DE202015000838U1

DE202015000838U1 - Thermostabilitätsverbesserer von transparenten PVC-haltigen Materialien

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Publication number: DE202015000838U1
Application number: DE201520000838
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-02-05
Filing date: 2015-02-05
Publication date: 2015-03-20
Anticipated expiration: 2025-02-06

Abstract

Stabilisatorzusammensetzung zur Verbesserung der Thermostabilität von tranparenten PVC-haltigen Materialien, die mit Kalzium und Zink-Salzen sowie mit Brucit ausgerüstet sind, dadurch gekennzeichnet, dass Brucitpartikel mit mittlerer Korngröße von 120 nm eingebracht werden, die mit einer Oberflächenbeschichtung ausgerüstet sind, die Phosphor in der Oxidationsstufe +I und Ethylendiamintetraacetat beinhalten.

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Thermostabilität von transparenten PVC-Rezepturen zu verbessern, die neben Calzium- und Zinksalzen auch Brucitpartikel enthalten. Gelöst wurde die Aufgabe dadurch, dass die Brucitpartikel kleiner als 120 nm Korngröße aufweisen und mit einer Oberflächenbeschichtung versehen sind, die Phosphor in der Oxidationsstufe 1 sowie Ethylendiamintetraacetat enthalten.
Stand der Technik ist die Verwendung von Säurefängern und von Antioxidantien in PVC-Rezepturen, die eine Basisstabilisierung auf Basis von Kalzium- und Zinksalzen enthalten. Insbesondere Metalloxide, Metallhydroxide und Hydrotalcite haben sich bewährt. Als Antioxidantien werden oftmals organische Phosphite mit der Oxidationsstufe +III, Phenole und Amine eingesetzt. Beispiele hierfür sind in WO 2004/084545 A1 , WO 096 08972 A1 aufgeführt.
Das Beschichten von Säurefängern z. B mit Oxidationsmitteln und Antioxidantien ist ebenfalls Stand der Technik und z. B. in WO 2007 003433 A2 , WO 2005 113662 A1 , WO 02/094919 A1 , DE 101 24 734 A1 und EP 0745 646 A1 beschrieben. Es hat sich gezeigt, dass eine Beschichtung der Säurefänger mit Antioxidantien besonders vorteilhaft ist hinsichtlich der thermomechanischen Stabilität der PVC-Rezeptruren. Obwohl viele unterschiedliche Säurefängerpartikel, Antioxidantien und Oxidationsmittel beschrieben werden, wird eine Verwendung von Phosporverbindungen mit der Oxidationsstufe +I neben Ethylendiamintetraacetat und die Beschichtung von nanoskaligen Säurefängerpartikel auf Basis Brucit nicht beschrieben oder nahe gelegt.
Eine Aufschlämmung von Antioxidantien mit Säurefängern wird dagegen bereits in DE 690 21 057 T2 beschrieben, und zwar zur Stabilisierung von Polyolefinen. Hierbei wir das Antioxidant durch Trocknung auf den Säurefänger gezogen. Eine Verwendung von Phosporverbindungen mit der Oxidationsstufe +I neben Ethylendiamintetraacetat und die Beschichtung von nanoskaligem Brucit sowie der Einsatz in transparenten PVC-Materialien werden nicht beschrieben oder nahe gelegt.
Beim Beschichten der Säurefänger muss darauf geachtet werden, dass bei der Verarbeitung deren Struktur aufgebrochen werden kann, damit auch der Säurefänger in Kontakt mit dem sauren Plastifikat gelangen kann.
Werden die Säurefängerpartikel ausreichend klein gewählt, um die Transparenz der Rezeptur zu gewährleisten, ist ein Aufbrechen der Struktur mittels Scherung während der Verarbeitung nicht mehr möglich. Die Phosphorverbindung mit der Oxidationsstufe +I und das Ethylendiamintetraacetat muss aber als Oberflächenschicht auf den Säurefängerpartikel vorgelegt werden, um die Transparenz des PVC-Materials sicher zu stellen. Sowohl die zugänglichen Phosphorverbindungen als auch das Ethylendiamintetraacetat verursachen ansonsten Lichtbrechung im PVC.
Daher gewinnt die Schichtstärke der phosphorhaltigen Außenschicht an Bedeutung. Es hat sich nun überaschenderweise herausgestellt, dass die Säurefänger trotz Oberflächenbeschichtung und nanoskaliger Korngrößenverteilung wirken können, wenn die Oberflächenbeschichtung geringer als 5 nm stark ist. Besonders Vorteilhaft sind Schichtstärken von maximal 1 nm Stärke.
Zur Beschichtung der nanoskaligen Säurefängerpartikel mit im PVC unlöslichen Phosphorverbindungen mit der Oxidationsstufe +I und Ethylendiamintetraacetat reicht es keineswegs aus, die Komponenten miteinander zu vermengen oder Aufschlämmungen einzudampfen.
Es hat sich dagegen als vorteilhaft herausgestellt, wenigstens teilweise Oxide vorzulegen die mit der wässrigen Lösung der Phosphorverbindung und des Ethylendiamintetraacetats unter Bildung des Brucit reagieren können. Zur Steuerung der Schichtstärke kann das Verhältnis der inneren Brucitoberfläche zur Konzentration an Ethylendiamintetraacetat und der Konzentration an Phosphorverbindung mit der Oxidationsstufe +I variiert werden.
Das Ethylendiamintetraacetat hat neben der antioxidativen Eigenschaft zusätzlich die Fähigkeit, Nebengruppenelemente zu komplexieren und hierdurch Abbaureaktionen im PVC zu inhibieren. Da der Einsatz von Ethylendiamintetraacetat neben Phosphorverbindungen mit der Oxidationsstufe +I besonders gute thermomechanische Stabilität ermöglicht, wird von einem synergistischen Effekt ausgegangen.
Bei der Herstellung der nanoskaligen Brucitpartikel lassen sich leicht unterschiedliche Kalzium-, Aluminium- und Zink-Kationen einbauen und hierdurch der Brechungsindex sowie die Reaktionsgeschwindigkeit mit Wasser und Chlorwasserstoff variieren. Hierdurch lassen sich sowohl Anfangsfarbe als auch Langzeitstabilität optimieren.
Als im PVC unlösliche Phosphorverbindung mit der Oxidationsstufe +I haben sich Hypoposphite, besonders vorteilhaft Aluminium-, Calzium, Zink- und Natrium-Hypophosphit herausgestellt.

Folgende Beispiele für erfindungsgemäße PVC-Rezepturen werden aufgeführt: Beispiel 1

PVC:	100 T	K65
Stabilisator:	3,0 T	Ca/Zn-Phthalat
Säurefänger:	1,0 T	Brucit (120 nm Korndurchmesser)
Oberflächenschicht:	3 nm
	Phosphorverbindung: 90%	Natriumhyphophosphit:
	Komplexbildner: 10%	Na₄EDTA

Beispiel 2

PVC:	100 T	K57
Stabilisator:	4,0 T	Ca/Zn-Hydroxyphenylacetat
Säurefänger:	1,0 T	Brucit (18 nm Korndurchmesser)
Oberflächenschicht:	1 nm
	Phosphorverbindung: 75 T	Kalziumhyphophosphit
	Komplexbildner: 25 T	Ca₂EDTA

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2004/084545 A1 [0002]
WO 09608972 A1 [0002]
WO 2007003433 A2 [0003]
WO 2005113662 A1 [0003]
WO 02/094919 A1 [0003]
DE 10124734 A1 [0003]
EP 0745646 A1 [0003]
DE 69021057 T2 [0004]

Claims

Stabilisatorzusammensetzung zur Verbesserung der Thermostabilität von tranparenten PVC-haltigen Materialien, die mit Kalzium und Zink-Salzen sowie mit Brucit ausgerüstet sind, dadurch gekennzeichnet, dass Brucitpartikel mit mittlerer Korngröße von 120 nm eingebracht werden, die mit einer Oberflächenbeschichtung ausgerüstet sind, die Phosphor in der Oxidationsstufe +I und Ethylendiamintetraacetat beinhalten.
Stabilisatorzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brucitpartikel eine mittlere Korngröße von maximal 80 nm eingesetzt werden.
Stabilisatorzusammensetzung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brucitstruktur Magnesium teilweise durch Kalzium, Aluminium oder Zink ersetzt sind.
Stabilisatorzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass als Phosphorverbindung Natriumhypophosphit eingesetzt wird.
Stabilisatorzusammensetzung nach einem der Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Phosphorverbindung Aluminiumhypophosphit eingesetzt wird.
Stabilisatorzusammensetzung nach einem der Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Phosphorverbindung Calziumhypophosphit eingesetzt wird.
Stabilisatorzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass Ethylendiamintetraacetat ganz- oder teilweise durch das Kalziumsalz des Ethylendiamintetraacetat ersetzt wird.
Stabilisatorzusammensetzung nach einem der Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Ethylendiamintetraacetat ganz- oder teilweise durch das Natriumsalz des Ethylendiamintetraacetat ersetzt wird.
Stabilisatorzusammensetzung nach einem der Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Ethylendiamintetraacetat ganz- oder teilweise durch das Zinksalz des Ethylendiamintetraacetat ersetzt wird.
Stabilisatorzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung < 5 nm stark ist.
Stabilisatorzusammensetzung nach einem der Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung < 1 nm stark ist.
Stabilisatorzusammensetzung zur nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Phosphorverbindung zum Ethylendiamintetraacetat größer als 66:34 ist.
Stabilisatorzusammensetzung zur nach einem der Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Phosphorverbindung zum Ethylendiamintetraacetat größer als 80:20 ist.