DE19820399A1 - Flammgeschützte Polyesterformmassen - Google Patents
Flammgeschützte PolyesterformmassenInfo
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L67/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
Abstract
Thermoplastische Formmassen, enthaltend DOLLAR A A) 5 bis 96 Gew.-% eines Polyesters, DOLLAR A B) 1 bis 30 Gew.-% eines Phosphinsäuresalzes der Formel I und/oder eines Diphosphinsalzes der Formel II und/oder deren Polymere, DOLLAR F1 wobei die Substituenten folgende Bedeutung haben: DOLLAR A R·1·, R·2· ein linearer oder verzweigter C¶1¶- bis C¶6¶-Alkylrest, Phenylrest, Waserstoff, DOLLAR A R·3· ein linearer oder verzweigter C¶1¶- bis C¶10¶-Alkylenrest, Arylen-, Alkylarylen- oder Arylalkylenrest, DOLLAR A M Erdalkali-, Alkalimetall, Zn, Al, Fe, Bor, DOLLAR A m eine ganze Zahl von 1 bis 3, DOLLAR A n eine ganze Zahl von 1 und 3, DOLLAR A x 1 oder 2, DOLLAR A C) 1 bis 30 Gew.-% mindestens eines organischen phosphorhaltigen Flammschutzmittels, DOLLAR A D) 0 bis 5 Gew.-% mindestens eines Esters oder Amids gesättigter oder ungesättigter aliphatischer Carbonsäuren mit 10 bis 40 C-Atomen mit aliphatischen gesättigten Alkoholen oder Aminen mit 2 bis 40 C-Atomen, DOLLAR A E) 0 bis 60 Gew.-% weiterer Zusatzstoffe, DOLLAR A wobei die Summe der Gewichtsprozente der Komponenten A) bis E) 100% ergibt.
Description
Die Erfindung betrifft thermoplastische Formmassen, enthaltend
- A) 5 bis 96 Gew.-% eines Polyesters
- B) 1 bis 30 Gew.-% eines Phosphinsäuresalzes der Formel I
und/oder eines Diphosphinsäuresalzes der
Formel II und/oder deren Polymere
wobei die Substituenten folgende Bedeutung haben:
R1, R2 ein linearer oder verzweigter C1- bis C6-Alkylrest, Phe nylrest, Wasserstoff,
R3 ein linearer oder verzweigter C1- bis C10-Alkylenrest, Arylen-, Alkylarylen- oder Arylalkylenrest,
n Erdalkali-, Alkalimetall, Zn, Al, Fe, Bor,
m eine ganze Zahl von 1 bis 3,
n eine ganze Zahl von 1 und 3,
x 1 oder 2; - C) 1 bis 30 Gew.-% mindestens eines organischen phosphorhal tigen Flammschutzmittels,
- D) 0 bis 5 Gew.-% mindestens eines Esters oder Amids gesät tigter oder ungesättigter aliphatischer Carbonsäuren mit 10 bis 40 C-Atomen mit aliphatischen gesättigten Alkoholen oder Aminen mit 2 bis 40 C-Atomen,
- E) 0 bis 60 Gew.-% weiterer Zusatzstoffe,
wobei die Summe der Gewichtsprozente der Komponenten A) bis E)
100% ergibt.
Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung der erfindungs
gemäßen Formmassen zur Herstellung von Fasern, Folien und Form
körpern sowie die hierbei erhältlichen Formkörper jeglicher Art.
Es besteht ein zunehmendes Marktinteresse für halogenfrei flamm
geschützte Polyester. Wesentliche Anforderungen an das Flamm
schutzmittel sind: helle Eigenfarbe, ausreichende Temperatur
stabilität für die Einarbeitung in Thermoplaste, sowie dessen
Wirksamkeit in verstärktem und unverstärktem Polymer (sog. Docht
effekt bei Glasfasern).
Dabei sollte der Brandtest für unverstärkte Polyester gemäß UL 94
mit V-O bestanden werden. Für verstärkte Polyester sollte zumin
dest die Klassifizierung V2 und/oder der Glühdrahttest bestanden
werden.
Neben den halogenhaltigen Systemen kommen in Thermoplasten im
Prinzip vier halogenfreie FR-Systeme zum Einsatz:
- - Anorganische Flammschutzmittel, die um Wirksamkeit zu zeigen, in hohen Mengen eingesetzt werden müssen.
- - Stickstoffhaltige FR-Systeme, wie Melamincyanurat, das eine eingeschränkte Wirksamkeit in Thermoplasten z. B. Polyamid zeigt. In verstärktem Polyamid ist es nur in Verbindung mit verkürzten Glasfasern wirksam. In Polyestern ist Melamin cyanurat allein nicht wirksam.
- - Phosphorhaltige FR-Systeme, die in Polyestern allgemein nicht besonders wirksam sind.
- - Phosphor/Stickstoffhaltige FR-Systeme, wie z. B. Ammonium polyphosphate oder Melaminphosphate, die für Thermoplaste, die bei Temperaturen über 200°C verarbeitet werden, keine ausreichende Thermostabilität besitzen.
Aus der JP-A 03/281 652 sind Polyalkylenterephthalate bekannt,
welche Melamincyanurat und Glasfasern enthalten sowie ein phos
phorhaltiges Flammschutzmittel. Diese Formmassen enthalten Deri
vate der Phosphorsäure wie Phosphorsäureester (Wertigkeitsstufe
+5), welche bei thermischer Belastung zum "Ausblühen" neigen.
Diese Nachteile zeigen sich auch für die Kombination von Melamin
cyanurat (MC) mit Resorcinol-bis-(diphenylphosphat), welche aus
der JP-A 05/070 671 bekannt ist. Weiterhin zeigen diese Formmas
sen bei der Verarbeitung hohe Phenolwerte und nicht ausreichende
mechanische Eigenschaften.
Aus der JP-A 09/157 503 sind Polyesterformmassen mit MC, Phosp
horverbindungen und Schmiermitteln bekannt, welche weniger als
10% Verstärkungsmittel enthalten. Flammschutz- und mechanische
Eigenschaften derartiger Formmassen sind verbesserungsbedürftig
ebenso wie Migration und Phenolbildung bei der Verarbeitung.
Aus der EP-A 699 708 und BE-A 875 530 sind Phosphinsäuresalze als
Flammschutzmittel für Polyester bekannt.
In der WO 97/05705 werden Kombinationen aus MC mit phosphorhalti
gen Verbindungen und Schmiermitteln für Polyester offenbart.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, flamm
feste Polyesterformmassen zur Verfügung zu stellen, welche gemäß
Ul 94 eine ausreichende Klassifizierung erzielen und den Glüh
drahttest bestehen. Dabei sollte der Formbelag minimiert werden
und die Fließfähigkeit bei der Verarbeitung verbessert werden.
Demgemäß wurden die eingangs definierten thermoplastischen Form
massen gefunden. Bevorzugte Ausführungsformen sind den Unter
ansprüchen zu entnehmen.
Als Komponente (A) enthalten die erfindungsgemäßen Formmassen 5
bis 96, bevorzugt 10 bis 70 und insbesondere 10 bis 60 Gew.-%
eines thermoplastischen Polyesters.
Allgemein werden Polyester auf Basis von aromatischen Dicarbon
säuren und einer aliphatischen oder aromatischen Dihydroxy
verbindung verwendet.
Eine erste Gruppe bevorzugter Polyester sind Polyalkylentereph
thalate mit 2 bis 10 C-Atomen im Alkoholteil.
Derartige Polyalkylenterephthalate sind an sich bekannt und in
der Literatur beschrieben. Sie enthalten einen aromatischen Ring
in der Hauptkette, der von der aromatischen Dicarbonsäure stammt.
Der aromatische Ring kann auch substituiert sein, z. B. durch Ha
logen wie Chlor und Brom oder durch C1-C4-Alkylgruppen wie
Methyl-, Ethyl-, i- bzw. n-Propyl- und n-, i- bzw. t-Butylgrup
pen.
Diese Polyalkylenterephthalate können durch Umsetzung von aroma
tischen Dicarbonsäuren, deren Estern oder anderen esterbildenden
Derivaten mit aliphatischen Dihydroxyverbindungen in an sich be
kannter Weise hergestellt werden.
Als bevorzugte Dicarbonsäuren sind 2,6-Naphthalindicarbonsäure,
Terephthalsäure und Isophthalsäure oder deren Mischungen zu nen
nen. Bis zu 30 mol-%, vorzugsweise nicht mehr als 10 mol-% der
aromatischen Dicarbonsäuren können durch aliphatische oder cyclo
aliphatische Dicarbonsäuren wie Adipinsäure, Azelainsäure,
Sebacinsäure, Dodecandisäuren und Cyclohexandicarbonsäuren er
setzt werden.
Von den aliphatischen Dihydroxyverbindungen werden Diole mit 2
bis 6 Kohlenstoffatomen, insbesondere 1,2-Ethandiol, 1,3-Propan
diol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, 1,4-Hexandiol, 1,4-Cyclo
hexandiol, 1,4-Cyclohexandimethylanol und Neopentylglykol oder
deren Mischungen bevorzugt.
Als besonders bevorzugte Polyester (A) sind Polyalkylentereph
thalate, die sich von Alkandiolen mit 2 bis 6 C-Atomen ableiten,
zu nennen. Von diesen werden insbesondere Polyethylenterephtha
lat, Polypropylenterephthalat und Polybutylenterephthalat oder
deren Mischungen bevorzugt. Weiterhin bevorzugt sind PET und/oder
PBT, welche bis zu 1 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 0,75 Gew.-%
1,6-Hexandiol und/oder 5-Methyl-1,5-Pentandiol als weitere Mono
mereinheiten enthalten.
Die Viskositätszahl der Polyester (A) liegt im allgemeinen im Be
reich von 50 bis 220, vorzugsweise von 80 bis 160 (gemessen in
einer 0,5 gew.-%igen Lösung in einem Phenol/o-Dichlorbenzolge-
misch (Gew.-Verh. 1 : 1 bei 25°C) gemäß ISO 1628.
Insbesondere bevorzugt sind Polyester, deren Carboxylendgruppen
gehalt bis zu 100 mval/kg, bevorzugt bis zu 50 mval/kg und ins
besondere bis zu 40 mval/kg Polyester beträgt. Derartige Poly
ester können beispielsweise nach dem Verfahren der DE-A 44 01 055
hergestellt werden. Der Carboxylendgruppengehalt wird üblicher
weise durch Titrationsverfahren (z. B. Potentiometrie) bestimmt.
Insbesondere bevorzugte Formmassen enthalten als Komponente A)
eine Mischung aus Polyethylenterephthalat (PET) und Polybutylen
terephthalat (PBT). Der Anteil des Polyethylenterephthalates be
trägt vorzugsweise in der Mischung bis zu 50, insbesondere 10 bis
30 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% A).
Derartige erfindungsgemäße Formmassen zeigen sehr gute Flamm
schutzeigenschaften und bessere mechanische Eigenschaften.
Weiterhin ist es vorteilhaft PET Rezyklate (auch scrap-PET ge
nannt) in Mischung mit Polyalkylenterephthalaten wie PBT einzu
setzen.
Unter Rezyklaten versteht man im allgemeinen:
- 1. sog. Post Industrial Rezyklat: hierbei handelt es sich um Produktionsabfälle bei der Polykondensation oder bei der Ver arbeitung z. B. Angüsse bei der Spritzgußverarbeitung, Anfahr ware bei der Spritzgußverarbeitung oder Extrusion oder Ran dabschnitte von extrudierten Platten oder Folien.
- 2. Post Consumer Rezyklat: hierbei handelt es sich um Kunst stoffartikel, die nach der Nutzung durch den Endverbraucher gesammelt und aufbereitet werden. Der mengenmäßig bei weitem dominierende Artikel sind blasgeformte PET Flaschen für Mine ralwasser, Softdrinks und Säfte.
Beide Arten von Rezyklat können entweder als Mahlgut oder in Form
von Granulat vorliegen. Im letzteren Fall werden die Rohrezyklate
nach der Auftrennung und Reinigung in einem Extruder aufgeschmol
zen und granuliert. Hierdurch wird meist das Handling, die Rie
selfähigkeit und die Dosierbarkeit für weitere Verarbeitungs
schritte erleichtert.
Sowohl granulierte als auch als Mahlgut vorliegende Rezyklate
können zum Einsatz kommen, wobei die maximale Kantenlänge 6 mm,
vorzugsweise kleiner 5 mm betragen sollte.
Aufgrund der hydrolytischen Spaltung von Polyestern bei der Ver
arbeitung (durch Feuchtigkeitsspuren) empfiehlt es sich, das Re
zyklat vorzutrocknen. Der Restfeuchtegehalt nach der Trocknung
beträgt vorzugsweise 0,01 bis 0,7, insbesondere 0,2 bis 0,6%.
Als weitere Gruppe sind voll aromatische Polyester zu nennen, die
sich von aromatischen Dicarbonsäuren und aromatischen Dihydroxy
verbindungen ableiten.
Als aromatische Dicarbonsäuren eignen sich die bereits bei den
Polyalkylenterephthalaten beschriebenen Verbindungen. Bevorzugt
werden Mischungen aus 5 bis 100 mol-% Isophthalsäure und 0 bis
95 mol-% Terephthalsäure, insbesondere Mischungen von etwa 80%
Terephthalsäure mit 20% Isophthalsäure bis etwa äquivalente
Mischungen dieser beiden Säuren verwendet.
Die aromatischen Dihydroxyverbindungen haben vorzugsweise die
allgemeine Formel
in der Z eine Alkylen- oder Cycloalkylengruppe mit bis zu 8 C-
Atomen, eine Arylengruppe mit bis zu 12 C-Atomen, eine Carbonyl
gruppe, eine Sulfonylgruppe, ein Sauerstoff- oder Schwefelatom
oder eine chemische Bindung darstellt und in der m den Wert 0 bis
2 hat. Die Verbindungen I können an den Phenylengruppen auch
C1-C6-Alkyl- oder Alkoxygruppen und Fluor, Chlor oder Brom als
Substituenten tragen.
Als Stammkörper dieser Verbindungen seien beispielsweise
Dihydroxydiphenyl,
Di-(hydroxyphenyl)alkan,
Di-(hydroxyphenyl)cycloalkan,
Di-(hydroxyphenyl)sulfid,
Di-(hydroxyphenyl)ether,
Di-(hydroxyphenyl)keton,
di-(hydroxyphenyl)sulfoxid,
α,α'-Di-(hydroxyphenyl)-dialkylbenzol,
Di-(hydroxyphenyl)sulfon, Di-(hydroxybenzoyl)benzol,
Resorcin und
Hydrochinon sowie deren kernalkylierte oder kernhalogenierte Derivate genannt.
Dihydroxydiphenyl,
Di-(hydroxyphenyl)alkan,
Di-(hydroxyphenyl)cycloalkan,
Di-(hydroxyphenyl)sulfid,
Di-(hydroxyphenyl)ether,
Di-(hydroxyphenyl)keton,
di-(hydroxyphenyl)sulfoxid,
α,α'-Di-(hydroxyphenyl)-dialkylbenzol,
Di-(hydroxyphenyl)sulfon, Di-(hydroxybenzoyl)benzol,
Resorcin und
Hydrochinon sowie deren kernalkylierte oder kernhalogenierte Derivate genannt.
Von diesen werden
4,4'-Dihydroxydiphenyl,
2,4-Di-(4'-hydroxyphenyl)-2-methylbutan,
α,α'-Di-(4-hydroxyphenyl)-p-diisopropylbenzol,
2,2-Di(3'-methyl-4'-hydroxyphenyl)propan und
2,2-Di-(3'-chlor-4'-hydroxyphenyl)propan,
sowie insbesondere
2,2-Di-(4'-hydroxyphenyl)propan,
2,2-Di(3',5-dichlordihydroxyphenyl)propan,
1,1-Di-(4'-hydroxyphenyl)cyclohexan,
3,4'-Dihydroxybenzophenon,
4,4'-Dihydroxydiphenylsulfon und
2,2-Di(3',5'-dimethyl-4'-hydroxyphenyl)propan
oder deren Mischungen bevorzugt.
4,4'-Dihydroxydiphenyl,
2,4-Di-(4'-hydroxyphenyl)-2-methylbutan,
α,α'-Di-(4-hydroxyphenyl)-p-diisopropylbenzol,
2,2-Di(3'-methyl-4'-hydroxyphenyl)propan und
2,2-Di-(3'-chlor-4'-hydroxyphenyl)propan,
sowie insbesondere
2,2-Di-(4'-hydroxyphenyl)propan,
2,2-Di(3',5-dichlordihydroxyphenyl)propan,
1,1-Di-(4'-hydroxyphenyl)cyclohexan,
3,4'-Dihydroxybenzophenon,
4,4'-Dihydroxydiphenylsulfon und
2,2-Di(3',5'-dimethyl-4'-hydroxyphenyl)propan
oder deren Mischungen bevorzugt.
Selbstverständlich kann man auch Mischungen von Polyalkylen
terephthalaten und vollaromatischen Polyestern einsetzen. Diese
enthalten im allgemeinen 20 bis 98 Gew.-% des Polyalkylentereph
thalates und 2 bis 80 Gew.-% des vollaromatischen Polyesters.
Unter Polyestern im Sinne der vorliegenden Erfindung sollen auch
Polycarbonate verstanden werden, die durch Polymerisation von
aromatischen Dihydroxyverbindungen, insbesondere Bis-(4-hydroxy
phenyl)2,2-propan (Bisphenol A) oder dessen Derivaten, z. B. mit
Phosgen erhältlich sind. Entsprechende Produkte sind an sich be
kannt und in der Literatur beschrieben sowie größtenteils auch im
Handel erhältlich. Die Menge der Polycarbonate beträgt bis zu
90 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 50 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-%
der Komponente (A).
Selbstverständlich können auch Polyesterblockcopolymere wie
Copolyetherester verwendet werden. Derartige Produkte sind an
sich bekannt und in der Literatur, z. B. in der US-A 3 651 014,
beschrieben. Auch im Handel sind entsprechende Produkte erhält
lich, z. B. Hytrel® (DuPont).
Als Komponente B) enthalten die erfindungsgemäßen Formmassen 0,1
bis 30, vorzugsweise 1 bis 25 und insbesondere 10 bis 20 Gew.-%
eines Phosphinsäuresalzes der Formel (I) und/oder ein Diphosphin
säuresalzes der Formel (II) und/oder deren Polymere
wobei die Substituenten folgende Bedeutung haben:
R1, R2 Wasserstoff, C1- bis C6-Alkyl, vorzugsweise C1- bis C4-Al kyl, linear oder verzweigt, z. B. Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, tert.-Butyl, n-Pentyl; Phenyl; wobei bevorzugt mindestens ein Rest R1 oder R2, insbesondere R1 und R2 Wasserstoff ist;
R3 C1- bis C10-Alkylen, linear oder verzweigt, z. B. Methy len, Ethylen, n-Propylen, iso-Propylen, n-Butylen, tert.- Butylen, n-Pentylen, n-Octylen, n-Dodecylen;
Arylen, z. B. Phenylen, Naphthylen;
Alkylarylen, z. B. Methyl-phenylen, Ethyl-phenylen, tert.- Butyl-phenylen, Methyl-naphthylen, Ethyl-naphthylen, tert.-Butyl-naphthylen;
Arylalkylen, z. B. Phenyl-methylen, Phenyl-ethylen, Phe nyl-propylen, Phenyl-butylen;
M ein Erdalkali-, Alkalimetall, Al, Zn, Fe, Bor;
m eine ganze Zahl von 1 bis 3;
n eine ganze Zahl von 1 und 3 und
x 1 oder 2.
R1, R2 Wasserstoff, C1- bis C6-Alkyl, vorzugsweise C1- bis C4-Al kyl, linear oder verzweigt, z. B. Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, tert.-Butyl, n-Pentyl; Phenyl; wobei bevorzugt mindestens ein Rest R1 oder R2, insbesondere R1 und R2 Wasserstoff ist;
R3 C1- bis C10-Alkylen, linear oder verzweigt, z. B. Methy len, Ethylen, n-Propylen, iso-Propylen, n-Butylen, tert.- Butylen, n-Pentylen, n-Octylen, n-Dodecylen;
Arylen, z. B. Phenylen, Naphthylen;
Alkylarylen, z. B. Methyl-phenylen, Ethyl-phenylen, tert.- Butyl-phenylen, Methyl-naphthylen, Ethyl-naphthylen, tert.-Butyl-naphthylen;
Arylalkylen, z. B. Phenyl-methylen, Phenyl-ethylen, Phe nyl-propylen, Phenyl-butylen;
M ein Erdalkali-, Alkalimetall, Al, Zn, Fe, Bor;
m eine ganze Zahl von 1 bis 3;
n eine ganze Zahl von 1 und 3 und
x 1 oder 2.
Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel II, in denen R1
und R2 Wasserstoff ist, wobei M vorzugsweise Zn oder Al ist und
Calciumphosphinat ganz besonders bevorzugt ist.
Derartige Produkte sind im Handel z. B. als Calciumphosphinat er
hältlich.
Geeignete Salze der Formel I oder II, in denen nur ein Rest R1
oder R2 Wasserstoff bedeutet, sind z. B. Salze der Phenylphosphin
säure, wobei deren Na- und/oder Ca-Salze bevorzugt sind.
Geeignete organische phosphorhaltige Flammschutzmittel C) sind in
den erfindungsgemäßen Formmassen enthalten in Mengen von 1 bis
30, vorzugsweise 1 bis 25 und insbesondere 5 bis 20 Gew.-%
bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A) bis E).
Bei der Komponente C) handelt es sich um organische Phosphor ent
haltende Verbindungen, in denen der Phosphor die Wertigkeitsstufe
-3 bis +5 besitzt. Unter der Wertigkeitsstufe soll der Begriff
"Oxidationsstufe" verstanden werden, wie er im Lehrbuch der Anor
ganischen Chemie von A. F. Hollemann und E. Wiberg, Walter des
Gruyter und Co. (1964, 57. bis 70. Auflage), Seite 166 bis 177,
wiedergegeben ist. Phosphorverbindungen der Wertigkeitsstufen -3
bis +5 leiten sich von Phosphin (-3), Diphosphin (-2), Phosphino
xid (-1), elementarem Phosphor (+0), hypophosphoriger Säure (+1),
phosphoriger Säure (+3), Hypodiphosphorsäure (+4) und Phosphor
säure (+5) ab.
Aus der großen Zahl von phosphorhaltigen Verbindungen seien nur
einige Beispiele erwähnt.
Beispiele für Phosphorverbindungen der Phosphin-Klasse, die die
Wertigkeitsstufe -3 aufweisen, sind aromatische Phosphine, wie
Triphenylphosphin, Tritolylphosphin, Trinonylphosphin, Trinaph
thylphosphin u. a. Besonders geeignet ist Triphenylphosphin.
Beispiele für Phosphorverbindungen der Diphosphinklasse, die die
Wertigkeitsstufe -2 aufweisen, sind Tetraphenyldiphosphin, Tetra
naphthyldiphosphin u. a. Besonders geeignet ist Tetranaphthyldi
phosphin.
Phosphorverbindungen der Wertigkeitsstufe -1 leiten sich vom
Phosphinoxid ab.
Geeignet sind Phosphinoxide der allgemeinen Formel III
wobei R1, R2 und R3 gleiche oder verschiedene Alkyl-, Aryl-,
Alkylaryl- oder Cycloalkylgruppen mit 8 bis 40 C-Atomen bedeuten.
Beispiele für Phosphinoxide sind Triphenylphosphinoxid, Tritolyl
phosphinoxid, Trisnonylphenylphosphinoxid, Tricyclohexylphosphin
oxid, Tris-(n-butyl)-phosphinoxid, Tris-(n-hexyl)-phosphinoxid,
Tris-(n-octyl)-phosphinoxid, Tris-(cyanoethyl)-phosphinoxid,
Benzylbis-(cyclohexyl)-phosphinoxid, Benzylbisphenylphosphinoxid,
Phenylbis-(n-hexyl)-phosphinoxid. Bevorzugt sind weiterhin oxi
dierte Umsetzungsprodukte aus Phosphin mit Aldehyden, insbeson
dere aus t-Butylphosphin mit Glyoxal. Besonders bevorzugt einge
setzt werden Triphenylphosphinoxid, Tricyclohexlyphosphinoxid
und Tris-(n-octyl)-phosphinoxid.
Ebenso geeignet ist Triphenylphosphinsulfid und dessen wie oben
beschriebene Derivate der Phosphinoxide und Triphenylphosphat.
Phosphor der Wertigkeitsstufe ±0 ist der elementare Phosphor. In
Frage kommen roter und schwarzer Phosphor. Bevorzugt ist roter
Phosphor.
Phosphorverbindungen der "Oxidationsstufe" +1 sind z. B. Hypo
phosphite. Beispiele sind organische Hypophosphite, wie Cellulo
sehypophosphitester, Ester der hypophosphorigen Säuren mit Dio
len, wie z. B. von 1,10-Dodecyldiol. Auch substituierte Phosphin
säuren und deren Anhydride, wie z. B. Diphenylphosphinsäure, kön
nen eingesetzt werden. Des weiteren kommen in Frage Di-p-Tolyl
phosphinsäure, Di-Kresylphosphinsäureanhydrid. Es kommen aber
auch Verbindungen wie Hydrochinon-, Ethylenglykol-, Propylengly
kol-bis(diphenylphosphinsäure)ester u. a. in Frage. Ferner sind
geeignet Aryl(Alkyl)phosphinsäureamide, wie z. B. Diphenyl
phosphinsäure-dimethylamid und Sulfonamidoaryl(alkyl)phosphinsäu
rederivate, wie z. B. p-Tolylsulfonamidodiphenylphosphinsäure.
Bevorzugt eingesetzt werden Hydrochinon- und Ethylenglykol
bis-(diphenylphosphinsäure)ester und das Bisdiphenylphosphinat
des Hydrochinons.
Phosphorverbindungen der Oxidationsstufe +3 leiten sich von der
phosphorigen Säure ab. Geeignet sind cyclische Phosphonate, die
sich vom Pentaerythrit, Neopentylglykol oder Brenzkatechin
ableiten wie z. B.
wobei R einen C1- bis C4-Alkylrest, bevorzugt Methylrest, X = 0
oder 1 bedeutet (Amgard® P45 der Firma Albright & Wilson).
Ferner ist Phosphor der Wertigkeitsstufe +3 in Triaryl(al
kyl)phosphiten, wie z. B. Triphenylphosphit, Tris(4-decylphe
nyl)phosphit, Tris(2,4-di-tert.-butylphenyl)phosphit oder Phenyl
didecylphosphit u. a. enthalten. Es kommen aber auch Diphosphite,
wie z. B. Propylenglykol-1,2-bis(diphosphit) oder cyclische Phosp
hite, die sich vom Pentaerythrit, Neopentylglykol oder Brenzkate
chin ableiten, in Frage.
Besonders bevorzugt werden Methylneopentylglycolphosphonat und
-phosphit sowie Dimethylpentaerythritdiphosphonat und -phosphit.
Als Phosphorverbindungen der Oxidationsstufe +4 kommen vor allem
Hypodiphosphate, wie z. B. Tetraphenylhypodiphosphat oder Bisneo
pentylhypodiphosphat in Betracht.
Als Phosphorverbindungen der Oxidationsstufe +5 kommen vor allem
alkyl- und arylsubstituierte Phosphate in Betracht. Beispiele
sind Phenylbisdodecylphosphat, Phenylethylhydrogenphosphat, Phe
nyl-bis(3,5,5-trimethylhexyl)phosphat, Ethyldiphenylphosphat,
2-Ethylhexyldi(tolyl)phosphat, Diphenylhydrogenphosphat,
Bis(2-ethylhexyl)-p-tolylphosphat, Tritolylphosphat, Bis(2-ethyl
hexyl)-phenylphosphat, Di(nonyl)phenylphosphat, Phenylmethylhy
drogenphosphat, Di(dodecyl)-p-tolylphosphat, p-Tolyl
bis(2,5,5-trimethylhexyl)phosphat oder 2-Ethylhexyldiphenylphosp
hat. Besonders geeignet sind Phosphorverbindungen, bei denen je
der Rest ein Aryloxi-Rest ist. Ganz besonders geeignet ist Tri
phenylphosphat und Resorcinol-bis-(diphenylphosphat) (RDP) und
dessen kernsubstituierten Derivate der allgemeinen Formel IV
in der die Substituenten folgende Bedeutung haben:
R4-R7 ein aromatischer Rest mit 6 bis 20 C-Atomen, bevorzugt ein Phenylrest, welcher mit Alkylgruppen mit 1 bis 4 C- Atomen bevorzugt Methyl, substituiert sein kann,
R8 ein zweiwertiger Phenolrest, bevorzugt
R4-R7 ein aromatischer Rest mit 6 bis 20 C-Atomen, bevorzugt ein Phenylrest, welcher mit Alkylgruppen mit 1 bis 4 C- Atomen bevorzugt Methyl, substituiert sein kann,
R8 ein zweiwertiger Phenolrest, bevorzugt
und n ein Durchschnittswert zwischen 0,1 und 100, bevorzugt 0,5
bis 50, insbesondere 0,8 bis 10 und ganz besonders 1 bis 5.
Die im Handel erhältlichen RDP-Produkte unter den Warenzeichen
Fyroflex®-RDP (Akzo Nobel) sowie CR 733-S (Daihachi) sind bedingt
durch das Herstellverfahren Gemische aus ca. 85% RDP mit ca.
2,5% Triphenylphosphat sowie ca. 12,5% oligomeren Anteilen, in
denen der Oligomerisierungsgrad meist kleiner 10 beträgt.
Des weiteren können auch cyclische Phosphate eingesetzt werden.
Besonders geeignet ist hierbei Diphenylpentaerythritdiphosphat
und Phenylneopentylphosphat.
Außer den oben angeführten niedermolekularen Phosphorverbindungen
kommen noch oligomere und polymere Phosphorverbindungen in Frage.
Solche polymeren, halogenfreien organischen Phosphorverbindungen
mit Phosphor in der Polymerkette entstehen beispielsweise bei der
Herstellung von pentacyclischen, ungesättigten Phosphindihaloge
niden, wie es beispielsweise in der DE-A 20 36 173 beschrieben
ist. Das Molekulargewicht gemessen durch Dampfdruckosmometrie in
Dimethylformamid, der Polyphospholinoxide soll im Bereich von 500
bis 7.000, vorzugsweise im Bereich von 700 bis 2.000 liegen.
Der Phosphor besitzt hierbei die Oxidationsstufe -1.
Ferner können anorganische Koordinationspolymere von Aryl(Al
kyl)-phosphinsäuren wie z. B. Poly-β-natrium(I)-methylphenylphosp
hinat eingesetzt werden. Ihre Herstellung wird in DE-A 31 40 520
angegeben. Der Phosphor besitzt die Oxidationszahl +1.
Weiterhin können solche halogenfreien polymeren Phosphorverbin
dungen durch die Reaktion eines Phosphonsäurechlorids, wie z. B.
Phenyl-, Methyl-, Propyl-, Styryl- und Vinylphosphonsäuredichlo
rid mit bifunktionellen Phenolen, wie z. B. Hydrochinon, Resorcin,
2,3,5-Trimethylhydrochinon, Bisphenol-A, Tetramethylbisphenol-A
entstehen.
Weitere halogenfreie polymere Phosphorverbindungen, die in den
erfindungsgemäßen Formmassen enthalten sein können, werden durch
Reaktion von Phosphoroxidtrichlorid oder Phosphorsäureesterdich
loriden mit einem Gemisch aus mono-, bi- und trifunktionellen
Phenolen und anderen Hydroxylgruppen tragenden Verbindungen her
gestellt (vgl. Houben-Weyl-Müller, Thieme-Verlag Stuttgart, Orga
nische Phosphorverbindungen Teil II (1963)). Ferner können poly
mere Phosphonate durch Umesterungsreaktionen von Phosphonsäuree
stern mit bifunktionellen Phenolen (vgl. DE-A 29 25 208) oder
durch Reaktionen von Phosphonsäureestern mit Diaminen oder Diami
den oder Hydraziden (vgl. US-PS 4 403 075) hergestellt werden. In
Frage kommt aber auch das anorganische Poly(ammoniumphosphat).
Es können auch oligomere Pentaerythritphosphite, -phosphate und
-phosphonate gemäß EP-B 8 486, z. B. Mobil Antiblaze® 19 (einge
tragenes Warenzeichen der Firma Mobil Oil) verwendet werden.
Als Komponente D) können die erfindungsgemäßen Formmassen 0 bis
5, vorzugsweise 0,05 bis 3 und insbesondere 0,1 bis 2 Gew.-% min
destens eines Esters oder Amids gesättigter oder ungesättigter
aliphatischer Carbonsäuren mit 10 bis 40, bevorzugt 16 bis 22 C-
Atomen mit aliphatischen gesättigten Alkoholen oder Aminen mit 2
bis 40, vorzugsweise 2 bis 6 C-Atomen enthalten.
Die Carbonsäuren können 1- oder 2-wertig sein. Als Beispiele sei
en Pelargonsäure, Palmitinsäure, Laurinsäure, Margarinsäure, Do
decandisäure, Behensäure und besonders bevorzugt Stearinsäure,
Caprinsäure sowie Montansäure (Mischung von Fettsäuren mit 30 bis
40 C-Atomen) genannt.
Die aliphatischen Alkohole können 1- bis 4-wertig sein. Beispiele
für Alkohole sind n-Butanol, n-Octanol, Stearylalkohol, Ethylen
glykol, Propylenglykol, Neopentylglykol, Pentaerythrit, wobei
Glycerin und Pentaerythrit bevorzugt sind.
Die aliphatischen Amine können 1- bis 3-wertig sein. Beispiele
hierfür sind Stearylamin, Ethylendiamin, Propylendiamin, Hexame
thylendiamin, Di(6-Aminohexyl)amin, wobei Ethylendiamin und Hexa
methylendiamin besonders bevorzugt sind. Bevorzugte Ester oder
Amide sind entsprechend Glycerindistearat, Glycerintristearat,
Ethylendiamindistearat, Glycerinmonopalmitrat, Glycerintrilaurat,
Glycerinmonobehenat und Pentaerythrittetrastearat.
Es können auch Mischungen verschiedener Ester oder Amide oder
Ester mit Amiden in Kombination eingesetzt werden, wobei das Mi
schungsverhältnis beliebig ist.
Als Komponente E) können die erfindungsgemäßen Formmassen 0 bis
60, insbesondere bis zu 50 Gew.-% weiterer Zusatzstoffe enthal
ten.
Übliche Zusatzstoffe E) sind beispielsweise in Mengen bis zu 40,
vorzugsweise bis zu 30 Gew.-% kautschukelastische Polymerisate
(oft auch als Schlagzähmodifier, Elastomere oder Kautschuke be
zeichnet).
Ganz allgemein handelt es sich dabei um Copolymerisate, die bevor
zugt aus mindestens zwei der folgenden Monomeren aufgebaut sind:
Ethylen, Propylen, Butadien, Isobuten, Isopren, Chloropren, Vinylacetat, Styrol, Acrylnitril und Acryl- bzw. Methacrylsäure ester mit 1 bis 18 C-Atomen in der Alkoholkomponente.
Ethylen, Propylen, Butadien, Isobuten, Isopren, Chloropren, Vinylacetat, Styrol, Acrylnitril und Acryl- bzw. Methacrylsäure ester mit 1 bis 18 C-Atomen in der Alkoholkomponente.
Derartige Polymere werden z. B. in Houben-Weyl, Methoden der orga
nischen Chemie, Bd. 14/1 (Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961),
Seiten 392 bis 406 und in der Monographie von C. B. Bucknall,
"Toughened Plastics" (Applied Science Publishers, London, 1977)
beschrieben.
Im folgenden werden einige bevorzugte Arten solcher Elastomerer
vorgestellt.
Bevorzugte Arten von solchen Elastomeren sind die sog. Ethylen-
Propylen (EPM) bzw. Ethylen-Propylen-Dien-(EPDM)-Kautschuke.
EPM-Kautschuke haben im allgemeinen praktisch keine Doppelbindun
gen mehr, während EPDM-Kautschuke 1 bis 20 Doppelbindungen/100 C-
Atome aufweisen können.
Als Dien-Monomere für EPDM-Kautschuke seien beispielsweise konju
gierte Diene wie Isopren und Butadien, nicht-konjugierte Diene
mit 5 bis 25 C-Atomen wie Penta-1,4-dien, Hexa-1,4-dien, He
xa-1,5-dien, 2,5-Dimethylhexa-1,5-dien und Octa-1,4-dien, cycli
sche Diene wie Cyclopentadien, Cyclohexadiene, Cyclooctadiene und
Dicyclopentadien sowie Alkenylnorbornene wie 5-Ethyliden-2-nor
bornen, 5-Butyliden-2-norbornen, 2-Methallyl-5-norbornen, 2-Iso
propenyl-5-norbornen und Tricyclodiene wie 3-Methyl-tri
cyclo(5.2.1.0.2.6)-3,8-decadien oder deren Mischungen genannt.
Bevorzugt werden Hexa-1,5-dien, 5-Ethylidennorbornen und Dicyclo
pentadien. Der Diengehalt der EPDM-Kautschuke beträgt vorzugswei
se 0,5 bis 50, insbesondere 1 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Ge
samtgewicht des Kautschuks.
EPM- bzw. EPDM-Kautschuke können vorzugsweise auch mit reaktiven
Carbonsäuren oder deren Derivaten gepfropft sein. Hier seien z. B.
Acrylsäure, Methacrylsäure und deren Derivate, z. B. Glyci
dyl(meth)acrylat, sowie Maleinsäureanhydrid genannt.
Eine weitere Gruppe bevorzugter Kautschuke sind Copolymere des
Ethylens mit Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und/oder den
Estern dieser Säuren. Zusätzlich können die Kautschuke noch Di
carbonsäuren wie Maleinsäure und Fumarsäure oder Derivate dieser
Säuren, z. B. Ester und Anhydride, und/oder Epoxy-Gruppen enthal
tende Monomere enthalten. Diese Dicarbonsäurederivate bzw. Epoxy
gruppen enthaltende Monomere werden vorzugsweise durch Zugabe von
Dicarbonsäure- bzw. Epoxygruppen enthaltenden Monomeren der all
gemeinen Formeln I oder II oder III oder IV zum Monomerengemisch
in den Kautschuk eingebaut
R1C(COOR2) = C(COOR3)R4 (I)
wobei R1 bis R9 Wasserstoff oder Alkylgruppen mit 1 bis 6 C-Atomen
darstellen und m eine ganze Zahl von 0 bis 20, g eine ganze Zahl
von 0 bis 10 und p eine ganze Zahl von 0 bis 5 ist.
Vorzugsweise bedeuten die Reste R1 bis R9 Wasserstoff, wobei m für
0 oder 1 und g für 1 steht. Die entsprechenden Verbindungen sind
Maleinsäure, Fumarsäure, Maleinsäureanhydrid, Allylglycidylether
und Vinylglycidylether.
Bevorzugte Verbindungen der Formeln I, II und IV sind Maleinsäu
re, Maleinsäureanhydrid und Epoxygruppen enthaltende Ester der
Acrylsäure und/oder Methacrylsäure, wie Glycidylacrylat, Glyci
dylmethacrylat und die Ester mit tertiären Alkoholen, wie t-Bu
tylacrylat. Letztere weisen zwar keine freien Carboxylgruppen
auf, kommen in ihrem Verhalten aber den freien Säuren nahe und
werden deshalb als Monomere mit latenten Carboxylgruppen bezeich
net.
Vorteilhaft bestehen die Copolymeren aus 50 bis 98 Gew.-% Ethy
len, 0,1 bis 20 Gew.-% Epoxygruppen enthaltenden Monomeren und/
oder Methacrylsäure und/oder Säureanhydridgruppen enthaltenden
Monomeren sowie der restlichen Menge an (Meth)acrylsäureestern.
Besonders bevorzugt sind Copolymerisate aus
50 bis 98, insbesondere 55 bis 95 Gew.-% Ethylen,
0,1 bis 40, insbesondere 0,3 bis 20 Gew.-% Glycidylacrylat und/o der Glycidylmethacrylat, (Meth)acrylsäure und/oder Maleinsäureanhydrid, und
1 bis 45, insbesondere 10 bis 40 Gew.-% n-Butylacrylat und/oder 2-Ethylhexylacrylat.
50 bis 98, insbesondere 55 bis 95 Gew.-% Ethylen,
0,1 bis 40, insbesondere 0,3 bis 20 Gew.-% Glycidylacrylat und/o der Glycidylmethacrylat, (Meth)acrylsäure und/oder Maleinsäureanhydrid, und
1 bis 45, insbesondere 10 bis 40 Gew.-% n-Butylacrylat und/oder 2-Ethylhexylacrylat.
Weitere bevorzugte Ester der Acryl- und/oder Methacrylsäure sind
die Methyl-, Ethyl-, Propyl- und i- bzw. t-Butylester.
Daneben können auch Vinylester und Vinylether als Comonomere ein
gesetzt werden.
Die vorstehend beschriebenen Ethylencopolymeren können nach an
sich bekannten Verfahren hergestellt werden, vorzugsweise durch
statistische Copolymerisation unter hohem Druck und erhöhter Tem
peratur. Entsprechende Verfahren sind allgemein bekannt.
Bevorzugte Elastomere sind auch Emulsionspolymerisate, deren Her
stellung z. B. bei Blackley in der Monographie "Emulsion Polymeri
zation" beschrieben wird. Die verwendbaren Emulgatoren und Kata
lystoren sind an sich bekannt.
Grundsätzlich können homogen aufgebaute Elastomere oder aber sol
che mit einem Schalenaufbau eingesetzt werden. Der schalenartige
Aufbau wird durch die Zugabereihenfolge der einzelnen Monomeren
bestimmt; auch die Morphologie der Polymeren wird von dieser Zug
abereihenfolge beeinflußt.
Nur stellvertretend seien hier als Monomere für die Herstellung
des Kautschukteils der Elastomeren Acrylate wie z. B. n-Butylacry
lat und 2-Ethylhexylacrylat, entsprechende Methacrylate, Butadien
und Isopren sowie deren Mischungen genannt. Diese Monomeren kön
nen mit weiteren Monomeren wie z. B. Styrol, Acrylnitril, Vinyle
thern und weiteren Acrylaten oder Methacrylaten wie Methylmetha
crylat, Methylacrylat, Ethylacrylat und Propylacrylat copolymeri
siert werden.
Die Weich- oder Kautschukphase (mit einer Glasübergangstemperatur
von unter 0°C) der Elastomeren kann den Kern, die äußere Hülle
oder eine mittlere Schale (bei Elastomeren mit mehr als zweischa
ligem Aufbau) darstellen; bei mehrschaligen Elastomeren können
auch mehrere Schalen aus einer Kautschukphase bestehen.
Sind neben der Kautschukphase noch eine oder mehrere Hartkompo
nenten (mit Glasübergangstemperaturen von mehr als 20°C) am Aufbau
des Elastomeren beteiligt, so werden diese im allgemeinen durch
Polymerisation von Styrol, Acrylnitril, Methacrylnitril, α-Me
thylstyrol, p-Methylstyrol, Acrylsäureestern und Methacrylsäuree
stern wie Methylacrylat, Ethylacrylat und Methylmethacrylat als
Hauptmonomeren hergestellt. Daneben können auch hier geringere
Anteile an weiteren Comonomeren eingesetzt werden.
In einigen Fällen hat es sich als vorteilhaft herausgestellt,
Emulsionspolymerisate einzusetzen, die an der Oberfläche reaktive
Gruppen aufweisen. Derartige Gruppen sind z. B. Epoxy-, Carboxyl-,
latente Carboxyl-, Amino- oder Amidgruppen sowie funktionelle
Gruppen, die durch Mitverwendung von Monomeren der allgemeinen
Formel
eingeführt werden können,
wobei die Substituenten folgende Bedeutung haben können:
R10 Wasserstoff oder eine C1- bis C4-Alkylgruppe,
R11 Wasserstoff, eine C1- bis C8-Alkylgruppe oder eine Arylgruppe, insbesondere Phenyl,
R12 Wasserstoff, eine C1- bis C10-Alkyl-, eine C6- bis C12-Aryl gruppe oder -OR13,
R13 eine C1- bis C8-Alkyl- oder C6- bis C12-Arylgruppe, die gege benenfalls mit O- oder N-haltigen Gruppen substituiert sein können,
X eine chemische Bindung, eine C1- bis C10-Alkylen- oder C6- C12-Arylengruppe oder
wobei die Substituenten folgende Bedeutung haben können:
R10 Wasserstoff oder eine C1- bis C4-Alkylgruppe,
R11 Wasserstoff, eine C1- bis C8-Alkylgruppe oder eine Arylgruppe, insbesondere Phenyl,
R12 Wasserstoff, eine C1- bis C10-Alkyl-, eine C6- bis C12-Aryl gruppe oder -OR13,
R13 eine C1- bis C8-Alkyl- oder C6- bis C12-Arylgruppe, die gege benenfalls mit O- oder N-haltigen Gruppen substituiert sein können,
X eine chemische Bindung, eine C1- bis C10-Alkylen- oder C6- C12-Arylengruppe oder
Y O-Z oder NH-Z und
Z eine C1- bis C10-Alkylen- oder C6- bis C12-Arylengruppe.
Z eine C1- bis C10-Alkylen- oder C6- bis C12-Arylengruppe.
Auch die in der EP-A 208 187 beschriebenen Pfropfmonomeren sind
zur Einführung reaktiver Gruppen an der Oberfläche geeignet.
Als weitere Beispiele seien noch Acrylamid, Methacrylamid und
substituierte Ester der Acrylsäure oder Methacrylsäure wie (N-t-
Butylamino)-ethylmethacrylat, (N,N-Dimethylamino)ethylacrylat,
(N,N-Dimethylamino)-methylacrylat und (N,N-Diethylamino)ethyla
crylat genannt.
Weiterhin können die Teilchen der Kautschukphase auch vernetzt
sein. Als Vernetzer wirkende Monomere sind beispielsweise Bu
ta-1,3-dien, Divinylbenzol, Diallylphthalat und Dihydrodicyclo
pentadienylacrylat sowie die in der EP-A 50 265 beschriebenen
Verbindungen.
Ferner können auch sogenannten pfropfvernetzende Monomere (graft
linking monomers) verwendet werden, d. h. Monomere mit zwei oder
mehr polymerisierbaren Doppelbindungen, die bei der Polymerisati
on mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten reagieren. Vorzugswei
se werden solche Verbindungen verwendet, in denen mindestens eine
reaktive Gruppe mit etwa gleicher Geschwindigkeit wie die übrigen
Monomeren polymerisiert, während die andere reaktive Gruppe (oder
reaktive Gruppen) z. B. deutlich langsamer polymerisiert
(polymerisieren). Die unterschiedlichen Polymerisationsgeschwin
digkeiten bringen einen bestimmten Anteil an ungesättigten Dop
pelbindungen im Kautschuk mit sich. Wird anschließend auf einen
solchen Kautschuk eine weitere Phase aufgepfropft, so reagieren
die im Kautschuk vorhandenen Doppelbindungen zumindest teilweise
mit den Pfropfmonomeren unter Ausbildung von chemischen Bindun
gen, d. h. die aufgepfropfte Phase ist zumindest teilweise über
chemische Bindungen mit der Pfropfgrundlage verknüpft.
Beispiele für solche pfropfvernetzende Monomere sind Allylgruppen
enthaltende Monomere, insbesondere Allylester von ethylenisch un
gesättigten Carbonsäuren wie Allylacrylat, Allylmethacrylat,
Diallylmaleat, Diallylfumarat, Diallylitaconat oder die entspre
chenden Monoallylverbindungen dieser Dicarbonsäuren. Daneben gibt
es eine Vielzahl weiterer geeigneter pfropfvernetzender Monome
rer; für nähere Einzelheiten sei hier beispielsweise auf die US-
PS 4 148 846 verwiesen.
Im allgemeinen beträgt der Anteil dieser vernetzenden Monomeren
an dem schlagzäh modifizierenden Polymer bis zu 5 Gew.-%, vor
zugsweise nicht mehr als 3 Gew.-%, bezogen auf das schlagzäh mo
difizierende Polymere.
Nachfolgend seien einige bevorzugte Emulsionspolymerisate aufge
führt. Zunächst sind hier Pfropfpolymerisate mit einem Kern und
mindestens einer äußeren Schale zu nennen, die folgenden Aufbau
haben:
Diese Pfropfpolymerisate, insbesondere ABS- und/oder ASA-Polymere
in Mengen bis zu 40 Gew.-%, werden vorzugsweise zur Schlagzäh
modifizierung von PBT, gegebenenfalls in Mischung mit bis zu
40 Gew.-% Polyethylenterephthalat eingesetzt. Entsprechende
Blend-Produkte sind unter dem Warenzeichen Ultradur®S (ehemals
Ultrablend®S der BASF AG) erhältlich. ABS/ASA-Mischungen mit
Polycarbonaten sind unter dem Warenzeichen Terblend® (BASF AG) im
Handel erhältlich.
Anstelle von Pfropfpolymerisaten mit einem mehrschaligen Aufbau
können auch homogene, d. h. einschalige Elastomere aus Bu
ta-1,3-dien, Isopren und n-Butylacrylat oder deren Copolymeren
eingesetzt werden. Auch diese Produkte können durch Mitverwendung
von vernetzenden Monomeren oder Monomeren mit reaktiven Gruppen
hergestellt werden.
Beispiele für bevorzugte Emulsionspolymerisate sind n-Butylacry
lat/(Meth)acrylsäure-Copolymere, n-Butylacrylat/Glycidylacrylat-
oder n-Butylacrylat/Glycidylmethacrylat-Copolymere, Pfropfpolyme
risate mit einem inneren Kern aus n-Butylacrylat oder auf Buta
dienbasis und einer äußeren Hülle aus den vorstehend genannten
Copolymeren und Copolymere von Ethylen mit Comonomeren, die reak
tive Gruppen liefern.
Die beschriebenen Elastomere können auch nach anderen üblichen
Verfahren, z. B. durch Suspensionspolymerisation, hergestellt wer
den.
Siliconkautschuke, wie in der DE-A 37 25 576, der EP-A 235 690,
der DE-A 38 00 603 und der EP-A 319 290 beschrieben, sind eben
falls bevorzugt.
Selbstverständlich können auch Mischungen der vorstehend aufge
führten Kautschuktypen eingesetzt werden.
Als faser- oder teilchenförmige Füllstoffe seien Kohlen
stoffasern, Glasfasern, Glaskugeln, amorphe Kieselsäure, Asbest,
Calciumsilicat, Calciummetasilicat, Magnesiumcarbonat, Kaolin,
Kreide, gepulverter Quarz, Glimmer, Bariumsulfat und Feldspat ge
nannt, die in Mengen bis zu 50 Gew.-%, insbesondere 1 bis 40%,
insbesondere 20 bis 35 Gew.-% eingesetzt werden.
Als bevorzugte faserförmige Füllstoffe seien Kohlenstoffasern,
Aramid-Fasern und Kaliumtitanat-Fasern genannt, wobei Glasfasern
als E-Glas besonders bevorzugt sind. Diese können als Rovings
oder Schnittglas in den handelsüblichen Formen eingesetzt werden.
Die faserförmigen Füllstoffe können zur besseren Verträglichkeit
mit dem Thermoplasten mit einer Silanverbindung oberflächlich
vorbehandelt sein.
Geeignete Silanverbindungen sind solche der allgemeinen Formel
(X-(CH2)n)k-Si-(O-CmH2m+1)2-k
in der die Substituenten folgende Bedeutung haben:
n eine ganze Zahl von 2 bis 10, bevorzugt 3 bis 4
m eine ganze Zahl von 1 bis 5, bevorzugt 1 bis 2
k eine ganze Zahl von 1 bis 3, bevorzugt 1.
m eine ganze Zahl von 1 bis 5, bevorzugt 1 bis 2
k eine ganze Zahl von 1 bis 3, bevorzugt 1.
Bevorzugte Silanverbindungen sind Aminopropyltrimethoxysilan,
Aminobutyltrimethoxysilan, Aminopropyltriethoxysilan, Aminobutyl
triethoxysilan sowie die entsprechenden Silane, welche als
Substituent X eine Glycidylgruppe enthalten.
Die Silanverbindungen werden im allgemeinen in Mengen von 0,05
bis 5, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 und insbesondere 0,8 bis 1 Gew.-%
(bezogen auf D) zur Oberflächenbeschichtung eingesetzt.
Geeignet sind auch nadelförmige mineralische Füllstoffe.
Unter nadelförmigen mineralischen Füllstoffen wird im Sinne der
Erfindung ein mineralischer Füllstoff mit stark ausgeprägtem
nadelförmigen Charakter verstanden. Als Beispiel sei nadelförmi
ger Wollastonit genannt. Vorzugsweise weist das Mineral ein
L/D-(Länge/Durchmesser)-Verhältnis von 8 : 1 bis 35 : 1, bevor
zugt von 8 : 1 bis 11 : 1 auf. Der mineralische Füllstoff kann
gegebenenfalls mit den vorstehend genannten Silanverbindungen
vorbehandelt sein; die Vorbehandlung ist jedoch nicht unbedingt
erforderlich.
Als weitere Füllstoffe seien Kaolin, calciniertes Kaolin,
Wollastonit, Talkum und Kreide genannt.
Als Komponente E) können die erfindungsgemäßen thermoplastischen
Formmassen übliche Verarbeitungshilfsmittel wie Stabilisatoren,
Oxidationsverzögerer, Mittel gegen Wärmezersetzung und Zersetzung
durch ultraviolettes Licht, Gleit- und Entformungsmittel, Färbe
mittel wie Farbstoffe und Pigmente, Keimbildungsmittel, Weichma
cher usw. enthalten.
Als Beispiele für Oxidationsverzögerer und Wärmestabilisatoren
sind sterisch gehinderte Phenole und/oder Phosphite, Hydrochi
none, aromatische sekundäre Amine wie Diphenylamine, verschiedene
substituierte Vertreter dieser Gruppen und deren Mischungen in
Konzentrationen bis zu 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der
thermoplastischen Formmassen genannt.
Als UV-Stabilisatoren, die im allgemeinen in Mengen bis zu
2 Gew.-%, bezogen auf die Formmasse, verwendet werden, seien ver
schiedene substituierte Resorcine, Salicylate, Benzotriazole und
Benzophenone genannt.
Es können anorganische Pigmente, wie Titandioxid, Ultramarinblau,
Eisenoxid und Ruß, weiterhin organische Pigmente, wie Phthalo
cyanine, Chinacridone, Perylene sowie Farbstoffe, wie Nigrosin
und Anthrachinone als Farbmittel zugesetzt werden.
Als Keimbildungsmittel können Natriumphenylphosphinat, Aluminium
oxid, Siliziumdioxid sowie bevorzugt Talkum eingesetzt werden.
Gleit- und Entformungsmittel, welche verschieden von D) sind und
üblicherweise in Mengen bis zu 1 Gew.-% eingesetzt werden, sind
bevorzugt langkettige Fettsäuren (z. B. Stearinsäure oder Behen
säure), deren Salze (z. B. Ca- oder Zn-Stearat) oder Montanwachse
(Mischungen aus geradkettigen, gesättigten Carbonsäuren mit Ket
tenlängen von 28 bis 32 C-Atomen) sowie niedermolekulare Poly
ethylen- bzw. Polypropylenwachse.
Als Beispiele für Weichmacher seien Phthalsäuredioctylester,
Phthalsäuredibenzylester, Phthalsäurebutylbenzylester, Kohlen
wasserstofföle, N-(n-Butyl)benzolsulfonamid genannt.
Die erfindungsgemäßen Formmassen können noch 0 bis 2 Gew.-%
fluorhaltige Ethylenpolymerisate enthalten. Hierbei handelt es
sich um Polymerisate des Ethylens mit einem Fluorgehalt von 55
bis 76 Gew.-%, vorzugsweise 70 bis 76 Gew.-%.
Beispiele hierfür sind Polytetrafluorethylen (PTFE), Tetrafluore
thylen-hexafluorpropylen-Copolymere oder Tetrafluorethylen-Copo
lymerisate mit kleineren Anteilen (in der Regel bis zu 50 Gew.-%)
copolymerisierbarer ethylenisch ungesättigter Monomerer. Diese
werden z. B. von Schildknecht in "Vinyl and Related Polymers",
Wiley-Verlag, 1952, Seite 484 bis 494 und von Wall in "Fluorpoly
mers" (Wiley Interscience, 1972) beschrieben.
Diese fluorhaltigen Ethylenpolymerisate liegen homogen verteilt
in den Formmassen vor und weisen bevorzugt eine Teilchengröße d50
(Zahlenmittelwert) im Bereich von 0,05 bis 10 µm, insbesondere
von 0,1 bis 5 µm auf. Diese geringen Teilchengrößen lassen sich
besonders bevorzugt durch Verwendung von wäßrigen Dispersionen
von fluorhaltigen Ethylenpolymerisaten und deren Einarbeitung in
eine Polyesterschmelze erzielen.
Die erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmassen können nach an
sich bekannten Verfahren hergestellt werden, in dem man die Aus
gangskomponenten in üblichen Mischvorrichtungen wie Schnecken
extrudern, Brabender-Mühlen oder Banbury-Mühlen mischt und an
schließend extrudiert. Nach der Extrusion kann das Extrudat abge
kühlt und zerkleinert werden. Es können auch einzelne Komponenten
vorgemischt werden und dann die restlichen Ausgangsstoffe einzeln
und/oder ebenfalls gemischt hinzugegeben werden. Die Mischtempe
raturen liegen in der Regel bei 230 bis 290°C.
Nach einer bevorzugten Arbeitsweise können die Komponenten B) bis
D) sowie gegebenenfalls übliche Zusatzstoffe E) mit einem Poly
esterpräpolymeren gemischt, konfektioniert und granuliert werden.
Das erhaltene Granulat wird in fester Phase anschließend unter
Inertgas kontinuierlich oder diskontinuierlich bei einer
Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Komponente A) bis zur
gewünschten Viskosität kondensiert.
Die erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmassen zeichnen sich
durch gute mechanische Eigenschaften und gute Flammschutzeigen
schaften bei gleichzeitig bestandenem Glühdrahttest aus. Die Ver
arbeitung erfolgt weitestgehend ohne Veränderung der Polymer
matrix und verbesserter Fließfähigkeit und der Formbelag wird
stark reduziert. Sie eignen sich zur Herstellung von Fasern, Fo
lien und Formkörpern, insbesondere für Anwendungen im Elektro-
und Elektronikbereich. Diese Anwendungen sind insbesondere Lam
penteile wie Lampenfassungen und -halterungen, Stecker und Stec
kerleisten, Spulenkörper, Gehäuse für Kondensatoren oder Schalt
schütze sowie Sicherungsschalter, Relaisgehäuse und Reflektoren.
Komponente A): Polybutylenterephthalat mit einer Viskositätszahl
von 130 ml/g und einem Carboxylendgruppengehalt von 34 mval/kg
(Ultradur® B 4500 der BASF AG) (VZ gemessen in 0,5 gew.-%iger
Lösung aus Phenol/o-Dichlorbenzol), 1 : 1-Mischung bei 25°C gemäß
ISO 1628.
Komponente B/1: Calciumphosphinat
Komponente B/2: Al(CH3
Komponente B/1: Calciumphosphinat
Komponente B/2: Al(CH3
C2
H5
PO2
)3
Komponente C:
Resorcinol-bis(diphenylphosphat) (CR 733-S der Firma Daihachi)
Komponente D: Pentaerythrittetrastearat (Loxiol® VPG 861 der Firma Henkel KGaA)
Komponente E: Schnittglasfaser mit einer Dicke von 10 µm (epoxisilanisierte Schlichte).
Resorcinol-bis(diphenylphosphat) (CR 733-S der Firma Daihachi)
Komponente D: Pentaerythrittetrastearat (Loxiol® VPG 861 der Firma Henkel KGaA)
Komponente E: Schnittglasfaser mit einer Dicke von 10 µm (epoxisilanisierte Schlichte).
Die Komponenten A) bis E) wurden auf einem Zweischneckenextruder
bei 250 bis 260°C abgemischt und in ein Wasserbad extrudiert. Nach
Granulierung und Trocknung wurden auf einer Spritzgußmaschine
Prüfkörper gespritzt und geprüft.
Der Brandtest erfolgte nach UL 94 an 1/16-Zoll-Prüfkörpern mit
üblicher Konditionierung.
Die Prüfung der Stabilität bei erhöhten Gebrauchstemperaturen
wurde wie folgt durchgeführt: Es wurden Formteile (Plättchen
60 × 60 × 2 mm, ca. 11 g) gespritzt. Jeweils ein Formteil wurde auf
der Analysenwaage abgewogen und in einer Aluminiumschale im Um
luftofen auf die angegebene Temperatur aufgeheizt.
Nach der jeweiligen Lagerzeit (3 Tage bei 150°C) wurden die unter
Vakuum abgekühlten Proben auf der Analysenwaage zurückgewogen und
der Gewichtsverlust bestimmt.
Die Fließfähigkeit wurde mit einer Fließspirale (1,5 mm) bei ei
nem Spritzdruck von 37 bar gemessen bei 260°C.
Der Glühdrahttest erfolgte an Plättchen 60 × 60 mm mit 1 mm Dicke
bei 960°C. Dabei wurde für 30 sec der Glühdraht auf den Testkörper
gehalten und die Nachbrenndauer des Formteils in sec und die
Flammhöhe in mm ermittelt.
Die Zusammensetzung der Formmassen und die Ergebnisse der
Messungen sind der Tabelle zu entnehmen.
Claims (10)
1. Thermoplastische Formmassen, enthaltend
- A) 5 bis 96 Gew.-% eines Polyesters,
- B) 1 bis 30 Gew.-% eines Phosphinsäuresalzes der Formel I
und/oder eines Diphosphinsäuresalzes der
Formel II und/oder deren Polymere
wobei die Substituenten folgende Bedeutung haben:
R1, R2 ein linearer oder verzweigter C1- bis C6-Alkylrest, Phenylrest, Wasserstoff,
R3 ein linearer oder verzweigter C1- bis C10-Alkylen rest, Arylen-, Alkylarylen- oder Arylalkylenrest,
M Erdalkali-, Alkalimetall, Zn, Al, Fe, Bor,
m eine ganze Zahl von 1 bis 3,
n eine ganze Zahl von 1 und 3,
x 1 oder 2; - C) 1 bis 30 Gew.-% mindestens eines organischen phosphor haltigen Flammschutzmittels,
- D) 0 bis 5 Gew.-% mindestens eines Esters oder Amids ge sättigter oder ungesättigter aliphati scher Carbonsäuren mit 10 bis 40 C-Ato men mit aliphatischen gesättigten Alko holen oder Aminen mit 2 bis 40 C-Atomen,
- E) 0 bis 60 Gew.-% weiterer Zusatzstoffe,
2. Thermoplastische Formmassen nach Anspruch 1, enthaltend als
Flammschutzmittel C) mindestens ein Phosphinoxid der allge
meinen Formel III
wobei R1, R2 und R3 gleiche oder verschiedene Alkyl-, Aryl-, Alkylaryl- oder Cycloalkylgruppen mit 8 bis 40 C-Atomen be deuten.
wobei R1, R2 und R3 gleiche oder verschiedene Alkyl-, Aryl-, Alkylaryl- oder Cycloalkylgruppen mit 8 bis 40 C-Atomen be deuten.
3. Thermoplastische Formmassen nach den Ansprüchen 1 oder 2, in
denen die Komponente C) aus Triphenylphosphinoxid, Triphenyl
phosphinsulfid, Triphenylphosphat, Resorcinol-bis(diphenyl
phosphat) oder Triphenylphosphin oder deren Mischungen aufge
baut ist.
4. Thermoplastische Formmassen nach den Ansprüchen 1 bis 3, ent
haltend 1 bis 40 Gew.-% eines faserförmigen Füllstoffes als
Komponente E).
5. Thermoplastische Formmassen nach den Ansprüchen 1 bis 4, in
denen die Komponente D) Pentaerythrittetrastearat ist.
6. Thermoplastische Formmassen nach den Ansprüchen 1 bis 5, in
denen die Komponente A) aus einer Mischung aus Polyethylen
terephthalat und Polybutylenterephthalat besteht.
7. Thermoplastische Formmassen nach Anspruch 6, in denen der
Anteil des Polyethylenterephthalates in der Mischung 10 bis
30 Gew.-% beträgt.
8. Thermoplastische Formmassen nach den Ansprüchen 6 oder 7, in
denen das Polyethylenterephthalat aus einem Rezyklat mit
einem Restfeuchtegehalt von 0,01 bis 0,7% besteht.
9. Verwendung der thermoplastischen Formmassen gemäß den Ansprü
chen 1 bis 8, zur Herstellung von Fasern Folien und Form
körpern.
10. Formkörper erhältlich aus den thermoplastischen Formmassen
gemäß den Ansprüchen 1 bis 8.
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