DE1215924B - Formmassen aus isotaktischem Polypropylen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C08f

Deutsche KL: 39 b - 22/06

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag: ■

1215 924
I15179IVc/39b
1. August 1958
5. Mai 1966

Die Erfindung betrifft verbesserte Formmassen aus isotaktischen Polypropylen und einem kautschukartigen Isobutylen-Mischpolymerisat.

Isotaktisches Polypropylen, d. h. ein Produkt, von dem weniger als 25% in Heptan löslich sind, besitzt wertvolle Eigenschaften, z. B. einen verhältnismäßig hohen Erweichungspunkt, gute Zugfestigkeitseigenschaften, gute elektrische Eigenschaften und Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Angriff der verschiedenartigsten chemischen Substanzen. Die An-Wendungsmöglichkeiten sind jedoch beschränkt, weil das Polymerisat nur geringe Zähigkeit besitzt und die Temperatur, bei der es brüchig wird, verhältnismäßig hoch liegt. Das isotaktische Polymerisat enthält normalerweise etwas ataktisches Polymerisat. Wie gefunden wurde, wird der zuletzt genannte Nachteil durch diesen Gehalt an ataktischem Material nicht behoben. Es wurde weiter gefunden, daß die Schlagfestigkeitseigenschaften von Formkörpern aus isotaktischen Polypropylen von dem Zeitpunkt an, zu dem sie durch Formpressen oder Auspressen hergestellt worden sind, abnimmt.

Gegenstand der Erfindung sind nun Formmassen aus isotaktischem Polypropylen, die 8 bis 12 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung, eines kautschukartigen Mischpolymerisats aus Isobutylen und Isopren und gegebenenfalls zusätzlich ein Antioxydationsmittel enthalten.

Es wurde gefunden, daß bei solchen Formmassen die Schlagfestigkeit und die Härte und Festigkeit bei tief en Temperaturen für sehr verschiedene Anwendungsbereiche besonders günstig aufeinander abgestimmt sind.

Die Bestandteile der erfindungsgemäßen Massen können nach den üblichen Verfahren miteinander vermischt werden, z. B. mittels normaler Knetverfahren wie dem Mischen auf heißen Walzen oder in Innenmischern. Dieses Verfahren kann gleichzeitig auch ein Verfahren sein, das zum thermischen Abbau des Polypropylens führt, um dieses so leichter verformen bzw. auspressen zu können. Außer den beiden Hauptbestandteilen können die Massen übliche Hilfsstoffe, z. B. Antioxydationsmittel, Lichtstabilisatoren, Gleitmittel, Antiblockmittel, antistatische Mittel, Füllstoffe, Farbstoffe und Pigmente enthalten.

In den folgenden Tabellen werden die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Massen näher erläutert.

Zu den Tabellen wird noch folgendes bemerkt:

(a) Die Formmassen der Tabelle 1 einschließlich der Blindprobe, wurden durch 5 Minuten langes Vermählen auf einem offenen Walzenstuhl hergestellt, Formmassen aus isotaktischem Polypropylen

Anmelder:

Imperial Chemical Industries Limited, London

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Fincke, Dipl.-Ing. H. Bohr

und Dipl.-Ing. S. Staeger, Patentanwälte,

München 5, Müllerstr. 31

Als Erfinder benannt:

Arthur William Birley, Stevenage, Hertfordshire;

Stanley Turner, St. Albans Herfordshire

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 7. August 1957 (24 892),
vom 11. Juli 1958

wobei beide Walzen auf 165°C erhitzt wurden. Die Formmassen der Tabellen 2 bis 4 einschließlich der Blindproben, wurden erhalten, indem sie auf einen Banbury-Mischer (Größenklasse B) 10 Minuten verarbeitet wurden, wobei die Temperatur ein Maximum von 160⁰C erreichte. Die Löslichkeit der in den Proben angewandten isotaktischen Polypropylene in Heptan war in allen Fällen gering, und in keinem Fall betrug sie mehr als 2°/₀. Die Schmelzviskositäten dieser Polypropylene vor der Verarbeitung, die mit einem Plastometer mit parallelen Platten bei 19O⁰C bestimmt wurden, sind in dem jeweiligen die Tabellen begleitenden Text angegeben. Jede Formmasse enthielt außer den Polymerisaten 1 Gewichtsteil Bis-(2-hydroxy-3-a-methylcyclohexyl-5-methylphenyl)-methan als Antioxydationsmittel auf je 100 Gewichtsteile Polymerisat. Zum Stabilisieren der erfindungsgemäß verwendbaren Formmassen kann man jedoch auch die anderen bekannten Antioxydationsmittel, z. B. 4,4'-Thio-bis-(6-t-butyl-m-kresol); verwenden.

(b) Die Schlagenergie für gekerbte Probestücke wurde unter Verwendung der Dynstat-Vorrichtung und zehn Proben der Größe 1 · 1 · 0,16 cm bestimmt. Jedes Probestück war quer durch die Mitte einer seiner Oberflächen 0,2 mm tief gekerbt, wobei die Kerbe mit einer Art Rasiermesser eingeschnitten wurde, und zwar durch einfaches Eindrücken in die

609 567/092

Probe, ohne daß das Messer parallel zu den Kanten der Probe durchgezogen wurde. Der Schlagversuch wurde durchgeführt, indem das Gewicht A von 60° Ausschlag freigegeben wurde. Die durchschnittliche Energie, die bei den Schlägen auf die Proben absorbiert wurde, ist als Schlagenergie in cm · kg angegeben, und dieses ist der durchschnittliche Energieverlust des Schlagpendels beim Passieren der Probe, (c) Es wurde gefunden, daß bei den Schlagversuchen bei gekerbten Probestücken der Riß sich nicht gerade durch das Probestück fortpflanzen muß. Deswegen wurde die Bruchfestigkeit der Proben untersucht, indem sie einem nochmaligen Schlag ausgesetzt wurden, und zwar nach einer kurzen Relaxationszeit (etwa 10 Minuten bei Raumtemperatur). Die »Bruchfestigkeit« (R) ist als das Verhältnis der beim zweiten Schlag absorbierten Energie I₂ zu der beim ersten Schlag absorbierenten Energie (I), ausgedrückt in Prozent, definiert, d.h.

(10OJ₂)

Wenn das Probestück bereits beim ersten Schlag fast zerbrochen wird, wird die Schlagenergie für den zweiten Schlag wie auch die Bruchfestigkeit nahezu gleich Null, während, wenn die Kerbe sich nur wenig weiter fortpflanzt, sich die beim zweiten Schlag absorbierte Energie nur wenig von der beim ersten Schlag absorbierten unterscheidet, so daß die Bruchfestigkeit der Probe einen hohen Wert ergibt.

(d) Die Schlagversuche in Tabelle 1 wurden 24 Stunden nach dem Formpressen der Probestücke durchgeführt.

(e) Die Brüchigkeit bei tiefer Temperatur wurde mit Hilfe des »I. C. I.-Low Temperatur Brittleness Tester« bestimmt; Einzelheiten werden im ASTM-Bulletin, Juli 1958, beschrieben.

(f) Der Modul nach Young bei 2% Dehnung und 1 Sekunde wurde bestimmt, indem die Dehnung

ίο plötzlich (in etwa ¹Z₁₀₀ Sekunde) angelegt und die Spannung 1 Sekunde nach dem Dehnen bestimmt wurde.

(g) Die Zugfestigkeitsversuche wurden an Hand von hanteiförmigen Probestücken (B. S. 703, Typ C) bei 20⁰C durchgeführt, wobei die Streckgeschwindigkeit 46 cm/Min, betrug.

(h) Die Erweichungspunkte nach Vicat wurden nach dem Verfahren der British Standards Institution, B. S. 2782, Teil 1, Verfahren 102-D, bestimmt.

20

Tabelle 1

Die folgenden Ergebnisse wurden bei Verwendung von Proben aus isotaktischem Polypropylen mit der Schmelzviskosität 1,1 · 10⁶ Poise erhalten, in die wechselnde Mengen eines Mischpolymerisats aus Isobutylen und Isopren, das 1,4 Molprozent Isopren enthält (Molekulargewicht 350 000), eingemahlen worden waren.

Gewichtsprozent Isobutylen-

Mischpolymerisat im Gemisch

von Mischpolymerisat und Polypropylen

Schlagversuch

Schlagenergie (cm · kg) Bruchfestigkeit

Brüchigkeit

bei tiefer
Temperatur

CQ

Young-Modul
bei 2% Dehnung

(kg/cm^a)

0
9,1

0,2 0,3

0 0

-1,5
-17

7100
6400

Tabelle 2

Die folgenden Ergebnisse wurden unter Verwendung von Proben aus isotaktischem Polypropylen der Schmelzviskosität 1,5 · 10⁷ Poise erhalten, in die unterschiedliche Mengen eines Isobutylen-Isopren-Mischpolymerisats mit einem Gehalt von 2,5 Gewichtsprozent Isopren und mit einer Mooney-Viskosität von 70 bis 88 und einem Molekulargewicht von 475 000 eingemahlen worden waren. Diese Ergebnisse zeigen, wie die Schlagenergie bei isotaktischem Polypropylen von dem Zeitpunkt an, zu dem die Gegenstände geformt worden sind, abnimmt und wie man diese Abnahme der Schlagenergie verhindern kann, indem man ein kautschukartiges Isobutylenpolymerisat dem isotaktischen Polypropylen einverleibt.

Bruchfestigkeit von isotaktischem Polypropylen von dem Zeitpunkt an, zu dem die Gegenstände geformt worden sind, abnimmt und wie man diesen Nachteil abschwächen bzw. verhindern und Produkte von verbesserter Bruchfestigkeit erzielen kann, indem man ein Isobutylen-Isopren-Mischpolymerisat zusetzt.

% Ispbutylen-Isopreng₀ Mischpolymerisat

0
10

Bruchfestigkeit (%)
nach der Zeit t (Stunden)
= \ ! / = 168 I f = 360 I f = 530

61
76

40

71

14
68

55

Tabelle 4

°/o Isobutylen-Isopren-Mischpolymerisat

10

Schlagenergie (cm · kg) nach der Zeit t (Stunden

= 1681* = 360

3,6
3,1

3,2 3,3

2,2 3,4

Die Ergebnisse in Tabelle 4 wurden unter Verwendung von Massen erzielt, die den gemäß den

1,85 3,4

Tabelle 3

Unter Verwendung der gleichen Proben wie in Tabelle 2 erläutert die folgende Tabelle, wie die * —530 60 Tabellen 2 und 3 angewandten Massen entsprachen, nur betrug die Schmelzviskosität des isotaktischen Polypropylens 9 · 10^e Poise. Die Schlagfestigkeitswerte in dieser Tabelle wurden an Hand von durch Spritzguß hergestellten Scheiben von 11,5 cm Durchmesser und 0,16 cm Dicke bestimmt, und zwar wurde das Gewicht in Gramm eines torpedoartig geformten Körpers von 1,27 cm Durchmesser, der aus einer Höhe von 92 cm auf die Scheiben herabfiel, fest-

gestellt, das erforderlich ist, um einen Bruch der Scheiben zu bewirken.

% Isobutylen-Isopren-Mischpolymerisat

0
10

Gewicht in g
nach der Zeit t (Stunden)

= 1 I t = 24 11 = 168 11 = 400

540
1,220

300
1,150

115
1,120

170
900

Die erfindungsgemäßen Formmassen können für sehr verschiedene Zwecke angewandt werden, einschließlich Spritzguß-, Auspreß- und Kalanderverfahren. So können sie zum Überziehen von folienartigen Materialien wie Papier und Gewebe, zur Herstellung von Filmen für Verpackungszwecke und elektrische Isolationen und auch für andere Anwendungsbereiche und zum Auspressen in Form elektrischer Isolierungen Verwendung finden. Die vorstehenden Ergebnisse zeigen insbesondere, daß diese Formmassen Eigenschaften besitzen, die besonders bei der Herstellung von Gegenständen mit verbesserter Schlagfestigkeit nach Spritzgußverfahren, bei der Herstellung von Rohren, die den Bedingungen bei tiefen Temperaturen und der üblichen rauhen Handhabung zu widerstehen vermögen, und bei der Herstellung von Folien gefordert werden, die z. B. durch Vakuumverfahren zu Gegenständen verformt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Formmassen aus isotaktischem Polypropylen und einem kautschukartigen Isobutylen-Mischpolymerisat, dadurch gekennzeichnet, daß sie als kautschukartiges Mischpolymerisat 8 bis 12 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung, eines Mischpolymerisats aus Isobutylen und Isopren und gegebenenfalls zusätzlich ein Antioxydationsmittel enthalten.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Schweizerische Patentschrift Nr. 219 416;
   ao »Angewandte Chemie«, 68 (1956), Nr. 12, S. 393 bis 403.

   In Betracht gezogene ältere Patente:
   Deutsches Patent Nr. 1 099161.

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