DE2460257B2 - Mischungen eines thermoplastischen Copotyätheresters mit Polybutylenterephthalat - Google Patents
Mischungen eines thermoplastischen Copotyätheresters mit PolybutylenterephthalatInfo
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Description
O O
Il I!
— OGO-CRC—
(I)
und die kurzkettigen Estereinheiten der Formel
O O
Il I!
— ODO- CRC —
(II)
ίο
entsprechen, in denen
G ein zweiwertiger Rest ist der nach Entfernung der endständig angeordneten Hydroxylgruppen
von einem Polyalkylenoxidglykol mit einem Molekulargewicht von 400—6000 und einem
Verhältnis von Kohlenstoff zu Sauerstoff von 2,0—43 verbleibt;
R ein zweiwertiger Rest ist der nach Entfernung der Carboxylgruppen einer Dicarbonsäure mit
einem Molekulargewicht von weniger als 300 verbleibt und
D ein zweiwertiger Rest ist der nach Entfernung der Hydroxylgruppen aus einem Diol mit einem
Molekulargewicht von weniger als 250 verbleibt; wobei
die kurzkettigen Estereinheiten 15—95 Gewichtsprozent des Copolyätheresters ausmachen, und (B)
5—200 Gewichtsteilen Polybutylenterephthalat mit einem Schmelzindex von nicht größer als 50 g/
10 min bei 2500C bei einer 2160-g-Belastung, sowie
gegebenenfalls (C) einer wirksamen Menge eines Antioxidans und gegebenenfalls einem zusätzlichen
Stabilisator.
2. Polymermischung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß im Copolyätherester (A) als
Polyalkylenoxidglykolrest G der Rest eines Polytetramethylenoxidglykols mit einem Molekulargewicht von 600—2000, als Diolrest D der Rest von
1,4-Butandiol und als Dicarbonsäurerest R eine
Mischung aus Terephthalsäure- und PhthalsäureoJer Isophthalsäureresten enthalten sind.
Lineare Copolyester sind für verschiedene Anwendungszwecke, insbesondere zur Herstellung von Folien
und Fasern, bekannt; die bekannten Polymeren dieser An sind jedoch nicht so wirkungsvoll, wie es bei
bestimmten Anwendungsarten erwünscht ist. Insbesondere wiesen bestimmte Polymere dieser Art nicht die für
einige Verwendungsarten, wie beispielsweise für hydraulische Schläuche und Kabelumhüllungen, geforderte Zerreißfestigkeit, Zugfestigkeit, Abriebwiderstandsfähigleit und Dauerflexibilität auf. Kürzlich wurden
jedoch Copolyätherester gefunden, die diese erwünschten Eigenschaften besitzen. Obwohl dieser Copolyätherester sich in vielerlei Hinsicht deutlich den bisher
bekannten überlegen zeigte, war er nicht für alle speziellen Verwendungszwecke geeignet So werden
insbesondere für Bremsschläuche, die in der Kraftwagenindustrie verwendet werden, ganz besondere Eigenschaften verlangt Solche Schläuche müssen beispielsweise insbesondere einen hohen Young-Modul besitzen,
um bei Temperaturen oberhalb des Gefrierpunkts von Wasser nicht zu platzen, so wie herausragende
Schlagfestigkeit und Flexibilität bei niederen Temperaturen.
Erfindungsgemäß wird deshalb eine verbesserte Mischung vorgeschlagen, die Copolyätherester enthält,
die bei Zimmertemperatur und höher einen hohen Young-Modul besitzt und ebenfalls große Schlagfestigkeit und Flexibilität bei niederen Temperaturen
aufweist Darüber hinaus besitzt sie andere erwünschte Eigenschaften wie gute Abriebwiderstandsfähigkeit
Zerreißfestigkeit Widerstand gegen das Weiterreißen von Einschnitten oder Brüchen in dem Schlauch und
chemische Widerstandsfähigkeit einschließlich der Widerstandsfähigkeit gegenüber Brennstoffe und
Schmiermitteln. Die Mischung besteht im wesentlichen aus Polybutylenterephthalat) in Mischung mit dem
Copolyätherester. Das Polybutylenterephthalat ist in wirkungsvollen Mengen, die normalerweise zwischen
etwa 5 und 200 Teilen Polybutylenterephthalat) je 100 Teile des Copolyätheresters liegen, anwesend. Das
Polybutylenterephthalat) hat einen Schmelzindex von nicht größer als 50 g/10 min bei 2500C und vorzugsweise einen Schmelzindex von etwa 25 bis etwa 1 g/10 min.
Bei Bedarf kann die Mischung zusätzlich eine wirkungsvolle Menge, beispielsweise 04 bis 5 Gewichtsprozent eines Antioxidans, vorzugsweise 4,4'-bis(<x,Ä-Dimethylbenzyl)diphenylamin enthalten.
Das Copolyätheresterpolymer, das mit dem Polybutylenterephthalat vermischt ist besteht im wesentlichen
aus einer Vielzahl wiederkehrender linearer langkettiger und kurzkettiger Estereinheiten, die durch Esterbindungen miteinander kopf-schwanzverknüpft sind, wobei
die langkettigen Estereinheiten der folgenden Formel
O O
Il Il
OCiO CRC
und die kur/kctlificii Fislcrcinheilcn der Formel
O O
Il Il
ODO CRC
(M)
entsprechen, in denen
G ein zweiwertiger Rest ist der nach Entfernung der endständig angeordneten Hydroxylgruppen von
Poly(alkylenoxid)glykolen mit einem Verhältnis von Kohlenstoff zu Sauerstoff von etwa 2,0-4J und
einem Molekulargewicht zwischen etwa 400 und 6000 verbleibt;
R ist ein zweiwertiger Rest, der nach Entfernung der
Carboxylgruppen von einer Dicarbonsäure mit einem Molekulargewicht von weniger als etwa 300
verbleibt; und
D ist ein zweiwertiger Rest, der nach Entfernung von Hydroxylgruppen von einem Diol niederen Molekulargewichts mit einem Molekulargewicht von weniger als etwa 250 verbleibt, wobei
die kurzkettigen Estereinheiten etwa 15 bis 95 Gewichtsprozent, vorzugsweise 25-90 Gewichtsprozent
und insbesondere 45-65 Gewichtsprozent des Copolyätheresters ausmachen lind folglich die langkettigen
Estereinheiten etwa 5—85 Gewichtsprozent, vorzugsweise 10—75 Gewichtsprozent und insbesondere
35—55 Gewichtsprozent des Copolyätheresters ausmachen.
In der US-PS 36 52 713 werden zwar schon Gemische aus Copolyätherestern und Polyalkylenterephthalaten
beschrieben, jedoch sind diese Gemische zur Herstellung von Produkten mit verbesserten antistatischen
Eigenschaften bestimmt Auch enthalten die dort genannten Copolyätherester langkettige Este.einheiten
aus Diolen mit Molekulargewichten bis zu 72 000, und als Polyalkylenterephthalat-Mischungskomponente
wird praktisch nur das Polyäthylenterephthalat eingesetzt Die vorstehend definierten erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen waren daher weder als solche noch in ihren überragenden mechanischen Eigenschaften
durch diese*JS-PS nahegelegt
Unter der Bezeichnung »langkettige Estereinheiten« in der Copolyätheresterkette wird das Reaktionsprodukt
eines langkettigen Glykols mit einer Dicarbonsäure verstanden. Solche langkettigen Estereinheiten, die
wiederkehrende Einheiten in den erfindungsgemäß verwendeten Copolyätherestern shid, entsprechen der
Formel (I). Die langkettigen Glykole sind polymere Glykole mit endständig (oder so endständig wie
möglich) angeordneten Hydroxylgruppen und einem Molekulargewicht von etwa 400—6000. Die langkettigen
Glykole, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Copolyätherester verwendet wurden, sind Polyalkylenoxidglykole
mit einent Verhältnis von Kohlenstoff zu Sauerstoff von etwa 2,0—43-
Zu geeigneten langkettigen Glykolen zählen PoIyäthylenoxidglykol,
PoIy(1.2- und 13propylenoxid)glykol, Poly(tetramethylenoxid)glykol, statistische oder
Blockpolymere von Äthylenoxid und 1,2-Propylenoxid und statistische oder Blockcopolymere von Tetrahydrofuran
mit geringeren Mengen eines zweiten Monomeren wie beispielsweise 3-Methyltetrahydrofuran (das in
einem solchen Verhältnis verwendet wird, daß das Molverhältnis von Kohlenstoff zu Sauerstoff im Glykol
43 nicht überschreitet).
Mit der Bezeichnung »kurzkettige Estereinheiten« in den Einheiten der Polymerkette werden Verbindungen
niederen Molekulargewichts oder Polymerketteneinheiten mit Molekulargewichten von weniger als etwa
550 bezeichnet Sie werden durch Umsetzung eines Diols niederen Molekulargewichts (unter etwa 250) mit
einer Dicarbonsäure unter Bildung von Estereinheiten gemäß Formel (II) hergestellt.
Zu geeigneten Diolen niederen Molekulargewichts zur Bildung von kurzkettigen Estereinheiten zählen
aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Dihydroxyverbindungen.
Bevorzugt sind Diole mit 2—15 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise Äthylen-, Propylen-,
Tetramethylen-, Pentamethylen-, 2,2-Dimethyltrimethylen-,
Hexamethylen- und Decamethylenglykole, Dihydrocyclohexan, Cyclohexandimethanol, Resorcin,
Hydrochinon, 1,5-Dihydroxynaphthalin usw. Besonders bevorzugt sind aliphatische Diole mit 2—8 Kohlenstoffatomen.
Zu geeigneten bis-Phenolen zählen Bis(p-hydroxyjdiphenyl,
Bis(p-hydroxyphenyl)methan und Bis(phydroxyphenyl)propan. Ebenfalls geeignet sind äquivalente
esterbildende Derivate der Diole (beispielsweise können anstelle von Äthylenglykol Äthylenoxid oder
Äthylencarbonat verwendet werden). Die Bezeichnung »Diole niederen Molekulargewichts« umfaßt sowohl
diese als auch entsprechende Äquivalente, wobei jedoch die Molekulargewichtsbedingungen sich nur auf das
ί Diol und nicht dessen Derivate beziehen.
Dicarbonsäuren, die mit den langkettigen Glykolen und Diolen niederen Molekulargewichts zu den
erfindungsgemäßen Copolyestern umgesetzt werden, sind aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische
in Dicarbonsäuren niederen Molekulargewichts, beispielsweise
mit Molekulargewichten von weniger als etwa 300. Die Bezeichnung »Dicarbonsäuren« beinhaltet
ebenfalls die Äquivalente von Dicarbonsäuren mit zwei funktionellen Carboxylgruppen, die sich bei der
Ii Umsetzung mit Glykolen und Diolen zu Copolyesterpolymeren
praktisch gleich verhalten. Zu diesen Äquivalenten zählen Ester und esterbildende Derivate, wie
Säurehalogenide und -anhydride. Die Molekulargewichtsbedingungen betreffen die Säure und nicht die
Jd äquivalenten Ester oder esterbildenden Derivate.
Demnach ist ein Ester einer Dicarbonsäure mit einem Molekulargewicht von über 300 oder ein Säureäquivalent
einer Dicarbonsäure mit einem Molekulargewicht von über 300 eingeschlossen, sofern die Säure ein
ί Molekulargewicht unter etwa 300 besitzt Die Dicarbonsäuren
können beliebige Substituenten oder Kombinationen von Substituenten enthalten, die nicht mit der
Copolyesterpolymerbildung und der Verwendung der erfindungsgemäßen Polymeren interferieren.
in Die Bezeichnung »aliphatische Dicarbonsäuren« bezeichnet Carbonsauren mit zwei Carboxylgruppen,
die jeweils an einem gesättigten Kohlenstoffatom angeordnet sind. Ist das Kohlenstoffatom, an dem die
Carboxylgruppe angeordnet ist, gesättigt und in einem
r> Ring angeordnet, handelt es sich um eine cycloaliphatische
Säure. Aliphatische oder cycloaliphatische Säuren mit konjugierten ungesättigten Bindungen können oft
wegen Homopolymerisation nicht verwendet werden. Jedoch können einige ungesättigte Säuren wie Malein-
-tii säure verwendet werden.
Die Bezeichnung »aromatische Dicarbonsäuren« bezeichnet Dicarbonsäuren mit zwei Carboxylgruppen,
die an einem Kohlenstoffatom in einem isolierten oder kondensierten Benzolring angeordnet sind. Es ist
ii notwendig, daß beide funktionellen Carboxylgruppen an
dem gleichen aromatischen Ring angeordnet sind; ist mehr als ein Ring vorhanden, können sie durch
aliphatische odei aromatische zweiwertige Reste oder zweiwertige Reste wie —O— oder — SOz- miteinan-
"i(i der verbunden sein.
Zu geeigneten aliphatischen und cycloaliphatischen Säuren zählen
Sebacinsäure, 1,3-Cyclohexandicarbonsäure,
r> M-Cyclohexandicarboxylsäure, Adipinsäure,
r> M-Cyclohexandicarboxylsäure, Adipinsäure,
Glutarsäure, Bernsteinsäure,
Kohlensäure, Oxalsäure, Azelainsäure,
Diäthylmalonsäure, Allylmalonsäure.
4-Cyclohexen-1,2-dicarbonsäure,
mi 2-Äthylsuberonsäure,
mi 2-Äthylsuberonsäure,
2,2,3,3--Telramethylberrisleinsäure,
Cyclopentandicarboxylsäure,
Dekahydro-l.S-naphthalindicarbonsäure,
4,4'-Bicyclohexyldicarbonsäure,
> Decahydro-2,6-naphthalindicarbonsäure,
> Decahydro-2,6-naphthalindicarbonsäure,
4,4'-Methylenbis-(cyclohexancarbonsäure),
3,4-Furandicarbonsäure und
U-Cyclobutandicarbonsäure.
Bevorzugte aliphatisch^ Säuren sind Cyclohexancarbonsäuren
und Adipinsäure,
Zu geeigneten aromatischen Dicarbonsäuren zählen Terephthal-, Phthal- und Isophthtalsäuren, Diphensäure(2,2'-BiphenyIdicarbonsäure),
substituierte Dicarboxyverbindungen mit zwei Benzolringen wie
Bis(p-carboxyphenyl)methan,
p-Oxy(p-carboxyphenyI)benzoesä'jre,
Äthylen-bis(p-oxybenzoesäure),
1,5-Naphthalindicarbonsäure,
2,6-Naphthalindicarbonsäure,
2,7-Naphthalindicarbonsäure,
Phenanthrendicarbonsäure,
Anthracendicarbonsäure,
4,4'-Sulfonyldibenzoesäure und
C|—Ci2-Alkyl- und ringsubstituierte Derivate
dieser Verbindungen, wie beispielsweise
Halogen-, Alkoxy- und Arylderivate.
dieser Verbindungen, wie beispielsweise
Halogen-, Alkoxy- und Arylderivate.
Hydroxysäuren wie beispieisweise p(j3-Hydroxyäthoxy)benzoesäure,
können ebenfalls verwendet werden, vorausgesetzt, daß eine aromatische Dicarbonsäure
ebenfalls anwesend ist
Aromatische Dicarbonsäuren sind eine besonders bevorzugte Gruppe zur Herstellung der erfindungsgemäßen
Copolyätheresterpolymeren. Zu den bevorzugten aromatischen Säuren zählen solche mit 8—16
Kohlenstoffatomen, insbesondere die Phenylendicarbonsäuren, beispielsweise Phthal-, Terephthtal- und
Isophthalsäuren und ihre Dimethylderivate.
Vorzugsweise sind mindestens etwa 50% der kurzen Segmente identisch und bilden die identischen Segmente
ein Homopolymer im zur Faserbildung geeigneten Molekulargewichtsbereich (Molekulargewicht größer
als 5000) mit einem Schmelzpunkt von mindestens 1500C und vorzugsweise oberhalb 200° C. Copolyätherester,
die diesen Bedingungen genügen, weisen geeignete gute Eigenschaften wie Zerreißfestigkeit und
Zugfestigkeit auf. Die Polymerschmelzpunkte werden in einfacher Weise durch Differentialkalorimetrie bestimmt.
Die kurzkettigen Estereinheiten Machen etwa 15—95 Gewichtsprozent des Copolyätheresters aus. Der
verbleibende Teil besteht aus langen Segmenten und macht demnach etwa 5—85 Gewichtsprozent des
Copolyätheresters aus. Copolyätherester, bei denen die kurzkettigen Einheiten 25—90 Gewichtsprozent mit
10—75 Gewichtsprozent langkettigen Einheiten ausmachen, sind bevorzugt.
Der Copolyätherester wird mit einer wirksamen Menge von Polybutylenterephthalat vermischt, so daß
die Mischung die erwünschten Charakteristika besitzt; das betrifft insbesondere einen hohen Anfangsmodul bei
Temperatur oberhalb des Gefrierpunkts von Wasser und gute Schlagfestigkeit und Flexibilität bei niederen
Temperaturen ebenso wie hohe Abriebwiderstandsfähigkeit, Zerreißfestigkeit, chemische Widerstandsfähigkeit
und Widerstandsfähigkeit gegen das Weiterreißen von Schnitten oder Brüchen in dem verarbeiteten
Polymeren, Eine solche Mischung ist besonders zur Herstellung extrudierter Schläuche geeignet, die als
Bremsschläuche in der Lastkraftwagenindustrie verwendbar sind und allgemein für pneumatische Schläuche
zur Verwendung bei Drücken von beispielsweise 70,3 kg/cm* bis 141 kg/cm*.
Das Polybutylenterephthalat wird mit dem beschriebenen
Copolyätiverester im Verhältnis von etwa 5—200 Gewichtsteilen Polybutylenterephthalat je 100 Gewichtsteile
Copolyätherester, vorzugsweise 10-60 Gawichtsteile Polybutylenterephthalat, vermischt
Das zu verwendende Polybutylenterephthalat soll einen Schmelzindex von nicht höber als 50 und
vorzugsweise zwischen 25 und 1 g/10 min besitzen. Ist der Schmelzindex höher als 50, nimmt die Schlagfestigkeit
der Mischung ab; die Verarbeitungscharakteristika
der Mischung können ebenfalls nachteilig beeinflußt werden. Polybutylenterephthalat mit einem Schmelzindex
von weniger als 1 kann zur Herstellung der Mischungen verwendet werden; ein solches Polymer ist
jedoch wegen der Kosten und der verminderten Extrudierbarkeit nicht bevorzugt Der Schmelziindex
wird für Polybutylenterephthalat gemäß ASTM D 1238 bei 2500C unter einer Last von 2160 g bestimmt Das
benötigte Polybutylenterephthalat kann in an sich bekannter Umesterung und Polykondensation, ausgehend
von Dimethylterephthalat und 1,4-ButandioI,
hergestellt werden. Das beschriebene Polybutylente-
2(i rephthalat ist auch im Hand%u erhältlich.
Die Copolyätherester können Jurch übliche Esteraustauschreaktionen
und Polykondensation hergestellt werden, wie sie beispielsweise in der US-PS 37 66 146,
Spalte 4, Zeile 26 bis Spalte 5, Zeile 29, beschrieben sind.
Zu den bevorzugten Copolyätherestern, die erfindungsgemäß vermischt werden, zählen solche, die aus
Dimethylterephthalat, 1,4-Butandiol und Polytetramethylenoxidglykol
mit einem Molekulargewicht von etwa 600-2000 oder Polyäthyletioxidglykol mit einem
jo Molekulargewicht von etwa 600—1500 hergestellt
werden. Bei Bedarf können bis etwa 30 Molprozent und vorzugsweise 5—20 Molprozent des Dimethylterephthalats
in diesen Polymeren durch Dimethylphthalat oder Dimethylisophthalat ersetzt werden. Zu anderen
bevorzugten Copolyätherestern zählen solche, die aus Dimethylterephthalat, 1,4-Butandiol und Polypropylenoxidgiykol
mit einem Molekulargewicht von etwa 600—1600 hergestellt werden. Bis zu 30 Molprozent und
vorzugsweise 10—25 Molnrozent des Dimethylterephthalats können durch Dimethylisophthalat ersetzt
werden; das Butandiol kann durch Neopentylglykol ersetzt werden, bis zu etwa 30% und vorzugsweise
10—25% die kurzkettigen Estereinheiten in diesen Polypropylenoxidglykolpolymeren vom Neopentylgly-
kol abgeleitet sind. Diese Polymeren auf der Basis von
Polytetramethylenoxidglykol sind besonders bevorzugt, weil sie leicht herzustellen sind, insgesamt überlegene
physikalische Eigenschaften aufweisen und besonders wasserwiderstandsfähig sind. Die bevorzugtesten Copo-
lyätherester enthalten 45—65 Gewichtsprozent kurzkettige Einheiten, die aus Terephthalat und ),4-Butandiol
abgeleitet sind.
Die bevorzugtesten Copolyätherestermassen enthalten noch 0,5 bis 5 Gewichtsprozent eines Antioxidans,
vorzugsweise
4,4'-Bis-(a,<x-dimethylbenzyl)diphenylamin,
1,3,5-tris(3,5-di-tert-Butyl-4-hydroxyhydro-
1,3,5-tris(3,5-di-tert-Butyl-4-hydroxyhydro-
cinramoyl)hexahydro-symtriazinoder
l,6-Bis-[3-(3,5-di-tert-Butyl-4-hydroxy-
l,6-Bis-[3-(3,5-di-tert-Butyl-4-hydroxy-
phenyl)propionamido]-hexan.
Sie können bei Bedarf auch einen Stabilisator enthalten, beispielsweise einen Stabilisator mit Amidbindungeri in
einer solchen Menge, daß die Masse 0,5—3,0 Gewichtsprozeiiit
an Amidgruppen, bezogen auf den Copolyätherester enthält. Solche Stabilisatoren sind vorzugsweise
ein Copolymer aus Polycaprolactam und Polyhexametlhylenadipamid
oder ein Terpolymer von Polyca-
prolactam, Polyhexamethylenadipamid und Polyhexamelhylensebacamid.
Das Antioxidans und das Amid können jederzeit während der Herstellung der Copolyätherester oder
anschließend zugesetzt werden. Vorzugsweise sollte ein Antioxidans während der Polykondensation in Mengen
von mindestens etwa 0,2 Gewichtsprozent, bezogen auf die abgeschätzte Ausbeute an Copolyätheresterprodukt,
vorzugsweise in Mengen von 0,5 bis 3,0 Gewichtsprozent, anwesend sein. Vorzugsweise ist
immer dann ein geeignetes Antioxidans anwesend, wenn während des Verfahrens das Polyalkylenoxidglykol
erhöhten Temperaturen, beispielsweise oberhalb 1000C ausgesetzt ist. Das Antioxidans kann in
Abhängigkeit von seinem Schmelzpunkt als Feststoff, als flüssige Schmelze oder als Lösung oder Dispersion in
einem oder mehreren der Reaktionsteilnehmer zugefügt werden. Bei diskontinuierlicher Verfahrensweisp
wird es einfach als Festkörper oder als Lösung oder Dispersion im Diol oder dem Polyalkylenoxidglykol zur
Zeit der Beladung des Reaktors zugefügt. Bei kontinuierlichen Verfahrensweisen wird das Antioxidans
am einfachsten als Lösung oder Dispersion im Diol und/oder Glykol, das in das Verfahren eingegeben wird,
zugegeben. Das Antioxidans kann natürlich auch in späteren Stufen und selbst nach Beendigung des
Herstellverfahrens des Copolyätheresters zugefügt werden. Normalerweise wird die Gesamtmenge des
Antioxidans, die im fertigen Copolyätherester erwünscht ist. während dessen Herstellung zugefügt,
ledoch können zusätzliche Antioxidansmengen dem fertigen Copolyätherester auch durch Vermischen in
der Schmelze zugesetzt werden.
Der gebildete Copolyätherester kann auf verschiedene Weisen mit dem Polybutylenterephthalat vermischt
werden. Zur Erzielung bester Ergebnisse bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Mischungen müssen
die Komponenten sorgfältig und gleichförmig miteinander vermischt sein, weil sich sonst in bestimmten
Bereichen des fertigen Produktes verschiedene Eigenschaften ergeben. Die Zusammensetzungen können
durch Erhitzen der Komponenten auf eine Temperatur hergestellt werden, die ausreicht, sie zu
erweichen, worauf bis zur gleichförmigen Vermischung gerührt wird. Die benötigte Temperatur zum Erweichen
oder Schmelzen der Komponenten hängt von dem jeweiligen Copolyätherester und dem Schmelzindex des
Polybutylenterephthalats ab. Im allgemeinen liegt sie im Bereich von etwa 200 bis 275° C, vorzugsweise zwischen
etwa 210 und 2500C. In Abhängigkeit von der Menge der kurzkettigen Segmente in dem Copolyätherester
sind hier natürlich große Variationsbreiten möglich; dem Fachmann wird es nicht schwierig sein, innerhalb
solcher Temperaturgrenzen äußerst wirkungsvoll zu arbeiten. Rühren die kurzkettigen Einheiten zum
Beispiel von Terephthalsäure und 1,4-ButandioI her und
machen etwa 45 bis 65 Gewichtsprozent des Copolyätheresters aus, und ist das Glykol ein Polytetramethylenätherglykol,
liegt ein geeigneter Temperaturbereich zum Vermischen von Polybutylenterephthalat und dem
Copolyätherester zwischen etwa 215 und 2500C
Die während des Vermischens aufgewendeten Drükke können in breiten Grenzen variieren; in den meisten
Fällen jedoch ist Normaldruck befriedigend. Bei bestimmten Gelegenheiten können höhere Drücke
wegen der Art der Vorrichtungen, in denen das Mischen durchgeführt wird, geboten sein.
Das Vermischen von Polybutylenterephthalat und dem Copolyätherester wird vorzugsweise durch Extrusionsmischung
durchgeführt. Zu geeigneten Vorrichtungen zum Vermischen zählen Einschnecken- oder
Doppelschneckenextruder, Innenmischer wie der Banbury-Mischer, geheizte Gummimühlen (elektrisch oder
ölgeheizt) oder kontinuierliche Farrell-Mischvorrichtungen. Ebenfalls können Spritzgußvorrichtungen verwendet
werden, um kurz vor dem Formen das Vermischen zu bewirken; es ist jedoch dafür zu sorgen,
daß vor dem Formen ausreichend Zeit und ausreichendes Rühren zum gleichförmigen Vermischen gegeben
ist.
Die gebildeten Mischungen können, wie beschrieben, für Bremsschläuche und pneumatische Schläuche
eingesetzt werden.
Alle Teil-, Verhältnis- und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, sofern nicht andere Angaben
opmarhi u/prrHf»n
σ _ —.._... . _. _ —...
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele in näher erläutert.
Zur Bestimmung der Eigenschaften der in den Beispielen hergestellten Polymerzusammensetzungen
werden die folgenden ASTM-Methoden angewendet:
2-, SpannungS'/Dehnungseigenschaften*)
einschließlich der Moduli bei
5,10,20,25.100 und 300%, Dehnung
Reißfestigkeit, Reißdehnung und
Streckgrenze
j,, Zugmodul (Youngs Modul)
j,, Zugmodul (Youngs Modul)
Biegemodul
Shore-Härte D
Torsionsmodul (Clash-Berg)
Schmelzindex*·)
D412
D 638
D 790
D 1484
D 1043
D 1238
D 638
D 790
D 1484
D 1043
D 1238
'"> *) Querkopfgeschwindigkeit, falls nicht anders angegeben,
5,1 cm/Minute.
**) 2160g Belastung,Temperatur250°C.
Die inhärenten Viskositäten der Polymeren in den ■in folgenden Beispielen wurden bei 300C und einer
Konzentration von 0,1 g/dl in m-Kresol bestimmt
Der folgende Katalysator wird zur Herstellung der Copolyester in den Beispielen verwendet:
Zu 425 Teilen wasserfreiem 1,4-Butandiol in einem
4> Rundkolben werden 2332 Teile Tetrabutyltitanat zugegeben. Die Mischung wird 2—3 Stunden bei 50° C
gerührt, bis die anfänglich vorhandenen geringen
Mengen an Festkörper verschwinden.
Der Copolyätherester A wird hergestellt, indem die so folgenden Verbindungen in einen mit Rührer verse' inen
Destillierkolben eingegeben werden:
Polytetramethylenätherglykol;
Zahlenmittel des Molekulargewichts
etwa 975 10,75 Teile
1,4-ButandioI 28,0Tei|e
Dimethylterephthalat 36,45 Teile
Dimethylphthalat 3,65 Teile
4,4'-Bis(«A-dimethyIbenzyr)-
diphenyiamin 0,57 Teile
Katalysator 1,1 Teile
Ein rostfreier Stahlrührer mit einer Flosse, die dem
inneren Durchmesser des Kolbens angepaßt ist, wird 3,2 mm vom Boden des Kolbens angeordnet; dann wird
mit dem Rühren begonnen. Der Kolben wird in ein
ölbad bei 160° C eingebracht, 5 Minuten gerührt und
dann mit Katalysator versetzt Aus der Reaktionsmischung destilliert Methanol ab. während die Tenroeratur
langsam über einen Zeitraum von einer Stunde auf 250°C erhöht wird. Erreicht die Temperatur 2500C, wird
der Druck schrittweise auf 4 mbar über einen Zeitraum von 20 Minuten vermindert. Die Polymerisationsmasse
wird 35 Minuten bei 2500C und 4 mbar gerührt. Das gebildete viskose geschmolzene Produkt wird aus dem
Kolben unter Stickstoff (wasser- und sauerstofffrei) geschabt und erhalten lassen. Die inhärente Viskosität
des Produkts bei einer Konzentration von 0,1 g/dl in m-Kresol bei 30°C beträgt 1,35. Durch einminütiges
Formpressen bei etwa 24O0C und rasches Abkühlen in
der Presse werden Proben zum Altern in der Wärme und zur physikalischen Untersuchung hergestellt. Das
Polymere besitzt eine Shore-Härte D von etwa 63.
Der Copolyätherester B mit Gehalt an einem kleineren Teil an kurzkettigen Estereinheiten wird
praktisch auf die gleiche Weise aus den folgenden Verbindungen hergestellt:
roijficiraineinyieiiäihergiykoi;
Zahlenmittel des Molekulargewichts
etwa 975 38,5 Teile
1,4-Butandiol 36,5 Teile
Dimethylterephthalat 60,0 Teile
4,4'-Bis(«A-dimethylbenzyl)-
diphenylamin 1,05 Teile
Katalysator 2,1 Teile
Das Polymere besitzt eine inhärente Viskosität von 1,40 und eine Shore-Härte D von 55.
Der Copolyätherester C wird praktisch in gleicher We:se wie der Copolyester A aus den folgenden
Verbindungen hergestellt:
Polytetramethylenätherglykol;
Zahlenmittel des Molekulargewichts
Zahlenmittel des Molekulargewichts
etwa 975 88,0 Teile
1,4-Butandiol 73,0 Teile
Dimethylterephthalat 88,0 Teile
Dimethylisophthalat 24,7 Teile
4,4'-Bis(«/i-dimethyl)diphenylamin 2,0 Teile
Katalysator 4,0 Teile
Dieses Polymere besitzt eine inhärente Viskosität von etwa 1,45 und eine Shore-Härte D von 40.
Es wird eine Mischung (1-a) des Copolyätheresters C und Polybutylenterephthalat hergestellt indem Tabletten
der beiden Polymeren trocken vermischt werden und indem sie in einem Doppelschneckenextruder
(28 mm, Werner und Pf leiderer) bei 230-240° C trocken vermischt werden. Das Extrudat
wird in kaltem Wasser abgeschreckt, tablettiert und dann bei 205° C zu für physikalische Untersuchungen
geeignete Proben formgepreßt Eine zweite Mischung (1-b) wird aus dem Copolyätherester B und Polybutylenterephthalat in praktisch der gleichen Weise
hergestellt und bei 2050C zu Testproben formgepreßt
Die physikalischen Eigenschaften dieser beiden Mischungen werden in Tabelle I wiedergegeben. Zum
Vergleich werden die physikalischen Eigenschaften des Copolyätheresters A allein, ohne zugesetztes Polybutylenterephthalat ebenfalls in Tabelle I wiedergegeben.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die Anteile an den Copoh/ätherestern B und C und Polybutylenterephthalat die zur Herstellung der beiden Mischungen
verwendet werden, zu Zusammensetzungen führen, die eine Gesamtkonzentration an Butylenterephthalatestereinheiten enthalten, die gleich dem Gehalt an
Butylcntercphthalatcstcreinheitcn des Vergleichs-Copolyätheresters
A ist.
Das zur Herstellung dieser Mischungen verwendete Polybutylenterephthalat besitzt einen Schmelzindex
von 3,35 bei 250° C.
Mischung Mischung Vergleich la l-b
Copolyäthe;ester C, Teile
Copolyätherester B, Teile
Polybutylenterephthalat,
Teile
Copolyätherester A, Teile
ΜΛΜ..Λη u«: ic t'
46,3
78,5 53,7 21.5
100
Reißfestigkeit, kg/cm | 465 | 335 | 548 |
Reißdehnung, % | 490 | 570 | 635 |
100% Modul, kg/cm2 | 218 | 200 | 190 |
300% Modul, kg/cm' | 244 | 221 | 263 |
Moduli bei 25 C, kg/cm2 | |||
bei 5% Dehnung | 162 | 103 | 97 |
bei 10% Dehnung | 193 | 157 | 141 |
bei 20% Dehnung | 211 | 197 | 173 |
Biegemodul, kg/cm3 | 8900 | 4000 | 3400 |
Torsionsmoduli, kg/cm2 | |||
Zimmertemperatur | |||
22 C- | 2040 | 950 | 840 |
4,5 C- | 2240 | 1150 | 1410 |
- 7 C | 2300 | 1290 | 2180 |
-18 C- | 2430 | 1480 | 2950 |
-29 C | 2730 | 1870 | 4290 |
-40 C | 3110 | 2520 | 5410 |
-51 C- | 3800 | 3600 | 6120 |
■r, Es ist darauf hinzuweisen, daß die Mischungen bei
niedriger Ausdehnung höhere Module, höheren Biegemodul und höheren Torsionsmodul bei Raumtemperatur
als die Vergleichsprobe besitzen. Diese physikalischen Eigenschaften zeigen die höhere Widerstandsfä-
V) higkeit gegen Bruch oder Platzen der Mischungen im
Vergleich zur Vergleichsprobe. Überraschenderweise sind die Torsionsmoduli der Mischungen bei —17,8°C
und niedriger erheblich niedriger als die Torsionsmoduli der Vergleichsprobe, wodurch eine größere Flexibilität
der Mischungen bei tiefen Temperaturen im Vergleich zur Kontrollprobe angezeigt wird.
Eine Reihe von 5 Mischungen (2-a bis 2-e) werden hergestellt indem der Copolyätherester B mit steigenden Mengen Polybutylenterephthalat mit einem
Schmelzindex von 6,8 bei 2500C vermischt wird. Die
Mischungen werden durch Trockenvermischen von Tabletten der beiden Polymeren und Vermischen der
Trockenmischung in einem Einschneckenextruder (L/D=24; ausgerüstet mit einer zweistufigen Mischschnecke mit einem abschließenden Kompressionsverhältnis von 4,5:1) hergestellt Die den Extruder
verlassende Schmelze hat eine Temperatur im Bereich von 225—2500C. Die Extrudate werden in kaltem
Wasser abgeschreckt, tablettiert und bei 205"C zu Proben für physikalische Untersuchungen formgepreßt.
Die zur Herstellung der Mischungen und zum Erreichen
der physikalischen Kigenschaften notwendigen polymeren
Mengen werden in Tabelle Il wiedergegeben. Die physikalischen Eigenschaften des nicht vermischten
Copolyätheresters B werden zum Vergleich ebenfalls aufgeführt.
100 | Mischung | 2-h | 2-c | KX) | KX) | |
- | 2-a | 100 | 100 | 40 | 50 | |
Copolyäthercster B, Teile | 2000 | 100 | 20 | 30 | 4150 | 4780 |
Polybutylenterephthalat, Teile | 127 | 10 | 3040 | 3730 | 231 | 243 |
Zugmodul, kg/cm2 | 2280 | 179 | 215 | |||
Spannung bei 25% Dehnung | 548 | 159 | 1420 | 1550 | ||
5,1 cm/min, 22 C | 1380 | 914 | 1340 | 3300 | 3870 | |
Torsionsmodul, kg/cnr, 22 C | 55 | 668 | 2210 | 2640 | 68 | 70 |
-40 C | 366 | 1690 | 64 | 67 | 406 | 337 |
Shore-Härte D | 605 | 62 | 291 | 323 | 340 | 350 |
Reißfestigkeit, kg/cm2 | 155 | 342 | 345 | 335 | 240 | 253 |
Reißdehnung, % | 400 | 213 | 232 | |||
Streckgrenze (Yield strength). | 169 | |||||
kg/cm | ||||||
Es ist darauf hinzuweisen, daß die Mischungen 2-c, 2-d und 2-e jeweils Zugmodule besitzen, die höher als die
des Copolyätheresters A sind, und einen Torsionsmodul bei — 40°C, der wesentlich niedriger als der des
Copolyätheresters A ist. Diese Kombination von Eigenschaften der Mischungen führt zur ausgezeichneten Verwendbarkeit bei pneumatischen Schläuchen,
wenn hohe Festigkeit gegen Platzen und Flexibilität bei niederen Temperaturen notwendig sind.
Es werden praktisch die gleichen Ergebnisse erhalten, wenn die Mischungen hergestellt werden, indem man
eine Trockenmischung in einer Spritzgießmaschine mit einer hin- und hergehenden Schnecke, die mit einer
Schnecke zum Kunststoffverformen L/D= 18 mit einem
Kompressionsverhältnis von 3:1 ausgestattet ist, vermischt. Die Schmelztemperaturen liegen im Bereich
von 215—2300C. Die Mischungen werden direkt in die
Testproben geformt.
Zwei Mischungen (3-a und 3-b) werden hergestellt. indem man den Copolyätherester A und Polybutylenterephthalat gemäß Beispiel 2 mit Hufe des Einschneckenextruders herstellt. Nach dem Formpressen werden die
physikalischen Eigenschaften bestimmt Eigenschaften und Mengenangaben werden in der Tabelle Hl
zusammengestellt. Die Eigenschaften des nicht vermischten Copolyätheresters A werden zum Vergleich
ebenfalls angegeben.
RXl | Mischung | .1-b | |
- | 3-a | HXl | |
Copolyütherester Λ, Teile | 3370 | 100 | 10 |
Polybutylenterephthalat, Teile Schmelzindex 6,8 |
197 | 5 | 4430 |
Zugmodul, kg/cnr | 950 6050 |
4010 | 238 |
Belastung, kg/cnr. bei 25% Dehnung 5.1 cm/min, 22 C |
63 | 207 | 1560 7249 |
Torsionsmodul, kg/cnr. 22 C -40 C |
439 | 1020 6540 |
68 |
Shore-Hiirte D | 500 | 65 | 411 |
Zerreißfestigkeit, kg/cnr' | 186 | 422 | 385 |
Bruchdehnung,% | 395 | 243 | |
Streckgrenze, kg/cnrr (Yield strength) |
214 | ||
Claims (1)
1. Copolyätherester enthaltende Polymermischung aus (A) 100 Gewichtsteilen eines Copolyätheresters,
der im wesentlichen aus einer Vielzahl wiederkehrender langkettiger Estereinheiten und
kurzkeltiger Estereinheiten besteht, die durch Esterbindungen miteinander kopf-schwanzverknüpft
sind und die langkettigen Estereinheiten der Formel
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