DE1544670A1

DE1544670A1 - Antistatische Formmassen aus Polystyrol

Info

Publication number: DE1544670A1
Application number: DE19641544670
Authority: DE
Inventors: Dieter Carla; Seifert Dr Friedrich; Baxmann Dr Fritz
Original assignee: Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1964-01-30
Filing date: 1964-01-30
Publication date: 1969-02-27
Also published as: GB1078365A; JPS5212216B1; BE658964A; US3376277A

Description

Antistatische Formmassen aus Polystyrol

üi, ist bekannt, daß man Polystyroi-Formmassen antistatisch ausrüsten kann, indem man sie in wäßrige Lösungen von Alkyl- oder Alkylarylsulfonaten taucht oder indem man die Formmassen mit derartigen Lösungen besprüht (Boundy-Boyer "Styrene" 1952, Seite 551). Eine derartige Behandlung hat den Nachteil, daß die ' Formmassen nur kurze Zeit antistatisch bleiben, da ein solcher Überzug nioht wasserfest ist,

Außerdem besitzen derartig behandelte Formmassen einen fettigklebrigen Griff.

Um diese Nachteile zu vermelden, hat man bereits versucht, antistatisches Polystyrol herzustellen, indem man die Oberfläche mit Schwefelsäure behandelte (vgl«.USA-Patentschrift 2 400 720) oder indem man Styrol in Gegenwart styrolsulfonsaurer Salze polymerisiert (vgl. USA-Patentseshrift 2 971 947) oder Polystyrol mit Polystyrolsulfonat-mischte (vgl. USA-Patentschrift 2 707 709). Derartige Verfahren führen zu weitgehenden unerwünschten Veränderungen des Polystyrols, die sich durch verschlechterte mechanische Werte ausdrücken. Man hat auch schon Aminsalze der Ester der Schwefelsäure mit höheren Alkoholen verwendet, jedoch weisen derartig behandelte Formmassen ebenfalls die genannten Nachteile auf (vgl. USA-Patentschrift 2 540 98I).

Oegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines Zusatzes von 2 bis 6 Gnwichtsprozent Alkyl- und bzw. oder Alkylbenzolsulfonaten mit elnor Alkylkette von 4 bis 30 Kohlenstoffatomen und bzw. nr\('v einem mehrkernigen oder kondensierten aromatischen Ringsystem

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Tabelle

Jsj_eue Unterlagen (Art.- 7 ϊ J Abs. 2 Nr. 1 SaU S (jes Ämie>-\ngeg«s. v. 4.9.1967).

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mit 1 bis 2 Alkylgruppen von 1 bis 4 Kohlenstoffatomen zu Suspensions- oder Blockpolymerisaten des Styrols zur Verbesserung der antistatischen Eigenschaften.

Es hat sich weiterhin gezeigt, daß die Sulfonate je nach der Verarbeitungsmethode in verschiedenen Mengenverhältnissen verwendet werden müssen. Werden die Formmassen im Spritzguß- oder Extrudierverfahren verarbeitet,, so ist es notwendig, die Sulfonate in Mengen von 2 bis 4, vorzugsweise von 2,3 bis 3»5 Gewichtsprozent, einzusetzen, da bei höheren Dosierungen Schichtenbildung auftritt oder sich die Formmassen nicht mehr extrudieren lassen. Werden dagegen die Formmassen im Preßverfahren verarbeitet, so ist es notwendig* 3 bis 6 Gewichtsprozent, vorzugsweise 4 bis 5 Gewichtsprozent, der Sulfonate zu verwenden, da bei geringeren Mengen noch kein" antistatischer Effekt auftritt. Bei Dosierungen > 4^# Gewichtsprozent zeigen Preßplatten keine Schichtenbildung. Geeignete Sulfonate sind Alkyl- oder Alkylbenzolsulfonate, deren Alkylgruppe eine Kettenlänge von 4 bis 30 Kohlenstoffatomen aufweist; besonders geeignet sind Alkylsulfonate mit einer Kettenlänge von 10 bis 18 und Alkylbenzolsulfonate mit einer Kettenlänge von 8 bis 15 Kohlenstoffatomen. Bei gleicher Kettenlänge ergeben Alkylsulfonate die besseren antistatischen Werte. Liegt ein mehrkerniges oder kondensiertes aromatisches Ringsystem vor, beispielsweise ein Diphenyl- oder Naphthalinsulfonat, genügen schon 1 bis 2 Methyl-, Äthyl-, Propyl- oder Isopropylgruppen zur Erzielung optimaler Effekte. Geeignet sind Alkalisalze, wie die Natrium-, Kalium- oder Ammoniumsalze, vorzugsweise Jedoch die Natrium- und Kaliumsalze, oder auch die Erdalkalisalze, besonders die Calciumsalze oder Aminsalze, wie Alkanolaminsalze, besonders die des Triäthanolamins. Es können auch Gemische der verschiedenen Sulfonate verwendet werden. Beispielsweise geeignet sind Alkylsulfonate von der oBeh angegebenen Kettenlänge

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zusammen mit Tetrapropylenbenzolsulfonat oder n-Dodecylbenzolsulfonat oder einem Mono- oder Dimethylnaphthalinsulfonat-Kalium oder-Calcium.

Geeignete Polystyrol-Typen sind die durch Block- oder Suspensionspolymerisation hergestellten normalen oder auch schlagzähen Typen, wie butadienhaltige Copolymerisate oder Pfropfpolymerisate oder auch Styrol-Acrylnitril-Copolymerisate oder auch Acrylnitril-Butadien-Styrol-Pfropf- oder -Copolymerisate. In den Polymerisaten kann das Styrol auch ganz oder teilweise durch substituierte Styrole, wie οΛ-Methylstyrol, ersetzt werden. Besonders geeignet sind z.B.. durch Suspensions- oder Blockpolymerisation hergestellte Polystyrole sowie die schlagzähen butadienhaltigen Co- oder Pfropfpolymerisate. Die verwendeten Polymerisate können auch die üblichen Zusätze, wie Farbstoffe, Füllstoffe, Gleitmittel oder Treibmittel, sowie gegebenenfalls - besonders bei den butadienhaltigen Polymeren - Antioxydantien enthalten.

Die Einarbeitung der Sulfonate erfolgt im allgemeinen durch Mischen mit den in Pulver-, Perl- oder Granulatformvorliegenden Polymerisaten mit Hilfe eines Mischwalzwerkes, wobei dann sogenannte Mühlengranulate erhalten werden» Das Zumischen kann auch durch Zugabe einer wäßrigen oder methanolischen SuI-fonatlöeung vorgenommen werden. Das Lösungsmittel wird durch Verdampfen entfernt und die erhaltene Mischung beispielsweise über einen Extruder granuliert. I

Die erhaltenen antistatischen Formmassen lassen sich in dem \ für nicht behandelte Formmassen geltenden Temperaturbereich ! zwischen I60 und 270⁰C verarbeiten.

Die antistatischen Formmassen wurden durch die Staub-Test-

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Methode, durch Messen des Oberflächenwiderstandes nach DIN 53 482 - VDE OJOVTeil 3 und durch Angaben über das Abklingen der Aufladung unter Verwendung des rotierenden Feldstärke-Meßgerätes nach Prof. Schwenkhagen (vgl. M. Bühler "Textilpraxis" 12/11, Seite 1147 (1957)) geprüft. Die Messungen wurden an 1 mm starken quadratischen Formungen mit einer Kantenlänge von 150 mm vorgenommen.

Der Staub-Test wird in folgender Weise durchgeführt!

Die mit einem Wolltuch geriebene Prüfplatte wird über zerdrückte Zigarren- oder Zigarettenasche gehalten. Der Test gilt als positiv, wenn der geriebene Prüfkörper in 1 cm Abstand keine Ascheteilchen anzieht. Da die Luftfeuchtigkeit die elektrostatische Aufladung stark beeinflußt, wurden - sofern nicht ausdrücklieh andere Angaben gemacht werden,- ^aIIe Messungen bei 20°C und 65 ■# relativer Luftfeuchte durchgeführt. In der beigefügten Tabelle sind die Prüfwerte für die verschiedenen Verarbeitungsmethoden zusammengefaßt.

Es bedeuten:

Polystyrol (Suspensions- oder Blockpolymerisat)

Styrolcopolymerisate aus Styrol und Acrylnitril mit zwischen 20 und 30 Gewichtsprozent Acrylnitril und Copolymerisate aus Styrol und oC-Methylstyrol mit zwischen 10 und 20 Gewichtsprozent oC-Methylstyrol

Die Molekulargewichte der verwendeten Typen lagen zwischen 100 000 und 200 000.

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II Schlagfestes Polystyrol mit einem Butadien-Gehalt von 10 Gewichtsprozent, wobei die Länge einer gespritzten Spirale als Maß für die Fließfähigkeit herangezogen wurde. Die Spirallänge des verwendeten Polymerisates betrug bei einer Spritztemperatur von l80°C 80 bis 100 cm.

III Acrylnitril-Butadien-Styrol-Pfropfpolymerisate mit 18 bis 27 % Butadien und 20 bis 25 # Acrylnitril. Die Spirallänge der unter gleichen Maschinenbedingungen hergestellten Spirale betrug ebenfalls 80 bis 100 cm, wobei die Spritztemperatur 210⁰C betrug*

Als SuIfonat wurde ein Natr.iumalkylsulfonat-Gemisch verwendet, dessen Alkylgruppe eine mittlere Ketteniänge von 15 Kohlenstoffatomen besaß.

Es ist bekannt, daß bei der Emulsionspolymerisation des Styrols Alkyl- oder Alkylarylsulfonate als Emulgatoren verwendet werden. Um ,Jedoch brauchbare Polymerisate zu erhalten, ist es erforderlich, die Emulgatoren weitgehend aus den Polymerisaten zu entfernen. Es mußte demnach erwartet werden, daß bei der nachträglichen Einarbeitung der als Emulgatoren bekannten Verbindungen als antistatischmachende Mittel in relativ großen Mengen in die Polymerisate Formmassen erhalten werden, die besonders schlechte mechanische Eigenschaften aufweisen. Außerdem konnte nicht vorhergesehen werden, daß die antistatische Wirksamkeit dieser Verbindungen

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beim Einarbeiten in die Formmassen erhalten bleibt, da bekanntlich vielfach eine extern auftretende antistatische Wirkung bei einer internen Verarbeitung verschwindet·.

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Claims

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Patentansprüche

Verwendung eines Zusatzes von 2 bis 6 Gewichtsprozent Alkyl- und bzw. oder Alkylbenzolsulfonaten mit einer Alkylkette von 4 bis 30 Kohlenstoffatomen und bzw. oder einem mehrkernigen oder kondensierten aromatischen Ringsystem mit 1 bis 2 Alkylgruppen von 1 bis 4 Kohlenstoffatomen zu Suspensions- oder Blockpolymerisaten des Styrols zur Verbesserung der antistatischen Eigenschaften«

2. Verwendung eines Zusatzes nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zusatz von 2 bis 4 Gewichtsprozent Alkyl- und bzw. oder Alkylbehzolsulfonaten mit einer Alkylkette von 4 bis 30 Kohlenstoffatomen und bzw. oder einem mehrkernigen oder kondensierten aromatischen Ringsystem mit 1 bis 2 Alkylgruppen von 1 bis 4 Kohlenstoffatomen zu zum Spritzgießen oder Extrudieren geeigneten Suspensions- oder Blockpolymerisaten des Styrols zur Verbesserung der antistatischen Eigenschaften.

3· Verwendung eines Zusatzes nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zusatz von 3 bis 6 Gewichtsprozent Alkyl- und bzw. oder Alkylbenzolsulfonaten mit einer Alkylkette von 4 bis 30 Kohlenstoffatomen und bzw. oder einem mehrkernigen oder kondensierten aromatischen Ringsystem mit 1 bis 2 Alkylgruppen von 1 bis 4 Kohlenstoffatomen zu zum Pressen geeigneten Suspensions- oder Blockpolymerisaten .des Styrols zur Verbesserung der antistatischen Eigenschaften.

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t Unterlagen (Art. 7 j; I AU 2 Nr.'J Salz 3 des Änderungsges. v. 4.9.1967Ϊ