DE2436137A1 - MIXED POLYMER - Google Patents
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Description
Mischpolymer
Priorität: 26. Juli 1973 - GroßbritannienMixed polymer
Priority: July 26, 1973 - Great Britain
Die Erfindung bezieht sich auf gleichförmige Mischpolymere von Acrylonitril und von Methacrylnitril, die sich für die Herstellung von natürlich abbaubaren Gegenständen eignen.The invention relates to uniform copolymers of acrylonitrile and methacrylonitrile which are suitable for the Manufacture of naturally degradable items are suitable.
Es ist bekannt, daß Polymere, die einen hohen-Anteil Acrylonitril oder Methacrylnitril enthalten, einschließlich derjenigen, die durch Mischen mit einem verträglichen kautschukartigen Pfropfmischpolymer, welches ein Superstrat aus dem Acrylonitril- oder Methacrylonitrilpolymer enthält, zäh gemacht worden sind, brauchbare Materialien für die Herstellung von Umhüllungen und Behältern (wie z.B. Flaschen, Beutel, Säcke, Kästen, Kartons, Säckchen und Becher) für Nahrungsmittel und Medizinen sind, da sie in verarbeiteter Form für viele Gase nur sehr schwach durchlässig sind und da sie eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen eine große Reihe von Chemikalien, vorzügliche mechanische Eigenschaften urid einen hohen Erweichungspunkt aufweisen. So sind Umhüllungen, die aus solchen Polymeren hergestellt sind, besonders für NahrungsmittelIt is known that polymers containing high acrylonitrile or methacrylonitrile, including those obtained by mixing with a compatible rubbery Graft copolymer containing a superstrate of the acrylonitrile or methacrylonitrile polymer made tough suitable materials for the manufacture of wrappings and containers (such as bottles, bags, Sacks, boxes, cartons, sachets and cups) are for food and medicine as they are in processed form for many gases are only very weakly permeable and, since they are highly resistant to a wide range of chemicals, excellent mechanical properties and high Have softening point. Casings made from such polymers are particularly useful for food
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und Medizinen geeignet, da sie den Inhalt vor einem Zutritt der umgebenden Luft schützen. Ähnliche Flaschen, die aus den Polymeren hergestellt worden sind, eignen sich zur Aufbewahrung von kohlensäurehaltigen Getränken, da der Kohlensäureverlust durch die Wandungen der Flaschen nur sehr langsam vonstatten geht.and medicines because they protect the contents from the ingress of the surrounding air. Similar bottles made from the Polymers made are suitable for storing carbonated beverages because of the loss of carbonation takes place very slowly through the walls of the bottles.
Polyacrylnitril selbst ist für solche Anwendungen nicht geeignet, da es aufgrund seiner Kristallinität eine schlechte Thermoplastizität und schlechte thermische Stabilität aufweist. Darüber hinaus neigen Gegenstände, die aus Polyacrylnitril geformt worden sind, zum Bersten, wobei sie bei SpannungenPolyacrylonitrile itself is not suitable for such applications because it has poor thermoplasticity and thermal stability due to its crystallinity. In addition, articles molded from polyacrylonitrile are prone to rupture, being stressed
ρ ρρ ρ
von oftmals nur 2 kg/mm und selten mehr als 4 kg/mm brechen,break of often only 2 kg / mm and rarely more than 4 kg / mm,
wenn ihre Biegefestigkeit bei 2O0C gemessen wird. Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, wird Acrylonitril mit kleinen Mengen ein oder mehrerer anderer Monomere mischpolymerisiert, so daß seine Kristallinität verringert wird, wodurch der Schmelzfluß und die thermische Stabilität in der Schmelze erhöht werden und die Schlagfestigkeit der daraus hergestellten Gegenstände verbessert wird. Polymethacrylonitril ist dagegen amorph und kann für solche Zwecke verwendet werden. Trotzdem wird es oft bevorzugt, eine kleine Menge Comonomer zu verwenden, um die Verarbeitbarkeit und die thermische Stabilität des Methacrylonitrilpolymers zu verbessern. Um aber die guten Sperreigenschaften (und die anderen guten Eigenschaften, wie z.B. die Beständigkeit gegen Chemikalien) von polymerislertem Acrylonitril und Methacrylonitril aufrechtzuerhalten, 1st es Im allgemeinen ratsam, daß das Mischpolymer mindestens 50 MoI-Ji Acrylonitril- oder Methacrylonitrileinheiten enthält. Die genaue molare Zusammensetzung eines Acrylonitril- oder Methacrylonitrilmischpolymers wird entsprechend der gewünschten Verarbeitbarkeit des Harzes und der mechanischen und Trenneigenschaften, welche die daraus hergestellten Gegenstände aufweisen sollen* ausgewählt.when its bending strength is measured at 2O 0 C. To overcome these difficulties, acrylonitrile is copolymerized with small amounts of one or more other monomers so that its crystallinity is reduced, thereby increasing the melt flow and thermal stability in the melt and improving the impact resistance of the articles made therefrom. Polymethacrylonitrile, on the other hand, is amorphous and can be used for such purposes. Even so, it is often preferred to use a small amount of comonomer in order to improve the processability and thermal stability of the methacrylonitrile polymer. However, in order to maintain the good barrier properties (and the other good properties such as chemical resistance) of polymerized acrylonitrile and methacrylonitrile, it is generally advisable that the interpolymer contain at least 50 mol of acrylonitrile or methacrylonitrile units. The exact molar composition of an acrylonitrile or methacrylonitrile mixed polymer is selected according to the desired processability of the resin and the mechanical and release properties which the objects made from it are to have *.
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Die Verwendung von KunststoffumhUllungen und Kunststoffbehältern für Nahrungsmittel und Medizinen hat aber Abfallprobleme zur Folge, die bei einem weiteren Ansteigen des Verbrauchs derartiger Gegenstände ernsthaft werden könnten.However, the use of plastic wrappings and plastic containers for food and medicine has waste problems result, which could become serious if the consumption of such items continues to increase.
Ξε ist bekannt, daß Gegenstände aus den verschiedensten Polymeren (Vielehe durch radikalische Polymerisation hergestellt ν;orden sind) dadurch natürlich abbaubar gemacht werden, daß der Hauptmonomerbestandteil des Polymers mit gewissen äthylenisch ungesättigten Monomeren, die eine Ketongruppe enthalten, mischpolymerisiert wird. Es wird angenommen, daß die Ketongruppe als Prodegradant wirkt und die Polymerketten für eine Absorption von UV-Strahlung zugänglich macht, wodurch die Ketten in kleinere Einheiten durchtrennt werden, so daß biologische Mikroorganismen leichter eindringen und angreifen können.Ξε is known that objects are made from a wide variety of polymers (polygamy by radical polymerization ν; orders are) are made naturally degradable in that the main monomer component of the polymer with certain ethylenically unsaturated monomers containing a ketone group, is copolymerized. It is believed that the ketone group acts as a prodegradant and the polymer chains for one Makes absorption of UV radiation accessible, whereby the chains are cut into smaller units, so that biological Microorganisms can penetrate and attack more easily.
So wird also gemäß der Erfindung ein gleichförmiges Mischpolymer, das sich für die Herstellung von natürlich abbaubaren Gegenständen eignet, vorgeschlagen, das 50 bis 98 Mol-# Acrylonitrileinheiten oder 50 bis 99,9 Mol-# Methacrylonitrileinheiten und 0,1 bis 25 MoI-^ gleichförmig verteilte Einheiten eines äthylenisch ungesättigten Ketons der allgemeinen FormelThus, according to the invention, there is a uniform copolymer that is suitable for the manufacture of naturally degradable articles suitable, suggested that 50 to 98 mol # acrylonitrile units or 50 to 99.9 mol- # methacrylonitrile units and 0.1 to 25 mol- ^ uniformly distributed units of one Ethylenically unsaturated ketones of the general formula
R1 OR 1 O
CH2 = C — C —CH 2 = C - C -
worin R für eine Alkyl-, Alkaryl-, Alkenyl- oder Arylgruppe mit 1 bis 9 Kohlenstoffatomen steht und R, für ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen. steht, sowie O bis 49,5 Mol-# Einheiten mindestens eines weiteren äthylenisch ungesättigten Monomers enthält, wobei die Mengen so ausgewählt werden, daß insgesamt 100 Mol-56 herauskommen. wherein R represents an alkyl, alkaryl, alkenyl or aryl group having 1 to 9 carbon atoms and R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. stands, and from 0 to 49.5 mol- # units of at least one other Contains ethylenically unsaturated monomer, the amounts being selected so that a total of 100 mol-56 come out.
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Es hat sich gezeigt, daß, wenn die Einheiten des äthylenisch ungesättigten Ketons gleichförmig im Acrylonitril- oder Methacrylonitrilmischpolymer verteilt sind, jeder Beitrag, den sie zu verbesserten Eigenschaften des Mischpolymers leisten, wie z.B. zu einer verbesserten Verformbarkeit in der Wärme (insbesondere Verpreßbarkeit) und zu einer verbesserten thermischen Stabilität, beträchtlich verstärkt ist. Es wird angenommen, daß bei einer gleichmäßigen Verteilung der Ketoneinheiten ihre "Wirksamkeit als Prodegradant im Mischpolymer ebenfalls verbessert wird.It has been shown that when the units of the Ethylenic unsaturated ketones are uniformly distributed in the acrylonitrile or methacrylonitrile copolymer, each contribution, which they contribute to improved properties of the mixed polymer, such as improved deformability in the Heat (especially compressibility) and improved thermal stability, is considerably reinforced. It will assumed that with a uniform distribution of the ketone units their "effectiveness as a prodegradant in the copolymer is also improved.
Wie bereits erwähnt, sollten Acrylonitril- und Methacrylonitrilpolymere, die für die Herstellung von Umhüllungen und Behältern verwendet werden, mindestens ein Comonomer enthalten, um die Kristallinität (im Falle von polymerisieren Acrylonitrilketten) zu verringern oder unrdie Verarbeitbarkeit und die thermische Stabilität (im Falle von polymerisierten Aerylonitril- oder Methacrylonitrilketten) zu verbessern. Die Mischpolymere der vorliegenden Erfindung können somit einfache und gleichförmige binäre Mischpolymere aus Acrylonitril oder Methacrylnitril mit bis zu 25 Mol-# äthylenisch ungesättigtem Keton sein, wobei letzteres sowohl als Prodegradant als auch als Comonomer wirkt und die gewünschten Verbesserungen der Eigenschaften zustande bringt. Jedoch wird es stärker bevorzugt, daß diese Verbesserungen hauptsächlich durch die Einverleibung ein oder mehrerer weiterer Comonomere neben dem äthylenlseh ungesättigten Keton in die Polymerkette verbessert werden.As mentioned earlier, acrylonitrile and methacrylonitrile polymers, which are used for the production of casings and containers contain at least one comonomer, to reduce the crystallinity (in the case of polymerizing acrylonitrile chains) or to reduce the processability and to improve the thermal stability (in the case of polymerized aerylonitrile or methacrylonitrile chains). Thus, the interpolymers of the present invention can be simple and uniform binary interpolymers of acrylonitrile or methacrylonitrile with up to 25 mol # ethylenic be unsaturated ketone, the latter acting both as a prodegradant and as a comonomer and the desired Brings about improvements in properties. However, it is more preferred that these improvements are mainly by incorporating one or more further comonomers in addition to the ethylenically unsaturated ketone in the polymer chain.
Geeignete weitere Comonomere für diesen Zweck sind Olefine, worunter Kohlenwasserstoffe oder substituierte Kohlenwasserstoffe, die mindestens eine funktioneile äthylenische Bindung enthalten, zu verstehen sind. Besonders geeignete Olefine sind Monomere, in denen die funktlonelle äthylenische Doppel-Other suitable comonomers for this purpose are olefins, including hydrocarbons or substituted hydrocarbons, which contain at least one functional ethylenic bond are to be understood. Particularly suitable olefins are monomers in which the functional ethylenic double
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bindung mit einem aromatischen Ring konjugiert ist, das sind also aromatische Olefine wie Styrol, oc-Methylstyrol, o-Methylstyrol, m-Methylstyrol, p-Methylstyrol, 2,5-Dimethylstyrol, p-Methoxystyrol, p-Dimethylaminostyrol, p-Acetamidostyrol, m-Vinylphenol, p-Trimethylsilylstyrol, ar-Dibromostyrol, 1-Vinylnaphthalin, Acenaphthylen, 3-Vinylphenanthren, 2-Vinylthlophen, Inden, Cumaron, N-Vinylcarbazol oder Vinylpyridine, (wie z.B. 2-Methyl-5-vinylpyridin). Von diesen werden Styrol und oC-Methylstyrol entweder alleine oder in Mischung bevorzugt. bond is conjugated with an aromatic ring, that are So aromatic olefins such as styrene, oc-methylstyrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, 2,5-dimethylstyrene, p-methoxystyrene, p-dimethylaminostyrene, p-acetamidostyrene, m-vinylphenol, p-trimethylsilylstyrene, ar-dibromostyrene, 1-vinylnaphthalene, acenaphthylene, 3-vinylphenanthrene, 2-vinylthlophen, Indene, coumarone, N-vinylcarbazole or vinylpyridines, (such as 2-methyl-5-vinylpyridine). Of these, styrene and oC-methylstyrene, either alone or as a mixture, are preferred.
Andere geeignete Olefine sind Alkene, wie z.B. Äthylen, Propylen, Buten-1, Isobuten, Penten-1, 4-Methylpenten-l, Octen, Octadecen, Cyclohexen und Methylcyclohexen, sowie Diene, wie z.B. Butadien. Other suitable olefins are alkenes, such as ethylene, propylene, butene-1, isobutene, pentene-1, 4-methylpentene-1, octene, octadecene, Cyclohexene and methylcyclohexene, as well as dienes such as butadiene.
Weitere geeignete Comonomere sind Vinylacetat oder' andere Vinylester, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylfluorid, Vinylidenfluorid, Hexafluoropropen, Tetrafluoroäthylen und Chlorotrifluoroäthylen sowie Vinylmonomere mit Elektronendefizit, wie z.B. Acrolein, Acrylsäure und Methacrylsäure sowie die Ester davon.Further suitable comonomers are vinyl acetate or others Vinyl ester, vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl fluoride, Vinylidene fluoride, hexafluoropropene, tetrafluoroethylene and Chlorotrifluoroethylene and electron-deficient vinyl monomers such as acrolein, acrylic acid and methacrylic acid as well as the esters thereof.
Kleine Mengen von äthylenisch ungesättigten Monomeren, die aus Maleimid und seinen N-substituierten Derivaten und Norbornen und seinen Derivaten ausgewählt sind, können ebenfalls in das Acrylonitril- oder Methacrylonltrilmischpolymer einverleibt werden, um einen erhöhten Erweichungspunkt zu erzielen.Small amounts of ethylenically unsaturated monomers that selected from maleimide and its N-substituted derivatives and norbornene and its derivatives can also are incorporated into the acrylonitrile or methacrylonitrile copolymer to increase the softening point to achieve.
Um die Eigenschaften des Acrylonitril- oder. Methacrylonitrilmischpolymers zu optimieren, müssen alle neben dem zusätzlichen äthyleniseh ungesättigten Keton vorliegenden Comonomere ebenfalls gleichförmig in der Acrylonitril- oder Methacrylonitril-To the properties of the acrylonitrile or. Methacrylonitrile copolymer To optimize, all comonomers present in addition to the additional ethylenically unsaturated ketone must also be present uniform in the acrylonitrile or methacrylonitrile
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polymerkette verteilt sein, so daß die erfindungsgemäßen Mischpolymere als "gleichförmige Mischpolymere" bezeichnet werden können.polymer chain be distributed, so that the copolymers according to the invention may be referred to as "uniform interpolymers".
Mit dem Ausdruck "gleichförmiges Mischpolymer" ist in dieser Beschreibung ein Mischpolymer gemeint, bei dem die zu Beginn der Reaktion gebildeten Polymermoleküle im wesentlichen die gleiche durchschnittliche Zusammensetzung aufweisen, wie die später gebildeten. Aufgrund der großen Leichtigkeit, mit denen viele Monomere, insbesondere konjugierte aromatische Olefine, in Gegenwart eines hohen Anteils an Acrylonitril oder Methacrylnitril mischpolymerisieren, besteht die Neigung, daß das zu Beginn der Reaktion gebildete Mischpolymer auf Kosten des gegen Ende der Reaktion gebildeten Mischpolymeranteils an dem Comonomer angereichert ist. Letzteres, also das am Ende der Reaktion gebildete Mischpolymer, hat deshalb stärker die ungünstigen Eigenschaften von Polyacrylnitril oder Polymethacrylonitril, wenn nicht Vorkehrungen getroffen werden, die Monomere (oder mindestens das schneller reagierende Monomer) in das Reaktionsmedium während des gesamten Verlaufs der Polymerisation einzuführen* Ein zweckmäßiges Verfahren hierfür ist in der GB-PS 1 197 721 beschrieben, deren Inhalt als in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen gelten soll. Bei diesem Verfahren wird die Polymerisationswärme während der Reaktion durch Kalorimetrie gemessen.,und wird das Monomer entsprechend der Wärmebildung zugegeben.By the term "uniform interpolymer" in this specification is meant a copolymer in which the initially The polymer molecules formed by the reaction have substantially the same average composition as that later educated. Because of the great ease with which many monomers, especially conjugated aromatic olefins, copolymerize in the presence of a high proportion of acrylonitrile or methacrylonitrile, there is a tendency that the mixed polymer formed at the beginning of the reaction at the expense of the mixed polymer portion formed towards the end of the reaction is enriched in the comonomer. The latter, i.e. the mixed polymer formed at the end of the reaction, therefore has more of the unfavorable properties of polyacrylonitrile or polymethacrylonitrile, if precautions are not taken, the monomers (or at least the faster reacting monomer) to be introduced into the reaction medium throughout the course of the polymerization * A convenient method for doing this is described in GB-PS 1 197 721, the content of which as in the This application is intended to apply included. In this method, the heat of polymerization during the reaction measured by calorimetry., and the monomer is added according to the heat generation.
Im Prinzip kann die Gesamtmenge der je Gramm gebildetes Polymer entwickelten Wärme aus den Wärmen der Mischpolymerisation der Monomere oder annähernd aus ihren bekannten Wärmen der Homopolymerisation errechnet werden. Somit kann die Maxirnalmenge der Wärme bis zur Beendigung der Polymerisation für Jeden Fall vorhergesagt werden. Gleichfalls kann die Gesamtmenge an Monomer, die für eine 100 #ige Ausbeute an Mischpolymer der gewünschten Zusammensetzung zugegeben werden muß, vorausberech-In principle, the total amount of heat developed per gram of polymer formed can be derived from the heats of the interpolymerization of the monomers or approximately from their known heats of homopolymerization. Thus the maximum amount the heat until the end of the polymerization can be predicted for each case. Likewise, the total amount of monomer, which for a 100 # yield of interpolymer of the desired composition must be added, calculate in advance
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net werden. Damit kann auch die zuzugebende Monomermenge errechnet werden, die linear einer gemessenen Wärmemenge entspricht. Alle zufälligen Wärmeverluste aus dem System oder alle zufälligen Wärmeaufnahmen durch das System werden durch Berechnung und/oder durch Versuch bestimmt und bei der Ermittlung der gemessenen Wärme in.Rechnung gestellt.net. This also enables the amount of monomer to be added to be calculated which corresponds linearly to a measured amount of heat. Any accidental heat loss from the system or all accidental heat absorption by the system is determined by calculation and / or by experiment and during the determination of the measured heat in the invoice.
Die Zusammensetzung des gebildeten Mischpolymers hängt sehr stark von der Konzentration der Monomere im Polymergemisch ab. Daraus ergibt sich die Menge eines jeden Monomers, die in der Anfangscharge nötig ist. Veröffentlichte Daten gestatten es, dies ausreichend zu berechnen, obwohl in einigen Fällen empirische Verfeinerungen erforderlich sein können, bis die Mischpolymere die optimalen physikalischen Eigenschaften aufweisen, die sich beispielsweise in einer gegebenen guten Klarheit von daraus hergestellten Preßteilen äußern.The composition of the mixed polymer formed depends very strongly on the concentration of the monomers in the polymer mixture. This gives the amount of each monomer required in the initial batch. Published data allow to calculate this sufficiently, although in some cases empirical refinements may be required until the interpolymers have the optimal physical properties, for example in a given good clarity of express pressed parts made from it.
Beispielsweise wurde zur Herstellung von 100 g eines gleichförmigen Mischpolymers aus Acrylonitril und Styrol die Menge an Styrol, die mit der gesamten erforderlichen Menge an Acrylonitril in der Anfangscharge zu mischen ist, für Mischpolymere mit den verschiedensten Styrolgehalten berechnet. Die Resultate sind in der folgenden Tabelle angegeben. (Der Rest des Styrols wurde kontinuierlich während der Polymerisation zugegeben). For example, to make 100 g of a uniform Mixed polymer of acrylonitrile and styrene the amount of Styrene to be mixed with the entire required amount of acrylonitrile in the initial batch, for copolymers calculated with various styrene contents. The results are given in the following table. (The rest of the styrene was added continuously during the polymerization).
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Anfangs chargeStyrene in the
Initially charge
MischpolymerStyrene in
Mixed polymer
Das äthylenisch ungesättigte Keton, das in das Acrylonitril- oder Methacrylonitrilmischpolymer gleichförmig einverleibt werden soll, kann in ähnlicher V/eise einverleibt werden, wie es oben für Styrol beschrieben wurde,-wenn seine Reaktivität im Vergleich zu derjenigen von Acrylonitril oder Methacrylonitril hoch ist, d.h., daß ein Teil des Ketons sich in der Anfangscharge befindet und der Rest kontinuierlich während der Polymerisation zugegeben wird, wobei die Menge des Ketons in der Anfangscharge, die zur Erzielung der gewünschten Mischpolymerzusammensetzung nötig ist, durch Berechnung und empirische Beobachtung bestimmt wird. ..Wenn, wie es bevorzugt wird, das Acrylonitril- oder Methacrylonitrilmischpolymer mindestens ein weiteres statistisch verteiltes Comonomer hoher Reaktivität (wie z.B. Styrol) enthält, dann wird das Keton und das weitere Monomer, die während der Polymerisation zugegeben werden, vereinigt und als einzige Beschickung zugegeben. Wenn jedoch das Keton eine Reaktivität aufweist, die im wesentlichen derjenigen des Acrylonitrile oder des Methacrylonitrile, mit dem es mischpolymerisiert werden soll, entspricht, dann kann zweckmäßig alles der Anfangscharge zugegeben werden.The ethylenically unsaturated ketone that is uniformly incorporated into the acrylonitrile or methacrylonitrile copolymer is to be incorporated in a similar V / eise as it was described above for styrene, if its reactivity is high compared to that of acrylonitrile or methacrylonitrile, i.e. that part of the ketone is in the initial batch and the remainder is added continuously during the polymerization, the amount of ketone in the initial batch required to achieve the desired interpolymer composition by calculation and empirical Observation is determined. ..If, as is preferred, the acrylonitrile or methacrylonitrile copolymer at least contains another randomly distributed comonomer of high reactivity (such as styrene), then the ketone and the additional monomers added during the polymerization are combined and added as a single charge. But when the ketone has a reactivity which is essentially that of acrylonitrile or methacrylonitrile with corresponds to which it is to be copolymerized, then everything can expediently be added to the initial batch.
Beispiele für äthylenisch ungesättigte Ketone, die bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Mischpolymere verwendet werden können, sind Methyl-vinyl-keton, Isopropyl-vinyl-keton, n-Butyl-Examples of ethylenically unsaturated ketones that are used in the manufacture of the copolymers according to the invention can be used are methyl vinyl ketone, isopropyl vinyl ketone, n-butyl
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vinyl-keton, Methyl-isopropenyl-keton, Äthyl-isopropenyl-keton, Methyl-sec.butenyl-keton und Phenyl-vinyl-keton.vinyl ketone, methyl isopropenyl ketone, ethyl isopropenyl ketone, Methyl sec-butenyl ketone and phenyl vinyl ketone.
Die bevorzugten erfindungsgemäßen Acrylo.nitrilmischpolymere enthalten zwischen 66 und 95 MoI-^ Acrylonitril. Diejenigen, die 80 bis 95 MoI-^ (ganz besonders 86 bis 95 Mol-#, speziell 86 bis 90 MoI-^) enthalten, werden besonders bevorzugt, da im allgemeinen solche Mischpolymere, die mehr als 95 MoI-^ Acrylonitril enthalten, unter gewissen Bedingungen schwierig ohne Zersetzung zu verarbeiten sind, während eine allmähliche Verringerung des Acrylonitrilgehalts unter 80 MoI-^ eine verringerte Festigkeit, Steifheit und Beständigkeit gegenüber chemischem' Angriff zur Folge hat. Die bevorzugten Methacrylonitrilmischpolymere gemäß der Erfindung enthalten zwischen 70 und 98 MoI-Ji, insbesondere zwischen 85 und 95 Mol-$>, Methacrylonitrileinheiten.The preferred acrylo.nitrile copolymers according to the invention contain between 66 and 95 mol ^ acrylonitrile. Those, the 80 to 95 mol- ^ (very particularly 86 to 95 mol- #, especially 86 to 90 MoI- ^) are particularly preferred, as im generally those copolymers containing more than 95 mol ^ acrylonitrile are difficult to process without decomposition under certain conditions, while a gradual decrease the acrylonitrile content below 80 MoI- ^ a reduced Strength, rigidity and resistance to chemical ' Result in an attack. The preferred methacrylonitrile copolymers according to the invention contain between 70 and 98 mol Ji, in particular between 85 and 95 mol - $>, methacrylonitrile units.
Besonders bevorzugte erfindungsgemäße Mischpolymere sind Terpolymere, die (1) Acrylonitril, (2) ein äthylenisch ungesättigtes Keton und (5) ein aromatisches Olefin (insbesondere Styrol oder ot-Methylstyrol) oder Acryl- oder Methacrylsäure oder einen Ester davon enthalten, wobei das Monomer (3) vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 15 MoI-J?!, insbesondere 8 bis 12 Μ0Ι-& vorliegt.Particularly preferred copolymers according to the invention are terpolymers, the (1) acrylonitrile, (2) an ethylenically unsaturated ketone and (5) an aromatic olefin (especially styrene or ot-methylstyrene) or acrylic or methacrylic acid or one Contain esters thereof, the monomer (3) preferably in an amount of 5 to 15 MoI-J?!, In particular 8 to 12 Μ0Ι- & is present.
Der Mol-^-Antell der mischpolymerlsierten Ketoneinheiten in den erfindungsgemäßen Mischpolymeren ist im allgemeinen ziemlich klein und liegt üblicherweise zwischen 0,1 und 5 Μ0Ι-& vorzugsweise zwischen 0,5 und J MoI-^ (insbesondere zwischen 1 und 2,5 Mol-#). Es liegt jedoch innerhalb des Bereichs der Erfindung, wesentlich größere Mengen Ketoneinheiten in das Mischpolymer (wie z.B. 5 bis 25 Mol-#, vorzugsweise 5 bis 15 Mol-#) einzuverleiben und das erhaltene Mischpolymer beispielsweise als Grundmischung zu verwenden. Es läßt sich sagen, daß durch Verdünnung einer solchen Grundmischung mit weiteremThe mol - ^ - ratio of the copolymerized ketone units in the copolymers according to the invention is generally quite small and is usually between 0.1 and 5 mol- & preferably between 0.5 and 1 mol- ^ (in particular between 1 and 2.5 mol- #). However, E s is within the range of the invention, substantially larger quantities ketone units in the copolymer (for example, 5 to 25 mol #, preferably 5 to 15 mol #) incorporate and use the obtained copolymer example, as base mixture. It can be said that by diluting such a basic mixture with further
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Acrylonitrile oder Methacrylonitrilmisohpolymer (welches keine Ketoneinheiten gemäß der Erfindung enthält), so da.3 die gesamte Konzentration des Ketons stark verringert wird, beispielsweise auf 5 Mol-2> oder weniger, ein Polymer erhalten werden dürfte, das ebenfalls eine brauchbare natürliche Abbaubarkeit aufweist.Acrylonitrile or methacrylonitrile isohpolymer (which does not contain any Contains ketone units according to the invention), so da.3 the total concentration of the ketone is greatly reduced, for example to 5 mol-2> or less, a polymer should be obtained which also has useful natural degradability.
Die erfindungsgemäßen Mischpolymere können dadurch modifiziert werden, daß man Gleitmittel, Weichmacher, Stabilisatoren, optische Aufheller und Füllstoffe, wie z.B. kolloidale Kautschukteilchen oder Glasfasern, vor der Verarbeitung in Formgegenstände einverleibt. Ihr Molekulargewicht kann dadurch gesteuert werden, daß man Kettenübertragungsmittel, wie z.B. Alkanthiole, während der Polymerisation einverleibt.The copolymers according to the invention can be modified as a result that you can use lubricants, plasticizers, stabilizers, optical Brighteners and fillers, such as colloidal rubber particles or glass fibers, before processing into molded articles incorporated. Their molecular weight can be controlled by using chain transfer agents such as alkanethiols, incorporated during the polymerization.
Eine wichtige Verwendung für die erfindungsgemäßen Mischpolymere ist als Harzsuperstrat eines Pfropfmischpolymers mit einem Kautschuksubstrat. . Eine weitere mögliche Verwendung ist als Harzkomponente (die keinen Kautschuk enthält) eines Gemischs mit einem verträglichen Pfropfmischpolymer, das ein Kautschuksubstrat aufweist. Geeignet für solche Gemische sind Pfropfmischpolymere, die ein Polybutadiensubstrat und ein Superstrat aus Acrylonitril/Isobuten-Mischpolymer (wie in der GBPS X · 14^5 4o8 beschrieben) oder aus gleichförmigem Acrylonitril/Styrol-Mischpolymer mit einem hohen Prozentsatz Acrylonitril (wie in der GB-PS 1 185 J5O6 beschrieben) enthalten. Jedoch sind die Superstrate von solchen Pfropfmischpolymeren vorzugsweise erfindungsgemäße gleichförmige Mischpolymere. Ein Pfropfmischpolymer oder ein Gemisch, wie es beschrieben wurde, ist im allgemeinen zäher als das unbehandelte erfindungsgemäße Mischpolymer und besitzt deshalb beispielsweise eine höhere Schlagfestigkeit. Das Elastomer im Pfropfmischpolymer oder im Gemisch verringert jedoch etwas die Undurchlässigkeit und die Steifigkeit der Zusammensetzung. Es ist wichtig, wenn die vorliegenden Mischpolymere vermischt werden, ein Pfropfmischpolymer zu verwenden, das damit verträg-An important use for the copolymers according to the invention is as a resin superstrate of a graft copolymer with a Rubber substrate. . Another possible use is as a resin component (which does not contain rubber) of a mixture with a compatible graft copolymer that is a rubber substrate having. Graft copolymers are suitable for such mixtures, a polybutadiene substrate and a superstrate of acrylonitrile / isobutene mixed polymer (as in GBPS X · 14 ^ 5 4o8) or made of a uniform acrylonitrile / styrene copolymer with a high percentage of acrylonitrile (as described in GB-PS 1 185 J506). However, the superstrates of such graft copolymers are preferably uniform copolymers of the present invention. A graft copolymer or mixture as described is generally tougher than the untreated one copolymer according to the invention and therefore has, for example, a higher impact resistance. The elastomer im However, graft copolymer or in admixture somewhat reduces the impermeability and rigidity of the composition. It is important, when blending the instant copolymers, to use a graft copolymer that is compatible therewith.
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lieh 1st, wenn der gewünschte Grad von Zähigkeit erhalten werden soll. Bevorzugte Pfropfmischpolymere für das Mischen mit den gleichförmigen Mischpolymeren der vorliegenden Erfindung sind solche, die ein Superstrat von annähernd der gleichen Zusammensetzung wie die gleichförmigen Mischpolymere aufweisen.borrowed when the desired level of toughness can be obtained target. Preferred graft copolymers for blending with the uniform copolymers of the present invention are those having a superstrate of approximately the same composition as the uniform interpolymers.
Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel näher erläutert.The invention is illustrated in more detail by the following example.
Die Herstellung eines gleichförmigen ternären Mischpolymers aus Acrylonitrile Styrol und Methyl-vlnyl-keton mit Molverhältnissen von 81,4 : 10,9 : 7*7 wurde unter Verwendung der Vorrichtung ausgeführt, wie sie in Fig. 1 der GB-PS 1 I97 721 beschrieben ist.The production of a uniform ternary mixed polymer from acrylonitrile styrene and methyl vinyl ketone with molar ratios of 81.4: 10.9: 7 * 7 was obtained using the device carried out as described in Fig. 1 of GB-PS 1,197,721.
Die Anfangscharge bestand aus l400 ml destilliertem Wasser, 589,8 ml Acrylnitril, 36,0 ml Styrol, 41,8 ml Methylvinylketon, 2,0 ml n-Octylmercaptan, 1,7 g Natrium-dodecyl-benzolsulfonat und 1,9 ml 10 ^iger Schwefelsäure. Die Luft wurde entfernt, und das Gemisch wurde erhitzt, bis es eine Temperatur von 56,50C aufwies. Die Polymerisation wurde dann durch Zusatz von 2 ml einer 5 g Ammoniumpersülfat je 100 ml V/asser enthaltenden Lösung und 1 ml einer 1 g Natriummetabisulfit je 100 ml V'asser enthaltenden Lösung initiiert. Die Temperatur stieg rasch auf 69,5°C. Es war nötig, die Reaktion während der folgenden 10 Minuten durch Zusatz kleiner Mengen Natriumdimethyl-dithiocarbonat zu mäßigen. ■The initial batch consisted of 1,400 ml of distilled water, 589.8 ml of acrylonitrile, 36.0 ml of styrene, 41.8 ml of methyl vinyl ketone, 2.0 ml of n-octyl mercaptan, 1.7 g of sodium dodecyl benzenesulfonate and 1.9 ml of 10 ^ iger sulfuric acid. The air was removed and the mixture was heated until it had a temperature of 56.5 0 C. The polymerization was then initiated by adding 2 ml of a solution containing 5 g of ammonium persulfate per 100 ml of water and 1 ml of a solution containing 1 g of sodium metabisulphite per 100 ml of water. The temperature rose rapidly to 69.5 ° C. It was necessary to moderate the reaction during the following 10 minutes by adding small amounts of sodium dimethyl dithiocarbonate. ■
Nachdem die Temperatur zu steigen begann, wurde ein Gemisch aus 8O,4 ml Styrol, 0,97 ml Methyl-vinyl-keton und 2,0 ml n-Octylmercaptan in linearer Weise zur Anfangscharge mit der Geschwindigkeit der Polymerisation eingeführt, so daß, nachdem die Polymerisation zu Ende war (entsprechend der Polymerisation des gesamten Acrylonitrlls), die GesamtmengeAfter the temperature began to rise, a mixture of 80, 4 ml of styrene, 0.97 ml of methyl vinyl ketone and 2.0 ml n-octyl mercaptan is introduced in a linear fashion to the initial charge at the rate of polymerization so that, after the polymerization was over (corresponding to the polymerization of the entire Acrylonitrlls), the total amount
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des Styrols (80,4 ml) in der Beschickung zugegeben war. Die Temperatur wurde durch weiteren Zusatz von insgesamt 2 ml Ammoniumpersulfatlösung zwischen 61 und 64°C gehalten. Nach 5j25 Stunden, nachdem 65 % der Beschickung zugegeben worden waren (das entspricht einer 65 ^igen Umwandlung), verlief die Reaktion allmählich langsamer. Die Reaktion wurde dann durch Zusatz eines Gemische aus 0,2 g Natriumhydroxid, 0,4 g Tetranatriumpyrophosphat, 0,6 g Natrium-formaldehyd-sulfoxylat und 50 ml Wasser abgebrochen.of the styrene (80.4 ml) in the feed was added. The temperature was kept between 61 and 64 ° C. by adding a total of 2 ml of ammonium persulfate solution. After 5½ hours, after 65 % of the feed had been added (equivalent to a 65% conversion), the reaction gradually slowed down. The reaction was then stopped by adding a mixture of 0.2 g sodium hydroxide, 0.4 g tetrasodium pyrophosphate, 0.6 g sodium formaldehyde sulfoxylate and 50 ml water.
Zur Isolierung des Mischpolymers wurde der Latex aus dem Reaktionsbehälter unter Verwendung von 4 1 einer wäßrigen Lösung von Magnesiumsulfat-heptahydrat (sie enthielt 1 g je 100 ml Wasser) von 8o°C koaguliert. Das erhaltene Polymer wurde dreimal durch Rühren in destilliertem Wasser bei 700C und dann einmal mit destilliertem Wasser bei 90°C gewaschen und abschließend mit Methylalkohol gespült und in einem Vakuumofen bei 800C getrocknet.To isolate the mixed polymer, the latex was coagulated from the reaction vessel using 4 liters of an aqueous solution of magnesium sulfate heptahydrate (it contained 1 g per 100 ml of water) at 80 ° C. The obtained polymer was washed three times by stirring in distilled water at 70 0 C, and then washed once with distilled water at 90 ° C and finally rinsed with methyl alcohol and dried in vacuum oven at 80 0 C.
Ein Teil des Polymers wurde bei 200°C in eine Platte mit den Abmessungen 10/2 cm χ 5,1 cm χ 0,52 era verpreßt (wobei ein Druck von 20 t während 5 Minuten angewendet wurde), worauf die Sehlagfestigkeit bei 200C an einer ungekerbten Probe, die aus dem Preßling herausgeschnitten worden war, gemessen wurde.A portion of the polymer was at 200 ° C in a plate with the dimensions 10.2 cm χ 5.1 cm χ 0.52 era pressed (applied with a pressure of 20 tons during 5 minutes), whereupon the Sehlagfestigkeit at 20 0 C was measured on an unnotched sample cut from the compact.
Die Schlagfestigkeit (ungekerbte Probe) wurde mit einer Probe von 0,9 cm Breite und 0,2 nwi Dicke ermittelt, die horizontal (mit der schmalen Fläche nach oben) auf zwei Trägern, die einen Abstand von j5,8 ßm aufwiesen, ruhte. Die Probe wurde zentral auf der weiteren Fläche durch ein horizontal bewegtes Pendel gestoßen* das von >0 cm herabfiel, wobei die Energie größer war, als sie zum Brechen der Probe erforderlich war. Aus der restlichen Energie des Pendels wurde die Energie berechnet,The impact strength (unnotched specimen) was measured with a specimen of 0.9 cm wide and 0.2 nwi thickness determined horizontally (with the narrow surface facing up) on two supports, which were j5.8 µm apart, rested. The sample became central On the wider surface it was pushed by a horizontally moving pendulum * which fell from> 0 cm, whereby the energy was greater was when it was required to break the specimen. From the the remaining energy of the pendulum was calculated as
die zum Brechen der Probe erforderlich war. Hierdurch wurde sie dann durch die effektive Fläche an der Bruchstelle dividiert. Der resultierende Wert (ausgedrückt in kJ/cm ) stellte die Energie dar, die erforderlich war, um einen Riß im Material zu erzeugen.which was required to break the specimen. This then divided it by the effective area at the break point. The resulting value (expressed in kJ / cm) represented the energy that was required to create a crack in the material to create.
Dieser Wert wurde zu 28 kJ/m gefunden.This value was found to be 28 kJ / m.
Ähnliche Proben wurden einer UV-Bestrahlung in einer Polymerbestrahlungseinheit während 7, 14 bzw. 21 Tagen unterworfen, bevor die Schlagfestigkeit bei ungekerbten Proben bestimmt wurde, Diese Einheit enthielt eine Kombination von gleichen Zahlen aus 20 Watt-Fluoreszenzsonnenlampen und schwarzen 20 Watt-Lampen, wobei die Proben rund um die Lampen in einem Abstand von 10 cm angeordnet waren (die kreisförmige Anordnung diente zur Erzielung einer gleichförmigen Bestrahlung).Similar samples underwent UV exposure in a polymer exposure unit subjected for 7, 14 or 21 days before the impact strength was determined on unnotched specimens, This unit contained a combination of equal numbers of 20 watt fluorescent sun lamps and black 20 watt lamps, with the samples spaced 10 cm apart around the lamps (the circular arrangement served to achieve uniform irradiation).
2 Die Schlagfestigkeiten der ungekerbten Proben waren 9*2 kJ/m2 The impact strengths of the unnotched samples were 9 * 2 kJ / m
(7 Tage), 2 kJ/m2 (14 Tage) und 1,8 kJ/m2 (21 Tage).(7 days), 2 kJ / m 2 (14 days) and 1.8 kJ / m 2 (21 days).
Proben aus einem in ähnlicher Weise hergestellten gleichförmigen Mischpolymer aus Acrylonitril und Styrol (enthaltend 87,5 Mol-# Acrylonitril und 12,5 Mol-# Styrol, aber kein Methyl-vinyl-keton) wurden in der gleichen Belichtungseinheit während der gleichen Zeit wie die obigen Proben behandelt. Es wurden die folgenden Vierte für die SchlagfestigkeitSamples of a similarly prepared uniform copolymer of acrylonitrile and styrene (containing 87.5 mole # acrylonitrile and 12.5 mole # styrene, but none Methyl vinyl ketone) were used in the same exposure unit treated during the same time as the above samples. It became the following fourth for impact resistance
2 22 2
an ungekerbten Proben erhalten: 21 kJ/m (7 Tage), 25 kJ/mobtained on unnotched samples: 21 kJ / m (7 days), 25 kJ / m
(14 Tage) und 20,5 kJ/m2 (21 Tage).(14 days) and 20.5 kJ / m 2 (21 days).
Die obigen Versuchsergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäßen Mischpolymere offensichtlich einer Kettendurchtrennung durch UV-Strahlung sehr zugänglich sind, was sich aus dem drastischen Verlust der Schlagfestigkeit ergibt. Die Mischpolymere, die nicht der vorliegenden Erfindung entsprachen, zeigten keine solche Zugänglichkeit.The above test results show that the invention Mixed polymers apparently through a chain break UV radiation are very accessible, which results from the drastic loss of impact resistance. The copolymers that did not conform to the present invention did not show such accessibility.
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Diese Zugänglichkeit zu einer Kettendurchtrennun^ wui Je durch einen weiteren Verbuch bestätigt, bei dem ein Film ve η O, C5 mm Dicke des obigen ternären Mischpolymers aus Aerylonlti-Ll, Styrol und Methyl-vinyl-keton J22 Stunden UV-Licht, in der obigen Polyinerbelichtungseinheit ausgesetzt wurde, und zv.ar zusammen mit einem ähnlichen Film, der aus dem oben erwähnten Mischpolymer aus Acrylonitril und Styrol (kein KethyI-vinylketon enthaltend) hergestellt worden war. Die reduzierte Viskosität des ternären Mischpolymers (gemessen an einer 0,5 folge (G/V) Lösung in Dimethylformamid bei 25°C) wurde von einem Anfangswert von 1,47 auf einen Endwert (nach der Belichtung) von 0,6o verringert. Im Gegensatz hierzu blieb die anfängliche reduzierte Viskosität des Mischpolymers, das kein Methyl-vinyl- keton enthielt, bei 0,73 unverändert.This accessibility confirmed to Kettendurchtrennun ^ WUI Depending by a further Verbuch, in which a film ve η O, C 5 mm thickness of the above ternary mixed polymer from Aerylonlti-Ll, styrene and methyl vinyl ketone J22 hours UV light, in which The above polymer exposure unit was exposed, and zv.ar together with a similar film, which had been made from the above-mentioned mixed polymer of acrylonitrile and styrene (containing no KethyI-vinyl ketone). The reduced viscosity of the ternary mixed polymer (measured on a 0.5 sequence (w / v) solution in dimethylformamide at 25 ° C.) was reduced from an initial value of 1.47 to a final value (after exposure) of 0.6o. In contrast, the initial reduced viscosity of the mixed polymer which did not contain methyl vinyl ketone remained unchanged at 0.73.
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50980 7/105650980 7/1056
ORIGINALORIGINAL
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