DE2633501C2

DE2633501C2 - Thermoplastisches Formmaterial

Info

Publication number: DE2633501C2
Application number: DE2633501A
Authority: DE
Inventors: Allan Whitworth Rochdale Lord; Kenneth John Bamford Rochdale Taylor
Original assignee: Norsk Hydro Polymers Ltd
Current assignee: Sumika Polymer Compounds UK Ltd
Priority date: 1975-07-26
Filing date: 1976-07-26
Publication date: 1987-03-12
Also published as: FI66633C; JPS6121970B2; BE844535A; SE415664B; DK335676A; US4304710A; DK153558C; JPS5215537A; NO762579L; IT1062639B; FI66633B; DK153558B; DE2633501A1; FR2319674A1; FR2319674B1; NL7608255A; SE7608410L; FI762120A7; GB1553229A

Description

Die Erfindung betrifft ein neues thermoplastisches Formmaterial.
In der DE-OS 22 19 361 wird eine verstärkte Polypropylenmasse beschrieben, die Glasfasern und ein bis-Maleinimid enthält. Jedoch sind die mechanischen Eigenschaften, wie beispielsweise die Zugfestigkeit und/oder der Zugmodul, die Biegefestigkeit und/oder der Biegemodul und/oder die Schlagfestigkeit dieser bekannten Masse noch verbesserungswürdig.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, unter Behebung der Nachteile des Standes der Technik ein thermoplastisches Formmaterial zu schaffen, das bezüglich der vorstehend erwähnten Eigenschaften gegenüber dem bekannten Material wesentlich verbessert ist.
Diese Aufgabe wird durch das Formmaterial des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung beruht demgemäß auf der Feststellung, daß die Verwendung eines Polyimidvorpolymeren entsprechend der erfindungsgemäßen Definition den Einsatz des erfindungsgemäßen Formmaterials als Kupplungsmittel mit einer Vielzahl von synthetischen thermoplastischen Polymeren und Glimmer anstelle von Glasfasern ermöglicht, wobei darüberhinaus, wie beispielsweise ein Vergleich des erfindungsgemäßen Beispiels 8 mit dem Beispiel 3 der genannten DE-OS zeigt, erfindungsgemäß eine wesentlich verbesserte Biegefestigkeit und ein höherer Biegemodul erzielt werden.
Erfindungsgemäß ist unter dem Polyimidvorpolymeren ein Vorpolymeres zu verstehen, welches das Reaktionsprodukt aus einem Polyamin und einem Bisimid einer ungesättigten Carbonsäure ist, und welches dazu in der Lage ist, weiter unter Erzeugung eines hitzegehärteten Harzes zu reagieren. Polyimide dieses Typs werden in den GB-PS 11 90 718, 13 55 401, 13 55 402, 13 55 403, 13 55 405, 13 55 406 und 13 55 407 beschrieben.
Vorzugsweise besteht das Polyimidvorpolymere aus dem Reaktionsprodukt eines primären Diamins, das nicht mehr als 30 Kohlenstoffatome enthält, mit einem N,N¹-Bisimid der allgemeinen Formel: °=c:60&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz5&udf54; &udf53;vu10&udf54;in welcher D ein zweiwertiger Rest ist, der eine Kohlenstoff- Kohlenstoff-Doppelbindung enthält, während A ein zweiwertiger Rest ist, der wenigstens zwei Kohlenstoffatome aufweist.
Vorzugsweise ist das primäre Diamin eine aromatische Verbindung, beispielsweise eine Phenylengruppen-enthaltende Verbindung, wie zum Beispiel eine Verbindung der Formel: °=c:30&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz2&udf54; &udf53;vu10&udf54;
Vorzugsweise geht das N,N¹-Bisimid auf eine α,β-ungesättigte Dicarbonsäure, wie Maleinsäure, zurück. Der Rest A ist vorzugsweise ein aromatischer Rest, wie: °=c:30&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz2&udf54; &udf53;vu10&udf54;
Das Zahlenmittel des Molekulargewichts des Vorpolymeren beträgt vorzugsweise nicht mehr als 5000.
Gegebenenfalls kann das Vorpolymere auch eine weitere Komponente enthalten, die auf eines der wärmepolymerisierbaren ungesättigten Monomeren zurückgeht, wie sie in der GB-PS 13 55 401 beschrieben werden.
Das Polyimidvorpolymere liegt vorzugsweise in einer Menge zwischen 0,2 und 2 Gewichts-%, bezogen auf das Formmaterial, vor. Das thermoplastische Polymere besteht vorzugsweise aus Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol oder einem Styrol/Acrylnitril-Copolymeren, insbesondere aus Polypropylen. Das bevorzugte Verstärkungsmittel besteht aus Glasfasern, vorzugsweise Glasfasern, die mit einem Oberflächenbehandlungsmittel behandelt worden sind, insbesondere Glasfasern, die einer Behandlung mit einem Organosilan unterzogen worden sind. Die Glasfasern oder der Glimmer können mit einem anderen Verstärkungsmittel vermischt werden, und zwar entweder einem faserartigen Füllstoff oder einem Füllstoff in Form von Einzelteilchen, wie Talk, wobei das Verstärkungsmittel in einer Gesamtmenge zwischen 5 und 55 Gewichts-%, bezogen auf das Material, vorliegen kann.
Das erfindungsgemäß thermoplastische Formmaterial kann in einem Vermischungsextruder vermischt werden, beispielsweise in der Weise, daß eine Mischung aus dem thermoplastischen Polymeren und dem Polyimidvorpolymeren dem Extruder zugeführt wird, wobei das Glas getrennt in den Extruder geleitet wird. Die erhaltene Mischung wird extrudiert und beispielsweise zum anschließenden Verformen pelletisiert. Die Temperaturen der Extruderzylinderzonen können die herkömmlichen Temperaturen zum Vermischen der jeweils eingesetzten thermoplastischen Polymeren sein.
Wahlweise kann das erfindungsgemäße Material in situ vermischt werden, beispielsweise in einer Spritzgußvorrichtung selbst, indem getrennt das Polyimidvorpolymere und eine Mischung aus Glas und dem thermoplastischen Polymeren der Förderschnecke der Spritzgußmaschine zugeleitet wird.
Es ist darauf hinzuweisen, daß unter dem Ausdruck "Formmaterial" im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen thermoplastischen Material ein Material zu verstehen ist, das in der Schmelze nach einer der herkömmlichen Methoden verarbeitet werden soll, wobei nicht nur ein Spritzgießen sowie ein Spritzpreßverfahren in Frage kommen, sondern auch eine Extrusion oder dergleichen.

Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)

A. 25 Teile eines faserartigen Glases, das mit Polyurethan und einem Aminosilan behandelt worden ist, werden mit 75 Teilen Polypropylen in einem Reifenhauser-Extruder bei Zylindertemperaturen von 175°C, 185°C, 195°C, 200°C, 200°C, 215°C (Strangpreßform) vermischt, worauf das erhaltene Formmaterial unter Ausbildung von Teststücken geformt wird. Die Ergebnisse von mechanischen Tests unter Einsatz der Teststücke gehen aus der Tabelle I hervor.
B. 30 Teile eines mit Polybuten und einem Aminosilan behandelten faserförmigen Glases werden mit 70 Teilen Polypropylen in einem Doppelschneckenextruder bei Zylindertemperaturen von 200°C, 160°C, 160°C, 190°C (Strangpreßform) vermischt, worauf das erhaltene Formmaterial verformt wird. Die dabei erhaltenen Probestücke werden wie unter A. getestet. Die Ergebnisse gehen aus der Tabelle I hervor. Tabelle I &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz12&udf54;

Beispiel 2

A. Beispiel 1A wird wiederholt. 7,5 Teile Polypropylen werden durch 7,5 Teile eines Polyimidvorpolymeren ersetzt, das auf ein aromatisches Diamin und ein Bismaleimid zurückgeht.
B. Das Beispiel 1B wird wiederholt, wobei 0,2 Teile des Polypropylens durch 0,2 Teile des vorstehend beschriebenen Polyimidvorpolymeren ersetzt werden.
Die Ergebnisse von Tests, die unter Einsatz dieser Materialien durchgeführt worden sind, sind ebenfalls in der Tabelle I zusammengefaßt.
Ein Vergleich der Testergebnisse gemäß Beispiel 1A mit den Ergebnissen gemäß Beispiel 2A sowie von 1B mit 2B zeigt, daß eine merkliche Verbesserung aller angegebenen Eigenschaften erzielt wird.
Normalerweise wird kein Stabilisierungsmittel in den erfindungsgemäßen Formmaterialien verwendet. Es kann jedoch zweckmäßig sein, ein derartiges Stabilisierungsmittel zuzusetzen. Es ist natürlich möglich, auch eines oder mehrere der herkömmlichen Additive zuzugeben, wie beispielsweise Pigmente, Schmiermittel sowie flammfestmachende Mittel.

Beispiele 3 bis 5

Thermoplastische Massen auf der Basis von Styrol/Acrylnitril-Copolymerem, Polystyrol und Polyäthylen werden nach der in den Beispielen 1A und 2A beschriebenen allgemeinen Methode hergestellt, mit der Ausnahme, daß Temperaturen eingehalten werden, die für das Vermischen der jeweiligen Polymeren geeignet sind. Im Falle des Styrol/Acrylnitril-Copolymeren wird der Doppelschneckenextruder verwendet. Die Zusammensetzungen sowie die Eigenschaften der daraus hergestellten Formlinge gehen aus der folgenden Tabelle II hervor. Ein Vergleich der Eigenschaften der Massen B und C mit denjenigen der Masse A zeigt die durch die Einmengung des Polyimidvorpolymeren erzielten Verbesserungen. °=c:0&udf54;¸&udf50;&udf53;ns&udf54;

Beispiele 6 bis 10

Thermoplastische Massen auf Polypropylenbasis werden nach der in Beispiel 1A beschriebenen allgemeinen Methode hergestellt, wobei die Mengen an Glas, das als Verstärkung verwendet wird, verändert werden. Im Falle des Beispiels 10 wird ein Teil des Glases von 1B durch Talk ersetzt. In jedem Falle wird auch eine Vergleichsprobe, die nicht das Polyimidvorpolymere enthält, wie in Beispiel 1 hergestellt und getestet. Das Glas ist ähnlich demjenigen, das gemäß Beispiel 1A verwendet wird, mit der Ausnahme, daß im Falle des Beispiels 10 das Glas das gleiche ist, wie es zur Durchführung des Beispiels 1B verwendet wird.
Die Zusammensetzungen und Eigenschaften der daraus hergestellten Formlinge gehen aus der folgenden Tabelle III hervor. °=c:0&udf54;¸&udf50;&udf53;ns&udf54;

Beispiele 11 bis 15

Thermoplastische Massen, die das Polyimidvorpolymere gemäß Beispiel 2A enthalten, werden nach der allgemeinen Methode gemäß Beispiel 1A hergestellt, mit der Ausnahme, daß verschiedene Kombinationen aus Polymerem und Verstärkungsmittel verwendet werden, wobei die Temperaturen auf das jeweils eingesetzte Polymere abgestimmt werden. Das Polymere gemäß Beispiel 11 besteht aus Nylon 6 und das Verstärkungsmittel aus Glas. Gemäß Beispiel 12 besteht die Kombination aus Acetal/Glas. Zur Durchführung des Beispiels 13 wird eine Kombination aus Poly(butylenterephthalat) und Glas verwendet, zur Durchführung des Beispiels 14 wird ein ABS-Copolymeres mit Glas verwendet, während zur Durchführung des Beispiels 15 Polypropylen mit Glimmer eingesetzt wird. In jedem Falle wird eine Vergleichsprobe hergestellt und getestet, die nicht das Polyimid enthält. Das Glas ähnelt dem gemäß Beispiel 1A eingesetzten.
Die Zusammensetzungen und Eigenschaften von daraus hergestellten Formlingen gehen aus der folgenden Tabelle IV hervor. °=c:0&udf54;¸&udf50;&udf53;ns&udf54;

Claims

1. Thermoplastisches Formmaterial aus

(a) einem synthetischen thermoplastischen Polymeren mit einem Grundgerüst aus wenigstens 50% Kohlenstoffatomen, ausgewählt aus Polypropylen, Polyethylen, Polystyrol, Styrol/Acrylnitril- Copolymeren, Polyestern, Polyamiden, ABS-Copolymeren sowie Acetal-Copolymeren, und

(b) 5 bis 55 Gew.-% eines Verstärkungsmittels, ausgewählt aus Glasfasern und Glimmer, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem

(c) 0,05 bis 10 Gew.-% eines Polyimidvorpolymeren enthält, bei dem es sich um das Reaktionsprodukt eines Polyamins und eines bis-Imids einer ungesättigten Carbonsäure handelt und in der Lage ist, weiter unter Erzeugung eines hitzgehärteten Harzes zu reagieren.

2. Formmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyimidvorpolymere aus dem Reaktionsprodukt eines primären Diamins, das nicht mehr als 30 Kohlenstoffatome enthält, mit einem N,N¹-Bisimid der allgemeinen Formel: °=c:60&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz5&udf54; &udf53;vu10&udf54;besteht, worin D für einen zweiwertigen Rest steht, der eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung enthält und A ein zweiwertiger Rest ist, der wenigstens zwei Kohlenstoffatome enthält.

3. Formmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis des Bisimids zu dem Polyamin zwischen 1,2 : 1 und bis zu 50 : 1 liegt.