DE2402277C2

DE2402277C2 - Verstärkte thermoplastische Kunststoffe

Info

Publication number: DE2402277C2
Application number: DE2402277A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Chem. Dr. 6704 Mutterstadt Gausepohl; Joachim Dipl.-Chem. Dr. 6710 Frankenthal Kunde; Dieter Dipl.-Chem. Dr. 6703 Limburgerhof Stein; Rainer Dipl.-Chem. Dr. 6700 Ludwigshafen Theysohn; Rolf Dipl.-Chem. Dr. 6900 Heidelberg Wurmb
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1974-01-18
Filing date: 1974-01-18
Publication date: 1982-05-19
Also published as: JPS50103555A; DE2402277A1; NL7500422A; FR2258425A1; BE824474A; FR2258425B3; US3988284A

Description

Die Erfindung betrifft thermoplastische Polykondensate und Polyaddukte, welche übliche Verstärkungsmittel und zusätzlich Schmiermittel auf Basis von gegebenenfalls hydrierten Styrol-Oligomeren enthalten.

Bei der Herstellung von Spritzgußteilen aus faserverstärkten Thermoplasten werden den Kunststoffen Schmier- oder Gleitmittel zugesetzt, um eine gute Fließfähigkeit der Polymerschmelze bei der Verarbeitung zu erreichen. Gleichzeitig kann das Schmiermittel als Formtrennmittel zur Erzielung kurzer Cycluszeiten dienen. Gute Schmiermittel bewirken darüber hinaus bei Formteilen aus verstärkten Thermoplasten glatte Oberflächen.

Üblicherweise werden bei der Verarbeitung von verstärkten Thermoplasten nach dem Spritzgußverfahren als Schmiermittel Metallsalze, Ester oder Amide von Fettsäuren verwendet (siehe z. B. Kunststoff-Handbuch, Band VI, Polyamide, Carl Hanser Verlag 1966, Seiten 239 und 244). Diese Zusätze verbessern zwar die Fließfähigkeit der Schmelze, die Entformbarkeit und in vielen Fällen auch die Oberfläche der Formkörper, führen jedoch in der Regel zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften, wie Festigkeit und Zähigkeit, da die Haftung zwischen Füllstoff- und Kunststoffmatrix beeinträchtigt wird. Außerdem haben die Schmiermittel häufig einen unerwünschten regelnden oder abbauenden Effekt auf die Polymerketten von Polykondensaten, was sich in einer Absenkung der Viskosität äußert.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde. Schmiermittel für verstärkte Polykondensate und Polyaddukte zu entwickeln, die eine Verbesserung der Fließfähigkeit der Polymerschmelze, der Entformbarkeit und der Oberfläche der Formkörper bewirken, ohne einen negativen Einfluß auf das mechanische Niveau auszuüben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Zusatz von 0,05 bis 2,0 Gewichtsprozent an gegebenenfalls hydrierten Styroltelomeren zu den verstärkten thermoplastischen Polykondensaten und Polyaddukten gelöst.

Die hier betrachteten Polykondensate und Polyaddukte sind thermoplastisch verarbeitbar und haben als gemeinsames Merkmal Heteroatome, wie Sauerstoff und Stickstoff in der Polymerkette.

Es kommen in Frage:

Polyamide, die entweder durch Polyaddition von Lactamen mit 4 bis 12 Ringgliedern oder durch Polykondensation der entsprechenden ω-Aminocarbonsäuren hergestellt wurden oder durch Polykondensation von Salzen aliphatischer Dicarbonsäuren mit aliphatischen oder aromatischen Diaminen, ferner Mischpolyamide; lineare, teilkristalline Polyester, die aus Terephthalsäure und aliphatischen Diolen, wie z. B. Äthylenglykol oder Butandiol 1,4, durch Kondensation hergestellt wurden, ferner Polycarbonat, thermoplastisch verarbeitbare Polyurethane, sowie Polyoxymethylen und Polyoxymethylen-Copolymere.

Als Verstärkungsmittel werden vorwiegend E-Glasfasern in Mengen von 10 bis 60, vorzugsweise 20 bis 40 Gewichtsprozent, bezogen auf die Mischung, verwendet Die Glasfasern haben im allgemeinen eine mittlere Länge von 0,05 bis 0,5 mm und einen Durchmesser von 9—15 μ. Es sind jedoch auch Glaskugeln, Kohlenstoffasem oder mineralische Ver-Stärkungsmaterialien wie Asbest, Kreide, calcinierte Kaoline oder Quarzmehle geeignet

Sie können mit den üblichen Schichten und Haftvermittlern auf Organisilanbasis wie z. B. y-Aminopropyltriäthoxysilan beschichtet sein.

Als Schmiermittel werden 0,05 bis 2 Gewichtsprozent insbesondere 0,1 bis 1 Gewichtsprozent Styroltelomeren verwendet. Das mittlere Molekulargewicht der Styroltelomere liegt im allgemeinen zwischen etwa 300 und 3000, vorzugsweise werden solche mit einem Molekulargewicht zwischen 500 und 2000 verwendet. Die Messung des Molekulargewichts erfolgt osmometrisch in Benzol als Lösungsmittel. Es ist nicht erforderlich, daß die verwendeten Styroltelomeren einheitliches Molekulargewicht aufweisen.

Die Synthese der Styroltelomeren kann z. B. durch thermische Oligomerisation von Styrol bei 200 bis 400⁰C oder durch radikalisch ausgelöste Oligomerisation bei Temperaturen zwischen 150 und 250⁰C erfolgen. Man kann auch hydrierte Telomere einsetzen,

jo die nach bekannten Methoden bei Temperaturen zwischen 50 und 250⁰C und Wasserstoffdrücken zwischen 1 und 200 bar in Gegenwart von Hydrierkatalysatoren, wie Ranney-Nickel, Platin, Palladium oder komplexen Katalysatorsystemen, z. B. aus Übergangs-

J5 metallverbindungen und Aluminiumorganylen hergestellt werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß gegenüber herkömmlichen Schmiermitteln eine bessere Fließfähigkeit und verbesserte Oberfläche und Eigenfarbe der Formkörper erreicht wird. Zudem beeinträchtigen Styroltelomere als Schmiermittel die Haftung zwischen Verstärkungsmaterial und Polymermatrix im Gegensatz zu herkömmlichen Schmiermitteln nicht oder weit weniger, so daß die mechanischen Eigenschaften, wie z. B. die Zugfestigkeit deutlich günstiger sind. Dieser Effekt ist besonders ausgeprägt, wenn die Prüfkörper zuvor dem Einfluß von Feuchtigkeit ausgesetzt waren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Schmiermitteln, wie Metallsalzen oder Amiden von

so langkettigen Carbonsäuren oder langkettigen Alkoholen wirken Styroltelomere nicht regelnd oder abbauend auf die Polymerketten von Polykondensaten, so daß über einen weiten Verarbeitungsbereich die Qualität des eingesetzten Kunststoffs nicht verändert wird.

Die verstärkten Formmassen können die üblichen Zusätze, wie Stabilisatoren, Flammschutzmittel, Verarbeitungshilfsmittel, wie Talkum oder Calciumfluorid sowie Pigmente und Farbstoffe enthalten.
Außer den erfindungsgemäßen Schmiermitteln können die verstärkten Polykondensate und Polyaddukte im Bedarfsfalle noch herkömmliche Schmiermittel, wie

z. B. Metallsalze, Ester oder Amide höherer Fettsäuren in Mengen von 0,01 bis 1 Gewichtsprozent enthalten.

Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Formmassen sind die bei verstärkten Thermoplasten üblichen Verfahren anwendbar. Die Herstellung kann auf jeder geeigneten Knetvorrichtung erfolgen, wobei der thermoplastische Kunststoff aufgeschmolzen und mit den

Verslärkungsfasern, Schmiermitteln und anderen Zusätzen gemischt wird. Die Schmiermittel können auch in Form eines Konzentrats mit dem Kunststoff eingesetzt werden. Sie können auf den Kunststoff vor der Herstellung der Mischung aufgebracht werden oder erst später vor der Verarbeitung zugegeben werden.

Die in den Beispielen genannten Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht

Beispiel 1

65 Teile Polycaprolactam mit einem K-Wert von 72 (gemessen nach der Methode von H. Fikentscher, Cellulosechemie 13 (1932), Seite 58, in einprozentiger Lösung in konzentrierter Schwefelsäure) wurden mit den in Tab. 1 aufgeführten Schmiermitteln in einem

Tabelle 1

iO Schnellmischer gemischt und dann auf einem Extruder bei 260 bis 290° C aufgeschmolzen. Nach dem Aufschmelzen wurden durch eine Entgasungsöffnung 35 Teile Glasfasern eingeführt, die mit einer Schlichte und einem Aminopropylsilan als Haftvermittler ausgerüstet warea

Die extrudierten Stränge wurden abgekühlt und granuliert und aus den Granulaten Prüfkörper bei Kunststofftemperaturen von 280° c gespritzt, an denen die in Tab. 1 angegebenen mechanischen Werte im spritzfrischen Zustand gemessen wurden. Die Schlagzähigkeit in [cmkpcm-²] wurde nach DIN 53 453, die Bruchenergie in cmkp an Rundscheiben 2 ■ 60 mm nach DIN-Entwurf 53 443 bestimmt.

Versuch	Schmiermittel (Gew.-%)	Schlag zähigkeit	Die Versuche b und c sind erfindungsgemäß.	K-Wert	Bruch energie
a	0,5% Ca-Stearat	48,3		68,4	21,7
b	0,5% Styroltelomere (MG=IOOO)	51,6		71,3	32,4
C	1% Styroltelomere (MG «1000)	54,7	Beispiel 2	72,3	34,9

65 Teile Polybutylenterephthalat (K-Wert 71,5, gemessen in 0,5prozentiger Lösung in Phenol/o-Dichlorbenzol (3 :2) nach K. Fikentscher) wurden nach der im Beispiel 1 beschriebenen Methode mit bekannten Schmiermitteln, mit den Styroltelomeren und 30 Gewichtsprozent Glasfasern, die in diesem Falle jedoch mit einem y-Glycidoxipropylsilan als Haftvermittler ausgerüstet waren, verarbeitet Die Verarbeitungstemperaturen lagen zwischen 240 und 270°C.

An den bei 260° gespritzten Prüfkörpern (Rundscheiben, 2 mm Stärke, 6 mm Durchmesser) wurde die Qualität der Oberfläche beurteilt:

Tabelle 2

Zusatz

Oberfläche

a) 0,5% Zn-Stearat

b) 1,0% Polyäthylen wachs,

MG«100 000

c) 0,5% N,N'-Distearoyl-

äthylendiamid

d) 0,5% Styroltelomere,

MG«1000

e) 1,0% Styroltelomere,

MG = 800

vieie Glasfaserausschwemmungen
viele Glasfaserausschwemmungen

viele Glasfaserausschwemmungen
glatte Oberfläche

glatte Oberfläche

Die Versuche d und e sind erfindungsgemäß.

Claims

Patentanspruch:

Thermoplastische Polykondensate und Polyaddukte, die 10 bis 60 Gewichtsprozent üblicher Verstärkungsmittel sowie 0,05 bis 2 Gewichtsprozent eines Schmiermittels enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel ein gegebenenfalls hydriertes Styroltelomeres ist