DE1264770B

DE1264770B - Thermoplastische Formmassen verbesserter mechanischer Eigenschaften und Flammwidrigkeit

Info

Publication number: DE1264770B
Application number: DEE29957A
Authority: DE
Inventors: Charles Wayne Montgomery
Original assignee: Ethyl Corp
Current assignee: Ethyl Corp
Priority date: 1964-08-28
Filing date: 1965-08-24
Publication date: 1968-03-28
Also published as: US3390208A; GB1108587A; US3522330A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C08f

Deutsche Kl.: 39 b-22/06

Nummer: 1264 770

Aktenzeichen: E 29957IV c/39 b

Anmeldetag: 24. August 1965

Auslegetag: 28. März 1968

Polystyrol ist seit langem als Kunststoff mit vielen wichtigen Eigenschaften bekannt. Zu den Nachteilen von Polystyrol gehört jedoch seine Entflammbarkeit. Eine weitere physikalische Eigenschaft von Polystyrol, deren Verbesserung erwünscht ist, ist die Schlagzähigkeit. Der Hauptnachteil von Polystyrol ist seine geringe Formbeständigkeit in der Wärme.

Polypropylen ist ein Kunststoff, dessen Bedeutung ständig zunimmt. Es ist damit zu rechnen, daß es Polyäthylen in einer Reihe kommerzieller Anwendungen überflügelt. Im Vergleich zu Polyäthylen hoher Dichte hat Polypropylen eine bessere Wärmebeständigkeit, hohe Zugfestigkeit, bessere Beständigkeit gegen Chemikalien und Lösungsmittel und höhere Steifigkeit und Härte. Seine Schlagzähigkeit ist jedoch gewöhnlich schlechter, und es versprödet bei höheren Temperaturen als Polyäthylen. Gegen Oxydation ist es weniger beständig als Polyäthylen.

Bei Polyäthylen wurde ziemlich schlechte Beständigkeit gegen Sonnenlicht, niedrige Sauerstoffbeständigkeit und eine Neigung zu Spannungsrißkorrosion, insbesondere wenn es mit wäßrigen Medien in Berührung ist, festgestellt. Darüber hinaus ist die Schlagzähigkeit von Polyäthylen für gewisse kommerzielle Anwendungen ungenügend.

Neben den vorstehend genannten unerwünschten Merkmalen weisen die vorstehend genannten Kunststoffe sämtlich den Nachteil auf, daß sie entflammbar sind. Verschiedene Zusätze werden diesen Kunststoffen zugegeben, um ihre Entflammbarkeit zu verringern oder zu verändern. Diese Zusatzstoffe sind jedoch gewöhnlich teuer und verleihen dem Kunststoff andere unerwünschte Eigenschaften.

Styrol-Butadien-Kautschuk und Butylkautschuk haben nicht genügend Wärmebeständigkeit, Abriebfestigkeit, ölbeständigkeit und Flammwidrigkeit, um für gewisse kommerzielle Anwendungen geeignet zu sein.

Erfindungsgegenstand ist die Verwendung von 5 bis 200 Teilen eines Copolymerisates aus Vinylchlorid und 10 bis 80 Gewichtsprozent Äthylen als Zusatz zu 100 Teilen Polystyrol, Polyäthylen, Polypropylen, Butylkautschuk oder kautschukartigen Styrol-Butadien-Copolymerisaten zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, Beständigkeit und Flammwidrigkeit.

Formmassen aus dem erfindungsgemäß verwendeten Vinylchlorid-Äthylen-Copolymerisat und Polystyrol weisen erhöhte Schlagzähigkeit und geringe Entflammbarkeit auf, Formmassen mit Polypropylen eine erhöhte Schlagzähigkeit und geringe Entflammbarkeit, Formmassen mit Polyäthylen eine erhöhte BeständigThermoplastische Formmassen verbesserter
mechanischer Eigenschaften und
Flammwidrigkeit

Anmelder:

Ethyl Corporation, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,
Dr.-Ing. Th. Meyer und Dr. J. F. Fues,
Patentanwälte, 5000 Köln 1, Deichmannhaus

Als Erfinder benannt:

Charles Wayne Montgomery, Baton Rouge, La.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 28. August 1964 (392 912)

keit gegen Sauerstoff, Spannungsrißkorrosion, hohe Schlagzähigkeit und geringe Entflammbarkeit und Formmassen mit Styrol-Butadien-Copolymerisaten und Butylkautschuk eine erhöhte Wärmebeständigkeit, Abriebfestigkeit, Ölbeständigkeit und Flammwidrigkeit.

Die erfindungsgemäß verwendeten Vinylchlorid-Äthylen-Copolymerisate können nach verschiedenen üblichen Polymerisationsverfahren unter Verwendung verschiedener Katalysatoren hergestellt werden. Ein besonders gut geeignetes Copolymeres kann hergestellt werden durch Polymerisation von Vinylchlorid und Äthylen in Gegenwart eines Katalysators, der das Produkt der Umsetzung eines Organoborans mit molekularem Sauerstoff oder Peroxyden ist. Die Polymerisation wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von etwa —25 bis etwa 10° C und einem Druck von etwa 35 bis 350 kg/cm² durchgeführt. Das unter Verwendung dieses Katalysators hergestellte bevorzugte Vinylchlorid-Äthylen-Copolymere hat eine Grenzviskosität von etwa 0,9. Es hat sich gezeigt, daß ein solches Copolymeres den anderen Polymeren im Gemisch die erwünschten Eigenschaften verleiht.

Verfahren zur Herstellung von geeigneten Vinylchlorid-Äthylen-Copolymeren unter Verwendung eines Organoboran-Sauerstoff-Katalysators sind in den

809 520/713

Claims

3 4

USA.-Patentanmeldungen 235 545 (5.11.1962) und prozent Äthylen enthielt, wurden auf einem Walzen-251 071 (14.1.1963) beschrieben. mischer 10 Minuten erhitzt und geknetet, wobei ein Das Vinylchlorid-Äthylen-Copolymere kann auch verträgliches Gemisch erhalten wurde. Die Formmasse unter Verwendung eines anderen Typs eines freie wurde vom Walzenmischer genommen und auf Trans-Radikale bildenden Katalysatorsystems hergestellt 5 parenz und Festigkeit geprüft. Das Fell war vollständig werden. ■ transparent und hatte eine äußerst hohe Festigkeit bei Die erfindungsgemäß verwendeten Vinylchlorid- hohem Zähigkeitsgrad. Die Platte erwies sich als Äthylen-Copolymerisate enthalten 10 bis 80 Gewichts- selbsterlöschend, d. h., das Material brannte an der prozent Äthylen. Bevorzugt werden Copolymere, die Luft nur, wenn es durch eine offene Flamme erhitzt 10 bis etwa 40 Gewichtsprozent Äthylen enthalten. io wurde. Im Gegensatz dazu brannte das Polystyrol Copolymere mit höheren Anteilen an Vinylchlorid ohne Zusatz des Copolymeren leicht weiter, verleihen den Formmassen höhere Flammwidrigkeit. . .

Die Mengenverhältnisse des erfindungsgemäß ver- Beispiel

wendeten Vinylchlorid-Äthylen-Copolymerisates und Ein Gemisch von 100 Teilen eines Styrol-Butadiendes Polymeren bei der Herstellung der Formmassen 15 Kautschuks und 60 Teilen eines Vinylchlorid-Äthylen-

können je nach den gewünschten physikalischen Copolymeren, das 80% Vinylchlorid enthielt, wurde

Eigenschaften des Gemisches innerhalb weiter Gren- durch Erhitzen und Kneten der Bestandteile auf einem

zen liegen, und zwar werden 5 bis 200 Teile des Co- Walzenmischer hergestellt. Die Platte wurde vom

polymerisates pro 100 Teile des jeweiligen Polymeren Mischwalzwerk genommen und geprüft. Sie erwies verwendet. Bevorzugt wird ein Bereich von 5 bis etwa 20 sich als äußerst stark, zäh und elastisch. Das Material

100 Teile des Copolymerisates pro 100 Teile des hatte ausgezeichnete Ölbeständigkeit und war selbst-

Polymeren. Besonders bevorzugt werden Formmassen, erlöschend. Der Styrol-Butadien-Kautschuk hatte vor

die 5 bis etwa 60 Teile des Copolymerisates pro der Vermischung eine sehr schlechte ölbeständigkeit

100 Teile des Polymeren enthalten, wenn das Vinyl- und brannte leicht weiter. chlorid-Äthylen-Copolymere etwa 20% Äthylen ent- 25

hält. Ein weiterer bevorzugter Bereich umfaßt etwa B e 1 s ρ 1 e 1 4

10 bis 80 Teile des Vinylchlorid-Äthylen-Copolymeri- Ein Gemisch von 100 Teilen Polyäthylen und

sats pro 100 Teile des Polymeren, wenn das Copolymere 11 Teilen eines Vinylchlorid-Äthylen-Copolymeren,

etwa 60 % Äthylen enthält. Alle vorstehenden Men- das 80 Teile Äthylen enthielt, wurde durch Erhitzen genangaben beziehen sich auf das Gewicht. 30 und Kneten der Bestandteile auf einem Walzenmischer

Die erfindungsgemäßen Formmassen können mit hergestellt. Die Platte wurde vom Walzenmischer

beliebigen geeigneten mechanischen Mischern her- genommen und erwies sich als sehr stark und sehr

gestellt werden. Die mechanisch gemischten, im elastisch. Von der Platte geschnittene Proben hatten

wesentlichen gleichmäßigen Formmassen können je eine Zugfestigkeit (ASTM D-412) von 78,4 kg/cm^a. nach dem Verwendungszweck zu Platten oder Folien 35 An einer anderen Probe wurde eine Dehnung von

kalandriert oder zu anderen Formteilen verarbeitet 420 % gemessen. Eine Probe des Polyäthylens zeigte

werden. vor der Vermischung eine niedrigere Zugfestigkeit und

Den erfindungsgemäßen Formmassen können ferner eine niedrigere Dehnung.

übliche thermische Stabilisatoren, Füllstoffe, Färb- Für die Herstellung der Gemische mit Vinylchloridstoffe, Gleitmittel, Antioxydantien und andere Zu- 40 Äthylen-Copolymeren können beliebige handelsüb-

satzstoffe zugegeben werden. liehe feste Polystyrol-Preßpulver verwendet werden,

Die Formmassen aus Polypropylen und dem Vinyl- sowohl Polystyrole von niedriger Schlagzähigkeit als

chlorid-Äthylen-Copolymeren sind besonders geeignet auch solche von hoher Schlagzähigkeit,

zur Herstellung von Behältern, die ohne Schädigung Neben üblichen Styrol-Butadien-Kautschuken eig-

in kochendes Wasser getaucht werden können. 45 nen sich alle im Handel erhältlichen Butylkautschuk-

In den folgenden Beispielen beziehen sich die typen, ferner alle handelsüblichen festen Polyäthylene,

Mengenangaben auf das Gewicht. Polyäthylene hoher Dichte (Phillips, Ziegler

. -I₁ °der I. C. I.) oder niedriger Dichte (Hochdruck) sowie

H e 1 s ρ 1 e 1 I _alj_{e im Handel als} p_reßp_Ulver erhältlichen Polypropy-

Formmassen aus 100 Teilen Polystyrol und 11 Tei- 50 lene.
len eines Vinylchlorid-Äthylen-Copolymeren, das

Gewichtsprozent Äthylen enthielt, wurde herge- Patentanspruch: stellt, indem die Bestandteile 10 Minuten auf einem

Mischwalzwerk erhitzt und geknetet wurden. Das Verwendung von 5 bis 200 Teilen eines Copoly-FeIl wurde vom Mischwalzwerk abgenommen. Von 55 merisates aus Vinylchlorid und 10 bis 80 Gewichtsdiesem Fell geschnittene Proben hatten eine Izod- prozent Äthylen als Zusatz zu 100 Teilen PoIy-Kerbschlagzähigkeit (ASTM D-256) von 0,03 mkg. styrol, Polyäthylen, Polypropylen, Butylkautschuk Eine Probe des Gemisches hatte eine Formbeständig- oder kautschukartigen Styrol-Butadien-Copolykeit in der Wärme von 78 ⁰C (ASTM D-648; Bean- merisaten zur Verbesserung der mechanischen spruchung 18,5 kg/cm²). 60 Eigenschaften, Beständigkeit und Flammwidrig-

_ . · , ~ keit.

Beispiel/

100 Teile Polystyrol und 60 Teile eines Vinyl- In Betracht gezogene Druckschriften:

chlorid-Äthylen-Copolymeren, das etwa 20 Gewichts- Französische Patentschrift Nr. 1 379 842.

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