DE2335051A1

DE2335051A1 - Verfahren zur herstellung von kompositionsmaterialien mit hoher schlagfaehigkeit und steifigkeit sowie danach erhaltene zusammengesetzte polymermaterialien

Info

Publication number: DE2335051A1
Application number: DE19732335051
Authority: DE
Inventors: Claude Bleiman; Jean Mercier; Michel Van Russelt
Original assignee: GERDEC
Current assignee: GERDEC
Priority date: 1972-07-11
Filing date: 1973-07-10
Publication date: 1974-01-31
Also published as: BE802146A; JPS4963779A; NL7309621A; SU605546A3; IT989822B; FR2192561A5; US3897385A; GB1432665A; CA1022290A

Description

Dr-V.U3. Π. ti - E T 2 jr. • M Buche η 22, Btoinidorfstr. 10

300-21.070P

10. Juli 1973

GERDEC 11, Avenue de Friedland 7300b Pe.rin (Frankreich)

Verfahren zur Herstellung von Kompositniaterialien mit hoher Schlagzähigkeit und Steifigkeit sowie danach erhaltene zusammengesetzte Polymermaterialien

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von > zusammengesetzten bzw. Kompositmaterialien, die durch verstärkte Polymere gebildet werden, die eine hohe Schlagfestigkeit bzw. -Zähigkeit und große Festigkeit bzw. Steifigkeit besitzen. Sie bezieht sich insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, auf veratärkte Polymere auf l'olystyrolbasis.

Es ist bekannt, daß Polystyrol außerordentlich bruchanfällig ist. Ea wurden daher bislang zahlreiche Versuche unter-.nommen, seine Schlagzähigkeit zu verbessern. Diese haben zur Entwicklung von "schlagzähem Polystyrol" geführt, das eine 6 Dis 10mal höhere üchlagzähigkeit aufweist als Standard -

5OO-(252 G7 All)

HoHe

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Polystyrole. Diese "schlagzähen¹¹ tol-neren v/erden durch Einführung eines kautschukartigen Polymeren wie beispielsweise I-olybutadien, dessen Prozentsatz allgemein auf 10 iew.'/i begrenzt wird, in die styrolische ...atrix aui dem wege einer physikalischen mischung oder unter Bildung eines ± fro pf-(Jopolyrneren erhalten. Diese Verbindung ues glasartigen PoIystyrolgrundmaterials mit einem ivautschUiC ist nicht ohne Uachteile. Sie wird nämlich von einer erheblichen Verminderung der Festigkeit bzw. Steifigkeit des Laterials begleitet (die auf etwa 60 ,i des fur Polystyrol allein oder Standardpolystyrol geltenden wertes vermindert ist) sowie von einer Verminderung der Zugfestigkeit (die auf etwa 50 ,'. des für Standardpolystyrol geltenden ,/ertes vermindert ist).

Gegenstand der Erfindung sind daher insbesondere modifizierte Polystyrole mit einer Schlagfestigkeit, die zumindest derjenigen von derzeit im Handel befindlichen "schlagzähen Polystyrolen" äquivalent ist. Die erfindungsgemäßen Produkte besitzen im übrigen in dem Maße deutlich verbesserte mechanische Eigenschaften, daß die Zugfestigkeit und der Festigkeitamodul gegenüber Standardpolystyrolen in den besten Fällen mehr als verdoppelt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren, nach Polymermaterial mit hoher Schlagzähigkeit und großer Festigkeit bzw. Steifigkeit erzielt werden kann, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ilaterial ausgehend von zumindest einem Phyllosilicat (d.h. Silicat mit schichtengitterartigen blatt- oder Bandstrukturen), einem Monomeren und einem mit dem Monomeren copolymerisierbaren organischen Gomonomeren hergestellt wird, dessen Liolekül eine äthylenisch ungesättigte Gruppe, eine Alkohol- oder üpoxyfunktion und eine Ester- oaer Aiaidf unkt ion aufweist, und zwar durch

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BAD ORIGINAL

Polymerisation des Lonomeren vor, während oder nach dem Einbringen des ihyllosilicate, das vorangehend mit dem Co- ;no:ioaeren ouer Lit einem Coj>olyueren von i.onomereiü mit dem Jοmonomeren umgesetzt worden ist oder durch Copolymerisation einer mischung von Lonomerem und üomonomerem vor, während oder nach ^inbrin_r:en des rhyllosilicats»

ü-emäß einer oevorzucten Anwendung diese.s Verfahrens wird als konomeres btyrol eingesetzt. Das Verfahren ermöglicht dann die Jirsielung von Polymeriaaterialien au., der iife'is von verstärktem Polystyrol, die eine gro.Ce Schlagzähigkeit und gleichzeitig bessere mechanische Eigenschaften aufweisen als die oekannten "schlagzähen Polystyrole".

Beim erfindungsgemäßen '/erfahren ist das Oomonomere vorzugsweise ein Alkylacrylat oder -alkylacrylat, dessen (di'.r^h Veresterung in das Liolekül gelangter) Alkylrest eine Hydroxy- oder iOpoxygrupre aufweist. Solche Verbindungen sind insbesondere die Hydroxyäthyl- oder Hydroxypropyl-acrylate und " -methacrylate oder irl^^c idyl ac rylat und -methacrylau.

J-emäß einer bevorzugten Durchfüiirungsweise der Erfindung ii.3t das üononomere also eine der allgemeinen i'ori-iel:

CH₀ = C i

entsprechende Verbindung, Dei der A ein iasserstoffatom oder eine 1 ois ό ^oülenstofiatome aufweisende Alkylgruppe und insbesondere die kethylgruppe ist, B ein dauerstoffatom oder eine e bedeutet und R eine 1 bis 12 Kohlenstoff atome ent-

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haltende organische Kohlenwasserstoffkette ist, die eine Hydroxylgruppe (-OH) oder eine Epozygruppe ( - CH - GHp ) aufweist. 0

Der Anteil des beim erfindungsgemäßen Verfahren als Verstärkungsciineral angewandten Phyllosilicats liegt vorzugsweise zwischen 5 und 40 Teilen pro 100 Teile Styrolharz, das durch das Copolymere von Styrol und dem Comonomeren gebildet wird.

Die Comonomeren der oben beschriebenen Art werden dem Styrolmonomeren vorzugsweise in Mengenanteilen zwischen 1 und 20 Mol pro 100 Mol Monomeres zugeordnet, was im wesentlichen Gewichtsverhältnissen von 1 bis 20 Seilen des Comonomeren zu 99 bis 80 Teilen des Styrolmonomeren entspricht. Vorzugsweise liegt der Mengenanteil des Comonomeren zwischen 5 und 10 Mol pro 100 Mol Styrol.

Ein Phyllosilicat wird bekanntlich durch Silicium in Form von Siliciumdioxid enthaltende tetraedrische Schichten und - vom Silicium verschiedene - Metalle wie Magnesium, Aluminium oder Eisen enthaltende oktaedrische Schichten gebildet. Vorzugsweise ist das gemäß der Erfindung verwendete Phyllosilicat ein hydrolysiertes Phyllosilicat, das durch vorangehende .Behandlung mit einer Säure zur Abtrennung von 5 bis 30 ^c/o der ^etallatome der oktaedrischen Schicht erhalten worden ist.

Me vorangehende Säurebehandlung erfolgt in klassischer Weise bevorzugt mit einer Mineralsäure wie Chlorwasserstoffsäure oder einer organischen Säure, wobei diese Säuren vorzugsweise mit einem gesättigten Alkohol oder einen gesättigtem Keton zugesetzt werden. Eine identische xieaiction wird in

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der deutschen Patentanmeldung P 20 54 286.5 vom 4.11.1970 beschrieben, wobei die vorliegende .Behandlung ohne Zugabe eines Organosilans durchgeführt wird. Durch diese Behandlung werden die I-letallatome (insbesondere Magnesium) von der oktaedrischen (oder kationischen) Schicht des Phyllosilicats ohne Zerstörung der siliciumhaltigen tetraedrischen Schicht partiell entfernt.

Durch die Behandlung können silanolische Stellen mit saurem Charakter freigegeben werden, die eine ganz besondere Affinität zu den Hydroxyl- oder Glycidylgruppen des Gomonomeren oder styrolhaltigen Gopolymeren besitzen, was die Ausbildung einer Art chemischen Bindung zwischen dem styrolischen Grundmaterial und dem Yerstärkungsmineral ermöglicht. Durch den oben beschriebenen Waschvorgang (mit Säure) kann im übrigen die spezifische Oberfläche der Phyllosilicate merklich erhöht und ihre Auftrennung in Elementarpartikeln gesteigert werden. Die beiden Erscheinungen' begünstigen maximal den Kontakt zwischen dem Grundmaterial und dem ferstärkungsmineral und erleichtern eben dadurch die Erzeugung des beschriebenen Kompositmaterials.

Gremäß einer bevorzugten Art der Erzeugung des Materials bringt man das Phyllosilicat (und insbesondere Ghrysotilfasern) in eine Hisehung von Styrolmonomerem und Öomonomerem, wie oben beschrieben ist, ein. Die gesamte Mischung wird dann entweder thermisch oder in Gegenwart eines Polymerisationsinitiators nach in der Technik allgemein bekannten Verfahren polymerisiert.

iVähren-ά die Polymerisation von Styrolmonomeren auf eines Asbestbett bei abwesenheit, eines besonderen Comono/ersn nur zu geringen. liolekulargewichten führt (siehe deutsche Patent-

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anmeldung P 23 20 121.0 der Anmelderin vom 19.4.1973) ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem diese Polymerisation in Gegenwart von geringen Mengen einea Comonomeren, wie beschrieben, durchgeführt wird, die Erzielung von atyrolischen Gopolymeren mit sehr hohen ütyrolgehalten und hohen liolekulargewichten, die in allen Pällen zumindest in der Gegend von 100 000 liegen.

v/ahrscheinlich kommt es zu einer Art Chemisorption einer nicht vernachlässigbaren Fraktion des Comonomeren der beschriebenen Art auf dem Mineral, die den normalen Ablauf der Polymerisation ermöglicht. Iis wird nämlich festgestellt, daß nach der Heaktion ein erheblicher Anteil des Gopolymeren selbst nach einer energischen Extraktion mit einem Lösungsmittel für dae Copolymere auf dem Phyllooiliest fixiert bleibt. Eine solche chemische Bindung zwischec dem Gopolymeren und dem Verstärkimgsmineral könnte auch die besonders hohen bzw. guten mechanischen Eigenschaften erklären, die man bei den erfindungsgemäS erzeugten Koiapositmaterialien findet und insbesondere die hohe Bruchfestigkeit, Es wurde auch festgestellt, daß diese Durchführungsart 3er Erfindung die Erzielung von Verbunämaterialien ermöglicht; die viel klarer sind als diejenigen, die man üblicherweise durch Einbringen von Chrysotilfasern in Polystyrol allein nach bekannten Verfahren erhält.

Bei dieser bevorzugten ImrchfUhrungsart, die darin besteht;, daß man Phyllosilioat, Styrol&onomeres und Comonomeres gleichzeitig zur fleaktion bringt, wird insbesondere ein mit Säure gewaschenes Phyllosilicat und als Gotnonomeres ein Acrylat oder J^ethacrylat gemäS oleiger Definition verwendet. Man kann auch vorzugsweise eir. niciw Kit oäure gewaschenes Phyllosilicat zusammen mit einet Comonomer3r, mit einer Spoxyfunktion wie G-iycidylacrylat oder -methacryliit verwenden.

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Eine inters3ante Variante dieser Durchführungsart der Erfindung gestaltet sich folgendermaßen: Bas vorzugsweise vorangehend mit Säure gewaschene Phyllosilicat wird mit dem Gomonomeren in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels und eines Inhibitors bei erhöhten Temperaturen und vorzugsweise oberhalb von 80 ü zur Reaktion gebracht,

Eine Fraktion des Lösungsmittels wird vorzugsweise zur Begünstigung der Veresterung des üomonomeren auf dem Phyllosilicat abdestilliert. Nach Umsetzung und Trocknung ^ird das veresterte Mineral in das Styrolmonomere eingebracht, das dann nach in der Technic allgemein bekannten Verfahren polymerisiert wird.

Die Herstellung des verstärkten liaterials kann noch vorteilhaft durch einbringen des bevorzugt mit Säure gewaschenen Fhyllosilicats in der Wärme in das Copolymere nach üblicherweise von Kunststoffverarbeitern angewandten Verfahren erfolgen. In diesem Falle - wie in den vorstehenden - verwendet man je nach gewünschtem VerstärkiingBgraä vorzugsweise 5 bis 40 U-ewichtsteile Verstärkungsmaterial pro 100 Crswiefctsteile öopolyneres.

kan kann das verstärkte Material gemäß der Erfindung auch realisieren, indem man nach herkömmlichen ■ Formgebungsverfahren sine !formmasse oder für den FormgebungsprozeS geeignete Zusammensetzung, herstellt, die durch Mischen von Phyllosilicat, öopolymerem (insbesondere Gopolymeren von Styrol und Acrylsäure- oder Hethacrylsäureestern) und irgendeinem verträglichen Polymeren gebildet wird, welch letzteres vorzugsweise durch Standardpolystyrol oder eine Mischung von Polystyrol und sumindest einem anderen Polymeren gebildet wird. Der Mengen-

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anteil des Phyllosilicats liegt dann vorzugsweise zwischen 5 und 40 Teilen pro 100 Gewichtsteile der Gesamtheit der organischen Polymerbestandteile.

Das insbesondere durch Asbestfasern, die vorzugsweise die bereits beschriebene saure Hydrolyse erfahren haben, gebildete Phyllosilicat kann gleichzeitig mit dem Oopolymeren und dem Polystyrol und ggf. einem anderen Monomeren gemischt werden, wobei der Mengenantei] des Gopolymeren vorzugsweise zwischen 2 und 50 Gew.^> der Gesamtmenge der Polymeren liegt. Man kann aber auch eine vorangehende Umhüllung des Phyllosilicats durch das Copolymere sicherstellen. Die Umhüllung erfolgt vorzugsweise durch Einbringen bzw. Eintauchen des Phyllosilicats - das vorzugsweise mit Säure gewaschen ist in eine Lösung des Oopolymeren in einem Lösungsmittel, dessen Siedepunkt über 80⁰G und bei einer bevorzugten Ausführungsart über 120⁰O liegt und Abdestillieren einer Fraktion des Lösungsmittels zur Förderung der Veresterung -von Copolymerketten auf dem Phyllosilicat. Das so erhaltene umhüllte Mineral wird dann durch Mischen oder Kneten in der Wärme in das Polymere oder die Mischung von Polymeren eingebracht. Man verwendet beispielsweise 5 bis 30 Gewichtateile Phyllosilicat (umhüllt vom Oopolymeren) pro 100 Gewichtsteile Standardpolystyrol.

Polymere, die dem Polystyrol bei der Herstellung der erfindungsgemäßen katerialien vorteilhaft zugesellt werden können, sind die Polymeren vom Polyphenylenoxidtyp. Man erhält so besonders interessante Materialien, indem man eine Mischung von Polystyrol (ggf. vom schlagzähen Typ) und Polyphenylenoxid in Mengenverhältnissen zwischen 20 und 80 Gew.> Polystyrol pro 80 bis 20 Gew./·³ Polyphenylenoxid und vorzugsweise zwischen 40 und 60 Gew.;.ö Polystyrol pro 60 bis 40 Gew.'/i Polyphenylenoxid verwendet.

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Die außer einer solchen Polymermischung das Phyllosilicat und das Copolymere enthaltende Zusammensetzung oder Formmasse wird zur Formgebung bei einer Temperatur eingesetzt, die von den verwendeten Polymeren und ihren relativen Mengenverhältnissen abhängt und im allgemeinen zwisehen 180 und 300⁰C liegt.

Die nachfolgenden Beispiele dienen ausschließlich zur Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

In ein Polymerisationsrohr gibt man 25 g Chrysotilfasern "CASSIAR AK", von denen 10 Gew.^ der Magnesiumkationen oder magnesiumartigen Kationen der oktaedrischen Schicht durch Säure-Wäsche abgetrennt wurden und 100 g einer 5 Teile 2-Hydroxyäthylmethaerylat und 95 Teile Styrol enthaltenden Mischung. Each dem Entgasen wird die Ampulle im Vakuum verschlossen bzw. abgeschmolzen und 7 Tage lang bei 120⁰C und dann 2 Tage lang bei 150⁰C in einen Polymerisationsthermostaten gebracht, ifach energischer Extraktion eines aliquoten Teils mit Methyläthylketon (48 Stunden lang) stellt man fest, dai3 das erhaltene Produkt 32 Gew.# Copolymeres enthält, das auf der faser absorbiert bleibt. Man homogenisiert die erhaltene Polymermasse in einem Misch- oder Knetwerk mit Walzen oder Wälzkörpern bei 190⁰C und formt dann in der Presse bei 190⁰C (5 Minuten) bei einem Druck von 70 kg/cm aus. Die mechanischen Eigenschaften des Materials sind in der am Ende der nachfolgenden Beispiele angegebenen Tabelle I wiedergegeben.

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Beispiel 2

In einem 2 1 Heaktor wird eine Veresterung von "CASSIAR AK"-Pasern, von denen vorangehend 20 Gew.;£ der Kationen der oktaedrisehen Schicht durch Säure-Wäsche entfernt wurden, in einer inerten Atmosphäre vorgenommen. Die Umsetzung erfolgt mit 2-Hydroxyäthylmethacrylat in Soluolmilieu. 30 g der oben beschriebenen Pasern werden in 1600 nil Toluol diapergiert, das man auf Rückflußbedingungen bringtf ein Seil des Lösungsmittels wird zur Trocknung der Pasern abdestilliert. Nach Abdestillieren von 250 ml werden In den Reaktor 150 ml 2-Hydroxyäthylmethacrylat (inhibiert mit 0,5 Sew.^ Benzochinon) gebracht. Die Reaktion wird 4 Stunden lang unter Rückfluß von Toluol fortgesetzt und unter langsamem Abdestillieren des letzteren zur Begünstigung der Veresterung. Nach der Reaktion nimmt man die durch Filtrieren behandelten Pasern wieder auf und trocknet sie im Yakuumtrockenschrank bei 60⁰O mindestens 24 Stunden lang.

Man bringt 25 g dieser Pasern sowie 100 g monomeres Styrol in ein Polymerisationsrohr. Nach dem Entgasen wird das Rohr unter Vakuum verschlossen bzw. abgeschmolzen und dann wie in Beispiel 1 weitergearbeitet.

Nach der Extraktion wie oben enthält das erhaltene Material 40 Gew.# Copolymeres, das auf der Paser absorbiert bleibt.

Die Eigenschaften des nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode erhaltenen Kompositmaterials sind in Tabelle I wiedergegeben.

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Beispiel 3

Lian verfährt wie in Beispiel 1 unter Verwendung von Chrysotilfasern, von denen 5 Gew.^ der Kationen der oktaedrischen Schicht entfernt wurden und einer uischung von Styrol/2-Hydroxyäthylmethacrylat in Mengenverhältnissen von 9β/2 (Gewicht steile).¹

ITach der Extraktion liegt der aufgepfropfte Anteil im Kompositmaterial bei 18 (Jew./S Copolymer (absorbiert auf den Fasern).

Die mechanischen Eigenschaften des resultierenden Komposits sind in Tabelle I wiedergegeben.

Beispiel 4

Man verfährt wie in Beispiel 1 unter Austausch der 5 Gewichtsteile 2-Hydroxyäthylmethacrylat durch 5 Gewichts- . teile 2-Hydroxypropylmethacrylat.

Nach der Extraktion findet man einen Pfropfungsanteil von 21 Gew.5O an auf den i'asern absorbiertem Oopolymerem im Konipo sitmat er ial.

Die mechanischen Eigenschaften dieses Komposita sind in Tabelle I wiedergegeben.

Beispiel 5

In einem Lisch- oder Knetwerk mit v/alzen bzw. \7älzkörpern bei 19O⁰O bringt man 15 g Ohrysotilfasern, von denen 10 50

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der Kationen der oktaedrischen Schicht durch Säure-Wäsche entfernt worden waren, in 60 g eines statistisch aus 95 Gewichtsteilen Styrol und 5 Gewichtsteilen 2-Hydroxyäthylmethacrylat zusammengesetzten Copolymeren ein. Das Copolymere hat ein Molekulargewicht, M , von 100 000 (berechnet mit den Konstanten von reinem Polystyrol; Plory "Principles of Polymer Chemistry"j Cornell University Press - Ithaca 1953).

Die Homogenisierung der Zusammensetzung erfolgt etwa 20 liinuten lang und sie wird dann wie in den vorstehenden Beispielen ausgeformt.

Die mechanischen Eigenschaften des Komposits sind in Tabelle I wiedergegeben.

Beispiel 6

l«ian verfährt wie in Beispiel 5 unter Ersatz der 5 Gewichtsteile 2-Hydroxyäthylmethacrylat durch 5 Gewichtsteile 2-Hydroxypropylmethacrylat im Copolymeren.

Das Copolymere hat ein liolekulargewicht M von 90 (berechnet wie in .Beispiel 5).

Die mechanischen Eigenschaften des resultierenden Komposits sind in i'abelle I wiedergegeben.

Beispiel 7

kan verfährt wie in Beispiel 6 unter Ersatz der 5 Gewichtsteile 2-Hydroxypropylmethacrylat durch 5 Gewichtsteile Glycidylmethacrylat im Copolyraerem.

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Das Copolymere hat ein Holekulargewicht 5_V von 115 000 (berechnet wie in Beispiel 5)·

Beispiel 8

In einen mit einem Schrauben- oder Spiralrührer versehenen 2 1 Keaktor bringt man unter Inertgas 75 g Chrysotilfasern, von denen 20 ü-ew.^ der Kationen der oktaedrischen Schicht durch Säure-Vväsche entfernt worden waren und eine Lösung von 75 g Gopolymeren (5tyrol/2-Hydroxyäthylmethacrylat in einem Gewichtsverhältnis von 95/5) in 2 1 Xylol.

Man bringt die Lösung bzw. den Inhalt auf Xylolrückfluß (15O⁰G) und rührt 4 Stunden lang unter langsamem Abdestillieren des Lösungsmittels zur Begünstigung der Veresterung.

Die erhaltene umhüllte Faser wird dann mit Methyläthylketon gewaschen und zumindest 48 dtunden lang im Vakuumtroekenschrank bei 60 0 getrocknet.

Man bringt dann auf dem Kalander bei 19O 0 wie in den vorangehenden Beispielen 15g der behandelten Paser in 60 g handelsübliches Polystyrol ein ("Afcolene S 100" von Pechiney St Gobain) und formt in identischer V/eise eine Platte aus. Die mechanischen Eigenschaften des so erhaltenen Produktes sind in Tabelle I wiedergegeben.

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Beispiel 9

Man verfährt wie in Beispiel 1 unter Verwendung von 25 g nicht durch ääure-v/äsche behandelten Chrysotilfasern und 100 g einer 95 G-ewichtsteile Styrol pro 5 Gewichtsteile 2-Hydroxyäthylmethacrylat enthaltenden Lösung. Die Ergebnisse von mechanischen Prüfungen des erhaltenen Produktes sind ebenfalls in Tabelle I wiedergegeben.

Der Pfropfungsanteil liegt nach der Extraktion bei 32 # an auf den Chrysotilfasern absorbiertem Copolymerem.

Tabelle I

Liechanische Eigenschaften der "Komposits" bzw. zusammengesetzten katerialien

	Biege modul ρ (kg/cm^)	Schlag zähigkeit bei Stoß- Zug (kg'Cm/cm^)	Zug festig keit (icg/cn²)	luodul unter Zug ρ (kg/cm^)
Prüf-Norm	ASiCH D 790 A	ASTlI i) 1822	ASTM D 638	ASTM I) 638
handelsübliches Poly styrol "Afcol4ne S 100" P.S.G. "schlagzähes Polysty rol» "Afcolene S 475" P.S.S. Produkt von Beisp. 1 Produkt von Beisp. 2 Produkt von Beisp. 3 Produkt von Beisp. 4 Produkt von Beisp. 5	35 000 26 000 62 000 63 500 72. 500 81 500 65 000	4 23 29 9,1 19,5 23 22	300 180 470 265 390 650 290	35 000 25 000 54 000 63 000 66 000 72 500 64 000

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Fortsetzung Tabelle I

!	von Beispiel	6	Biege modul 2 (kg/cm )	Schlag zähigkeit bei Stoß- Zug ₂ (kg·cm/cm )	Zug festig keit ρ	Modul - unter Zug ₂	ASTM 638
	von Beispiel	7	ASTM D 7.90 A	ASTLi "I) 1822	ASTM D 638	D	000
: Prüf-i;orm	von Beispiel	8	50 500	26,6	370'	56	000
ι j Produkt	von Beispiel	9	58 000	19,4	320	58	000
Produkt	von Beispiel	10	59 500	12,5	310	54	500
Produkt	von Beispiel	11	48 000	,15	310	45	500
Produkt		49 000	- 13,6	285	59	500
Produkt		54 QOu	19,4	304	60
Produkt

Beispiel 10

Lan verfährt wie in Beispiel 1 unter Verwendung von 100 g einer 99 ^ewichtsteile Styrolmonoiaeres und 1 ü-ewichtsteil G-lycidylmethacryiat enthaltenden Lösung und .25 g nicht durch Säure-Wäsche behandelten Ghrysotilfasern. Die mechanischen Eigenschaften des erhaltenen Komposita sind in Tabelle I wiedergegeben.

Beispiel 11

Lan verfährt wie in Beispiel 8 unter Verwendung einer Lösung von 75 6 Oopolymerem von Styrol und G-lycidylmethacrylat in Lengenverhältnissen von 95/5 (Gewichtsteile) in 2 1 Benzol.

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Die mechanischen Eigenschaften des erhaltenen Produktes sind in Tabelle I wiedergegeben.

Beispiel 12

Auf einem Misch- oder Knetweric mit Walzen bzw. Wälzkörpern von 19O⁰G bringt man 25 g Chryaotilfasern, bei denen 10 fo der Kationen der oktaedrischen Schicht durch saure Hydrolyse entfernt worden v/aren, in 100 g einer 95 Gewichtsteile handelsübliches Polystyrol ("Afcolene S 100" von Pechiney St (xobain) und 5 (J-ewichtsteile eines aus 90 £}ew.?5 Styrol und 10 G-ew,^ 2-Hydroxyäthylmethacrylat zusammengesetzten Gopolymeren enthaltenden Mischung ein. Die Homogenisierung der Mischung erfolgt in 30 Minuten im Misch- oder Knetwerk. Das Komposit wird dann wie in den vorangehenden Beispielen ausgeformt. Die mechanischen Eigenschaften des erhaltenen Komposits sind in der nachfolgenden Aufstellung wiedergegeben:

Biegemodul (nach ASTM D 790 A) Stoß-Zug-Schlagzähigkeit (nach DIN 53 448)

Zugfestigkeit (nach ASTM D 638) Modul unter Zug (nach ASTM D 638)

Beispiel 13

In einem geschlossenen Hischwerk von Brabender ("Plastograph") werden 15 g Ghrysotilfasern, von denen 10 ^bß> der Kationen der oktaedrischen Schicht durch Säure-Wäsche entfernt

57	000	kg/cm }
	18	kg·cm/cm ;
	470	kg/cm ;
60	000	kg/cm .

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worden waren, in 60 g einer Mischung von 95 Gewichtsteilen "iioryl" (physikalische Mischung von Polyphenylenoxid und Polystyrol - ITo ryl - für allgemeine Zwecke von General Electric) und 5 Gewichtsteilen eines Gopolymeren von 90 Gew./6 Styrol und 10 Gew.ya 2-Hydroxyäthylmethacrylat eingebracht. Die Mischung erfolgt 20 Minuten lang bei 225⁰G· Man formt dann das Komposit bei 240⁰G aus. Die mechanischen Eigenschaften dieses Xomposits ebenso wie diejenigen einer nicht-gefüllten Probe sind in der nachfolgenden Zusammenstellung wiedergegeben:

Biegemoduli _{99 non} _AA _nnn

2 ( B 790A) ^{22 00}° ^U ⁰⁰°

Schlagssähigkeit bei Stoß-Zugs _ςι λ·ζ

kg·cm/cm² (DIN 53 448) ^Dl ^

Zugfestigkeit: _Af-_n _7ir.

kg/cm2 (ASTM D 638) ⁴⁶° ⁷¹°

Modul unter Zug: ' _{on ΑΠΓ}. _Λ(- _ηηη

kg/cm2 (ASOÄi D 638) ^{20 000 46 00}°

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines iOlymermaterials mit hoher Schlagzähigkeit und großer Pestigkeit bzw. Steifigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß das Material ausgehend von zumindest einen Phyllosilicat (d.h. Silicat mit schichtengitterartigen Blatt- oder Bandstrukturen), einem Monomeren und einem mit dem Monomeren copolymerisierbaren organischen Gomonomeren hergestellt wird, dessen Molekül eine äthylenisch ungesättigte G-ruppe, eine Alkohol- oder Epoxyfunktion und eine Ester- oder Aniidfunktion aufweist, und zwar durch Polymerisation des Monomeren vor, während oder nach dem Einbringen des Phyllosilicats, das vorangehend mit dem Oomonomeren oder mit einem Oopolymeren von Monomerem mit dem Gomonomeren umgesetzt worden ist oder durch Copolymerisation einer Mischung von Monomerem und Gomonomerem vor, während oder nach dem Einbringen des Phyllosilicats.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Monomere Styrol ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gomonomere ein Alkylacrylat oder -alkylacrylat ist, dessen (durch Veresterung angelagerte) Alkylgruppe eine Hydroxy- oder Epoxygruppe Aufwr-iat.

4. Verfahren nach Λ η sprue*- 3» dadurch gekennzeichnet, daß daa Comonomere durch aas ^Hydroxyäthv'-lmethacrylat oder das

it gebildet wird-.

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5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Phyllosilicat durch Asbest und insbesondere Ghrysotil gebildet wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Phyllosilicat in Mengen von 5 bis 40 Gewicht steilen pro 100 G-ewichtsteile styrolisches Harz eingebracht wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Phyllosilicat ein Phyllosilicat ist, bei dem vorangehend 5 bis 30 Gew.$3 der iketallatome der oktaedrisehen Schichten durch Säure-Wäsche entfernt worden sind.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Copolymerisation des Styrolmonomeren und des Coiaonomeren in Gegenwart des Phyllosilieats durchgeführt wirci, wobei die Uengenanteile zwischen 1 und 20 !'eilen des Gomonomeren pro 99 bis 80 Teile des ütyrolmonomeren liegen.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Oomonomeres eine Verbindung mit Epoxyfuniition und insbesondere das Glycidylmethacrylat verwendet und die Copolymerisation des Iionomeren und Gomonomeren in Gegenwart des Phyllosilieats durchgeführt.wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, "daß die Copolymerisation des Styrolmonomeren und des Comonomeren vor dem Einbringen des Phyllosilieats in das erhaltene Copolymere durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine

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Umhüllung des Phyllosilicats mit dem Copolyiaeren und Einbringen des umhüllten Phyllosilicats in Polystyrol.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst das Comonomere mit dem mit Säure gewaschenen Phyllosilicat reagieren läßt, bevor man es in Styrol einbringt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, gekennzeichnet durch die Copolymerisation des Llonomeren und Comonomeren und das Einbringen des Phyllosilicats in eine Mischung des erhaltenen Copolymeren mit Polystyrol und ggf. anderen Polymeren, wobei der Mengenanteil des Phyllosilicats vorzugsweise bei 5 bis 40 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile der Mischung liegt.

14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Polystyrol in Verbindung mit Polyphenylenoxid verwendet wird.

15. Silicatgefülltee Kompositmaterial auf Polymerbasis, insbesondere auf der Basis von Polystyrol, erhalten nach einem der vorangehenden Ansprüche.

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