DE2602449A1 - Filled and/or reinforced polyamide block polymers - prepd. by activated alkaline rapid polymerisation of lactam contg. inert filler - Google Patents
Filled and/or reinforced polyamide block polymers - prepd. by activated alkaline rapid polymerisation of lactam contg. inert fillerInfo
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Abstract
Description
Gefüllte und/oder verstärkte Blockpolymerisate aus LactamenFilled and / or reinforced block polymers made from lactams
Es ist bekannt, daß man in Polyamide sehr gut hohe Anteile an Füll- und Verstärkerstoffen einarbeiten kann (siehe Kunststoff-Eandbuch, Band VI, 196, Seite 246 bis 249).It is known that high proportions of filler can be found in polyamides very well. and reinforcing materials can be incorporated (see Kunststoff-Eandbuch, Volume VI, 196, Pages 246 to 249).
Es ist auch bekannt, daß man Caprolactam, das nach dem bekannten Verfahren der hydrolytischen Polymerisation vernetzt wird, unter Einhaltung bestimmter Bedingungen optimal füllen und verstärken kann, Bei der Verwendung von Glasfasern als Verstärkerfüllstoff erreicht man verbesserte Verbundsfestigkeiten der Polyamide, wenn man Haftvermittler, insbesondere solche auf der Basis von Silanen, verwendet.It is also known that caprolactam can be obtained by the known method the hydrolytic polymerization is crosslinked, under compliance with certain conditions can optimally fill and reinforce, when using glass fibers as a reinforcing filler improved bond strengths of the polyamides can be achieved if adhesion promoters, in particular those based on silanes are used.
Bisher isi- es jedoch nicht gen gens Lactame, insbesondere Caprolactam, mit Füll- und/oder Verstärkerstoffen, auch wenn diese Produkte mit Haftvermittlern vorbehandelt werden, hoch zu füllen und dann das Gemisch nach dem Verfahren der aktivierten all lischen Schnellpolymerisation zu vernetzen, ohnc daß die guten Eigenschaften des Blockpolymerisats erniedrigt werden.So far, however, it has not been used against lactams, especially caprolactam, with fillers and / or reinforcing materials, even if these products contain adhesion promoters be pretreated, high fill and then the mixture according to the method of activated all lischen rapid polymerization to crosslink, without the good properties of the block polymer are lowered.
Überraschend wurde gefunden, daß sich Lactame, insbesondere #-Caprolactam oder dessen Mischpolymerisate, z.B. aus #-Caprolactam und Laurinlactam, hoch fällen und unter den Bedingungen der alkalischen aktivierten Schnellpolymerisation zu Blockpolymerisaten mit verbesserten Eigenschaften vernetzen lassen, we:-rn man inerte Füll- und/oder Verstärkerstoffe verwendet.Surprisingly, it was found that lactams, in particular # -caprolactam or its copolymers, e.g. from # -caprolactam and laurolactam, precipitate and under the conditions of alkaline activated rapid polymerization to give block polymers Can be crosslinked with improved properties, if one inert filling and / or Reinforcement materials used.
Der Gegenstand- der Erfindung ist im Anspruch 1 festgelegt.The subject matter of the invention is defined in claim 1.
Unter dem Begriff "Füllstoffe" sollen solche Stoffe verstanden werden, die die Biegefestigkeit des Blockpolymerisats praktisch weder positiv noch negativ beeinflussen. Unter dem Begriff "Verstärkerstoff" werden solche Stoffe verstanden, die die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Biegefestigkeit des Blockpolymerisats erhöhen.The term "fillers" is to be understood as meaning those substances the flexural strength of the block polymer is practically neither positive nor negative influence. The term "reinforcing material" is understood to mean those substances the mechanical properties, especially the flexural strength of the block polymer raise.
Unter "inerten" Füll- oder Verstärkerstoffen sind solche zu verstehen, die weder mit dem zu polymerisierenden Äusgangsgemisch reagieren noch während der Polyaddition zum Kettenabbruch führende Oberflächenreaktionen oder andere Reaktionen eingehen. Erfindungsgemäß geeignete Füll- und oder Verstärkerstoffe sind demnach solche, die keine störenden Nebenreaktionen eingehen."Inert" fillers or reinforcing materials are to be understood as meaning which neither react with the starting mixture to be polymerized nor during the Polyaddition surface reactions leading to chain termination or other reactions enter. According to the invention suitable fillers and / or reinforcing materials are accordingly those that do not enter into any disruptive side reactions.
Inerte Büll- bzw. Verstärkerstoffe im Sinne der Erfindung sind beispielsweise solche, die praktisch wasserfrei sind, solche die möglichst hydroxylgruppen- oder alkoxygruppenfrei sind oder auch solche, die weder bei der Vernetzungsreaktion des Lactams z.B. S02 oder C02 abgeben oeer derartige Stoffe absorbiert enthalten.Inert bulking agents or reinforcing agents in the context of the invention are, for example those that are practically anhydrous, those that are as hydroxyl groups or as possible are free of alkoxy groups or those that are neither in the crosslinking reaction of the Lactams E.g. emit S02 or C02 or contain such substances absorbed.
Als Füll- und/oder Verstärkerstoff sind erfindungsgemäß inerte anorganisch-oxidische Hartstoffe, insbesondere solches die praktisch ganz oder zum überwiegenden Teil aus SiO2 bestehen, und/oder inerte Metallpulver verwendbar.According to the invention, inert inorganic-oxidic materials are used as filler and / or reinforcing material Hard materials, in particular those that are practically wholly or for the most part consist of SiO2, and / or inert metal powder can be used.
Ungeschlichtete Glasfasern vmd/oder Quarzmehl werden jedoch erfir-dungsgemäß bevorzugt, da sie sich in der Praxis als besonders geeignet erwiesen haben.However, unsized glass fibers and / or quartz powder are used according to the invention preferred because they have proven to be particularly suitable in practice.
Als ungeschlichtete Glasfasern eignen sich solche, wie sie durch Aufwickeln wassergeschlichteter Glasfäden zu Spinnspulen, anschließender Trocknung und weiterer Mahlung in einer Mühle zu Glaskurzfasern hergestellt werden. Die Faserlänge solcher Glaskurzfasern ist nicht einheitlich, vielmehr liegen Fasergemische unterschiederlicher Länge bis etwa 0,3 mm vor.Suitable unsized glass fibers are those obtained by winding them up water-sized glass threads into bobbins, subsequent drying and others Grinding in a mill to short glass fibers. The fiber length of such Short glass fibers are not uniform; rather, fiber mixtures are more diverse Length up to about 0.3 mm in front.
Grundsätzlich können aber auch längere ungeschlichtete Glasfasern verwendet werden. Die Herstellung ungeschlichteter Glasfasern größerer Länge ist jedoch schwierig, da die Fasern nachdem Trocknen sehr brüchig sind. Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist daher vorgesehen, daß dem Polymerisationsansatz bzw. einem der beiden Ansätze solche ungeschlichteten Glasfasern zugesetzt werden, die zwecks erleichterter Herstellung längerer Glasfäden mit einem Überzug aus einem Lactam, vorzugsweise dem Lactam, das der aktivierten alkalischen Schnellpolymerisation unterworfen werden soll, versehen sind. Cdoweit daher in der vorliegender Anmeldung von "ungeschlichteten" Glasfasern die Rede ist, sollen auch die lactambeschichteten Glasfasern verstanden werden. Anstelle von ungeschlichteten bzw. lactambeschichteten Glasfasern können auch Glaskugeln, z.B. mit Durchmessern bis ca. 50 µm, oder pulverisierte Gläser verwendet werden, wobei darauf zu achten ist, daß sie nicht teilt solchen Hilfsmitteln behandelt wurden, die die Ve.rnetzungsreaktion der Lactame durch Kettenabbruch infolge Oberflächenreaktionen behindern.In principle, however, longer unsized glass fibers can also be used be used. The production of unsized glass fibers of greater length is difficult, however, because the fibers are very brittle after drying. After another Proposal of the invention is therefore provided that the polymerization approach or unsized glass fibers are added to one of the two approaches which for the purpose of facilitating the production of longer glass threads with a coating of a Lactam, preferably the lactam, that of activated alkaline rapid polymerization subject should be provided. Therefore, in the present application of "unsettled" When talking about glass fibers, lactam-coated glass fibers should also be understood will. Instead of unsized or lactam-coated glass fibers also glass spheres, e.g. with a diameter of up to approx. 50 µm, or powdered glasses be used, being careful that it does not share such aids were treated that the crosslinking reaction of the lactams by chain termination as a result Hinder surface reactions.
Für den erfindungsgemäßen Zweck sind die sogenannten E-Gläser, bei denen es sich um fast alkalifreie Gläser handelt, besonders gut- geeignet.For the purpose of the invention, the so-called E-glasses are at which are almost alkali-free glasses, particularly suitable.
Als weiterer für den erfindungsgemäßen Zweck besonders geeigneter Füll- und/oder Verstärkerstoff hat sich Quarzmehl erwiesen, insbesondere aus den Quarzmodifikationen Tridymit und Oristobalit. Grundsätzlich sind aber auch amorphe Quarzgläser, vorzugsweise feinpulverisiert, oder Quarzsand anwendbar.Another particularly suitable one for the purpose according to the invention Filler and / or reinforcing material has proven itself to be powdered quartz, in particular from the Quartz modifications tridymite and oristobalite. In principle, however, they are also amorphous Quartz glasses, preferably finely powdered, or quartz sand can be used.
Feinpulverige Metalle, sofern sie weder mit den Lactamen vor oder während der Vernetzungsreaktion noch mit den Aktivatoren oder Katalysatoren unerwünschte Nebenreaktionen eingehen, die zum Kettenabbruch fÜhren, erscheinen ebenfalls geeignet Genannt seien z.B. Eisen, Kupfer, Aluminium, bevorzugt ersteres.Fine powdered metals, provided they are neither with the lactams before or undesirable with the activators or catalysts during the crosslinking reaction Enter into side reactions that lead to chain termination, also appear suitable Examples include iron, copper, aluminum, preferably the former.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Blockpolymerisate kann T2an sich der Verfahren bedienen, die in Kunststoff-Handbuch, Bard VI (1966) Seiten 372 bis 375 geschildert werden (Die aktivierte alkalische Blockpolymerisation").To produce the block polymers according to the invention, T2an use the procedures outlined in the plastic manual, Bard VI (1966) pages 372 to 375 (The activated alkaline block polymerization ").
Bei der aktivierten alkalischen Schnellpolymerisation wird normalerweise in der ist verfahren, daß man die Gesamtmenge Lactam, z.B. Caprolactam, teilt, die beiden Teile auf 110 bis 13000 erhitzt und dem einen Teil den Katalysator, z.B. Natriumcaprolactam, zusetzt und dem anderen Teil den Aktivator, z.B. Acetylcaprolactam, zumischt. Anschließend gibt man beide Teile zusammen, rünrt und gießt das Gemisch in eine heiße rorm von ca 150 bis 170°C. Die Polymerisation erfolgt innerhalb kurzer Zeit und ergibt ein Blockpolymerisat mit hohen technischen Eigenschafte.In the case of activated alkaline rapid polymerization, normally The procedure is that one divides the total amount of lactam, e.g. caprolactam, which heated both parts to 110-13000 and one part the catalyst, e.g. Sodium caprolactam, and the other part the activator, e.g. acetylcaprolactam, mixes. Then you put both parts together, rünrt and pour the mixture in a hot rorm of approx. 150 to 170 ° C. The polymerization takes place within a short time Time and results in a block polymer with high technical properties.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen gefüllten und/oder verstärkten Blockpolymerisate hat es sich als günstig herausgestellt, wenn man den Ansatz im Gewicntsverhältnis 3 : 1 teilt und den gesamten FAllstoffanteil in die größere Menge Lactam, z.B. Caprolactam, bei 100 bis 120°C einmischt. Der .Sktivator, z.B. ein N-acyliertes Lactam wird anschließend, gegebenenfalls auch zusammen mit dem Füllstoffanteil der größeren Menge Lactam zugesetzt. Der Katalysator, z.B. Natriumcaprolactam, wird zweckmäßig der kleineren Menge Lactam zugegeben. Gegebenenfalls können auch bei der alkalischen Blockpolymerisation an sich bekannte Vernetzer, z.B. Methylen-bis-caprolactam, zugesetzt werden, vorzugsweise dem Teil des Ansatzes, der den Aktivator enthält, z.B. in einer Menge von 2 bis 10 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmenge zu polymerisierendes Lactam. Der Katalysator bzw. der Aktivator werden im allgemeinen ebenfalls in Mengen von 2 bis 10 Gew.%, bezogen auf Gesamtmenge zu polymerisierendes Lactam verwendet. Anschließend werden beide Anteile unter Rühren zusammenge gossen und das Gemisch auf 130 bis 150°O gebracht. Die gefüllte Form wird nach der Verfestigung des Blockpolymerisats zweckmäßig einige Zeit im sdrmeschrank bei Polymerisationstemperatur belassen. Der Gießling sollte möglichst langsam auskühlen.In the production of the filled and / or reinforced ones according to the invention Block polymers, it has been found to be beneficial if you use the approach in Weight ratio 3: 1 and divides the total amount of waste into the larger amount Lactam, e.g. caprolactam, mixed in at 100 to 120 ° C. The activator, e.g. a N-acylated lactam is then added, optionally also together with the filler component added to the larger amount of lactam. The catalyst, e.g., sodium caprolactam, is expediently added to the smaller amount of lactam. If necessary, you can also use crosslinking agents known per se for alkaline block polymerization, e.g. methylene-bis-caprolactam, be added, preferably to the part of the batch that contains the activator, e.g. in an amount of 2 to 10% by weight, based on the total amount to be polymerized Lactam. The catalyst or the activator are generally also used in quantities from 2 to 10% by weight, based on the total amount to be polymerized Lactam used. Then both parts are poured together with stirring and brought the mixture to 130-150 ° O. The filled form is after solidification the block polymer expediently for some time in the sdrmeschrank at the polymerization temperature left. The casting should cool down as slowly as possible.
Gegebenenfalls kann die vorgesehene Menge Büll- und/oder VerstärL-erstoffe auch gleichmäßig, z.B. entsprechend dem Gewichtsverhältnis der geteilten Ansätze, auf diese verteilt werden.If necessary, the intended amount of bulking and / or reinforcing substances can be used also evenly, e.g. according to the weight ratio of the divided batches, to be distributed on these.
Die zuzusetzende Menge Füll- und/oder Verstärkerstoff kann in.The amount of filler and / or reinforcement to be added can be in.
weiten Grenzen variiert werden. Die jeweilige obere Grenze ergibt sich aus der Forderung, daß die Mischungen noch gut rührbar sein müssen.can be varied within wide limits. The respective upper limit results from the requirement that the mixtures must still be easily stirrable.
Bevorzugt verwendet man die Büll- und/oder Verstärkerstoffe in solchen Mengen, daß das Blockpolymerisat einen Gehalt von 10 bis 70 Gew., insbesondere 20 bis 50 Gew.%, aufweist.The bulking agents and / or reinforcing agents are preferably used in such Amounts that the block polymer has a content of 10 to 70 wt., In particular 20 to 50% by weight.
Das erfindungsgemäBe Blockpolymerisat weist wesentlich verbes-" serte Eigenschaften und je nach Füllgrad eine verbesserte Maßgenauigkeit sowie eine geringere Wasseraufnahme auf.The block polymer according to the invention has significantly improved Properties and, depending on the degree of filling, an improved dimensional accuracy and a lower one Water absorption.
Lactamverbindungen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefüllt und/oder verstärkt und dann entsprechend der aktivierten Schnellpolymerisation vernetzt werden, umfassen sowohl kurz kettige Verbindungen, wie z.B. Butyrolactam als auch langkettige Verbindungen, wie z.B. Laurinlactam. Auch Mischungen einzelner Lactame können eingesetzt werden. Bevorzugt wird #-Caprolactam verwendet, Kn Hand der Beispiele wird die Erfindung naher erläutert.Lactam compounds filled by the process of the invention and / or reinforced and then crosslinked according to the activated rapid polymerization include both short chain compounds such as butyrolactam as well long chain compounds such as laurolactam. Also mixtures of individual lactams can be used. Is preferred # -Caprolactam used, The invention is explained in more detail by means of the examples.
Die Biegefestigkeiten wurden auf dem + GF + Biegefestigkeitsprüfgerät der Firma Georg Fischer, Schaffhausen geprüft. Als ungeschlichtete Glasfasern werden Kurzfasern eingesetzt (ohne Caprolactam-Beschichtung).The flexural strengths were measured on the + GF + flexural strength tester of the company Georg Fischer, Schaffhausen. As unsized glass fibers are Short fibers used (without caprolactam coating).
Vergleichsbeispiel 1 200 g ff-Caprolactam werden geschmolzen und in zwei Teile geteilt. Der eine Teil wird rait 4 g N-Acetylcaprolactam versetzt und auf 120°C erwärmt. Der andere Teil des Caprolactams wird mit 4 g Natriumcaprolactam versetzt und ebenfalls auf 12000 erwärmt. Anschließend werden beide Ansätze zusammengegeben, gut vermischt und in 160 - 17000 heiße Eisen-Formen gegeben. Die Polymerisation des Caprolactams setzt schnell ein und ist nach 1 - 3 Min. beendet. Die Blockpolymerisate werden langsam abgekühlt, so daß die auftretenden Schrumpfspannungen die Körper nicht zerreißen. Nach diesem Verfahren werden Prüfkörper der Größe 22 x 22 x 170 mm hergestellt, die dann elner Biegeprüfung unterzogen werden. Die Stäbe aus #-Caprolactam hatten eine Biegefestigkeit zwischen 90 - 120 kp (aus 5 Proben).Comparative Example 1 200 g ff-caprolactam are melted and in divided into two parts. One part is added with approximately 4 g of N-acetylcaprolactam and heated to 120 ° C. The other part of the caprolactam is made with 4 g of sodium caprolactam added and also heated to 12,000. Then both approaches are combined, mixed well and placed in 160 - 17,000 hot iron molds. The polymerization of the caprolactam sets in quickly and ends after 1 - 3 minutes. The block polymers are slowly cooled, so that the shrinkage stresses the body don't tear. This procedure produces test specimens measuring 22 x 22 x 170 mm, which are then subjected to a bending test. The sticks made from # -caprolactam had a flexural strength between 90 - 120 kp (from 5 samples).
Beispiel 1 184 g #-Caprolactam werden geschmolzen und im Verhältnis 3 : 1 geteilt. Zu dem größeren Teil A wird die Glasfaser und/oder der Füllstoff gegeben und solange gerührt, bis eine homogene Mischung entstanden ist,und dann gibt man 8 g Acetylcaprolactam unter Rühren hinzu. Die kleinere Menge Caprolactam B wird mit 3 g Natriumcaprolactam versetzt, ebenso wie der andere Teil h auf 110 - 1200C erwärmt, beide Ansatze zusammengegossen, gut vermischt und in die in Beispiel 1 genannten eisernen Formen (160 - 170°C) hineingegossen. Die gefüllten Blockpolymerisatprüfkörper werden langsam abkühlen gelassen und dem Biegetest unterzogen (5 Proben).Example 1 184 g of # -caprolactam are melted and in proportion 3: 1 split. The larger part A becomes the glass fiber and / or the filler given and stirred until a homogeneous mixture is formed, and then 8 g of acetylcaprolactam are added with stirring. The smaller amount of caprolactam B is mixed with 3 g of sodium caprolactam, as is the other part h to 110 - Heated to 1200C, both approaches poured together, mixed well and in the example 1 mentioned iron molds (160 - 170 ° C) poured into it. The filled block polymer test pieces are allowed to cool slowly and subjected to the bending test (5 samples).
a. Zusatz von 50 g Imgeschlichteter Glasfaser (im Handel unter der Bezeichnung "W-Fasern" erhältlich) zu Teil A Biegefestigkeit 240 kp b. Zusatz von 75 g ungeschlichteter Glasfaser (wie a) zu Teil A Biegefestigkeit 340 kp c. Zusatz von 200 g Quarzmehl (im Handel unter der Bezeichnung "Cristobalit" erhältlich) (spez. Oberfläche 1,5 m²/g) zu Teil A, Biegefestigkeit 200 kp d. Zusatz von 300 g Quarzmehl (wie c) (spez. Oberfläche = 1,5 m2/g) zu Teil A,BiegefestSgkeit 260 kp e. Zusatz von 50 g ungeschlichteter Glasfaser (wie a) + 100 g Quarzmehl (wie c) zu Teil A, Biegefestigkeit 300 kp f. Zusatz von 75 g ungeschlichteter Glasfaser (wie a) + 125 g Quarzmehl (wie c) zu Teil A, Biegefestigkeit 390 kp Vergleichsbeispiel 2 a. Zusatz von 100 g TiO2 zu Teil A aus Beispiel 1 Biegefestigkeit ~70 kp (getrocknet) b. Zusatz von 100 g Kaolin (getrocknet) zu Teil A aus Beispiel 1 Biegefestigkeit H30 kp c. Zusatz von 100 g CaCO3 (getrocknet) zu Teil A aus Beispiel 1 keine Vernetzung d. Zusatz von gefällter SiO2 100 g zu Teil A aus Beispiel 1 keine Vernetzung e. Zusatz von 100 g calc. Kaolin aus Beispiel 1 Biegefestigkeit zu 50 kp Die Vergleichsbeispiele 2a bis 2e seigen, daß derartige Stoffe weder als Füllstoffe noch als Verstärkerfüllstoffe im Sinne der Erfindung geeignet sind, da die Biegefestigkeit im Vergleich mit dem ungefüllten Blockpolymerisat (Vergleichsbeispiel 1) abgesunken sind.a. Addition of 50 g of Im-sized glass fiber (commercially available under the Designation "W fibers" available) for part A flexural strength 240 kp b. Addition of 75 g unsized glass fiber (as a) for part A flexural strength 340 kp c. additive of 200 g quartz flour (commercially available under the name "cristobalite") (spec. Surface 1.5 m² / g) for part A, flexural strength 200 kp d. Addition of 300 g of quartz flour (as c) (specific surface = 1.5 m2 / g) for part A, flexural strength 260 kp e. additive of 50 g unsized glass fiber (like a) + 100 g quartz powder (like c) for part A, Flexural strength 300 kp for the addition of 75 g of unsized glass fiber (like a) + 125 g quartz powder (as c) for part A, flexural strength 390 kp comparative example 2 a. additive from 100 g TiO2 to part A from example 1 flexural strength ~ 70 kp (dried) b. additive of 100 g kaolin (dried) for part A from Example 1 flexural strength H30 kp c. Addition of 100 g CaCO3 (dried) to part A from Example 1 no crosslinking d. Addition of precipitated SiO2 100 g to part A from example 1 no crosslinking e. additive from 100 g calc. Kaolin from Example 1 Flexural strength of 50 kp The comparative examples 2a to 2e show that such substances are neither used as fillers nor as reinforcing fillers are suitable within the meaning of the invention, since the flexural strength in comparison with the unfilled block polymer (Comparative Example 1) have dropped.
Claims (1)
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1976
- 1976-01-23 DE DE19762602449 patent/DE2602449A1/en active Pending
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