DE1544870C - Process for crosslinking graft polymers of vinyl chloride - Google Patents
Process for crosslinking graft polymers of vinyl chlorideInfo
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Description
I 544 870I 544 870
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Aus der britischen Patentschrift 772 978 ist es be- säten soll zwischen 20 und 80 Gewichtsprozent, vor-From British patent specification 772 978 it is said to be sown between 20 and 80 percent by weight, before-
kannt, Mischpolymerisate aus Vinylchlorid und co- zugsweise zwischen 30 und 70 Gewichtsprozent, liegen,knows, copolymers of vinyl chloride and co- preferably between 30 and 70 percent by weight, are,
polymerisierbaren Vinylverbindungen, die zwei öle- Von besonderer Bedeutung sind solche Äthylen-Vinyl-polymerizable vinyl compounds, the two oils of particular importance are those ethylene vinyl
finisch ungesättigte Gruppen im Molekül enthalten, ester-Copolymerisate, welche durch Polymerisationcontain finically unsaturated groups in the molecule, ester copolymers, which by polymerization
in Gegenwart weiterer mono- oder polyfunktioneller 5 der Ausgangskomponenten meiner vorwiegend tertiär-in the presence of other mono- or polyfunctional 5 of the starting components of my predominantly tertiary
Monomerer mit Hilfe von Peroxiden zu vernetzen. Butanol enthaltenden Flüssigkeitsphase hergestelltTo crosslink monomers with the help of peroxides. Butanol-containing liquid phase produced
Demgegenüber betrifft das vorliegende Verfahren die worden sind.In contrast, the present process relates to which have been.
Vernetzung von Pfropfpolymerisaten des Vinylchlorids, Als Pfropfmonomere des Vinyl- bzw. Vinylidendie keine olefinisch ungesättigten Doppelbindungen monomertypus, die neben dem Vinylchlorid als Pfropfenthalten. . ίο monomerkomponente verwendet sein sollen, kommenCrosslinking of graft polymers of vinyl chloride, as graft monomers of vinyl or vinylidene no olefinically unsaturated double bonds of the monomer type which, in addition to the vinyl chloride, contain as grafts. . ίο monomer components should be used, come
Esistinder deutschen Patentanmeldung P 15.44 859 insbesondere in Betracht Ester der Acrylsäure oder bereits vorgeschlagen Worden, Pfropfcopolymeriskte Methacrylsäure mit vorzugsweise 1 bis 12 Kohlendes Vinylchlorids auf Äthylen-Vinylester-Copolymeri- stoffatomen in der Estergrüppierung, je nach PoIysate mittels freie Radikale bildender Substanzen, ins- merisationsmethode auch die Acrylsäure, Methacrylbesondere organischer. Peroxyde oder energiereicher 15 säure oder deren Amide selbst, ferner insbesondere Strahlung, zu vernetzen. Derivate dieser Säuren mit funktionellen Gruppen wieIn German patent application P 15.44 859, particular consideration is given to esters of acrylic acid or Has already been proposed, graft copolymerized methacrylic acid with preferably 1 to 12 carbon ends Vinyl chloride on ethylene-vinyl ester copolymer atoms in the ester group, depending on the polysate by means of substances that form free radicals, including acrylic acid, methacrylic acid in particular more organic. Peroxides or high-energy acids or their amides themselves, furthermore in particular Radiation, network. Derivatives of these acids with functional groups such as
In weiterer Ausbildung dieses Verfahrens wurde einer —COOH-,— OH-, — NH2-,-NCO-, —;NCS-,In the further development of this process, a —COOH -, - OH-, - NH 2 -, - NCO-, -; NCS-,
nunmehr gefunden,. daß .auch Pf ropf copolymerisate —NHR-Gruppe, wie. beispielsweise Qxyäthyl-now found. that .also graft copolymers —NHR group, such as. for example Qxyäthyl-
von Gemischen aus Vinylchlorid und weiteren copoly- aciylat, N-Methylolacrylamid, /J-Isocyanatoäthyl-of mixtures of vinyl chloride and other copolyacrylate, N-methylolacrylamide, / I-isocyanatoethyl
merisierbaren monoolefinisch Ungesättigten Vinyl- 20 acrylat, Glykolmethacrylat, Oxypropylmethacrylat,merizable monoolefinically unsaturated vinyl acrylate, glycol methacrylate, oxypropyl methacrylate,
und/oder Vinylidenmonpmeren mit. Äthylen- Vinyl- /i-Aminoäthylacrylat, ferner Derivate «,^-ungesättigterand / or vinylidene monomers with. Ethylene vinyl / i-aminoethyl acrylate, also derivatives «, ^ - unsaturated
ester-CopoIymerisaten radikalisch vernetzbar sind. . Dicarbonsäuren wie z. B. Malein- (bzw. . Fumar-)ester copolymers are radically crosslinkable. . Dicarboxylic acids such as B. Malein (or. Fumar)
Im einzelnen wurde gefunden, daß sich Verfahrens- Säurepropylhälbester, Maleinsäuredodecylhalbester, produkte mit besonders ausgezeichneten technologi- Maleinsäureanhydrid, ferner Vinylester wie Vinylschen Eigenschaften erhalten lassen, wenn für das vor- 25 acetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat sowie Λ-Chlorliegende Verfahren Pfropfpolymerisationsprodukte ein- vinylacetat, ω-Chlorvinylbutyrat und auch Vinylidengesetzt werden, bei denen chlorid.In detail it was found that process acid propyl half esters, maleic acid dodecyl half esters, Products with particularly excellent technological maleic anhydride, as well as vinyl esters such as vinylschen Allow properties to be retained if the pre-acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate and Λ-chlorine layers are used Process Graft polymerization products of vinyl acetate, ω-chlorovinyl butyrate and also vinylidene set be where chloride.
a) der aufgepfropfte Anteil aus 55 bis 95 Gewichts- , Verfahren zur Herstellung solcher Pfropfpolymeriprozent Vinylchlorid und 5 bis 45 Gewichtspro- sfe S1 n nd im c emze ln u en 1^ d?r deutschen Patentanmelzent mindestens eines weiteren Vinyl- und/oder 3° dung P 14 95 735.8 beschrieben. . ■ ·a) the grafted portion of 55 to 95 percent by weight, process for the production of such graft polymer percent vinyl chloride and 5 to 45 percent by weight s f e S1 n nd im c e mze ln u en 1 ^ d ? r German patent applicant describes at least one other vinyl and / or 3 ° dung P 14 95 735.8. . ■ ·
Vinylidenmonomeren besteht und Die Vernetzung der vorstehend definierten Pfropf-Vinylidene monomers and the crosslinking of the above-defined graft
b) das Pfropfsubstrat ein Äthylen-VJnylester-Co- polymerisate des Vinylch orids auf Athyl-Vinylesterpolymerisat aus Äthylen und 20 bis 80 Gewichts- Copolymerisate soll radikalisch vorgenommen werprozent eines Vinylesters darstellt, den> ^1 1 h™™lei insbesondere die Vernetzung mitb) the graft substrate is an ethylene vinyl ester copolymers of vinyl chloride on ethyl vinyl ester polymer from ethylene and 20 to 80 copolymers by weight should be carried out radically who percent is a vinyl ester, the > ^ 1 1 h ™ l ei especially the crosslinking with
35 freie Radikale bildenden organischen Substanzen, ms-35 free radical forming organic substances, ms-
wobei der Anteil an Äthylen-Vinylester-Copolymerisat besondere organischen Peroxyden sowie die Vernet-where the proportion of ethylene-vinyl ester copolymer special organic peroxides and the Vernet
in dem Pfropfpolymerisat zwischen 25 und 67 Ge- zung mittels energiereicher Strahlung verstanden wer-in the graft polymer between 25 and 67 are understood by means of high-energy radiation
wichtsprozent (d.h. der Anteil des Pfropfsubstrates den soll.weight percent (i.e. the proportion of the graft substrate that should.
bis zu etwa zwei Drittel des Gesamtpolymerisates) Als freie Radikale bildende Substanzen kommen insliegt. 40 besondere organische Peroxyde, die im Temperatur-Gemäß bevorzugter Ausführungsform der Erfin- bereich zwischen 40 und 18O0C freie Radikale, zu bildung werden solche Pfropfcopolyrnerisäte verwendet, den vermögen, in Betracht wie z. B. Acylperoxyde wie die Benzoylperoxyd oder Dichlorbenzoylperoxyd, Di-up to about two thirds of the total polymer) Substances which form free radicals come into play. 40 particular organic peroxides, more preferably in the temperature According to embodiment of the inventions range between 40 and 18O 0 C free radicals, forming such Pfropfcopolyrnerisäte are used, the assets, such into consideration. B. acyl peroxides such as benzoyl peroxide or dichlorobenzoyl peroxide, di-
a) als Pfropfsubstrat ein Copolymerisat aus Äthylen . 3^1",' 0^1" oder Alkyl-aryl-Peroxyde wie ζ Β Di- und 20 bis 80 Gewichtsprozent Vinylacetat und *5 cumylperoxyd und tert.-Buty 1-cumy peroxyd, Per-a) a copolymer of ethylene as the graft substrate. 3 ^ 1 ", ' 0 ^ 1 " or alkyl aryl peroxides such as ζ Β di- and 20 to 80 percent by weight vinyl acetate and * 5 cumyl peroxide and tert-buty 1-cumy peroxide, per-
b) als aufgepfropfte Bestandteile neben Vinylchlorid oxydicarbonate wie z. B Dicyclohexylperoxydicarbo-5 bis 45 Gewichtsprozent, berechnet auf die Ge- nat, Dibenzylperoxydicarbonat. · samtmenge gepfropfter Monomerer, ... , . ^e vorstehend genannten Radikalbildner könnenb) as grafted components in addition to vinyl chloride oxydicarbonates such. B dicyclohexyl peroxydicarbo-5 up to 45 percent by weight, calculated on the total, dibenzyl peroxydicarbonate. · total amount of grafted monomers, ...,. ^ e above-mentioned radical formers can
; ' '- I ^Vi «,/9-üiigesättigte Mono- öder Dicarbon- 'm MenSen von 0,5 bis 10»/^bezogen auf die Gesamtsäuren mit 3 bis 4 kohlenstoffatomen oder' 5a "1^Sf des zu vernetzenden Materials, eingesetzt werderen Derivate mit funktioneilen Gruppen, den Bevorzugterweise kommen Mengen-von 1 bis 5 °/0 - JI eines Vinylesters oder ... in Betracht. Die Auswahl des jeweils einzusetzenden III Vinylidenchlorid- Radikälbildriers hinsichtlich seiner Zersetzühgstempesowie Mischurigeri-dieser Monomerer enthalten: :^atW richtet· sich weitgehend^nach den beabsichtigten ; '' - I ^ Vi «, / 9-üiigesaturated mono- or dicarbon- ' m Men S en from 0.5 to 10» / ^ based on the total acids with 3 to 4 carbon atoms or' 5a " 1 ^ Sf of the to be crosslinked material used werderen derivatives having functional groups, the quantity preferably come 1-5 ° / 0 - JI a Vinylesters or ... in consideration the selection of the respectively employed III vinylidene Radikälbildriers respect to its Zersetzühgstempesowie Mischurigeri-containing monomers of these.: : ^ at W depends largely ^ on the intended
55 Einsatz und den Ver.arbeitun|sbedingungen.55 Use and the processing conditions.
Die im Rahmen des vorliegenden Verfahrens zu ver- Als energiereiche : Strahlung ' kommt besonders wendenden Pfropfpolymerisate können erhalten wer- /3-Strahlung in der Dosierung von 1 bis 50 Mrad, den, indem die vorstehend definierten Pfropfmono- y-Strahlung oder Röntgenstrahlung in Betracht, meren in Gegenwart eines Äthyjen-Vinylester-Copoly- Die Vernetzung kann in der Weise ausgeführt wermerisates in Lösung oder Emulsion, bevorzugterweise 60 den, daß die Radikalbildner dem zu vernetzenden jedoch durch Polymerisation in Suspension mit Hilfe Produkt auf geeigneten Mischaggregaten, z. B. Walfreie Radikale bildender Substanzen polymerisiert zen oder Knetern, eingemischt und anschließend die werden. ■ verformten Produkte auf Temperaturen zwischen 40 Als Pfropfsubstrate kommen Copolymerisate des und 1800C erhitzt werden. Nach einer anderen Aus-Äthylens mit Vinylestern, insbesondere solchen 65 führungsform wird der Radikalbildner dem gelösten mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen in der Estergruppie- Produkt beigefügt, das nach dem Verdunsten des Lö- . rung, vorzugsweise Vinylacetat, in Betracht. Der Vinyl- sungsmittels als Film durch Temperaturerhöhung ver-. esterjanteil Jn diesen Äthylen-Vjnylester-Copolymeri- netzbar ist. Bei Verwendung von Peroxyden hinrei-In the context of the present method to be understood as energy: is radiation 'particularly applicable forming graft polymers can advertising receive / 3-radiation at the dose of 1 to 50 Mrad, the by the Pfropfmono- defined above, y-radiation or X-radiation into consideration , meren in the presence of an Äthyjen-Vinylester-Copoly- The crosslinking can be carried out in such a way wermerisates in solution or emulsion, preferably 60 den that the radical formers to be crosslinked, however, by polymerization in suspension with the aid of product on suitable mixing units, eg. B. whale-free radical-forming substances polymerized zen or kneading, mixed in and then the. ■ deformed products to temperatures between 40 Copolymers of and 180 0 C come as graft substrates. According to another Aus-Ethylens with vinyl esters, in particular such 65 leadership form, the radical generator is added to the dissolved product with 2 to 4 carbon atoms in the ester group, which after the solvent has evaporated. tion, preferably vinyl acetate, into consideration. The vinyl solvent as a film by increasing the temperature. ester portion in this ethylene-vinyl ester copolymer is wettable. When using peroxides,
chend hoher Zerfallstemperatur (etwa oberhalb 150°C) kann das zur Vernetzung vorgesehene Peroxyd bereits dem monomeren Vinylchloiid vor der Pfropfpolymerisation zugesetzt werden.appropriately high decomposition temperature (above 150 ° C) the peroxide intended for crosslinking can already be added to the monomeric vinyl chloride before the graft polymerization can be added.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine besonders weitgehende Vernetzung ermöglicht, wird diese Vernetzung der Vinylchlorid-Pfropfpolymerisate mit Hilfe von freie Radikale bildenden Substanzen gleichzeitig in Gegenwart von 0,1 bis 4°/0 einer organischen Verbindung durchgeführt, welche mindestens zwei, vorzugsweise drei, nicht konjugierte polymerisierbare Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen enthält. Diese relativ geringfügigen Mengen solcher, eine zusätzliche Vernetzung bewirkender Monomerer werde gewählt, um das sonst vorteilhafte Eigenschaftsbild der Vernetzungsprodukte nicht zu beeinträchtigen, d. h., grundsätzlich sind höhere Mengen eines solchen vernetzend wirkenden Monomeren nicht ausgeschlossen.According to a preferred embodiment of the present invention, which enables a particularly extensive crosslinking, this crosslinking is / carried out of the vinyl chloride graft polymers by means of free-radical forming substances simultaneously in the presence of 0.1 to 4 ° 0 of an organic compound containing at least two, preferably contains three non-conjugated polymerizable carbon-carbon double bonds. These relatively small amounts of such monomers which cause additional crosslinking are chosen so as not to impair the otherwise advantageous property profile of the crosslinking products, ie in principle higher amounts of such a crosslinking monomer are not excluded.
Vorzugsweise kommen als solche vernetzend wirkende Monomere Di- bis Tetrallylverbindungen, wie Triällylphosphat, Triallylcyanurat oder Kieselsäuretetraallylester, in Betracht.Such crosslinking monomers are preferably di- to tetrallyl compounds, such as Triällyl phosphate, triallyl cyanurate or silicic acid tetraallyl ester into consideration.
Nach dem vorliegenden Verfahren erhaltene neuartige Vernetzungsprodukte stellen je nach Anteil des Äthylen-Vinylester-Copolymerisates mehr oder minder durch innere Weichmachung modifiziertes Polyvinylchlorid dar, d. h., sie enthalten keine extrahierbaren niedermolekularen Anteile. Es resultieren vollständig vernetzte weiche und flexible Vinylchloridpolymerisate mit elastischen Eigenschaften. Die Vernetzung kann je nach den geforderten Eigenschaften mehr oder weniger weit getrieben werden. Als besonders interessant ist es zu werten, daß innerhalb eines Bereiches von Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisat-Anteilen von 40 bis 70% für Vinylchloridpolymerisate beachtliche Elastizitäten zu erzielen sind. Die Verfahrenprodukte zeigen gute Wärmestabilität, Alterungsbeständigkeit und Beständigkeit gegen organische Lösungsmittel.According to the present process, the novel crosslinking products obtained, depending on the proportion of Ethylene-vinyl ester copolymer polyvinyl chloride modified to a greater or lesser extent by internal plasticization dar, d. That is, they do not contain any extractable low molecular weight fractions. It results completely cross-linked soft and flexible vinyl chloride polymers with elastic properties. The networking can be driven to a greater or lesser extent depending on the required properties. As special It is interesting to evaluate that within a range of ethylene-vinyl acetate copolymer proportions from 40 to 70% for vinyl chloride polymers considerable elasticities can be achieved. the Process products show good heat stability, aging resistance and resistance to organic Solvent.
Die Vernetzung dieser weichen und flexiblen Pfropfpolymerisate ist von besonderer Bedeutung beim Einsatz für Fußbodenbeläge, Förderbänder, Kabelummantelungen, Textilbeschichtungen oder Folien. Die Vernetzung härterer Einstellungen, d. h. solcher mit höheren Vinylchlorid-Anteilen im Pfropfcopolymerisat, ist für die Verwendung als Isoliermaterial oder Kor-The crosslinking of these soft and flexible graft polymers is of particular importance when they are used for floor coverings, conveyor belts, cable sheathing, textile coatings or foils. the Networking harder attitudes, d. H. those with higher vinyl chloride proportions in the graft copolymer, is for use as insulating material or cor-
rosionsschutzmittel bedeutsam. : anti-corrosion agents important. :
Es ist möglich, den beschriebenen Vernetzungsprozeß auch in Gegenwart der bei der PVC-Verarbeitung üblichen Weichmacher, Stabilisatoren, Alterungsschutzmittel, Füllstoffe wie Aerosil, Kreide, Ruß oder Pigmenten ohne wesentliche Beeinträchtigung der Eigenschaften durchzuführen. . .■It is possible to carry out the crosslinking process described in the presence of PVC processing customary plasticizers, stabilizers, anti-aging agents, fillers such as Aerosil, chalk, carbon black or Pigments without significant impairment of the properties. . . ■
Die in den nachstehend aufgeführten Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile, sofern nicht anders vermerkt.Those given in the examples below Parts are parts by weight, unless otherwise noted.
B ei s pi e1 1Eg pi e1 1
Verschieden zusammengesetzte Pfropfcopolymerisate werden in Tetrahydrofuran oder Methyläthylketon gelöst, mit Peroxyd versetzt und zu einem Film ausgegossen. Die Filme werden im Trockenschrank ausgeheizt und sind nach der Behandlung unlöslich. Einzelheiten gehen aus der folgenden Tabelle hervor:Graft copolymers of different compositions are dissolved in tetrahydrofuran or methyl ethyl ketone dissolved, mixed with peroxide and poured into a film. The films are baked out in a drying cabinet and are insoluble after treatment. Details can be found in the following table:
Zusammensetzung des Pfropf-Composition of the graft
copolymerisates:copolymerisates:
Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisat, % Ethylene-vinyl acetate copolymer,%
Verhältnis Äthylen zu Cinylacetat
Aufgepfropfte Monomere:Ratio of ethylene to vinyl acetate
Grafted Monomers:
Vinylchlorid, % Vinyl chloride,%
Vinylacetat, % Vinyl acetate,%
Acrylsäureäthylester, °/0 Acrylic acid ethyl ester, ° / 0
Oxypropylmethacrylat, % Oxypropyl methacrylate,%
Maleinsäuredodecylhalbester, °/0 Maleic acid dodecyl half ester, ° / 0
Maleinsäuiepropylhalbester, °/„Maleic acid propyl half ester, ° / "
Vinylidenchlorid, °/0 Vinylidene chloride, ° / 0
Methacrylsäurebutylester, % ...
Zugesetzte PeroxydmengeButyl methacrylate,% ...
Amount of peroxide added
Dicyclohexylperoxydicarbonat, %Dicyclohexyl peroxydicarbonate,%
Benzoylperoxyd, % Benzoyl peroxide,%
Dicumylperoxyd, °/o Dicumyl peroxide, ° / o
tert.-Butyl-cumylperoxyd, % ...
Zusatzvernetzer und Vernetzungsbedingungen tert-butyl-cumyl peroxide,% ...
Additional crosslinkers and crosslinking conditions
Triallylcyanurat, °/0 Triallyl cyanurate, ° / 0
Vernetzungszeit, Minuten Networking time, minutes
Vernetzungstemperatur, 0C Crosslinking temperature , 0 C
60
55:4560
55:45
29
1129
11
57
55:4557
55:45
59
60:4059
60:40
3535
32
30:7032
30:70
39,5
339.5
3
4,3
21,24.3
21.2
32
30:7032
30:70
39,5
339.5
3
4,3
21,24.3
21.2
32
30:7032
30:70
39,5
339.5
3
4,3
21,24.3
21.2
42
34:6642
34:66
49
2,749
2.7
2,5
3,82.5
3.8
55
2955
29
11
511
5
15
12015th
120
15 120 15
12015 120 15
120
30
15030th
150
30
16030th
160
20
12020th
120
30
12030th
120
30
12030th
120
Beispiel 2 chlorid (29°/0) und Acrylsäureäthylester (16%) aufExample 2 chloride (29 ° / 0 ) and ethyl acrylate (16%)
ein Copolymerisat (55:45) von Äthylen und Vinyl-a copolymer (55:45) of ethylene and vinyl
Auf einem Walzwerk, wie es für die Herstellung von 65 acetat (55%), 2 Teile Barium-cadmium-laurat, 3 Teile Kautschukmischungen allgemein verwendet wird, epoxydiertes Sojabobnenöl (Mischung A). Diese Misteilt man in der üblichen Weise folgende Mischung her: schung(A) wird mit 3 Teilen Triallylcyanurat und 100 Teile eines Pfropfcopolymerisates von Vinyl- 5 Teilen Dicumylperoxyd im Verschnitt (60: 40) mitOn a rolling mill as it is for the production of 65 acetate (55%), 2 parts barium cadmium laurate, 3 parts Commonly used rubber compounds are epoxidized soybean oil (compound A). This mistake the following mixture is produced in the usual manner: Schung (A) is mixed with 3 parts of triallyl cyanurate and 100 parts of a graft copolymer of vinyl 5 parts of dicumyl peroxide in a blend (60:40)
Calciumcarbonat innig vermengt und 30 Minuten bei 1510C vulkanisiert (B).Calcium carbonate intimately mixed and vulcanized at 151 ° C. for 30 minutes (B).
Bruchdehnung, °/0
Härte (Shore A)
bei 18°C Tensile strength, kg / cm 2
Elongation at break, ° / 0
Hardness (Shore A)
at 18 ° C
215
90
33
42119
215
90
33
42
150
90
76
6191
150
90
76
6th
Das Produkt ist unlöslich in organischen Lösungen.The product is insoluble in organic solutions.
Claims (6)
Family
ID=
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