DE2306940A1 - Antielektrostatische formmassen und formkoerper aus polymeren - Google Patents

Antielektrostatische formmassen und formkoerper aus polymeren

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DE2306940A1
DE2306940A1 DE19732306940 DE2306940A DE2306940A1 DE 2306940 A1 DE2306940 A1 DE 2306940A1 DE 19732306940 DE19732306940 DE 19732306940 DE 2306940 A DE2306940 A DE 2306940A DE 2306940 A1 DE2306940 A1 DE 2306940A1
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ocxh2x
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Guenther Dr Maahs
Ferdinand Von Dr Praun
Konrad Dr Rombusch
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Huels AG
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Chemische Werke Huels AG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/05—Alcohols; Metal alcoholates
    • C08K5/053—Polyhydroxylic alcohols

Description

  • Antielektrostatische Formmassen und Formkörper aus Polymeren Die Erfindung betrifft antielektrostatische Formmassen und Formkörper aus organischen Polymeren.
  • Formmassen und Formkörper aus organischen Polymeren neigen bekanntlich dazu, sich bei Transport, Lagerung, Verarbeitung und Gebrauch elektrostatisch aufzuladen. Hierdurch wird ihr Gebrauchswert im allgemeinen beträchtlich vermindert.
  • Es wurden bereits verschiedene Mittel vorgeschlagen, um diese Schwierigkeiten zu vermeiden. So kann man die Formstücke entweder mit einer Lösung bzw. Dispersion einer antielektrostatisch wirksamen Substanz behandeln oder diese in die Formmassen einarbeiten. Als im allgemeinen am wirksamstcn haben sich Aminoverbindungen erwiesen. Da diese in der für eine zufriedenstellende Ausrüstung notwendigen Konzentration im allgemeinen physiologisch bedenklich sind, hat es nicht an Versuchen gefehlt, stickstofffrebe Substanzen, z.B. Sulfonate, zu finden, die eine ähnlich große Wirksamkeit entfalten. Dies ist bisher nicht gelungen, ohne das nachteilige Nebenwirkungen auftraten. So liegt z.B. die für solche Substanzen notwendige Dosierung so hoch, daß darunter die Verarbeitung der Polymeren und die mechanischen Eigenschaften und das Aussehen der Formkörper stark leiden (DT-AS 1 215 125, DT-OS 1 544 652 und 1 544 67o; sowie japanische Patentschrift 7 143 988).
  • Es wurde auch vorgeschlagen, als Antistatika carbonsaure Salze zusajninen mit einem mehrwertigen Alkohol zu verwenden (DT-OS 2 o50 770), wobei die Salze der C1- bzw. C4-Fettsäuren bevorzugt werden, weil die antielektrostatische Wirksartikeit mit abnehmender C-Zahl zunimmt, so daß beispielsweise-bei der Anwendung des Formiats eine elektrische Oberflächenleitfähigkeit gemessen wird, die um über 3 Zehnerpotenzen höher ist als bei der des Octoats. Es war daher nicht naheliegend, daß Polyrner-Formmassen sehr gut antielektrostatisch ausgerüstet werden können, wenn man eine Mischung aus mehrwertigen Alkoholen, insbesondere Glycerin, mit höhermolekularen Sulfonaten verwendet. Es war ferner nicht naheliegend, daß die Wirkung dieser Kombination durch den Gehalt von Alkanoloxäthylaten teilweise noch gesteigert werden kann.
  • Die Aufgabe, Formmassen und Formkörper aus organischen Polymeren antielektrostatisch auszurüsten, wird dementsprechend überraschend gelöst durch einen Gehalt von o,ol bis 5,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymere, einer Mischung aus a) 30 bis 80 Gewichtsprozent von Verbindungen der Formel R(OCxH2x)m (OCyH2y)nS03M, worin R eine Alkylbenzol- oder Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 6 bis 25 Kohlenwasserstoffatomen, in der Alkyl- bzw. Alkenylgruppe x und y = 2 bis 4, m und n = o bis 20 und M = Wasserstoff oder Metall sind, und b) lo bis 70 Gewichtsprozent von Alkanpolyolen der Formel C H (OH) , worin p = 2 bis lo und q = 2 bis 6 sind.
  • p CT Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können bis zu 30 Gewichtsprozent der Mischung aus a) und b) ersetzt sein durch c) o bis 30 Gewichtsprozent von Verbindungen der Formel R(OCxH2x) OH, worin R, x und m die Bedeutung a) haben.
  • x 2x m Als Formkörper sind hauptsächlich Spritzguß-, Extrusions-und Tiefziehkörper, sowie Folien, Fäden und Pasern zu verstehen.
  • Geeignete, durch die neuen Mischungen antielektrostatisch ausrüstbare Polymere sind vor allem Polyolefine, z.B. Polymerisate aus Äthylen, Propylen, Buten-l und Penten-l, insbesondere Polyäthylene mit Molgewichten zwischen 20 ooo und 150 ooo, Polypropylene mit Molgewichten zwischen loo ooo und 800 000, Polybutene-l mit Molgewichten zwischen 300 ooo und 3 ooo ooo, Copolymere aus Äthylen und anderen Olefinen wie Propylen und Buten-l sowie Gemische aus den genannten Polyolefinen.
  • Brauchbar sind z.B. die Copolymere aus 97 % Äthylen und 3 % Buten-l; brauchbare Polymerengemische sind z.B. 80 % Polyäthylen und 20 %0 Polypropylen.
  • Geeignete, durch die neuen Mischungen antielektrostatisch ausrüstbare Polymere sind ferner vor allem Polystyrole, sowohl die durch Block-, Suspensions- oder Emulsionspolymerisation hergestellten normalen Arten als auch schlagzähe Typen wie butadienhaltige Copolymerisate oder Pfropfpolymerisate, Styrol-Acrylnitril-Copolymerisate und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Pfropf- oder -Copolymerisate. In den Polymerisaten kann das Styrol ganz oder teilweise durch substituierte Styrole wie &-Methylstyrol ersetzt sein. Besonders geeignet sind z.B. durch Suspensions- oder Blockpolymerisation hergestellte Polystyrole sowie die schlagzähen butadienhaltigen Co- oder Pfropfpolymerisate, vor allem solche mit einem Butadienanteil von 3 bis lo Gewichtsprozent.
  • Geeignete Verbindungen der Formel R(OCxH2x)m(OCyH2y)nSo3M sind solche, in denen R eine Alkylbenzol- oder Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 6 bis 25, bevorzugt 8 bis 18, insbesondere lo bis 14 Kohlenstoffatomen, in der Alkyl- bzw. Alkenylgruppe x = 2 bis 4, bevorzugt 2, y = 2 bis 4, bevorzugt 3, m = o bis 20, bevorzugt o und 3 bis 15, n = o bis 20, bevorzugt o und 1 und M Wasserstoff oder Metall, bevorzugt Alkalimetall, insbesondere Natrium, bedeuten. Sie sind in der beanspruchten Mischung zu 30 bis 80, bevorzugt 40 bis 7o Gewichtsprozent enthalten.
  • Als Alkyl- bzw. Alkenylgruppe brauchbar sind beispielsweise der n-Hexyl-, n-Octyl-, Trimethylhexyl-, n-Nonyl-, n-Decyl-, n-Decenyl-, n-Dodecyl-, n-Tridecyl-, n-Tetradecyl-, n-Hexadecyl-, n-Octadecenyl- und n-Octadecylrest. Bevorzugt werden der n-Decyl-, n-Dodecyl-, n-Tridecyl-, i-Tridecyl-, n-Tetradecylrest oder Gemischehiervon, wie z.B. das Gemisch aus C10-bis C14-Alkylresten.
  • Man erhält solche Verbindungen in an sich bekannter Weise.
  • Z.B. werden Alkylbenzol- bzw. Alkan- und Alkensulfonsäuren und deren Salze (m und n =O) durch Sulfonierung von Alkylbenzol bzw. Sulfochlorierung von Alkanen oder Alkenen und ggf. anschließender Hydrolyse der Sulfochloride oder durch Sulfoxydation und gegebenenfalls Neutralisation gewonnen.
  • Sulfonate mit Äthergruppen (m und/oder n = 1 oder mehr) erhält man beispielsweise durch Umsetzung von Alkansulton mit Alkanolen oder deren Oxsalkylierungsprodukten.
  • Geeignete Verbindungen der Formel CpH2p+2q(OH)q sind solche, in der p = 2 bis lo, insbesondere 2 bis 5, bevorzugt 3 und q = 2 bis 6, bevorzugt 3, bedeuten. Besonders geeignet ist Glycerin, doch kann man mit gutem Erfolg auch Pencaerythrit, Sorbit oder Glykol einsetzen. Sie sind in der beanspruchten Mischung zu lo bis 70, bevorzugt 20 bis 50 Gewichtsprozent enthalten.
  • Geeignete Verbindungen der Formel R(OCXH2x)mOH sind solche, in der R eine Alkyl- bzw. Alkenylgruppe mit 6 bis 25, bevorzugt 8 bis 18, insbesondere lo bis 14 Kohlenwasserstoffatomen, x = 1 bis 4, bevorzugt 2, m = 1 bis 20, bevorzugt 3 bis 15, bedeuten. Sie sind in der beanspruchten Mischung zu o bis 30 Gewichtsprozent enthalten, wobei im Falle m und n = o der Gehalt von c) bevorzugt o ist, im Falle, wenn m = 3 bis 15 und n = 1 sind, bevorzugt 5 bis 15 Gewichtsprozent.
  • Man erhält solche Verbindungen, indem man in an sich bekannter Weise an Alkanole Alkylenoxid addiert.
  • Als besonderer Vorteil kann gelten, daß bei der Herstellung von a) im Falle von m und n = 1 im allgemeinen durch Zwangsanfall auch c) entsteht, wobei man die Menge c) in-gewissem Umfang so steuern kann, daß sie im gewünschten Mengenverhältnis zu a) steht.
  • Man kann weitere, in der Kunststoffverarbeitung sonst übliche Zusätze einarbeiten, z.B. Farbstoffe, Stabilisatoren, Weichmacher, Extender, Füllstoffe, Gleit- und Treibmittel.
  • Ein besonderes Mzr3;mal der beanspruchten Gemische ist, daß diese ihre Wirksamicelt im Gegensatz zu den masten bisherigen Antistatika sofort nach der Herstellung der Formstücke entfalten. Dies ist deswegen von besonderer Bedeutung, weil die elektrostatische Aufladung des nicht oder nicht genügend ausgerüsteten Polymeren und damit die Gefahr der Staubanziehung unmittelbar nach der Entformung am höchsten ist.
  • Das antielektrostatische Verhalten der Fdrmkörper wird durch Messen des elektrischen Oberflächenwiderstandes nach DIN 53 482 geprüft.
    Verbindungen der Formeln
    Oberflächenwiderstand [M#]
    Beispiel Polymer*) R(OCxH2x)m(OCyH2y)nSO3M R(OCxH2x)mOH CpH2p+2-q(OH)q
    Nr. 1 Tag n. Herst. 7 Tage n. Herst.
    R x m y n M Gew.% R x m Gew.% Substanz Gew.% 60 % 20 % 60 % 20 % r.L.
    1v) HDPE - - - - - - 0 - - - 0 - 0 >107 >107 >107 >107
    2v) " C12H25 2 6 3 1 Na 2.0 - - - 0 - 0 1#106 >107 6#105 3#106
    3v) " C12H25 2 6 3 1 Na 1.0 - - - 0 - 0 5#106 >107 4#106 >107
    4v) " - - - - - - 0 C12H25 2 6 2.0 - 0 8#105 >107 3#105 >107
    5v) " - - - - - - 0 C12H25 2 6 1.0 - 0 8#106 >107 5#106 >107
    6v) " - - - - - - 0 - - - 0 Glycerin 2.0 >7 >7 >7 >7
    7v) " C12H25 2 6 3 1 Na 1.85 C12H25 2 6 0.15 - 0 2#105 >107 8#104 8#105
    8v) " C12H25 2 6 3 1 Na 0.9 C12H25 2 6 0.1 - 0 6#106 >107 8#105 6#106
    9 " C12H25 2 6 3 1 Na 0.9 C12H2@ 2 6 0.1 Glycerin 1.0 2#103 5#104 6#102 1#104
    10 " C8H17 2 6 3 1 Na 0.9 C8H17 2 6 0.1 Glycerin 1.0 9#103 1#105 2#103 8#104
    11 " C18H37 2 6 3 1 Na 0.9 C18H37 2 6 0.1 Glycerin 1.0 1#104 4#105 5#103 9#104
    12v) " C5H11 2 6 3 1 Na 0.9 C5H11 2 6 0.1 Glycerin 1.0 4#105 >107 2#105 >107
    13 " C12H25 2 12 3 1 Na 0.9 C12H25 2 12 0.1 Glycerin 1.0 4#103 4#104 8#102 1#104
    Verbindungen der Formeln
    Oberflächenwiderstand [M#]
    Beispiel Polymer*) R(OCxH2x)m(OCyH2y)nSO3M R(OCxH2x)mOH CpH2p+2-q(OH)q
    Nr. 1 Tag n. Herst. 7 Tage n. Herst.
    R x m y n M Gew.% R x m Gew.% Substanz Gew.% 60 % 20 % 60 % 20 % r.L.
    14 " C12H25 3 7 - 0 Na 0.9 C12H25 3 6 0.1 Glycerin 1.0 1#104 2#105 4#103 8#104
    15 " C12H25 2 6 3 7 Na 0.9 C12H25 2 6 0.1 Glycerin 1.0 8#103 1#105 1#103 5#104
    16 " C12H25 2 6 3 1 Na 0.9 C12H25 2 12 0.1 Glycerin 1.0 3#103 4#104 8#102 9#103
    17 " C12H25 2 6 3 1 K 0.9 C12H25 2 6 0.1 Glycerin 1.0 5#103 7#104 1#103 3#104
    18 " C12H25 2 6 3 1 Li 0.9 C12H25 2 6 0.1 Glycerin 1.0 6#103 9#104 2#103 1#104
    19 " C12H25 2 6 3 1 Na 0.9 C12H25 2 6 0.1 Glykol 1.0 1#104 3#105 7#103 8#104
    20 " C12H25 2 6 3 1 Na 0.9 C12H25 2 6 0.1 Penta- 1.0 2#104 2#105 9#103 9#105
    erythrit
    21v) " C14H29 - 0 - 0 Na 1.5 - - - 0 - 0 1#106 >107 6#104 8#106
    22 " C14H29 - 0 - 0 Na 1.0 - - - 0 Glycerin 0.5 4#103 6#104 6#102 4#104
    23 " C14H29 - 0 - - 0 Na 0.75 - - - 0 Glycerin 0.75 8#103 3#105 1#103 8#104
    24 " C14H29 - 0 - 0 Na 1.0 - - - 0 Glycerin 1.0 1#103 4#104 4#102 1#104
    25 " C14H29 - 0 - 0 K 1.0 - - - 0 Glycerin 1.0 2#103 6#104 7#102 1#104
    26 " C18H35 - 0 - 0 Na 1.0 - - - 0 Glycerin 1.0 9#104 8#105 4#104 3#105
    27 " C6H13 - 0 - 0 Na 1.0 - - - 0 Glycerin 1.0 2#105 1#106 8#104 6#105
    Verbindungen der Formeln
    Oberflächenwiderstand [M#]
    Beispiel Polymer*) R(OCxH2x)m(OCyH2y)nSO3M R(OCxH2x)mOH CpH2p+2-q(OH)q
    Nr. 1 Tag n. Herst. 7 Tage n. Herst.
    R x m y n M Gew.% R x m Gew.% Substanz Gew.% 60 % 20 % 60 % 20 % r.L.
    28 " C14H29 - 0 - 0 Na 1.0 - - - 0 Glykol 1.0 6#104 5#105 1#104 9#104
    29 " C12H23 - 0 - 0 Na 1.0 - - - 0 Glycerin 1.0 7#103 8#104 1#103 2#104
    30 " C10H21- - 0 - 0 Na 1.0 - - - 0 Penta- 1.0 7#104 1#105 2#204 8#104
    C6H4
    31 " C12H25- - 0 - 0 Na 1.0 - - - 0 Glycerin 1.0 4#103 3#104 2#202 1#104
    C6H4
    32v) " C12H25- - 0 - 0 K 1.5 - - - 0 - 0 6#106 >107 2#106 >107
    C6H4
    33 " C12H25- - 0 - 0 K 1.0 - - - 0 Glyerin 1.0 4#103 7#104 8#102 3#104
    C6H4
    34 " C12H25- - 0 - 0 Na 0.9 C12H25 2 9 0.1 Glycerin 1.0 6#103 3#104 4#102 3#104
    C6H4
    35 LDPE C12H25- - 0 - 0 Na 1.0 - - - 0 Glycerin 1.0 1#103 9#103 1#102 5#103
    C6H4
    36v) PP C12H25 2 6 3 1 Na 1.8 C12H25 2 6 0.2 - 0 7#106 >107 3#106 >107
    37 PP C12H25 2 6 3 1 Na 0.9 C12H25 2 6 0.1 Glycerin 1.0 2#105 5#106 8#104 8#105
    38v) PP C14H29 - 0 - 0 Na 2.0 - - - 0 - 0 >107 >107 >107 >107
    Verbindungen der Formeln
    Oberflächenwiderstand [M#]
    Beispiel Polymer*) R(OCxH2x)m(OCyH2y)nSO3M R(OCxH2x)mOH CpH2p+2-q(OH)q
    Nr. 1 Tag n. Herst. 7 Tage n. Herst.
    R x m y n M Gew.% R x m Gew.% Substanz Gew.% 60 % 20 % 60 % 20 % r.L.
    39 PP C14H29 - 0 - 0 Na 1.0 - - - 0 Glycerin 1.0 7#105 8#106 2#105 3#106
    40v) PP C12H25- - 0 - 0 Na 2.0 - - - 0 - 0 >107 >107 6#106 >107
    C6H4
    41 PP C12H25- - 0 - 0 Na 1.0 - - - 0 Glycerin 1.0 6#105 6#106 3#105 4#106
    C6H4
    42v) PBT C14H28 - 0 - 0 Na 2.0 - - - 0 - 0 >107 >107 107 >107
    43 PBT C14H29 - 0 - 0 Na 1.0 - - - 0 Glycerin 1.0 8#105 >107 4#105 >107
    44v) PBT C12H25- - 0 - 0 Na 2.0 - - - 0 - 0 >107 >107 6#106 >107
    C6H4
    45 PBT C12H25- - 0 - 0 Na 1.0 - - - 0 Glycerin 1.0 7#105 >107 4#105 6#106
    C6H4
    46v) SPS C14H29 - 0 - 0 Na 2.0 - - - 0 - 0 1#105 8#106 6#104 2#106
    47 SPS C14H29 - 0 - 0 Na 1.0 - - - 0 Glycerin 1.0 1#103 6#104 6#102 2#104
    48 SPS C12H25- - 0 - 0 Na 2.0 - - - 0 - 0 6#105 >107 1#105 8#106
    C6H4
    49 SPS C12H25- - 0 - 0 Na 1.0 - - - 0 Glycerin 1.0 1#104 5#105 8#103 4#105
    C6H4
    *) HDPE = Polyäthylen hoher Dichte LDPE = Polyäthylen niedriger Dichte PP = Polypropylen PBT = Polybuten SPS = Schlagfestes Polystyrol

Claims (5)

  1. Patentansprüche 1. Antielektrostatische Formmassen und Forrnkörper aus organischen Polymeren, gekennzeichnet durch einen Gehalt an a) 30 bis 80 Gewichtsprozent von Verbindungen der Formel R(OCxH2x)m(OCyH2y)nSO3M, worin R eine Alkylbenzol- oder Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 6 bis 25 Kohlenwasserstoffatomen, in der Alkyl- bzw. Alkenylgruppen, x und y = 2 bis 4, m und n = o bis 20 und M = Wasserstoff oder Metall sind, und b) lo bis 70 Gewichtsprozent von Alkanpolyolen der Formel CpH2p+2-q(OH)q, waorin p = 2 bis lo und q = 2 bis 6 sind.
  2. 2. Formmassen und Formkörper-nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bis zu 30 Gewichtsprozent der Mischung aus a) und b) durch c) o bis 30 Gewichtsprozent von Verbindungen der Formel R(OCXH2x)mOH, worin, R, x und m die Bedeutung a) haben ersetzt sind.
  3. 3. Antielektrostatische Formmassen und Formkörper nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in den Gemischen m = 3 bis 15 und n = 1 beträgt und die Komponente c) einen Anteil von 5 bis 20 Gewichtsprozent hat.
  4. 4. Antielektrostatische Formmassen und Formkörper nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ; daß in den Gemischen m und n = o beträgt und die Komponete c) fehlt.
  5. 5. Antielektrostatische Formmassen und Formkörper nach Patentanspruch 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Gehalt der Zusätze o,ol bis 5,o Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymere, beträgt.
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