DE2117509C2 - Thermisch stabile Polycarbonatformmasse - Google Patents
Thermisch stabile PolycarbonatformmasseInfo
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Description
R1-P
OR3
ist, worin Ri, R2 und R3 gleich oder verschieden sind
und einen unsubstituierten oder halogensubstituierten Alkyl-, Aryl-, Cycloalkyl-, Aralkyl- oder Alkarylrest
mit 1 bis 25 Kohlenstoffatomen bedeuten und in einer Menge von 0,005 bis 1 Gew.-%, bezogen auf
das Gewicht der aromatischen Polycarbonatformmasse, vorließt
2. Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeicnnet,
daß sie zusätzlich 0,01 bis 0,5 Gew.-% einer oder mehrerer Epoxyverbindungen in Form von
Di-S^-epoxy-ö-methylcyclohexylmethyladipat,
S^-Epoxycyclohexylmethyl-S^-epoxycyclo-
hexancarboxylat,
S.'t-Epoxy-e-methylcyclohexylmethyl-
S.'t-Epoxy-e-methylcyclohexylmethyl-
S^-epoxy-ö-methylcyclohexancarboxylat,
2r3Epoxycyciohexylmethyl-3,4-epoxycyclo-
hexancarboxylat,
4-(3,4-Epoxy-5-methyIcycIohexyl)-butyl-3,4-epoxycyclohexancarboxylat,
4-(3,4-Epoxy-5-methyIcycIohexyl)-butyl-3,4-epoxycyclohexancarboxylat,
3,4- Epoxycyclohexyläthylenoxid, Cyclohexylmethyl-S^-epoxycyclohexan-
carboxylat,
S^-Epoxy-ö-methylcyclohexylmethyl-e-methylcyclohexylcarboxylat,
S^-Epoxy-ö-methylcyclohexylmethyl-e-methylcyclohexylcarboxylat,
Bisphenol-A-diglycidyläther,
Tetrabrom-bisphenol-A-diglycidyläther, Diglycidylester der Phthalsäure, Diglycidylester der Hexahydrophthalsäure, Bis-epoxydicyclopentadienyläther von
Tetrabrom-bisphenol-A-diglycidyläther, Diglycidylester der Phthalsäure, Diglycidylester der Hexahydrophthalsäure, Bis-epoxydicyclopentadienyläther von
Äthylenglykol,
epoxidiertes Sojabohnenöl,
epoxidiertes Leinöl,
Bis-epoxycyclohexyladipat,
epoxidiertes Sojabohnenöl,
epoxidiertes Leinöl,
Bis-epoxycyclohexyladipat,
Butadiendiepoxid, Tetraphenylenäthylenepoxid, Indenoxid,
Octylepoxytallat,
Cyclododecenepoxid oder
Octylepoxytallat,
Cyclododecenepoxid oder
epoxidiertem Polybutadien
enthält.
3. Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Phosphonit Diphenylbenzolphosphonit,
Dinonylphenylbenzolphosphit oder Diisodecylbenzolphosphonit ist.
4. Formmasse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Epoxidverbindung Di-3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyladipat
ist
mit einem Gehalt an organischer Phosphorverbindung als Stabilisierungsmittel, die gegebenenfalls geringe
Mengen einer speziellen Epoxyverbindung enthält
Es ist bekannt, verschiedene Phosphite (siehe US-PS 33 05 520) sowie Phosphite zusammen mit Tetraarylzinn
(siehe CA-PS 7 27 700) in Polymere einzuarbeiten. Jedoch sind in den genannten Patentschriften lediglich
Phosphite wie Triaryl- und Trialkylphosphite beschrieben. Entsprechend den erhöhten Form- und Gebrauchstemperaturen von Formkörpern aus Polycarbonaten ist
es jedoch mehr und mehr von Bedeutung, Polycarbonate herzustellen, die eine verbesserte Stabilität gegen
thermischen Abbau und Verfärbung bei höheren Temperaturen aufweisen.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß durch Einarbeiten geringer Mengen eines Phosphonits in ein
Polycarbonai thermisch stabile Polycarbonatformmassen erhalten werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Polycarbonat mit verbesserter Stabilität gegen thermische
Oxidation zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man dem Polycarbonat als Stabilisierungsmittel
geringe Mengen eines Phosphonits der Formel
R1-P
OR,
OR3
65
Die Erfindung betrifft eine gpgen thermische Oxidation stabile aromatische Polycarbonatformmasse
worin Ri, R2 und R3 gleich oder verschieden sind und
einen unsubstituierten oder halogensubstituierten Alkyl-, Aryl-, Cycloalkyl-, Aralkyl- oder Alkarylrest mit 1
bis 25 Kohlenstoffatomen bedeuten, in einer Menge von 0,005 bis etwa 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der
aromatischen Polycarbonatformmasse, zugibt
Das erfindungsgemäß verwendete Phosphonit kann beispielsweise als Ri, R2 und R3 folgende Reste
enthalten: als Alkylreste den Methyl-, Äthyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, η-Butyl-, sec.-Butyl-, tert-Butyl-, n-Amyl-,
Isoamyl-, tert-Amyl-, n-Hexyl-, Dodecyl-, Nonylrest und
andere; als Cycloalkylreste den Cyclohexyl-, 2-Methylcyclohexyl-,
4-MethylcyclohexyI-, 2-Äthylcyclohexyl-,
4-Äthylcyclohexyl-, 4-Isopropylcyclohexylrest und andere;
als Arylreste den Phenyl-, Naphthyl-, 2-NaphthyI-, Biphenyl- oder Terphenylrest und andere; als Aralkylreste
den Benzyl-, Phenyläthyl-, 2-Phenyläthyl-, 1-Phenylpropyl-,
2-Phenylpropylrest und andere und als Alkarylreste den p-Tolyl-, m-Tolyl-, 2,6-Xylyl-, o-Tolyl-,
p-Cumyl-, m-Cumyl-, o-Cumyl-, Mesityl- oder p-tert.-Butylphenylrest;
als halogensubstituierte Arylreste den 2-Chlorphenyl-, 2,4,6-Trichlorphenyl-, 2,4,6-Tribromphenyl-
und andere Reste sowie deren halogensubstituierte Derivate.
Besonders bevorzugte Phosphonitverbindungen sind:
Diphenylbenzolphosphonit,
Dinonylphenylbenzolphosphonitund
Diisodecylbenzolphosphonit.
Das erfindungsgemäß angewandte Phosphonit kann entweder zusammen mit dem Monomeren in das
Reaktionsgefäß zur Herstellung des Polycarbonats gegeben werden, oder es kann hinzugegeben werden,
nachdem die Reaktion bereits angefangen hat, oder es kann am Ende der Reaktion zugegeben werden, oder es
kann mit dem trocknen Polycarbonatpulver nachträglich
vermischt werden. Vorzugsweise vermischt man das Phosphonit mit dem Polycarbonatpulver und stellt dann
Pillen aus der Formmasse her.
Zusätzlich kann das obige Polymere eine oder mehrere der nachfolgend aufgeführten Epoxyverbindungen
in einer Menge von O1Ol bis 0,5 Gew.-°/o enthalten.
Die Zahl der Wasserstoffatome dieser Epoxyverbindungen kann unter Berücksichtigung der Flüchtigkeit
der Epoxyverbindung variieren. Die Zahl der Wasserstoffatome sollte so gewählt werden, daß die Flüchtigkeit
der Epoxyverbindung gering ist Könnte sich die Epoxyverbindung bereits bei geringer Temperatur
verflüchtigen, würde sie bei der Schmelztemperatur des Polycarbonate verlorengehen und könnte nicht mehr
vorteilhaft bei der Herstellung von Formartikeln aus der erfindungsgemäßen Formmasse wirken.
Die Menge der angewandten Epoxyverbindung beträgt etwa OJM bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das
Gewicht der Polymerformmasse, vorzugsweise werden 0,03 bis 0,1 Gewl-% angewandt Grundsätzlich können
zwar mehr als 0,5 Gew.-% Epoxyverbindung angewendet werden, doch ist gefunden worden, daß höhere
Mengen die physikalischen Eigenschaften des Polycarbonate verschlechtem und damit die Brauchbarkeit des
Polymers für harte, flexible Formarukel verringern.
Die bevorzugte Epoxyverbindung ist Di-3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyladipat
Anstelle dieser Epoxyverbindung können auch andere Epoxyverbindungen mit im wesentlichen den gleichen Resultaten verwendet
werden. Dies sind ueispielsweise
S^-Epoxycyclohexylmethyl-ß^-epoxycyclo-
hexancarboxylat,
S^-Epoxy-e-methylcyclohexylmethyl-S^-epoxy-
S^-Epoxy-e-methylcyclohexylmethyl-S^-epoxy-
6-methylcyclohexancarboxylat,
2Γ3-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclo-
2Γ3-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclo-
hexancarboxylat,
4-(3,4-Epoxy-5-methylcyclohexyl)-butyl-
4-(3,4-Epoxy-5-methylcyclohexyl)-butyl-
3,4-epoxycycIohexancarboxylat,
3,4-Epoxycyclohexyläthylenoxid,
CyclohexylmethyU^-epoxycyclohexancarboxylat, S^-Epoxy-e-methylcyclohexylmethyl-
3,4-Epoxycyclohexyläthylenoxid,
CyclohexylmethyU^-epoxycyclohexancarboxylat, S^-Epoxy-e-methylcyclohexylmethyl-
6-methylcyclohexylcarboxylat,
Bisphenol-A-diglycidyläther,
Tetra-brom-bisphen 1 -A-diglycidyläther,
Diglycidylester der Phthalsäure,
Diglycidylester der Hexahydrophthalsäure,
Bis-epoxy-dicyclopentadienyläthervon
Bisphenol-A-diglycidyläther,
Tetra-brom-bisphen 1 -A-diglycidyläther,
Diglycidylester der Phthalsäure,
Diglycidylester der Hexahydrophthalsäure,
Bis-epoxy-dicyclopentadienyläthervon
Äthylenglycol,
epoxidiertes Soj&bohnenöl,
epoxidiertes Leinöl,
Bis-epoxycyclohexyladipat,
Butadien-diepoxid,
Tetraphenylenäthylenepoxid,
Indenoxid,
Octylepoxytallat,
Cyclododecenepoxid und
epoxidiertes Polybutadien.
epoxidiertes Soj&bohnenöl,
epoxidiertes Leinöl,
Bis-epoxycyclohexyladipat,
Butadien-diepoxid,
Tetraphenylenäthylenepoxid,
Indenoxid,
Octylepoxytallat,
Cyclododecenepoxid und
epoxidiertes Polybutadien.
Die zur Herstellung der Polycarbonate verwendbaren zweiwertigen Phenole sind Bisphenole, wie Bis(4-hydroxyphenyl)-methan,
2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan, 2,2-Bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)-propan, 4,4-Bis(4-hydroxyphenyl)-heptan,
2,2-Bis(4-hydroxy-3,5-dichlorphenylj-propan,
2,2-Bis(4-liydroxy-3,5-dibromphenyl)-propan
und andere; zweiwertige Phenoläther, wie Bis(4-hydroxyphenyl)-äiher, Bis(3,5-dichIor-4-hydroxyphenyl)-äther
und andere; Dihydroxydiphenole, wie ρ,ρ'-Dihydroxydiphenyl, Sß'-Dichlor-^'-dihydroxydiphenyl
und andere; Dihydroxyarylsulfone, wie Bis(4-hydroxyphenyl)-sulfon,
Bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-sulfon und andere; Dihydroxybenzole, wie Resorcin,
Hydrochinon, halogen- und alkylsubstituierte Dihydroxybenzole, wie l,4-Dihydroxy-2-chlorbenzol,
l,4-Dihydroxy-2,5-dich!orbenzo!, 1,4-Dihydroxy 3-methylbenzol
und andere und Dihydroxydiphenylsulfoxide, wie Bis(4-hydroxyphenyl)-sulfoxid, Bis-(3,5-dibrom-4-hydroxyphenyl)-sulfoxid
und andere. Eine Vielzahl zusätzlicher zweiwertiger Phenole sind zur Herstellung
von Carbonatpolymeren verfügbar und sind beschrieben in den US-Patentschriften 29 99 835, 30 28 365 und
31 53 008. Es ist selbstverständlich möglich, zwei oder mehr verschiedene zweiwertige Phenole oder ein
Copolymeres eines zweiwertigen Phenols mit einem Glycol oder mit einem Hydroxy- oder Säureendgruppen
aufweisenden Polyester oder mit einer zweibasischen Säure zu verwenden, sofern ein Copolycarbonat oder
Mischpolycarbonat anstelle eines Homopolycarbonats zur Herstellung der aromatischen Polycarbonatformmassen
eingesetzt werden soll.
Die zur Herstellung der Polycarbonate angewendeten Carbonatvorprodukte können entweder Carbonylhalogenide
oder Bisbalogenformiate sein. Beispiele für die anwendbaren Carbonylhalogenide sind Carbonylchlorid,
Carbonylbromid und Mischen von beiden. Als Bishalogenformiate sind solche zweiwertiger Phenole
(Bischlorformiat des Hydrochinons und andere) oder Glycole (Bishalogenformiat des Äthylenglycols, des
Neopentylglycols, des Polyäthylenglycols und andere) verwendbar. Das vorzugsweise verwendete Carbonat-Vorprodukt
ist Phosgen. .
Die Reaktion des zweiwertigen Phenols mit dem Carbonatvorprodukt wird in Gegenwart eines Säureakzeptors,
der entweder eine organische oder eine anorganische Verbindung sein kann, durchgeführt. Ein
brauchbarer organischer Säureakzeprtor ist ein tertiäres
Amin, wie z. B. Pyridin, Triäthylamin, Dimethylanilin, Tributylamin und andere. Als anorganischer Säureakzeptor
können z. B. ein Hydroxid, ein Carbonat, ein Bicarbonat oder ein Phosphat eines Alkali- oder
Erdalkalimetalls verwendet werden.
Als Molekulargewichtsregler können bei dem Verfahren zur Herstellung aromatischer Polycarbonate Verbindungen,
wie Phenol, Cyclohexanol, Methanol, p-tert-Butylphenol, p-Broraphenol und andere verwendet
ίο werden. Vorzugsweise findet p-tert.-Butylphenol als
Molekulargewichtsregler Anwendung.
Selbstverständlich können im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch andere üblicherweise in Polycarbonatformmassen
verwendete Zusatzstoffe benutzt werden. Dies sind z. B. Zusätze, wie der Größe nach
sortierte oder unsortierte Glasfiber oder -fäden, Pigmentfarben, Mineralfüllstoffe, wie Quarz oder
Silikate, und andere. Auch kann für die Herstellung solcher Formmassen, die duich Zerkleinern des
Extrudates einer Schneckenpresse hergestellt werden, ein belüftbarer Extruder verwendet werden, worin das
Polymer entweder unter atmosphärischem Druck, unter Vakuum oder einem Druck höher als dem atmosphärischen
Druck verarbeitet werden kann.
In den folgenden Beispielen wird die Erfindung für den Fachmann, näher erläutert. Sofern nichts anderes
angegeben, bedeuten die genannten Teile oder Prozente Gewichtsteile oder Gewichtsprozente.
IO
15
20
Zu einem Polycarbonatpulver, erhalten durch Umsetzung
äquimolarer Mengen von 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)-propan
(nachfolgend als Bisphenol-A bezeichnet) und Phosgen in einem organischen Medium, welches
einen Molekulargewichtsregler, einen Katalysator und einen Säureakzeptor enthält, werden in einen Mischer
0,02 Gew.-% Diphenylbenzoiphosphonit (diphenyl benzene phosphonite) und 0,08 Gew.-°/o Di-3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyladipat
(beide Angaben bezogen auf das Polycarbonatgewicht) gegeben. Die Mischung wird über Nacht bei 125° C getrocknet und bei etwa
276° C mittels eines Schneckenextruders in Pillenform gebracht.
Die Formmasse wird mit 1 bezeichnet
Es wird eine Polycarbonatformmasse nach Beispiel 1
hergestellt, wobei anstelle von Diphenylbenzoiphosphonit Dinonylphenylbenzolphosphonit eingesetzt wird.
Die Formmasse wird mit 2 bezeichnet.
Es wird eine Polycarbonatformmasse, wie in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt, wobei anstelle von Diphenylbenzoiphosphonit
Di-isodecylbenzolphosphonit eingesetzt wird.
Die Formmasse wird mit 3 bezeichnet.
In ein Reaktionsgefäß, welches mit einem RückPußkühler
und einem Rührwerk versehen ist, werden 1320 Teile Methylenchlorid, 113 Teile 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)-propan,
120 Teile Calciumhydroxid, 2 Teile p-tert.-ButyIphenol, 0,05 Teile Triethylamin und 0,132
Teile Diphenylbenzoiphosphonit gegeben. In die Mischung wird unter Rühren Phosgen mit einer Geschwindigkeit
von 60 Teilen/Stunde eingeleitet. Die Phosgenzugabe wird nach 53 Minuten beendet. Das Polymer
kann durch Filtrieren und Ausfällen mit Methanol in fester Form gewonnen werden. Das Produkt wird über
Nacht bei 125° C getrocknet.
Die Formmasse wird mit 4 bezeichnet.
Es wird, wie in Beispiel 4 beschrieben, verfahren,
wobei anstelle der 0,132 Teile Diphenylbenzoiphosphonit 0,245 Teile Dinonylphenylbenzolphosphonit eingesetzt
werden.
Die Formmasse wird mit 5 bezeichnet. ·-
4 Beispiel 6 -
Es wird, wie in Beispiel 4 beschrieben, verfahren,
wobei anstellt der 0,132 Teile Diphenylbenzolphospho- 55 Vergleichsprobe
nit 0,190 Teile Di-isodecylbenzolphosphonit eingesetzt werden.
Die Formmasse wird mit 6 bezeichnet.
Zum Nachweis der thermischen Stabilität gegen Verfärbung werden aus den Formmassen der Beispiele
1 bis 3 bei 343°C und 371°C durch Spritzguß Testkörper
der Größe 7,62 χ 5,08 χ 0,32 cm geformt Zum Vergleich
werden aus dem Polycarbonat von Beispiel 1, aber ohne Zusatz von Phosphonit und Epoxyverbindung ebenfalls
Testkörper geformt Testkörper von jeder Sorte werden 7 Tage bei 14O0C gealtert. Dann wird die
thermische Stabilität der Testkörper gegen Verfärbung durch die Verfärbung nach dem ASTM Yellowness
Index Test Dl925—63 T gemessen. Je kleiner die Zahl,
je geringer ist die Verfärbung des Polymers und um so besser ist die thermische Stabilität des Polymers gegen
Verfärbung.
Folgende Resultate wurden erhalten:
Folgende Resultate wurden erhalten:
Probe | Vergilbungs-I ndex | 37"C | gealtert | 371 °C |
ungealtert | 2,3 | 343 'C | 5,6 | |
343'C | 2,6 | 4,3 | 4,7 | |
1 | 2,4 | 2,6 | 4,0 | 5,4 |
2 | 2,4 | 4,7 | 4.1 | 10,8 |
3 | 2,3 | 10,7 | ||
Vergleichsprobe | 4,0 | |||
30
35
45 Zur weiteren Veranschaulichung der thermischen Stabilität gegen Verfärbung werden je 3,5 g der
Formmassen der Beispiele 4 bis b, die lediglich einen Phosphonitzusatz aber keine Expoxyverbindung enthalten,
sowie ein Vergleichs-Polycarbonat, welches keinen Phosphonitzusatz enthält, jeweils in einem Verbrennungsrohr
unter einem Druck von 660 mm Hg verschlossen. Die Rohre werden in einem Aluminiumblock
für 15 Minuteri auf 315°C erhitzt, danach gekühlt, und die Inhalte je in 25 ml destilliertem Methylenchlorid
gelöst. Es werden die prozentuale Durchlässigkeit durch die Lösungen gegen die prozentuale Durchlässigkeit
durch destilliertes Methylenchlorid bei einer Wellenlänge von 425 Nanometern gemessen. Je größer die
Durchlässigkeit, je geringer ist die Verfärbung des Polymers, um so besser ist also die thermische Stabilität
des Polymers gegen Verfärbung. Folgende Resultate wurden erhalten:
50 Probe "/.-Durchlässigkeit
94,0
94,4
94,1
94,4
94,1
Die Durchlässigkeit ist gemessen mit einer 23-mm-ZeIIe in eine m Fischer -Elektrophotometer.
Claims (1)
1. Gegen thermische Oxidation stabile aromatische Polycarbonatformmasse mit einem Gehalt an
organischer Phosphorverbindung als Stabilisierungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß
die organische Phosphorverbindung ein Phosphonit der allgemeinen Formel
10
OR2
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