DE1694190C3 - Thermoplastische Formmassen - Google Patents
Thermoplastische FormmassenInfo
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Description
Es ist bekannt, thermoplastische Formmassen aus linearen gesättigten Polyestern aromatischer Dicarbonsäuren
zu Formkörpern zu verarbeiten.
Formkörper, die aus nicht modifiziertem Polyethylenterephthalat
hergestellt worden sind, haben nur eine geringe Formstabilität, da sie beim Erwärmen auf
höhere Temperaturen schrumpfen, wobei die Formkör- ^0
per in nicht kontrollierbarer Weise ihre Form verändern.
Man hat verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen, Polyäthylenterephthalat zu modifizieren, um aus den
erhaltenen Formmassen dimensionsstabile Formkörper zu erhalten. So ist aus der deutschen Patentschrift
11 82 820 bekannt, Polyester aus gesättigten aliphatischen Diolen und gesättigten aromatischen Dicarbonsäuren,
insbesondere Polyäthylenterephthalat, mit hochpolymerem Propylen oder hochpolymerem 4-Methylpenten-1
zu vermischen. Die aus diesen Formmassen hergestellten Formkörper haben zwar eine verbesserte
Formstabilität verglichen mit Formkörpern aus nichtmodifiziertem
Polyäthylenterephthalat, jedoch ist sie für viele Verwendungszwecke noch unbefriedigend.
Es wurde weiterhin in der niederländischen Patentanmeldung 65 11 744 vorgeschlagen, dem Polyäthylenterephthalat
fein verteilte, feste anorganische Stoffe zuzumischen, die die Kristallisationsgeschwindigkeit der
verspritzten Polyestermasse in der Form vergrößern. Diese Formmassen können zu dimensionsstabilen
Formkörpern mit für viele Verwendungszwecke hinreichender Schlagzähigkeit verarbeitet werden. Als feste
anorganische Stoffe wurden Substanzen vorgeschlagen wie Calciumcarbonat, Talkum, Glaspulver oder Metalle.
Diese mit der Polyestermasse unverträglichen Substanzen sind nur wirksam, wenn sie sehr fein verteilt sind und
eine Korngröße von unter 2 μιτι haben.
Erfindungsgegenstand sind nun thermoplastische Formmassen aus einer Mischung von
a) linearen gesättigten Polyestern aromatischer Dicarbonsäuren und gegebenenfalls kleinen Mengen
aliphatischer Dicarbonsäuren mit gesättigten aliphatischen oder cycloaliphatischen Diolen und
b) ionischen Copolymeren aus a-Olefinen und Salzen 6s
«,^-ungesättigter Carbonsäuren, die Ionen von einbis
dreiwertigen Metallen enthalten, wobei gegebenenfalls auch «,JJ-ungesättigte Carbonsäuren und/
oder «θ-ungesättigte Carbonsäureester Bestandteil des Copolymeren sein können, wobei die
Menge des ionischen Copolymeren 0,01 bis 25 Gewichtsprozent der Gesamtmischung aus-
DaTüberraschende dabei ist, daß durch den Zusatz
von ionischem Copolymeren zum Polyester Formmassen erhalten wurden, die beim Verarbeiten in der Form
mit hoher Geschwindigkeit kristallisieren wobei Formkörper mit sehr guter Dimensionsstabihtät erhalten
werden, ohne daß Härte und Abriebfestigkeit nachteilig
beeinflußt wurden. Es war weiterhin überraschend, daß die Schlagzähigkeit der so modifizierten Polyester
erhöht wird. Die Formkörper sind auch bei Temperaturen oberhalb der Einfriertemperatur formstabiL Die
zuzusetzenden ionischen Copolymeren brauchen nicht vor der Zumischung zur Polyestermasse auf eine sehr
kleine Korngröße gebracht werden. Man kann sie auf einfache Weise der Polyestermasse zumischen, wie
weiter unten beschrieben wird.
Als linearer gesättigter Polyester aromatischer Dicarbonsäuren wird dabei vorzugsweise Polyäthylenelvkolterephthalat
verwendet. Es können auch andere Polyester beispielsweise Polycyclohexan-M-dimethylolterephthalat
verwendet werden. Man kann auch modifizierte Polyäthylenterephthalate verwenden, die
neben Terephthalsäure noch andere aromatische oder auch aliphatische Dicarbonsäuren als Grundeinheiten,
ζ B Isophthalsäure, Naphthalindicarbonsäure-2,6 oder Adipinsäure enthalten. Ferner können modifizierte
Polväthylenterephthalate eingesetzt werden, die neben Äthvlenglykol noch andere aliphatische Diole, wie
beispielsweise Neopentylglykol oder Butand.ol-1,4, als
alkoholische Komponenten enthalten.
Die Polyester sollen eine reduzierte spezitische Viskosität f)red (gemessen an einer l%igen Lösung in
Phenol/Tetrachloräthan 60 :40 bei 25° C) zwischen 0,6
und 2,0, vorzugsweise zwischen 0,9 bis 1,0 und 1,4 bis 1,6 dl/g haben. .
Man kann auch von Polyestern mit niedrigerer reduzierter spezifischer Viskosität ausgehen und durch
Nachkondensation während des Mischungsprozesses die gewünschte höhere Viskosität herbeiführen. Es ist
aber auch möglich, die thermoplastische Formmasse nach bekannten Verfahren in fester Phase nachzukondensieren
bis die gewünschte reduzierte spezifische Viskosität erreicht ist.
Als ionische Copolymere von a-Olefinen mit
«,ö-ungesättigten Carbonsäuren, die Metallionen von
ein- bis dreiwertigen Metallen enthalten, können zahlreiche Copolymere verwendet werden. Die ionische
Copolymere können nach bekannten Verfahren erhalten werden; ihre Darstellung ist z. B. in der kanadischen
Patentschrift 6 74 595 beschrieben. Als ionische Copolymere können Verbindungen der folgenden allgemeinen
Formel verwendet werden,
4CH3-CH-/r—I" CH2-C~
c=o|
O Mc oder 1/2 Mc ! oder 1/3Me-
Ri = H, Oh bis C12H25, CeHs
R2 =H,CH3,C2H5
Me+ = Ionen einwertiger Metalle
Me+ + = Ionen zweiwertiger Metalle
Me++ + = Ionen dreiwertiger Metalle
in der x, yund π ganze Zahlen darstellen.
Es können auch ionische Copolymere aus ot-Olefinen
mit «,^-ungesättigten Dicarbonsäuren, wie beispielsweise
Copolymere aus Äthylen mit Maleinsäure oder Copolymere aus Äthylen mit Itaconsäure, die Metallionen
von ein- bis dreiwertigen Metallen enthalten, eingesetzt werden. Weiterhin können als ionische
Copolymere auch Pfropfpolymere verwendet werden. Solche Copolymere kann man beispielsweise erhalten,
wenn man «^-ungesättigte Carbonsäureester auf Polyolefine pfropft, verseift und anschließend mit z. B.
einem Alkalimetallhydroxyd umsetzt.
Der Olefinanteil dieser Copolymeren soll wenigsten 50 Gewichtsprozent betragen. Bevorzugt sind Copolymere,
die einen Olefinanteil von 80 bis 99 Gewichtsprozent enthalten.
Des weiteren können als ionische Copolymere Verbindungen verwendet werden, die die folgenden
Einheiten enthalten:
CH2-CH-R,
CH1-C-
C=O
CH,- C-
35
40
C = O
O
Me" oder 1/2Mc oder 1/3 Mc'·
Ri = H,CH3bisCi2H25,C6H5
R2 = H,CH3,C2H5
R3 = H.CH3.C2H5
R4 = CH3bisCi2H25und
in der x, y, ζ ganze Zahlen darstellen.
55
Der Olefinanteil der ionischen Copolymeren soll wenigstens 50 Gewichtsprozent betragen, bevorzugt
sind Copolymere, die einen Olefinanteil von 80 bis 90 Gewichtsprozent enthalten. Die Summe von Esteranteil
und ionischen Anteil soll mindestens 10 Gewichtsprozent betragen, der ionische Anteil mindestens mit 5% an
der Gesamtmenge des ionischen Copolymeren beteiligt sein. Es ist nicht notwendig, daß alle Carboxylgruppen
durch Metallionen neutralisiert sind, es sollen aber mindestens 10% der Carboxylgruppen durch Mstallionen
neutralisiert sein.
Die Molekulargewichte der ionischen Copolymere sollen über 5000 vorzugsweise über 50 000 sein.
Als Metallionen kommen alle im genannten kanadischen Patent 6 74 595 aufgeführten in Betracht
Bevorzugt werden Alkalimetallionen, insbesondere Natriumionen. Bevorzugte Produkte sind ionische
Copolymere aus Äthylen und Methacrylsäure die Alkalimetallionen, vorzugsweise Natriumionen, enthalten.
Die erfindungsgemäße Formmassen enthalten 0,01 bis 25, vorzugsweise 0,1 bis 10 Gewichtsprozent der
ionischen Copolymere.
Die Zumischung des ionischen Copolymeren zur Polyestermasse kann in verschiedener Weise erfolgen.
So kann man beispielsweise das ionische Copolymere und den Polyester durch intensives Rühren der
Schmelze vermischen; man kann auch das Polyestergranulat oder Polyesterpulver möglichst gleichmäßig mit
dem Pulver des ionische Copolymeren vermischen, im Extruder aufschmelzen, unter Kühlung auspressen und
granulieren. Das ionische Copolymere kann eine beliebige Korngröße haben.
D;e Polyestermasse soll möglichst wenig Feuchtigkeit,
enthalten, vorzugsweise weniger als 0,01 Gewichtsprozent.
Zur Geringhaltung der Feuchtigkeitcaufnahme kann die granulierte Poiyesterformmasse mit einem Überzug
aus einem inerten hydrophoben Stoff wie beispielsweise Paraffin oder Wachs versehen werden.
Um kristalline oder teilkristalline Formkörper zu erhalten ist es zweckmäßig die Formtemperatur
genügend hoch oberhalb der Einfriertemperatur zu halten.
Die erfindungsgemäßen Polymergemische lassen sich thermoplastisch zu dimensionsstabilen Formkörpern
verarbeiten, die sich durch eine erhöhte Schlagzähigkeit auszeichnen.
3980 g Polyäthylenterephthalat-Pulver (fjred = 1,43
dl/g, gemessen an einer l%igen Lösung in Phenol/Tetrachloräthan 60:40 bei 25° C) mit einer
Korngrößenverteilung von 100 bis 750 μπι, wurden mit
20 g eines ionischen Copolymeren (Schmelzindex kleiner als 0,1 g/10 Minuten nach ASTM-D-1238-57 T;
Korngröße 300 bis 500 urn) aus 90 Gewichtsteilen Äthylen und 10 Gewichtsteilen Methacrylsäure, dessen
Carboxylgruppen mit Natrium-Ionen neutralisiert waren, in einem Extruder homogenisiert und anschließend
granuliert. Aus dem Granulat wurden gut dimensionsstabile Platten mit den Maßen 60 χ 60 χ 1 mm gespritzt
bei einer Formtemperatur von 150° C. Schon bei einer
Formstandzeit von 15 Sekunden wurden Platten mit einer Dichte von 1,370 erhalten.
Die Schlagzähigkeit der Platten wurde durch einen Falltest geprüft. Hierbei wurden die Testplatten einer
Schlagbeanspruchung derart ausgesetzt, daß man einen auf reibungsarmen Schienen gleitenden Fallkörper von
verschiedenen Höhen senkrecht auf die auf einen Rahmen ausgespannten Platten fallen ließ. Die Spitze
des Fallhammers stellte eine Halbkugel mit einem Radius von 10 mm dar. Pro Höhe wurden 10 Platten
geprüft.
In einem Vergleichsversuch wurde das Polyäthylenterphthalat-Pulver
ohne Zusatz von ionischen Copolymeren mit 0,2 Gewichtsprozent Aluminiumsilikat-Pulver
(47% S1O2, 38% AI2O3; 75% unter 2 μιη
Teilchengröße) vermischt, im Extruder homogenisiert und anschließend granuliert. Die Verarbeitung und
Prüfung erfolgte wie oben geschrieben. Die Ergebnisse
des Falltestes sind in der Tabelle 1 zusamm;ngestellt.
3960 g Polyäthylenterephthalat-Pulver (ijred = 1,43
dl/g, gemessen an einer l%igen Lösung in Phenol/Tetrachloräthan 60:40 bei 25°C) mit einer
Korngrößenverteilung von 100 bis 750 μπι wurden mit
40 g eines ionischen Copolymeren (Schmelzindex kleiner als 0,1 g/10 min nach ASTM-D-1238-57 T;
Korngröße 300 bis 500 μπι aus 90 Gewichtsteilen Äthylen und 10 Gewichtsteilen Methacrylsäure, dessen
Carboxylgruppen mit Natrium-Ionen neutralisiert waren, in einem Extruder homogenisiert und anschließend
granuliert. Weitere Verarbeitung und Prüfung erfolgte wie in Beispiel 1 beschrieben. Beim Verspritzen der
Formmasse wurde schon nach einer Formstandzeit von 15 Sekunden eine Dichte von 1,366 erreicht. Das
Ergebnis des Falltestes ist in der Tabelle 1 wiedergegeben.
IS
Hochdruckpolyäthylen, das mit 6 Prozent Acrylsäure gepfropft war, wurde mit Natriumhydroxyd neutralisiert.
120 g dieses ionischen Copolymeren (Korngröße etwa 500 μπι) wurden mit 3880 g Polyäthylenterephthalat-Pulver
(reduzierte spezifische Viskosität 1,36 dl/g, gemessen an einer l%igen Lösung in Phenol/Tetrachloräthan
60 :40 bei 25° C; Korngrößenverteilung 200 bis 700 μπι) vermischt, dann in einem Extruder
homogenisiert und anschließend granuliert. Weiter Verarbeitung und Prüfung erfolgte wie im Beispiel 1
beschrieben.
In einem Vergleichsversuch wurde das Polyäthylenterephthalat-Pulver
ohne Zusatz von ionischem Copolymeren mit 0,2 Gewichtsprozent Aluminiumsilikat-Pulver
(47% SiCh, 38% AhOa; 75% unter 2 μπι
Teilchengröße) vermischt, im Extruder homogenisiert und anschließend granuliert. Die Verarbeitung und
Prüfung erfolgte wie im Beispiel 1 beschrieben. Die Ergebnisse des Falltestes sind in der Tabelle zusammengestellt.
Claims (1)
- Patentanspruch:Thermoplastische Formmassen, bestehend aus einer Mischung vona) linearen gesättigten Polyestern aromatischer Dicarbonsäure und gegebenenfalls kleinen Mengen aliphatischer Dicarbonsäuren mit gesättigten aliphatischen Diolen undb) ionischen Copolymeren aus «-Olefinen und |0 Salzen «,^-ungesättigter Carbonsäuren, die Ionen von ein- bis dreiwertigen Metallen enthalten, wobei gegebenenfalls auch «,/J-ungesättigte Carbonsäuren und/oder Carbonsäureester Bestandteile des Gopolymeren sein können,wobei die Menge des ionischen Copolymeren 0,01 bis 25 Gewichtsprozent der Gesamtmischung ausmacht.
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