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Die
vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen auf der Basis von
Polyphenylensulfid mit verbesserter Stoßfestigkeit. Genauer betrifft
sie Zusammensetzungen, die Polyphenylensulfid, sowie ein olefinisches
Elastomer, das wenigstens eine Expoxidgruppe umfaßt, enthalten.
Sie betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung dieser Zusammensetzungen.
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Polyphenylensulfid
(nachstehend kurz als PPS bezeichnet) weist eine ausgezeichnete
thermische Stabilität
und eine sehr gute chemische Beständigkeit auf, welche daraus
ein Material der Wahl für
das Gießen von
Teilen machen, die insbesondere bei elektrischen und elektronischen
Anwendungen und in der Automobilindustrie verwendbar sind. Es weist
jedoch den Nachteil auf, eine geringe Stoßfestigkeit zu besitzen.
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Teilweise
hat man diesem Nachteil schon durch verschiedene Lösungen,
von denen mehrere in der Patentanmeldung
EP 546.608 A1 (SOLVAY) erwähnt sind.
abgeholfen.
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In
diesem Dokument wird insbesondere dargelegt, daß die Stoßfestigkeit von Zusammensetzungen, die
PPS enthalten, verbessert werden kann, indem man ihnen eine Kombination
eines olefinischen, Epoxidgruppen enthaltenden Elastomeren einerseits
und eines Vernetzungsmittels mit funktionellen Gruppen, die gegenüber diesen
Epoxidgruppen reaktiv sind, andererseits zusetzt.
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Diese
Lösung
führt zu
interessanten Ergebnissen, aber es existieren besonders beanspruchende
Anwendungen, bei denen eine sehr hohe Stoßfestigkeit der PPS-Zusammensetzungen
gefordert ist. Die Menge der dem PPS zugesetzten Zusatzstoffe, und
insbesondere die Menge des Vernetzungsmittels, darf jedoch nicht
unbegrenzt erhöht
werden, was zu einer Verschlechterung der mechanischen und/oder
thermischen Eigenschaften führen
könnte.
Folglich müssen
andere Techniken der Stoßfestigkeitsverbesserung
gefunden werden, bei denen man zu möglichst begrenzten Mengen an
Zusatzstoffen greift.
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Es
wurde jetzt gefunden, daß die
Stoßfestigkeit
von Zusammensetzungen, die PPS enthalten, beträchtlich verbessert werden kann,
wenn man außer
einem olefinischen Elastomer, das wenigstens eine Expoxidgruppe
enthält,
eine Verbindung verwendet, die in der Lage ist, die Vernetzung dieses
letzteren zu bewirken, die in sehr geringen Mengen vorhanden ist.
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Genauer
betrifft die vorliegende Erfindung Zusammensetzungen auf der Basis
von Polyphenylensulfid, die in Gewicht, 60 bis 99,5 Teile Polyphenylensulfid
und 0,5 bis 40 Teile einer Kombination T. die wenigstens eine Verbindung
C1 umfaßt,
die unter den wenigstens eine Epoxidgruppe enthaltenden olefinischen
Elastomeren ausgewählt
ist, enthalten, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die Kombination
C außerdem
wenigstens ein tertiäres
Amin C2 enthält,
das bei der Verarbeitungstemperatur der Zusammensetzungen flüssig ist
(unter Atmosphärendruck).
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Das
in den Zusammensetzungen gemäß der Erfindung
enthaltene PPS kann ein Homopolymer oder ein Copolymer sein, das
wenigstens 70 Mol-%, vorzugsweise wenigstens 90 Mol-% wiederkehrender
Einheiten von Phenylen-p-sulfid enthält. Die PPS, die wenigstens
70 Mol-% wiederkehrende Einheiten von Phenylen-p-sulfid enthalten,
verleihen den Zusammensetzungen gemäß der Erfindung eine ausreichende
thermische Stabilität
und chemische Widerstandsfähigkeit.
Weniger als 30 Mol-% der in dem PPS enthaltenen wiederkehrenden
Einheiten können
gegebenenfalls unter denjenigen ausgewählt sein, die folgende Strukturen aufweisen:
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Ein
Gemisch verschiedener Polymere, die diese Struktur aufweisen, kann
ebenfalls verwendet werden.
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Die
bekannten Herstellungsverfahren für PPS (von denen mehrere in
der oben angeführten
Anmeldung
EP 546.608
A1 erwähnt
sind) können
verwendet werden. Eines dieser Verfahren beinhaltet das Erhitzen eines
Alkalimetallsulfids, meistens hydratwasserhaltiges Natriumsulfid,
in einem polaren Lösungsmittel,
um das Hydratwasser daraus zu entfernen, gefolgt von der Zugabe
einer dihalogenierten aromatischen Verbindung, insbesondere p-Dichlorbenzol,
und einer Polymerisation bei erhöhter
Temperatur (vergl. beispielsweise das Patent
US 3.354.129 A ). Das Molekulargewicht
des so erhaltenen PPS kann auf bekannte Weise durch eine oxidative
Nachbehandlung, die zu verzweigten Produkten führt, oder durch Zugabe von
bekannten Mitteln zur Erhöhung
des Molekulargewichts (Wasser, Ester, Anhydride, Alkalimetallcarboxylate
und -sulfonate...) zum Polymerisationsmedium, die zu linearen Produkten
mit hohem Molekulargewicht führen,
erhöht
werden.
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Das
gemäß der Erfindung
verwendbare PPS kann einen oder mehrere herkömmliche Zusätze in Mengen enthalten, die
für die
Eigenschaften der Zusammensetzungen gemäß der Erfindung nicht nachteilig
sind. Als nicht beschränkende
Beispiele solcher Zusätze
können
Antioxidantien, thermische Stabilisatoren, UV-Schutzmittel, Flammschutzmittel, antistatische
Mittel, Gleitmittel, Korrosionsschutzmittel, Pigmente, Verarbeitungshilfen,
Mittel zur Kontrolle des Vernetzungsgrades, Vernetzungsbeschleuniger
usw. erwähnt
werden.
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Man
kann dem PPS auch geringe Mengen eines oder mehrerer anderer Polymere
zugeben, sofern ihre Gegenwart für
die Eigenschaften der geplanten Zusammensetzungen nicht schädlich ist.
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Das
gemäß der Erfindung
verwendbare PPS kann zur Verbesserung seiner Affinität zu der
Verbindung C1 auch durch eine Säure,
durch heißes
Wasser und/oder durch ein organisches Lösungsmittel behandelt sein.
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Die
in den Zusammensetzungen gemäß der Erfindung
verwendete Verbindung C1 ist ein olefinisches Elastomer, das wenigstens
eine Epoxidgruppe enthält.
Darunter soll ein elastomeres Copolymer verstanden werden, das von
wenigstens einem Olefin und wenigstens einem vinylischen Comonomer
(M1), das wenigstens eine Epoxid-Funktion trägt und wenigstens einen ethylenisch
ungesättigten
Rest umfaßt,
abgeleitet ist. Eine einzige oder mehrere verschiedene Verbindungen
C1, die dieser Definition entsprechen, können verwendet werden.
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Die
Olefine, von denen diese Copolymere abstammen, können α-Monoolefine oder Diolefine
sein, die konjugierte Doppelbindungen enthalten.
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Spezielle
Beispiele für α-Monoolefine
sind Ethylen, Propylen, n-Buten-1, Isobutylen usw. Ethylen ist als α-Monoolefin
bevorzugt.
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Spezielle
Beispiele für
Diolefine, die konjugierte Doppelbindungen enthalten, sind 1,3-Butadien,
2-Methyl-1,3-Butadien, 2,3-Dimethyl-1,3-butadien, Chloropren, 1,3-Pentadien,
1,3-Hexadien usw. 1,3-Butadien ist als Diolefin, das konjugierte
Doppelbindungen enthält,
bevorzugt.
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Die
Verwendung mehrerer verschiedener Olefine zur Herstellung der Verbindung
C1 geht ebenfalls in den Rahmen der Erfindung ein.
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Das
Comonomer M1, von dem die als Verbindungen C1 verwendbaren elastomeren
Copolymere abstammen, ist vorteilhafterweise ein Glycidylester einer α,β-ungesättigten
Carbonsäure.
Spezielle Beispiele für Glycidylester
von α,β-ungesättigten
Carbonsäuren
sind Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat, Glycidyl-α-ethylacrylat,
Glycidylitaconat usw.
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Das
Comonomer M1 kann auch unter den Glycidylethern ausgewählt sein,
die eine ethylenisch ungesättigte
Bindung sind, wie beispielsweise Allylglycidylether, 2-Methylallylglycidylether
und Styryl-p-glycidylether, oder unter anderen Monomeren, die eine
Epoxidgruppe und einen ethylenisch ungesättigten Rest enthalten, wie
beispielsweise 3,4-Epoxybuten, 3,4-Epoxy-3-methyl-1-buten, 3,4-Epoxy-1-penten,
3,4-Epoxy-3-methyl-1-penten und 5,6-Epoxy-1-hexen.
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Die
Glycidylester von α,β-ungesättigten
Carbonsäuren
sind als Comonomer(e) M1 bevorzugt, insbesondere Glycidylacrylat
und -methacrylat und unter diesen ganz besonders dieses letztere.
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Außer von
wenigstens einem Olefin und von wenigstens einem Comonomer M1 kann
die Verbindung C1 vorteilhafterweise außerdem von wenigstens einem
anderen ungesättigten
Comonomer (M2), das mit Olefinen copolymerisierbar ist, abstammen.
Dieses Comonomer M2 ist im allgemeinen ausgewählt unter:
- – Alkylestern
von α,β-ungesättigten
Carbonsäuren,
wie beispielsweise Methylacrylat und -methacrylat, Ethylacrylat
und -methacrylat, n-Propylacrylat und -methacrylat, Isopropylacrylat
und -methacrylat, n-Butyl-, Isobutyl- und t-Butylacrylat und -methacrylat;
- – Vinylestern
von Carbonsäuren,
wie beispielsweise Vinylacetat, Vinylpropionat und Vinylbenzoat;
- – Styrol;
- – Acrylnitril
usw.
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Vorteilhafterweise
ist das ungesättigte
Comonomer M2 ein Alkylester einer α,β-ungesättigten Carbonsäure, vorzugsweise
ein Alkylacrylat mit 1 bis 4 Kohlenstoffen und besonders bevorzugt
Ethylacrylat.
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Die
Verbindung C1 kann auf bekannte Weise durch Copolymerisation der
entsprechenden Monomere, beispielsweise durch radikalische Copolymerisation
bei hohem Druck der entsprechenden Monomere erhalten werden.
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Die
Menge des in der Verbindung C1 vorhandenen Olefins beträgt im allgemeinen
wenigstens 50%, vorzugsweise wenigstens 55%. Sie beträgt im allgemeinen
höchstens
90%, vorzugsweise höchstens
85% (die Olefinmenge ist jedesmal in Gewicht der Verbindung C1 ausgedrückt).
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Die
Menge des in den Verbindungen C1 vorhandenen Comonomeren M1 beträgt im allgemeinen
wenigstens 0,1 %, vorzugsweise wenigstens 0,5%. Sie beträgt im allgemeinen
höchstens
40%, vorzugsweise höchstens
30% (die Comonomermenge ist jedesmal in Gewicht der Verbindung C1
ausgedrückt).
Wenn die Verbindung C1 auch ein Comonomer M2 enthält, stellt
dieses im allgemeinen wenigstens 0,5%, vorzugsweise wenigstens 5%,
und im allgemeinen höchstens
50%, vorzugsweise höchstens
45% dar (in Gewicht der Verbindung C1).
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Zu
geringe Mengen an Monomer M1 (und M2) erlauben es nicht, die gewünschten
Wirkungen zu erhalten, und zu hohe Mengen an Monomer M1 (und M2)
haben die Vernetzung der elastomeren Phase zur Folge.
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Besonders
bevorzugte Verbindungen C1 enthalten (in Gewicht) 60 bis 80% Ethylen
als α-Monoolefin, 1
bis 15% Glycidylacrylat oder -methacrylat als Comonomer M1 und 15
bis 40% C1-4-Alkylacrylat als Comonomer
M2.
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Unter
tertiärem
Amin sollen, entsprechend dem gebräuchlichen Sinn, Verbindungen
verstanden werden, die wenigstens ein Stickstoffatom enthalten,
das nicht direkt an ein Wasserstoffatom gebunden ist.
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Der
Anmelder denkt, ohne daß jedoch
diese Interpretation die Reichweite der vorliegenden Erfindung beschränkt, daß es wahrscheinlich
ist, daß das
tertiäre
Amin C2 die Rolle eines Vernetzungskatalysators spielt. Unter Vernetzungskatalysator
soll (entsprechend der gebräuchlichen
Bedeutung des Begriffs "Katalysator") eine Verbindung
verstanden werden, die es erlaubt, die Reaktion, an der sie beteiligt
ist, einzuleiten. Im vorliegenden Fall wird der Begriff 'Vernetzungskatalysator" in einem Sinn verwendet,
der verschieden ist vom Begriff "Vernetzungsmittel", das im allgemeinen
polyfunktionelle Verbindungen bezeichnet, Nichtpolymere oder Polymere,
die funktionelle Gruppen vom Amino-, Hxdroxyl-, Carboxyl- und Carbonsäureanhydrid-Typ
enthalten, von denen ein Teil nach Vernetzung Bindungen bildet,
die mehrere Polymerketten, die die Zusammensetzung bilden, miteinander
verbinden. Bei der Vernetzung müssen
diese Vernetzungsmittel aus diesem Grund in verhältnismäßig großen Mengen verwendet werden,
im allgemeinen in der Größenordnung
von 10% (in Gewicht), bezogen auf die Menge der Verbindungen) C1.
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Eine
der Konsequenzen der Verwendung eines Vernetzungskatalysators ist,
daß eine
sehr geringe Menge ausreicht, um den gewünschten Vernetzungsgrad zu
erhalten. So ist, im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung, die
Gesamtmenge an tertiärem
Amin C2 vorzugsweise (ausgedrückt
in Gewicht, bezogen auf das Gesamtgewicht der in den Zusammensetzungen
vorhandenen Verbindung C1) höchstens
10%, stärker
bevorzugt höchstens
5%. Damit die Vernetzungsdauer vernünftig bleibt, verwendet man
davon im allgemeinen Mengen von wenigstens 0,01 %, vorzugsweise
von wenigstens 0,1 %. Die oben erwähnten Mengen betreffen die
Gesamtmenge der tertiären
Amine C2, wenn mehrere von ihnen eingesetzt werden.
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Die
tertiären
Amine C2 können
beliebige sein, soweit sie bei der Verarbeitungstemperatur der geplanten
Zusammensetzungen, die im allgemeinen in der Größenordnung von etwa 280 bis
350 °C (Materialtemperatur)
liegt, flüssig
sind (unter Atmosphärendruck).
Dies beinhaltet insbesondere, daß ihre Siede-, Zersetzungs-
und gegebenenfalls Sublimationstemperaturen (unter Atmosphärendruck)
höher als
diese Verarbeitungstemperatur sein müssen. Die Siede-, Zersetzungs-
und gegebenenfalls Sublimationstemperaturen (unter Atmosphärendruck)
sind im allgemeinen höher
als 350 °C,
und vorzugsweise höher
als 370 °C.
Gleichfalls muß die
Schmelztemperatur (unter Atmosphärendruck)
dieser tertiären
Amine niedriger als die Verarbeitungstemperatur der geplanten Zusammensetzungen
sein; ihre Schmelztemperatur ist im allgemeinen niedriger als 250 °C, vorzugsweise
niedriger als 200 °C.
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Als
Beispiel für
ein tertiäres
Amin, das nicht diesen Bedingungen entspricht, kann man N-Aminoethylpiperazin
anführen,
dessen Siedetemperatur unter Atmosphärendruck etwa 220 °C beträgt.
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Das
tertiäre
Amin C2 kann ein tertiäres
aliphatisches, ebenso wie ein aromatisches, cyclisches oder nichtcyclisches
Amin sein, dessen drei Seitengruppen gleich oder verschieden sein
können.
Als Beispiel für ein
aromatisches tertiäres
Amin, das drei gleiche Seitengruppen enthält, kann Triphenylamin angeführt werden.
Als Beispiele für
cyclische tertiäre
Amine können
1,2,4-Diazepin, Indolenin und 1,5-Pyrindin, sowie ihre Derivate
angeführt
werden. Wie oben ausgeführt,
sind nur diejenigen dieser Verbindungen, die bei der Verarbeitungstemperatur
der angestrebten Zusammensetzungen (unter Atmosphärendruck)
flüssig
sind, im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbar.
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Bevorzugt
enthält
das tertiäre
Amin C2 wenigstens eine CH2-Gruppe, die
direkt an eines seiner Stickstoffatome, das die Funktion des tertiären Amins
ausübt,
gebunden ist. Besonders bevorzugt enthält das tertiäre Amin
wenigstens zwei, und idealerweise drei, CH2-Gruppen,
die direkt an ein Stickstoffatom gebunden sind, das die Funktion
des tertiären
Amins ausübt.
Wenn eine Verbindung mehrere Stickstoffatome enthält, die die
Funktion des tertiären
Amins ausüben,
kann sowohl eines, als auch mehrere dieser Stickstoffatome eine oder
mehrere CH2-Gruppen tragen.
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Als
Beispiele für
tertiäre
aliphatische Amine, die drei direkt an ein Stickstoffatom, das die
Funktion des tertiären
Amins ausübt,
gebundene CH2-Gruppen enthalten (im vorliegenden
Fall das einzige Stickstoffatom, das sie enthalten), können die
Trialkylamine angeführt
werden. Wie oben dargelegt, sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung
nur diejenigen dieser Verbindungen verwendbar, die bei der Verarbeitungstemperatur
der angestrebten PPS-Zusammensetzungen flüssig sind (unter Atmosphärendruck).
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Gemäß einer
vorteilhaften Variante der vorliegenden Erfindung enthält das tertiäre Amin
C2 wenigstens eine aromatische Gruppe, die von einem seiner Stickstoffatome,
das die Funktion des tertiären
Amins ausübt,
durch wenigstens eine CH2-Gruppe getrennt
ist. Vorzugsweise enthält
es zwei, und besonders bevorzugt drei, aromatische Gruppen, die
dieser Definition entsprechen.
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Beispiele
für solche
Verbindungen sind Benzyl-diethylamin, Dibenzyl-ethylamin und Tribenzylamin, sowie
ihre Derivate (unter den oben erwähnten Bedingungen). Tribenzylamin
(im folgenden "TBA" genannt) ergibt
außerordentlich
vorteilhafte Ergebnisse.
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Gemäß einer
anderen interessanten Variante der vorliegenden Erfindung ist das
tertiäre
Amin C2 ein Azin. Unter "Azinen" sollen die organischen
heterocyclischen Verbindungen mit 6 Gliedern verstanden werden, die
wenigstens ein Stickstoffatom enthalten, wie Pyridin, die Diazine
und Triazine, die gegebenenfalls substituiert sind. Wie vorhergehend
angegeben, sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung nur diejenigen
dieser Verbindungen verwendbar, die bei der Verarbeitungstemperatur
der Zusammensetzungen flüssig
sind.
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Diese "Substitution" kann insbesondere
auf die Gegenwart von wenigstens einem Atom hinweisen, das an wenigstens
eines der 6 Atome, die den heterocyclischen Kern des Azins bilden,
gebunden ist: als Beispiele für
solche substituierten Azine kann 4-Phenylpyridin angeführt werden
(unter den oben erwähnten
Bedingungen). Diese Substituenten können gegebenenfalls so gebunden
sein, daß sie
mit dem Azin eine polycyclische Verbindung bilden: als Beispiele
solcher Verbindungen können
Cinnolin und Chinazolin, sowie ihre Derivate angeführt werden
(unter den oben erwähnten
Bedingungen).
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Diese
Substitution kann auch den Ersatz wenigstens eines der 6 Kohlenstoffatome
des heterocyclischen Azinkerns durch ein anderes Atom anzeigen,
beispielsweise Sauerstoff oder Schwefel: 1,2,4-Oxazin und 1,2,5-Oxathiazin
entsprechen beispielsweise dieser Definition. Diese beiden Substitutionstypen
können gegebenenfalls
kombiniert sein, wie es beispielsweise bei 1,3,2-Benzoxazin, sowie
seinen Derivaten der Fall ist (unter den oben erwähnten Bedingungen).
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Es
ist jedoch notwendig, welche Arten) von Substitutionen) es auch
immer sein mag(mögen),
daß wenigstens
eines der Stickstoffatome, das Teil des heterocyclischen Azinkerns
ist, nicht mit Wasserstoff substituiert ist und gemäß der Erfindung
die Funktion des tertiären
Amins ausübt:
beispielsweise ist die Verwendung von Piperazin oder Orthoisoxazin
ausgeschlossen.
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Vorzugsweise
trägt das
Azin wenigstens eine aromatische Gruppe. So geht dafür beispielsweise 2,4-Bis(n-octyl-thio)-6-(4'-hydroxy-3',5'-di-tert-butylanilino)-1,3,5-triazin (verkauft
insbesondere von CIBA-GEIGY unter dem Warenzeichen IRGANOX® 565),
dessen Verwendung vorteilhaft ist.
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Außer dem
PPS und der Kombination C können
die Zusammensetzungen gemäß der Erfindung
noch einen oder mehrere andere herkömmliche Zusätze in Mengen enthalten, die
für die
Eigenschaften dieser Zusammensetzungen nicht nachteilig sind. So
können
diese Zusammensetzungen im allgemeinen 5 bis 300%, vorzugsweise
10 bis 200% (bezogen auf das Gewicht des PPS) eines oder mehrerer
Füllstoffe,
wie Talk, Calciumcarbonat, Glimmer, Magnesiumoxid, Metallpulver,
Glas kugeln, Ruß usw.,
enthalten; die gegebenenfalls an der Oberfläche durch Kupplungsmittel,
wie Silane oder Titanate, behandelt sind.
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Die
Erfindung ist außerdem
besonders interessant im Fall von PPS-Zusammensetzungen, wie oben beschrieben,
die außerdem
Verstärkungsfasern
enthalten, beispielsweise Glas-, Kohlenstoff- und/oder Kaliumtitanatfasern,
deren Verwendung bei technischen Anwendungen sehr gebräuchlich
ist und bestimmte mechanische Eigenschaften verbessert. Die Glasfasern
sind bevorzugt.
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Während, wie
weiter oben dargelegt, der Zusatz einer Verbindung C1 und eines
eventuellen Vernetzungsmittels zu alleinigem PPS zu einer bestimmten
Erhöhung
der Stoßfestigkeit
der Zusammensetzungen führt,
hat man festgestellt, daß der
zusätzliche
Einbau von Verstärkungsfasern
in solche Zusammensetzungen zu einer Verminderung ihrer Stoßfestigkeit
führen
kann.
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Die
Zugabe wenigstens eines tertiären
Amins C2, gemäß der vorliegenden
Erfindung, erlaubt dagegen, PPS-Zusammensetzungen (die wenigstens
eine Verbindung C1 enthalten) zu erhalten, die durch Verstärkungsfasern
verstärkt
sind, deren Stoßfestigkeit
mit der von faserfreien PPS-Zusammensetzungen, wie oben beschrieben,
vergleichbar ist.
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Die
Herstellung der Zusammensetzungen gemäß der Erfindung kann durch
jedes bekannte Herstellungsverfahren für thermoplastische Zusammensetzungen
erfolgen. Ihr Herstellungsverfahren enthält gegebenenfalls eine Phase
des trockenen Mischens bestimmter Bestandteile der Zusammensetzungen
(bei Raumtemperatur, im Pulverzustand), gefolgt von einer Phase
des Knetens in der Schmelze, das heißt bei erhöhter Temperatur, während der
gleichzeitig oder nacheinander ihre anderen Bestandteile zugesetzt
werden.
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Die
Herstellung der Zusammensetzungen gemäß der Erfindung kann auch nur
durch Schmelzkneten mit gleichzeitiger oder aufeinanderfolgender
Zufuhr der verschiedenen Bestandteile erfolgen.
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Das
Kneten kann in einer beliebigen Vorrichtung durchgeführt werden,
die in der Lage ist, das PPS zu schmelzen und es in diesem Zustand
intensiv zu kneten. Im allgemeinen kann dieses Kneten gleichermaßen in diskontinuierlichen
oder kontinuierlichen Knetwerken vom internen oder externen Typ
durchgeführt
werden, wie sie von den Firmen TROESTER, BANBURY usw. verkauft werden.
Aus technischen und ökonomischen Gründen wird
es vorgezogen, in Knetwerken von internen Typ zu arbeiten, insbesondere
in Extrudern (mit einer oder mehreren Schnecken), die eine besondere
Klasse der internen Knetwerke bilden. Es wird vorgezogen, in Extrudern
mit zwei gleichdrehenden Schnecken (korotative Doppelschnecke) zu
arbeiten.
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Für die praktische
Ausführung
der Varianten des Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung, die in Extrudern
ausgeführt
werden und bei denen nicht alle Bestandteile gleichzeitig zugeführt werden,
werden diese Extruder mit einer oder mehreren Sekundäreinspeisungen,
die auf der Länge
ihres Gehäuses
verteilt sind, ausgestattet.
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Die
Knettemperatur der angestrebten Zusammensetzungen beträgt im allgemeinen
etwa 280 bis 350 °C,
vorzugsweise 290 bis 330 °C.
Zu niedrige Temperaturen erlauben kein genügendes Schmelzen des PPS, um
darin die Kombination C in homogener Weise zu verteilen, und zu
hohe Temperaturen können
einen Abbau bestimmter verwendeter Bestandteile zur Folge haben.
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Wenn
es sich um PPS-Zusammensetzungen handelt, die mit Glasfasern verstärkt sind
oder nicht, profitiert ihre Stoßfestigkeit
vorteilhafterweise vom Einsatz eines besonderen Zuführungsvertahrens
für die
oben beschriebenen Verbindungen C1 und C2.
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Zu
diesem Zweck betrifft ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung,
das eng mit dem vorhergehenden verbunden ist, ein Verfahren zur
Herstellung von Zusammmensetzungen mit erhöhter Stoßfestigkeit, wie die oben beschriebenen,
bei dem das tertiäre
Amin C2 frühestens
zur gleichen Zeit wie der zuletzt eingeführte der anderen Bestandteile,
und vorzugsweise nach diesem, zugesetzt wird.
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Bevorzugte
Herstellungsverfahren, die dieser Definition entsprechen, sind insbesondere
die beiden folgenden:
- (a) in einen Extruder
werden mittels getrennter Einfülltrichter
in dieser Reihenfolge eingeführt:
– das PPS
und die Verbindung C1 (gleichzeitig),
– dann eventuelle Glasfasern,
– dann der
Vernetzungskatalysator C2.
- (b) in einen Extruder werden mittels getrennter Einfülltrichter
in dieser Reihenfolge eingeführt:
– das PPS,
– dann die
Verbindung C1 und eventuelle Glasfasern,
– dann der Vernetzungskatalysator
C2.
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Die
eventuellen herkömmlichen
Zusätze
werden vorzugsweise vor der Verbindung C2 zugeführt, beispielsweise zur gleichen
Zeit wie das PPS oder wie die eventuellen Glasfasern.
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Beispielsweise
sind, in den für
den Einsatz der Erfindung bevorzugten Knetvorrichtungen (korotative Doppelschnecken-Extruder,
die bei etwa 300 °C
mit einer Rotationsgeschwindigkeit zwischen 100 und 300 Umdrehungen
pro Minute arbeiten), die Haupteinspeisung (Zufuhr des PPS und der
Verbindung C1) und die Sekundäreinspeisung
(Zufuhr der Verbindung C2) in einem solchen Abstand angeordnet,
daß die
Zeit, die die geschmolzene Mischung braucht, um von der ersten zur
zweiten zu gelangen, 10 Sekunden bis 5 Minuten, vorzugweise 15 Sekunden
bis 3 Minuten, beträgt.
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Das
Verfahren gemäß der Erfindung
erlaubt es, eine gute Verteilung einer elastomeren Phase in einer PPS-Matrix
mit einer guten Grenzflächenkohäsion zu
erreichen. Die Zusammensetzungen gemäß der Erfindung weisen im Vergleich
zu alleinigem PPS eine stark vergrößerte Biegsamkeit auf.
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Die
Zusammensetzungen gemäß der Erfindung
können
durch jedes bekannte Formverfahren in gespritze oder extrudierte
Gegenstände
oder auch in Halbfertigprodukte, wie Granulate, überführt werden. Sie können für jede Anwendung,
bei der PPS verwendet wird, vorgesehen werden, beispielsweise zum
Spritzen von technischen Teilen mit in diesem Fall verbesserten
Stoßfestigkeitseigenschaften,
sowie besseren akustischen Charakteristiken (Lärm- und Vibrationsminderung);
oder ferner zum Extrudieren von Rohren, Fasern, Folien usw.
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Die
sehr geringe Menge an Verbindung C2 erlaubt es außerdem,
Gegenstände
zu erhalten, deren mechanische Eigenschaften (Schlagfestigkeit)
vorteilhaft sind und im Verlauf der Zeit sogar bei erhöhten Temperaturen
auf zufriedenstellende Weise erhalten bleiben.
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Beispiele
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Die
folgenden Beispiele erläutern
die Erfindung auf nicht beschränkende
Weise. Die Beispiele 1R, 2R, 4R und 5R werden als Vergleich angegeben.
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In
diesen verschiedenen Beispielen wurde teilweise vernetztes PPS,
das von TOHPREN unter der Bezeichnung T4 verkauft wird, mittels
einem mit 300 U/min drehenden Einschnecken-Extruder (vom Typ ZSK
25 der Firma WERNER & PFLEIDERER)
extrudiert. Dieser Extruder enthält
drei Einspeisungszonen: in der Bewegungsrichtung des Materials trifft
man nacheinander auf den Haupttrichter (TP) und zwei Einfüllvorrichtungen
(ZSB1 und ZSB2). Jedesmal wurde das PPS durch den Haupttrichter
zugeführt.
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Als
Verbindung C1 wurde das Harz LOTADER® AX
8660 (hergestellt von ATOCHEM) (Ethylen/Ethylacrylat/Glycidylmethacrylat-Terpolymer)
verwendet. Die Mengen der Verbindung C1 sind in Gewicht, bezogen auf
das Roh-PPS, ausgedrückt.
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Als
tertiäres
Amin C2 wurde Tribenzylamin (TBA) eingesetzt, dessen Menge in Gewicht,
bezogen auf die Gesamtmenge der vorhandenen Polymermaterialien (PPS
+ C1), ausgedrückt
ist.
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Die
Temperatur des Materials beim Austritt aus dem Extruder betrug jedesmal
300 ± 5 °C und sein Ausstoß 15 kg/h.
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In
den Beispielen 4R bis 7 wurden außerdem Glasfasern ("FV") vom Typ OCF P 327
(hergestellt von VETROTEX) in Mengen von 40 Gew.-%, bezogen auf
das Gesamtgewicht der Zusammmensetzungen (das heißt einschließlich der
Glasfasern), verwendet.
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Jedesmal
wurde die Stoßfestigkeit
der untersuchten Zusammensetzungen mit zwei Verfahren gemessen,
die eine Bruchenergie liefern:
- – das Verfahren
des protokollierten fallenden Gewichts (PTI) gemäß der Norm ASTM D 3763, angewandt auf
quadratische, gespritze Proben von 2 mm Dicke, und
- – der
IZOD-Test, ausgeübt
auf gekerbte Proben gemäß der Norm
ASTM D 256-90b.
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Die
folgende Tabelle I faßt
die Arbeitsbedingungen und die Ergebnisse der Messungen zusammen.
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Vergleichsbeisgiele 1R
(nur PPS) und 2R (PPS + C1)
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Wie
vorhergesehen, stellt man in Beispiel 2R eine Verbesserung der Stoßfestigkeit
der PPS/C1-Zusammensetzung, dank des Einbaus einer relativ großen Menge
an Verbindung C1 in diese, im Vergleich zu derjenigen des alleinigen
PPS (1R) fest.
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Beispiel 3 – PPS +
C1 + TBA
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Auf
unerwartete Weise erlaubt die Zugabe einer sehr geringen Menge an
Tribenzylamin (TBA) gemäß der Erfindung
den Erhalt einer sehr großen
(im Verhältnis)
Erhöhung
der Stoßfestigkeit.
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Beispiele 4R und 5R – PPS mit
Glasfasern
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Obwohl
es normal ist, daß die
Gegenwart von Glasfasern die Schlagzähigkeit des PPS (Bsp. 4R) verbessert,
stellt man fest, daß der
Zusatz von Verbindung C1 (Bsp. 5R) erstaunlicherweise zu einer Verringerung der
Stoßfestigkeit
der Zusammensetzungen führt.
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Beispiele 6 und 7 – PPS +
FV + C1 + TBA
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In
Beispiel 6, das ein durch Glasfasern verstärktes, eine Verbindung C1 enthaltendes
PPS betrifft, stellt man fest, daß die Zugabe eines Vernetzungskatalysators
C2 gemäß der Erfindung
(TBA) es erlaubt, eine korrekte Stoßfestigkeit zu erhalten, wenn
auch niedriger wie diejenige, die ohne Glasfasern erhalten wurde
(Bsp. 3).
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Man
muß angeben,
daß in
diesem Beispiel 6 die FV durch die zweite Einfüllvorrichtung (ZSB2) zugegeben
worden waren, das heißt
nach den anderen Bestandteilen (PPS, C1, TBA), die durch den Haupttrichter zugeführt wurden.
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In
Beispiel 7 wurden die Zuführungspunkte
der verschiedenen Bestandteile geändert (wobei die Verbindungen
C1 und TBA durch die zweite Einfüllvorrichtung
(ZSB2) zugegeben wurden, das heißt nach den FV, die durch die
erste Einfüllvorrichtung
(ZSB1) zugegeben wurden).
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Beispiele 8 und 9 – thermische
Alterung
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Diese
beiden Beispiele beschreiben die thermische Alterung bei 150 °C einer Zusammensetzung,
die die gleiche Verbindung C1 wie oben (in einer Menge von 20 Gew.-%,
bezogen auf die Gesamtmenge der vorhandenen Polymermaterialien),
sowie als Verbindung C2 2,4-Bis(n-octyl-thio)-6-(4'-hydroxy-3',5'-di-tert-butylanilino)-1,3,5-triazin (Produkt
IRGANOX® 565)
in einer Menge von 0,5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der vorhandenen
Polymermaterialien, enthält.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der unten stehenden Tabelle II
wiedergegeben: Beispiel 8 betrifft die Messungen, die vor der thermischen
Alterung ausgeführt
wurden, und Beispiel 9 betrifft diejenigen, die nach einem Aufenthalt
von 500 Stunden bei 150 °C
ausgeführt
wurden. Die verwendeten Meßverfahren
sind die gleichen wie in den vorhergehenden Beispielen. Es ist interessant,
sie mit dem zu vergleichen, das nur PPS (Bsp. 1R) betrifft. Man
stellt die ausgezeichnete Stabilität der Stoßfestigkeit dieser Zusammensetzung über den
Zeitverlauf fest.
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