DE1907926C3 - Vulcanizable molding compounds based on polypropylene - Google Patents
Vulcanizable molding compounds based on polypropyleneInfo
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Description
worin R ein Rest eines aromatischen Kohlenwasserstoffs oder eines Derivats davon ist und 0,05 bis 5,0 Gewichtsprozent eines Hydroperoxyd-Zersetzungsmittels, wobei beide Prozentangaben auf das Gewicht von Polypropylen bezogen sind, enthalten. wherein R is a residue of an aromatic hydrocarbon or a derivative thereof and 0.05 to 5.0 percent by weight of a hydroperoxide decomposition agent, both percentages being based on based on the weight of polypropylene.
2. Verfahren zur Vulkanisation der Formmassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einer Temperatur von 150 bis 2800C hitzebehandelt werden.2. Process for vulcanizing the molding compositions according to claim 1, characterized in that they are heat-treated at a temperature of 150 to 280 ° C.
2P2P
Die Erfindung betrifft neuartige, vernetzbare oder vulkanisierbare Formmassen auf der Grundlage von Polypropylen sowie eia Verfahren zu ihrer Vernetzung.The invention relates to novel, crosslinkable or vulcanizable molding compositions based on Polypropylene and a process for their crosslinking.
Es ist bekannt, daß Polypropylen ausgezeichnete thermische Beständigkeit und mechanische Eigentchaften im Vergleich zu anderen Polyolefinen besitzt. Wenn Polypropyle-i intermolekular vernetzt ist, wird die thermische Beständigkeit weiter verbessert, und es wird für solche Anwendungen brauchbarer, bei welchen thermische Beständigkeit gefordert wird.It is known that polypropylene has excellent thermal resistance and mechanical properties compared to other polyolefins. When polypropylene-i is intermolecularly crosslinked, becomes the thermal resistance further improves, and it becomes more useful for such applications which thermal resistance is required.
Es ist bekannt, daß Polyolefine, insbesondere Polyäthylen, mit einem organischen Peroxyd vernetzt werden können. Falls jedoch ein solches organisches Peroxyd als Vernetzungsmittel für Polypropylen verwendet wird, würde der Polymerisatabbau die Vernetzungsreaktion üb sirsteigen, so daß ein Bruch der Molekülkette auftreten würde mit dem Ergebnis, daß ein Produkt mit einem niedrigeren Molekulargewicht erhalten wird. Diese Tendenz ist merklicher, wenn die Vernetzungsreaktion bei solch hohen Temperaturen wie oberhalb des Schmelzpunktes des Polypropylens durchgeführt wird.It is known that polyolefins, especially polyethylene, can be crosslinked with an organic peroxide. But if such an organic one Peroxide is used as a crosslinking agent for polypropylene, the polymer degradation would trigger the crosslinking reaction over, so that a break in the molecular chain would occur, with the result that a product with a lower molecular weight is obtained. This tendency is more noticeable when the Crosslinking reaction at temperatures as high as above the melting point of the polypropylene is carried out.
Um daher die Vemolzungsreaktion den Polymerisatabbau überwiegen z'-u lassen, ist es erforderlich, ein Vernetzungsmittel zu verwenden, das die Vernetzung schneller als die Abbaureaktion auftreten läßt.Therefore the merging reaction leads to polymer degradation predominate z'-u, it is necessary to use a crosslinking agent that does the crosslinking faster than the degradation reaction can occur.
Es wurde festgestellt, daß verschiedene, bekannte Vernetzungsmittel, wie in der USA.-Patentschrift 3 012016, der italienischen Patentschrift 568 446 und der britischen PateMchrift 865 793 beschrieben, für Polypropylen, insbesondere isotaktisches Polypropylen, hinsichtlich vernetzender Wirkung nicht ausreichen. It has been found that various known crosslinking agents such as in U.S. Pat 3 012016, Italian patent 568 446 and British patent 865 793 for Polypropylene, in particular isotactic polypropylene, are not sufficient in terms of crosslinking effect.
Es ist bekannt, die Vernetzung von Polypropylen durch Zumischen eines Chinondioxims oder einesIt is known the crosslinking of polypropylene by adding a quinone dioxime or a
3535
4040
45 Esters hiervon und einer »dikalbadenden Verbm-SungT beispielsweise organischer **«*£»* Ρ<%-propylen (z.B. ÖSA.-Patentscbr^t 3012020), oder durch Zumischen eines Chinondioxims oder emss liters hiervon allein in Polypropylen (z. B. bekanntiShte Tonische Patentanmeldungen 18546/64 InT18 551/64) durchzuführen. Diese Met* ^msind iiTcewissem Ausmaß, insoweit die Veraete i betraf. Κ SSSaben jedoch den NaehteMaßdas entstehende, vernetzte Produkt m unerwimschter Weise verfärbt ist Ferner ist es aus »Journal of the S5SSÄ Society« (19m S 1187 bis 1190, bekannt Polyäthylen mittels bis-Maleinsauteuniden ^vernetzen. Bei diesem bekannten Verfahren ist es jedoch erforderlich, die Vernetzung von Polyäthylen mittels Dimaleinimid in Anwesenheit einer als katalytisch bezeichneten Menge von Peroxyd durchzuführen Wie sich aus dieser LiteraturstelIe ergibt, konnte bei Polyäthylen und Zusatz von N.N -m-Phenylendimaleinimid bei Abwesenheit von Dicumylperoxyd keine Gelierung erzielt werden, wahrend bei Zusatz von 0 4 g Dicumylperoxyd eine gute Gelierung erreicht wurde. Demgegenüber wurde nun überraschenderweise gefunden, daß bestimmte bis-Maleinimide als Vernetzungsmittel für Polypropylen sehr brauchbar sind So erweist sich durch Verwendung dieser neuartigen Vernetzungsmittel vernetztes Polypropylen als ausgezeichnet hinsichtlich der thermischen Stabilität (Wärmebeständigkeit), der Chemikalienbestäni dißkeit und der mechanischen Eigenschaften, ferner wurde gefunden, daß es bei den erfindungsgemäßen Formmassen auf Grundlage von Polypropylen besonders vorteilnaft ist. ein Hydroperoxyd-Zersetzungsmittel zuzusetzen, welches als Stabilisator für das entstehende, vernetzte Polypropylen dient. Hierdurch unterscheiden sich die erfindungsgemäßen Formmassen welche Dimaleinimide enthalten, jedoch von denjenigen des Standes der Technik, da sie praktisch keinen konventionellen Radikalketteninhibitor und kein radikalbildendes Mittel, nämlich Peroxyde, enthalten. 45 esters thereof and a "dikalbadenden Verbm-SungT, for example organic **" * £ "* Ρ <% - propylene (e.g. ÖSA.-Patentscbr ^ t 3012020), or by adding a quinone dioxime or emss liters of it alone in polypropylene (e.g. B. known Tonische patent applications 18546/64 InT18 551/64). These mead are to a certain extent, insofar as the veracity is concerned. However, the resulting crosslinked product is undesirably discolored. to carry out the crosslinking of polyethylene by means of dimaleinimide in the presence of a catalytic amount of peroxide.As can be seen from this reference, with polyethylene and the addition of NN -m-phenylenedimaleinimide in the absence of dicumyl peroxide no gelation could be achieved, whereas with the addition of 0 4 g In contrast, it has now surprisingly been found that certain bis-maleimides are very useful as crosslinking agents for polypropylene Chemical resistance and the mechanical properties, it has also been found that it is particularly advantageous in the case of the molding compositions according to the invention based on polypropylene. to add a hydroperoxide decomposition agent, which serves as a stabilizer for the resulting, crosslinked polypropylene. In this way, however, the molding compositions according to the invention which contain dimaleinimides differ from those of the prior art, since they contain practically no conventional free-radical chain inhibitor and no free-radical-forming agent, namely peroxides.
Aufgabe der Erfindung ist es. Formmassen auf Grundlage von Polypropylen zu liefern, welche ohne die Nachteile der oben beschriebene!:, konventionellen Methoden wirksam vernetzt werden können, wobei diese Formmassen ein neuartiges vernetzendes Mittel und einen bestimmten Stabilisator enthalten, der die Vernetzungsreaktion nicht nachteilig beeinflußt, während er als Alterungsschutzmittel für die vernetzten Formmassen auf Grundlage von Polypropylen dient. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Vernetzen von Polypropylen zu liefernIt is the object of the invention. To deliver molding compounds based on polypropylene, which without The disadvantages of the above!:, conventional methods can be effectively networked, being these molding compositions contain a novel crosslinking agent and a certain stabilizer that Crosslinking reaction is not adversely affected, while acting as an anti-aging agent for the crosslinked Molding compounds based on polypropylene are used. Another object of the invention is to provide a method for the crosslinking of polypropylene
Die erfindungsgemäß vulkanisierbaren Formmassen auf Grundlage von Polypropylen zeichnen sich dadurch aus, daß sie 0,1 bis 20 Gewichtsprozent eines bis-Maleinimides der allgemeinen FormelThe molding compositions which can be vulcanized according to the invention and are based on polypropylene are notable characterized in that they contain 0.1 to 20 percent by weight of a bis-maleimide of the general formula
5S5S
60 HC-C 60 HC-C
C-CHC-CH
worin R ein Rest eines aromatischen Kohlenwasserstoffs oder eines Derivats davon ist und 0,05 bis wherein R is a residue of an aromatic hydrocarbon or a derivative thereof and 0.05 to
5.0 Gewichtsprozent eines ; Hydroperoxyd-Zersetzungsmittels, wobei beide Prozentaogaben auf das Gewicht von Polypropylen bezogen sind, enthalten.5.0 percent by weight of one ; Hydroperoxide decomposer, both percentages being based on the weight of polypropylene.
Im allgemeinen kann die Stabilität eines Polymerisate aufgeteilt werden in eine Stabilität zum Zeitpunkt der Verarbeitung des Polymerisats and in eins Stabilität des entstandenen Produktes, beispielsweise eines Formkörpers. Es wird angenommen, daß die Beständigkeit zum Zeitpunkt der Verarbeitung gegen Oxydation und Hitzeabbau wirkt, während die Stabilität des entstandenen Produktes hauptsächlich gegenüber Oxydation wirkt. Es wird angenommen, daß das Hydroperoxyd-Zersetzungsmittel die Oxydation in den erfindungsgemäßen Fonnmassen verhindert, wäbrend des bis-Maleinimid zur Verhinderung des Hitzeabbaues dient Diese Beobachtung wird durch die Tatsache gestützt, daß im Falle des Knetens der erfindungsgemäßen Massen auf einer Zweiwalzenmühle bei erhöhter Herstellungstemperatur die Verminderung des Molekulargewichtes und das Ankleben auf den Walzenoberflächen infolge des Abbaues nicht auftritt. Die Erfindung liefert so eine Polypropylenmasse, die wirksam vernetzt werden kann und ferner Alterungsschutzeigenschaften besitztIn general, the stability of a polymer be divided into a stability at the time of processing the polymer and into one Stability of the resulting product, for example a shaped body. It is believed that the Resistance at the time of processing to oxidation and heat degradation acts while stability of the resulting product acts mainly against oxidation. It is believed, that the hydroperoxide decomposition agent prevents oxidation in the molding compounds according to the invention, during the bis-maleimide for prevention serves to reduce heat. This observation is supported by the fact that in the case of kneading the compositions according to the invention on a two-roll mill at an elevated production temperature the reduction the molecular weight and sticking to the roll surfaces as a result of the degradation occurs. The invention thus provides a polypropylene composition which can be effectively crosslinked and further Has anti-aging properties
Die in der Erfindung verwendeten bis-Maleinimide werden durch die folgende, allgemeine Formel wiedergegeben: The bis-maleimides used in the invention are represented by the following general formula:
HC-CHC-C
C-CHC-CH
N — R — NN - R - N
/ \ Il/ \ Il
HC-C C-CHHC-C C-CH
N / N /
O OO O
worin R ein Rest eines aromatischen Kohlenwasserstoffs oder eines Derivats davon ist.wherein R is a residue of an aromatic hydrocarbon or a derivative thereof.
Bevorzugte, durch die obengenannte, allgemeine Formel wiedergegebene bis-Maleinimide umfassen:Preferred bis-maleimides represented by the above general formula include:
m- Phenylen-bis-maleinimid,m-phenylene-bis-maleimide,
4,4'-Methylen-diphenyl-bis-maleinimid,4,4'-methylene-diphenyl-bis-maleimide,
4-Methyl-m-phenylen-bis-maleinimid,4-methyl-m-phenylene-bis-maleimide,
M'-Äthylen-diphenyl-bis-maleinimid,M'-ethylene-diphenyl-bis-maleimide,
4,4'-Sulfonyldiphenyl-bis-maleinimid,4,4'-sulfonyldiphenyl-bis-maleimide,
2,2'-Dithiodiphenyl-bis-maleinimid,2,2'-dithiodiphenyl-bis-maleimide,
4,4'-Äthylen-bis-oxyphenyl-bis-maleinimid oder4,4'-ethylene-bis-oxyphenyl-bis-maleimide or
3,3 '-Dichlor-^'-biphenyl-bis-maleinimid sowie3,3 '-Dichlor- ^' - biphenyl-bis-maleinimid as well
4,4'-Vinylendiphenyl-bis-maleinimid,4,4'-vinylenediphenyl-bis-maleimide,
p- Phenylen-bis-maleinimid.p-phenylene-bis-maleimide.
Die hi der Erfindung verwendeten Stabilisatoren sind Hydroperoxyd-Zersetzungsmitte] Die Hydroperoxyd-Zersetzungsmittel sind Schwefel- oder Phosphorverbindungen. The stabilizers used in the invention are Hydroperoxide decomposition agents] The hydroperoxide decomposition agents are sulfur or phosphorus compounds.
s Bevorzugte Hydroperoxyd-Zersetzungsmittel umfassen: TÖo-difettsäure-dialkylester, wie Düaurylthio-dipropionat oder Distearyl-thio-dipropionat; Salze der Dithiocarbamidsäure, wie Zink-dimethyldithio- . carbaniat, Blei-diathyldhhiocarbamat oder Natrium-ίο dhnethyldithiocarbamat-, Thiazole, wie Mercaptobenzthiazol, Dibenzthiazoyl-disulfid oder Zinkmermercapto-benzthiazol; oder Phosphite and Thiophosphite, wie Trinonylphenylphosphit, Triphenyl-phosphit, Tribenzyl-phosphit oder Trilauryltrithio-phos-Preferred hydroperoxide decomposing agents include: Too-difatty acid dialkyl esters, such as dauryl thio-dipropionate or distearyl thio dipropionate; Salts of dithiocarbamic acid, such as zinc-dimethyldithio-. carbaniate, lead diethyl thhiocarbamate or sodium ίο methyldithiocarbamate, thiazoles, such as mercaptobenzothiazole, Dibenzthiazoyl disulfide or zinc mercapto-benzothiazole; or phosphites and thiophosphites, such as trinonylphenyl phosphite, triphenyl phosphite, Tribenzyl-phosphite or Trilauryltrithio-phosphite
IS phit Thio-bis-phenole, die nicht nur eine hydroperoxyd-zersetzende Wirksamkeit, sondern auch einen Radikalketteninhibitor-Effekt besitzen, sind als Stabilisatoren für die erfindungsgemäße Masse ausgeschlossen. IS phit thio-bis-phenols, which are not only hydroperoxide-decomposing Effectiveness, but also have a radical chain inhibitor effect, are used as stabilizers excluded for the mass according to the invention.
Das in der Erfindung zu verwendende Polypropylen ist nicht auf ein Homopolymerisat von Propylen beschränkt, sondern kann auch ein mit einer kleinen Menge eines mit Propylen copolymerisierbaren Monomeren, beispielsweise Äthylen u. dgl. modifiziert sein, oder kann eine Mischung diieser mit einer kleinenThe polypropylene to be used in the invention is not based on a homopolymer of propylene limited, but may also be modified with a small amount of a monomer copolymerizable with propylene such as ethylene and the like, or can be a mixture of these with a small one
Menge eines beliebigen, anderen Polymerisates sein;Amount of any other polymer;
beispielsweise Polyäthylen, Äthylen-Propylen-Kau-for example polyethylene, ethylene-propylene-rubber
tschuk u. dgl.chuk and the like
Die erfindungsgemäßen Formmassen auf Grundlage von Polypropylen können der Vernetzung durchThe molding compositions according to the invention based on polypropylene are capable of crosslinking
Erhitzung auf eine Temperatur von ISO bis 280°CHeating to a temperature of ISO to 280 ° C
unterworfen werden, die ausreicht, um die gewünschtebe subjected to that sufficient to produce the desired
Vernetzungsreaktion zu bewirken.To cause crosslinking reaction.
Das Vernetzungsmittel und das Hydroperoxyd-Zersetzungsmittel können mit dem Polymerisat in bekannter Weise vermischt werden, beispielsweise auf einem Zweiwalzenmischwalzwerk, in einem Banbury-Mischer oder einer Schneckenpresse.The crosslinking agent and the hydroperoxide decomposition agent can with the polymer in are mixed in a known manner, for example on a two-roll mixing mill, in a Banbury mixer or a screw press.
Falls gewünscht, kann die vernetzbare Masse gemäß der Erfindung weiter übliche Zusätze enthalten, beispielsweise Pigment Füllstoff, Gleitmittel, antistatische Mittel oder Flammfest^usätze.If desired, the crosslinkable composition according to the invention can further contain conventional additives, for example Pigment filler, lubricant, antistatic agent, or flame retardant additives.
Die Erfindung wird näher im einzelnen an Hand der folgenden Beispiele erläutert, wobei der Gel-Prozentgehalt des vernetzten Polypropylens wie folgt berechnet wurde: Ungefähr 0,5 g einer Probe des vernetzten Polymerisats wurde in einem aus einem Metallsieb mit 0,074 mm lichter Masebenweite (200 mesh) hergestellten Behälter eingefüllt, welcher 3 Stunden beiThe invention is explained in more detail with reference to the following examples, the gel percentage of the crosslinked polypropylene was calculated as follows: Approximately 0.5 g of a sample of the crosslinked Polymer was produced in a from a metal sieve with 0.074 mm internal width (200 mesh) Filled container which took 3 hours at
so 150° C in Tetralin eingetaucht wurde. Dann wurde das unlösliche Polymerisat im Vakuum getrocknet und gewogen. Der Gel-Prozentgehalt wurde nach folgender Gleichung berechnet:so 150 ° C was immersed in tetralin. Then became the insoluble polymer dried in vacuo and weighed. The gel percentage was after calculated using the following equation:
Gel-Prozentgehalt % =Gel percentage% =
Gewicht des unlöslichen Anteils der ProbeWeight of the insoluble part of the sample
Gewicht der Probe vor dem EintauchenWeight of the sample before immersion
100 Gewichtsteile eines pulverförmiger!, isotaktischen Polypropylens mit einem Schmelzindex von 1,0 und einer Dichte von 0,9U 2,0 Gewichtsteile m-Phenylen-bis-maleinimid (als Vernetzungsmittel) und 0.2 Gewichtsteile Dilauryl-thiodipropionat wurden in einem Henschel-Mischer vermischt und dann nach Überführung auf ein auf 180° C gehaltenes Zweiwalzenmischwerk 10 Minuten geknetet. Nach dem Kneten wurde die homogene Mischung in Form eines ungefähr 2 mm dicken Felles abgenommen. Das Fell wurde mit einer Schneidemaschine in Pelletform übergeführt. Die Zusammensetzung in Pelletform wur-100 parts by weight of a powdery !, isotactic polypropylene with a melt index of 1.0 and a density of 0.9U 2.0 parts by weight m-phenylene-bis-maleimide (as a crosslinking agent) and 0.2 parts by weight of dilauryl thiodipropionate were mixed in a Henschel mixer and then after transfer to a two-roll mixer maintained at 180 ° C Kneaded for 10 minutes. After kneading, the homogeneous mixture became in the form of a about 2 mm thick skin removed. The pelt was made into pellet form with a cutting machine convicted. The composition in pellet form was
de in eine Preßform mit den Innenabmessungen !50 χ 150 χ 1 mm eingebracht und 10 Minuten unter einem Druck von 200 kg/cm2 in einerauf 20O0C erhitzten, hydraulischen 100-t-Presse zusammengepreßt und gehärtet Nach dem Härten wurde der Druck weggenommen und die Probe herausgenommen und abgekühlt Der Gel-Prozentgehalt der so erratenen Probe war 44,0%.de placed in a mold with internal dimensions of 50 150 χ 1 mm and pressed together and cured for 10 minutes under a pressure of 200 kg / cm 2 in a hydraulic 100 t press heated to 20O 0 C. After curing, the pressure was released and the sample was taken out and cooled. The gel percentage of the sample thus guessed was 44.0%.
Bei Wiederholung der Arbeitsweise des Beispieles 1 in derselben Weise mit Ausnahme, daß 0,2 Gewichtsteile l,13-Tris-(2^methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenylHnitan, das ein Radikalketteninhibitor war, als Stabilisator an Stelle des Dilauryl-thiodipropionats hinzugefügt wurde, betrag der Gel-Prozentgehalt der erhaltenen Probe 0%.When the procedure of Example 1 is repeated in the same way with the exception that 0.2 parts by weight of 1,13-tris- (2 ^ methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenylHnitane, which was a radical chain inhibitor, as a stabilizer in place of the dilauryl thiodipropionate was added, the gel percentage of the obtained sample was 0%.
Beispiele 2 bis 5
und Vergleichsbeispiele 1 bis 4Examples 2 to 5
and Comparative Examples 1 to 4
In diesen Beispielen sind die Vergleichsergebnisse der Wirkungen verschiedener, gegenüber Beispiel 1 andersartiger Hydroperoxyd-Zersetzungsmittel zusammen mit den Wirkungen verschiedener Radikalketteninhibitoren gezeigtIn these examples, the comparative results of the effects are different compared to Example 1 different hydroperoxide decomposing agents together with the effects of various radical chain inhibitors shown
. Wenn die Arbeitsweise des Beispiels 1 in derselben Weise wiederholt wurde, mit Ausnahme, daß 0,2 Gewichtsteile jedes Hydroperoxyd-Zersetzungsmittels oder Radikalketteninhibitors hinzugefügt wurden, war der Gel-Prozentgehalt der erhaltenen Proben wie in der Tabelle angegeben. Aus der Tabelle ist der Effekt der Erfindung zweifelsfrei zu entnehmen.. When the procedure of Example 1 was repeated in the same manner except that 0.2 part by weight any hydroperoxide decomposer or free radical inhibitor was added the gel percentage of the samples obtained as indicated in the table. From the table is the effect the invention can be seen beyond doubt.
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