DE3044531C2 - - Google Patents
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L67/06—Unsaturated polyesters
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- Polymerization Catalysts (AREA)
- Graft Or Block Polymers (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine ungesättigte Polyesterharz
zusammensetzung mit niedriger Schrumpfung, die bei der
Lagerung eine ausgezeichnete Dispersionsstabilität auf
weist.
Zusammensetzungen zum Gießen von Platten oder Folien
(SMC), die durch Mischen von ungesättigten Polyester
harzen mit Füllstoffen, Pigmenten, Verdickungsmitteln,
faserförmigen Verstärkungsmitteln, Härtungsmitteln, Stabili
satoren und/oder Formtrennmitteln erhältlich sind, werden
in zunehmendem Maße auf dem Gebiet des Maschinengießens
eingesetzt, da dadurch Einsparungen an Arbeitskosten und
eine Verbesserung der Produktivität sowie eine Verbesserung
der Arbeitsbedingungen in der Kunststoffverarbeitungsin
dustrie erzielt werden können. Derartige ungesättigte
Polyesterharzzusammensetzungen haben jedoch den Nachteil,
daß sie beim Härten stark schrumpfen. Um die unerwünschte
Volumenschrumpfung von ungesättigten Polyesterharzen beim
Härten zu verringern, wurden diese bereits
mit thermoplastischen Harzen, wie Polystyrol oder
Polymethylmethacrylat, als Antischrumpfungsmittel abge
mischt.
Bekannte Harzzusammensetzungen mit geringer Schrumpfung,
die durch Mischen von Antischrumpfungsmitteln mit unge
sättigten Polyesterharzen zusammen mit Füllstoffen, Pig
menten, Verdickungsmitteln, faserförmigen Verstärkungs
mitteln, Härtungsmitteln, Stabilisatoren und Formtrennmit
teln hergestellt worden sind, ergeben zwar Gießprodukte mit
verbessertem Aussehen und verbesserter Dimensionsbeständig
keit aufgrund ihrer geringeren Schrumpfung, gehärtete
Gießprodukte mit dem gewünschten Glanz und der gewünschten
glatten Oberfläche können daraus jedoch nur dann herge
stellt werden, wenn das Vergießen unmittelbar nach der
Herstellung der Harzmischung durchgeführt wird. Die bekannten
Harzzusammensetzungen mit geringer Schrumpfung
haben nämlich den Nachteil, daß die darin dispergierten
Antischrumpfungsmittel bei längerer Lagerung sich entmischen,
was zu einer Beeinträchtigung der Dispersionsstabilität
führt, da die polymerisierbaren Monomeren, die in dem
Antischrumpfungsmittel gelöst enthalten sind, innerhalb der
Mischung wandern, so daß die daraus hergestellten gehärteten
Gießprodukte nur einen unzureichenden Glanz und eine
unzureichende Oberflächenglätte aufweisen.
Aus der JP-OS 52-21 092 ist bereits bekannt, zur
Verbesserung der Dispersionsstabilität derartiger ungesättigter
Polyesterharzzusammensetzungen mit geringer Schrumpfung
ein Pfropfcopolymerisat mit einer feinen Gelstruktur als
Antischrumpfungsmittel mit dem ungesättigten Polyesterharz
zu mischen, um die Dispersionsstabilität bei der Lagerung zu
verbessern. Derartige Pfropfcopolymerisate mit feiner Gelstruktur
werden hergestellt durch Pfropfcopolymerisieren einer Emulsion
eines gummiartigen Materials mit einem Styrolmonomeren
und einem Vinylmonomeren, das mit einer geringen Menge eines
(Meth)Acrylsäureesters copolymerisierbar ist.
Die dabei erhaltenen ungesättigten Polyesterharzzusammen
setzungen weisen zwar eine verbesserte Dispersionsstabilität
auf, diese genügt jedoch immer noch nicht den heutigen
Anforderungen, da sie wegen der geringen Wirksamkeit der
Pfropfcopolymerisation nur eine geringe Menge an dem
Pfropfcopolymerisat und eine viel größere Menge an Homopoly
merisat der obengenannten Monomeren enthalten. Das gilt auch
in bezug auf die in der DE-OS 21 04 575 beschriebenen unge
sättigten Polyestermassen mit niedriger Schrumpfung,
die aus einem ungesättigten Polyester, 10 bis 60 Gew.-%
eines polymerisierbaren Monomeren und 1 bis 25 Gew.-%
eines Vinylacetat/Methylmethacrylat-Random-Copolymerisat bestehen.
Aufgabe der Erfindung war es daher, die bekannten unge
sättigten Polyesterharzzusammensetzungen mit niedriger
Schrumpfung so zu verbessern, daß sie auch nach längerer
Lagerung zu gehärteten Gießprodukten mit einer glatten
und glänzenden Oberfläche verarbeitet werden können, ohne
daß eine unerwünschte Volumenschrumpfung auftritt.
Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe erfindungsgemäß
dadurch gelöst werden kann, daß in ungesättigte Polyester
harzzusammensetzungen mit niedriger Schrumpfung ein in be
stimmter Weise hergestelltes Blockcopolymerisat anstelle eines
statistischen Copolymerisats neben polymerisierbaren
Monomeren und ungesättigten Polyestern verwendet wird.
Gegenstand der Erfindung ist eine ungesättigte Polyester
harzzusammensetzung mit niedriger Schrumpfung, die besteht
aus
- (a) 20 bis 70 Gew.-% eines ungesättigten Polyesters,
- (b) 20 bis 70 Gew.-% eines polymerisierbaren Monomeren,
- (c) 1 bis 20 Gew.-% einer Blockcopolymerisatabmischung, her
gestellt durch
- 1. Polymerisieren von
- (c.i) 10 bis 90 Gewichtsteilen eines Monomeren-
(gemisches) aus
- (c.i.i) 70 bis 100 Gew.-% Vinylacetat und
- (c.i.ii) 30 bis 0 Gew.-% eines mit Vinylacetat copolymerisierbaren Monomeren, oder
- (c.ii) 90 bis 10 Gewichtsteilen eines Monomeren-
(gemisches) aus
- (c.ii.i) 0 bis 100 Gew.-% eines Styrolmonomeren und
- (c.ii.ii) 100 bis 0 Gew.-% eines Acrylats und/oder eines Methacrylats
- (c.i) 10 bis 90 Gewichtsteilen eines Monomeren-
(gemisches) aus
- unter Verwendung eines polymeren Peroxids der Formel
worin bedeuten:
R₁ einen Alkylen- oder substituierten Alkylenrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, einen Cycloalkylen- oder substituierten Cycloalkylenrest oder einen Phenylen- oder substituierten Phenylenrest mit 3 bis 15 Kohlen stoffatomen,
R₂ einen Alkylen- oder substituierten Alkylenrest mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, einen Rest der Formel worin R₃ ein Wasserstoffatom oder den Methylrest, R₄ einen Alkylen- oder substituierten Alkylenrest mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen und m eine Zahl von 1 bis 13 darstellen, den Rest und n eine Zahl von 2 bis 10, als Polymerisationsinitiator und - 2. anschließendes Copolymerisieren des erhaltenen Polymerisationsproduktes mit dem in der ersten Polymerisationsstufe nicht verwendeten Monomeren- (gemisch) (c.i) oder c.i.i), und gegebenenfalls
- 1. Polymerisieren von
- (d) üblichen Zusätzen.
Aus der erfindungsgemäßen Polyesterharzzusammensetzung lassen
sich zusammen mit Füllstoffen, Pigmenten, Verdickungsmitteln,
faserförmigen Verstärkungsmitteln, Härtungsmitteln, Stabili
satoren und Formtrennmitteln ausgezeichnet gießbare Massen
herstellen, die eine hervorragende Dispersionsstabilität auf
weisen, so daß sie auch nach längerer Lagerung zu gehärteten
Gießprodukten verarbeitet werden können, die beim Härten keine
oder nur eine geringe Volumenschrumpfung ergeben und eine
ausgezeichnete, glatte und glänzende Oberfläche besitzen,
wie sie mit den bisher bekannten ungesättigten Polyesterharz
zusammensetzungen nicht erzielbar waren (vgl. die weiter unten
folgenden Vergleichsversuche).
Die Erfindung wird nachstehend näher erläutert.
Die erfindungsgemäße ungesättigte Polyesterharzzusammensetzung
mit niedriger Schrumpfung ist dadurch charakterisiert,
daß sie besteht aus
- a) 20 bis 70 Gew.-% eines ungesättigten Polyesters,
- b) 20 bis 70 Gew.-% eines polymerisierbaren Monomeren,
- c) 1 bis 20 Gew.-% einer Blockcopolymerisatabmischung, die wie nachstehend näher erläutert hergestellt worden ist, und gegebenenfalls
- d) üblichen Zusätzen, wie z. B. Füllstoffen, Pigmenten, Verdickungsmitteln, faserförmigen Verstärkungsmitteln, Härtungsmitteln, Stabilisatoren und/oder Formtrenn mitteln.
Die obengenannte Blockcopolymerisatabmischung wird her
gestellt durch Polymerisieren von einem oder mehreren
Monomeren, bestehend aus
- i) 10 bis 90 Gew.-Teilen eines Monomeren oder Mono merengemisches aus 70 bis 100 Gew.-% Vinylacetat und 30 bis 0 Gew.-% eines mit Vinylacetat copoly merisierbaren Monomeren (nachstehend als Monomeres (c.i) bezeichnet) oder
- ii) 90 bis 10 Gew.-Teilen eines Monomeren oder Mono merengemisches aus 0 bis 100 Gew.-% eines Styrolmo nomeren und 100 bis 0 Gew.-% eines Acrylats und/oder Methacrylats (nachstehend als Monomeres (c.i.i.) be zeichnet,
unter Verwendung eines polymeren Peroxids der oben ange
gebenen allgemeinen Formel (I), und anschließendes Copoly
merisieren des dabei erhaltenen Polymerisationsprodukts
mit dem in der ersten Polymerisationsstufe nicht verwen
deten Monomeren bzw. Monomerengemisch (c.i.) oder c.i.i.).
Der erfindungsgemäß verwendete, ungesättigte Polyester
wird aus einer α, ß-ungesättigten, dibasischen Säure, einer
gesättigten dibasischen Säure und Glycolen hergestellt. Als
α, ß-ungesättigte, dibasische Säure können Maleinsäureanhydrid,
Maleinsäure, Fumarsäure, Mesaconsäure,Tetraconsäure,
Itaconsäure, eine chlorierte Maleinsäure und Alkylester
dieser Säuren genannt werden. Als gesättigte
dibasische Säure können Phthalsäureanhydrid, Phthalsäure,
Isophthalsäure, Terephthalsäure, Tetrahydrophthalsäure,
ein halogeniertes Phthalsäureanhydrid, Adipinsäure,
Bernsteinsäure, Sebacinsäure und Alkylester dieser Säuren
genannt werden. Geeignete Glykole sind beispielsweise Äthylen
glycol, Diäthylenglycol, Propylenglycol, Dipropylenglycol,
Butylenglycol, Neopentylglycol, Hexylenglycol, hydriertes Bis
phenol A, 2,2′-Di-(4-hydroxypropoxyphenyl)-propan, 2,2′-Di-
(4-hydroxyäthoxyphenyl)-propan, Äthylenoxid und Propylenoxid.
Geeignete polymerisierbare Monomere im Rahmen der Erfindung
sind beispielsweise Styrolmonomere, wie Styrol, Vinyltoluol,
α-Methylstyrol, t-Butylstyrol und Chlorstyrol, Diallylphthalat,
Vinylacetat, Acrylsäureester und Methacrylsäureester. Von diesen
Monomeren ist das Styrolmonomere besonders bevorzugt.
Als mit Vinylacetat copolymerisierbare Monomere, die zur Her
stellung des erfindungsgemäß verwendeten Blockcopolymerisates verwendet
werden können, sind zu nennen z. B. Äthylen, Vinylchlorid, Vinyliden
chlorid, Vinylester und Allylester.
Die im Rahmen der Erfindung verwendete Blockcopolymerisatabmischung
kann leicht durch bekannte Polymerisationsverfahren hergestellt
werden, beispielsweise durch ein herkömmliches Blockcopolymeri
sationsverfahren, ein Suspensionspolymerisationsverfahren, ein
Emulsionspolymerisationsverfahren unter Verwendung des poly
meren Peroxids der oben angegebenen allgemeinen Formel (I) als
Polymerisationsinitiator. In einem derartigen Fall kann das
Copolymere mit Peroxybindungen im Molekül, welches in der ersten
Polymerisationsstufe hergestellt wird, entweder als ein
Zwischenprodukt zur Verwendung als Ausgangsmaterial für die
nachfolgende Blockcopolymerisation abgetrennt werden, oder es
kann anschließend blockcopolymerisiert werden, ohne es aus dem
Reaktionssystem abzutrennen.
Die Menge an polymerem Peroxid beträgt 0,1 bis 10 Teile, bezogen
auf 100 Teile des Monomeren oder der Monomerenmischung,
die oben unter (c.i) oder c.ii) beschrieben sind.
Die Polymerisationstemperatur beträgt vorzugsweise 40 bis
90°C, und die Polymerisationsdauer beträgt 2 bis 15 Stunden.
Das im Rahmen der Erfindung zur Herstellung der Blockcopolymerisat
abmischung verwendete polymere Peroxid kann leicht durch
Umsetzung eines dibasischen Säurechlorids mit Esterbindungen
im Molekül mit Natriumperoxid nach einem Verfahren zur Her
stellung eines herkömmlichen Diacylperoxids erhalten werden,
wie dies durch die nachstehende Reaktionsgleichung darge
stellt ist:
worin R₁ und R₂ die gleiche Bedeutung haben wir für die
allgemeine Formel (I) angegeben.
Beispiele für verwendbare typische polymere Peroxide der allgemeinen
Formel (I) sind folgende:
Im Rahmen der Erfindung wird die Blockcopolymerisatabmischung mit
dem ungesättigten Polyester in einer Menge
von 1 bis 20% gemischt. Das Vermischen mit der Mischung in
einer Menge von weniger als 1% ergibt nicht den gewünschten
Effekt zur Unterdrückung der Schrumpfung. Das Vermischen in
einer Menge von mehr als 20% kann zu einer Abnahme der mecha
nischen Festigkeit des gehärteten Produktes führen.
Die durch das erfindungsgemäße Vermischen der Blockcopoly
merisatabmischung mit dem ungesättigten Polyester erhal
tene Zusammensetzung hat eine ausgezeichnete Dispersions
stabilität, da die erfindungsgemäß verwendete Blockcopolymerisatab
mischung einen hohen Anteil an Blockcopolymerisaten und nur geringe
Mengen an anderen Polymerisaten enthält. Es weist eine geringere
Volumenschrumpfung beim Härten selbst nach einer langen Lage
rungszeit auf und ergibt ein gehärtetes Gießprodukt mit einer
hervorragend glatten und glänzenden Oberfläche, wobei das auf
die Oberfläche aufgetragene Pigment keiner Farbtrennung unter
liegt.
Die erfindungsgemäße ungesättigte Polyesterharzzusammensetzung
wird zum Gießen verwendet, nachdem sie je nach Bedarf mit sorg
fältig ausgewählten Zusätzen, wie einem Härtungsmittel, einem
Füllstoff, einem Pigment, einem Verdickungsmittel, einem faser
förmigen Verstärkungsmittel, einem Stabilisator, einem Form
trennmittel, einem Flammverzögerungsmittel und dergleichen,
wie sie in herkömmlichen ungesättigten Polyesterharzen verwendet
werden, gemischt worden ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen, Herstel
lungsvorschriften und Vergleichsversuchen näher erläutert. In
diesen Beispielen sind alle Teile und Prozentangaben jeweils auf das
Gewicht bezogen, sofern nichts anderes angegeben ist.
In ein Glasgefäß, welches mit einem Thermometer und mit einem
Rührer versehen ist, werden 183 Teile Adipoylchlorid und
75 Teile Triäthylenglycol gegeben. Der Inhalt des Reaktions
gefäßes wird unter Rühren bei einer Temperatur von 20 bis
30°C und einem Druck von 5,3 bis 6,7 mPa.s während
60 Minuten umgesetzt, und man erhält 220 Teile des farblosen,
viskos flüssigen Triäthylenglycol-bis-(adipoylchlorid).
In ein zweites Glasgefäß, welches mit einem Thermometer, einem
Rührer und einem Tropftrichter versehen ist, wird eine wäßrige
Lösung von Natriumperoxid gegeben, welche durch Umsetzung von
30 Teilen einer 50%igen wäßrigen Lösung von Wasserstoffperoxid
und 832 Teilen einer 5%igen wäßrigen Lösung von Natriumhydroxid
erhalten worden ist.
Anschließend werden 176 Teile des bei der obigen Umsetzung er
haltenen Triäthylenglycol-bis-(adipoylchlorid) durch den Tropf
trichter in das zweite Reaktionsgefäß gegeben, wobei die Reak
tionstemperatur unter Rühren auf 0 bis 5°C gehalten wird.
Nach beendeter Zugabe wird weitere 30 Minuten bei einer Tempe
ratur von 0 bis 5°C gerührt, um die Umsetzung zu vervollstän
digen. Der erhaltene Niederschlag wird durch Filtrieren abge
trennt, zweimal mit Wasser gewaschen und unter erniedrigtem
Druck getrocknet, wobei 140 Teile eines weißen Feststoffes er
halten werden. Der weiße Feststoff wird in 360 Teilen Chloro
form gelöst und die erhaltene Lösung in 1600 Teile Methanol
gegossen und das Produkt so durch Umkristallisation gereinigt.
Nach dem Abfiltrieren und dem Trocknen im Vakuum erhält man
108 Teile des weißen Feststoffes.
Der erhaltene weiße Feststoff hat die unten angegebenen
Eigenschaften, und es wurde somit bestätigt, daß er ein poly
meres Peroxid der folgenden Formel ist:
Das Molekulargewicht wurde mittels VPO gemessen (Verfahren zum
Messen des Molekulargewichts nach dem Verfahren des Gleichge
wichtsgasdruckes).
Reinheit, gemessen durch Jodtitration99,7%
Zersetzungstemperatur90°C
Molekulargewicht2140 (n = 5,3)
Infrarotabsorptionsspektrum
1725 cm-1 (C=O Bindung der Estergruppen)
1780 cm-1 (C=O Bindung der Diallylgruppen)
875 cm-1 (O=O Bindung)
1725 cm-1 (C=O Bindung der Estergruppen)
1780 cm-1 (C=O Bindung der Diallylgruppen)
875 cm-1 (O=O Bindung)
Magnetisches Kernresonanzspektrum
T: 8.24 ppm (8H, CH₂ CH₂ C O CH₂)
T: 7.56 ppm (8H, CH₂ CH₂ C O CH₂)
T: 6.28 ppm (8H, CH₂ CH₂ O CH₂)
T: 5.72 ppm (4H, CH₂ C O CH₂ CH₂)
T: 8.24 ppm (8H, CH₂ CH₂ C O CH₂)
T: 7.56 ppm (8H, CH₂ CH₂ C O CH₂)
T: 6.28 ppm (8H, CH₂ CH₂ O CH₂)
T: 5.72 ppm (4H, CH₂ C O CH₂ CH₂)
In ein Glasgefäß, welches mit einem Thermometer und einem
Rührer versehen ist, werden 183 Teile Isophthalsäurechlorid,
103 Teile 2,2-Di-(4-hydroxyphenyl)-propan und 675 Teile Toluol
gegeben. Der Inhalt des Reaktionsgefäßes wird unter Rühren
bei einer Temperatur von 70 bis 75°C während 2 Stunden umge
setzt, wobei 909 Teile einer farblosen, Toluol-Lösung
von 2,2′-Di-(4-hydroxyphenyl)-propan-bis-isophthaloylchlorid
erhalten werden.
Das erhaltene Produkt enthält 27,5% des Säurechlorids. Es
wird weiter umgesetzt und gereinigt gemäß dem in Herstellungs
vorschrift A beschriebenen Verfahren, und man erhält 371 Teile
eines weißen Feststoffes, der die nachfolgend aufgezählten
Eigenschaften hat:
Reinheit, gemessen durch Jodtitration97,5%
Zersetzungstemperatur120°C
Molekulargewicht1829 (n = 3,5)
Infrarotabsorptionsspektrum
1725 cm-1 (C=O Bindung der Estergruppen)
1770 cm-1 und 790 cm-1 (C=O Bindung der Diacylgruppen)
865 cm-1 (O=O Bindung)
1725 cm-1 (C=O Bindung der Estergruppen)
1770 cm-1 und 790 cm-1 (C=O Bindung der Diacylgruppen)
865 cm-1 (O=O Bindung)
Es wurde bestätigt, daß der weiße Feststoff ein polymeres
Peroxid der folgenden Formel ist:
Claims (1)
- Ungesättigte Polyesterharzzusammensetzung mit niedriger Schrumpfung, bestehend aus
- (a) 20 bis 70 Gew.-% eines ungesättigten Polyesters,
- (b) 20 bis 70 Gew.-% eines polymerisierbaren Monomeren,
- (c) 1 bis 20 Gew.-% einer Blockcopolymerisatabmischung, her
gestellt durch
- 1. Polymerisieren von
- (c.i) 10 bis 90 Gewichtsteilen eines Momomeren
(gemisches) aus
- (c.i.i) 70 bis 100 Gew.-% Vinylacetat und
- (c.i.ii) 30 bis 0 Gew.-% eines mit Vinylacetat copolymerisierbaren Monomeren, oder
- (c.ii) 90 bis 10 Gewichtsteilen eines Monomeren-
(gemisches) aus
- (c.ii.i) 0 bis 100 Gew.-% eines Styrolmonomeren und
- (c.ii.ii) 100 bis 0 Gew.-% eines Acrylats und/oder eines Methacrylats
- (c.i) 10 bis 90 Gewichtsteilen eines Momomeren
(gemisches) aus
- unter Verwendung eines polymeren Peroxids der Formel
worin bedeuten:
R₁ einen Alkylen- oder substituierten Alkylenrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, einen Cycloalkylen- oder substituierten Cycloalkylenrest oder einen Phenylen- oder substituierten Phenylenrest mit 3 bis 15 Kohlen stoffatomen,
R₂ einen Alkylen- oder substituierten Alkylenrest mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, einen Rest der Formel worin R₃ ein Wasserstoffatom oder den Methylrest, R₄ einen Alkylen- oder substituierten Alkylenrest mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen und m eine Zahl von 1 bis 13 darstel len, den Rest und n eine Zahl von 2 bis 10, als Polymerisationsinitiator und - 2. anschließendes Copolymerisieren des erhaltenen Polymerisationsproduktes mit dem in der ersten Polymerisationsstufe nicht verwendeten Monomeren- (gemisch) (c.i) oder (c.i.i), und gegebenenfalls
- 1. Polymerisieren von
- (d) üblichen Zusätzen.
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