DE19818016A1 - Polysulfone mit hoher Schlagzähigkeit - Google Patents
Polysulfone mit hoher SchlagzähigkeitInfo
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Description
Die vorliegenden Erfindung betrifft Polysulfone und insbesondere die Modifizierung
der Schlagzähigkeit von Polysulfon-Harz. Noch konkreter sind die erfindungs
gemäßen Polysulfone mit hoher Schlagzähigkeit Polymer-Mischungen, die zusätzlich
zu einem Polysulfon eine Schlagzähigkeitsmodifiziermittel-Formulierung enthalten,
die einen Acrylat-Kautschuk vom Kern-Schale-Typ und ein Polycarbonat umfaßt.
Diese Mischungen sind durch bemerkenswert hohe Schlagzähigkeiten und eine
ausgezeichnete Ausgewogenheit von mechanischen Eigenschaften gekennzeichnet.
Polyarylether-Harze, beispielsweise die von Bisphenol A oder Dihydroxydiphenyl
sulfon und 4,4'-Dichlordiphenylsulfon abgeleiteten Polysulfon-Polymere und -Copoly
mere, sind auf Grund ihrer guten Festigkeit und guten thermischen Eigenschaften
und bedingt durch ihre Stabilität in einer Vielfalt von Umgebungen weitverbreitet für
die Verwendung akzeptiert. Obwohl diese Harze gute Schlagzähigkeit in
Anwendungen ohne Kerbung zeigen, gibt die Anwesenheit von Kerbung oder
anderen Oberflächen-Diskontinuitäten Anlaß zu Belastungskonzentrations-Punkten
und schwächt Formteile und extrudierte Waren aus Polysulfon beträchtlich. Somit
sind die Schlagzähigkeiten von Polysulfon-Harzen, wie gemessen durch
mechanische Tests wie beispielsweise den Izod-Kerbschlagzähigkeits-Test,
typischerweise niedrig.
Verbesserungen in der Schlagzähigkeit und Duktilität sind für ein besseres Verhalten
von aus Polysulfonen hergestellten Gegenständen zur Verwendung in
Anwendungen mit hoher Schlagbelastung und insbesondere denjenigen, in denen
die Gegenstände Rissen ausgesetzt sein oder andere Fehlstellen aufweisen können,
erforderlich. Selbstverständlich ist es auch wichtig, daß derartige Verbesserungen
ohne wesentliche Beeinträchtigungen von wünschenswerten Eigenschaften des
Polysulfons erzielt werden. Die Akzeptanz von Polysulfonen gegenüber anderen
Harzen durch die Compoundier-Technik für viele Anwendungen hängt von der
exzellenten Stabilität des Harzes in vielfältigen ungünstigen Umgebungen, selbst bei
erhöhten Temperaturen, ab. Verfahren zur Erhöhung der Harz-Duktilität und -Schlag
zähigkeit auf Kosten einer derartigen Umgebungsstabilität würden höchstwahr
scheinlich von der Industrie nicht ohne weiteres angenommen werden.
Es ist auch wichtig, daß die Additive ihre Wirksamkeit nach der Verarbeitung und
Herstellung der schlagzäh-modifizierten Polysulfon-Formulierungen ebenso wie
während der Verwendung der daraus hergestellten Gegenstände beibehalten.
Vielfältige Schlagzähigkeits-Modifizierungsmittel sind zur Verwendung mit thermo
plastischen Materialien bekannt. Im allgemeinen handelt es sich bei diesen
Modifizierungsmitteln um kautschukartige Zusammensetzungen, die in die thermo
plastischen Materialien eingemischt oder einverleibt werden können. Bislang ist nur
von sehr wenigen kautschukartigen Modifizierungsmitteln gefunden worden, daß sie
die Schlagzähigkeit in Polysulfon-Harzen wirksam verbessern. Diejenigen, die dies
tun, verursachen oft nachteilige Verluste bei anderen Polysulfon-Schlüsseleigen
schaften. Andere Schlagzähigkeits-Modifizierungsmittel, die wirksam sind, sind
schwierig und/oder teuer herzustellen und somit kommerziell nicht zugänglich. Die
Schlagzähigkeits-Eigenschaften von Polysulfon können unter Verwendung von
Acrylat-Kautschuken verbessert werden, und es ist bekannt, daß eine binäre
Mischung eines Polysulfons und eines Acrylat-Copolymer-Schlagzähigkeits-
Modifizierungsmittels bessere Schlagzähigkeitseigenschaften als ein reines Poly
sulfon zeigt. Diese binären Mischungen sind jedoch ebenfalls gegenüber Kerbung
empfindlich und die Verbesserung bei der Kerbschlagzähigkeit, die für diese
Mischungen beobachtet wird, ist, wenn überhaupt, gering.
Binäre Mischungen von Polysulfonen und Polycarbonaten sind ebenfalls wohl
bekannt. Polycarbonate sind allgemein für ihre guten Schlagzähigkeitseigenschaften
bekannt. Beim Mischen mit Polysulfonen zeigen derartige Mischungen besonders
gute hydrolytische Stabilität und sie werden in der Technik als eine besonders gute
Beständigkeit gegenüber Umgebungsspannungsrißbildung aufweisend beschrieben.
Mischungen von Polysulfonen und Polycarbonaten können somit in einer Vielfalt von
Anwendungen, in denen das heißen, feuchten Umgebungen-Aussetzen ins Auge
gefaßt wird, nützlich sein. Obwohl diese Mischungen eine ausgezeichnete
Ausgewogenheit von mechanischen Eigenschaften einschließlich Zugfestigkeit
aufweisen können, liefert die Zugabe eines Polycarbonats zu einem Polysulfon-Harz
nur eine geringe oder keine Verbesserung in den Schlagzähigkeitseigenschaften.
Die Mischungen sind ziemlich Kerbungs-empfindlich und weisen im allgemeinen sehr
bescheidene Kerbschlagzähigkeitseigenschaften auf, was deren kommerzielle
Akzeptanz stark beschränkt.
Die guten mechanischen Eigenschaften und das gute Umgebungsverhalten von
Polysulfonen sind somit für viele Anwendungen sehr wichtig. Die Überwindung der
niedrigen Kerbschlagzähigkeit von Polysulfonen bei gleichzeitiger Beibehaltung
dieser Eigenschaften in einem hohen Maß, selbst bei erhöhten Temperaturen, würde
ihre kommerzielle Brauchbarkeit verbreitern. Modifizierungsmittel, die die Duktilität
und insbesondere die Schlagzähigkeitseigenschaften von Polysulfon-Formkörpern
und extrudierten Gütern bei Verwendung in niedrigen Konzentrationen verbessern
können und weiter die gute Duktilität und die geringe Kerbungsempfindlichkeit
beibehalten können, insbesondere über einen breiten Temperaturbereich hinweg,
würden Compoundierern und Harzformulierern eine größere Flexibilität bei der Maß
schneiderung der Eigenschaftsausgewogenheit von Polysulfon-Formulierungen zur
Bereitstellung von Materialien, die sich für die Verwendung in einer breiteren Vielfalt
von Anwendungen eignen, geben.
Es besteht deshalb ein Bedürfnis nach einer Zusammensetzung, die eine
verminderte Kerbungsempfindlichkeit zeigt und dadurch ausgezeichnete Kerbschlag
zähigkeitseigenschaften besitzt und die anderen wünschenswerten physikalischen
und chemischen Eigenschaften von Polysulfonen beibehält.
Die erfindungsgemäßen Polysulfon-Formulierungen mit hoher Schlagzähigkeit sind
Polymer-Mischungen, die zusätzlich zu einem Polysulfon eine Schlagzähigkeits-
Modifzierungsmittelformulierung enthalten, die einen Acrylat-Kautschuk vom Kern-Schale-Typ
und ein Polycarbonat umfaßt. Die erfindungsgemäßen Zusammen
setzungen zeigen eine sehr hohe Kerbschlagzähigkeit und können deshalb als
superzähe Polysulfone gekennzeichnet werden. Gegenstand der Erfindung ist auch
ein Verfahren zur Bereitstellung von superzähen Polysulfonen.
Die erfindungsgemäßen superzähen Polysulfon-Polymermischungen umfassen ein
Polysulfon-Harz und eine Schlagzähigkeits-Modifizierungsmittel-Zusammensetzung,
die einen Acrylat-Kautschuk vom Kern-Schale-Typ und ein Polycarbonat umfaßt.
Polysulfon-Harze, die bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung nützlich sind,
in der Technik auch als Polyarylethersulfon-Harze bekannt, schließen Polysulfone
ein, die wiederkehrende Einheiten, die aus Bisphenol A-Einheiten und Diphenyl
sulfon-Einheiten aufgebaut sind, umfassen, wie durch die Strukturformel
dargestellt.
Derartige Polysulfon-Harze sind ohne weiteres von Handelsquellen erhältlich,
einschließlich beispielsweise UDEL® Polysulfon-Harz von Amoco Polymers, Inc.
Polyethersulfone, Polymere, die beispielsweise von Dihydroxydiphenylsulfon und Di
chlordiphenylsulfon abgeleitet sein können und somit nur wiederkehrende Diphenyl
sulfon-Einheiten enthalten, sind ebenfalls im Stand der Technik bekannt. Derartige
Harze, oft als PES-Harze bezeichnet, sind von Handelsquellen erhältlich, beispiels
weise Sumika Excel® Polyethersulfon-Harze von Sumitomo Chemical. PES-Harze,
ebenso wie eine Vielfalt von Copolymeren, die Bisphenol A-Einheiten und Diphenyl
sulfon-Einheiten in Molverhältnissen ungleich 1 : 1 enthalten, wie beispielsweise die
Ultrason® Sulfon-Harze, die von BASF erhältlich sind, können ebenfalls als für die
Verwendung als Polysulfon-Harz-Komponente bei der Durchführung der
vorliegenden Erfindung geeignet befunden werden.
Verfahren zur Herstellung von Polyarylethersulfonen sind weitverbreitet bekannt und
mehrere geeignete Verfahren sind in der Technik beschrieben worden. Die Harze
können im allgemeinen mit Hilfe eines von zwei Verfahren hergestellt werden, d. h.
dem Carbonat-Verfahren oder dem Alkalimetallhydroxid-Verfahren. Das Molekular
gewicht des Polysulfons, wie durch die Viskositätszahl in einem geeigneten
Lösungsmittel wie Methylenchlorid, Chloroform, N-Methylpyrrolidon oder dergleichen
angegeben, beträgt allgemein mindestens 0,3 dl/g, vorzugsweise mindestens 0,4
dl/g, und übersteigt typischerweise etwa 1,5 dl/g nicht.
Der zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignete Acrylat-Kautschuk
vom Kern-Schale-Typ umfaßt im allgemeinen etwa 50 bis 95 Gewichtsprozent einer
ersten elastomeren Phase und etwa 50 bis 5 Gewichtsprozent einer zweiten, steifen
thermoplastischen Phase. Die erste Phase wird aus etwa 75 bis 99,8 Gewichts
prozent C1- bis C6-Alkylacrylat polymerisiert, was zu einem Acrylat-Kautschuk-Kern
führt, der mit etwa 0,1 bis 5 Gewichtsprozent eines geeigneten Vernetzungs-
Monomers vernetzt wird und dem etwa 0,1 bis 5 Gewichtsprozent eines Pfropf
verknüpfungs-Monomers zugesetzt werden.
Geeignete Alkylacrylate umfassen Methylacrylat, Ethylacrylat, Isobutylacrylat und n-Butylacrylat.
Das bevorzugte Acrylat ist n-Butylacrylat. Geeignete Vernetzungs-
Monomere umfassen Polyacrylsäure- und Polymethacrylsäureester von Polyolen wie
beispielsweise Butylendiacrylat und -dimethacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat
und dergleichen; Di- und Trivinylbenzol, Vinylacrylat und -methacrylat und
dergleichen. Das bevorzugte Vernetzungs-Monomer ist Butylendiacrylat.
Das Pfropfverknüpfungs-Monomer stellt einen Restgehalt an Nichtsättigung in der
elastomeren Phase bereit, insbesondere in den späteren Stufen der Polymerisation,
und folglich an oder nahe der Oberfläche des Elastomerteilchens. Die bevorzugten
Pfropfverknüpfungs-Monomere sind Alkylmethacrylat und Dialkylmaleat. Die steife
thermoplastische Phase kann C1- bis C18-Methacrylat, Styrol, Acrylnitril, Alkylacrylate,
Alkylmethacrylate, Dialkylmethacrylate und dergleichen umfassen. Bevorzugt
besteht diese Phase aus mindestens etwa 50 Gewichtsprozent C1- bis C4-Alkyl
methacrylat.
Methacrylat-Butadien-Styrol (MBS)-Kern-Schale-Pfropfcopolymere, die aus einem
kautschukelastischen Kern, der Polybutadien umfaßt, und einer harten Pfropf-Schale
gebildet sind, sind allein und in Kombination mit speziellen Stabilisator-Formulierungen
ebenfalls als Schlagzähigkeits-Modifizierungsmittel für eine Vielfalt
von thermoplastischen Materialien im Stand der Technik beschrieben. Die
Herstellung von Acrylat-Pfropfcopolymeren ist in der Technik wohlbeschrieben.
Acrylat-Kautschuk-Modifizierungsmittel, die sich für die Verwendung in den
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eignen, sind im Handel erhältlich,
einschließlich eines Acrylat-Kautschuk-Modifizierungsmittels, das von Rohm & Haas
Corporation, Philadelphia, Pa. unter der Handelsbezeichnung Paraloid® EXL-3361
erhältlich ist.
Polycarbonate, die sich für die Durchführung der Erfindung eignen, sind hoch
molekulare thermoplastische, aromatische Polymere, einschließlich Homopoly
carbonaten, Copolycarbonaten und Copolyestercarbonaten und Mischungen
derselben, die durchschnittliche Molekulargewichte von etwa 8000 bis mehr als
200 000, vorzugsweise etwa 20 000 bis 80 000, und eine Grenzviskosität von 0,40 bis
1,0 dl/g, wie in Methylenchlorid bei 25°C gemessen, aufweisen.
Die Polycarbonate können bequem von zweiwertigen Phenolen und Carbonat-Vorstufen
abgeleitet sein. Typisch für die zweiwertigen Phenole, die sich zur
Verwendung bei der Herstellung von Polycarbonaten eignen, sind 2,2-Bis(4-hydroxy
phenyl)propan (Bisphenol A), Bis(4-hydroxyphenyl)methan, 2,2-Bis(4-hydroxy-3-
methylphenyl)propan, 4,4-Bis(4-hydroxyphenyl)heptan, 2,2-(3,5,3',5'-Tetrachlor-,4,4'-
dihydroxyphenyl)propan, 2,2-(3,5,3',5'-Tetrabrom-4,4'-dihydroxyphenyl)propan und
3,3,-Dichlor-4,4'-dihydroxydiphenylmethan. Andere geeignete zweiwertige Phenole
sind ebenfalls zugänglich, einschließlich derjenigen, die in den US-Patenten
2999835, 3038365, 3334154 und 4131575 offenbart sind. Bei der eingesetzten
Carbonat-Vorstufe kann es sich um ein Carbonylhalogenid wie beispielsweise
Phosgen, einen Carbonatester oder ein Halogenformiat handeln.
Die Polycarbonate können durch eine Vielfalt von wohlbekannten Verfahren
hergestellt werden, wie beispielsweise durch Umsetzung eines zweiwertigen Phenols
mit einer Carbonat-Vorstufe wie Diphenylcarbonat oder Phosgen gemäß Verfahren,
die in der oben angegebenen Literatur und in den US-Patenten 4018750 und
4123436 dargelegt sind, oder durch Umesterungs-Verfahren, wie sie im US-Patent
3153008 beschrieben sind, ebenso wie durch andere Verfahren, die dem Fachmann
bekannt sind.
Geeignete Polycarbonat-Harze sind ebenfalls ohne weiteres von vielfältigen
Handelsquellen zugänglich, einschließlich Poly(Bisphenol A-carbonat)-Harzen, die
als Lexan® Polycarbonat-Harze von General Electric Company zugänglich sind, und
der Makrolon® Polycarbonat-Harze der Firma Bayer.
Erfindungsgemäß umfaßt die Schlagzähigkeits-modifizierende Zusammensetzung,
die Polycarbonat und Acrylat-Kautschuk-Modifizierungsmittel enthält, die Poly
carbonat-Komponente und den Acrylat-Kautschuk in einem Gewichtsverhältnis von
Polycarbonat:Acrylat-Kautschuk in einem Bereich von vorzugsweise etwa 5 : 1 bis
etwa 1 : 1.
Die hochschlagzähen Polysulfon-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung
umfassen etwa 70 bis etwa 92 Gew.-% Polysulfon und etwa 30 bis etwa 8 Gew.-%
der die Schlagzähigkeit modifizierenden Kombination von Polycarbonat und Acrylat
kautschuk.
Ausgedrückt als Gesamtgewicht der drei Harz-Komponenten der erfindungs
gemäßen Polysulfon-Zusammensetzungen umfassen die Zusammensetzungen etwa
70 bis etwa 92 Gew.-% Polysulfon, etwa 25 bis etwa 5 Gewichtsprozent des Poly
carbonats und etwa 3 bis etwa 10 Gew.-%, vorzugsweise etwa 3 bis etwa 7 Gew.-%,
Acrylat-Kautschuk vom Kern-Schale-Typ.
Die erfindungsgemäßen Polysulfon-Zusammensetzungen können weiter so
compoundiert werden, daß sie bis zu etwa 60 Gew.-% an vielfältigen Additiven
einschließen, um verschiedene chemische und physikalische Eigenschaften zu
verbessern oder zu modifizieren. Beispiele für derartige Additive umfassen Flamm
verzögerungsmittel, Antioxidationsmittel, Lichtstabilisatoren, Verarbeitungshilfsmittel,
farbgebende Materialien, Füllstoffe und Verstärkungsmittel. Geeignet als
Verstärkungsmittel sind Glasfasern und Kohlenstoffasern, einschließlich Graphit
fasern. Metallfasern, Aluminiumoxid- und Aluminiumsilicatfasern, Aluminiumoxid
fasern, Steinwollefasern und dergleichen können sich ebenfalls für spezielle
Anwendungen als geeignet erweisen. Repräsentative Füllstoff-Materialien umfassen
teilchenförmige und pulverisierte Formen von Calciumsilicat, Siliciumdioxid, Tonen,
Talkum, Glimmer, Ruß, Titandioxid, Wollastonit, Polytetrafluorethylen, Graphit,
Aluminiumoxidtrihydrat, Natriumaluminiumcarbonat, Baryt und dergleichen. Die
geeigneten Typen und Konzentrationen derartiger Additive hängen von den
Verarbeitungstechniken und von der Endverwendung des resultierenden Produktes
ab und können vom Fachmann ohne weiteres bestimmt werden.
Die erfindungsgemäßen Polysulfon-Zusammensetzungen können unter Verwendung
beliebiger einer Vielfalt von Compoundierungs- und Mischverfahren, die auf dem
Gebiet der Harzcompoundierung wohlbekannt sind und gemeinhin eingesetzt
werden, compoundiert werden. Bequemerweise können das Polysulfon und die
modifizierenden Komponenten in Pulver-, Pellet- oder einer anderen geeigneten
Form bei Temperaturen, die ausreichen, um die Harz-Komponenten zu schmelzen,
unter Verwendung eines Mischers mit hoher Scherkraft, beispielsweise eines
Doppelschneckenextruders, schmelzcompoundiert werden, um eine wünschenswert
einheitliche Mischung zu erhalten. Die Komponenten können vor der Schmelz
compoundierung zuerst in fester Form, wie beispielsweise in Form von Pulvern oder
Pellets, vereinigt werden, um das Mischen zu erleichtern. Teilchenförmige
Materialien, Fasern und andere Additive können vor der Vereinigung mit den
verbleibenden Komponenten in eine oder mehrere der Komponenten einverleibt
werden, oder die Komponenten können unter Verwendung herkömmlicher Trocken
mischverfahren physikalisch in Pulver- oder Pelletform gemischt und anschließend
extrusionscompoundiert werden. Die Plastifizierung des Harzes in einem
Compoundierextruder und die Zuführung der Additive, teilchenförmigen Stoffe oder
Fasern zur geschmolzenen Zusammensetzung durch eine Öffnung im Extruder, wie
sie ebenfalls herkömmlich in der Technik durchgeführt wird, können sich bei der
Compoundierung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen als nützlich
erweisen.
Die erfindungsgemäßen Polysulfon-Zusammensetzungen mit hoher Schlagzähigkeit
können unter Verwendung irgendeines einer Vielfalt von Verfahren und Methoden,
die auf dem Gebiet der Herstellung, z. B. der Schmelzextrusion von Folien, Filmen,
Schläuchen oder Profilen, wohlbekannt und weitverbreitet praktiziert werden, spritz
gegossen oder unter Bildung von Filmen, Folien oder anderen Formen verarbeitet
werden. Die Zusammensetzungen können auch als Matrix-Materialien oder Binde
mittel für Komposit- oder laminierte Strukturen verwendet werden und können sich
bei weiterer Compoundierung mit 5 bis 60 Gew.-% eines oder mehrerer
verstärkender Füllstoffe, wie beispielsweise Glasfasern oder Kohlenstoffasern oder
dergleichen, ebenso wie mit Füllstoffen wie beispielsweise Ton, Talkum und
mineralischen Füllstoffen und dergleichen, als besonders wünschenswert in form
gepreßten Gütern erweisen, die für die Verwendung in extremen Umgebungen
vorgesehen sind.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen weisen Anwendbarkeit in einer
breiten Vielfalt von physikalischen Gestalten und Formen, einschließlich Filmen,
formgepreßter Güter und extrudierter Produkte, auf. Bei Verwendung als Film oder
bei Verarbeitung zu formgepreßten oder extrudierten Produkten besitzen diese
Mischungen, einschließlich daraus hergestellter gefüllter und laminierter Produkte,
nicht nur gute physikalische Eigenschaften und ausgezeichnete chemische
Beständigkeit bei Raumtemperatur, sondern sie behalten ihre Festigkeit und ihr
gutes Verhalten auch für lange Zeitspannen bei erhöhten Temperaturen bei. Filme
und Formgegenstände, die aus den erfindungsgemäßen hochschlagzähen
Zusammensetzungen gebildet sind, können in Automobil-Anwendungen und in
dauerhaften Gütern und Geräten, medizinischen und Installations-Anwendungen, wo
Beständigkeit gegen heiße, feuchte Umgebungen besonders wichtig sein kann, und
in Sicherheitsausrüstung und Schutzausrüstung besonders nützlich sein.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Veranschaulichung der vorliegenden
Erfindung. In den Beispielen und Vergleichsbeispielen beziehen sich alle Teile und
Prozentsätze auf das Gewicht, soweit nichts anderes angegeben ist.
Die in den Beispielen eingesetzten Harz-Komponenten umfassen:
Polysulfon: Polyarylethersulfon, enthaltend Bisphenol A-Einheiten und Diphenyl
sulfon-Einheiten, erhalten als Udel® Polysulfon-Harz von Amoco
Polymers, Inc.
Polycarbonat: Poly(Bisphenol A-carbonat), erhalten als Lexan® Bisphenol A-Poly
carbonat-Harz von General Electric Company.
Kautschuk: Acrylat-Kautschuk vom Kern-Schale-Typ, erhalten als Paraloid®
EXL-3361 Acrylate Pfropfcopolymer-Kautschuk-Modifizierungsmittel
von Rohm and Haas Corporation.
Die Compoundierung erfolgte durch Trockenmischen von getrocknetem Harz mit den
Additiven und Zuführung der Mischung zu einem 25 mm-Berstorff-Doppelschnecken
extruder mit sich gleichsinnig drehenden, teilweise ineinandergreifenden Schnecken.
Das compoundierte Polymer wurde durch eine Strangdüse in Wasser hinein
extrudiert, dann- unter Bildung von Pellets zerhackt. Die verschiedenen
Komponenten sind ebenso wie die Teile derselben in jeder der Mischungen in der
folgenden Tabelle 1 angegeben. Die Zusammensetzungen enthielten auch 0,1
Gew.-% Irganox® 1010 der Firma Ciba Geigy als thermischen Stabilisator.
Die Mischungen wurden im allgemeinen unter Verwendung einer Arburg Spritzguß-Vorrichtung,
die bei Zylindertemperaturen von 299°C in der ersten Zone, 310°C in
der zweiten Zone und 310°C in der letzten Zone betrieben wurde, unter
Bereitstellung von Testproben spritzgegossen. Die Werkzeugtemperatur betrug
121°C. Die mechanischen Eigenschaften sind Eigenschaften bei Raumtemperatur,
soweit nichts anderes angegeben ist, und wurden gemäß den veröffentlichten
ASTM-Verfahren D-638 (Zugfestigkeitseigenschaften), D-790 (Biegefestigkeitseigen
schaften) und D-256 (Izod-Kerbschlagzähigkeit) bestimmt, soweit nichts anderes
angegeben ist. Die Wärmestandfestigkeitseigenschaften (HDT) wurden an nicht
getemperten Proben mit Hilfe von ASTM D-648 bestimmt.
Für Vergleichszwecke wurden drei Formulierungen, C-1 bis C-4, die Polysulfon, das
Polysulfon in Kombination mit dem Acrylat-Kautschuk-Modifizierungsmittel allein und
das Polysulfon mit dem Polycarbonat allein enthielten, hergestellt, gepreßt und unter
Befolgung derselben Verfahren getestet.
Die mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen schlagzähen Zusammen
setzungen der Beispiel 1 bis 4 und der Vergleichs-Zusammensetzungen sind in
Tabelle 1 zusammengefaßt.
Zusammensetzung und mechanische Eigenschaften von schlagzäh
modifizierten Polysulfon-Zusammensetzungen und Vergleichs-
Zusammensetzungen
Zusammensetzung und mechanische Eigenschaften von schlagzäh
modifizierten Polysulfon-Zusammensetzungen und Vergleichs-
Zusammensetzungen
Anmerkungen: 1. Hinsichtlich Details siehe Text; 2. Hinsichtlich Testverfahren siehe
Text. Zugfestigkeit = Grenz-Zugfestigkeit; Dehnung ist die Bruchdehnung; *Einheiten
sind in ft.-lb/in-Kerbe angegeben; HDT = Wärmestandfestigkeit bei Durchbiegung bei
264 psi.
Unter Berücksichtigung der obigen Testergebnisse ist ohne weiteres ersichtlich, daß
die schlagzähen Polysulfone der Beispiele 1-4 superzähe Polysulfon-Zusammen
setzungen sind. Die Schlagzähigkeit dieser Zusammensetzungen ist im Vergleich
zum Polysulfon allein, C-4, und im Vergleich zu den Zusammensetzungen, die
Polysulfon zusammen mit einem Acrylat-Modifizierungsmittel allein umfassen, C-3,
merklich verbessert. Zusätzlich ist auch ersichtlich, daß die 50/50- und 80/20-Mischungen
von Polysulfon und Polycarbonat, C-1 und C-2, ebenfalls eine relativ
geringe Schlagzähigkeit aufweisen, weit unter den Schlagzähigkeitseigenschaften,
die in der Technik für superzäh gemachte technische Harze als charakteristisch
angesehen werden.
Die Izod-Schlagzähigkeitseigenschaften ohne Kerbe für alle Mischungs-Beispiele
und Kontroll-Beispiele wurden ebenfalls bestimmt; keines brach beim Test. Die
Kerbungs-empfindliche Natur von Polysulfonen und Polysulfonen, die nur ein
Schlagzähigkeits-Modifizierungsmittel enthalten, ist somit aus den Kerbschlag
zähigkeitseigenschaften für C-3 und C-4 ohne weiteres ersichtlich. Ähnlich sind
Mischungen aus einem Polysulfon mit einem Polycarbonat, C-1 und C-2, ebenfalls
stark Kerbungs-empfindlich. Die guten Schlagzähigkeitseigenschaften und die
geringe Kerbungsempfindlichkeit, die von der Kombination eines Polysulfons, eines
Polycarbonats und einer kleineren Menge eines Acrylat-Kautschuk-Modifizierungs
mittels gezeigt werden, Beispiele 1-4, sind somit unerwartet.
Die Schlagzähigkeits-Modifizierungsmittel-Kombination aus einem Acrylat-Kautschuk
und einem Polycarbonat-Harz liefert Polysulfon-Zusammensetzungen mit hoher
Schlagzähigkeit, insbesondere mit Schlagzähigkeitseigenschaften, die mit den
Eigenschaften des Polycarbonat-Harzes, einem technischen Thermoplasten, der
weitverbreitet in Anwendungen eingesetzt wird, in denen superzähe Eigenschaften
erforderlich sind, vergleichbar sind. Aus den Eigenschaftsdaten für die Zusammen
setzungen der Beispiele 1-4 ist auch ersichtlich, daß die Verbesserung bei der
Schlagzähigkeit mit geringer Verminderung in anderen wichtigen mechanischen und
thermischen Eigenschaften, insbesondere Zugfestigkeit, Biegemodul und HDT,
erhalten wird.
Man erkennt somit, daß die Erfindung auf hochschlagzähe Polysulfon-Zusammen
setzungen und auf ein Verfahren zur Verminderung der Kerbungsempfindlichkeit von
schlagzäh-modifizierten Polysulfonen gerichtet ist. Die hochschlagzähen, superzäh
gemachten Polysulfone der vorliegenden Erfindung umfassen etwa 70 bis etwa 92
Gew.-% Polysulfon und etwa 8 bis etwa 30 Gew.-% einer die Schlagzähigkeit
modifizierenden Zusammensetzung, die ein aromatisches Polycarbonat und einen
Acrylat-Kautschuk in einem bevorzugten Gewichtsverhältnis Polycarbonat:Acrylat-Kautschuk
von etwa 5 : 1 bis etwa 1 : 1 enthält. Die erfindungsgemäßen Zusammen
setzungen können auch als etwa 70 bis etwa 95 Gew.-% Polysulfon, etwa 5 bis etwa
25 Gew.-% Polycarbonat und etwa 3 bis etwa 10 Gew.-% Acrylat-Kautschuk
enthaltend beschrieben werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Verbesserung der
Kerbschlagzähigkeitseigenschaften und zur Verminderung der Kerbungsempfindlich
keit von Polysulfon-Harzen, welches umfaßt die Compoundierung des Polysulfons
mit bis zu 30 Gew.-%, vorzugsweise etwa 5 bis etwa 30 Gew.-%, bezogen auf alle
Harz-Komponenten, eines Schlagzähigkeits-Modifizierungsmittels, bei dem es sich
um eine Kombination eines aromatischen Polycarbonats und eines Acrylat-Kautschuks
in einem bevorzugten Gewichtsverhältnis von etwa 5 : 1 bis etwa 1 : 1
handelt.
Claims (10)
1. Zusammensetzung, umfassend etwa 75 bis etwa 90 Gew.-% Polysulfon, etwa
20 bis etwa 5 Gew.-% eines thermoplastischen Polycarbonats und etwa 3 bis
etwa 7 Gew.-% eines Acrylat-Kautschuks.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, in welcher das Polysulfon Einheiten
umfaßt, die durch die Strukturformel:
dargestellt werden.
dargestellt werden.
3. Zusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 1 und 2, in welchem das
Polycarbonat Poly(Bisphenol A-carbonat) ist.
4. Verfahren zur Verminderung der Kerbungsempfindlichkeit von Polysulfon,
umfassend die Bildung einer Mischung des Polysulfons mit einem Polycarbonat
und einem Acrylat-Kautschuk in einem Gewichtsverhältnis Poly
carbonat : Acrylat-Kautschuk von etwa 5 : 1 bis etwa 1 : 1 und die Formgebung der
Mischung.
5. Verfahren nach Anspruch 4, in welchem das Polycarbonat Poly(Bisphenol A-carbonat)
ist.
6. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 4 und 5, in welchem das Gesamt
gewicht des Polycarbonats und des Acrylat-Kautschuks etwa 25 bis etwa 10
Gew.-% der Mischung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Harz-
Komponenten, ausmacht.
7. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 6, in welchem das Acrylat-
Kautschuk-Modifizierungsmittel etwa 25 bis etwa 95 Gewichtsprozent einer
ersten elastomeren Phase, polymerisiert aus etwa 75 bis etwa 99,8 Gewichts
prozent C1- bis C6-Alkylacrylat, 0,1 bis 5 Gewichtsprozent eines Vernetzungs-
Monomers und etwa 0,1 bis 5 Gewichtsprozent eines Pfropfverknüpfungs-
Monomers, und etwa 75 bis etwa 5 Gewichtsprozent einer zweiten steifen
thermoplastischen Phase umfaßt.
8. Zusammensetzung zur Verwendung bei der Modifizierung der Schlagzähigkeit
von Polysulfon, enthaltend ein Polycarbonat und einen Acrylat-Kautschuk in
einem Gewichtsverhältnis von etwa 5 : 1 bis etwa 1 : 1.
9. Zusammensetzung nach Anspruch 8, in welcher das Polycarbonat
Poly(Bisphenol A-carbonat) ist.
10. Zusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 8 und 9, in welcher der
Acrylat-Kautschuk ein solcher vom Kern-Schale-Typ ist, der etwa 25 bis etwa
95 Gewichtsprozent einer ersten elastomeren Phase, polymerisiert aus etwa 75
bis etwa 99,8 Gewichtsprozent C1- bis C6-Alkyacrylat, 0,1 bis 5 Gewichts
prozent eines Vernetzungs-Monomers und etwa 0,1 bis 5 Gewichtsprozent
eines Pfropfverknüpfungs-Monomers, und etwa 75 bis etwa 5 Gewichtsprozent
einer zweiten steifen thermoplastischen Phase umfaßt.
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