DE1193241B - Verfahren zur Herstellung von homogenen, thermoplastischen und hochelastischen Kunststoffen aus inerten Vinylpolymerisaten und Polyurethanen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von homogenen, thermoplastischen und hochelastischen Kunststoffen aus inerten Vinylpolymerisaten und Polyurethanen

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DE1193241B
DE1193241B DEF39239A DEF0039239A DE1193241B DE 1193241 B DE1193241 B DE 1193241B DE F39239 A DEF39239 A DE F39239A DE F0039239 A DEF0039239 A DE F0039239A DE 1193241 B DE1193241 B DE 1193241B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
C08g
Deutsche KL: 39 b-22/04
Nummer: 1193 241
Aktenzeichen: F 39239IV c/39 b
Anmeldetag: 13. März 1963
Auslegetag: 20. Mai 1965
Es ist bekannt, daß man inerte Vinylpolymerisate, beispielsweise Polyvinylchlorid, mit Polyurethanen mischen kann. Bei Verwendung von vernetzten Polyurethanen treten aber im allgemeinen bereits beim Einwalzen Schwierigkeiten auf, homogene Mischungen zu erhalten. Selbst bei relativ geringen Zusätzen, also harten Einstellungen, trüben sich die Mischungen irreversibel meist schon bei Raumtemperatur, wenn eine Zug- oder Biegebeanspruchung erfolgt. Die Herstellung von Folienmaterial ist mangels Mischbarkeit praktisch unmöglich.
Aus diesem Grunde hat man weitgehend linear aufgebaute Polyurethane als Mischkomponente vorgeschlagen, die Isocyanatgruppen in maskierter Form, etwa als Uretdiongruppen, enthalten. Eine Vernetzung erfolgt dann beim Mischen mit einem inerten Vinylpolymerisat bei höheren Temperaturen, wodurch die vielfach geforderte Wanderungsbeständigkeit erreicht wird. Die Verträglichkeit von Polyurethanen und inerten Vinylpolymerisaten wird aber nicht nur vom Vernetzungsgrad beeinflußt, sondern in einem überraschend hohen Ausmaß auch durch den Aufbau der dem Polyurethan zugrunde liegenden höhermolekularen Polyhydroxylverbindungen.
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Herstellung von homogenen, thermoplastischen und hochelastischen Kunststoffen aus Polyurethanen und inerten Vinylpolymerisaten unter Verwendung eines Polyurethans auf Grundlage von Polyestern mit einem Molekulargewicht von 400 bis 4000 aus Dicarbonsäuren und Glykolen, aliphatischen Polyisocyanaten und gegebenenfalls Kettenverlängerungsmitteln mit einem Molekulargewicht unter 400. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein thermoplastisches Polyurethan, das überwiegend aus einer Polyesterkomponente aufgebaut worden ist, die 5 bis 100% eines Mischpolyester aus einer Dicarbonsäure und mindestens zwei mehrwertigen Alkoholen enthält, wobei jeder mehrwertige Alkohol zu mindestens zu 3 Molprozent vorhanden ist, in der Hitze mit inerten Vinylpolymerisaten in an sich bekannter Weise homogenisiert und verformt wird.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden thermoplastischen Polyurethane enthalten demnach also als Aufbaukomponente einen Mischpolyester aus mindestens zwei mehrwertigen Alkoholen. Als Dicarbonsäure können für den Polyester bevorzugt Adipinsäure, aber auch beispielsweise Maleinsäure, Fumarsäure, Bernsteinsäure, Itaconsäure, Acelainsäure oder Sebazinsäure, in Frage kommen. An mehrwertigen Alkoholen seien besonders Alkylen- oder Aralkylenglykole, wie Verfahren zur Herstellung von homogenen,
thermoplastischen und hochelastischen
Kunststoffen aus inerten Vinylpolymerisaten und Polyurethanen
Anmelder:
Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft,
Leverkusen
Als Erfinder benannt:
Artur Reischl, Leverkusen;
Wilhelm Göbel, Köln-Flittard;
Karl-Ludwig Schmidt, Opladen
Äthylenglykol, Butylenglykol, Hexamethylenglykol, 2,2-Dimethyl-propandiol-l,3, Propylenglykol oder deren Alkoxylierungsprodukte, Allylmonoglycerinäther oder Thiodiglykol, ferner Xylylenglykol, Bis-(jS-hydroxyäthyl)-hydrochinonäther oder -terephthalat erwähnt. In untergeordneter Menge können auch höherwertige Alkohole, wie Trimethylolpropan, eingesetzt werden. Im Mischpolyester soll jeder mehrwertige Alkohol zu mindestens zu 3 Molprozent vorhanden sein, wenn nur zwei Alkohole verwendet werden.
Die Polyester haben ein Molekulargewicht von 400 bis 4000, bevorzugt von 1000 bis 2500. Man kann als Aufbaukomponente für das Polyurethan zusätzlich noch die üblichen Polyester, Polyesteramide, PoIyäther, Polyacetale oder Polythioäther mitverwenden. Es kann indessen auch ein zweites Polyurethan mitverwendet werden, das aus den üblichen vorgenannten Polyhydroxylverbindungen aufgebaut ist, d. h. den näher gekennzeichneten Mischpolyester nicht enthält. Zur Herstellung des erfindungsgemäß zu verwendenden thermoplastischen Polyurethans werden weiter aliphatisch^ Polyisocyanate eingesetzt. Dazu gehören Alkylendiisocyanate, wie Tetramethylendiisocyanat oder Hexamethylendiisocyanat, Xylylendiisocyanat, perhydrierte Phenylen-, Toluylen- oder Naphthylendiisocyanate oder Perhydrodiphenylmethandiisocyanat. Aliphatische Triisocyanate können Biuret- oder Urethangruppierungen enthalten, sind aber nur in untergeordneter Menge anzuwenden. Besonderes technisches Interesse beansprucht das Hexamethylendiisocyanat. In untergeordneter Menge werden gelegent-
509 570/441
lieh auch aromatische Diisocyanate mitverwendet, von denen zur Modifizierung das dimere 2,4-Toluylendiisocyanat am meisten Interesse beansprucht.
Die Kettenverlängerungsmittel mit einem Molekulargewicht unter 400, die gegebenenfalls bei der Herstellung des Polyurethans mitverwendet werden, können mehrwertige Alkohole, Amine, Aminoalkohole oder auch Wasser sein. Sie können zusätzlich Äther-, Ester-, Amid-, Urethan-, Harnstoff- oder Acetalgruppierungen enthalten. Genannt seien beispielsweise neben den schon als Esterkomponenten erwähnten Glykolen Aminoäthanol, Butylendiamin oder Toluylendiamin.
Die Herstellung des Polyurethans erfolgt im übrigen nach einer der zahlreichen bekannten Methoden, wobei die angeführten Komponenten in beliebiger Reihenfolge nach dem Isocyanat-Polyadditionsverfahren zu thermoplastischen Vorpolymerisaten miteinander umgesetzt werden können. Kritisch für den Aufbau des Polyurethans ist allein das Vorhandensein des beschriebenen Mischpolyesters als einzige oder anteilige Aufbaukomponente auf Seite der Polyhydroxylverbindung.
Inerte Vinylpolymerisate sind beispielsweise Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylacetat oder Mischpolymerisate aus den zugrunde liegenden Monomeren.
Es ist möglich, daß ein Teil des inerten Vinylpolymerisats oder das Gesamtvinylpolymerisat bereits während der Herstellung des Polyurethans anwesend ist. Im allgemeinen wird aber das Vermischen des Vinylpolymerisats mit dem Polyurethan nach Fertigstellung der Mischungskomponenten durch Homogenisierung zweckmäßig auf einem Walzwerk bei Temperaturen von vorzugsweise 140 bis 1800C durchgeführt. Man kann die Mischungskomponenten auch über eine Schnecke laufen lassen. Übliche Weichmacher oder Füllstoffe können zusätzlich eingemischt werden. Das Mischungsverhältnis von inertem Vinylpolymerisat und thermoplastischem Polyurethan beträgt 49 :1 bis 1 : 49, bevorzugt 2 : 1 bis 1 : 2.
Die erhaltenen Kunststoffmischungen sind thermoplastisch und lassen sich in der für thermoplastische Kunststoffe üblichen Weise verarbeiten. So erfolgt die Formgebung durch Verpressen, Spritzpressen, Spritzguß, Extrudieren oder Kalandrieren.
Die Verfahrensprodukte sind praktisch farblos und meist transparent. Sie weisen selbst bei einem Gehalt von 50 Gewichtsprozent eines Vinylpolymerisats einen überraschenden gummielastischen Charakter auf. Ihr Tieftemperaturverhalten ist ausgezeichnet.
Herstellung eines Polyesters
Eine Mischung aus 4,380 g Adipinsäure (30 Mol), 2,600 g Hexandiol-1,6 (22 Mol) und 1,250 g 2,2-Dimethylpropandiol-1,3 (12 Mol) wird zunächst ohne Vakuum bis zu einer Temperatur von 2000C in der Mischung kondensiert, bis kein Wasser mehr übergeht. Anschließend wird Vakuum angelegt und so lange weiterkondensiert, bis die Säurezahl auf 1 bis 2 gefallen ist. Die OH-Zahl beträgt 65.
Herstellung eines thermoplastischen Polyurethans
Entsprechend den Angaben der Tabelle (in Gewichtsteilen) werden der Polyester und das Polyisocyanat zusammengegeben und anschließend das Kettenverlängerungsmittel zugesetzt. Es kann mit gleichem Erfolg aber auch der Polyester zuvor mit dem Kettenverlängerungsmittel vermischt und dann das Polyisocyanat zugegeben werden. Die Reaktionszeit bei den angegebenen Reaktionstemperaturen beträgt 10 bis 30 Minuten. Die flüssige Reaktionsmasse wird in Tafeln gegossen und wie angegeben ausgeheizt.
Tabelle
Poly
urethan		 PoIy-
mischester		 Pl P2 Ketten
verlängerungs
mittel		 Polyisocyanat Reaktions
temperatur		 Ausheizzeit
1000C
in Stunden
I 925 87,3 H 110 bis 140 10
II 925 — — 2,7 B 92,OH 90 bis 120 24
III 925 — — 27,OB 139,0 H 120 bis 150 5
IV 925 — — 50,OB 185,0 H 110 bis 130 8
V 935 — — 74,OB 231,OH 40 bis 140 2
VI 1330 —. — 89,7 A 209,0 H 120 bis 150 1
VH 925 — — 5,4 W 145,0 H 80 bis 100 5
VIII — 1045 — 27,OB 139,0 H 110 bis 130 10
IX 1203 — — 64,OB 209,OH + 38,5 T 50 bis 100 3
X — . 1290 — 64,OB 209,OH + 38,5 T 50 bis 130 1
XI 469 500 — 49,OB 161,OH + 29,6 T 50 bis 100 5
XII 693 — 232 73,5 B 242,OH + 44,4 T 50 bis 100 2
P1 Polyester aus Äthylenglykol und Adipinsäure
P 2 Polyester aus Äthylenglykol und Adipinsäure
H Hexamethylendiisocyanat.
T Dimeres Toluylendiisocyanat.
B 1,4-Butandiol.
W Wasser.
A Bis-(/?-hydroxyäthyl)-hydrochinoriäther.
(OH-Zahl 56, Säurezahl 1). (OH-Zahl 180, Säurezahl 1).
Beispiel 1 bis 13 g5
Die in der folgenden Tabelle 2 angegebenen Mengen (in Gewichtsteilen) an inertem Polyvinylchlorid und thermoplastischem Polyurethan sowie gegebenenfalls Weichmachern werden unter Zusatz von 1% (bezogen auf Polyvinylchlorid) Dibutylzinndimercaptid als Stabilisator 10 Minuten auf einem 1600C heißen Walzwerk zu einem Walzfell verarbeitet. Die aus
diesem Walzfell herausgeschnittenen Prüfkörper werden 6 Minuten bei 1600C verpreßt. Die mechanischen Eigenschaften der Prüfkörper finden sich in Tabelle 3.
Tabelle 2
Beispiel A B Polyurethan Weichmacher
1 60 401-νΠ
2 50 50I-Vn
3 40 — 60 I-VII —
4 30 — 70 I, ΙΠ, IV, VII —
5 20 — 801,111 —
6 — 60 40ΠΙ,νΐ —
7 — 50 50 ΙΠ, VI —
8 — 40 6OUI5VT —
9 50 — 25ΠΙ+ 25 VIII —
10 50 — 25ΓΧ + 25Χ —
11 50 — 50XI5XII —
12 30 — 50XI5XII —
13 60 — 25VI 15 abisd
A Durch Emulsionspolymerisation hergestelltes Polyvinylchlorid (KW 70).
B Durch Suspensionspolymerisation hergestelltes Polyvinylchlorid (KW 70).
a Dioctylphthalat.
b Diphenylcresolphosphat.
c Adipinsäure-Butandiol-Polyester (Molekulargewicht 2000).
d Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisat mit einem Acrylnitril-Gehalt von 33 °/0.
Tabelle 3
Beispiel 1 ■ II 2 · II 3 · II VI DIN 5350'
Zugfestigkeit		 \, T-Stücke
Bruchdehnung		 I
Zug
festigkeit		 5IN 53504-
Bruch-
dehnung		 iing
bleibende
Dehnung
noch 1 Minute		 DIN 53504-Ring
Modul kp/cm2
bei 20/300%
Dehnung		 DIN 53505
Shorehärte A/D
III m ni kp/cm2 % kp/cm2 °/o °/o
r ι IV rv rv 166 510 138 388 20
V V V 155 350 50 1307 7100 5/22 —
VI VI VI 180 405 — — — — —
{ VII VII vn 224 432 — — — — —
1—4 I r ι 258 390 — — — — —
a m 245 331 153 300 27 76/171 —
4 IV 228 394 205 312 21 81/204 —
{ vn 160 680 158 415 20 26/128
< / l 108 380 — — —
5 \ in 192 553 —
, f πι 238 442 — — — —
6 i 232 370 — — — —
198 464 142 405 23 31/146
206 530 152 332 5 18/144
150 880 130 515 22 21/118
92 460 —
242 620 — — — —
247 552 — — — —
255 480 —
205 640 132 582 41 15/102
196 578 125 460 7 8/81
70 1112 107 620 31 13/74
262 800 — — — —
340 608 —
152 518 100 445 7 5/62
48 1470
221 846 — — — —
219 284 187 180 20
157 285 176 211 16 68/—
7 i, T-Stücke
Bruchdehnung
o/o		 I
Zug
festigkeit
kp/cm2 		MN 53504-
Bruch-
dehnung
·/. 		Ring
bleibende
Dehnung
noch 1 Minute
Vo		 8 DIN 53505
Shorehärte A/D
Beispiel DIN 5350
Zugfestigkeit
kp/cm2 		364
379		 118
152		 303
314		 26
16		 DIN 53504-Ring
Modul kp/cm2
bei 20/300%
Dehnung
7 ί m
7 j vi 		120
130		 467
426		 85
119		 430
476		 66
45		 32/144
8 I m
8 j vi
Q 		102
87		 365 132 390 — 22/111 99/60
y
10		 261 472
410		 193
225		 420
345		 — 13/101
11 ί XI
11 \ XII		 232
276		 385
394		 184
185		 352
350		 M 59/172
82/213		 _
12 ί ^
12 \ XII		 205
258		 428
409
436
396		 — — — 26/142
26/166
I d 189
185
198
221		 75/35
76/35
80/40
88/55

Claims (1)

  1. Patentanspruch: a5
    Verfahren zur Herstellung von homogenen, thermoplastischen und hochelastischen Kunststoffen aus Polyurethanen und inerten Vinylpolymerisaten unter Verwendung eines Polyurethans auf Grundlage von Polyestern mit einem Molekulargewicht von 400 bis 4000 aus Dicarbonsäuren und Glykolen, aliphatischen Polyisocyanaten und gegebenenfalls Kettenverlängerungsmitteln mit einem Molekulargewicht unter 400, dadurch gekennzeichnet, daß ein thermoplastisches Polyurethan, das überwiegend aus einer Polyesterkomponente aufgebaut worden ist, die 5 bis 100 °/0 eines Mischpolyesters aus einer Dicarbonsäure und mindestens zwei mehrwertigen Alkoholen enthält, wobei jeder mehrwertige Alkohol zu mindestens zu 3 Molprozent vorhanden ist, in der Hitze mit inerten Vinylpolymerisaten in an sich bekannter Weise homogenisiert und verformt wird.
    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Deutsche Patentschrift Nr. 953 917;
    französische Patentschrift Nr. 1233 850;
    USA.-Patentschrift Nr. 2591 884.
    509 570/441 5.65 © Bundesdruckerei Berlin
DEF39239A 1963-03-13 1963-03-13 Verfahren zur Herstellung von homogenen, thermoplastischen und hochelastischen Kunststoffen aus inerten Vinylpolymerisaten und Polyurethanen Pending DE1193241B (de)

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