DE2060859C3 - Molding compounds based on olefin polymers stabilized against thermal-oxidative degradation - Google Patents
Molding compounds based on olefin polymers stabilized against thermal-oxidative degradationInfo
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Description
ihrer leichten Übertragbarkeit den Stabilisierungseffekt. Tertiäre aliphatische C-Atome sind im monoj 3 meren Acenaphthylen nicht vorhanden. Die Stabili-their easy transferability the stabilizing effect. Tertiary aliphatic carbon atoms are not present in mono-meric acenaphthylene. The stabil
mechanischen und elektrischen Eigenschaften in zu- Olefinpolymerisaten gegen thermisch oxidativen Abbaumechanical and electrical properties in olefin polymers against thermal oxidative degradation
nehmendem Maße in vielen Bereichen der Technik gemäß der Erfindung kann überraschenderweise nurIncreasingly in many areas of technology according to the invention can surprisingly only
eingesetzt. Diese zahlreichen Anwendungsmöglich- mit Polyacenaphthalen erreicht werden, das im Ge-used. These numerous possible uses can be achieved with polyacenaphthalene, which is
keiten, z. B. als Isolierstoffe in der Elektrotechnik, ao gensatz zu den bekannten Stabilisatoren im PoIy-opportunities, e.g. B. as insulating materials in electrical engineering, in contrast to the well-known stabilizers in poly-
setzen jedoch voraus, daß diese Polymere ihre guten meren verbleibt und nicht auswandert.however, assume that these polymers retain their good properties and do not migrate.
Stoffeigenschaften über lange Zeit beibehalten. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-Maintain substance properties over a long period of time. The present invention aims to
Olefinpolymerisate sind aber, wie bekannt ist, oxida- gründe, gegen thermisch-oxidativen Abbau stabili-However, as is known, olefin polymers are oxide-based, stable against thermal-oxidative degradation.
tionsempfindlich, d. h., sie werden bereits an der Luft, sierte Formmassen auf der Grundlage von Olefinpoly-sensitive to movement, d. that is, they are already in the air, based molding compounds based on olefin poly-
insbesondere bei erhöhter Temperatur, durch Sauer- 35 merisaten zu schaffen, die die geschilderten NachteileParticularly at elevated temperatures, acidic merizates create the disadvantages outlined above
stoff abgebaut. Der mit zunehmendem Abbau zu be- nicht mehr aufweisen.substance degraded. Which no longer show with increasing degradation.
obachtenden Versprödung des Materials geht eine Es wurde nun eine gegen thermisch-oxidativen AbbauThere is now one against thermal-oxidative degradation
starke Verschlechterung der mechanischen und di- stabilisierte Formmasse, bestehend aus A) 90 bissevere deterioration in the mechanical and destabilized molding compound, consisting of A) 90 bis
elektrischen Eigenschaften einher. Deshalb hat es 95,5 Gewichtsprozent Olefinpolymerisat und B) 10 biselectrical properties. It therefore has 95.5 percent by weight of olefin polymer and B) 10 bis
nicht an Versuchen gefehlt, durch geeignete Zusätze 30 0,5 Gewichtsprozent Polyacenaphthylen, bezogen aufThere has been no lack of attempts through suitable additives 30 0.5 percent by weight of polyacenaphthylene, based on
die Oxidation Jieser Polymeren zu verzögern, im das Gewicht des Olefinpolymerisats, gefunden. Derto retard the oxidation of these polymers by the weight of the olefin polymer. the
günstigsten Falle ganz zu unterdrücken. unpolar aufgebaute oligomere, bevorzugt polymereto suppress the most favorable trap completely. non-polar oligomeric, preferably polymeric
Bekannte Additive, dit in di« autokatalytisch bc- Kohlenwasserstoff Polyacenaphthylen verbleibt aufKnown additives, which remain in the autocatalytic bc-hydrocarbon polyacenaphthylene
schleunigte Oxidationskettenreak ion der Olefinpoly- Grund seines polymeren Aufbaus im OlefinpolymerenAccelerated oxidation chain reaction of the olefin poly- due to its polymeric structure in the olefin polymer
merisate oxidationshemmend eingreifen, sind vor 35 und schützt dieses wirksam gegen thermisch-oxida-merisate have an anti-oxidant effect, are before 35 and protect it effectively against thermal-oxida-
allem niedermolekulare Verbindungen, insbesondere tiven Abbau. Er zeigt einen homogen stabilisierendenespecially low molecular weight compounds, especially tive degradation. It shows a homogeneous stabilizing
sterisch gehinderte Phenole und aromatische Amine. Effekt, wodurch keine Oxidationsbildung erfolgt undhindered phenols and aromatic amines. Effect whereby there is no formation of oxidation and
Diesen kommt jedoch der Nachteil zu, daß sie oft dem demzufolge die hinsichtlich einer wirksamenHowever, this has the disadvantage that they are often consequently the effective in terms of
keine Dauerwirkung besitzen, da sie infolge ihrer Stabilisierung gegen oxidative:'· Abbau erforderlichehave no permanent effect because they are stabilized against oxidative: '· degradation required
Flüchtigkeit nur zum Teil im Polymeren verbleiben 40 Langzeitwirkung zukommt. Formmassen mit einemOnly some of the volatility remains in the polymer. Molding compounds with a
oder — was auch für polymere stickstoffhaltige Hetero- Gehalt von 2 bis 4% Polyacenaphthylen, bezogen aufor - what also for polymeric nitrogen-containing hetero content of 2 to 4% based on polyacenaphthylene
cyclen als Oxidationsstabilisatoren zutrifft — infolge das Gewicht des Olefinpolymerisats, haben sich alscyclen applies as oxidation stabilizers - due to the weight of the olefin polymer, have proven to be
ihres polaren Aufbaus mit den Olefinpolymerisaten besonders günstig erwiesen.Their polar structure with the olefin polymers proved particularly favorable.
unverträglich sind und bei höheren Anteilen zu einer Mit dem erfindungsgemäß verwendeten Oxida-are incompatible and with higher proportions to a With the oxide used according to the invention
Verschlechterung der bekannt guten elektrischen 45 tionsstabilisator Polyacenaphthylen können Olefin-Deterioration of the known good electrical 45 stabilizer polyacenaphthylene can olefin
Eigenschaften dieser Polymeren führen können. polymerisate wie z. B. Hoch- oder Niederdruckpoly-Properties of these polymers can lead. polymers such as B. High or low pressure poly
Aus der USA.-Patentschrift 2 761 855 ist die Stabi- äthylene, isotaktisches Polypropylen oder Polybuten-1
lisierung von Polyvinylchlorid bekannt, die wesent- als auch Gemische dieser Polymeren wirksam gegen
lieh anders ist als die Stabilisierung von Polyole- thermisch oxidativen Abbau geschützt werden,
finen, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung 50 Das gemäß der Erfindung zu verwendende PoIysind.
So entsteht beim Abbau von Polyvinylchlorid acenaphthylen kann nach bekannten Verfahren durch
im wesentlichen Chlorwasserstoffsäure, während bei thermische Polymerisation von Acenaphthylen bei
den Polyolefinen im wesentlichen CO1 und H3O als 100 bis 1200C oder durch katalytische Polymerisation
Oxidationsprodukte entstehen. Auch bei Zugabe von durch Zugabe von Radikalbildnern, wie z. B. Diben-15%
üblichen Comonomeren verhalten sich die Bo- 55 zoylperoxid bei 1000C erhalten werden. Hohe Auspolymerisate
im wesentlichen wie Polyvinylchlorid. beuten an Polyacenaphthylen können nach einem
Die Stabilisierung von Olefinpolymerisatmassen gegen weiteren bekannten Verfahren durch Polymerisation
oxidativen Abbau, die Aufgabe der vorliegenden Er- von Acenaphthylen in Lösung bei ^00C mit Borfindung
ist, ist nicht erwähnt und auch auf Grund der fluoridätherat bzw. durch Einleiten von Borfluoridgas
Konstitution nicht möglich. 60 als Katalysator erhalten werden.US Pat. No. 2,761,855 discloses the stabilization of ethylene, isotactic polypropylene, or polybutene-1 lization of polyvinyl chloride, which, as well as mixtures of these polymers, is effective against the stabilization of polyols and is protected by thermal oxidative degradation ,
Fines Object of the Present Invention 50 The poly to be used according to the invention. Thus, acenaphthylene is formed in the breakdown of polyvinyl chloride by known processes, essentially through hydrochloric acid, while in the case of thermal polymerization of acenaphthylene in the case of polyolefins essentially CO 1 and H 3 O as 100 to 120 ° C. or through catalytic polymerization, oxidation products are formed. Even when adding radical formers, such as. B. Diben-15% common comonomers behave the bo- 55 zoyl peroxide at 100 0 C are obtained. High degree of polymerisation, essentially like polyvinyl chloride. The stabilization of Olefinpolymerisatmassen against other known processes by polymerization oxidative degradation, the object of the present invention of acenaphthylene in solution at ^ 0 0 C with boron is not mentioned and also due to the fluoride ether or by Introduction of boron fluoride gas Constitution not possible. 60 can be obtained as a catalyst.
In der britischen Patentschrift 652 730 ist die Stabi- Das nach diesen Verfahren erhaltene Polyacenaphlisierung von Formmassen auf der Grundlage von thylen kann nach Umfallen aus Benzol mit Methanol Olefinpolymerisaten gegen Abbau durch UV-Strahlung direkt verwendet werden, da die möglicherweise bei beschrieben, wobei Verbindungen mit einem starken der Polymerisation gebildeten Oligomeranteile die mit UV-Absorptionsspektrum in Polyäthylen oder Poly- 65 Polyacenaphthylen erzielte oxidationshemmende Wiräthylen enthaltendes Material eingearbeitet werden kung nicht stören. Eine gleichmäßige Verteilung des können, wie z. B. Naphthalin, Anthracen, Fluoren erfindungsgemäßen Stabilisators hat sich als besonders oder andere aromatische Kohlenwasserstoffe. Es kann vorteilhaft herausgestellt. Hierzu wird das erfindungs-In British patent specification 652 730, the stabilization of the polyacenaphlization obtained by this process of molding compounds based on ethylene can be converted from benzene with methanol Olefin polymers can be used directly against degradation by UV radiation, as this may be the case described, wherein compounds formed with a strong oligomer fractions formed with the polymerization UV absorption spectrum in polyethylene or poly- 65 polyacenaphthylene achieved oxidation-inhibiting wood containing material will not interfere. An even distribution of the can, such as B. naphthalene, anthracene, fluorene stabilizer according to the invention has proven to be special or other aromatic hydrocarbons. It can be turned out to be beneficial. For this purpose, the invention
aem&D verwendete Polyacenaphthylen in sehr feinverteilter Form in die nicht vernetzten Qlefinpolymeri-Lte eingebracht. Dies kann durch Einmischen des iffindunßSßemäßen Oxidationsstabilisators in die Ölefinoolvmerisate nach üblichen Mischverfahren er-aem & D used polyacenaphthylene in a very finely divided form incorporated into the non-crosslinked olefin polymers. This can be done by mixing in the iffindunßßssiges oxidation stabilizer in the oil finoolmerisate according to conventional mixing processes.
lS?lS?
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die gleichmaßige Verteilung des erfin-SseemäO zu verwendenden Polyacenaphthylens im Olefinpolymerisat dadurch erhalten werden, daß U ein mechanisches Gemisch beider Polymeren über Erweichungspunkt des Olefinpolymeren erhitzt «nd dieses Gemisch über einen Extruder nachmischt bzw. in einer entsprechenden Vorrichtung einer Knet- oder Walzbehandlung unterwirft. According to a preferred embodiment of the invention, the uniform distribution of the polyacenaphthylene to be used in the olefin polymer can be obtained by heating a mechanical mixture of the two polymers above the softening point of the olefin polymer and mixing this mixture in an extruder or in a corresponding device Subjected to kneading or rolling treatment.
In manchen Fällen hat es sich als günstig erwiesen, Polvacenaphthylen in einem aromatischen Kohlenwasserstoff gelöst dem Olefinpolymeren zuzugeben. Sas somit gegen thermische Oxidation stabilisierte Olefinpolymerisat kann direkt zu extrudierten bzw. fprUzgegossenen Artikeln, vorzugsweise Kabel- bzw. Leitunesisolierungen, verarbeitet werde i.In some cases it has been found beneficial to use polvacenaphthylene in an aromatic hydrocarbon to be added dissolved to the olefin polymer. Sas thus stabilized against thermal oxidation Olefin polymer can be added directly to extruded or injection-molded articles, preferably cables or Conductive insulation, processed i.
Die Stabilisierung mit Polyacenaphthylen als polymeres und damit nicht migrationsfähiges Antioxydans macht sich bei der Fertigung von Nachrichtenaderiso-Eungpn aus Olefinpolymerisaten, die mit hohen Abzugsgeschwindigkeiten gefahren werden, besonders Shaft bemerkbar, insbesondere wenn es sich um mit thixotropen Kohlenwasserstoffgemischen abge-Stabilization with polyacenaphthylene as a polymer and thus non-migratory antioxidants make themselves in the production of news veiniso-Eungpn from olefin polymers with high take-off speeds be driven, especially noticeable Shaft, especially when it comes to with thixotropic hydrocarbon mixtures
Handelsübliches Niederdruckpoly&thylen W^ °!,?, g/cm», MFI,*/,,, = 0,25) wurde ohne und mit Poiy- »cenuphthylenzusatz (4 Gewichtsprozent) zu lWJf-Commercially available low pressure polyethylene W ^ °!,?, g / cm », MFI, * / ,,, = 0.25) was without and with poly »Addition of cenuphthylene (4 percent by weight) to lWJf-
™ien verPreßt> wobei *» Poly^?phÄV£ einem Brabenderkneter in das Polyäthylen bei l»u ^ ™ ien ver P tear > where * » Poly ^? ph ÄV £ a Brabender kneader into the polyethylene at l »u ^
Knettemperatur eingemischt wurde „heitene„Kneading temperature was mixed in " he i tene "
Die an Hand dieser Folien bei 100 C erhaltenenThose obtained at 100.degree. C. on the basis of these films
Werte der Alterung in Reinsauerstoff zeigt die r } g. »· The r} g shows the aging values in pure oxygen. »·
Während die Induktionsperiode der unstabilisiertenDuring the induction period of the unstabilized
Folie (Kurvenzug Ϊ) etwa 80 Stunden betragt, wiroFoil (curve Ϊ) is around 80 hours, wiro
diese bei der mit Polyacenaphthylen versehenen rouethis in the case of the roue provided with polyacenaphthylene
(Kurvenzug la) nach 3500 Stunden noch nicht er-(Curve la) after 3500 hours not yet
»5 reicht.»5 is enough.
Handelsübliches, isotaküsches ^^S (d = 0,896 g/cm*, MFI190,* etwa 16) wurde ohne undCommercially available isotaküsches ^^ S (d = 0.896 g / cm *, MFI 190 , * about 16) was without and
*o mit Polyacenaphthytenzusatz (f Gewichtsprozent) zu ΙΟΟ-μ-Folien verpreßt, wolv* das Ρ"1^"^1^^ in einem Brabenderkneter in das Polypropylen bei 2100C Knettemperatur eingemischt wurde.* o with the addition of polyacenaphthytes (f percent by weight) pressed into ΙΟΟ-μ-foils, wolv * the Ρ " 1 ^" ^ 1 ^^ was mixed in a Brabender kneader into the polypropylene at 210 0 C kneading temperature.
Die an Hand dieser Folien bei 100 C eι hai enenThe hai enen at 100 C on the basis of these films
a5 Werte der Alterung m Remsauerstoff ze gt du.F ig. I. Während die Induktionspenode der Folie ohne Poly acenaphthylen (Kurvenzug 3) nur wenige Stunden beträgt, ist diese be, der nut ^{^,»β^ sehenen Folie (Kurvenzug 3a) nach 3500 Stunden You show 5 values of aging in residual oxygen. I. While the induction penode of the film without poly acenaphthylene (curve 3) is only a few hours, this be, the nut ^ {^, »β ^ see film (curve 3a) after 3500 hours
100°C dargestellt. Sowohl die unstabilisierten (Kurve 1, stimmt. . „100 ° C shown. Both the unstabilized (curve 1, correct. "
2und 3) als auch die mit Polyacenaphthylen versehe- Eine bekannte, zuverlässige undla2 and 3) as well as those with polyacenaphthylene versehe- A well-known, reliable andla
nen C'efinpolymerisate (Kurve la, la und 3fl) der Methode zur Bestimmung der therm sc^ennen C'efinpolymerisate (curve la, la and 3 fl ) of the method for determining the thermal sc ^ en
F1 g. I wurden bei etwa 180° C zu Folien (Dicke etwa Stabilität von Polymeren ist die der ^timmung derF 1 g. I became foils at about 180 ° C (thickness about the stability of polymers is that of the
100 μ) verpreßt und die Sauerstoffaufnahme in einem 4o Sauerstoff aufnahme im a bgeschlossenen Sys tem vg·100 μ) and the oxygen uptake in a 4 o oxygen uptake in the closed system vg
geschossenen System volumetrisch in Abhängigkeit Journal of apphed polymer science. Bd 1 (Wclosed system volumetrically dependent on Journal of apphed polymer science. Vol 1 (W
AbhängigkeitAddiction
D Erfindung wird durch die folgenden Beispie.e naher erläutert.D invention is illustrated by the following examples explained in more detail.
^^ ^ ^ praktische Anwendung unbrauchbar ist Dieser Wert wird als f10 Wert bezeichnet (vgl. ACS Div Org Coatings Plast. Chem, 161 st meeting 55 3\ S 639 bis 655, insbesondere Tabellen V und Vl, ^^ ^ ^ practical application is unusable This value is referred to as the f 10 value ( cf.ACS Div Org Coatings Plast. Chem, 161 st meeting 55 3 \ S 639 to 655, in particular Tables V and Vl,
PolyäÄ bei 180°C Knettemperatur eingemischt 6o bei 180°C plastifiziert und versetzt mit wurde, zu ΙΟΟ-μ-Folien verpreßt. Beispiel 4PolyäÄ mixed in at 180 ° C kneading temperature 6o plasticized at 180 ° C and mixed with was pressed into ΙΟΟ-μ-foils. Example 4
SSSSSHSSSSSSSHSS
S.sSSS.sSS
der instabilisierten Folie (Kurvenzug 1) etwa 90 Stun-B e i s ρ i e 1 5of the unstabilized film (curve 1) about 90 hours
noch nicht erreicht.not reached yet.
2 Masseprozent (bezogen auf PE) Acenaphthylen (entspricht der britischen Patentschrift 652 730)2 percent by mass (based on PE) acenaphthylene (corresponds to British patent specification 652 730)
4 Masseprozent (bezogen auf PE) Acenaphthylen (entspricht der britischen Patentschrift d52 730) Diese Mischungen wurden durch weiteres 2 Minuten Kneten homogenisiert. Die aus den Mischungen hergestellten Preßfolien (100 μ) wurden der Sauerstoffalterung unterzogen.4 percent by mass (based on PE) acenaphthylene (corresponds to British patent specification d52 730) These mixtures were homogenized by kneading for a further 2 minutes. The ones from the mixes produced press foils (100 μ) were the oxygen aging subjected.
Es wurden die Meßwerte gemäß der folgenden Zusammenstellung ermittelt, die in der F i g. graphisch aufgetragen sind.The measured values were determined in accordance with the following table, which is shown in FIG. graphically are applied.
Meßwerte der Ot-Alterungen an unvernelztenMeasured values of the O t aging on non-furled
LupoIen-1810-D-Folien 1.1810 D+ 2% 2. 1810 D + 4% LupoIen-1810-D foils 1.1810 D + 2% 2. 1810 D + 4%
Polyacenaphthylen PolyacenaphthylenPolyacenaphthylene polyacenaphthylene
Material:
Gemessen wurde an ΙΟΟ-μπι-Folien (PreDfolien).Material:
Measurements were made on ΙΟΟ-μπι foils (PreD foils).
Meßwerte:Measured values:
Die Meßwerte sind auf ml/g-Oj-Aufnahme und aufThe readings are on ml / g-Oj uptake and on
Normalbedingungen umgerechnet worden.
Meßtemperatur:Normal conditions have been converted.
Measuring temperature:
100 C.
3. 1810D f 2% 1810D + 4%100 C.
3. 1810D f 2% 1810D + 4%
Acenaphthylen und AcenaphthylenAcenaphthylene and acenaphthylene
Dies zeigt, daß der f,0-"Wcrt bei derThis shows that the f, 0 - "Wcrt in the
1. Mischung nach 1000 Stunden noch nicht erreicht1. Mixture not yet achieved after 1000 hours
wird,will,
2. Mischung nach 1000 Stunden noch nicht erreicht2. Mixture not yet achieved after 1000 hours
wird,will,
3. Mischung bereits nach 290 Stunden erreicht wird.3. Mixing is achieved after only 290 hours.
4. Mischung bereits nach 350 Stunden erreicht wird Polyacenaphthylen verleiht dem Polyäthylen einer4. Mixture is already achieved after 350 hours Polyacenaphthylene gives the polyethylene a
weitaus besseren Oxidationsschutz als Acenaphthylenfar better protection against oxidation than acenaphthylene
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |