DE19961026A1 - Thermisch stabile Blends aus POM und Emulsionspolymerisaten - Google Patents
Thermisch stabile Blends aus POM und EmulsionspolymerisatenInfo
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Abstract
Verfahren zur Herstellung von Blends aus Polyoxymethylen A) und Emulsionspolymerisaten B), wobei man zunächst eine wäßrige Polymerdispersion durch Emulsionspolymerisation von olefinisch ungesättigten Verbindungen herstellt und anschließend das Emulsionspolymerisat b) mit einem Polyoxymethylenhomo- oder coployimerisat sowie gegebenenfalls weiterer Zusatzstoffe in üblicher Weise mischt, dadurch gekennzeichnet, daß man während der Emulsionspolymerisation eine wirksame Menge einer basischen Verbindung zugibt, so daß der pH-Wert der Dispersion von 5 bis 9 beträgt.
Description
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung
von Blends aus Polyoxymethylenen A) und Emulsionspolymerisaten
B), wobei man zunächst eine wäßrige Polymerdispersion durch Emul
sionspolymerisation von olefinisch ungesättigten Verbindungen
herstellt und anschließend das Emulsionspolymerisat B) mit einem
Polyoxymethylenhomo- oder copolymerisat mischt.
Blends aus POM und Emulsionspolymerisaten (insbesondere Schlag
zähmodifier) sind seit langem bekannt: siehe EP-A 156 785 und
EP-A 470 618.
Um Emulsionspolymerisate in POM einarbeiten zu können, sollte der
pH-Wert der Dispersion möglichst nahe am neutralen Bereich lie
gen, da ansonsten die POM-Matrix geschädigt wird (Abbau des Mole
kulargewichtes). Üblicherweise wird deshalb zur Dispersion oder
dem gefällten Polymerisat eine basische Verbindung zugegeben, be
vor die Mischung mit POM z. B. auf einem Extruder erfolgt.
Die thermische Stabilität derartiger Blends ist jedoch nicht zu
friedenstellend.
Aus der EP-A 668 317 ist bekannt, den Emulsionskautschuk mit
einer speziellen Stabilisatormischung (sterisch gehindertes
Phenol, Puffer, Phosphit und Sulfid) auszustatten, um eine bes
sere Stabilität des Blends zu erzielen.
Die Stabilisatoremulsion muß hierfür jedoch separat hergestellt
werden und es ist ein weiterer Konfektionierungsschritt notwen
dig. Das Verfahren ist somit wenig ökonomisch und die thermische
Stabilität derartiger Formmassen nicht ausreichend.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, thermisch stabi
lere Blends aus POM und Emulsionspolymerisaten und ein verbesser
tes Verfahren zur Herstellung zur Verfügung zu stellen.
Demgemäß wurde das eingangs definierte Verfahren gefunden, wel
ches dadurch gekennzeichnet ist, daß man während der Emulsionspo
lymerisation eine wirksame Menge einer basischen Verbindung zu
gibt, so daß der pH-Wert der Dispersion von 5 bis 9 beträgt.
Bevorzugte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entneh
men.
Überraschenderweise führt die Einstellung der Dispersion auf pH-
Werte von 5 bis 9 während der Emulsionspolymerisation zur ther
misch stabileren POM Blends mit derartigen Polymerisaten.
Verfahren zur Emulsionspolymerisation sind dem Fachmann hinläng
lich bekannt. Bei der Emulsionspolymerisation werden polymeri
sierbare, olefinisch ungesättigte Verbindungen (sog. Monomere) im
Wasser mit Hilfe von grenzflächenaktiven Verbindungen emulgiert
und unter Verwendung von wasserlöslichen Initiatoren
polymerisiert: siehe auch D.C. Blackley, Emulsion polymerisation
theory and practice London, Applied Science Publishers, 1975.
Von technischer Bedeutung sind insbesondere sogenannte Haupt
monomere, ausgewählt aus C1-C20-Alkyl(meth)acrylaten, Vinylestern
von bis zu 20 C-Atome enthaltenden Carbonsäuren, Vinylaromaten
mit bis zu 20 C-Atomen, ethylenisch ungesättigten Nitrilen,
Vinylhalogeniden, Vinylethern von 1 bis 10 C-Atome enthaltenden
Alkoholen, aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 8 C-Atomen
und 1 oder 2 Doppelbindungen oder Mischungen dieser Monomeren.
Zu nennen sind z. B. (Meth)acrylsäurealkylester mit einem
C1-C10-Alkylrest, wie Methylmethacrylat, Methylacrylat, n-Butyl
acrylat, Ethylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat.
Insbesondere sind auch Mischungen der (Meth)acrylsäurealkylester
geeignet.
Vinylester von Carbonsäuren mit 1 bis 20 C-Atomen sind z. B.
Vinyllaurat, -stearat, Vinylpropionat, Versaticsäurevinylester
und Vinylacetat.
Als vinylaromatische Verbindungen kommen Vinyltoluol, α- und
p-Methylstyrol, α-Butylstyrol, 4-n-Butylstyrol, 4-n-Decylstyrol
und vorzugsweise Styrol in Betracht. Beispiele für Nitrile sind
Acrylnitril und Methacrylnitril.
Die Vinylhalogenide sind mit Chlor, Fluor oder Brom substituierte
ethylenisch ungesättigte Verbindungen, bevorzugt Vinylchlorid und
Vinylidenchlorid.
Als Vinylether zu nennen sind z. B. Vinylmethylether oder Vinyl
isobutylether. Bevorzugt wird Vinylether von 1 bis 4 C-Atome
enthaltenden Alkoholen.
Als Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 8 C-Atomen und zwei olefinischen
Doppelbindungen seien Butadien, Isopren und Chloropren genannt.
Neben diesen Hauptmonomeren können weitere Monomere, z. B. Hydro
xylgruppen enthaltende Monomere, insbesondere C1-C10-Hydroxy
alkyl(meth)acrylate, (Meth)acrylamid, ethylenisch ungesättigte
Säuren, insbesondere Carbonsäuren, wie (Meth)acrylsäure oder
Itaconsäure, Dicarbonsäuren und deren Anhydride oder Halbester,
z. B. Maleinsäure, Fumarsäure und Maleinsäureanhydrid im Polymeren
Verwendung finden.
Übliche Emulsionspolymerisate bestehen im allgemeinen zu minde
stens 40, vorzugsweise zu mindestens 60, besonders bevorzugt zu
mindestens 80 Gew.-% aus den obigen Hauptmonomeren.
Besondere bevorzugte Hauptmonomere sind (Meth)acrylsäureester,
vinylaromatische Verbindungen und aliphatische Kohlenwasserstoffe
mit Doppelbindungen und deren Mischungen.
Bevorzugte Emulsionspolymerisate sind insbesondere Elastomere de
ren Herstellung z. B. bei Blackley in der Monographie "Emulsion
Polymerization" beschrieben wird. Die verwendbaren Emulgatoren
und Katalysatoren sind an sich bekannt.
Grundsätzlich können homogen aufgebaute Elastomere oder aber
solche mit einem Schalenaufbau eingesetzt werden. Der schalen
artige Aufbau wird durch die Zugabereihenfolge der einzelnen
Monomeren bestimmt; auch die Morphologie der Polymeren wird von
dieser Zugabereihenfolge beeinflußt.
Nur stellvertretend seien hier als Monomere für die Herstellung
des Kautschukteils der Elastomeren Acrylate wie z. B. n-Butyl
acrylat und 2-Ethylhexylacrylat, entsprechende Methacrylate,
Butadien und Isopren sowie deren Mischungen genannt. Diese Mono
meren können mit weiteren Monomeren wie z. B. Styrol, Acrylnitril,
Vinylethern und weiteren Acrylaten oder Methacrylaten wie Methyl
methacrylat, Methylacrylat, Ethylacrylat und Propylacrylat copo
lymerisiert 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
zweischaligem 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-Methylstyrol, p-Methylstyrol, Acrylsäureestern und Methacryl
säureestern wie Methylacrylat und Methylmethacrylat als Hauptmo
nomeren 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-, Amino-
oder Amidgruppen sowie funktionelle Gruppen, die durch Mitver
wendung von Monomeren der allgemeinen Formel
eingeführt werden können,
wobei die Substituenten folgende Bedeutung haben können:
R15 Wasserstoff oder eine C1- bis C4-Alkylgruppe,
R16 Wasserstoff, eine C1- bis C8-Alkylgruppe oder eine Arylgruppe, insbesondere Phenyl,
R17 Wasserstoff, eine C1- bis C10-Alkyl-, eine C6- bis C12-Aryl gruppe oder -OR18
R18 eine C1- bis C8-Alkyl- oder C6- bis C12-Arylgruppe, die gegebenenfalls mit O- oder N-haltigen Gruppen substituiert sein können,
X eine chemische Bindung, eine C1- bis C10-Alkylen- oder C6-C12-Arylengruppe oder
R15 Wasserstoff oder eine C1- bis C4-Alkylgruppe,
R16 Wasserstoff, eine C1- bis C8-Alkylgruppe oder eine Arylgruppe, insbesondere Phenyl,
R17 Wasserstoff, eine C1- bis C10-Alkyl-, eine C6- bis C12-Aryl gruppe oder -OR18
R18 eine C1- bis C8-Alkyl- oder C6- bis C12-Arylgruppe, die gegebenenfalls 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)ethyl
acrylat genannt.
Weiterhin können die Teilchen der Kautschukphase auch vernetzt
sein. Als Vernetzer wirkende Monomere sind beispielsweise
Buta-1,3-dien, Divinylbenzol, Diallylphthalat, Butandioldiacrylat
und Dihydrodicyclo- pentadienylacrylat sowie die in der EP-A 50 265
beschriebenen Verbindungen.
Ferner können auch sogenannte pfropfvernetzende Monomere (graft
linking monomers) verwendet werden, d.h. Monomere mit zwei oder
mehr polymerisierbaren Doppelbindungen, die bei der Polymeri
sation mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten reagieren.
Vorzugsweise werden solche Verbindungen verwendet, in denen min
destens eine reaktive Gruppe mit etwa gleicher Geschwindigkeit
wie die übrigen Monomeren polymerisiert, während die andere reak
tive Gruppe (oder reaktive Gruppen) z. B. deutlich langsamer
polymerisiert (polymerisieren). Die unterschiedlichen Polymerisa
tionsgeschwindigkeiten bringen einen bestimmten Anteil an
ungesättigten Doppelbindungen im Kautschuk mit sich. Wird an
schließend auf einen solchen Kautschuk eine weitere Phase aufge
pfropft, so reagieren die im Kautschuk vorhandenen Doppelbindun
gen zumindest teilweise mit den Pfropfmonomeren unter Ausbildung
von chemischen Bindungen, d. h. die aufgepfropfte Phase ist zumin
dest teilweise über chemische Bindungen mit der Pfropfgrundlage
verknüpft.
Beispiele für solche pfropfvernetzende Monomere sind Allylgruppen
enthaltende Monomere, insbesondere Allylester von ethylenisch
ungesättigten Carbonsäuren wie Allylacrylat, Allylmethacrylat,
Diallylmaleat, Diallylfumarat, Diallylitaconat oder die entspre
chenden Monoallylverbindungen dieser Dicarbonsäuren. Daneben gibt
es eine Vielzahl weiterer geeigneter pfropfvernetzender Monome
ren; für nähere Einzelheiten sei hier beispielsweise auf die
US-PS 4 148 846 verwiesen.
Im allgemeinen beträgt der Anteil dieser vernetzenden Monomeren
an der Komponente B) bis zu 5 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als
3 Gew.-%, bezogen auf B).
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:
Monomere für den Kern | |
Monomere für die Hülle | |
Buta-1,3-dien, Isopren, n-Butylacrylat, Ethylhexylacrylat oder deren Mischungen, ggf. zusammen mit vernetzenden Monomeren | Styrol, Acrylnitril, (Meth)-acrylat, gegebenenfalls mit reaktiven Gruppen wie hierin beschrieben |
Anstelle von Pfropfpolymerisaten mit einem mehrschaligen Aufbau
können auch homogene, d. h. einschalige Elastomere aus
Buta-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.
Selbstverständlich können auch Mischungen der vorstehend aufge
führten Kautschuktypen eingesetzt werden.
Bei der Emulsionspolymerisation werden ionische und/oder nicht
ionische Emulgatoren und/oder Schutzkolloide bzw. Stabilisatoren
als grenzflächenaktive Verbindungen verwendet.
Eine ausführliche Beschreibung geeigneter Schutzkolloide findet
sich in Houben-weyl, Methoden der organischen Chemie, Band XIV/1,
Makromolekulare Stoffe, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961,
S. 411 bis 420. Als Emulgatoren kommen sowohl anionische, kat
ionische als auch nichtionische Emulgatoren in Betracht. Vorzugs
weise werden als begleitende grenzflächenaktive Substanzen aus
schließlich Emulgatoren eingesetzt, deren Molekulargewichte im
Unterschied zu den Schutzkolloiden üblicherweise unter 2000 g/mol
liegen. Selbstverständlich müssen im Falle der Verwendung von
Gemischen grenzflächenaktiver Substanzen die Einzelkomponenten
miteinander verträglich sein, was im Zweifelsfall an Hand weniger
Vorversuche überprüft werden kann. Vorzugsweise werden anionische
und nichtionische Emulgatoren als grenzflächenaktive Substanzen
verwendet. Gebräuchliche begleitende Emulgatoren sind z. B.
ethoxylierte Fettalkohole (EO-Grad: 3 bis 50, Alkylrest; C8- bis
C36), ethoxylierte Mono-, Di- und Tri-Alkylphenole (EO-Grad: 3 bis
50, Alkylrest: C4- bis C9), Alkalimetallsalze von Dialkylestern
der Sulfobernsteinsäure sowie Alkali- und Ammoniumsalze von
Alkylsulfaten (Alkylrest: C8- bis C12), von ethoxylierten
Alkanolen (EO-Grad: 4 bis 30, Alkylrest: C12- bis C18), von
ethoxylierten Alkylphenolen (EO-Grad: 3 bis 50, Alkylrest: C4 bis
C9), von Alkylsulfonsäuren (Alkylrest: C12- bis C18) und von
Alkylarylsulfonsäuren (Alkylrest: C9- bis C18).
Weitere geeignete Emulgatoren sind Verbindungen der allgemeinen
Formel
worin R5 und R6 Wasserstoff oder C4- bis C14-Alkyl bedeuten und
nicht gleichzeitig Wasserstoff sind, und X und Y Alkalimetall
ionen und/oder Ammoniumionen sein können. Vorzugsweise bedeuten
R5, R6 lineare oder verzweigte Alkylreste mit 6 bis 18 C-Atomen
oder Wasserstoff und insbesondere mit 6, 12 und 16 C-Atomen, wo
bei R5 und R6 nicht beide gleichzeitig Wasserstoff sind. X und Y
sind bevorzugt Natrium, Kalium oder Ammoniumionen, wobei Natrium
besonders bevorzugt ist. Besonders vorteilhaft sind
Verbindungen II in denen X und Y Natrium, R5 ein verzweigter
Alkylrest mit 12 C-Atomen und R6 Wasserstoff oder R5 ist. Häufig
werden technische Gemische verwendet, die einen Anteil von 50 bis
90 Gew.-% des monoalkylierten Produktes aufweisen, beispielsweise
Dowfax® 2A1 (Warenzeichen der Dow Chemical Company).
Geeignete Emulgatoren finden sich auch in Houben-Weyl, Methoden
der organischen Chemie, Band 14/1, Makromolekulare Stoffe, Georg
Thieme Verlag, Stuttgart, 1961, Seiten 192 bis 208.
Handelsnamen von Emulgatoren sind z. B. Dowfax® 2 A1, Emulan®
NP 50, Dextrol® OC 50, Emulgator 825, Emulgator 825 S, Emulan®
OG, Texapon® NSO, Nekanil® 904 S. Lumiten® I-RA, Lumiten E 3065
etc.
Die grenzflächenaktive Substanz wird üblicherweise in Mengen von
0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die zu polymerisierenden Monomeren
verwendet.
Wasserlösliche Initiatoren für die Emulsionspolymerisation sind
z. B. Ammonium- und Alkalimetallsalze der Peroxidischwefelsäure,
z. B. Natriumperoxodisulfat, Wasserstoffperoxid oder organische
Peroxide, z. B. tert-Butylhydroperoxid.
Geeignet sind insbesondere sogenannte Reduktions-,
Oxidations(Red-Ox)-Initiator Systeme.
Die Red-Ox-Initiator-Systeme bestehen aus mindestens einem meist
anorganischem Reduktionsmittel und einem anorganischen oder orga
nischen Oxidationsmittel.
Bei der Oxidationskomponente handelt es sich z. B. um die bereits
vorstehend genannten Initiatoren für die Emulsionspolymerisation.
Bei der Reduktionskomponenten handelt es sich z. B. um Alkali
metallsalze der schwefligen Säure, wie z. B. Natriumsulfit,
Natriumhydrogensulfit, Alkalisalze der Dischwefligen Säure wie
Natriumdisulfit, Bisulfitadditionsverbindungen aliphatischer
Aldehyde und Ketone, wie Acetonbisulfit oder Reduktionsmittel wie
Hydroxymethansulfinsäure und deren Salze, oder Ascorbinsäure. Die
Red-Ox-Initiator-Systeme können unter Mitverwendung löslicher
Metallverbindungen, deren metallische Komponente in mehreren Wer
tigkeitsstufen auftreten kann, verwendet werden.
Übliche Red-Ox-Initiator-Systeme sind z. B. Ascorbinsäure/Ei
sen(II)sulfat/Natriumperoxidisulfat, tert-Butylhydroperoxid/Na
triumdisulfit, tert-Butylhydroperoxid/Na-Hydroxymethansulfin
säure. Die einzelnen Komponenten, z. B. die Reduktionskomponente,
können auch Mischungen sein z. B. eine Mischung aus dem Natrium
salz der Hydroxymethansulfinsäure und Natriumdisulfit.
Die genannten Verbindungen werden meist in Form wässerigen Lösun
gen eingesetzt, wobei die untere Konzentration durch die in der
Dispersion vertretbare Wassermenge und die obere Konzentration
durch die Löslichkeit der betreffenden Verbindung in Wasser be
stimmt ist.
Im allgemeinen beträgt die Konzentration 0,1 bis 30 Gew.-%,
bevorzugt 0,5 bis 2,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 1,0 bis 10 Gew.-%,
bezogen auf die Lösung.
Die Menge der Initiatoren beträgt im allgemeinen 0,1 bis
10 Gew.-%, bevorzugt 0,2 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die zu polyme
risierenden Monomeren. Es können auch mehrere, verschiedene In
itiatoren bei der Emulsionspolymerisation Verwendung finden.
Die Emulsionspolymerisation erfolgt in der Regel bei 20 bis 150,
vorzugsweise 30 bis 90°C gegebenenfalls unter Druck. Das Polyme
risationsmedium kann sowohl nur aus Wasser, als auch aus
Mischungen aus Wasser und damit mischbaren Flüssigkeiten wie Me
thanol bestehen. Vorzugsweise wird nur Wasser verwendet. Die
Emulsionspolymerisation kann sowohl als Batchprozeß als auch in
Form eines Zulaufverfahrens, einschließlich Stufen- oder
Gradientenfahrweise, durchgeführt werden. Bevorzugt ist das
Zulaufverfahren, bei dem man einen Teil des Polymerisationsansat
zes vorlegt, auf die Polymerisationstemperatur erhitzt, anpoly
merisiert und anschließend den Rest des Polymerisationsansatzes,
üblicherweise über mehrere räumlich getrennte Zuläufe, von denen
einer oder mehrere die Monomeren in reiner oder in emulgierter
Form enthalten, kontinuierlich, stufenweise oder unter Überlage
rung eines Konzentrationsgefälles unter Aufrechterhaltung der
Polymerisation der Polymerisationszone zuführt.
Die Art und Weise, in der der Initiator im Verlauf der radika
lischen wäßrigen Emulsionspolymerisation dem Polymerisationsgefäß
zugegeben wird, ist dem Durchschnittsfachmann bekannt. Es kann
sowohl vollständig in das Polymerisationsgefäß vorgelegt, als
auch nach Maßgabe seines Verbrauchs im Verlauf der radikalischen
wäßrigen Emulsionspolymerisation kontinuierlich oder stufenweise
eingesetzt werden. Im einzelnen hängt dies in an sich dem Durch
schnittsfachmann bekannter Weise sowohl von der chemischen Natur
des Initiatorsystems als auch von der Polymerisationstemperatur
ab. Vorzugsweise wird ein Teil vorgelegt und der Rest nach Maß
gabe des Verbrauchs der Polymerisationszone zugeführt.
Zur Entfernung der Restmonomeren wird üblicherweise auch nach
Ende der eigentlichen Emulsionspolymerisation, d. h. nach einem
Umsatz der Monomeren von mindestens 95%, Initiator zugesetzt.
Die einzelnen Komponenten können den Reaktor beim Zulaufverfahren
von oben, in der Seite oder von unten durch den Reaktorboden zu
gegeben werden.
Die wäßrigen Polymerdispersionen des Polymeren werden in der Re
gel mit Feststoffgehalten von 20 bis 80 Gew.-%, bevorzugt von 40
bis 60 Gew.-% hergestellt.
Wesentlicher Teil ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, daß
man während der Emulsionspolymerisation eine wirksame Menge einer
basischen Verbindung zugibt, so daß der pH-Wert der Dispersion
von 5 bis 9, vorzugsweise von 6 bis 7,5 beträgt.
Die basischen Verbindungen sind vorzugsweise wasserlöslich und
werden in solchen Mengen zugegeben, daß die untere Konzentration
durch die in der Dispersion vertretbare Wassermenge und die obere
Konzentration durch die Löslichkeit bzw. durch die Wasser
dispergierbarkeit der betreffenden Verbindung bestimmt ist sowie
durch den oben genannten gewünschten einzustellenden pH-Bereich.
Die Zugabe erfolgt erfindungsgemäß bei einem Umsatz von minde
stens 95, vorzugsweise 50 und insbesondere 20, sowie ganz beson
ders bevorzugt zu Beginn der Polymerisation.
Geeignete basische Verbindungen sind Metallhydroxide, Metall
oxide, Metallcarbonate, primäre, sekundäre, tertiäre Amine,
Metallalkoholate sowie Salze starker Basen und schwacher Säuren
und Ammoniak. Eine Voraussetzung für den Einsatz der genannten
Basen ist, daß sich der pH-Wert am Ende der Reaktion erreichen
läßt. Dies hängt - wie dem Fachmann bekannt ist - auch von den
Monomeren und Initiatoren sowie deren Mengen ab.
Als geeignete Metalle sind insbesondere Erdalkali- und Alkalime
talle zu nennen, wobei Natrium und Kalium bevorzugt sind.
Bevorzugte Amine sind Ethanolamin, Trialkylamine, insbesondere
mit C1- bis C10-Alkylresten. Besonders geeignete Hydroxide,
Carbonate, Oxide und Alkoholate sind Kaliumcarbonat, Kaliumhydro
xid, Calciumhydroxid, Calciumoxid, Natriumphosphate, Natrium
acetat, Natriumcitrat, wobei Natriumcarbonat und Natriumhydroxid
besonders bevorzugt sind.
Neben der saatfreien Herstellungsweise kann zur Einstellung einer
definierten Polymerteilchengröße die Emulsionspolymerisation nach
dem Saatlatex-Verfahren oder in Gegenwart von in situ hergestell
ten Saatlatex erfolgen. Verfahren hierzu sind bekannt und können
dem Stand der Technik entnommen werden (siehe EP-B 40419,
EP-A-614 922, EP-A-567 812 und dort zitierte Literatur sowie
'Encyclopedia of Polymer Science and Technology', Vol. 5, John
Wiley & Sons Inc., New York 1966, S. 847). Vorzugsweise wird die
Polymerisation in Anwesenheit von 0,01 bis 3 Gew.-% und ins
besondere 0,05 bis 1,5 Gew.-% eines Saatlatex (Feststoffgehalt
des Saatlatex, bezogen auf Gesamtmonomermengel, vorzugsweise mit
vorgelegtem Saatlatex (Vorlagensaat) durchgeführt. Der Latex
weist in der Regel eine gewichtsmittlere Teilchengröße von 10 bis
300 nm und insbesondere 20 bis 100 nm auf. Seine konstituierenden
Monomere sind beispielsweise Styrol, Methylmethacrylat, n-Butyl
acrylat und Mischungen davon, wobei der Saatlatex in untergeord
netem Maße auch weiterer Monomere, vorzugsweise weniger als
10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerisatteilchen
im Saatlatex, einpolymerisiert enthalten kann.
Bei der Polymerisation können Regler eingesetzt werden, z. B. in
Mengen von 0 bis 0,8 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der
zu polymerisierenden Monomeren, durch die die Molmasse verringert
wird. Geeignet sind z. B. Verbindungen mit einer Thiolgruppe wie
tert.-Butylmercaptan, Thioglycolsäureethylacrylester, Mercapto
ethanol, Mercaptopropyltrimethoxysilan oder tert.-Dodecylmercap-
tan. Der Anteil dieser Regler kann 0,05 bis 2 Gew.-Teile, bevor
zugt 0,1 bis 0,5 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der zu
polymerisierenden Monomeren, betragen. Die Regler bewirken einen
Abbruch der Polymerisationskette und werden daher endständig an
die Polymerketten gebunden.
Nach Beendigung der Polymerisation sollte der pH-Wert ebenfalls
in oben ausgeführten Bereichen liegen. Anschließend kann das
Emulsionspolymerisat mit der Komponente A) gemischt werden, wobei
die Mischung vorzugsweise durch beispielsweise direkte Zugabe der
Dispersion zur Schmelze der Komponente A) erfolgt, vorzugsweise
über einen Seitenextruder oder andere Dosiermittel wie Pumpen.
Es besteht auch die Möglichkeit, das Emulsionspolymerisat zu fäl
len (z. B. mit Fällungsmitteln wie Magnesiumsulfat) und in trocke
nem oder feuchtem Zustand mit den POM-Polymeren zu mischen.
Die so erhältlichen thermoplastischen Formmassen enthalten
- A) 10 bis 99, vorzugsweise 20 bis 98 Gew.-% eine Polyoxymethylen homo- oder copolymerisates
- B) 1 bis 70, vorzugsweise 2 bis 40 und insbesondere 5 bis 30 Gew.-% eines Emulsionspolymerisates sowie
- C) 0 bis 70 Gew.-% vorzugsweise 0 bis 50 Gew.-% weiterer Zusatz stoffe,
wobei die Summe der Gewichtsprozente der Komponenten A bis C
stets 100% ergibt.
Derartige Polymerisate sind dem Fachmann an sich bekannt und in
der Literatur beschrieben.
Ganz allgemein weisen diese Polymere mindestens 50 mol-% an wie
derkehrenden Einheiten -CH2O- in der Polymerhauptkette auf.
Die Homopolymeren werden im allgemeinen durch Polymerisation von
Formaldehyd oder Trioxan hergestellt, vorzugsweise in der Gegen
wart von geeigneten Katalysatoren.
Im Rahmen der Erfindung werden Polyoxymethylencopolymere als Kom
ponente A bevorzugt, insbesondere solche, die neben den wieder
kehrenden Einheiten -CH2O- noch bis zu 50, vorzugsweise
0,1 bis 20, insbesondere 0,3 bis 10 mol-% und ganz besonders
bevorzugt 2 bis 6 mol-% an wiederkehrenden Einheiten
wobei R1 bis R4 unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, eine
C1-bis C4-Alkylgruppe oder eine halogensubstituierte Alkylgruppe
mit 1 bis 4 C-Atomen und R5 eine -CH2-, -CH2O-, eine C1- bis
C4-Alkyl- oder C1- bis C4-Haloalkyl substituierte Methylengruppe
oder eine entsprechende Oxymethylengruppe darstellen und n einen
Wert im Bereich von 0 bis 3 hat. Vorteilhafterweise können diese
Gruppen durch Ringöffnung von cyclischen Ethern in die Copolymere
eingeführt werden. Bevorzugte cyclische Ether sind solche der
Formel
wobei R1 bis R5 und n die oben genannte Bedeutung haben. Nur
beispielsweise seien Ethylenoxid, 1,2-Propylenoxid, 1,2-Butylen
oxid, 1,3-Butylenoxid, 1,3-Dioxan, 1,3-Dioxolan und 1,3-Dioxepan
als cyclische Ether genannt sowie lineare Oligo- oder Polyformale
wie Polydioxolan oder Polydioxepan als Comonomere genannt.
Als Komponente A) ebenfalls geeignet sind Oxymethylenterpoly
merisate, die beispielsweise durch Umsetzung von Trioxan, einem
der vorstehend beschriebenen cyclischen Ether mit einem dritten
Monomeren, vorzugsweise bifunktionellen Verbindungen der Formel
wobei Z eine chemische Bindung, -O-, -ORO- (R = C1- bis C8-Alkylen
oder C2- bis C8-Cycloalkylen) ist, hergestellt werden.
Bevorzugte Monomere dieser Art sind Ethylendiglycid, Diglycidyl
ether und Diether aus Glycidylen und Formaldehyd, Dioxan oder
Trioxan im Molverhältnis 2. 1 sowie Diether aus 2 mol Glycidyl
verbindung und 1 mol eines aliphatischen Diols mit 2 bis 8 C-Ato
men wie beispielsweise die Diglycidylether von Ethylenglykol,
1,4-Butandiol, 1,3-Butandiol, Cyclobutan-1,3-diol, 1,2-Propandiol
und Cyclohexan-1,4-diol, um nur einige Beispiele zu nennen.
Verfahren zur Herstellung der vorstehend beschriebenen Homo- und
Copolymerisate sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur be
schrieben, so daß sich hier nähere Angaben erübrigen.
Die bevorzugten Polyoxymethylencopolymere haben Schmelzpunkte von
mindestens 150°C und Molekulargewichte (Gewichtsmittelwert) Mw im
Bereich von 5000 bis 200 000, vorzugsweise von 7000 bis 150 000.
Endgruppenstabilisierte Polyoxymethylenpolymerisate, die an den
Kettenenden C-C-Bindungen aufweisen, werden besonders bevorzugt.
Als Komponente C) können die erfindungsgemäßen Formmassen 0 bis
70, vorzugsweise 0 bis 50 Gew.-% weiterer Zusatzstoffe enthalten.
Als sterisch gehinderte Phenole C) eignen sich prinzipiell alle
Verbindungen mit phenolischer Struktur, die am phenolischen Ring
mindestens eine sterisch anspruchsvolle Gruppe aufweisen.
Vorzugsweise kommen z. B. Verbindungen der Formel
in Betracht, in der bedeuten:
R1 und R2 eine Alkylgruppe, eine substituierte Alkylgruppe oder eine substituierte Triazolgruppe, wobei die Reste R1 und R2 gleich oder verschieden sein können und R3 eine Alkylgruppe, eine substituierte Alkylgruppe, eine Alkoxigruppe oder eine substituierte Aminogruppe.
R1 und R2 eine Alkylgruppe, eine substituierte Alkylgruppe oder eine substituierte Triazolgruppe, wobei die Reste R1 und R2 gleich oder verschieden sein können und R3 eine Alkylgruppe, eine substituierte Alkylgruppe, eine Alkoxigruppe oder eine substituierte Aminogruppe.
Antioxidantien der genannten Art werden beispielsweise in der
DE-A 27 02 661 (US-A 4 360 617) beschrieben.
Eine weitere Gruppe bevorzugter sterisch gehinderter Phenole lei
ten sich von substituierten Benzolcarbonsäuren ab, insbesondere
von substituierten Benzolpropionsäuren.
Besonders bevorzugte Verbindungen aus dieser Klasse sind
Verbindungen der Formel
wobei R4, R5, R7 und R8 unabhängig voneinander C1-C8-Alkylgruppen
darstellen, die ihrerseits substituiert sein können (mindestens
eine davon ist eine sterisch anspruchsvolle Gruppe) und R6 einen
zweiwertigen aliphatischen Rest mit 1 bis 10 C-Atomen bedeutet,
der in der Hauptkette auch C-O-Bindungen aufweisen kann.
Bevorzugte Verbindungen, die dieser Formen entsprechen, sind
Beispielhaft genannt seien insgesamt als sterisch gehinderte Phe
nole:
2,2'-Methylen-bis-(4-methyl-6-tert.-butylphenol), 1,6-Hexandiol- bis[3-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat], Pentaeryt hril-tetrakis-[3-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat), Distraryl-3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzylphosphonat, 2,6,7-Trioxa-1-phosphabicyclo-[2.2.2]oct-4-yl-methyl-3,5-di tert.-butyl-4-hydroxyhydrocinnamat, 3,5-Di-tert.-butyl-4-hydroxy phenyl-3,5-distearyl-thiotriazylamin, 2-(2'-Hydroxy-3'-hydroxy- 3',5'-di-tert.-butylphenyl)-5-chlorbenzotriazol, 2,6-Di-tert.-bu tyl-4-hydroxymethylphenol, 1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris-(3,5-di- tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)-benzol, 4,4'-Methylen-bis-(2,6-di- tert.-butylphenol), 3,5-Di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl-dimethyla min und N,N'-Hexamethylen-bis-3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyhydro cinnamid.
2,2'-Methylen-bis-(4-methyl-6-tert.-butylphenol), 1,6-Hexandiol- bis[3-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat], Pentaeryt hril-tetrakis-[3-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat), Distraryl-3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzylphosphonat, 2,6,7-Trioxa-1-phosphabicyclo-[2.2.2]oct-4-yl-methyl-3,5-di tert.-butyl-4-hydroxyhydrocinnamat, 3,5-Di-tert.-butyl-4-hydroxy phenyl-3,5-distearyl-thiotriazylamin, 2-(2'-Hydroxy-3'-hydroxy- 3',5'-di-tert.-butylphenyl)-5-chlorbenzotriazol, 2,6-Di-tert.-bu tyl-4-hydroxymethylphenol, 1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris-(3,5-di- tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)-benzol, 4,4'-Methylen-bis-(2,6-di- tert.-butylphenol), 3,5-Di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl-dimethyla min und N,N'-Hexamethylen-bis-3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyhydro cinnamid.
Als besonders wirksam erwiesen haben sich und daher vorzugsweise
verwendet werden 2,2'-Methylen-bis-(4-methyl-6-tert.-butylphe
nyl), 1,6-Hexandiol-bis-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxy
phenyl)-propionat (Irganox® 259), Pentaerythrityl-tetra
kis-[3-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionatil und das
vorstehend beschriebene Irganox® 245 der Firma Ciba Geigy, das
besonders gut geeignet ist.
Die Antioxidantien (C), die einzeln oder als Gemische eingesetzt
werden können, sind üblicherweise in einer Menge bis zu 2 Gew.-%,
vorzugsweise von 0,005 bis 2 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 1
Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmassen A) bis C)
enthalten.
In manchen Fällen haben sich sterisch gehinderte Phenole mit
nicht mehr als einer sterisch gehinderten Gruppe in ortho-Stel
lung zur phenolischen Hydroxygruppe als besonders vorteilhaft er
wiesen; insbesondere bei der Beurteilung der Farbstabilität bei
Lagerung in diffusem Licht über längere Zeiträume.
Die als Komponenten C) verwendbaren Polyamide sind an sich be
kannt. Halbkristalline oder amorphe Harze, wie sie z. B. in der
Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 11, S. 315
bis 489, John Wiley & Sons, Inc., 1988, beschreiben werden, kön
nen eingesetzt werden, wobei der Schmelzpunkt des Polyamids
vorzugsweise unter 225°C, vorzugsweise unter 215°C liegt.
Beispiele hierfür sind Polyhexamethylenazelainsäureamid, Poly
hexamethylensebacinsäureamid, Polyhexamethylendodekandisäureamid,
Poly-11-aminoundekansäureamid und Bis-(p-aminocyclohexyl)-methan
dodekansäurediamid oder die durch Ringöffnung von Lactamen, z. B.
oder Polylaurinlactam erhaltenen Produkte. Auch Polyamide auf der
Basis von Terephthal- oder Isophthalsäure als Säurekomponente
und/oder Trimethylhexamethylendiamin oder Bis-(p-aminocyclohe
xyl)-propan als Diaminkomponente sowie Polyamidgrundharze, die
durch Copolymerisation zweier oder mehrerer der vorgenannten Po
lymeren oder deren Komponenten hergestellt worden sind, sind ge
eignet.
Als besonders geeignete Polyamide seien Mischpolyamide auf der
Grundlage von Caprolactam, Hexamethylendiamin, p,p'-Diaminodi
cyclohexylmethan und Adipinsäure genannt. Ein Beispiel hierfür
ist das unter der Bezeichnung Ultramid® 1 C von der BASF
Aktiengesellschaft vertriebene Produkt.
Weitere geeignete Polyamide werden von der Firma Du Pont unter
der Bezeichnung Elvamide® vertrieben.
Die Herstellung dieser Polyamide wird ebenfalls in der vorgenann
ten Schrift beschrieben. Das Verhältnis von endständigen Amino
gruppen zu endständigen Säuregruppen kann durch Variation des
Molverhältnisses der Ausgangsverbindungen gesteuert werden.
Der Anteil des Polyamids in der erfindungsgemäßen Formmasse be
trägt bis zu 2 Gew.-%, vorzugsweise 0,005 bis 1,99 Gew.-%, bevor
zugt 0,01 bis 0,08 Gew.-%.
Durch die Mitverwendung eines Polykondensationsprodukts aus
2,2-Di-(4-hydroxyphenyl)propan (Bisphenol A) und Epichlorhydrin
kann in manchen Fällen die Dispergierbarkeit der verwendeten
Polyamide verbessert werden.
Derartige Kondensationsprodukte aus Epichlorhydrin und Bis
phenol A sind kommerziell erhältlich. Verfahren zu deren Herstel
lung sind dem Fachmann ebenfalls bekannt. Handelsbezeichnungen
der Polykondensate sind Phenoxy® (der Union Carbide Corporation)
bzw. Epikote® (Firma Shell). Das Molekulargewicht der Poly
kondensate kann in weiten Grenzen variieren; prinzipiell sind die
im Handel erhältlichen Typen sämtlich geeignet.
Als weitere Stabilisatoren können die erfindungsgemäßen Polyoxi
methylen-Formmassen bis zu 2,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,005 bis 0,5 Gew.-%
und insbesondere 0,01 bis 0,3 Gew.-%, bezogen auf das Ge
samtgewicht der Formmassen eines oder mehrerer Erdalkalisilikate
und/oder Erdalkaliglycerophosphate enthalten. Als Erdalkalime
talle zur Bildung der Silikate und Glycerophosphate haben sich
vorzugsweise Calcium und insbesondere Magnesium vorzüglich be
währt. Anwendung finden zweckmäßigerweise Calciumglycerophosphat
und vorzugsweise Magnesiumglycerophosphat und/oder Calciumsilikat
und vorzugsweise Magnesiumsilikat, wobei als Erdalkalisilikate,
insbesondere solche bevorzugt sind, die durch die Formel
Me.x SiO2.n H2O
beschrieben werden, in der bedeuten
Me ein Erdalkalimetall, vorzugsweise Calcium oder insbesondere Magnesium,
x eine Zahl von 1,4 bis 10, vorzugsweise 1,4 bis 6 und
n eine Zahl gleich oder größer als 0, vorzugsweise 0 bis 8.
Me ein Erdalkalimetall, vorzugsweise Calcium oder insbesondere Magnesium,
x eine Zahl von 1,4 bis 10, vorzugsweise 1,4 bis 6 und
n eine Zahl gleich oder größer als 0, vorzugsweise 0 bis 8.
Die Verbindungen werden vorteilhafterweise in feingemahlener Form
eingesetzt. Produkte mit einer durchschnittlichen Teilchengröße
von kleiner als 100 µm, vorzugsweise von kleiner als 50 µm sind
besonders gut geeignet.
Vorzugsweise Anwendung finden Calcium- und Magnesiumsilikate und/
oder Calcium- und Magnesiumglycerophosphate. Diese können
beispielsweise durch die folgenden Kenndaten näher spezifiziert
werden:
Calcium- bzw. -Magnesiumsilikat:
Gehalt an CaO bzw. MgO: 4 bis 32 Gew.-%, vorzugsweise 8 bis 30 Gew.-% und insbesondere 12 bis 25 Gew.-%,
Verhältnis SiO2: CaO bzw. SiO2: MgO (mol/mol): 1,4 bis 10, vorzugsweise 1,4 bis 6 und insbesondere 1,5 bis 4,
Schüttgewicht: 10 bis 80 g/100 ml, vorzugsweise 10 bis 40 g/100 ml und durchschnittliche Kenngröße: kleiner als 100 µm, vorzugsweise kleiner als 50 µm und
Calcium- bzw. Magnesiumglycerophosphate:
Gehalt an CaO bzw. MgO: größer als 70 Gew.-%, vorzugsweise größer als 80 Gew.-%
Glührückstand: 45 bis 65 Gew.-%
Schmelzpunkt: größer als 300°C und durchschnittliche Korngröße: kleiner als 100 µm, vorzugsweise kleiner als 50 µm.
Calcium- bzw. -Magnesiumsilikat:
Gehalt an CaO bzw. MgO: 4 bis 32 Gew.-%, vorzugsweise 8 bis 30 Gew.-% und insbesondere 12 bis 25 Gew.-%,
Verhältnis SiO2: CaO bzw. SiO2: MgO (mol/mol): 1,4 bis 10, vorzugsweise 1,4 bis 6 und insbesondere 1,5 bis 4,
Schüttgewicht: 10 bis 80 g/100 ml, vorzugsweise 10 bis 40 g/100 ml und durchschnittliche Kenngröße: kleiner als 100 µm, vorzugsweise kleiner als 50 µm und
Calcium- bzw. Magnesiumglycerophosphate:
Gehalt an CaO bzw. MgO: größer als 70 Gew.-%, vorzugsweise größer als 80 Gew.-%
Glührückstand: 45 bis 65 Gew.-%
Schmelzpunkt: größer als 300°C und durchschnittliche Korngröße: kleiner als 100 µm, vorzugsweise kleiner als 50 µm.
Als bevorzugte Schmiermittel C) können die erfindungsgemäßen
Formmassen bis zu 5, vorzugsweise 0,09 bis 2 und insbesondere 0,1
bis 0,7 mindestens eines Esters oder Amids gesättigter oder unge
sättigter aliphatischer Carbonsäuren mit 10 bis 40 C-Atomen
bevorzugt 16 bis 22 C-Atomen mit Polyolen oder aliphatischen ge
sättigten Alkoholen oder Aminen mit 2 bis 40 C-Atomen bevorzugt 2
bis 6 C-Atomen oder einem Ether, der sich von Alkoholen und
Ethylenoxid ableitet, enthalten.
Die Carbonsäuren können 1- oder 2-wertig sein. Als Beispiele
seien Pelargonsäure, Palmitinsäure, Laurinsäure, Margarinsäure,
Dodecandisäure, Behensäure und besonders bevorzugt Stearinsäure,
Caprinsäure sowie Montansäure (Mischung aus 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, Hexa
methylendiamin, Di(6-Aminohexyl)amin, wobei Ethylendiamin und
Hexamethylendiamin besonders bevorzugt sind. Bevorzugte Ester
oder Amide sind entsprechend Glycerindistearat, Glycerintristea
rat, Ethylendiamindistearat, Glycerinmonopalmitat, Glycerintri
laurat, 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.
Weiterhin geeignet sind Polyetherpolyole oder Polyesterpolyole,
welche mit ein- oder mehrwertigen Carbonsäuren, vorzugsweise
Fettsäuren verestert bzw. verethert sind. Geeignete Produkte sind
im Handel beispielsweise als Loxiol® EP 728 der Firma Henkel KGaA
erhältlich.
Bevorzugte Ether, welche sich von Alkoholen und Ethylenoxid
ableiten, weisen die allgemeine Formel
RO (CH2 CH2 O)n H
auf, in der R eine Alkylgruppe mit 6 bis 40 Kohlenstoffatomen und
n eine ganze Zahl größer/gleich 1 bedeutet.
Insbesondere bevorzugt für R ist ein gesättigter C16 bis C18 Fett
alkohol mit n ≈ 50, welcher als Lutensol® AT 50 der Firma BASF im
Handel erhältlich ist.
Die erfindungsgemäßen Formmassen können 0 bis 5, bevorzugt 0,001
bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 3 Gew.-% und insbesondere
0,05 bis 1 Gew.-% eines Melamin-Formaldehyd-Kondensates enthal
ten. Vorzugsweise ist dieses ein Fällungskondensat in fein
teiliger Form, welches vernetzt und wasserunlöslich ist. Das Mol
verhältnis Formaldehyd zu Melamin beträgt vorzugsweise 1,2 : 1 bis
10 : 1, insbesondere 1,2 : 1 bis 2 : 1. Aufbau und Verfahren zur Her
stellung derartiger Kondensate sind der DE-A 25 40 207 zu entneh
men.
Als Komponente C) können die erfindungsgemäßen Formmassen 0,0001
bis 1 Gew.-%, vorzugsweise 0,001 bis 0,8 Gew.-% und insbesondere
0,01 bis 0,3 Gew.-% eines Nukleierungsmittels enthalten.
Als Nukleierungsmittel kommen alle bekannten Verbindungen in
Frage, beispielsweise Melamincyanurat, Borverbindungen wie Bor
nitrid, Kieselsäure, Pigmente wie z. B. Heliogenblau® (Kupferph
talocyaninpigment; eingetragenes Warenzeichen der BASF
Aktiengesellschaft) oder verzweigte Polyoxymethylene, welche in
diesen geringen Mengen eine nukleierende Wirkung zeigen.
Insbesondere wird als Nukleierungsmittel Talkum verwendet, wel
ches ein hydratisiertes Magnesiumsilikat der Zusammensetzung
Mg3[(OH)2/Si4O10] oder MgO.4 SiO2 H2O ist. Diese sogenannten
Drei-Schicht-Phyllosilikate weisen einen triklinen, monoklinen
oder rhombischen Kristallaufbau auf mit blättchenförmigem Er
scheinungsbild. An weiteren Spurenelementen können Mn, Ti, Cr,
Ni, Na, und K anwesend sein, wobei die OH-Gruppe teilweise durch
Fluorid ersetzt sein kann.
Besonders bevorzugt wird Talkum eingesetzt, dessen Teilchengrößen
zu 100% < 20 µm beträgt. Die Teilchengrößenverteilung wird
üblicherweise durch Sedimentationsanalyse bestimmt und beträgt
vorzugsweise:
< 20 µm 100 Gew.-%
< 10 µm 99 Gew.-%
< 5 µm 85 Gew.-%
< 3 µm 60 Gew.-%
< 2 µm 43 Gew.-%
< 20 µm 100 Gew.-%
< 10 µm 99 Gew.-%
< 5 µm 85 Gew.-%
< 3 µm 60 Gew.-%
< 2 µm 43 Gew.-%
Derartige Produkte sind im Handel als Micro-Talc I.T. extra (Fa.
Norwegian Talc Minerals) erhältlich.
Als Füllstoffe in Mengen bis zu 50 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis
40 Gew.-% seien beispielsweise Kaliumtitanat-Whisker, Kohlen
stoff- und vorzugsweise Glasfasern genannt, wobei die Glasfasern
z. B. in Form von Glasgeweben, -matten, -vliesen und/oder Glas
seidenrovings oder geschnittener Glasseide aus alkaliarmem E-Glas
mit einem Durchmesser von 5 bis 200 µm, vorzugsweise 8 bis 50 µm
eingesetzt werden können, wobei die faserförmigen Füllstoffe nach
ihrer Einarbeitung vorzugsweise eine mittlere Länge von 0,05 bis
1 µm, insbesondere 0,1 bis 0,5 µm aufweisen.
Andere geeignete Füllstoffe sind beispielsweise Calciumcarbonat
oder Glaskugeln, vorzugsweise in gemahlener Form oder Mischungen
dieser Füllstoffe.
Die erfindungsgemäßen Formmassen können noch weitere übliche Zu
satzstoffe und Verarbeitungshilfsmittel enthalten. Nur beispiel
haft seien hier Zusätze zum Abfangen von Formaldehyd (Formalde
hyd-Scavenger), Weichmacher, Haftvermittler und Pigmente genannt.
Der Anteil solcher Zusätze liegt im allgemeinen im Bereich von
0,001 bis 5 Gew.-%.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen thermoplastischen Form
massen erfolgt durch Mischen der Komponenten in an sich bekannter
Weise, weshalb sich hier detaillierte Angaben erübrigen. Vorteil
haft erfolgt die Mischung der Komponenten auf einem Extruder.
Die Komponente B) sowie gegebenenfalls die Komponente(n) C) kön
nen in einer bevorzugten Herstellungsform vorzugsweise bei Raum
temperaturen auf das Granulat von A) aufgebracht und anschließend
extrudiert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Zugabe
von B) in die Thermoplastschmelze A) mittels einer Lösung,
vorzugsweise wässriger Lösung.
Die erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmassen zeichnen sich
durch ein ausgewogenes Eigenschaftsspektrum aus und zeigen eine
sehr gute thermische Beständigkeit. Daher eignen sich derartige
Formteile insbesondere zur Anwendung als Formkörper wie Ketten
glieder, Gleitrollen, Gleitschienen oder Zahnräder.
Es wurden folgende Komponenten eingesetzt:
Polyoxymethylencopolymerisat aus 97,3 Gew.-% Trioxan und
2,7 Gew.-% Butandiolformal. Das Produkt enthielt noch ungefähr
3 Gew.-% nicht umgesetztes Trioxan und 5 Gew.-% thermisch insta
bile Anteile. Nach Abbau der thermisch instabilen Anteile hatte
das Copolymer einen MVR von 6 ml/10 min (190°C, 2,16 kg, nach ISO
1133/B)
Die Emulsionspolymerisate wurden hergestellt nach folgender all
gemeiner Vorschrift:
Vorlage unter Stickstoff auf 85°c aufheizen. 10% von Zulauf 3 (Z3) zugeben. 1 min warten, Zulauf (Z1) in 2 h zufahren, anschließend Zulauf 2 (Z2) in 1 h zufahren. Zulauf 3 gleichzeitig in 3 h zu fahren, 0,5 h nachpolymerisieren, kühlen.
Vorlage unter Stickstoff auf 85°c aufheizen. 10% von Zulauf 3 (Z3) zugeben. 1 min warten, Zulauf (Z1) in 2 h zufahren, anschließend Zulauf 2 (Z2) in 1 h zufahren. Zulauf 3 gleichzeitig in 3 h zu fahren, 0,5 h nachpolymerisieren, kühlen.
Die Saat bestand aus Polystyrol mit einem d50-Wert von 29 nm
(mittlerer Teilchendurchmesser) mit einem Feststoffanteil von
33 Gew.-%.
Die Vergleichsversuche (Komponenten B/1V und B/2V) wurden nach
Ende der Reaktion mit Natriumcarbonat im pH-Wert angehoben, die
Versuche 1 und 2 wurden unverändert gelassen.
Der Blend aus A) und den jeweiligen Komponenten B) wurde in einem
Doppelschneckenextruder mit Entgasungsvorrichtung (ZSK 25 der
Firma Werner & Pfleiderer) hergestellt und das homogenisierte
Gemisch durch eine Düse als Strang ausgepreßt und granuliert.
Zur Prüfung der Thermostabilität wurden bestimmt:
GVN2: Der Gewichtsverlust in Prozent einer Probe aus 1,2 g Gra nulat bei 2-stündigem Erhitzen auf 220°C unter Stick stoff.
GV Luft: Gewichtsverlust in Prozent einer Probe aus 1,2 g Granulat bei 2-stündigem Erhitzen auf 220°C unter Luft.
GVN2: Der Gewichtsverlust in Prozent einer Probe aus 1,2 g Gra nulat bei 2-stündigem Erhitzen auf 220°C unter Stick stoff.
GV Luft: Gewichtsverlust in Prozent einer Probe aus 1,2 g Granulat bei 2-stündigem Erhitzen auf 220°C unter Luft.
Die Zusammensetzungen der Formmassen und Ergebnisse sind der Ta
belle zu entnehmen.
Claims (10)
1. Verfahren zur Herstellung von Blends aus Polyoxymethylenen A)
und Emulsionspolymerisaten B), wobei man zunächst eine
wäßrige Polymerdispersion durch Emulsionspolymerisation von
olefinisch ungesättigten Verbindungen herstellt und anschlie
ßend das Emulsionspolymerisat B) mit einem Polyoxymethylen
homo- oder -copolymerisat sowie gegebenenfalls weiteren Zu
satzstoffen C) in üblicher Weise mischt, dadurch gekennzeich
net, daß man während der Emulsionspolymerisation eine wirk
same Menge einer basischen Verbindung zugibt, so daß der pH-
Wert der Dispersion von 5 bis 9 beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
basische Verbindung wasserlöslich oder wasserdispergierbar
ist.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, das die basische Verbindung ausgewählt ist aus der
Gruppe der Metallhydroxide, Metalloxide, Metallcarbonate,
Metallalkoholate, primären-, sekundären-, tertiären Aminen
oder deren Mischungen.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, das die Metalle der basischen Verbindungen aus Alkali-
und/oder Erdalkalimetallen aufgebaut sind.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Zugabe der basischen Verbindung bei einem Umsatz
von mindestens 95 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der zu
polymerisierenden Monomeren erfolgt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeich
net, daß man das Emulsionspolymerisat B) ausfällt und an
schließend mit Komponente A) mischt.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeich
net, daß man das Emulsionspolymerisat B) als Dispersion mit
1 Komponente A) mischt.
8. Thermoplastische Formmassen, erhältlich gemäß den Verfahrens
bedingungen gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, enthaltend
- A) 10 bis 99 Gew.-% eines Polyoxymethylenhomo- oder -copoly merisates
- B) 1 bis 70 Gew.-% eines Emulsionspolymerisates
- C) 0 bis 70 Gew.-% weiterer Zusatzstoffe
9. Verwendung der Formmassen gemäß Anspruch 8 zur Herstellung
von Formkörpern jeglicher Art.
10. Formkörper, erhältlich aus den thermoplastischen Formmassen
gemäß Anspruch 8.
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2000
- 2000-12-06 AU AU20056/01A patent/AU2005601A/en not_active Abandoned
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8130 | Withdrawal |