DE3856511T2 - Schlagzähe Polymermischung entahltend ein Polycarbonat mit p-Cumylendgruppen - Google Patents
Schlagzähe Polymermischung entahltend ein Polycarbonat mit p-CumylendgruppenInfo
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf Polymermischungen mit einem aromatischen Polycarbonat mit endständigen 4-Cumylphenylgruppen.
- Aromatisches Polycarbonat ist ein bekanntes Polymer. Kettenabbruchmittel zum Regeln des Molekulargewichtes des Polymers werden manchmal bei der Herstellung von aromatischem Polycarbonat eingesetzt.
- Phenol ist das am allgemeinsten eingesetzte Kettenabbruchsmittel. Der Einsatz von 4-Cumylphenol, als ein Kettenabbruchsmittel, ist aus der JP-A-57(1982)-133149 bekannt. Der Einsatz von Kettenabbruchsmitteln führt zum Einbau von Endgruppen vom Kettenabbruchsmittel (nämlich 4-Cumylphenylgruppen) in das Polymer.
- Es ist allgemein bekannt, dass die Fließeigenschaften von Polymeren durch Verringern des Molekulargewichtes des Polymers verbessert werden können. Ein solche Verringerung hat Grenzen: die mechanischen Eigenschaften des Polymers nehmen ab, wenn das Molekulargewicht zu sehr verringert wird. Dies trifft auch auf aromatisches Polycarbonat zu. Aromatisches Polycarbonat mit einem geringen Molekulargewicht (entsprechend einer relativen Viskosität von weniger als 1,24) hat einen sehr viel geringeren Schlagzähigkeitswert, gekerbt, bei Raumtemperatur als normales Polycarbonat mit einer relativen Viskosität von, z. B., 1,29.
- Die Erfindung beruht auf der Feststellung, dass aromatisches Polycarbonat mit endständigen 4-Cumylphenylgruppen auch mit einem geringen Molekulargewicht gute mechanische Eigenschaften, z. B. einen guten Schlagzähigkeitswert, gekerbt, insbesondere auch bei verringerten Temperaturen, aufweist.
- Im Allgemeinen nimmt die Schlagzähigkeit eines Polycarbonats beträchtlich ab, wenn das Polycarbonat mit einem anorganischen Füllstoff/Pigment vermischt wird. Das Polycarbonat gemäß der Erfindung hat die überraschende Eigenschaft, dass es seine Schlagzähigkeit auch nach dem Vermischen mit Titandioxid beibehält.
- Das aromatische Polycarbonat, wie es in der Polymermischung nach der Erfindung eingesetzt wird, ist erfindungsgemäß dadurch charakterisiert, dass es eine relative Viskosität von weniger als 1,24 aufweist. Die relative Viskosität liegt vorzugsweise zwischen 1,19 und 1,24.
- Das Polycarbonat-Pulver nach der JP-A-57(1982)-133419 hat ein Molekulargewicht von 24.700 bis 25.600, was einer relativen Viskosität von etwa 1,25 bis 1,28 entspricht.
- Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Polymermischung, wie in Anspruch 1 definiert, die mit 0-10 Gew.-% Titandioxid vermischt ist.
- Die Polymermischungen nach der Erfindung umfassen
- A. ein aromatisches Polycarbonat mit endständigen 4-Cumylphenylgruppen und einer relativen Viskosität von weniger als 1,24, gemessen nach DIN 7744, Band 2, in einer Konzentration von 0,5 g Polymer, gelöst in 100 ml Dichlorethan, bei 25ºC, und
- B. ein oder mehrere Mittel zum Verbessern der Schlagzähigkeit, wobei die Menge des Bestandteils A zwischen 96 und 99,9 Gew.-% liegt, und die Menge des Bestandteils B zwischen 0,1 und 4 Gew.-% liegt, berechnet mit Bezug auf die Summe der Bestandteile A und B.
- Es wurde festgestellt, dass die Zugabe einer relativ geringen Menge von 0,1-4 Gew.-% eines oder mehrerer Mittel zur Verbesserung der Schlagzähigkeit zu Polymermischungen führt, die ein gutes Fließen mit einer guten Schlagzähigkeit bei tiefen Temperaturen kombinieren. Größere Mengen des Mittels zur Verbesserung der Schlagzähigkeit führen zu einer Verschlechterung beim Fließen.
- Ein Mischung von zwei verschiedenen Mitteln zur Verbesserung der Schlagzähigkeit wird vorzugsweise in der Polymermischung gemäß der Erfindung eingesetzt, nämlich eine Mischung von:
- B1. einem Kern-Hülle-Pfropfcopolymer, aufgebaut aus einem kautschukartigen Kern, aufgebaut im Wesentlichen aus einem Acrylatkautschuk oder einem Butadienkautschuk und einer oder mehreren darauf gepfropften Hüllen aus einem starren Polymer, aufgebaut im Wesentlichen aus einer Alkylacrylat- und/oder Alkylmethacrylat- und/oder aromatischen Phenylverbindung, z. B. Styrol und/oder Acrylnitril und
- B2. einem Blockcopolymer, aufgebaut aus kautschukartigen Siloxanblöcken und Polycarbonatblöcken.
- Zusätzlich zu den vorerwähnten Mitteln zum Verbessern der Schlagzähigkeit kann die Polymermischung gemäß der Erfindung auch einen oder mehrere der folgenden Bestandteile umfassen: ein oder mehrere Mittel zum Verbessern der entflammungshemmenden Eigenschaften, ein oder mehrere Stabilisatoren, ein oder mehrere Mittel zum Verringern der Tropf-Eigenschaften in Entflammungstests, ein oder mehrere Pigmente, einen oder mehrere Farbstoffe, einen oder mehrere Füllstoffe, eine oder mehrere verstärkende Fasern, z. B. Glasfasern, Schmiermittel, Entformungsmittel, Weichmacher.
- Die Polymermischung gemäß der Erfindung kann auch im Besonderen Pigmente umfassen, z. B. Titandioxid, z. B. in einer Menge von 0,1-10 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile des aromatischen Polycarbonats gemäß der Erfindung plus des oder der Mittel zum Verbessern der Schlagzähigkeit. Es wurde festgestellt, dass die Zugabe von Titandioxid nur zu einer sehr geringen Verschlechterung des Schlagzähigkeitswertes, gekerbt, führt.
- Die Polymermischung gemäß der Erfindung kann darüber hinaus weiter Polymere umfassen, z. B. Polyalkylenterephthalate, z. B. Polybutylenterephthalat. Werden Polyalkylenterephthalate eingesetzt, dann werdenv 1-100 Gewichtsteile des Polyalkylenterephthalats auf 100 Gewichtsteile des aromatischen Polycarbonats gemäß der Erfindung plus des oder der Mittel zur Verbesserung der Schlagzähigkeit eingesetzt.
- Schließlich bezieht sich die Erfindung auch auf Gegenstände, die aus der Polymermischung gemäß der Erfindung geformt sind.
- Aromatische Polycarbonate sind an sich bekannte Polymere. Sie werden konventionellerweise hergestellt gemäß einem sogenannten Grenzflächen-Polymerisationsverfahren. Bei diesem Verfahren wird Phosgen durch eine wässerige alkalische Lösung eines zweiwertigen Phenols in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels geschickt. Üblicherweise wird ein Kettenabbruchsmittel während oder kurz vor dem Ende der Reaktion hinzugegeben. 4-Cumylphenol wurde immer als ein Kettenabbruchsmittel bei der Herstellung des aromatischen Polycarbonats gemäß der Erfindung benutzt. Es ist möglich, das Molekulargewicht des Polycarbonats durch Dosieren der Menge des Kettenabbruchsmittels und durch die Wahl des Momentes, zu dem das Kettenabbruchsmittel zu der Reaktionsmischung hinzugegeben wird, zu regeln. Für die Herstellung des Polymers gemäß der Erfindung wird all dies kontrolliert, so dass ein Polycarbonat mit einer relativen Viskosität von weniger als 1,23 erhalten wird. Relative Viskosität bedeutet hier immer die relative Viskosität, die gemäß dem DIN-Standard 7744, Band 2, in einer Konzentration von 0,5 g Polymer, gelöst in 100 ml Dichlorethan, bei 25ºC bestimmt wird. Die Messungen wurden immer mit einem Ubbelohde-Viskosimeter mit einer sogenannten Oc-Kapillare ausgeführt.
- Es ist auch möglich, ein Polycarbonat gemäß der Erfindung durch Vermischen von zwei oder mehr verschiedenen Polycarbonaten zu erhalten. Z. B. durch Vermischen von etwa gleichen Gewichtsmengen eines Polycarbonats mit einer relativen Viskosität von 1,24 mit einem Polycarbonat mit einer relativen Viskosität von 1,20. Beide Polycarbonate müssen endständige 4-Cumylphenyl- Endgruppen aufweisen.
- Wie oben ausgeführt, umfasst die Polymermischung gemäß der Erfindung das aromatische Polycarbonat gemäß der Erfindung und ein oder mehrere Mittel zum Verbessern der Schlagzähigkeit.
- Die Zugabe von einem oder mehreren Mitteln zum Verbessern der Schlagzähigkeit zum Polycarbonat gemäß der Erfindung führt zu einer Polymermischung, die ein gutes Fließen und eine gute Schlagzähigkeit bei tiefen Temperaturen aufweist. Zu diesem Zweck müssen nur relativ geringe Mengen des oder der Mittel zum Verbessern der Schlagzähigkeit hinzugegeben werden.
- Um die gleiche gute Schlagzähigkeit bei tiefen Temperaturen für Polymermischungen auf der Grundlage eines Polycarbonats mit der gleichen geringen relativen Viskosität, aber mit endständigen Vinylgruppen zu erhalten, ist es notwendig, größere Mengen des Mittels zum Verbessern der Schlagzähigkeit hinzuzugeben. dies führt gewöhnlich zu einer Verschlechterung der Fließ- Eigenschaften.
- Vorzugsweise wird eine Mischung von zwei Mitteln zur Verbesserung der Schlagzähigkeit in den Polymermischungen gemäß der Erfindung benutzt, nämlich eine Mischung von:
- B1. einem Kern-Hülle-Pfropfcopölymer, aufgebaut aus einem kautschukartigen Kern, aufgebaut im Wesentlichen aus einem Acrylatkautschuk oder einem Butadienkautschuk und einer oder mehreren darauf gepfropften Hüllen aus einem starren Polymer, aufgebaut im Wesentlichen aus einer Alkylacrylat- und/oder Alkylmethacrylat- und/oder aromatischen Vinylverbindung, z. B. Styrol und/oder Acrylnitril und
- B2. einem Blockcopolymer, aufgebaut aus kautschukartigen Siloxanblöcken und Polycarbonatblöcken.
- Die vorerwähnten Kern-Hülle-Pfropfcopolymeren sind allgemein bekannt. Zu diesem Zweck wird, z. B., auf die US-A-3,426,101; US-A-3,655,826; US-A-4,096,202; US-A-4,180,494 Bezug genommen.
- Blockcopolymere, aufgebaut aus kautschukartigen Siliconblöcken und Polycarbonatblöcken, sind auch bekannt. Zu diesem Zweck wird, z. B., auf die US-A-2,999,845; US-A-3,189,662; US-A- 3,419,634; US-A-3,679,774 und EP-A-0193 757 Bezug genommen.
- Die Polymermischung gemäß der Erfindung kann nach irgendeinem konventionellen Verfahren zum Herstellen von Polymermischungen zubereitet werden. Die Polymermischung gemäß der Erfindung wird vorzugsweise durch Vermengen in einem Extruder hergestellt.
- Die Erfindung wird nun detaillierter unter Bezugnahme auf die folgenden spezifischen Beispiele beschrieben.
- Es wurden verschiedene aromatische Polycarbonate mittels Grenzflächen-Polymerisation, ausgehend von Bisphenol A und Phosgen, hergestellt. Bei der Herstellung wurde immer ein Kettenabbruchsmittel benutzt. 4-Cumylphenol wurde bei der Herstellung der Polymeren A und B und Phenol wurde bei der Herstellung der Polymeren C und D eingesetzt. Das Kettenabbruchsmittel wurde in einer Konzentration von 6,2 Mol-% für Polymer A, 4,7 Mol-% für Polymer B, 6,2 Mol-% für Polymer C und 4,6 Mol-% für Polymer D benutzt.
- In dieser Weise wurden vier Polymere mit einer relativen Viskosität erhalten, wie sie in Tabelle A angegeben ist.
- Der Kerb-Schlagzähigkeitswert gemäß Izod wurde bei verschiedenen Temperaturen gemessen. Die Ergebnisse sind auch in Tabelle A angegeben.
- Der Schmelzflussindex (MFI) wurde gemäß DIN 53735 oder ISO 1133 bei 300ºC unter einer Last von 12 N für 10 Minuten bestimmt. Tabelle A
- Unter Einsatz einer Mischung gleicher Gewichtsteile von Polymer A und Polymer B bzw. Polymer C und Polymer D (gemäß Beispiel I) wurden verschiedene Polymermischungen hergestellt. Jede der so erhaltenen Mischungen wurde in einem Extruder mit zwei verschiedenen Mitteln zum Verbessern der Schlagzähigkeit und mit einer Mischung dieser beiden Mittel zur Bildung einer Polymermischung vermengt. Die folgenden Betandteile wurden als ein Mittel zum Verbessern der Schlagzähigkeit eingesetzt:
- Paraloid®KM 653: ein Kern-Hülle-Copolymer, kommerziell erhältlich von Rohm & Haas, hat einen Kern auf der Grundlage von Butadienkautschuk und eine Hülle, die im Wesentlichen aus Methylmethacrylat aufgebaut ist.
- LR 3320: ein Polycarbonat-Polysiloxan-Blockcopolymer, kommerziell erhältlich von der General Electric Company, hat Blöcke mit etwa 9 Siloxan-Einheiten.
- Der Schlagzähigkeitswert, gekerbt, gemäß Izod bei verschiedenen Temperaturen, die Schlagzähigkeit einer gebogenen Platte gemäß DIN 53443 bei -30ºC und ein Schmelzflussindex wurden für die resultierenden Polymermischungen bestimmt. Die Übergangs-Temperatur zwischen duktilem und Sprödbruch wurde auch bestimmt (DIB).
- Die Resultate sind in der folgenden Tabelle D für die Polymermischungen auf der Grundlage eines Polymers gemäß der Erfindung (mit endständigen 4-Cumylphenylgruppen) aufgeführt. Die Resultate für Polymermischungen auf der Grundlage eines Polymers mit der gleichen grundmolaren Viskositätszahl, aber einer Endgruppe (Phenylgruppe), die nicht gemäß der Erfindung ist, sind in Tabelle E aufgeführt. Tabelle D Tabelle D (Fortsetzung) Tabelle E
- Ein Vergleich der in den Tabellen D und E aufgeführten Ergebnisse zeigt, dass das Polycarbonat gemäß der Erfindung und Polymermischungen auf der Grundlage dieses Polycarbonats eine bessere Kombination von Schlagzähigkeit und Fließen bei geringer Temperatur aufweisen, als das bekannte Polycarbonat. Die D/B-Temperaturen bei einem solchen Fließen sind etwa 15ºC tiefer. Sollen die Polymermischungen gemäß Tabelle E eine gleiche Schlagzähigkeit bei tiefer Temperatur haben, dann wäre eine größere Menge von LR 3320 und/oder KM 653 hinzuzugeben; dies würde zu einer beträchtlichen Zunahme der Viskosität der Schmelze und einer unakzeptabelen Zunahme des Schmelzflussindex führen.
Claims (6)
1. Polymermischung, umfassend
A. ein aromatisches Polycarbonat mit endständigen 4-Cumylphenyl-Gruppen und einer
relativen Viskosität von weniger als 1, 24, gemessen nach DIN 7744, Band 2, in einer Konzentration
von 0,5 g Polymer, gelöst in 100 mt Dichlorethan, bei 25ºC und
B. ein oder mehrere Mittel zur Verbesserung der Schlagzähigkeit, wobei die Menge des
Bestandteils A zwischen 96 und 99,9 Gew.-% und die Menge von Bestandteil B zwischen 0,1 und 4
Gew.-% liegt, errechnet mit Bezug auf die Summe der Bestandteile A und B.
2. Polymermischung nach Anspruch 1, worin der Bestandteil B aus einer Mischung von zwei
Mitteln zur Verbesserung der Schlagzähigkeit besteht, nämlich:
B1. einem Kern-Hülle-Pfropfcopolymer, aufgebaut aus einem kautschukartigen Kern, der im
Wesentlichen aus einem Acrylat-Kautschuk oder einem Butadien-Kautschuk aufgebaut ist, und
einer oder mehreren Hüllen aus einem darauf gepfropften starren Polymer, das im Wesentlichen
aus einer Alkylacrylat- und/oder Alkylmethacrylat- und/oder aromatischen Vinyl-Verbindung
aufgebaut ist, und
B2. einem Blockcopolymer, das aus kautschukartigen Siloxan-Blöcken und Polycarbonat-
Blöcken aufgebaut ist.
3. Polymermischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymermischung
zusätzlich zu den unter A und B erwähnten Bestandteilen einen oder mehrere der folgenden
Bestandteile umfasst: eines oder mehrere Mittel zur Verbesserung der flammhemmenden
Eigenschaften, einen oder mehrere Stabilisatoren, ein oder mehrere Mittel zum Verringern des Tropfens in
Entflammungstests, ein oder mehrere Pigmente, einen oder mehrere Farbstoffe, einen oder
mehrere Füllstoffe, eine oder mehrere verstärkende Fasern, Schmiermittel, Entformungsmittel,
Weichmacher.
4. Polymermischung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymermischung
als ein Pigment 0,1 bis 10 Gewichtsteile Titandioxid auf 100 Gewichtsteile von A + B umfasst.
5. Polymermischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymermischung 1
bis 100 Gewichtsteile eines Polyalkylenterephthalats auf 100 Gewichtsteile von A + B umfasst.
6. Gegenstände, geformt aus der Polymermischung, wie in den Ansprüchen 1 bis 5
beansprucht.
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