DE2450851A1 - Feuerhemmende schlagfeste harzmassen - Google Patents

Feuerhemmende schlagfeste harzmassen

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DE2450851A1 DE19742450851 DE2450851A DE2450851A1 DE 2450851 A1 DE2450851 A1 DE 2450851A1 DE 19742450851 DE19742450851 DE 19742450851 DE 2450851 A DE2450851 A DE 2450851A DE 2450851 A1 DE2450851 A1 DE 2450851A1
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Description

Die Erfindung betrifft Harzmassen mit hoher Schlagfestigkeit.
Bisphenole, deren Kern halogensubstituiert ist, insbesondere Tetrabrombisphenol A, sind als feuerhemmende Zusatzstoffe bekannt. Auch das Einverleiben von Tetrabrombisphenol A in ver-. schiedene sythetische Harze bzw. Polymerisate zur Erzielung feuerhemmender Harzmassen ist bereits vorgeschlagen worden. Bei einem Verfahren wird Tetrabrombisphenol A mit halogenfreiem Bisphenol, wie Bisphenol A, c©polymerisiert, um die feuerhemmenden Eigenschaften des von Bisphenol A abgeleiteten Polycarbonate zu verbessern. Weiterhin ist vorgeschlagen worden, feuerhemmende Harzmassen durch Einverleiben' des genannten Carbonatcopolymerisats in aas von Bisphenol A abgeleitete Polycarbonat herzustellen (bekanntgemachte JA-PA 24-66o/72).
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Copolymerisatmassen, die ein Carbonateopolymerisat, insbesondere ein von mehr als 2 Molprozent eines im Kern halogensubstituierten Bisphenols abgeleitetes Carbonatcopolymerisat» enthalten, sind jedoch wegen der sehr geringen Schlagzähigkeit (v'ergl. Figur 1) sehr spröde. Darüber hinaus bestehen praktische Begrenzungen, z.B. das Erfordernis der Anwendung höherer Temperaturen bei der Formgebung wegen der verringerten Fließfähigkeit in der Schmelze.
Deshalb ist zur Verbesserung der Verformungseigenschaften der Polycarbonate ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem ein im Kern halogensubstituiertes Bisphenol A einverleibt wird, oder ein Verfahren, bei dem ein niedermolekulares Polycarbonat (im allgemeinen mit einem Polymerisationsgrad von etwa 2 bis 1o), das von einem im Kern halogensubstituierten Bisphenol ab-, geleitet ist, einverleibt wird (bekanntgemachte JA-PA 414-22/72 und 44537/72). Durch beide vorgenannte Verfahren ist es jedoch unmöglich, die Beeinträchtigung der physikalischen Eigenschaften der Massen zu verhindern, die im allgemeinen durch das Einverleiben der Stoffe mit niedrigem Molekulargewicht verursacht werden, und es ist schwierig, gut ausgewogene physikalische Eigenschaften, wie mechanische Festigkeit und Verformungseigenschaften, beizubehalten, selbst wenn die gewünschte Feuerhemmung erzielt werden kann.
Es wurde nun gefunden, daß feuerhemmende Harzmassen, die für allgemeine Pressverfahren verwendet werden können, erheblich verbesserte Schlagfestigkeit und viele andere Vorteile besitzen, durch Einverleiben eines ABS-Harzes in ein besonderes Garbonatcopolymerisat von hohem Molekulargewicht erhalten werden können.
Gegenstand der Erfindung sind somit Harzmassen, die ein Gemisch aus ·
(A) 2o bis 85 Gewichtprozent eines hochmolekularen aromatischen Carbonateopolymerisats aus (1)2 bis 3o Molprozent eines Bisphenols, dessen Kern halogensubstituiert ist, und (2) 7o bis 98 Molprozent eines halogenfreien Bisphenols, sowie
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(B) 80 bis 15 Gewichtsprozent eines ABS-Harzes, enthaltend ein Gemisch aus (1) einem Pfropfcopolymer!sat eines kautschukartigen Polymeren auf der Basis von Butadien aus -der Gruppe Polybutadien und von hauptsächlich Butadien enthaltenden Monomerengemisehen abgeleitete Copolymerisate, mit einem vinylaromatischen Kohlenwasserstoff und Acrylnitril, und (2) einem- Copolymerisat aus einem vinylaromatischen Kohlenwasserstoff und Acrylnitril enthalten. Die Menge des kautschukartigen Polymeren beträgt 5 bis 4-q Gewichtsprozent, bezogen auf das ABS-Harz. Die Harzmassen der Erfindung besitzen eine höhere Schlagzähigkeit als das Carbonatcopolymerisat (A) oder das ABS-Harz (B).'
Die vorteilhaften Eigenschaften der Harzmassen der Erfindung, insbesondere ihre hohe Schlagfestigkeit, sind nachfolgend im einzelnen beschrieben. ■
Die Prüfmuster werden hergestellt durch Pressen einer Harzmasse, die erhalten wird durch Vermischen von (a) einem Carbonatcopolymerisat (nachfolgend als Copolymerisat I bezeichnet), enthaltend 3,7 Molprozent einer Struktureinheit, die von 2,2-Bis-(3,5-dibrom-4-hydroxyphenyl)-propan (nachfolgend als Tetrabrombisphenol A bezeichnet) abgeleitet ist, wobei der Best aus 2,2-Bis-(4-hy.droxyphenyl)-propan (nachfolgend als Bisphenol A bezeichnet) besteht, oder einem Carbonatcopolymerisat (nachfolgend als Copolymerisat II bezeichnet), enthaltend 13»4- Molprozent Tetrabrombisphenol A, wobei der Rest aus Bisphenol A besteht; mit (b) einem ABS-Harz, das durch zweistufige Substanz-Suspensi Depolymerisation von 4o Gewichtsteilen Acrylnitril, 3o Gewichtsteilen Styrol, 30 Gewichtsteilen «*- Methylstyrol und 12 Gewichtsteilen Butadien-Styrol-Kautschuk hergestellt worden ist. Die Bestandteile (a) und (b) werden in verschiedenen Anteilen miteinander vermischt.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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Fig. 1 den Zusammenhang zwischen dem. Gehalt an Tetrabrombisphenol ,A (TBBPA) und der Izod-Kerbschlagzähigkeit bei einem Bisphenol A (BPA)-TBBPA-Copolymerisat, und
Fig. 2 den Zusammenhang zwischen dem Gehalt an Carbonatcopolymerisat und der Izod-Kerbschlagzähigkeit der Harzniassen •der Erfindung.
Die Messung der Schlagzähigkeit der Prüfmuster (6,4- mm dick, mit Kerbe) ist in Fig. 2 zu sehen. Ähnliche "Werte v/erden bei Verwendung von Prüfmustern mit nur 3,2 mm Dicke erhalten. Im Vergleich hierzu beträgt die Schlagzähigkeit eines Bisphenol A
enthaltenden Polycarbonate, das herkömmlicherweise für allgemeine Presszwecke verwendet wird, etwa 15 kg.cm/cm (Dicke des Prüfmusters 6,4- mm) und etwa 95 kg.cm/cm (Dicke des Prüfmusters 3»2 mm) beim gleichen Test.
Beträgt die Menge des im Kern halogensubstituierten Bisphenols A (Bestandteil (A) (1) oben) in dem hochmolekularen aromatischen Carbonatcopolymerisat (A) weniger als 2 Molprozent, so ist die Feuerhemmung der Harzmasse unzureichend, und die Verbesserung in der Schlagzähigkeit kann nicht erreicht werden, sofern nicht das Vermischen mit einem besonderen ABS-Harz erfolgt, wie in der offengelegten JA-PA 4-375o/73 beschrieben. Mit anderen Worten, wenn die Menge des im Kern halogensubstituierten Bisphenols A unter 2 Molprozent liegt, verursacht dies eine Selektivität hinsichtlich der Verträglichkeit mit dem ABS-Harz,. und weiterhin hängt die Schlagfestigkeit des Gemisches in großem Maß von der Dicke des Prüfmusters ab, selbst wenn man eine ausgezeichnete Verträglichkeit erhält. Beträgt auf der anderen Seite die Menge des im Kern hal-ogensubstituierten Bisphenols A über 3o Molprozent, so wird das Verpressen des hochmolekularen aromatischen Carbonatcopolymerisäts (A) schwierig, und eine Verbesserung in seinen Eigenschaften wird selbst dann nicht erreicht, wenn man das ABS-Harz (B) einverleibt.
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Das halogenfreie Bisphenol (Bestandteil (A) (2) oben), das ein Monomeres des Carbonateopolymerisats (A) in den Massen der Erfindung darstellt, enthält Bisphenole von 2,2-BiS-(4-hydroxyphenyl)-alkan mit 1 bis 1o C-Atomen, und dieses verknüpfende Alkan kann durch eine Bindung, z.B. eine Äther-, SuIfon-,.SuIfid- oder SuIfoxidbindung, ersetzt werden. Die im Kern halogensubstituierten Bisphenole umfassen Tetrahalogenverbindungen, die den 3?5-halogensubstituierten Analogen der genannten halogenfreien Bisphenole entsprechen. Ein bevorzugtes Beispiel für halogenfreie Bisphenole ist das unsubstituierte Bisphenol, d.h. 2,2-Bis-(4~hydroxyphenyl)-propan, auch als Bisphenol A bekannt und nachfolgend als BPA bezeichnet. Ein bevorzugtes Beispiel für im Kern halogensubstituierte Bisphenole ist das 2,2~Bis-(3,5-cLibrom-4—hydroxyphenyl)-propan, auch als Tetrabrombisphenol A bekannt, und nachfolgend als TBBPA bezeichnet. Die von diesen Bisphenolen abgeleiteten und erfindungsgemäß verwendeten Copolymerisate können nach bekannten Verfahren zur Herstellung von Polycarbonaten hergestellt werden. Beispiele hierfür sind das Phosgenverfahren, das Pyridinverfahren und das Chloroformiatverfahren. Bevorzugte Copolymerisate besitzen ein hohes Molekulargewicht und eine Grenzviskositätszahl (bei 25 C in Methylenchlorid) von mindestens o,25, vorzugsweise 0,4-5 bis o,75·
Wenn das erfindungsgemäß verwendete ABS-Harz (B) einen Kautschukpolymerisatgehalt von unter 5 Gewichtsprozent besitzt, wird die Verbesserung in der Schlagfestigkeit nicht erreicht. Beträgt auf der anderen Seite der Kautschukpolymerisatgehalt mehr als 4-0 Gewichtsprozent, so ist die Erniedrigung des Erweichungspunktes erheblich, und die Harzmassen werden für allgemeine Presszwecke μngeeignet.
Das erfindungsgemäß verwendete ABS-Harz wird im allgemeinen durch Emulsionspolymerisation oder Lösungspolymerisation eines vinylaromatischen Kohlenwasserstoffs mit Acrylnitril in Gegenwart eines Kautschuks auf Butadienbasis, hergestellt. In einigen Fällen wird' das ABS-Harz so hergestellt, daß man ein zuvor
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hergestelltes Copoiymerisat aus einem vinylaromatischen Kohlenwasserstoff und Acrylnitril zu Butadienkautschuk hinzugibt. Das nach beiden Verfahren erhaltene ABS-Harzprodukt enthält ein Gemisch aus (a) einem Pfropfcopolymer!sat, das von einem kautschukartigen Primärpolymerisat auf der Basis von Butadien herrührt, und Acrylnitril sowie den vinylaromatischen Kohlenwasserstoff als Verzweigungen enthält, und einem Copolymerisat aus (b) Acrylnitril und (c) vinylaromatischen! Kohlenwasserstoff. Das bevorzugte Verhältnis von Acrylnitril zu dem vinylaromatischen Kohlenwasserstoff in dem ABS-Harzprodukt beträgt im allgemeinen 2o bis 4o Gewichtsprozent Acrylnitril : 60 bis 80 Gewichtsprozent vinylaromatischem Kohlenwasserstoff. Als vinylaromatischer Kohlenwasserstoff können z.B. Styrol, ©(-Methylstyrol, Dimethylstyrol oder im Kern haloge substituierte Styrole verwendet werden.
Herkömmliche im Handel erhältliche ABS-Harze besitzen einen Butadienkautschukgehalt von 5 bis 2o Gewichtsprozent (bezogen auf Gesamtharz). Das Harz enthält auch Copolymerisatkomponenten von Styrol und Acrylnitril in nahezu dem gleichen Molanteil (Gewichtsverhältnis von Styrol zu Acrylnitril 75 ' 25), oder mit einem leichten Überschuß an Acrylnitril (Gewichtsverhältnis 72 : 28). Die ABS-Harze können in zwei Klassen eingeteilt werden, nämlich die emulsions-polymerisierten ABS-Harze, die durch Polymerisation von Styrol und Acrylnitr.il in dem Kautschuklatex,
und die Substanz-Suspensions-polymerisierten ABS-Harze, die durch Auflösen des Kautschuks in Styrol und Acrylnitril zur Bewirkung der Polymerisation erhalten v/erden.
Erfindungsgemäß können beide Klassen von ABS-Harzen verwendet werden. .
Das BPA enthaltende Polycarbonat zeigt beim Vermischen mit ABS-Harzen eine Selektivität, wie dies in der offengelegten JA-PA 43750/73 beschrieben ist. Das durch Copolymerisation des im Kern halogensubstituierten Bisphenols A mit halogenfreiem Bisphenol A erhaltene Carbonatcopolymerisat zeigt jedoch
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diese bestimmte Selektivität nicht; es ist mit den nach beliebigen Verfahren hergestellten ABS-Harzen vielmehr verträglich. Soll demgemäß ein Polycarbonat zum Zwecke der Erhöhung der Schlagfestigkeit eines ABS-Harzes einverleibt werden, so ist die Verwendung eines von im Kern halogensubstituiertem Bisphenol A abgeleiteten Polycarbonats vorteilhafter als das Polycarbonat yon BPA allein.
Bezüglich des erfindungsgemäß verwendeten Polycarbonats kann die Schlagfestigkeit des Polycarbonats aus dem im Kern halogensubstituierten Bisphenol verbessert werden, und weiterhin sind die Massen der Erfindung unabhängig von der Veränderung der Schlagzähigkeit mit der Dicke, wie dies im allgemeinen bei Polycarbonaten, d.h. Polycarbonaten von Bisphenol A, beobachtet wird (vergl. Fig. 1). Demgemäß ist es erfindungsgemäß leicht, Formteile bzw. Gegenstände mit den neuen Harzmassen der Erfindung zu entwerfen.
Die Harzmassen der Erfindung .bestehen im wesentlichen aus 2o bis 85 Gewichtsprozent von im Kern halogensubstituiertem Carbonateopolymerisat (A), wobei der Rest, d.h. 15 bis 8o Gewichtsprozent, aus ABS-Harz (B) besteht. Außerhalb' dieser Bereiche werden die physikalischen Eigenschaften, z.B. die Schlagzähigkeit, der Massen nicht verbessert.
Die Massen der Erfindung können durch Vermischen in der Schmelze des Carbonatcopolymerisats (A) mit dem ABS-Harz (B) unter Verwendung gewöhnlicher Extruder, Banbury-Mlscher oder Valzenstühle erhalten werden.
Den Harzmassen der Erfindung können übliche Zusatzstoffe und Verarbeitungshilfsmittel, wie Verstärkungsmittel, Stabilisatoren, Antioxydationsmittel, Weichmacher, UV-Absorber, Pigmente, Farbstoffe, Glasfasern oder Kohlenstoffasern, einverleibt werden. Die Verwendung dieser Zusatzstoffe erfolgt in.üblichen Mengen.
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Die Beispiele erläutern die Erfindung. Teilangaben beziehen sich auf das Gewicht.
Herstellungeines Carbonatcopolymerisats aus TBBPA und BPA
44 Teile Natriumhydroxid werden in 585 Teilen Wasser gelöst» In der erhaltenen wässrigen Lösung werden 3o Teile TBBPA, 79 Teile BPA, o,2 Teile Natriumdithionit und 1,9 Teile p-tert.-Butylphenol gelöst. Die erhaltene Lösung wird dann zusammen mit 39o Teilen Methylenchlorid gerührt. Anschließend leitet man für etwa 1 Stunde 46 Teile Phosgen in das Reaktionsgemisch bei einer Temperatur von 2o ?G ein. Nach Beendigung der Phosgeneinleitung wird die Reaktionsflüssigkeit durch kräftiges Rühren emulgiert. Nachdem man mit o,1 Teil Triäthylamin versetzt hat, rührt man noch etwa 1 Stunde, um die Polymerisation zu bewirken. Nach Beendigung der Reaktion wird die wässrige Schicht abgetrennt, und die Polymerlösung wird gereinigt. Anschließend erhitzt man die Polymerlösung mit Wasser und einem Quellungsmittel, wie Toluol. Anschließend wird das Lösungsmittel entfernt, um das Polymerisat in Form eines körnigen Produkts zu isolieren. Man erhält 112 Teile TBBPA-BPA-Carbonatcopolymerisat mit einer Grenzviskositätszahl (in Methylenchlorid) von o,467 bei 25 °O. Der Gehalt an TBBPA, berechnet aus dem Br-Gehalt, beträgt 13,4 Molprozent. Hier und im folgenden gibt der Gehalt an TBBPA- die Menge an Grundbausteinen bzw. Struktureinheiten an, die von TBBPA abgeleitet sind.
Herstellung eines ABS-Harzes
Ein 12o Liter fassendes Reaktionsgefäß, das mit einer kräftigen Rührvorrichtung ausgerüstet ist (z.B. der in der bekanntgemachten JA-PA 34150/70 gezeigte Reaktor) wird mit der nachfolgend angegebenen Kautschuklösung beschickt.
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Styrol 72 Teile
Acrylnitril 28 Teile
Tufden 2000A 15 Teile
(Butadien-Styrol-Copolyme-
risat, Herst.Asahi Kasei
Co.)
Dibenzoylperoxid · ο,15 Teile
Dicumylperoxid ;o,1o Teile
t-Dodecylmercaptan P, 33 Teile
ButyllDenzylphthalat 3 Teile
Wasser 2o Teile
Nachdem die Luft in dem Reaktionsgefäß durch Stickstoff verdrängt worden ist, wird die Substanzpolymerisation unter Rühren mit 6oo U/min 3>5 Stunden bei 73 0C durchgeführt. Fach beendeter Reaktion überführt man das Reaktionsgemisch in einen 25o Liter fassenden Druckreaktor, der eine Suspension von 4·,5 Teilen Magnesiumhydroxid in 8o Teilen Wasser 'enthält. Nachdem man die Luft in dem Reaktor durch Stickstoff verdrängt hat, wird die Suspensionspolymerisation unter Rühren mit 12o U/min 5 Stunden bei 12o 0C durchgeführt, wobei die Polymerisationsreaktion beendet wird. Nach dem Abkühlen versetzt man mit Chlorwasserstoffsäure, um das Magnesiumhydroxid herauszulösen. Nach dem gründlichen Waschen mit Wasser in einem Zentrifugentrockner (basket type) mit einem Filtertuch von 74u lichter Maschenweite, wird der Rückstand abfiltriert und getrocknet. Hierbei erhält man das gewünschte ABS-Harz.
Die physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Carbonatcopolymerisats und des ABS-Harzes sind in Tabelle I zusammengestellt.
tr r\ r\ Λ Λ ι Λ Ί η Λ
Tabelle
Prüfnorm
(ASTM)
Dimension ABS-
Harz
Carbonat-
copolymeri-
sat (PC)
Zugfestigkeit D-638 kg / cm2 470 745
Bruchdehnung D-638 % 45 111
Streckgrenze D-638 % 8 2
Streckspannung D-79O / kg/cm2 670 1010
Biege-E-Modul D 790 kg/cm2 223OO 24300
KerbSchlag
zähigkeit (Izod)
(6,4 mm dick)
D-256 kg·cm/cm 15,3 7,1
Formbeständig
keit i.d. Wärme
(18,56 kg/cm2,
ohne Tempern)
D-648 C 78,1 142
Schmelzindex
(23O0C, Be
lastung 5 kg)
D-1238 g/10 min 5,8 *)
*) Kein Fließen bei 230 0C unter 5 kg Belastung
Beispiel 1
40 Gewichtsteile des vorstehend hergestellten Carbonatcopolymerisats werden mit 60 Teilen des vorstehend hergestellten ABS-Harzes vermischt. Das erhaltene pulvrige Gemisch wird dann mittels eines Extruders bei einer Zylindertemperatur von 240 0C zu Pellets konfektioniert. Aus diesen Pellets werden unter Verwendung einer
Preßvorrichtung (screw-in-line type) Prüfmuster hergestellt. Die
Ergebnisse der Prüfung sind in Tabelle II zusammengestellt.
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~t1" 2A50851
Beispiel 2
Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch ein handelsübliches, durch Emulsionspolymerisation hergestelltes ABS-Harz (Polybutadiengehalt 13 Gewichtsprozent; Gewichtsverhältnis von Acrylnitril : Styrol = 27 : 73) anstelle des in Beispiel 1 benutzten ABS-Harzes verwendet wird. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt. ■ '
Beispiel 3
Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch ein Carbonatcopolymerisat mit einem TBBPA-Gehalt von 3,7 Molprozent (in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt) verwendet wird.' Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt.
Beispiel 4
Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch βθ Gewichtsteile des Carbonatcopolymerisats und MO Gewichtsteile des ABS-Harzes verwendet werden. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt.
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Tabelle II
Zugfestigkeit Prüfnorm
(ASTM)
Dimension Beispiel '.
1
Beispiel
2
Beispiel
3
Beispiel
4
I
Bruchdehnung D-638 kg/cm2 598 503 541 624 1
Streckgrenze D-638 % 23 29 ■ 153 62
Streckspannung D-638 % 12 13 12 12
cn
ο
Biege-E-Modul D-79O kg/cm2 85Ο 840 870 930 245085
co
OO
Kerbschlag
zähigkeit (Izod.)
(6,4 mm dick)
D-79O kg/cm2 227ΟΟ 21600 24100 235ΟΟ
co
—ja.
dto., 3,2 mm
dick
D-256 kg·cm/cm 41,4 54,5 43,7 52,0
co Formbeständig
keit i.d. Wärme
(18,56 kg/cm2,
ohne Tempern)
kg·cm/cm 42,8 52,3 45,0 54,0
Schmelzindex
(230 0C, Be
lastung 5 kg)
D-648 C 96,5 92,4 91,2 102,7
D-1238 g/10 min 3,6 3,1 5,4 3,0

Claims (1)

Patentansprüche
1. Feuerhemmende schlagfeste Harzmassen, dadurch gekennzeichnet , daß die Harzbestandteile im wesentlichen ein Gemisch aus
(A) 20 bis 85 Gewichtsprozent eines hochmolekularen aromatischen Garbonatccpolymerisats, hergestellt aus einem Gemisch von Bisphenolen, die im wesentlichen aus 2 bis 30 Molprozent eines Bisphenols, dessen Kern mit einem oder mehreren Halogenatomen substituiert ist, Rest halogenfreies Bisphenol, bestehen, und
(B) Rest ABS-Harz, enthaltend ein Gemisch aus (1) einem Ffropfcopolymerisat von einem kautschukartigen Polymerisat auf der Basis von Butadien, auf das ein vinylaromatischer Kohlenwasserstoff und Acrylnitril aufgepfropft sind, und (2) einem Copolymerisat aus einem vinylaromatischen Kohlenwasserstoff und Acrylnitril,, wobei die Menge des kautschukartigen Polymerisats 5 bis 40 Gewichtsprozent, bezogen auf (B), beträgt,
darstellen.
'2. Harzmassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Carbonatcopolymerisat (A) ein Copolymerisat aus Tetrabrombisphenol A und Bisphenol A ist.
3· Harzmassen nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Carbonatcopolymerisat (A). eine■
Grenzviskositätszahl von mindestens 0,25, gemessen in Methylenchlorid bei 25 0Cs besitzt.
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DE19742450851 1973-10-25 1974-10-25 Feuerhemmende schlagfeste harzmassen Granted DE2450851A1 (de)

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