersed.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Komposits kann auch ein Verfahren gewählt werden, wobei das Titandioxid zunächst in organischen Substanzen insbesondere in Polyolen, Polyglycolen, Polyethern, Dicarbonsäuren und deren Derivate, AH-Salz, Caprolactam, Paraffinen, Phosphorsäureestern, Hydroxycarbonsäureestern, Cellulose, Styrol, Methylmethacrylat, organischen Diamiden, Epoxidharzen und Weichmachern (u.a. DOP, DIDP, DINP) eingearbeitet und dispergiert wird. Diese mit Titandioxid versetzten organischen Substanzen können dann als Ausgangsmaterial für die Komposit-Herstellung genutzt werden.to Production of the composite according to the invention can also choose a procedure be, with the titanium dioxide first in organic substances especially in polyols, polyglycols, polyethers, dicarboxylic acids and their derivatives, AH salt, caprolactam, paraffins, phosphoric esters, hydroxy carboxylic acid esters, Cellulose, styrene, methyl methacrylate, organic diamides, epoxy resins and plasticizers (including DOP, DIDP, DINP) incorporated and dispersed becomes. These titanium dioxide-added organic substances can then as starting material for the composite production can be used.

Zur Dispergierung vom Titandioxid im Masterbatch bzw. in organischen Substanzen können übliche Dispergierverfahren, insbesondere unter Verwendung von Schmelzeextrudern, Dissolvern, Dreiwalzen, Kugelmühlen, Perlmühlen, Tauchmühlen, Ultraschall oder Knetern verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Tauchmühlen oder Perlmühlen mit Perlendurchmessern von d < 1,5 mm.For dispersing the titanium dioxide in the masterbatch or in organic substances, it is possible to use customary dispersion methods, in particular using melt extruders, dissolvers, three-rollers, ball mills, bead mills, dip mills, ultrasound or kneaders. Particularly advantageous is the Use of dip mills or bead mills with pearl diameters d <1.5 mm.

Das erfindungsgemäße Komposit hat überraschenderweise herausragende mechanische und tribologische Eigenschaften. Im Vergleich zum ungefüllten Polymer haben die erfindungsgemäßen Komposite deutlich verbesserte Biegemodule, Biegefestigkeiten, Zugmodule, Zugfestigkeiten, Risszähigkeiten, Bruchzähigkeiten, Schlagzähigkeiten und Verschleißraten.The composite according to the invention has surprisingly outstanding mechanical and tribological properties. Compared to the unfilled Polymer have the composites of the invention significantly improved bending moduli, bending strengths, tensile moduli, Tensile strengths, fracture toughness, Fracture toughness, impact strength and wear rates.

Gegenstand der Erfindung sind im Einzelnen:

  • – Komposite, bestehend aus mindestens einem Thermoplast, mindestens einem Hochleistungskunststoff und/oder mindestens einem Epoxidharz und einem gefällten, oberflächenmodifiziertem Titandioxid, dessen Kristallitgröße d50 kleiner 350 nm, bevorzugt kleiner 200 nm ist und besonders bevorzugt zwischen 3 und 50 nm beträgt und wobei das Titandioxid sowohl anorganisch und/oder organisch oberflächenmodifiziert sein kann (nachfolgend auch Titandioxid-Komposite genannt);
  • – Titandioxid-Komposite, wobei als Thermoplast Polyester, Polyamid, PET, Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, dessen Copolymerisate und Elends, Polycarbonat, PMMA oder PVC eingesetzt wird;
  • – Titandioxid-Komposite, wobei als Hochleistungskunststoff PTFE, Fluor-Thermoplaste (z. B. FEP, PFA, u.a.), PVDF, Polysulfone (z. B. PES, PSU, PPSU, u.a.), Polyetherimid, flüssigkristalline Polymere und Polyetherketone eingesetzt wird.
  • – Titandioxid-Komposite, wobei als Duromer ein Epoxidharz eingesetzt wird;
  • – Titandioxid-Komposite, wobei das Komposit 12 bis 99,8 Gew.-% Thermoplast, 0,1 bis 60 Gew.-% gefälltes, oberflächenmodifiziertes Titandioxid, 0 bis 80 Gew.-% mineralischen Füllstoff und/oder Glasfaser, 0,05 bis 10 Gew.-% Antioxidant, 0 bis 2,0 Gew.-% organischen Metalldesaktivator, 0 bis 2,0 Gew.-% Prozessadditive (u. a. Dispergierhilfen, Haftvermittler), 0 bis 10 Gew.-% Pigment, und 0 bis 40 Gew.-% Flammschutzmittel (z. B. Aluminiumhydroxid, Antimontrioxid, Magnesiumhydroxid, u. a.) enthält.
  • – Titandioxid-Komposite, wobei das Komposit 12 bis 99,9 Gew-% Hochleistungskunststoff, 0,1 bis 60 Gew-% gefälltes, oberflächenmodifiziertes Titandioxid, 0 bis 80 Gew-% mineralischen Füllstoff und/oder Glasfaser, 0 bis 5,0 Gew-% Prozessadditive (u.a. Dispergierhilfen, Haftvermittler), 0 bis 10 Gew-% Pigment enthält.
  • – Titandioxid-Komposite, wobei das Komposit 20 bis 99,9 Gew.-% Epoxidharz, 0,1 bis 60 Gew.-% gefälltes, oberflächenmodifiziertes Titandioxid, 0 bis 80 Gew.-% mineralischen Füllstoff und/oder Glasfaser, 0 bis 10 Gew.-% Prozessadditive, 0 bis 10 Gew.-% Pigment, und 0 bis 40 Gew.-% Aluminiumhydroxid enthält;
  • – Titandioxid-Komposite, wobei der Anteil von gefälltem, oberflächenmodifiziertem Titandioxid im Komposit 0,1 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 1,0 bis 20 Gew.-%, beträgt;
  • – Titandioxid-Komposite, wobei das Titandioxid eine anorganische und/oder eine organische Oberflächenmodifizierung besitzt;
  • – Titandioxid-Komposite, wobei die anorganische Oberflächenmodifizierung des ultrafeinen Titandioxids aus einer Verbindung besteht, die mindestens zwei der folgenden Elemente enthält: Aluminium-, Antimon-, Barium-, Calcium-, Cer-, Chlor-, Cobalt-, Eisen-, Phosphor-, Kohlenstoff-, Mangan-, Sauerstoff-, Schwefel-, Silicium-, Stickstoff-, Strontium-, Vanadium-, Zink-, Zinn- und/oder Zirkon-Verbindungen oder Salze;
  • – Titandioxid-Komposite, wobei die organische Oberflächenmodifizierung aus einem oder mehreren der folgenden Bestandteile besteht: Silane, Siloxane, Polysiloxane, Polycarbonsäuren, Polyester, Polyether, Polyamide, Polyethylenglykole, Polyalkohole, Fettsäuren, bevorzugt ungesättigte Fettsäuren, Polyacrylate, organische Phosphonsäuren, Titanate, Zirkonate, Alkyl- und/oder Arylsulfonate, Alkyl- und/oder Arylsulfate, Alkyl- und/oder Arylphosphorsäureester;
  • – Titandioxid-Komposite, wobei die Oberflächenmodifizierung eine oder mehrere der folgenden funktionellen Gruppen enthält: Hydroxyl-, Amino-, Carboxyl-, Epoxy-, Vinyl-, Methacrylat-, und/oder Isocyanat-Gruppen, Thiole, Alkylthiocarboxylate, Di- und/oder polysulfidische Gruppen;
  • – Titandioxid-Komposite, wobei die Oberflächenmodifizierung kovalent an die Partikeloberfläche angebunden ist;
  • – Titandioxid-Komposite, wobei die Oberflächenmodifizierung ionisch an die Partikeloberfläche gebunden ist;
  • – Titandioxid-Komposite, wobei die Oberflächenmodifizierung über physikalische Wechselwirkungen an die Partikeloberfläche gebunden ist;
  • – Titandioxid-Komposite, wobei die Oberflächenmodifizierung durch eine Dipol-Dipol- oder eine Van-der-Waals-Wechselwirkung an die Partikeloberfläche gebunden ist;
  • – Titandioxid-Komposite, wobei die oberflächenmodifizierten Titandioxidpartikel eine Bindung zur polymeren Matrix eingehen;
  • – Titandioxid-Komposite, wobei eine chemische Bindung zwischen den Titandioxidpartikeln und der polymeren Matrix vorliegt;
  • – Titandioxid-Komposite, wobei die chemische Bindung zwischen den Titandioxidpartikeln und der polymeren Matrix eine kovalente und/oder eine ionische Bindung ist;
  • – Titandioxid-Komposite, wobei eine physikalische Bindung zwischen den Titandioxidpartikeln und der polymeren Matrix vorliegt;
  • – Titandioxid-Komposite, wobei die physikalische Bindung zwischen den Titandioxidpartikeln und der polymeren Matrix eine Dipol-Dipol-Bindung (Keeson), eine induzierte Dipol-Dipol-Bindung (Debye) oder eine dispersive Bindung (Van-der-Waals) ist;
  • – Titandioxid-Komposite, wobei eine physikalische und eine chemische Bindung zwischen den Titandioxidpartikeln und der polymeren Matrix vorliegen;
  • – Verfahren zur Herstellung der Titandioxid-Komposite;
  • – Verfahren zur Herstellung der Titandioxid-Komposite, wobei zunächst ein Masterbatch hergestellt wird und das Titandioxid-Komposit durch Verdünnung des Masterbatches mit dem Rohpolymer erhalten wird, wobei das Masterbatch 5-80 Gew.-% Titandioxid, bevorzugt 15-60 Gew.-% Titandioxid enthält;
  • – Verfahren zur Herstellung der Titandioxid-Komposite, bei dem das Titandioxid enthaltende Masterbatch mit dem Rohpolymer verdünnt wird und sich vorzugsweise eine Dispergierung anschließt;
  • – Verfahren zur Herstellung der Titandioxid-Komposite, bei dem das Masterbatch mit den weiteren Bestandteile der Rezeptur in einem oder mehreren Schritten vermischt wird und sich vorzugsweise noch eine Dispergierung anschließt;
  • – Verfahren zur Herstellung der Titandioxid-Komposite, wobei das Titandioxid zunächst in organischen Substanzen insbesondere in Polyolen, Polyglycolen, Polyethern, Dicarbonsäuren und deren Derivate, AH-Salz, Caprolactam, Paraffinen, Phosphorsäureestern, Hydroxycarbonsäureestern, Cellulose, Styrol, Methylmethacrylat, organische Diamiden, Epoxidharzen und Weichmachern (u.a. DOP, DIDP, DINP) eingearbeitet und dispergiert wird;
  • – Verfahren zur Herstellung der Titandioxid-Komposite, wobei die mit Titandioxid versetzten organischen Substanzen als Ausgangsmaterial für die Komposit-Herstellung genutzt werden;
  • – Verfahren zur Herstellung der Titandioxid-Komposite, wobei die Dispergierung des Titandioxids im Masterbatch bzw. in den organischen Substanzen mittels üblicher Dispergierverfahren, insbesondere unter Verwendung von Schmelzextrudern, Dissolvern, Dreiwalzen, Kugelmühlen, Perlmühlen, Tauchmühlen, Ultraschall oder Knetern durchgeführt wird;
  • – Verfahren zur Herstellung der Titandioxid-Komposite, wobei für die Dispergierung des Titandioxids vorzugsweise Tauchmühlen oder Perlmühlen verwendet werden;
  • – Verfahren zur Herstellung der Titandioxid-Komposite, wobei für die Dispergierung des Titandioxids vorzugsweise Perlmühlen verwendet werden, wobei die Perlen vorzugsweise Durchmesser von d < 1,5 mm, besonders vorzugsweise von d < 1,0 mm, ganz besonders vorzugsweise von d < 0,3 mm besitzen;
  • – Titandioxid-Komposite, die verbesserte mechanische Eigenschaften und verbesserte tribologische Eigenschaften besitzen;
  • – Titandioxid-Komposite, bei denen gleichzeitig die Festigkeit und die Zähigkeit durch den Einsatz der oberflächenmodifizierten Titandioxidpartikel verbessert werden;
  • – Titandioxid-Komposite, bei denen die Verbesserung der Festigkeit und Zähigkeit in einem Biegeversuch oder einem Zugversuch beobachtet werden können;
  • – Titandioxid-Komposite, die verbesserte Schlagzähigkeiten und/oder verbesserte Kerbschlagzähigkeiten besitzen;
  • – Titandioxid-Komposite, bei denen die Verschleißfestigkeit durch den Einsatz der oberflächenmodifizierten Titandioxidpartikel verbessert wird;
  • – Titandioxid-Komposite, bei denen die Kratzfestigkeit durch den Einsatz der oberflächenmodifizierten Titandioxidpartikel verbessert wird;
  • – Titandioxid-Komposite, bei denen die Spannungsrissbeständigkeit durch den Einsatz der oberflächenmodifizierten Titandioxidpartikel verbessert wird;
  • – Titandioxid-Komposite, bei denen eine Verbesserung der Kriechbeständigkeit beobachtet werden kann;
  • – Verwendung der Titandioxid-Komposite als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Formkörpern, Halbzeugen, Folien oder Fasern, insbesondere für die Herstellung von Spritzgussteilen, Blasformen oder Fasern;
  • – Verwendung der Titandioxid-Komposite in Form von Fasern, die sich vorzugsweise durch verbesserte Reißfestigkeiten auszeichnen;
  • – Verwendung der Titandioxid-Komposite für Bauteile für den Automobil-, Luftfahrt- oder den Raumfahrt-Bereich, insbesondere in Form von Gleitlagern, Zahnrädern, Walzen- oder Kolbenbeschichtungen
  • – Verwendung der Titandioxid-Komposite beispielsweise zur Herstellung von Bauteilen im Gussverfahren, als Klebstoff, als Industriefußboden, als Betonbeschichtung, als Betonreparatur, als Korrosionsschutzbeschichtung, zum Vergießen von elektrischen Bauteilen oder anderen Objekten, zur Sanierung von Metallrohren, als Trägermaterial in der Kunst oder zum Abdichten von Holzterrarien.
The invention in detail:
  • - Composites, consisting of at least one thermoplastic, at least one high performance plastic and / or at least one epoxy resin and a precipitated, surface-modified titanium dioxide whose crystallite size d 50 is less than 350 nm, preferably less than 200 nm and more preferably between 3 and 50 nm and wherein the Titanium dioxide may be both inorganic and / or organic surface-modified (hereinafter also titania composites called);
  • - Titanium dioxide composites, being used as a thermoplastic polyester, polyamide, PET, polyethylene, polypropylene, polystyrene, its copolymers and blends, polycarbonate, PMMA or PVC;
  • Titanium dioxide composites, in which high performance plastics include PTFE, fluoroplastics (eg FEP, PFA, etc.), PVDF, polysulfones (eg PES, PSU, PPSU, etc.), polyetherimide, liquid crystalline polymers and polyether ketones ,
  • - Titanium dioxide composites, wherein as an elastomer an epoxy resin is used;
  • Titanium dioxide composites, wherein the composite 12 to 99.8 wt .-% thermoplastic, 0.1 to 60 wt .-% precipitated, surface-modified titanium dioxide, 0 to 80 wt .-% mineral filler and / or glass fiber, 0.05 to 10% by weight of antioxidant, 0 to 2.0% by weight of organic metal deactivator, 0 to 2.0% by weight of process additives (inter alia dispersing aids, adhesion promoters), 0 to 10% by weight of pigment, and 0 to 40 Wt .-% flame retardant (eg., Aluminum hydroxide, antimony trioxide, magnesium hydroxide, etc.) contains.
  • Titanium dioxide composites, wherein the composite 12 to 99.9 wt% high performance plastic, 0.1 to 60 wt% precipitated, surface-modified titanium dioxide, 0 to 80 wt% mineral filler and / or glass fiber, 0 to 5.0 wt -% process additives (including dispersing aids, adhesion promoters), 0 to 10% by weight of pigment.
  • Titanium dioxide composites, wherein the composite 20 to 99.9 wt .-% epoxy resin, 0.1 to 60 wt .-% precipitated, surface-modified titanium dioxide, 0 to 80 wt .-% mineral filler and / or glass fiber, 0 to 10 Wt% process additives, 0 to 10 wt% pigment, and 0 to 40 wt% aluminum hydroxide;
  • Titanium dioxide composites, wherein the proportion of precipitated, surface-modified titanium dioxide in the composite 0.1 to 60 wt .-%, preferably 0.5 to 30 wt .-%, particularly preferably 1.0 to 20 wt .-%, is;
  • Titanium dioxide composites, wherein the titanium dioxide has an inorganic and / or an organic surface modification;
  • Titanium dioxide composites, wherein the inorganic surface modification of the ultrafine titanium dioxide consists of a compound containing at least two of the following elements: aluminum, antimony, barium, calcium, cerium, chlorine, cobalt, iron, phosphorus , Carbon, manganese, oxygen, sulfur, silicon, nitrogen, strontium, vanadium, zinc, tin and / or zirconium compounds or salts;
  • Titanium dioxide composites, wherein the organic surface modification consists of one or more of the following constituents: silanes, siloxanes, polysiloxanes, polycarboxylic acids, polyesters, polyethers, polyamides, polyethylene glycols, polyalcohols, fatty acids, preferably unsaturated fatty acids, polyacrylates, organic phosphonic acids, titanates, zirconates , Alkyl and / or aryl sulfonates, alkyl and / or aryl sulfates, alkyl and / or aryl phosphoric acid esters;
  • Titanium dioxide composites, the surface modification containing one or more of the following functional groups: hydroxyl, amino, carboxyl, epoxy, vinyl, methacrylate, and / or isocyanate groups, thiols, alkylthiocarboxylates, di- and / or or polysulfidic groups;
  • - Titanium dioxide composites, wherein the surface modification is covalently attached to the particle surface;
  • - Titanium dioxide composites, wherein the surface modification is ionically bonded to the particle surface;
  • - Titanium dioxide composites, wherein the surface modification is bound to the particle surface via physical interactions;
  • Titanium dioxide composites, wherein the surface modification is bound to the particle surface by a dipole-dipole or van der Waals interaction;
  • - Titanium dioxide composites, wherein the surface-modified titanium dioxide particles form a bond to the polymeric matrix;
  • - Titanium dioxide composites, wherein a chemical bond between the titanium dioxide particles and the polymeric matrix is present;
  • - Titanium dioxide composites, wherein the chemical bond between the titanium dioxide particles and the polyme a matrix is a covalent and / or an ionic bond;
  • Titanium dioxide composites, wherein there is a physical bond between the titanium dioxide particles and the polymeric matrix;
  • Titanium dioxide composites, wherein the physical bond between the titanium dioxide particles and the polymeric matrix is a dipole-dipole bond (Keeson), an induced dipole-dipole bond (Debye) or a dispersive bond (Van der Waals);
  • Titanium dioxide composites wherein there is a physical and a chemical bond between the titanium dioxide particles and the polymeric matrix;
  • - Process for the preparation of titanium dioxide composites;
  • A process for the preparation of the titanium dioxide composites, wherein firstly a masterbatch is produced and the titanium dioxide composite is obtained by diluting the masterbatch with the crude polymer, the masterbatch containing 5-80% by weight of titanium dioxide, preferably 15-60% by weight Contains titanium dioxide;
  • - Process for the preparation of titanium dioxide composites, wherein the titanium dioxide-containing masterbatch is diluted with the crude polymer and preferably followed by a dispersion;
  • - Process for the preparation of titanium dioxide composites, in which the masterbatch is mixed with the other constituents of the formulation in one or more steps and preferably still followed by a dispersion;
  • - Process for the preparation of titanium dioxide composites, wherein the titanium dioxide first in organic substances, especially in polyols, polyglycols, polyethers, dicarboxylic acids and their derivatives, AH salt, caprolactam, paraffins, phosphoric esters, hydroxycarboxylic, cellulose, styrene, methyl methacrylate, organic diamides, Epoxy resins and plasticizers (including DOP, DIDP, DINP) is incorporated and dispersed;
  • - Process for the preparation of titanium dioxide composites, wherein the titanium dioxide added organic substances are used as starting material for the composite production;
  • - Process for the preparation of titanium dioxide composites, wherein the dispersion of the titanium dioxide in the masterbatch or in the organic substances by conventional dispersing method, in particular using melt extruders, dissolvers, three rollers, ball mills, bead mills, dip mills, ultrasound or kneaders is performed;
  • - Process for the preparation of titanium dioxide composites, wherein for the dispersion of titanium dioxide preferably dip mills or bead mills are used;
  • - Process for the preparation of titanium dioxide composites, preferably bead mills are used for the dispersion of titanium dioxide, wherein the beads preferably diameter of d <1.5 mm, particularly preferably d <1.0 mm, most preferably of d <0 , 3 mm own;
  • Titanium dioxide composites possessing improved mechanical properties and improved tribological properties;
  • Titanium dioxide composites, which at the same time improve the strength and toughness through the use of the surface-modified titanium dioxide particles;
  • Titanium dioxide composites for which the improvement in strength and toughness can be observed in a bending test or a tensile test;
  • Titanium dioxide composites having improved impact strengths and / or improved notched impact strengths;
  • - Titanium dioxide composites, in which the wear resistance is improved by the use of surface-modified titanium dioxide particles;
  • - Titanium dioxide composites, in which the scratch resistance is improved by the use of the surface-modified titanium dioxide particles;
  • - Titanium dioxide composites, in which the stress cracking resistance is improved by the use of the surface-modified titanium dioxide particles;
  • Titanium dioxide composites for which an improvement in creep resistance can be observed;
  • - Use of titanium dioxide composites as starting material for the production of moldings, semi-finished products, films or fibers, in particular for the production of injection molded parts, blow molding or fibers;
  • Use of the titanium dioxide composites in the form of fibers, which are preferably distinguished by improved tear strengths;
  • - Use of titanium dioxide composites for components for the automotive, aerospace or space sector, in particular in the form of plain bearings, gears, roller or piston coatings
  • Use of titanium dioxide composites, for example, for the production of components in the casting process, as an adhesive, industrial flooring, concrete coating, concrete repair, as corrosion protection coating, for casting of electrical components or other objects, for the renovation of metal pipes, as a support material in the art or Sealing of wood terrariums.

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele erläutert, ohne sie darauf einzuschränken.The Invention is illustrated by the following examples, without to restrict it to it.

Herstellung von anorganisch oberflächenmodifiziertem Titandioxid:Preparation of inorganic surface-modified Titanium dioxide:

3,7 kg einer 6,5 Gew.-%igen wässrigen Suspension ultrafeiner Titandioxid-Partikel mit mittleren Primärpartikeldurchmessern d50 von 14 nm (Ergebnis von TEM-Untersuchungen) werden unter Rühren auf eine Temperatur von 40°C erhitzt. Mit 10 %iger Natronlauge wird der pH-Wert der Suspension auf 12 eingestellt. Unter starkem Rühren werden gleichzeitig 14,7 ml einer wässrigen Natriumsilikatlösung (284 g SiO2/L), 51,9 ml einer Aluminiumsulfat-Lösung (mit 75 g Al2O3/L) und 9,7 ml einer Natriumaluminat-Lösung (275 g Al2O3/L) unter Einhaltung des pH-Wertes von 12,0 zur Suspension gegeben. Die Suspension wird für weitere 10 Minuten unter starkem Rühren homogenisiert. Anschließend wird der pH-Wert langsam, vorzugsweise innerhalb von 60 Minuten, durch Zugabe einer 5 %igen Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 7,5 eingestellt. Es schließt sich eine Reifezeit von 10 Minuten bei ebenfalls einer Temperatur 40°C an. Die Suspension wird dann auf eine Leitfähigkeit kleiner 100 μS/cm gewaschen und anschließend sprühgetrocknet.3.7 kg of a 6.5% strength by weight aqueous suspension of ultrafine titanium dioxide particles having average primary particle diameters d 50 of 14 nm (result of TEM investigations) are heated to a temperature of 40 ° C. with stirring. With 10% sodium hydroxide solution, the pH of the suspension is adjusted to 12. 14.7 ml of an aqueous sodium silicate solution (284 g of SiO 2 / L), 51.9 ml of an aluminum sulfate solution (containing 75 g of Al 2 O 3 / L) and 9.7 ml of a sodium aluminate solution ( 275 g of Al 2 O 3 / L) while maintaining the pH of 12.0 added to the suspension. The suspension is homogenized for a further 10 minutes with vigorous stirring. Subsequently, the pH is adjusted slowly, preferably within 60 minutes, by adding a 5% sulfuric acid to a pH of 7.5. This is followed by a maturing time of 10 minutes at a temperature of 40 ° C. The suspension is then washed to a conductivity of less than 100 μS / cm and then spray-dried.

Beispiel 1example 1

Als Ausgangsmaterial wird ein gefälltes, oberflächenmodifiziertes Titandioxid verwendet, das eine Kristallitgröße d50 von 14 nm besitzt. Die Titandioxidoberfläche ist anorganisch und organisch oberflächenmodifiziert. Die anorganische Oberflächenmodifizierung besteht aus einer Aluminium-Sauerstoff-Verbindung. Die organische Oberflächenmodifizierung besteht aus einem Polyalkohol. Der Polyalkohol geht mit der Oberfläche des Titandioxides eine physikalische Wechselwirkung ein. In einem Polyamid können die verbleibenden OH-Gruppen des Polyalkohols mit den Carbonyl-Resten (-C=O) des Polyamids eine Dipol-Dipol-Wechselwirkung eingehen.The starting material used is a precipitated, surface-modified titanium dioxide having a crystallite size d 50 of 14 nm. The titanium dioxide surface is inorganic and organically surface-modified. The inorganic surface modification consists of an aluminum-oxygen compound. The organic surface modification consists of a polyalcohol. The polyalcohol enters into a physical interaction with the surface of the titanium dioxide. In a polyamide, the remaining OH groups of the polyhydric alcohol with the carbonyl radicals (-C = O) of the polyamide can undergo a dipole-dipole interaction.

Zunächst wird ein 15 Vol.-%iges Komposit aus dem beschriebenem Titandioxid in Polyamid 66 mittels Extrusion hergestellt. Aus diesem Material werden Prüfkörper zur Prüfung der Biegefestigkeit (nach DIN EN ISO 178), der Zugfestigkeit (nach DIN EN ISO 527), der Schlagzähigkeit (nach ASTM E399-90) und der Kriechdehnung (nach DIN EN ISO 899-1) gefertigt. Die Ergebnisse der Prüfung sind in den Tabellen 1 und 2 aufgeführt. Der Einsatz des oberflächenmodifizierten Titandioxid hat die Biegefestigkeit, das Biegemodul, die Schlagzähigkeit, die Zugfestigkeit und die Kriechdehnung im Vergleich zum ungefüllten Polyamid 66 deutlich verbessert. Tabelle 1: Ergebnisse des 3-Punkt-Biegeversuchs des Komposits aus Beispiel 1 im Vergleich zum ungefüllten Polyamid 66 (PA 66) Probe Biegefestigkeit [MPa] Biegemodul [MPa] PA66 40 950 PA66 + 15 Vol.% oberflächenmodifiziertes Titandioxid 55 1420 Tabelle 2: Zugfestigkeit, Schlagzähigkeit und Kriechdehnung des Komposits aus Beispiel 1 im Vergleich zum ungefüllten Polyamid 66 (PA 66) Probe Zugfestigkeit [MPa] Schlagzähigkeit [kJ/m2] Kriechdehnung [%] PA66 33 2,1 1,4 PA66 + 15 Vol.% oberflächenmodifiziertes Titandioxid 46 3,5 0,9 First, a 15 vol .-% composite of the described titanium dioxide in polyamide 66 is prepared by extrusion. From this material test specimens for testing the flexural strength (according to DIN EN ISO 178), the tensile strength (according to DIN EN ISO 527), the impact strength (according to ASTM E399-90) and the creep strain (according to DIN EN ISO 899-1) are manufactured. The results of the test are shown in Tables 1 and 2. The use of the surface-modified titanium dioxide has markedly improved flexural strength, flexural modulus, impact strength, tensile strength and creep strain compared to unfilled polyamide 66. Table 1: Results of the 3-point bending test of the composite from Example 1 in comparison to the unfilled polyamide 66 (PA 66) sample Bending strength [MPa] Flexural modulus [MPa] PA66 40 950 PA66 + 15 vol.% Surface-modified titanium dioxide 55 1420 TABLE 2 Tensile strength, impact resistance and creep strain of the composite from Example 1 in comparison to unfilled polyamide 66 (PA 66) sample Tensile strength [MPa] Impact strength [kJ / m 2 ] Creep strain [%] PA66 33 2.1 1.4 PA66 + 15 vol.% Surface-modified titanium dioxide 46 3.5 0.9

Beispiel 2Example 2

Das 15 Vol.-%ige Komposit aus Beispiel 1 wurde mittels Extrusion auf Partikelgehalte von 0,5-7,0 Vol.-% verdünnt. Aus diesen Kompositen und dem 15 Vol.-%igen Komposit wurden Probekörper für die Prüfung der Kerbschlagzähigkeit nach Charpy (DIN EN ISO 179) hergestellt. Die Ergebnisse der Prüfung der Kerbschlagzähigkeit sind in der 1 aufgetragen. Die Kerbschlagzähigkeit der Komposite ist im Vergleich zum ungefüllten Polyamid 66 signifikant erhöht. Überraschenderweise führen sehr niedrige Partikelgehalte von 0,5-2,0 Vol.% zu den höchsten Kerbschlagzähigkeiten.The 15 vol.% Composite from Example 1 was diluted by extrusion to particle contents of 0.5-7.0 vol.%. From these composites and the 15 vol.% Composite specimens were prepared for Charpy impact strength testing (DIN EN ISO 179). The results of the test of Impact impact are in the 1 applied. The notched impact strength of the composites is significantly increased compared to the unfilled polyamide 66. Surprisingly, very low particle contents of 0.5-2.0 vol.% Lead to the highest notched impact strengths.

Beispiel 3Example 3

Als Ausgangsmaterial wird ein gefälltes, oberflächenmodifiziertes Titandioxid verwendet, das eine Kristallitgröße d50 von 14 nm besitzt. Die Titandioxidoberfläche ist anorganisch und organisch oberflächenmodifiziert. Die anorganische Oberflächenmodifizierung besteht aus einer Aluminium-Sauerstoff-Verbindung. Die organische Oberflächenmodifizierung besteht aus einem Polyalkohol. Der Polyalkohol geht mit der Oberfläche des Titandioxides eine physikalische Wechselwirkung ein.The starting material used is a precipitated, surface-modified titanium dioxide having a crystallite size d 50 of 14 nm. The titanium dioxide surface is inorganic and organically surface-modified. The inorganic surface modification consists of an aluminum-oxygen compound. The organic surface modification consists of a polyalcohol. The polyalcohol enters into a physical interaction with the surface of the titanium dioxide.

Als polymere Matrix wird das kommerziell erhältliche Epoxidharz Epilox A 19-03 der Fa. Leuna-Harze GmbH verwendet. Als Härter wird der aminische Härter HY 2954 der Fa. Vantico GmbH & Co KG verwendet.When polymeric matrix is the commercially available Epilox A epoxy resin 19-03 Fa. Leuna resins GmbH used. The hardener is the amine hardener HY 2954 of the company Vantico GmbH & Co KG used.

Zunächst wird das pulverförmige Titandioxid in das flüssige Epoxydharz unter Dissolverdispergierung mit einem Gehalt von 14 Vol.-% eingearbeitet. Nach dieser Vordispergierung wird das Gemisch mit einer Tauchmühle 90 Minuten bei einer Drehzahl von 2500 U/min dispergiert. Als Perlen werden 1 mm Zirkondioxidperlen verwendet. Dieser Ansatz wird mit dem Reinharz gemischt, so dass nach Zugabe des Härters Komposite entstehen, die 2 Vol.-% bzw. 10 Vol.-% Titandioxid enthalten. Die Aushärtung der Komposite erfolgt im Trockenschrank.First, will the powdery one Titanium dioxide in the liquid Epoxy resin with dissolver dispersion with a content of 14 Vol .-% incorporated. After this predispersion, the mixture becomes with a dip mill Dispersed for 90 minutes at a speed of 2500 rev / min. As pearls 1 mm zirconia beads are used. This approach comes with mixed with the pure resin so that composites are formed after the addition of the hardener, containing 2 vol .-% and 10 vol .-% titanium dioxide. The curing of the Composite takes place in the drying cabinet.

Beispiel 4Example 4

Für die nachfolgend beschriebenen mechanischen Prüfungen des Komposits aus Beispiel 3 werden Prüfkörper mit definierten Abmessungen hergestellt. Die mechanische Charakterisierung erfolgt in einem Dreipunktbiegeversuch nach DIN EN ISO 178 anhand von Probekörpern, die aus gegossenen Platten mit einer Präzisionssäge herausgearbeitet wurden. Mindestens fünf Proben der Abmessungen 80 × 10 × 4 mm3 werden bei einer Prüfgeschwindigkeit von 2 mm/min bei Zimmertemperatur geprüft.For the mechanical tests of the composite from Example 3 described below, test specimens with defined dimensions are produced. The mechanical characterization is carried out in a three-point bending test according to DIN EN ISO 178 on the basis of specimens, which were machined from cast plates with a precision saw. At least five samples of dimensions 80 × 10 × 4 mm 3 are tested at a test speed of 2 mm / min at room temperature.

Die Bestimmung der Bruchzähigkeit KIC (nach ASTM E399-90) erfolgt bei einer Prüfgeschwindigkeit von 0,1 mm/min mittels Compact Tension (CT) Probekörpern. In den CT-Proben wurde ein scharfer Anriss durch den kontrollierten Impact einer Rasierklinge erzeugt. Dadurch ergibt sich an der Rissspitze der zur Ermittlung des kritischen Spannungsintensitätsfaktors erforderliche ebene Dehnungszustand.The fracture toughness K IC (according to ASTM E399-90) is determined at a test speed of 0.1 mm / min using Compact Tension (CT) specimens. In the CT samples, a sharp tear was produced by the controlled impact of a razor blade. This results in the crack tip of the required for determining the critical stress intensity factor level strain state.

Die Ergebnisse der Biegeversuche und der Prüfung der Bruchzähigkeit sind in der Tabelle 3 aufgeführt. Die erfindungsgemäßen Komposite zeigen im Vergleich zum Reinharz stark verbesserte Eigenschaften. Die Biegefestigkeit konnte um 11 %, das Biegemodul sogar um 45 % im Vergleich zum ungefüllten Reinharz verbessert werden. Die Bruchzähigkeit wurde um ca. 40 % erhöht. Tabelle 3: Ergebnisse des Biegeversuchs und der Prüfung der Bruchzähigkeit der Komposite aus Beispiel 3 bzw. 4 Biegemodul [MPa] Biegefestigkeit [MPa] Bruchzähigkeit [MPa m½] 2800 132 0,63 2900 134 0,80 4100 148 0,88 The results of the bending tests and the fracture toughness test are shown in Table 3. The composites of the invention show greatly improved properties compared to the pure resin. The flexural strength could be improved by 11%, the flexural modulus even by 45% compared to the unfilled pure resin. The fracture toughness was increased by about 40%. Table 3: Results of the bending test and the fracture toughness test of the composites of Examples 3 and 4, respectively Flexural modulus [MPa] Bending strength [MPa] Fracture toughness [MPa m ½ ] 2800 132 0.63 2900 134 0.80 4100 148 0.88

Beispiel 5Example 5

Aus dem Komposit des Beispiels 3 werden Prüfkörper (Pins) der Abmessungen 4 × 4 × 20 mm3 gesägt. Diese Prüfkörper werden mit Hilfe der Modell-Prüfanordnung „Block und Ring" (2), anhand derer sich Abrasiwerschleißversuche durchführen lassen, tribologisch charakterisiert. Beim Abrasivversuch dienen geschliffene Nadellagerrinnenringe aus Stahl 100Cr6 mit einem Durchmesser von 60 mm als Gegenkörper, deren Oberfläche durch aufgeklebtes Korundpapier der Körnung 240 zur Erhöhung der Rauhigkeit modifiziert wurde. Vor Beginn des Versuchs werden die Stahlringe mit Aceton gereinigt, um störende Öl- oder Schmutzrückstände zu beseitigen. Die Prüfkörper wurden ebenfalls gereinigt und ihre Anfangsmasse mA mit der Präzisionswaage bestimmt. Zur Durchführung der Verschleißversuche werden die Proben mit einer konstanten Flächenpressung p gegen die entsprechende Kontaktfläche des Gegenkörpers gedrückt, der mit konstanter Drehzahl rotiert. Ein Gewicht mit definierter Masse erzeugt über einen Hebelarm den gewünschten Anpressdruck bzw. die Normalkraft FN. Alle Versuche werden bei Zimmertemperatur und einer Versuchsdauer von 30 Sekunden durchgeführt, wobei die Flächenpressung p systematisch variiert wird. Aus statistischen Gründen werden vier Proben jeden Materials geprüft. Nach Beendigung des Versuchs werden die verschleißbedingte Gewichtsabnahme Δm der Proben bestimmt. Daraus ließ sich die spezifische Verschleißrate ws gemäß folgender Formel berechnen:

Figure 00200001

Δm:
Gewichtsabnahme
ρ:
Dichte
v:
Rotationsgeschwindigkeit des Gegenkörpers
t:
Laufzeit
FN:
Normalkraft
From the composite of Example 3, specimens (pins) of dimensions 4 × 4 × 20 mm 3 are sawn. These test specimens are tested with the aid of the model test arrangement "Block and Ring" ( 2 ), by means of which abrasion wear tests can be carried out, are characterized in a tribological way. In the abrasion test, ground needle roller bearings of steel 100Cr6 with a diameter of 60 mm serve as a counter-body, the surface of which was modified by glued-on corundum paper of the 240 grit to increase the roughness. Before starting the experiment, the steel rings are cleaned with acetone to remove any troublesome oil or dirt residue. The specimens were also cleaned and their initial mass m A determined with the precision balance. To carry out the wear tests, the samples with a constant Flä Pressing p pressed against the corresponding contact surface of the counter body, which rotates at a constant speed. A weight with a defined mass generates the desired contact pressure or the normal force F N via a lever arm. All experiments are carried out at room temperature and a test duration of 30 seconds, wherein the surface pressure p is systematically varied. For statistical reasons, four samples of each material are tested. After the end of the experiment, the wear-related weight loss Δm of the samples is determined. From this, the specific wear rate w s was calculated according to the following formula:
Figure 00200001
Dm:
loss in weight
ρ:
density
v:
Rotational speed of the counter body
t:
running time
F N :
normal force

3 zeigt die gemessene Verschleißrate als Funktion des Anpressdrucks. Unabhängig vom Anpressdruck ist die Verschleißrate der erfindungsgemäßen Komposite (Epilox A19-03/TiO2 2 Vol.-% und Epilox A19-03/TiO2 10 Vol.-%) deutlich niedriger, als die Verschleißrate des Reinharzes. Insgesamt kann eine Verbesserung von bis zu 40 % erreicht werden. 3 shows the measured wear rate as a function of the contact pressure. Regardless of the contact pressure, the wear rate of the composites according to the invention (Epilox A19-03 / TiO 2 2 vol.% And Epilox A19-03 / TiO 2 10 vol.%) Is significantly lower than the wear rate of the pure resin. Overall, an improvement of up to 40% can be achieved.

Beispiel 6Example 6

Als Ausgangsmaterial wird ein gefälltes, oberflächenmodifiziertes Titandioxid verwendet, das eine Kristallitgröße d50 von 14 nm besitzt. Die Titandioxidoberfläche ist anorganisch und organisch oberflächenmodifiziert. Die anorganische Oberflächenmodifizierung besteht aus einer Aluminium-Sauerstoff-Verbindung. Die organische Oberflächenmodifizierung besteht aus einem Epoxysilan, welches kovalente Bindungen zur polymeren Matrix ausbilden kann.The starting material used is a precipitated, surface-modified titanium dioxide having a crystallite size d 50 of 14 nm. The titanium dioxide surface is inorganic and organically surface-modified. The inorganic surface modification consists of an aluminum-oxygen compound. The organic surface modification consists of an epoxysilane, which can form covalent bonds to the polymeric matrix.

Als polymere Matrix wird das kommerziell erhältliche Epoxidharz Epilox A 19-03 der Fa. Leuna-Harze GmbH verwendet. Als Härter wird der aminische Härter HY 2954 der Fa. Vantico GmbH & Co KG verwendet.When polymeric matrix is the commercially available Epilox A epoxy resin 19-03 Fa. Leuna resins GmbH used. The hardener is the amine hardener HY 2954 of the company Vantico GmbH & Co KG used.

Zunächst wird das pulverförmige Titandioxid in das flüssige Epoxydharz unter Dissolverdispergierung mit einem Gehalt von 14 Vol.-% eingearbeitet. Nach dieser Vordispergierung wird das Gemisch mit einer Tauchmühle 90 Minuten bei einer Drehzahl von 2500 U/min dispergiert. Als Perlen werden 1 mm Zirkondioxidperlen verwendet. Dieser Ansatz wird mit dem Reinharz gemischt, so dass nach Zugabe des Härters Komposite entstehen, die 2 Vol.-% bzw. 10 Vol.-% Titandioxid enthalten. Die Aushärtung der Komposite erfolgt im Trockenschrank.First, will the powdery one Titanium dioxide in the liquid Epoxy resin with dissolver dispersion with a content of 14 Vol .-% incorporated. After this predispersion, the mixture becomes with a dip mill Dispersed for 90 minutes at a speed of 2500 rev / min. As pearls 1 mm zirconia beads are used. This approach comes with mixed with the pure resin so that composites are formed after the addition of the hardener, containing 2 vol .-% and 10 vol .-% titanium dioxide. The curing of the Composite takes place in the drying cabinet.

Beispiel 7Example 7

Für die nachfolgend beschriebenen mechanischen Prüfungen des Komposits aus Beispiel 6 werden Prüfkörper mit definierten Abmessungen hergestellt. Die Prüfkörper-Herstellung und die mechanischen Untersuchungen an den Prüfkörpern finden analog zum Beispiel 4 statt.For the following described mechanical tests of the composite from Example 6 are test specimens with defined dimensions produced. The test specimen production and the mechanical tests on the specimens are analogous to the example 4 instead.

Die Ergebnisse der Biegeversuche und Prüfung der Bruchzähigkeit sind in der Tabelle 4 aufgeführt. Die erfindungsgemäßen Komposite zeigen im Vergleich zum Reinharz stark verbesserte Eigenschaften. Tabelle 4: Ergebnisse des Biegeversuchs und der Prüfung der Bruchzähigkeit Probe Biegemodul [MPa] Biegefestigkeit [MPa] Bruchzähigkeit [MPa m1/2] Kerbschlagzähigkeit [kJ/m2] Reinharz (Epilox A 19-03) 2380 69 0,63 0,9 Reinharz +1 Vol.-% oberflächenmodifiziertes Titandioxid mit Dipol-Dipol-Wechselwirkungen 3000 64 0,83 n.b. Reinharz + 2 Vol.-% oberflächenmodifiziertes Titandioxid mit vernetzenden Gruppen 2390 84 0,78 1,2 Reinharz + 10 Vol.-% oberflächenmodifiziertes Titandioxid mit vernetzenden Gruppen 3600 85 1,42 1,6 The results of the bending tests and the fracture toughness test are shown in Table 4. The composites of the invention show greatly improved properties compared to the pure resin. Table 4: Results of the bending test and the fracture toughness test sample Flexural modulus [MPa] Bending strength [MPa] Fracture toughness [MPa m 1/2 ] Notched impact strength [kJ / m 2 ] Pure resin (Epilox A 19-03) 2380 69 0.63 0.9 Reinharz +1 Vol .-% surface-modified titanium dioxide with dipole-dipole interactions 3000 64 0.83 nb Pure resin + 2% by volume surface-modified titanium dioxide with crosslinking groups 2390 84 0.78 1.2 Pure resin + 10% by volume surface-modified titanium dioxide with crosslinking groups 3600 85 1.42 1.6

Claims (25)

Komposit aus Füllstoffen und Pigmenten in einer polymeren Matrix, dadurch gekennzeichnet, dass es Titandioxid, mindestens einen Thermoplast, einen Hochleistungskunststoff und/oder ein Epoxidharz enthält, wobei die Kristallitgröße des Titandioxids d50 kleiner 350 nm, bevorzugt kleiner 200 nm ist und besonders bevorzugt zwischen 3 und 50 nm beträgt und das Titandioxid sowohl anorganisch und/oder organisch oberflächenmodifiziert sein kann.Composite of fillers and pigments in a polymeric matrix, characterized in that it contains titanium dioxide, at least one thermoplastic, a high performance plastic and / or an epoxy resin, wherein the crystallite size of the titanium dioxide d 50 is less than 350 nm, preferably less than 200 nm and more preferably between 3 and 50 nm and the titanium dioxide may be both inorganic and / or organic surface-modified. Komposit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Thermoplast mindestens ein Polyester, ein Polyamid, ein PET, ein Polyethylen, ein Polypropylen, ein Polystyrol, dessen Copolymerisate und/oder Elends, ein Polycarbonat, ein PMMA und/oder ein Polyvinylchlorid oder dass als Thermoplast Mischungen von mindestens zwei dieser Thermoplaste ausgewählt werden.Composite according to claim 1, characterized in that as thermoplastic at least one polyester, a Polyamide, a PET, a polyethylene, a polypropylene, a polystyrene, its copolymers and / or blends, a polycarbonate, a PMMA and / or a polyvinyl chloride or that as a thermoplastic mixtures be selected from at least two of these thermoplastics. Komposit gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Hochleistungskunststoff mindestens ein PTFE, ein Fluor-Thermoplast (z. B. FEP, PFA, u.a.), PVDF, ein Polysulfon (z. B. PES, PSU, PPSU, u.a.), ein Polyetherimid, ein flüssigkristallines Polymer und/oder ein Polyetherketon oder dass als Hochleistungskunststoff Mischungen von mindestens zwei dieser Hochleistungskunststoffe ausgewählt werden.Composite according to claim 1 or 2, characterized in that as a high-performance plastic at least one PTFE, a fluoroplastic (eg FEP, PFA, etc.), PVDF, a polysulfone (eg PES, PSU, PPSU, etc.), a polyetherimide, a liquid crystalline Polymer and / or a polyether ketone or as a high performance plastic Mixtures of at least two of these high performance plastics are selected. Komposit gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Komposit 12 bis 99,8 Gew.-% Thermoplast, 0,1 bis 60 Gew.-% Titandioxid, 0 bis 80 Gew.-% mineralischen Füllstoff und/oder Glasfaser, 0,05 bis 10 Gew.-% Antioxidant, 0 bis 2,0 Gew.-% organischen Metalldesaktivator, 0 bis 2,0 Gew.-% Prozessadditive (u. a. Dispergierhilfen, Haftvermittler, u. a.), 0 bis 10 Gew.-% Pigment, und 0 bis 40 Gew.-% Flammschutzmittel (z. B. Aluminiumhydroxid, Antimontrioxid, Magnesiumhydroxid, u. a.) enthält.Composite according to a or more of the claims 1 to 3, characterized in that the composite 12 to 99.8 wt .-% Thermoplastic, 0.1 to 60 wt .-% titanium dioxide, 0 to 80 wt .-% mineral Filler and / or Glass fiber, 0.05 to 10% by weight of antioxidant, 0 to 2.0% by weight of organic Metal deactivator, 0 to 2.0% by weight of process additives (inter alia dispersing aids, Adhesion promoter, u. a.), 0 to 10 wt .-% pigment, and 0 to 40 wt .-% Flame retardants (eg aluminum hydroxide, antimony trioxide, magnesium hydroxide, u. a.) contains. Komposit gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Komposit 12 bis 99,9 Gew-% Hochleistungskunststoff, 0,1 bis 60 Gew-% Titandioxid, 0 bis 80 Gew-% mineralischen Füllstoff und/oder Glasfaser, 0 bis 5,0 Gew-% Prozessadditive (u.a. Dispergierhilfen, Haftvermittler), 0 bis 10 Gew-% Pigment enthält.Composite according to a or more of the claims 1 to 4, characterized in that the composite 12 to 99.9% by weight High performance plastic, 0.1 to 60 wt% titanium dioxide, 0 to 80 % By weight mineral filler and / or glass fiber, 0 to 5.0% by weight of process additives (inter alia dispersing aids, Adhesion promoter), 0 to 10% by weight of pigment. Komposit gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Komposit 20 bis 99,9 Gew.-% Epoxidharz, 0,1 bis 60 Gew.-% Titandioxid, 0 bis 80 Gew.-% mineralischen Füllstoff und/oder Glasfaser, 0 bis 10 Gew.-% Prozessadditive, 0 bis 10 Gew.-% Pigment, und 0 bis 40 Gew.-% Aluminiumhydroxid enthält.Composite according to one or more of Claims 1 to 5, characterized in that the composite contains 20 to 99.9% by weight of epoxy resin, 0.1 to 60% by weight of titanium dioxide, 0 to 80% by weight of mineral filler and / or or glass fiber, 0 to 10% by weight of process additives, 0 to 10% by weight of pigment, and 0 to 40% by weight of alumi contains niumhydroxid. Komposit gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Titandioxid im Komposit 0,1 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 1,0 bis 20 Gew.-%, beträgt.Composite according to a or more of the claims 1 to 6, characterized in that the proportion of titanium dioxide in the Composite 0.1 to 60 wt .-%, preferably 0.5 to 30 wt .-%, especially preferably 1.0 to 20 wt .-%, is. Komposit gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Titandioxid mit mindestens einer anorganischen und/oder organischen Verbindung oberflächenmodifiziert ist.Composite according to a or more of the claims 1 to 7, characterized in that the titanium dioxide with at least an inorganic and / or organic compound surface-modified is. Komposit gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil der anorganischen Verbindungen bezogen auf Titandioxid 0,1 bis 50,0 Gew.-%, bevorzugt 1,0 bis 10,0 Gew.-% beträgt.Composite according to claim 8, characterized in that the weight fraction of the inorganic compounds based on titanium dioxide 0.1 to 50.0 wt .-%, preferably 1.0 to 10.0 Wt .-% is. Komposit gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganischen Verbindungen ausgewählt sind aus wasserlöslichen Aluminium-, Antimon-, Barium-, Calcium-, Cer-, Chlor-, Cobalt-, Eisen-, Phosphor-, Kohlenstoff-, Mangan-, Sauerstoff-, Schwefel-, Silicium-, Stickstoff-, Strontium-, Vanadium-, Zink-, Zinn- und/oder Zirkon-Verbindungen oder Salzen.Composite according to claim 8 or 9, characterized in that the inorganic compounds are selected from water-soluble Aluminum, antimony, barium, calcium, cerium, chlorine, cobalt, Iron, phosphorus, carbon, manganese, oxygen, sulfur, Silicon, nitrogen, strontium, vanadium, zinc, tin and / or Zirconium compounds or salts. Komposit gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Verbindungen ausgewählt sind aus einer oder mehreren der folgenden Verbindungen: Silane, Siloxane, Polysiloxane, Polycarbonsäuren, Polyester, Polyether, Polyamide, Polyethylenglykole, Polyalkohole, Fettsäuren, bevorzugt ungesättigte Fettsäuren, Polyacrylate, organische Phosphonsäuren, Titanate, Zirkonate, Alkyl- und/oder Arylsulfonate, Alkyl- und/oder Arylsulfate, Alkyl- und/oder Arylphosphorsäureester.Composite according to a or more of the claims 8 to 10, characterized in that the organic compounds selected are from one or more of the following compounds: silanes, Siloxanes, polysiloxanes, polycarboxylic acids, polyesters, polyethers, Polyamides, polyethylene glycols, polyalcohols, fatty acids, preferred unsaturated fatty acids, Polyacrylates, organic phosphonic acids, titanates, zirconates, Alkyl and / or arylsulfonates, alkyl and / or aryl sulfates, alkyl and / or aryl phosphoric acid esters. Komposit gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenmodifizierung eine oder mehrere der folgenden funktionellen Gruppen enthält: Hydroxyl-, Amino-, Carboxyl-, Epoxy-, Vinyl-, Methacrylat-, und/oder Isocyanat-Gruppen, Thiole, Alkylthiocarboxylate, Di- und/oder polysulfidische Gruppen.Composite according to a or more of the claims 8 to 10, characterized in that the surface modification contains one or more of the following functional groups: hydroxyl, Amino, carboxyl, epoxy, vinyl, methacrylate, and / or isocyanate groups, Thiols, alkyl thiocarboxylates, di- and / or polysulfidic groups. Komposit gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die oberflächenmodifizierten Titandioxidpartikel eine Bindung zur polymeren Matrix eingehen.Composite according to a or more of the claims 8 to 12, characterized in that the surface-modified Titanium dioxide particles form a bond to the polymeric matrix. Komposit gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Titandioxidpartikel eine Primärpartikelgröße d50 von kleiner oder gleich 0,1 μm, vorzugsweise von 0,05 bis 0,005 μm aufweisen.Composite according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that the titanium dioxide particles have a primary particle size d 50 of less than or equal to 0.1 microns, preferably from 0.05 to 0.005 microns. Verfahren zur Herstellung eines Komposits gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Titandioxid und einem Teil des Rohpolymers ein Masterbatch hergestellt wird und das Komposit durch Verdünnung des Masterbatches mit dem Rohpolymer unter Dispergierung erhalten wird.Process for the preparation of a composite according to or more of the claims 1 to 14, characterized in that from the titanium dioxide and a Part of the raw polymer is a masterbatch and the composite by dilution of the masterbatch with the crude polymer under dispersion becomes. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Titandioxid und einem Teil des Rohpolymers ein Masterbatch hergestellt wird und das Komposit durch Verdünnung des Masterbatches mit dem Rohpolymer erhalten wird, wobei der Masterbatch 5-80 Gew.-% Titandioxid, bevorzugt 15-60 Gew.-% Titandioxid enthält.Method according to claim 15, characterized in that from the titanium dioxide and a part the raw polymer is a masterbatch and the composite by dilution of the masterbatch with the crude polymer, the masterbatch 5-80 wt .-% titanium dioxide, preferably 15-60 wt .-% titanium dioxide. Verfahren gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Masterbatch mit den weiteren Bestandteile der Rezeptur in einem oder mehreren Schritten vermischt wird und sich vorzugsweise eine Dispergierung anschließt.Method according to claim 15 or 16, characterized in that the masterbatch with the other ingredients of the recipe in one or more steps is mixed and preferably followed by a dispersion. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Titandioxid zunächst in organischen Substanzen, insbesondere in Aminen, Polyolen, Styrolen, Formaldehyden und dessen Formmassen, Vinylestern-Harzen, Polyesterharzen oder Silikonharzen eingearbeitet und dispergiert wird.Method according to one or more of the claims 15 to 17, characterized in that the titanium dioxide is initially in organic substances, especially in amines, polyols, styrenes, Formaldehydes and its molding compounds, vinyl ester resins, polyester resins or silicone resins are incorporated and dispersed. Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Titandioxid versetzten organischen Substanzen als Ausgangsmaterial für die Komposit-Herstellung genutzt werden.Method according to claim 18, characterized in that the offset with the titanium dioxide organic substances as starting material for the composite production be used. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispergierung des Titandioxids im Masterbatch bzw. in einer organischen Substanz mittels üblicher Dispergierverfahren, insbesondere unter Verwendung von Schmelzextrudern, Dissolvern, Dreiwalzen, Kugelmühlen, Perlmühlen, Tauchmühlen, Ultraschall oder Knetern durchgeführt wird.Process according to one or more of Claims 15 to 19, characterized in that the dispersion of the titanium dioxide in the masterbatch or in an organic substance is carried out by means of customary dispersing methods, in particular using melt extruders, dissolvers, three-rollers, ball mills, Perlmühlen, dip mills, ultrasonic or kneading is performed. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispergierung des Titandioxids vorzugsweise in Tauchmühlen oder Perlmühlen durchgeführt wird.Method according to one or more of the claims 15 to 20, characterized in that the dispersion of titanium dioxide preferably in dip mills or bead mills carried out becomes. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispergierung des Titandioxids in Perlmühlen durchgeführt wird, wobei Perlen mit Durchmessern von d < 1,5 mm, besonders bevorzugt von d < 1,0 mm, ganz besonders bevorzugt von d < 0,3 mm eingesetzt werden.Method according to one or more of the claims 15 to 21, characterized in that the dispersion of titanium dioxide in pearl mills carried out is, with pearls with diameters of d <1.5 mm, more preferably d <1.0 mm, very particular preferably of d <0.3 mm are used. Verwendung eines Komposits gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Formkörpern, Halbzeugen, Folien oder Fasern, insbesondere für die Herstellung von Spritzgussteilen, Blasformen oder Fasern.Use of a composite according to one or more of claims 1 to 14 as starting material for the production of moldings, Semi-finished products, films or fibers, in particular for the production of injection-molded parts, Blow molding or fibers. Verwendung eines Komposits gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 für Bauteile für den Automobil-, Luftfahrt- oder den Raumfahrt-Bereich, insbesondere in Form von Gleitlagern, Zahnrädern, Walzen- oder Kolbenbeschichtungen.Use of a composite according to one or more of claims 1 to 14 for Components for the automotive, aerospace or space sector, in particular in the form of plain bearings, gears, Roll or piston coatings. Verwendung eines Komposits gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 zur Herstellung von Bauteilen im Gussverfahren, als Klebstoff, als Industriefußboden, als Betonbeschichtung, als Betonreparatur, als Korrosionsschutzbeschichtung, zum Vergießen von elektrischen Bauteilen oder anderen Objekten, zur Sanierung von Metallrohren, als Trägermaterial in der Kunst oder zum Abdichten von Holzterrarien.Use of a composite according to one or more of claims 1 to 14 for the production of components by casting, as an adhesive, as industrial floor, as a concrete coating, as a concrete repair, as a corrosion protection coating, for casting of electrical components or other objects, for renovation of metal tubes, as a carrier material in the art or for the sealing of wood terrariums.
DE102007040638A 2006-08-25 2007-08-27 Composites with good mechanical and tribological properties, useful e.g. for injection molding, comprise fine titanium dioxide particles in (thermo)plastic and/or epoxy resin matrix Ceased DE102007040638A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007040638A DE102007040638A1 (en) 2006-08-25 2007-08-27 Composites with good mechanical and tribological properties, useful e.g. for injection molding, comprise fine titanium dioxide particles in (thermo)plastic and/or epoxy resin matrix

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006039856.4 2006-08-25
DE102006039856 2006-08-25
DE102007040638A DE102007040638A1 (en) 2006-08-25 2007-08-27 Composites with good mechanical and tribological properties, useful e.g. for injection molding, comprise fine titanium dioxide particles in (thermo)plastic and/or epoxy resin matrix

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007040638A1 true DE102007040638A1 (en) 2008-04-24

Family

ID=39198564

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007040638A Ceased DE102007040638A1 (en) 2006-08-25 2007-08-27 Composites with good mechanical and tribological properties, useful e.g. for injection molding, comprise fine titanium dioxide particles in (thermo)plastic and/or epoxy resin matrix

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102007040638A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114507481A (en) * 2022-02-21 2022-05-17 江苏耀鸿电子有限公司 Flame-retardant and heat-insulating epoxy IC packaging carrier plate and preparation method thereof
CN114573917A (en) * 2022-03-14 2022-06-03 青岛颐世保塑料有限公司 Preparation method of special laminating color master batch for outdoor tarpaulin

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114507481A (en) * 2022-02-21 2022-05-17 江苏耀鸿电子有限公司 Flame-retardant and heat-insulating epoxy IC packaging carrier plate and preparation method thereof
CN114573917A (en) * 2022-03-14 2022-06-03 青岛颐世保塑料有限公司 Preparation method of special laminating color master batch for outdoor tarpaulin
CN114573917B (en) * 2022-03-14 2024-06-07 青岛颐世保塑料有限公司 Preparation method of special film-coating color master batch for outdoor tarpaulin

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2057214B1 (en) Titanium dioxide-containing composite
EP2057217B1 (en) Barium sulfate-containing composite
EP2814888B1 (en) Mineral material powder with high dispersion ability, method for obtaining it and use of said mineral material powder
EP2770029B1 (en) Talc composition and uses thereof
WO2006012505A1 (en) Method for improved melt flow rate of filled polymeric resin
KR20110068999A (en) Treated mineral filler products, process for the preparation thereof and uses of same
EP3483221B1 (en) Talc particulate and uses thereof
EP3116958A2 (en) Method for treating the surface of particles, the thus obtained particles and use thereof
DE102008038667A1 (en) Production process of thermoplastic polymers comprising coarse-scale and / or nanoscale, coated, deagglomerated magnesium hydroxide particles and a device for this purpose
DE102007040638A1 (en) Composites with good mechanical and tribological properties, useful e.g. for injection molding, comprise fine titanium dioxide particles in (thermo)plastic and/or epoxy resin matrix
DE102007040658A1 (en) Composites with good mechanical and tribological properties, useful e.g. for injection molding, comprise fine barium sulfate particles in (thermo)plastic and/or epoxy resin matrix
DE202014010800U1 (en) Talc particulate and its uses
DE102007040657A1 (en) Composites with good mechanical and tribological properties, useful e.g. for injection molding, comprise fine titanium dioxide particles in (thermo)plastic and/or epoxy resin matrix
DE102007040640A1 (en) Composites with good mechanical and tribological properties, useful e.g. for injection molding, comprise fine barium sulfate particles in (thermo)plastic and/or epoxy resin matrix
DE60022985T2 (en) REINFORCED POLYAMIDE WITH HIGH MODULE
Sharma et al. Evaluation of water vapour permeability of solventless epoxy–nano talc/montmorrilonite amino‐silane coupled coatings
EP1688319A1 (en) Air bag

Legal Events

Date Code Title Description
8131 Rejection