DE2719429A1

DE2719429A1 - Lichtdichte polyalkylenterephthalatmassen mit hohem reflexionsvermoegen

Info

Publication number: DE2719429A1
Application number: DE19772719429
Authority: DE
Inventors: Heinrich Ing Grad Baer; Frieder Dr Heydenreich; Gerhard Ing Grad Leimann; Dieter Dr Rempel
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1977-04-30
Filing date: 1977-04-30
Publication date: 1978-11-02
Also published as: DE2719429C2

Description

Lichtdichte Polyalkylenterephthalatmassen mit hohem Re-
flexionsvermögen Die vorliegende Erfindung betrifft Polyalkylenterephthalatmassen mit hoher Schmelzestabilität, hoher Lichtreflexion und guter optischer Dichte.
Es ist bekannt, Thermoplasten durch Zusatz von Pigmenten einzufärben. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass wünschenswerte physikalische Eigenschaften, wie z.B. Schlagzähigkeit und Kerbschlagzähigkeit, bereits bei Verwendung von 1 - 2 Gew.- anorganischer Farbpigmente empfindlich leiden. Es ist deshalb üblich geworden, anorganische Farbpigmente in Mengen einzusetzen, die nicht wesentlich über 2 Gew.-%, bezogen auf den Thermoplasten, liegen.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass - im Gegensatz zu anderen Thermoplasten - Polyalkylenterephthalate auch mit einem höheren Gehalt an Weißpigmenten noch hervorragende Festigkeitswerte aufweisen. Zwar ist mit steigendem Pigmentgehalt eine merkliche- wenn auch geringe - Erniedrigung der Schlagzähigkeit festzustellen; mit steigendem Pigmentgehalt ist Jedoch ein deutlicher Anstieg von Härte, Biegefestigkeit und Elastizitätsmodul zu verzeichnen. Gleichzeitig erhält man mit steigendem Pigmentgehalt eine extrem hohe Lichtreflexion (bis zu 95 %) und eine bessere optische Dichte.
Gegenstand der Erfindung sind Polyalkylenterephthalatmassen bestehend aus a) 96.5 - 50 Gew.-%, vorzugsweise 90 - 70 Gew.-%, eines Polyalkylenterephthalts, b) 3.5 - 50 Gew.-%, vorzugsweise 10 - 30 Gew.-%, eines anorganischen Weißpigments und c) 0.01 - 1 Gew.-% mindestens eines Stabilisators, wobei sich die Prozentangaben jeweils auf die Summe der Komponenten a) und b) beziehen.
Als Polyalkylenterephthalate eignen sich z.B. Polyäthylenterephthalate mit einer Grenzviskosität von 0.5 bis 1.0 dl/g, gemessen als 0.5 gew.-%ige Lösung in einem Lösungsmittelgemisch von Phenol und Tetrachloräthan (Gewichtsverhältnis 1:1) oder Polypropylen - und insbesondere Polybutylenterephthalate mit einer Grenzviskosität von 0.7 bis 1.4 dl/g, gemessen als 0.5 gew.-%-ige Lösung in einem Lösungsmittelgemisch von Phenol und 1.2-Dichlorbenzol (Gewichtsverhältnis 1:1).
Als Polyalkylenterephthalate können auch Copolyester mit einem Gehalt an 0.5 bis 10 Mol.-%, bezogen auf die Diolkomponente, Codiolen, wie z.B. Äthylenglykol, Propandiol-1.3, Butandiol-1.4, 2.2-Diäthylpropandiol-1.3, Butandiol-1.3, Hexandiol-2.5, Hexandiol-1.6, 2.2.4-Trimethylpentandiol-1.3, 2-Methylpentandiol-2.4, 3-Methylpentandiol-2.4, eingesetzt werden.
Selbstverständlich können die Polyalkylenterephthalate durch drei- oder vierwertige Alkohole oder drei- oder vierbasische Säuren verzweigt werden, wie dies z.B. in der DT-OS 1 900 270 ( = US-PS 3 692 744) beschrieben ist. Geeignete Verzweigungsmittel sind z.B. Trimesinsäure, Pyromellithsäure, Trimethyloläthan und -propan, Pentaaerythrit. Es ist empfehlenswert, nicht mehr als 1 Mol.-%, bezogen auf die Säurekomponente, Verzweigungsmittel einzusetzen.
Erfindungsgemäss geeignete anorganische Weißpigmente sind z.B.
Zinksulfid, Zinkoxid, Magnesiumtitanat, Calciumtitanat, Titanphosphat, vorzugsweise Titandioxid, insbesondere nach dem Titantetrachlorid-Verfahren hergestelltes Titandioxid.
Die bevorzugten erfinungsgemässen Polyalkylenterephthalatmassen zeigen eine hervorrgande Schmelzestabilität, d.h. während der Compoundierung (1-2 min bei 240-2600C) eine Verringerung der Grenzviskosität um weniger als 5 %.
Es ist bekannt, dass z.B. Polycarbonate eine Empfindlichkeit hinsichtlich der Schmelzestabilität gegenüber einem höheren Gehalt oxidischer Pigmente aufweisen. Aus diesem Grunde war es für den Fachmann nicht zu erwarten und überraschend, dass Polyalkylenterephthalate - ebenfalls Polyester wie die Polycarbonate - selbst bei sehr hohen Prozentsätzen an geeigneten Weißpigmenten eine ausgezeichnete Schmelzestabilität aufweisen.
Ebenso ist es für den Fachmann überraschend, dass gerade die zu hoher Kristallisation neigenden Polyalkylenterephthalate sehr hohe Reflexionswerte ergeben, wie sie an sich sonst nur bei weitgehend amorphen Materialien zu erzielen sind.
Gegenüber anderen, überwiegend kristallinen Materialien, wie z.B. den Polyamiden und hochmolekularen Copolymeren aus Äthylen und Vinylalkohol (bekannt als GL-Resins)besteht der Vorteil einer sehr guten Lichtbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen; die erstgenannten Produkte kommen für solche Anwendungsgebiete aufgrund starker Vergilbung und Glanzverlusts nicht infrage. Gegenüber Polycarbonat bestehen bei hohen Einsatztemperaturen entscheidende Vorteile, da selbst bei 14OOC keine Formteildeformation beobachtet wird und praktisch kein Glanzverlust eintritt.
Herausragend sind jedoch die ausgezeichnete Schmelzestabilität sowie die überaus hohe und unerwartete optische Dichte und vor allem die erreichten extrem hohen Reflexionswerte auch nach Temperaturbelastung. Bei den bevorzugten erfindungsgemässen Polyalkylenterephthalamassen liegt die Lichtreflexion (Remission, gemessen nach DIN 5033, Blatt 4) über 90 %.
Als Stabilisatoren eignen sich beispielsweise Phenole und Phenolderivate, vorzugsweise sterisch gehinderte Phenole, die in beiden o-Stellungen zur phenolischen Hydroxygruppe Alkylsubstituenten mit 1 - 6 C-Atomen enthalten, Amine, vorzugsweise sekundäre Arylamine und ihre Derivate, Phosphate und Phosphite, vorzugsweise deren Arylderivate, Chinone, Kupfersalze organischer Säuren, Anlagerungsverbindungen von Kupfer-(I)-halogeniden an Phosphite, wie z.B. 4,4'-Bis-(2,6-di-tert.-butylphenol), 1 ,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxy-benzyl)-benzol, 4,41 Butyliden-bis-(6-tert . -butyl-mkresol), 3,5-Di-tert.-butyl-4-hydroxy-benzyl-phosphonsäurediäthylester, N,N' -Bis-(ß-naphthyl)-p-phenylendiamin, N,N'-Bis- (1 -methylheptyl) -p-phenylendiamin, Phenyl-ß-naphthalamin, 4,4'-Bis-(Ob,Ct,-dimethylbenzyl)-diphenylaminw 1,3,5-Tris-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy-hydrocinnamoyl)-hexahydro-s-triazin, Hydrochinon, p-Benzochinon, Toluhydrochinon, p-tert.-Butylbenzcatechin, Chloranil, Naphthochinon, Kupfernaphthenat, Kupferoctoat, Cu(I)Cl/Triphenylphosphat, Cü(I)Cl/Trimethylphosphit, Cu(I)Cl/Trichloräthylphosphit, Cu(I)Cl/Tripropylphosphit, p-Nitrosodimethylani Die erfindungsgemäs sen Polyalkylenterephthalatmas sen können mit Verstärkungsstoffen verstärkt werden. Als Verstärkungsstoffe haben sich Silikate oder Glas, vornehmlich in Form von Fasern oder Mikroperlen bewährt. Bevorzugtes Verstärkungsmaterial sind Glasfasern.
Den erfindungsgemässen Polyalkylenterephthalatmassen können weitere Zusätze beigefügt werden, wie z.B. Stabilisatoren gegen Feuchtigkeitsabbau, UV- und Temperatureinwirkung, ferner Verarbeitungshilfsmittel, wie z.B. Fließmittel, Entformungsmittel, Kristallisationsbeschleuniger; Zusatzmittel zur Verringerung von Reibung und Abrieb sowie zur Verbesserung der Gleiteigenschaften, wie z.B. Polytetrafluoräthylen.
Zusätze zur Verbesserung der Brandsicherheit, wie z.B. organische Halogenträger, bevorzugt halogenierte Bisphenyle, halogenierte Diphenyloxide, Halogen enthaltende Polycarbonate, in Kombination mit Oxiden der III. und V. Gruppe des Periodensystems, bevorzugt Antimontrioxid; ferner können spezielle Farbmittel zur Erzielung besonderer optischer Effekte enthalten sein.
Die erfindungsgemässen Polyalkylenterephthalatmassen sind ausgezeichnete Ausgangsmaterialien für die Herstellung von Formkörpern durch Spritzguß, z.B. von Lichtbausteinen, LED-Elementen (Light Emitting Diodes), Scheinwerferreflektoren, insbesondere für Nebelscheinwerfer, Reflektoren für Rückleuchten, insbesondere für Nebelrückleuchten, Reflektoren für Verkekehrsampeln, Blinkleuchten (z.B. bei Fahrzeugen), Reflektoren für jegliche Art von Lampen, Bausteine für die Wiedergabe von Filmen in Freilichtkinos etc.
Die in den nachfolgenden Beispielen genannten Prozentangaben bedeuten Gewichtsprozente.
Beispiele Ein Polybutylenterephthalat mit einer Grenzviskosität von 0.93 dl/g, gemessen als 0.5 %ige Lösung in einem Lösungsmittelgemisch von Phenol und 1.2-Dichlorbenzol (Gewichtsverhältnis 1:1) wurde in einem Doppelwellenextruder mit I. 25 % Titandioxid und II. 20 % Titandioxid gemischt.
Die Produkteinstellungen I und II enthalten zusätzlich 0,1 % mindestens eines Stabilisators sowie Verarbeitungshilfsmittel wie Kristallisationsbeschleuniger und Trennmittel.
Die Compounds I und II weisen Grenzviskositäten von 0.89 bzw. 0.91 dl/g, ermittelt entsprechend der gleichen Bestimmungsmethode auf.
Folgende Tabelle zeigt die physikalischen Eigenschaften der pigmentierten Polybutylenterephthatmasse I.
Polybutylen- Vergleich ohne terephthalat Pigment zusatz mit 25 6 TiO2 Schlagzähigkeit an (kJ/m2) 40 80 Kerbschlagzähigkeit ak (kJ/m²) 2 3 Kugeldruckhärte (MPa) 140 110 Vicat (°C) 185 175 Biegefestigkeit (MPa) 95 85 E-Modul aus Biegeversuch (MPa) 2800 2200 Reißfestigkeit #R (MPa) 55 35 Dehnung " R bei # R (%) 2,5 40 E-Modul aus (MPa) 3600 2600 Zugversuch Aus der nachstehenden Tabelle ergibt sich, dass nach einer über längere Zeit erfolgenden Temperatureinwirkung auf die pigmentierte Polybutylenterephthalatmasse II immer noch sehr hohe Reflexionswerte vorhanden sind.
Polybutylenterephthalat mit 20 6 TiO2 Reflexion Anfanswert 93,4 6 1200C 500 h 93,1 6 1400C 100 h 92,8 6 1400C 500 h 91,5 6

Claims

Patentansprüche 1) Polyalkylenterephthalatmassen bestehend aus a) 96.5 - 50 Gew.-% eines Polyalkylenterephthalats, b) 3.5 - 50 Gew.-% eines anorganischen Weißpigments und c) 0.01- 1 Gew.-% mindestens eines Stabilisators.
2) Verwendung der Massen nach Anspruch 1 zur Herstellung von Reflektoren.