DE2154885A1

DE2154885A1 - Verarbeitung von Chloroprenpolymeren

Info

Publication number: DE2154885A1
Application number: DE19712154885
Authority: DE
Inventors: Albert Jan Sunnyvale; Deis William Henry Belmont; Calif. Dalhuisen (V.StA.)
Original assignee: Merck and Co Inc
Current assignee: Merck and Co Inc
Priority date: 1970-11-05
Filing date: 1971-11-04
Publication date: 1972-05-10
Also published as: FI57771C; ATA950871A; AU456789B2; FI57771B; DE2154885C3; FR2113550A5; NO137156B; GB1354953A; NO137156C; ES396613A1; AU3457771A; AT326910B; BE774892A; ZA717414B; CH577013A5; IT942268B; DE2154885B2; CA986633A; JPS5436177B1

Description

Patentanwälte

Dr. Ing. Walter Abitz
Dr. Dieter F. Morf
Dr. Hans -A. Brauns

8Mlnchen86_f Ptenwneutr*.2l

14165

Merck & Co., Ine. Rahway, New Jersey, V.St.A.

Verarbeitung von Chloroprenpolyraeren

Die Erfindung betrifft Verbesserungen be.i. der Verarbeitung von Kautschukmaterialien. Insbesondere betrifft die Erfindung eine verbesserte Form einer Magnesiumoxiddispersion zur Verwendung bei der Regelung der Versengungs- und Härtungsgeschwindigkeit von Neoprenkautschukansatzen. Darüberhinaus führt das MgO-Material der Erfindung zur Herstellung von Neoprenvulkanisäten von ausgezeichneter Qualität.

Neopren ist der allgemeine Ausdruck, der auf die Gruppe synthetischer Elastomerer auf der Grundlage von Polymeren des Chloroprens (2-Chlor-1,3-bu^:fcadien) angewendet wird. Zu der Gruppe von Neoprenansätzen für den allgemeinen Gebrauch gehören im allgemeinen zwei Klassen, das schwefelmodiilzierte Neopren (z.B.

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Neopren Typ G) und das nicht schwefelmodifizierte Neopren (z.B. Neopren Typ W). Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung auf sämtliche Arten von Chloroprenpolymeren anwendbar ist, die durch Polymerisation, z.B. in Gegenwart von Mercaptanen oder anderen Modifizierungsmitteln (Kettenübertragungsmitteln), wie beispielsweise die Dialkylxanthogendisulfide, oder in Gegenwart von Schwefel mit nachfolgender Plastifizierungsbehandlung oder durch sehr begrenzte Polymerisation ohne Mittel mit nachfolgender Entfernung des unveränderten Chloroprenpolymeren, hergestellt werden. Diese sämtlichen Verfahren sind im Stand der Technik eingehend beschrieben, vgl. beispielsweise die US-PS 1 950 436, 2 227 517, 2 234 215,und 2 567 117. Neopren GNA ist ein Beispiel eines Neoprens vom Typ G. Dieses spezielle Neopren ist beschrieben und sein Herstellungsverfahren ergibt sich aus den Seiten 769 bis 771 "Synthetic Rubber», G.S. "Whitby, (John Wiley and Sons Inc. (1954)).

Zu den verwendeten Chloroprenpolymeren gehört sowohl Polychloropren selbst als auch Gemische unter Verwendung eines Chloroprenpolymeren. In gleicher Weise sind Materialien, die mit den Chloroprenpolymeren verwendet werden, wie beispielsweise Antioxidantien, Plastifizierungsmittel, Härtungsmittel, Beschleuniger, Verzögerer, Verstärkungsmittel, Pigmente und Streckmittel, bekannt, sowie die Mengen, die unter verschiedenen Umständen verwendet werden sollen. Dieser Stand der Technik ist in der Erfindung anwendbar.

Die Verwendung von MgO bei der Verarbeitung von Neoprenverbindungen ist bekannt. Der Mechanismus, durch

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den MgO das VulkanisationBverfahren günstig beeinflußt, ist nicht vollkommen geklärt, jedoch wurde der davon ausgeübte Einfluß in Y/hitby "Synthetic Rubber», (1954), Seite 775 bis 776 (John Wiley) \

kurz so beschrieben, daß er einen Ausgleich zwischen \ der Sicherheit der Verarbeitung und der Härtungsgeschwindigkeit ergibt, wenn das MgO mit anderen Oxiden, z.B. Zinkoxid, kombiniert wird. Die Verwendung von Zinkoxid als einziges Härtungsrnittel ergibt sowohl eine rasche Härtung als auch einen gleichmäßigen Här- ■ tungszustand bei längerer Vulkanisation; d.h. derartige Materialien sind "flachhärtend". Zu den Begrenzungen derartiger Verbindungen gehören eine ausgeprägte Neigung,leicht versengbar zu sein (scorchy) oder eine vorzeitige Härtung des Systems zu ergeben. j

Ferner ergibt sich eine Abflachung der Härtung bei einem relativ niedrigen Punkt. Die Verwendung von Magnesiumoxid als alleiniges Härtungsmittel erzeugt Neoprenverbindungen, die sehr langsam härtend sind ; und sicher zu verarbeiten sind, in denen jedoch die < Härtungsaktivität leicht bestehen bleibt. Ferner verbessert Magnesiumoxid die Vulkanisathärtungseigenschaften vermutlich indem es als Acceptor für die kleinen Mengen Chlorwasserstoff dient, die aus dem Neopren während der Verarbeitung, Härtung und Vulka- ι nisatalterung freigegeben werden. In Kombination ergänzen sich Zinkoxid und Magnesiumoxid einander unter Erzeugung gut ausgeglichener Materialien, deren Eigenschaften häufig zum Vorteil variiert werden können, indem das Verhältnis des einen Oxids zum anderen eingestellt, wird.

Zweck der Erfindung ist die Herstellung eines synergistischen Gemischs aus hochwirksamem MgO und

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Pentaerythrit zur Verarbeitung von Neopren. Das syner-r gistische Gemisch aus MgO und Pentaerythrit der Erfindung ergibt, wenn es bei der Verarbeitung von Neopren eingesetzt wird, einen verbesserten Mooney Scorch-Schutz (ursprünglich und nach Alterung der vulkanisierten Verbindung) und liefert verbesserte Verarbeitungs- und Lagerungssicherheit des nicht vulkanisierten Neoprene.· Ferner besitzt das synergistische Gemisch keine nachteilige Auswirkung auf die Vulkanisateigenschaften des Neoprens. Dies führt zu weniger Ausschuß und ermöglicht einen größeren Spielraum und größere Flexibilität bei der Verarbeitung und Lagerung des nicht vulkanisierten Neoprens. Dieser Ansatz aus hochwirksamem leicht dispergierbarem MgO und Pentaerythrit ist aus Magnesiumoxid und Pentaerythrit mit einem Dispergiermedium bestehend aus einem Kautschukplastifizierungsmittel oder einem oberflächenaktiven Mittel oder exnem Gemisch aus Kautschukplastifizierungsmittel mit einem oberflächenaktiven Mittel und/oder Metallseife aufgebaut.

MgO wird laufend sowohl in Pulverform als auch bestimmter dispergierter Form zur Verwendung bei der Neoprenverarbeitung eingesetzt. Jedoch führen die Pentaerythrit enthaltenden MgO-Dispersionen der Erfindung zur Herstellung von Produkten mit verbes sertem Verhalten bezüglich des Mooney Scorch-Schutzes (ursprünglich und nach Alterung) im Vergleich mit MgO-Präparaten, die zur Zeit in der Kautschukindustrie verwendet werden. Die MgO-Dispersionen der Erfindung können entweder in flüssigem oder festem Zustand bei der Verarbeitung von Neopren verwendet werden. Beispielsweise können die Dispersinen dem

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Neoprenverarbeiter in Form einer Paste^ als Stangen, Blöcke oder Pellets urd. dergleichen geliefert werden, damit die Dispersionen in bequemer Weise bei der Verarbeitung von Neopren eingesetzt werden können. Die spezielle Form der MgO-Dispersion ist eine Sache der Auswahl und kann unter Verwendung üblicher bekannter Maßnahmen hergestellt werden.

Es ist in der Industrie bekannt, daß MgO nach Aussetzung gegenüber atmosphärischer Feuchtigkeit und Kohlendioxid rasch in das Carbonat oder Hydroxid überführt wird. Jedoch sind weder Magnesiumcarbonat noch Magnesiumhydroxid bei der Neoprenvulkanisation in der V/eise, in der MgO wirksam ist, wirksam. Folglich muß ständig dafür gesorgt werden, daß das zur Verwendung bei der Neoprenverarbeitung bestimmte MgO-Präparat keinen Verlust der Aktivität erleidet. Ein anderer Vorteil der Dispersionen der Erfindung betrifft deren Fähigkeit, die Aktivität des MgO über beträchtliche Lagerungszeiträume ohne Anwendung der Sicherheitsmaßnahmen, denen die Industrie normalerweise gegenübersteht, beizubehalten.

Die Erfindung zieht die Verwendung der "Neoprenquelitäten" von MgO in Betracht, die ausgefällt und nach der Ausfällung calciniert werden. Außer diesen leicht calcinierten hoch oberflächenaktiven Formen von MgO können auch weniger aktive Arten von MgO zur Durchführung der Erfindung eingesetzt werden. Zu dieser Klasse weniger aktiver MgO-Materialien gehören stark calcinierte MgO-Arten,

Die bei Durchführung der Erfindung zu verwendende

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Menge Pentaerythrit ist nicht kritisch und kann zwischen etwa 2 lind 100 Gewichtsteilen Pentaerythrit je 100 Teile MgO variieren. Der bevorzugte Bereich kann zwischen etwa 5 bis 25 Teilen je 100 Teilen MgO variiren. Das Dispersionsmedium kann aus einem der folgenden Materialien bestehen: (1) ein Kautschukplastifizierungsmittel; (2) ein oberflächenaktives Mittel; (3) eine Kombination aus Kautschukplastifizierungsmittel und oberflächenaktivem Mittel und/oder Metallseife. Die Menge an Dispergiermedium ist nicht kritisch und kann von etwa 5 bis Gewichtsteilen Medium je 10° Gewichtsteile MgO variieren. Wenn das Dispersionsmedium aus einem Gemisch aus Kautschukplastifizierungsmittel und oberflächenaktivem Mittel oder Metallseife besteht, kann die Menge an Plastifizierungsmittel und oberflächenaktivem Mittel oder Metallseife innerhalb des Bereichs von 1 % bis 99 % mit Bezug auf den anderen Bestandteil variieren. In anderen Worten, kann man zur Bildung eines wirksamen Dispergiermediums ein Gemisch aus Plastifizierungsmittel und oberflächenaktivem Mittel oder Metallseife gebrauchen, worin das Gemisch vorwiegend aus Kautschukplastifizierungsmittel oder vorwiegend aus oberflächenaktivem Mittel oder Metallseife besteht und sämtliche Kombinationen innerhalb dieser Worte eingeschlossen sind. Darüberhinaus wird mit umfaßt, daß ein Gemisch aus oberflächenaktivem Mittel und Metallseife in Kombination mit dem Kautschukplastifizierungsmittel verwendet wird, wobei das Verhältnis von oberflächenaktivem Mittel zu Metallseife im Bereich von 1 bis 99 mit Bezug aufeinander variiert. Wenn das Dispergiermedium ein Gemisch aus oberflächenaktivem Mittel und Metallseife in Kombination mit einem Kautschukplastifizierungsmit-tjel enthält, ist

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die Menge des Gemische in Bezug auf das Kautschukplastifizierungsmittel nicht kritisch und kann im Bereich von etwa 1 bis 99 %t bezogen auf das Gewicht des Kautschukplastifizierungsmittels, variieren.

Die Menge des bei der Verarbeitung von Neopren zu verwendenden MgO-Pentaerythrit-Dispersionsmediums variiert gewöhnlich zwischen etwa 2 bis 16 Gewichtsteilen je 100 Teile Kautschuk. Dazu gehören Systeme-, in denen das synergistische Gemisch aus MgO und Pentaerythrit als ein Verarbeitungsmaterial sowohl mit als auch ohne Gegenwart anderer Metalloxide verwendet wird. Für die meisten Anwendungen liegt die empfohlene Menge bei 4 phr.

Die spezielle Qualität des Pentaerythrits ist nicht kritisch, und es kann jede beliebige handelsübliche Quelle an Pentaerythrit zur Durchführung der Erfindung verwendet werden. Beispielsweise kann die reine Verbindung an sich sowie als technisches Pentaerythrit, wie beispielsweise Hercules PE-200 mit den folgenden Eigenschaften in wirksamer V/eise zur Durchführung der Erfindung eingesetzt

FE 200

Monopentaerythritgehalt, % 88+2

Hydroxylgehalt, % 48+1

Asche (als Na₂SO^), % 0,01 max.

Gesamtfeststoffe, % 99,5 min.

Farbe, ASTM Pt-Co 35 max. Feinheit

auf einem Sieb mit Sieböffnungen von 0,074 mm (200 mesh) zurückgehalten, % nichts

auf einem Sieb mit Sieböffnungen von 0,044 mm (325 mesh) zurückgehalten, % 1,0 max.

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Das spezielle Kautschukplastifizferungsmittel, das zur. Durchführung der Erfindung verwendet wird, ist nicht kritisch, und dazu gehören solche Plastifizierungsmittel, die bekannt sind und üblicherweise für diesen Zweck vom Fachmann auf dem Kautschukgebiet verwendet werden. In dieser Hinsicht vergleiche Morton "Introduction to Rubber Technology", Seiten 151 bis 171, Reinhold Publ. Comp. (1964); Murray und Thompson, "The Neoprenes", Seiten 39 bis 41, DuPont (1963); die dort angegebenen Plastifizierungsmittel werden in die vorliegende Beschreibung mit einbezogen. Zu dieser Klasse gehören Petroleumöle, wie beispielsweise paraf-P finische, naphthenische und aromatische Ölej Harz, Wachse und Asphalt, die sich von Erdöl ableiten, sind gleichfalls von dieser Klasse umfaßt. Auch umfaßt sind Mineralöle; Ester, z.B. Ester organischer Alkohole und mehrbasischer Säuren; Harze und Polymere, z.B. aroma-' tische Kohlenv/asserstoffharze, Polyisobutylen und PoIybutylen; Öle, Pech und Harze, die aus Pinien und Kohlenteer erhalten werden; natürliche Fette und Öle (Pflanzenöle, trocknende Öle (blown oils), Fettsäuren).

Als typische Vertreter der Petroleumöle kann speziell auf folgende hingewiesen werden: paraffinische Petrofe leumöle, wie beispielsweise Cyclolube 2310 (Golden Bear DiI Company), naphthenische Öle, z.B. Shellflex 371 (Shell Chemical Company), und Cyclolube 138 (Golder Bear Oil Company) und aromatische Öle, wie beispielsweise Bearflex LPO (Golden Bear Oil Company) und Califlux 550 (Golden Bear Oil Company). Beispiele für Ester sind Butyloleat, Dibutylphthalat und Trikresylphosphat, Dioctylsebacat, Trioctylphospliat und Triäthylenglykolcaprylat. Beispiele für Harze und Polymere

— 8 —

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sind Kenflex N (aromatischer Kohlenwasserstoff) BRC-22, Para-Flux und Vistanex LM-MH (ein nicht färbendes Polyisobutylen mit einem mittleren Molekulargewicht aufgrund der Viskosität (Staudinger) von 10 000 bis 11 700). Beispiele für Pflanzenöle, die zur Kompoundierung der
Chloroprenpolymeren verwendet werden können, sind Leinsamenöl, Rapssamenöl und Saf ranblumenöl.-

Die Eigenschaften typischer Petroleumöle, die als Plastifizierungsmittel verwendet werden können, sind wie folgt:

Shellflex 571

Viskosität, SSU/38°C (1OO°F) 420

SSU/99°C (210⁰F) - 53,1

Dichte, ⁰API 26,1

Spezifisches Gewicht/i6^pC (60⁰F) 0,8978

kg/m³ (pounds/gallon) 895,62 (7,476)

Farbe, ASTM LO,5

Flammpunkt, c.o.c.°C(°F) 216 (420)

Gießpunkt, ⁰C (⁰F) -32 (-25)

Flüchtigkeit, 22 h/iO6°C (225⁰F) Gew.-% 0,62

Neutralisationszahl mg KOIl/g '" 0,03

Destillation, ⁰C (⁰F)

I9P 377 (710)

5 % 395 (745)

10 % 402 (757) ■

50 % _:432 (810)

90 % 463 (865)

Anilinpounkt, ^rC (⁰F) 99 (209)

UV-Ab.'sorption ca. 260 mm ' 0,9

ViskoGitüt-Dichte-Konstante 0,840

Brechungöindex^OO 1,4890

Brochungsabfangung (Refractivity Intercept) 1,0423

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Molekular-Analyse, Ton-Gel, Gew.-%

Asphaltene O

Polare Verbindungen 0,3

Aromaten 15,5

Gesättigte Verbindungen 84,2

Analyse auf Kohlenstoffatome, %

Aromatische Kohlenstoffatome, C^ 2

Naphthenische Kohlenstoff atome, Cjt 44

Paraffinische Kohlenstoff atome, C_p 54

Kautschukstrecköl ASTM-Typ 4

- 10

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ro ο co

Spezifisches Gewicht 16°C(6O F)

°API-Dichte Farbe, ASTH D-1500

Viskosität, SUS ca. 3S⁰C( 100⁰F Viskosität, SUS ca. 99°C_v210^oF Gießpunkt, ⁰C(⁰F) Flammpunkt, COC, ⁰C(JjF Brennpunkt, COC, ⁰C(⁰F

Anilinpunkt, ⁰C(⁰F) Gemischter Anilinpunkt, ⁰C( F) Hittieres Molekulargewicht Brechungsindex ZCPQ

Molekularanalyse

ASTH D-2006 (Rostler)

Asphaltene

Stickstoffbasen

Erste säureaffine Stoffe

Zweite säureaffine Stoffe Paraffine Aromatisches Gel Molekularanalyse,ASTM D-2007 (Ton-Gel)

Asphaltene Polare Verbindungen Aromaten Gesättigte Verbindungen Neutralisationszahl Viskositätsindex Viskositäts-Dichte-Konstante Brechungsabfangung (Refractive

Intercept) n-d-M

CALIFLUX
550

1,0217
7,0
D8,0

313 000
475

32(90)
240(465)
269(515)

EEARFLEX LPO

0,9679 14,7 2,0

138

130 38 -38 154 188

-35!

310

370

' _N 15(59,0)

35,5(95,8) — 435 255

1,5843 1,5422

Cp

kg/m3 (lbs Wt/gal)

keine
31
22
38
9
91

keine
28
63
9

0,04
-1146 .
0,9667

1,0748

54
7
39
1030 (8,6)

keine

17 63 18 82

keine

77 20

0,03 -104 0,9520

1,0548

38 34 23 955 (8,0)

0,9573 16,3

2 86,3,

-9,5(15) 219(425) 243(470)

CYCLOLUBE 4053

0,9053 24,8 3,0

2310

539 56

411 1,5294

keine

keine 10 50 40

0,04 -56 0,9020

1,0526

945^(7,9)

-29 204

235

-20 400

455

436 1,4936

1,0444

40 54 898 (7.5)

0,9236 21,7 3,0

1430 78

-12 225 260

10)

435)

500)

71(158) 95(204,1) 90(195,4)

410 1,5043

keine	keine
1	2
4	9
26	33
69	56
31	44
keine	keine
1	2
26	40
73	58
0,04	0,03
43	18
0,8426	0,86

1,0463

10 43 47

Qualität Nr.

Die Eigenschaften typischer Mineralöle, die als Plastifizierungsmittel bekannt sind, sind wie folgt:

Spezif.Gewicht Saybolt- Kinematische bei_rt15,5^cG viskosität Viskosität

_o5 (60⁰F)

bei Englerviskosität ASTM-Gießpunkt Flammpunkt

(MAX.) _ COC (Min.) b.37,8^cC (100⁰F) 20³C 50⁰C ⁰C ( F) ⁰C (⁰F)

350 USP 0,830/0,895 345/355 74/77 85 HF 0,845/0,860 80/90 15/18 32,0
5,0

5,6
2,0

-23
- 7

ο co oo

(-10) 221
(+20) 188

14165 _Λ

Typische Beispiele für Metallseifen oder Fettsäureester von Metallen, die im Rahmen der Erfindung liegen, sind die Stearate, Oleate, Palmitate und Octoate von Ca, Al, Mg und Fe. Andere Metalle, die verwendet werden können, sind Zn, Cd, Ba, Pb, Na, K, Li und Ni. Bevorzugte Beispiele für die Metallseifen sind Mg-Stearat, Ca-Stearat, Al-Stearat, Fe-Distearat und Fe-Tristearat.

Die innerhalb des Pahmens der Erfindung liegenden oberflächenaktiven Mittel sind entweder nicht ionische oder ionische oberflächenaktive Mittel oder deren Gemische. Als Beispiele für Klassen bekannter Materialien seien folgende genannt:

Nicht ionische Mittel
Mono- und Diglyceride
Sorbitanfettsäureester
Polyoxyäthylensorbitanf ensäureester Polyoxyäthylensorbitester
Polyoxyäthylensäuren
Fettalkohole
Polyäthylenglykole

Nonylphenoxypoly-(äthylenoxy)-äthanole Fettsäureester von Glycerin, Äthylenglykol, Di- und Polyäthylenglykol, Propylenglykol modifiziertes Poly-(vinylpyrrolidon), wie beispielsweise Ganex V Polymere

modifiziertes Polyäthylen mit niedrigem Molekulargewicht, (wie beispielsweise Epolene).

Ionische Mittel '

Alkylarylsulfonate

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Es sei darauf hingewiesen, daß die Wahl eines spezifischen oberflächenaktiven Mittels für die Durchführung der Erfindung nicht kritisch ist, solange es entweder ein nicht ionisches oder ionisches oberflächenaktives Mittel ist und die Neoprenvulkanisation nicht stört. Zu typischen oberflächenaktiven Mitteln gehören folgende:

Name der Verbindung; Klasse

Nicht ionische Mittel

Span 40, Sorbitanmonopalraitat

Span 80, Sorbitanmonooleat

Span 85, Sorbitantrioleat

Tween 20, Polyoxyäthylen (20)

Tween 40, Polyoxyäthylen (20)

Tween 60, Polyoxyäthylen (20)

Tween 80, Polyoxyäthylen (20)

Renex 20, Polyoxyätbylen-ester gemischter" Fettsäuren und Harzsäuren

Tergitol NPX

Tergitol 15-S-9

Emulphor VN-430 Igepal CO-430

Glycerin-raono st earat Sorbitanfettsäureester

Sorbitanfettsäureester

Sorbitanfettsäureester.

Sorbitan-monolaurat

Sorbitan-monopalmitat

Sorbitan-raonostearat

Sorbitan-monooleat

Polyoxy-

äthylen-

sorbitan-

fettsäure-

ester

Polyoxyäthy1ens äuren

Nonylphenyl-polyglykoläther

Glykoläther eines linearen ' Alkohols

polyoxyäthylierte Fettsäure Nonylphenoxypoly-(äthylen-

Fettsäureester von Glycerin

- 14 -

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14165 IC

Name der Verbindung · Klasse

Nicht-ionische Mittel

Glycerin-tristearat Fettsäureester von Glycerin Cetyl-stearyl-alkohol Fettalkohol Carbowax 4000 Polyäthylenglykol

Epolene E-14 modifiziertes Polyäthylen

mit niedrigem Molekulargewicht

Ganex V-216 ■ modifiziertes Poly-(vinyl

pyrrolidon)

Ionische Mittel Atlas G-3300 Alkylarylsulfonat

Hinsichtlich v/eiterer Ausführungsformen von nicht-ionischen und ionischen Mitteln, die zur Durchführung der Erfindung verwendet werden können, wird auf Veröffentlichungen, wie beispielsweise ''General Characteristics of Atlas Surfactants" (1963) und "Detergents and Emulsifiers" (1969) Annual, John ¥. McCutcheon hingewiesen. Auf die dort beschriebenen nicht-ionischen und ionischen Mittel wird hier Bezug genommen.

Zu typischen Beispielen für Kombinationen von oberflächenaktiven Mitteln mit und ohne Metallseifen

gehören folgende:

(Das bevorzugte Verhältnis der Bestandteile ist in Klammern angegeben)

Span 80/Tween 60 (50/50) Span 80/Tween 80 (60/40)

Span 80/Tween 80/Äthylenglykol-monostearat (25/25/50) Span 80/Tween 80/Glycerin-monostearat (40/30/30)

- 15 209820/0961

14165 ld 2154865

Span 80/Tween 80/Epolene E-14 (20/15/65) Span 80/Tween 80/Ca-Stearat (4o/30/30) Span 80/Tween 80/Carbowax 4000 (40/30/30) Span 80/Ca-Stearat (60/40) Span 80/Al-Stearat (6o/4O) Igepal C0-430/Ca~Stearat (67/33) Igepal CO-430/Al-Stearat (67/33)

Obgleich die genauen Gründe für die erheblich verbesserten Ergebnisse, die durch die erfindungsgemäßen ein synergistisches Gemisch aus MgO und Pentaerythrit enthaltenden Dispersionen erhalten werden, nicht vollständig geklärt ist, nimmt man an, daß die günstigen Wirkungen auf das Pentaerythrit zurückgehen, das in Gegenwart von MgO auf das Polymere einen Stabilisierungseffekt ausübt.

Pentaerythrit enthaltende MgO-Dispersionen gemäß der Erfindung können unter Anwendung bekannter Maßnahmen hergestellt werden. Eine v/irksame Methode besteht in' der Dispergierung des MgO und Pentaerythrits in dem Dispersionsmedium durch kräftiges Vermischen. Vermischen unter hoher Scherwirkung ist zweckmäßig. Die Dispersion kann bei Raumtemperatur hergestellt werden, jedoch wenden erhöhte Temperaturen (80 bis 12CfC) bevorzugt. Es sei erwähnt, daß die Verminderung der Teilchengröße des MgO (vor", nach oder während der Herstellung der Dispersion) das Verhalten der Dispersion verbessert.

Sämtliche in den folgenden Beispielen verwendeten Dispersionen wurden in einem Doppelarm-Sigmablattmischer hergestellt. Der Mischer besaß eine Arbeitskapazität von 2,73 1 (0,7 Gallonen) und war zur Dampf-

- 16 209820/0961

14165

erhitzung ummarrteli;. Die Dispersionen warden hergestellt, indem sämtliche Bestandteile einschließlich Pentaerythrit, jedoch mit Ausnahme von MgO zusammengegeben wurden und unter Erhitzen vermischt wurden, bis eine Temperatur von 100 bis 105⁰C erreicht war, dann das MgO zugegeben wurde und das Vermischen bei 100 bis 105^cC fortgesetzt wurde, bis eine vollständige Benetzung des MgO und des Pentaerythrits durch das Dispergiermedium erhalten wurde.

Die Neoprenkompoundierung erfolgte auf einer Zweiwalzen-Laboratoriumskautschukmühle. Die Kautschukmühle besaß eine Vorderwalze und eine Rückwalze, die jeweils einen Durchmesser von 15 cm (6 inches) und eine Länge von 33 cm (13 inches) aufwiesen. Die Vorderrolle arbeitete bei 24 upm und die Rückwalze bei 33,6 upm. Ein Motor von 7,5 PS wurde zum Antrieb der V7alze verwendet. Die in den folgenden Beispielen verwendete Neoprenkautschukmasse weist folgende Zusammensetzung auf: ·

Neoprenkautschuk

Neopren GNA	100 Teile
Stearinsäure	0,5
MgO-Pulver oder Dispersion (mil? oder ohne Pentaerythrit)	4
SRF-Ruß	29
Neozon A (N-Phenyl-a-naphthyl- amin, Antioxidationsmittel)	2
ZhO	5

Der Kautschuk wird auf die Vorderrolle der Laboratoriurnsmühle aufgegeben und die Mühle betrieben, bis das Band oder Fell glatt und frei von Löchern ist.

- 17 209820/0961

Aufeinanderfolgend werden Stearinsäure, MgO (Pulver oder Dispersion), Ruß, Neozon A und ZnO zugegeben. Jeder Bestandteil wird gleichmäßig über die Walzen und mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit zugegeben und wird in das Gemisch aufgenommen, bevor der nächste Bestandteil zugegeben wird. Nach dem Vermischen wird der Ansatz von der Mühle entfernt, gewogen und wieder auf die Mühle gebracht. Die ¥alzen werden auf einen Abstand von 0,76 mm (0,030 inches) voneinander eingestellt. Das Material wird sechsmal durch die Mühle gegeben. Während des Mahlens wird Wasser mit einer Temperatur von 2OfG (68⁰F) durch die Walzen geleitet. Das Material wird dann von der Walze in Form eines Bogens oder Fells abgenommen.

Das Mooney Scorch Verhalten wurde mit einem Monsanto Mooney Rheometer bei 127¹C unter Verwendung eines kleinen Rotors gemäß der ASTM-Testmsthode D1646-63 bestimmt..

Das in den folgenden Beispielen verwendete MgO von Neoprenqualität ist Maglite D Nr. 3231, ein leicht calciniertes Magnesiumoxid mit hoher Oberfläche, das von Merck & Co., Inc. geliefert wird. Es besitzt folgende typische Eigenschaften:

Chemische Analyse Typischer Wert

Magnesiumoxid MgO 93,10 % Glühverlust 4,86

Kohlendioxid CO₂ 0,46

Gebundenes Wasser H₂O 4,40 Calcirnoxid CaO 0,79

Siliciumdioxid SiO₂ 0,27

- 18 -

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14165 '

Chemische Analyse Typischer Wert

Chlorid Cl	0,17
Sulfat SO-, 3	0,68
Eisenoxid Fe₂°3	0,03
Aluminiumoxid Al₂O,	0,10
Mangan Mn	0,0017
Kupfer Cu	0,0002
säureunlösliche Bestandteile	0,05
Physikalische Analyse	Typischer Wert

Aussehen

Brechungsindex
Spezifisches Gewicht Gewicht je kg
Schüttdichte (lose)

sauberes, weißes geruchloses Pulver

1,64

3,32 kg/m³ (2,8 lb./gal.) 0,36 g/cm³ (21 pcf)

Siebanalyse

durch Sieböffnungen von 149 /u

(100 mesh)

durch Sieböffnungen von 74 /u

(200 mesh)

durch Sieböffnungen von 44 /u

(325 mesh)

primäre Teilchengröße, bestimmt durch ein Elektronenmikroskop

mittlere Verteilung

0,05 0,10 -

0,15 -

0,20 Oberflächenbereich
Jodzahl

0,05 Mikron 0,10 Mikron 0,15 Mikron 0,20 Mikron 0,25

100 % 100 % ~9⁽J,5 % 0,086 /u

20,9 %

48,8

20,2

7,1 3,0

m²/g 135

- 19 -

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14 165

Die Dispersionen wurden in einen Neoprenkautschukansatz wie vorstehend angegeben unter Verwendung einer Laboratoriumsmühle kompoundiert; sie wurden zu 4 phr (Teile je 100 Teile Kautschuk) verwendet. Zum Vergleich wurde Maglit-D-Pulver in gleicher Weise kompoundiert und zu 4 phr verwendet.

Das Verhalten der Zugabe der Dispersionen und Pulver zu der Neoprenverbindung wurde aus den Mooney Scorch t^Q-Zeiten bewertet. T^₀ isi: die Zeit, die notwendig ist, um die Mooney-Viskosität 10 Einheiten über das Minimum zu erhöhen. Zweckmäßig sollten die t.Q-Zeiten

P für die ursprüngliche Mooney Scorch relativ lang sein (ähnlich der, die sich aus der Verwendung von Maglit-D-Pulver bei 4 phr ergibt). Dann wurden die nichtvulkanisierten Verbindungen während 6 Tagen bei 5O⁰C gealtert, wonach die Mooney-Viskosität t^Q-Zeit bestimmt wurde. In günstiger Weiss soll be die Veränderung der t.Q-Zeit während der Alterung im Behälter gering sein. Wenn die t_1Q-Zeiten der ursprünglichen oder der im Behälter gealterten Verbindungen kurz sind, so hat der Kautschukverarbeiter nicht genügend Zeit, um seine Verbirdüngen zu verarbeiten und zu vulkanisieren. Dies lührt zu Ausschuß. Relativ hohe

b t^Q-Zeiten setzen die Verluste durch Ausschuß herab und ermöglichen weniger kritische Bedingungen für die Verarbeitung und Lagerung der nicht-vulkanisierten Neoprenverbindungen.

Beispiel 1

In diesem Beispiel wird das Verhalten einer MgO-Dispersion mit Pentaerythrit (Reagensqualität) mit einer

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gleichen Dispersion ohne diesen synergistischen Zusatz unter Verwendung von Mineralöl als Dispersionsmedium verglichen. Die Dispersinen wurden zu 4 phr in Neopren verwendet.

Dispersionsmasse (Gewichtsprozent)

Ursprünglich und Alterung im Behälter Mooney Scorch Schutz tZit (Hinuten)

Maglit-D Penta- Mineralerythrit öl

Ursprung- nach 6 Talich gen bei 5O⁰C

50 50

34
44

28

Die Ergebnisse zeigen klar die durch Pentaerythrit hervorgerufene günstige synergistische Wirkung.

Beispiel 2

In diesem Beispiel wurden die Dispersionen in einem Diopersionsmedium hergestellt, das aus einem naphthenisqhen Petroleumöl, einem oberflächenaktiven Mittel (Nonylphenoxypoly-(äthylenoxy)-äthanol) und einer Metallseife (Calciumstearat) bestand. Das Verhalten mit und ohne Pentaerythrit (technische Qualität) wurde mit Haglit-D-Pulver verglichen. Die Dispersionen und das Pulver wurden jeweils zu 4 phr in Neopren verwendet:

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Dispersionsmasse (Gewichtsprozent) Ursprünglich und Alterung im Behälter Mooney Scorch Schutz t₁₀~Zeit (Minuten)

Maglit D Pentaerythrit Öl Oberflächenaktives Metallseife

Mittel ursprünglich

nach 6 Tagen bei 5O³C

O CO OO

50 — 45 3,5

47,5 2,5 45 3,5

45 5 45 3,5

40 10 45 3 verglichen mit Maglit D-Pulver

40	25
43	30
43	30
44	32
36	25

ro ro N)

-ι

UI

•Ρ-00 00

Das Beispiel zeigt, daß die Dispersionen der Erfindung ein besseres Verhalten als Pulver und Dispersion nach dem Stand der Technik ergeben.

Beispiel 3

In ähnlicher t/eise kann eine Dispersion unter Verwendung der folgenden Zusammensetzung hergestellt und bewertet v/erden:

Maglit D 50 Gewichtsprozent

Pentaerythrit 2,5 Gewichtsprozent

oberflächenaktives Mittel 47,5 Gewichtsprozent

Herstellung von Pentaerythrit enthaltender MgO-Dispersion in Stangenform

Nach Herstellung der Dispersion durch Vermischen unter hoher Scherung wird die heiße Dispersion durch einen heißen Extruder extrudiert. Die extrudierte Stange
wird dann in die gewünschten Längen geschnitten und
auf Raumtemperatur gekühlt.

Herstellung von Pentaerythrit enthaltender I-feO-Dispersion in Pelletform

Pellets wurden durch Zugabe des heißen Dispersionsmediums zu dem Pulver unter langsamem Vermischen bei etwa 10O³G hergestellt. Eben genug Dispersionsmedium wird zugegeben, um die Teilchen zu koaleszieren.

Nachdem bestimmte typische Ausfuhrun&sformen und Einzelheiten zur Erläuterung der Erfindung aufgeführt wurden, ist es dem Fachmann auf dem Gebiet klar, daß

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verschiedene Veränderungen und Modifikationen durchgeführt v/erden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

Patentansprüche

1. Chloroprenpolymeres, das Pentaerythrit und eine dispergierbare Form von MgO enthält.

2. Polymeres nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispersionsmedium ein Kautschukplastifizierungsmittel, ein oberflächenaktives Mittel, ein Gemisch aus einom Kautschukplastifizierungsmittel mit einem oberflächenaktiven Mittel, ein Gemisch aus einem Kautschukplastifizierungsmittel mit einer Metallseife oder ein Gemisch eines Kautschukplastifizierungsmittels, oberflächenaktiven Mittels und Metallseife aufweist.

3. Polymeres nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es etwa 2 bis etwa 100 Gewichtsteile Pentaerythrit je 100 Gevichtsteile MgO, etwa 5 bis 70 Gewichtsteile Dispersionmedium je 100 Gewichtsteile MgO enthält, wobei das MgO, Pentaerythrit und das DisperEionsmedium in einer Menge von etwa 2 bis etwa 16 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile Polymeres vorliegen.

4. Polymeres nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich.net, daß das Dispersionsmedium ein Kautschukplastifizierungsmittel aufweist.

5. Polymeres nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kautschukplastifizierungsmittel ein Petroleumöl ist.

6. Polymeres nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispersionsmediurn ein Gemisch aus einem Kautschukplastifizierungsmittel, einem oberflächenaktiven Mittel und einer Metallseife ist.

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7. Polymeres nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kautschukplastifizierungsmittel ein Petroleumöl, das oberflächenaktive Mittel Sorbitanmonooleat und die Metallseife Calciumstearat ist.

8. Polymeres nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel aus Nonylphenoxypoly-(äthylenoxy)-äthanol besteht.

9. Verfahren zur Verwendung von MgO bei der Kompoundierung und Verarbeitung von Chloroprenpolymeren, dadurch gekennzeichnet, daß Pentaerythrit und eine dispergier-

fe bare Form von MgO verwendet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dispersionsmedium verwendet wird, das ein Kautschukplastifizierungsmittel, ein oberflächenaktives Mittel, ein Gemisch aus einem Kautschukplastifizierungsmittel mit einem oberflächenaktiven Mittel, ein Gemisch aus einem Kautschukplastifizierungsmittel mit einer Metallseife oder ein Gemisch eines Kautschukplastifizierungsmittels, eines oberflächenaktiven Mittels und einer Metallseife aufweist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 2 bis etwa 100 Gewichtsteile Pentaerythrit je 100 Gewichtsteile MgO, etwa 5 bis 70 Gewichtsteile Dispersionsmedium je 100 Gev/ichtsteile MgO verwendet werden, wobei das MgO, Pentaerythrit und Dispersionsmedium

in einer Menge von etwa 2 bis etwa 16 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteilen Polymeres vorliegen.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,daß ein Dispersionsmedium verwendet wird, das ein Kautschukplastifizierungsmittel enthält..

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13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Kautschiikplastifizierungsmittel ein Petroleumöl verwendet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,daß als Dispersionmedium ein Gemisch aus einem Kautschukr· plastifizierungsmittel, einem oberflächenaktiven Mittel und einer Metallseife verwendet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Kautschukplastifizierungsmittel ein Petroleumöl, als oberflächenaktives Mittel Sorbitanmonooleat und als Metallseife Calciumstearat verwendet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß als oberflächenaktives Mittel Nonylphenoxypoly-(äthylenoxy)-äthanol verwendet wird.

17. Masse zur Verwendung bei der Kompoundierung und Verarbeitung von Chloroprenpolymeren, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Pentaerythrit und einer dispergierbaren Form von MgO.

18. Masse nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet _f daß

das Dispergiermedium ein Kautschukplastifizierungsmittel, ein oberflächenaktives Mittel, ein Geraisch aus einem Kautschukplastifizierungsmittel mit einem oberflächenaktiven Mittel, ein Gemisch aus einem Ivautschukplastifizierungsmittel mit einer Metallseife oder ein Gemisch eines Kautschukplastifizierungsmittels₃eines oberflächenaktiven Mittels und Metallseife enthält.

19. Masse nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 2 bis etwa 100 Gewichtsteile Pentaerythrit je 100

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Gewichtsteile MgO, etwa 5 bis 70 Gewichtsteile Dispersionsmedium je 100 Gewichtsteile MgO enthält, wobei das MgO, Pentaerythrit und Dispersionsmedium in einer Menge von etwa 2 bis etwa 16 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile Polymeres vorliegen.

20. Masse nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispersionsmedium ein Kautschukplastifizierungsmittel aufweist.

21. Masse nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Kautschukplastifizierungsmittel ein Petroleumöl ist.

22. Masse nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispersionsmedium ein Gemisch aus einem Kautschukplastifizierungsmittel, einem oberflächenaktiven Mittel und einer Metallseife ist.

23. Masse nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Kautschukplastifizierungsmittel ein Petroleumöl, das oberflächenaktive Mittel Sorbitanmonooleat und die Metallseife Calciumstearat ist.

24. Masse nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel Nonylphenoxypoly-(äthylenoxy)-äthanol ist.

25. Masse nach Anspruch 23 in Stangenform oder pelletisierter Form.

26. Masse nach Anspruch 24 in Stangenform oder pelletisiorter Form.

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27. Verfahren zur Herstellung eines vulkanisierbaren Chloroprenpolymeren, dadurch gekennzeichnet, daß Pentaerythrit und eine dispergierbare Form von MgO zu einem Chloroprenpolymerensystem zugegeben werden.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dispersionsmedium verwendet wird, das ein Kautschukplastifizierungsmittel, ein oberflächenaktives Mittel, ein Gemisch aus einem Kautschukplastifizierungsmittel mit einem oberflächenaktiven Mittel, ein Gemisch aus einem Kautschukplastifizierungsmittä. mit einer Metallseife oder ein Gemisch eines Kautschukplastifizierungsmittels, eines oberflächenaktiven Mittels und einer Metallseife aufweist.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 2 bis etwa 100 Gewichtsteile Pentaerythrit je 100 Gewichtsteile MgO, etwa 5 bis 70 Gewichtsteile Dispersionsmedium je 100 Gewichtsteile MgO vorliegen, wobei das MgO, Pentaerythrit und Dispersionsmedium in einer Menge von etwa 2 bis etwa 16 Gewichtsteilen je 100 Gev/ichtsteile Polymeres vorliegen.

30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dispersionsmedium verwendet wird, das ein Kautscraikplastifizierungsrnittel aufweist.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß als Kautschukplastifizierungsmittel ein Petroleumöl verwendet wird.

32. Verfahren nach Anspruch 29» dadurch gekennzeichnet, daß als Dispersionsmedium ein Gemisch eines Kautschukplasti-

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fizierungsmittels, eines oberflächenaktiven Mittels und einer Metallseife verwendet wird.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß als Kautschukplastifizierungsmittel ein Petroleumöl, als oberflächenaktives Mittel Sorbitanmonooleat und als Metallseife Calciumstearat verwendet werden.

34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß als oberflächenaktives Mittel Nonylphenoxypoly-(äthyienoxy)-äthanol verwendet wird.

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