DE60114115T2

DE60114115T2 - Bimodale Polymeradditivzusammensetzungen mit hohem Feststoffanteil, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung

Info

Publication number: DE60114115T2
Application number: DE60114115T
Authority: DE
Inventors: Jane Elizabeth Hopewell Weier; Chuen-Shyong Ambler Chou; Morris Christopher Philidelphia Wills; Jiun-Chen West Windsor Wu; Eugene Patrick Langhorne Dougherty; Fanwen Zeng
Original assignee: Rohm and Haas Co
Current assignee: Rohm and Haas Co
Priority date: 2000-09-03
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2021-09-01
Also published as: CN1340558A; US6881787B2; MXPA01008706A; EP1186635B1; JP2002138211A; US20020045681A1; BR0103843A; KR20020018952A; DE60114115D1; EP1186635A1

Description

Diese Erfindung betrifft Zusammensetzungen, die als Polymeradditivsysteme geeignet sind. Diese Erfindung betrifft auch Verfahren zur Herstellung von Polymeradditivsystemen. Diese Erfindung betrifft ferner Polymerzusammensetzungen, die eine Polymerkomponente und ein oder mehrere Polymeradditivsystem(e) umfassen. Diese Erfindung betrifft ferner Verfahren zur Herstellung von Polymerzusammensetzungen, die eine Polymerkomponente und ein oder mehrere Polymeradditivsystem(e) umfassen.
Zahlreiche Formgegenstände und Folien bzw. Filme werden aus einem oder mehreren verschiedenen Polymerharz(en) hergestellt. Häufig weisen diese Harze selbst nicht alle Eigenschaften auf, die bezüglich der Endanwendung, für die sie hergestellt werden, erforderlich sind. Um deren Mängel zu beseitigen, werden diese Harze im Allgemeinen mit anderen Komponenten gemischt, welche die gewünschten Eigenschaften aufweisen. Solche Komponenten sind in der Industrie typischerweise als Polymeradditivsysteme bekannt.
Obwohl Polymeradditive durch eine Anzahl verschiedener Wege hergestellt werden können, werden viele durch eine Emulsionspolymerisation hergestellt. Danach wird die Emulsion zur Bildung eines Pulvers getrocknet. Das Pulver wird dann mit dem Polymerharzsystem, dessen Eigenschaften verbessert werden müssen, gemischt.
Da viele Polymeradditive mit dem Polymerharz gemischt werden, wenn das Additiv in einer Pulverform vorliegt, ist demgemäß eine signifikante Beschränkung bei der Entwicklung und/oder der Auswahl neuer Polymeradditive deren Vermögen zur Bildung eines stabilen Pulvers. Der Begriff „stabil" bezogen auf Pulver bedeutet unter anderem das Vermögen der Teilchen, die das Pulver bilden, während der normalen Lagerungs-, Handhabungs- und Verarbeitungsvorgänge in einer fließfähigen Form zu bleiben. Ein Grund für das Vorliegen dieses Problems besteht darin, dass viele Polymeradditive relativ weich sind. Demgemäß weisen sie häufig eine Tendenz dahingehend auf, zusammenzukleben, wodurch die Stabilität des Additivs vermindert wird. Dieses Phänomen tritt häufig bei Polymeradditiven auf, die zur Verstärkung der Schlagfestigkeit des Polymerharzsystems geschaffen werden, da das Additiv, um diese Eigenschaft zu verleihen, im Allgemeinen weich und/oder kautschukartig sein muss.
Ein Mittel zum Lösen dieses Problems bestand darin, mehrschichtige Polymeradditivsysteme zu verwenden. Solche Systeme sind in der Industrie typischerweise als „Kern/Schale"- System bekannt. In den meisten Kern/Schale-Systemen ist die innere Stufe (d.h. der Kern) relativ weich und/oder kautschukartig und die äußere Stufe (d.h. die Schale) relativ hart. Die Härte der äußeren Schale hält die Teilchen davon ab, zusammenzukleben.
Während die Verwendung eines Kern/Schale-Systems eines der inhärenten Probleme, die mit pulverförmigen Polymeradditivsystemen zusammenhängen, beseitigt, weisen solche pulverförmigen Systeme nach wie vor andere Probleme auf. Beispielsweise sind Pulver inhärent staubend, wodurch deren Handhabung erschwert wird. Pulver erfordern auch, dass das Additiv eine „harte" Komponente, wie z.B. ein Hartschalenpolymer, enthält, um eine Isolierung zu bewirken. Eine solche harte Komponente in Schlagfestmachern trägt häufig nicht zur Effektivität eines bestimmten Schlagfestmachers bei. Pulver neigen unter den Belastungen durch Wärme, Feuchtigkeit und/oder das Gewicht zu einem „Kompaktieren", was ein Verklumpen und eine schlechte Fließfähigkeit verursacht.
Trotz der vorstehend genannten Probleme, die mit pulverförmigen Kunststoffadditivsystemen zusammenhängen, handelt es sich dabei nach wie vor um das Additivsystem der Wahl. Die Industrie setzt jedoch die Suche nach Alternativen für solche Systeme fort. Eine der Alternativen, die vorgeschlagen worden ist, ist in dem US-Patent 3,864,432 beschrieben. Das in diesem Patent beschriebene Polymeradditivsystem weist eine feste Komponente auf, die 50 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts des Additivsystems nicht übersteigt. Während ein solches System verwendet werden kann, gibt es viele Vorteile von Systemen, die eine höhere Feststoffkonzentration aufweisen. Beispielsweise umfassen einige der Vorteile, die mit der Verwendung eines Additivsystems zusammenhängen, das eine Feststoffkonzentration von mehr als 50 Gewichtsprozent, d.h. einen „hohen Feststoffanteil", aufweist, ein Erhöhen der Gesamtkonzentration und dadurch ein Erhöhen der Effektivität und der Effizienz der Additive. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein Additiv mit hohem Feststoffanteil weniger Flüssigkeit erfordert. Da die Flüssigkeit flüchtige Komponenten (z.B. Wasser) enthalten kann, die während der Verarbeitung mit Polymerharzen entfernt werden müssen, werden Additivsysteme mit hohem Feststoffanteil eine erhöhte Verfahrenseffizienz aufweisen.
In der Kunststoffindustrie werden viele andere Kunststoffadditive gebräuchlich verwendet, um die Verarbeitungsfähigkeit und/oder die Eigenschaften von Polymerharzen zu modifizieren. Beispiele für diese anderen Kunststoffadditive umfassen: Wachse, Pigmente, Trübungsmittel, Füllstoffe, Tone mit getrennten Schichten, Toner, Antistatikmittel, Metalle, Flammverzögerungsmittel, Wärmestabilisatoren, Costabilisatoren, Antioxidationsmittel, Cellulosematerialien, innere Gleitmittel, äußere Gleitmittel, Öle, Rheologiemodifiziermittel, Pulverfließhilfsmittel, Schmelzflusshilfsmittel, Dispergierhilfsmittel, UV-Stabilisatoren, Weichma cher, Füllstoffe, optische Modifiziermittel, Oberflächenrauhigkeitsmodifiziermittel, Oberflächenchemiemodifiziermittel, Haftmodifiziermittel, Oberflächenhärtungsmittel, verträglichmachende Mittel, Diffusionsbarrieremodifiziermittel, Versteifungsmittel, flexibelmachende Mittel, Formentrennmittel, Verarbeitungsmodifiziermittel, Treibmittel, Wärmeisolatoren, Wärmeleiter, elektrische Isolatoren, elektrische Leiter, Bioabbaumittel, Antistatikmittel, innere Trennmittel, Haftvermittler, Flammverzögerungsmittel, Rauchunterdrückungsmittel, Antitropfmittel, Farbmittel und dergleichen und/oder Kombinationen davon.
Wie es durch die vorstehend angegebenen Beispiele ersichtlich ist, liegen viele Polymeradditive in verschiedenen physikalischen Formen vor, wie z.B. als flüchtige Flüssigkeiten, klebrige Flüssigkeiten, viskose Flüssigkeiten, pastöse Wachse, staubende Pulver, harte Feststoffe und dergleichen. Demgemäß werden sie häufig getrennt gehandhabt, wenn eine Polymerzusammensetzung, welche diese enthält, formuliert wird. Dies erzeugt offensichtliche Probleme, und zwar insbesondere dann, wenn einige der Additive, die zugesetzt werden sollen, in einer flüssigen Form vorliegen, während andere Additive, die benötigt werden, in einer Pulverform vorliegen. Andere inhärente Probleme mit den herkömmlichen Wegen der Verbesserung der Eigenschaften einer Polymerzusammensetzung durch die Verwendung eines Polymeradditivsystems umfassen Probleme, die mit der Handhabung verschiedener Additive zusammenhängen, wie z.B. eine Unverträglichkeit mit anderen Additiven oder einer anderen Matrix, und spezielle Verarbeitungs- oder Einspeisungsanforderungen, um ein einheitliches Einbringen oder ein gewünschtes Dispersionsverhalten, eine gewünschte Morphologie oder gewünschte Endeigenschaften zu erreichen. Andere Probleme, die mit der Handhabung verschiedener Additive zusammenhängen, umfassen eine Unverträglichkeit mit anderen Additiven oder einer anderen Matrix, spezielle Verarbeitungs- oder Einspeisungsanforderungen, um ein einheitliches Einbringen oder ein gewünschtes Dispersionsverhalten, eine gewünschte Morphologie oder gewünschte Endeigenschaften zu erreichen, und ein Haften an oder eine Wechselwirkung mit Konstruktionsmaterialien, die als Behälter bei den Mischvorgängen verwendet werden.
US-A-726,259 beschreibt einen bimodalen Latex mit einer hohen Bedruckfestigkeit, der mittels Emulsionspolymerisation hergestellt wird.
US-A-4,539,361 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer polymodalen synthetischen Harzdispersion durch eine Emulsionspolymerisation eines ethylenisch ungesättigten Monomers.
WO-A-01/48026 beschreibt einen Latex, der aus Polymeren besteht, die in einer bimodalen Verteilung dispergiert sind.
FR-A-2 309 569 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Homo- und Copolymeren von Vinylchlorid als Mikroemulsionen.
Trotz der Probleme, die mit herkömmlichen Polymeradditivsystemen zusammenhängen, werden diese aufgrund der inhärenten Mängel von Polymerzusammensetzungen fast immer erforderlich sein. Die Industrie forscht jedoch kontinuierlich nach verbesserten Polymeradditivsystemen, die zumindest einige der vorstehend genannten Probleme lösen.
Die vorliegende Erfindung in ihren verschiedenen Aspekten ist in den beigefügten Ansprüchen dargelegt.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Polymeradditivsysteme bereitzustellen, die eine flüssige Komponente und eine feste Komponente enthalten, wobei der Gewichtsanteil der festen Komponente mehr als 50 % beträgt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von Verfahren zur Herstellung von Polymeradditivsystemen, die eine flüssige Komponente und eine feste Komponente enthalten, wobei der Gewichtsanteil der festen Komponente mehr als 50 % beträgt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von Polymerzusammensetzungen, die eine Polymerkomponente und ein Polymeradditivsystem umfasst, das eine flüssige Komponente und eine feste Komponente enthält, wobei der Gewichtsanteil der festen Komponente mehr als 50 % beträgt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von Verfahren zur Herstellung von Polymerzusammensetzungen, die eine Polymerkomponente und ein Polymeradditivsystem enthalten, das eine flüssige Komponente und eine feste Komponente enthält, wobei der Gewichtsanteil der festen Komponente mehr als 50 % beträgt.
Diese und andere Aufgaben werden gemäß der nachstehenden Beschreibung durch die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die nachstehend dargelegt sind, gelöst.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein neues Polymeradditivsystem bereitgestellt, das eine flüssige Komponente und eine feste Komponente umfasst. In dieser Ausführungsform liegt die feste Komponente in einer Menge vor, die größer als 50 Gewichtsprozent ist, wobei der Gewichtsprozentsatz auf das Gesamtgewicht des Polymeradditivsystems bezogen ist.
In dem erfindungsgemäßen Polymeradditivsystem ist die erste Population von Polymeradditivteilchen typischerweise bezüglich der Zusammensetzung mit der zweiten Population von Polymeradditivteilchen im Wesentlichen identisch. In diesem Fall führen die Größendifferenzen zwischen der ersten und der zweiten Population zu den folgenden Vorteilen: Einem hohen Feststoffanteil (wirtschaftliches Verfahren) und einem niedrigen Wassergehalt (für Vorteile bei dem anschließenden Wasserentfernungsschritt). Spezifische Vorteile des Polymeradditivsystems werden auch festgestellt, wenn größere Populationen kleiner Teilchen ohne die damit zusammenhängenden Staubprobleme bereitgestellt werden können. Typischerweise neigen kleine Teilchen dazu, Polymerharzen eine bessere Schlagfestigkeitsmodifizierung und bessere Verarbeitungseigenschaften zu verleihen.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein neues Verfahren zur Herstellung eines Polymeradditivsystems, das eine flüssige Komponente und eine feste Komponente umfasst, bereitgestellt. Das Verfahren, das von dieser Ausführungsform umfasst ist, umfasst mindestens die folgenden Schritte. Als erstes wird ein Reaktionsgemisch für eine wässrige Emulsionspolymerisation bereitgestellt, das eine erste und eine zweite Population von Polymerteilchen umfasst. Dann wird eine erste Gruppe von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomer(en) in der wässrigen Emulsion derart polymerisiert, dass die mittleren Teilchendurchmesser der ersten und der zweiten Population von Polymerteilchen um mindestens 50 % differieren, und der Gesamtgewichtsprozentsatz der Polymerteilchen in dem Reaktionsgemisch für eine wässrige Emulsionspolymerisation größer als 50 Gewichtsprozent ist.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein neues Verfahren zur Herstellung eines Polymeradditivsystems, das eine flüssige Komponente und eine feste Komponente umfasst, bereitgestellt. Das Verfahren, das von dieser Ausführungsform umfasst ist, umfasst mindestens die folgenden Schritte. Als erstes wird ein Reaktionsgemisch für eine wässrige Emulsionspolymerisation bereitgestellt, das eine erste und eine zweite Population von Polymerteilchen umfasst. Dann wird eine erste Gruppe von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomer(en) in der wässrigen Emulsion derart polymerisiert, dass eine dritte Population von Polymerteilchen gebildet wird.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein neues Verfahren zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung bereitgestellt, wobei die Polymerzusammensetzung eine Polymerkomponente und ein Polymeradditivsystem umfasst, und wobei das Polymeradditivsystem eine flüssige Phase und eine feste Phase mit mindestens zwei verschiedenen Populationen von Teilchen umfasst. In dieser Ausführungsform wird die Polymerkomponente zuerst mit dem Polymeradditivsystem gemischt, um ein Gemisch zu bilden. Dann wird in einem anschließenden Schritt mindestens ein Teil der flüssigen Komponente des Polymeradditivsystems mindestens teilweise von dem Gemisch entfernt.
Während die hier beschriebene Erfindung verschiedenartig modifiziert werden kann und in alternativen Formen vorliegen kann, werden spezifische Ausführungsformen der Erfindung hier detailliert beschrieben. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die hier angegebene Beschreibung spezifischer Ausführungsformen die Erfindung nicht auf die speziellen beschriebenen Formen beschränken soll.
Der hier verwendete Begriff „kautschukartig" bezeichnet den thermodynamischen Zustand eines Polymers oberhalb dessen Glasübergangstemperatur.
Der hier verwendete Ausdruck „Einheiten abgeleitet von" bezieht sich auf Polymermoleküle, die gemäß bekannter Polymerisationstechniken synthetisiert werden, wobei ein Polymer von dessen aufbauenden Monomeren „abgeleitete Einheiten" enthält.
Der hier verwendete Begriff „Molekulargewicht" bezieht sich auf das Gewichtsmittel des Molekulargewichts von Polymermolekülen, das mit dem Gelpermeationschromatographieverfahren bestimmt wird.
Der hier verwendete Begriff „Pfropfverknüpfungsmittel" bezieht sich auf multifunktionelle Monomere, die mehrere kovalente Bindungen zwischen Polymermolekülen einer Art und Polymermolekülen einer anderen Art bilden können.
Der hier verwendete Begriff „Vernetzer" bezieht sich auf multifunktionelle Monomere, die mehrere kovalente Bindungen zwischen Polymermolekülen der gleichen Art bilden können.
Der hier verwendete Begriff „Alkyl(meth)acrylat" bezieht sich sowohl auf Alkylacrylat- als auch auf Alkylmethacrylat-Monomerverbindungen.
Der hier verwendete Begriff „Stufe" soll dessen breitestmögliche Bedeutung umfassen, einschließlich die Bedeutung, wie sie im Stand der Technik dargelegt ist, wie z.B. im US-Patent 3,793,402, im US-Patent 3,971,835, im US-Patent 5,534,594 und im US-Patent 5,599,854, die verschiedene Mittel zur Schaffung von „gestuften" Polymeren beschreiben.
Der hier verwendete Begriff „Teile" soll „Gewichtsteile" bedeuten. Falls nichts anderes angegeben ist, ergänzen sich „Gesamtgewichtsteile" nicht notwendigerweise zu 100.
Der hier verwendete Begriff „Gewichtsprozent" soll „Teile pro Hundert, bezogen auf das Gewicht" bedeuten, wobei sich die gesamten Teile zu 100 addieren.
Der Begriff „Gewichtsanteil" ist synonym zu „Gewichtsprozent", wenn es klar ist, dass sich die beschriebenen Gesamtteile zu 100 addieren.
Der hier verwendete Ausdruck „hoher Feststoffanteil" bezieht sich auf eine Zusammensetzung mit mehr als 50 Gewichtsprozent festen Komponenten und weniger als 50 Gewichtsprozentflüssigen Komponenten.
Der hier verwendete Begriff „Teilchengröße" bezieht sich auf den mittleren Teilchendurchmesser einer Population von Teilchen.
Der hier verwendete Begriff „Modus" bezieht sich auf eine bestimmte Population von Teilchen, die in einem „großen Modus" und in einem „kleinen Modus" vorliegen.
Alle hier definierten Bereiche sind einschließlich zu verstehen und können kombiniert werden.
Wie es nachstehend erläutert wird, betreffen die Ausführungsformen dieser Erfindung verschiedene Aspekte eines Kunststoffadditivsystems, das eine flüssige und eine feste Komponente umfasst, Verfahren zur Herstellung solcher Additivsysteme, Kunststoffzusammensetzungen, die solche Systeme umfassen und/oder Verfahren zur Herstellung solcher Kunststoffzusammensetzungen.
Unter anderem löst diese Erfindung zumindest einige der Probleme, die mit der Verwendung pulverförmiger Kunststoffadditivsysteme zusammenhängen. Dies wird durch die Entwicklung neuer Polymeradditivsysteme erreicht, die eine flüssige Komponente umfassen. Wenn diese Erfindung durchgeführt wird, ist demgemäß die Flüssigkeitskonzentration der Polymeraddi tivsysteme typischerweise größer als 1 Gewichtsprozent, vorzugsweise größer als 10 Gewichtsprozent und insbesondere größer als 35 Gewichtsprozent. Diese Gewichtsprozentangaben basieren auf dem Gesamtgewicht des Polymeradditivsystems.
In einer spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein neues Polymeradditivsystem bereitgestellt, das eine flüssige Komponente und eine feste Komponente umfasst, wobei die feste Komponente in einer Menge von mehr als 50 Gewichtsprozent vorliegt. Obwohl diese Ausführungsform der Erfindung erfordert, dass die feste Komponente des Additivsystems lediglich in einer Menge von mehr als 50 Gewichtsprozent vorliegt, wurde festgestellt, dass noch höhere Feststoffkonzentrationen bestimmte, damit zusammenhängende Vorteile aufweisen. Demgemäß ist, wenn diese Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird, der Anteil der festen Komponente des Additivsystems typischerweise größer als 55 Gewichtsprozent, vorzugsweise größer als 60 Gewichtsprozent und insbesondere größer als 65 Gewichtsprozent. Ebenso liegt die feste Komponente typischerweise in einer Menge von nicht mehr als 99 Gewichtsprozent und vorzugsweise in einer Menge von nicht mehr als 87 Gewichtsprozent vor.
Jedwedes geeignete Mittel kann verwendet werden, um ein Kunststoffadditivsystem zu erzeugen, das unter anderem mehr als 50 Gewichtsprozent einer festen Komponente aufweist. Ein Beispiel eines solchen geeigneten Mittels ist die Verwendung von mindestens zwei Populationen von Teilchen mit unterschiedlicher Größe als Teil der festen Komponente.
Obwohl diese Ausführungsform der Erfindung erfordert, dass die Teilchengröße der mindestens zwei Populationen von Teilchen lediglich unterschiedlich ist, wurde festgestellt, dass höhere Feststoffkonzentrationen erreicht werden können, wenn die Teilchengröße der ersten Population von Teilchen mindestens 50 % größer ist als die Teilchengröße der zweiten Population von Teilchen. In Fällen, bei denen noch höhere Feststoffkonzentrationen gewünscht sind, ist die Teilchengröße der ersten Population mindestens 100 % größer als diejenige der zweiten Population, vorzugsweise mindestens 200 % größer als diejenige der zweiten Population und insbesondere mindestens 250 % größer als diejenige der zweiten Population.
Es wurde jedoch auch festgestellt, dass eine zu große Teilchengrößendifferenz einige Probleme verursachen kann. Wenn diese Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird, ist die Teilchengröße der ersten Population von Teilchen typischerweise nicht größer als 10000 größer als diejenige der zweiten Population von Teilchen, vorzugsweise nicht größer als 1000 % größer als diejenige der zweiten Population und insbesondere nicht größer als 300 % größer als diejenige der zweiten Population. Diese Größenunterschiede sind besonders zur Herstellung von Polymeradditivteilchen bevorzugt, die als Schlagfestmacher geeignet sind. Für die Zwecke der Erzeugung eines Polymeradditivsystems mit hohem Feststoffanteil, das gut fließt, liegt in einer bevorzugten Ausführungsform die Teilchengrößendifferenz im Bereich von 700 % bis 1000 %.
Wenn das Polymeradditivsystem im Wesentlichen das Reaktionsprodukt einer Emulsionspolymerisationsreaktion ist, die zwei oder mehr Populationen von Polymerteilchen enthält, ist die Grenze des Feststoffgewichtanteils theoretisch begrenzt. Wenn eine Kombination von zwei Polymerpopulationen betrachtet wird, deren Teilchengröße variiert, gibt es drei Hauptvariablen: Den Gewichtsprozentsatz des großen Populations "modus", die Teilchengröße des großen Modus und die Teilchengröße des kleinen Modus. Das Durchmesserverhältnis (DR) ist gleich dem Durchmesser des großen Modus (Dgroß) dividiert durch den Durchmesser des kleineren Modus (Dklein). In theoretischer Hinsicht liegt der optimale Wert von DR zur Maximierung der Packungsdichte im Bereich von etwa 7 bis etwa 10.
Im Vergleich zu statistisch gepackten idealen Einzelmoduskugeln, die einen Packungsfaktor von 0,639 aufweisen, stellt eine Kombination von Kugeln mit großem Modus und kleinem Modus mit einem DR von 10 einen Packungsfaktor von 0,835 bereit, während ein DR von Unendlich 0,870 ergibt. Somit ergibt eine weitere Erhöhung des DR über etwa 10 nur eine marginale Zunahme der Packungsdichte.
Um den maximalen Packungsfaktor für eine Kombination aus Polymerteilchen des großen Modus und des kleinen Modus zu erreichen, sollte der Gewichtsprozentsatz der großen Polymerteilchen etwa 73,5 % betragen. Während dieser Wert für ein ideales System gilt, das lediglich zur Maximierung der Packungseffekte dient, kann der Gewichtsprozentsatz der großen Polymerteilchen abhängig von den Eigenschaften variieren, die für die Polymerteilchen gewünscht sind. Beispielsweise neigen Schlagfestmacher dazu, Polymerharzen eine bessere Schlagfestigkeit zu verleihen, wenn die Teilchengröße abnimmt, so dass der Gewichtsprozentsatz der großen Schlagfestmacher-Polymerteilchen am Besten weniger als 73,5 % beträgt.
Darüber hinaus kann eine Kombination von drei oder mehr Populationen von Polymerteilchen-„Multipopulationen", deren Teilchengröße variiert, eine weitere Zunahme des Packungsanteils über den theoretischen Wert von 87 % für zwei Populationen von Polymerteilchen hinaus bereitstellen. In „Multipopulationen" von Polymerteilchen werden weitere Zunahmen erwartet, da die Zwischenräume in dem System mit zwei Populationen weiter durch noch kleinere Teilchen gefüllt werden können.
In praktischer Hinsicht wird bei emulsionspolymerisierten Polymeradditivteilchen die optimale Teilchengrößenverteilung typischerweise durch die gewünschten Latexeigenschaften bestimmt. Diese Eigenschaften variieren jedoch abhängig von der Anwendung. Während ein großes Durchmesserverhältnis zur Maximierung des Packungsanteils ideal sein kann, stellt ein großes DR nicht notwendigerweise ideale Anwendungseigenschaften bereit.
In der Ausführungsform dieser Erfindung, bei der die feste Komponente des Polymeradditivsystems mindestens zwei unterschiedlich große Populationen von Teilchen aufweist, hat die größere Population typischerweise einen mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von etwa 10 nm bis etwa 50000 nm. Vorzugsweise weist die größere Population einen mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von etwa 50 nm bis etwa 1500 nm, noch mehr bevorzugt von etwa 100 nm bis etwa 1000 nm und ganz besonders bevorzugt von etwa 300 nm bis etwa 600 nm auf.
Um Additive bereitzustellen, die als Schlagfestmacher geeignet sind, ist es bevorzugt, dass der mittlere Teilchendurchmesser der kleineren Population eine Teilchengröße von etwa 100 bis 150 nm aufweist. Das Maximieren des Gewichtsanteils der kleineren Population ist zur Verbesserung der Schlagfestigkeit bevorzugt. Häufig liegt der mittlere Teilchendurchmesser der Schlagfestmacherteilchen des kleinen Modus insbesondere im Bereich von etwa 100 bis 120 nm, und zwar insbesondere dann, wenn die Teilchenfeststoffkonzentration etwa 50 % beträgt. Bei einem höheren Gewichtsprozentsatz an Feststoffen von etwa 65 % ist es bevorzugt, dass der mittlere Teilchendurchmesser der kleineren Population im Bereich von etwa 225 bis 275 nm liegt. Demgemäß liegt die größere Population bei etwa 50 % Feststoffen insbesondere im Bereich von etwa 300 nm bis 350 nm vor. Bei Konzentrationen von etwa 65 liegt der mittlere Teilchendurchmesser der größeren Population am meisten bevorzugt im Bereich von 500 bis 600 nm.
Schlagfestmacher-Polymeradditivteilchen weisen typischerweise mehr als 50 % einer kautschukartigen Komponente, vorzugsweise mehr als 70 % einer kautschukartigen Komponente und insbesondere mehr als 80 % einer kautschukartigen Komponente auf. Zur Maximierung der Schlagfestigkeitseffizienz ist es bevorzugt, dass sich die kautschukartige Komponente einem Gewichtsprozentsatz der Polymerteilchen von 100 annähert.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Polymeradditivsystem Polymeradditivteilchen, die aus der folgenden Gruppe ausgewählt werden können: Schlagfestmacher, Weichmacher, Verarbeitungshilfsmittel, Verstärker, Wärmeverformungsverbesserer, Gleitverarbeitungshilfsmittel, optische Modifiziermittel, Hohlkugeln, Oberflächenmodifiziermittel und Kombinationen davon. Andere Polymeradditivteilchen umfassen diejenigen, die zur Modifizierung von Oberflächeneigenschaften geeignet sind. Polymeradditivteilchen können auch verwendet werden, um den Schmelzfluss(index) oder die Schmelzfestigkeit zu verbessern, die Flammverzögerung zu verbessern, die Wärmestabilitätseigenschaften zu verbessern und die Belagbildung in Extrudern zu vermindern. Darüber hinaus können solche Teilchen auch zur Verminderung eines „Durchhängens" verwendet werden, das häufig während oder nach dem Thermoformen von Polymermaterialien stattfindet.
In einer anderen Ausführungsform enthält die feste Komponente des Polymeradditivsystems Polymeradditivteilchen, die als Verarbeitungshilfsmittel geeignet sind. Typischerweise weisen Verarbeitungshilfsmittel Polymerzusammensetzungen auf, die einen Glasübergang („Tg") von mehr als etwa 25°C aufweisen. Typischerweise weisen Verarbeitungshilfsmittel Polymerzusammensetzungen mit Molekulargewichten („MW") von mehr als etwa 1 Million g/mol auf. Vorzugsweise weisen Verarbeitungshilfsmittel Molekulargewichte von mehr als etwa 3 Millionen g/mol auf. In bestimmten Anwendungen, wie z.B. der Herstellung von PVC-Schaum, kann ein Verarbeitungshilfsmittel Molekulargewichte von mehr als etwa 6 Millionen aufweisen.
Der hier verwendete Ausdruck „bezogen auf die Zusammensetzung" bezieht sich auf die chemische Zusammensetzung der Teilchen. Die Teilchen können jedwede geeignete chemische Zusammensetzung aufweisen, solange die Zusammensetzungen der ersten und der zweiten Population im Wesentlichen gleich sind. Typischerweise weisen die Teilchen eine chemische Zusammensetzung auf, die in gewisser Weise mindestens eine physikalische Eigenschaft der Polymerzusammensetzung, der sie zugesetzt werden, verbessern. Die chemische Zusammensetzung der Teilchen kann jedoch diejenige eines inerten Füllstoffs sein.
Beispiele für die chemische Zusammensetzung von Teilchen umfassen: Wachse, Pigmente, Trübungsmittel, Füllstoffe, Tone mit getrennten Schichten, Toner, Antistatikmittel, Metalle, Flammverzögerungsmittel, Wärmestabilisatoren, Costabilisatoren, Antioxidationsmittel, Cellulosematerialien, Schlagfestmacher, Verarbeitungshilfsmittel, Gleitverarbeitungshilfsmittel, innere Gleitmittel, äußere Gleitmittel, Öle, Rheologiemodifiziermittel, Pulverfließhilfsmittel, Schmelzflusshilfsmittel, Dispergierhilfsmittel, UV-Stabilisatoren, Weichmacher, Füllstoffe, optische Modifiziermittel, Oberflächenrauhigkeitsmodifiziermittel, Oberflächenchemiemodifiziermittel, Haftmodifiziermittel, Oberflächenhärtungsmittel, verträglichmachende Mittel, Diffusionsbarrieremodifiziermittel, Versteifungsmittel, flexibelmachende Mittel, Formentrennmittel, Verarbeitungsmodifiziermittel, Treibmittel, Wärmeisolatoren, Wärmeleiter, elektrische Isolato ren, elektrische Leiter, Bioabbaumittel, Antistatikmittel, innere Trennmittel, Haftvermittler, Flammverzögerungsmittel, Rauchunterdrückungsmittel, Antitropfmittel, Farbmittel und dergleichen.
Die bevorzugte chemische Zusammensetzung der Teilchen wird teilweise von der gewünschten Endanwendung des Kunststoffadditivsystems und/oder der Polymerzusammensetzung abhängen, der sie zugesetzt werden. Der Fachmann kann die chemische Zusammensetzung der Teilchen, die den Anforderungen am Besten entspricht, nach dem Lesen dieser Beschreibung einfach festlegen.
Der hier verwendete Ausdruck „bezogen auf die Abmessungen" bezieht sich auf die Größe und/oder die Form der Teilchen. Bezüglich ihrer Form sind die Teilchen, welche die feste Komponente des Additivsystems bilden, typischerweise kugelförmig. Sie können jedoch jedwede geeignete Form aufweisen. Verschiedene Formen von Polymerteilchen können mit bekannten Verfahren in dem Gebiet der Polymerteilchentechnologie hergestellt werden. Beispiele für solche geeignete Formen von Teilchen umfassen: Kautschukartiger Kern/inhomogene Hartschalenteilchen, harte Schale/kautschukartige Kernteilchen, Teilchen mit komplexeren (z.B. dreistufig, hart/weich/hart, vierstufig, weich/hart/weich/hart, usw.) Morphologien, ellipsoide Teilchen mit einem Seitenverhältnis von mehr als 1:1, himbeerförmige Teilchen, Teilchen mit einer Mehrfachhöckerform, hantelförmige Teilchen, agglomerierte Teilchen, Teilchen mit zwei Höckern, hohle kugelförmige Teilchen und dergleichen.
Bezüglich ihrer Größe bezieht sich diese typischerweise auf ihre mittlere Teilchengröße. Demgemäß bezieht sich die Größe der Teilchen, wenn die Teilchen kugelförmig sind, auf ihren mittleren Teilchendurchmesser.
Die bevorzugte Abmessung der Teilchen wird teilweise von der gewünschten Endanwendung des Kunststoffadditivsystems und/oder der Polymerzusammensetzung, der sie zugesetzt werden, abhängen. Der Fachmann kann die Abmessung der Teilchen, die den Anforderungen am Besten entspricht, nach dem Lesen dieser Beschreibung einfach festlegen.
In dieser Erfindung ist vorgesehen, dass die erste und die zweite Population bezüglich der Zusammensetzung im Wesentlichen identisch sind. Die bevorzugte Konfiguration bezüglich der Abmessung und die bevorzugte chemische Konfiguration der Teilchen werden teilweise von der gewünschten Endanwendung des Kunststoffadditivsystems und/oder der Polymerzusammensetzung abhängen, der sie zugesetzt werden. Der Fachmann kann die Konfigura tion, die den Anforderungen am Besten entspricht, nach dem Lesen dieser Beschreibung einfach festlegen.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, lösen die Ausführungsformen dieser Erfindung zumindest einige der Probleme, die mit der Verwendung von pulverförmigen Kunststoffadditivsystemen zusammenhängen, durch die Entwicklung neuer Kunststoffadditivsysteme, die eine flüssige Komponente umfassen. In dem erfindungsgemäßen Polymeradditivsystem kann die flüssige Komponente jedwede geeignete Flüssigkeiten umfassen.
Typischerweise enthält die flüssige Komponente des Additivs zumindest etwas Wasser. Die flüssige Komponente der erfindungsgemäßen Polymeradditivsysteme kann Wasser enthalten. Obwohl Wasser in der flüssigen Komponente fehlen kann, wird die flüssige Komponente typischerweise mindestens 10 Gewichtsprozent Wasser enthalten, vorzugsweise mindestens 50 Gewichtsprozent Wasser und insbesondere mindestens 80 Gewichtsprozent Wasser. Insbesondere ist die Flüssigkeit im Wesentlichen 100 % Wasser, wobei der Gewichtsprozentsatz auf das Gesamtgewicht der flüssigen Komponente des Polymeradditivsystems bezogen ist. Es liegt jedoch innerhalb des Bereichs dieser Erfindung bezüglich der flüssigen Komponente des Additivs, dass sie im Wesentlichen kein Wasser enthält.
Die spezifische Auswahl von Flüssigkeiten, welche die flüssige Komponente des Additivs bilden, hängt teilweise von der gewünschten Endanwendung und/oder der Herstellung des Additivs ab. Beispiele für Flüssigkeiten, die zur Bildung mindestens eines Teils der flüssigen Komponente des Additivs verwendet werden können, umfassen mindestens eine der folgenden Flüssigkeiten: Wasser, organische Lösungsmittel, Alkohole, Ester, Weichmacher, Emulsionsstabilisatoren, Entschäumer, Verlaufmittel, Biozide, Mehltaumittel, Fungizide, UV-Stabilisatoren, Gleitmittel, Öle, Farbstoffe, Rheologiemodifiziermittel, Wärmestabilisatoren, Costabilisatoren, Antioxidationsmittel, Formentrennmittel, Oligomere, Monomere, Vernetzer, Pfropfverknüpfungsmittel, Härtungsmittel, Reaktanden und dergleichen. Darüber hinaus kann die flüssige Komponente des Additivs auch flüssige Polymeradditive umfassen, die so gestaltet sind, dass sie mindestens einige der Eigenschaften der Polymerzusammensetzung verbessern, der sie zugesetzt werden. Beispiele für solche flüssigen Polymeradditive umfassen: Oligomere, niedermolekulare Polymere, Kautschuke, ungehärtete Beschichtungskomponenten, ungehärtete Polymerkomponenten, wie z.B. wärmehärtbare Komponenten, und dergleichen. Insbesondere kann dann, wenn die flüssige Komponente im Wesentlichen kein Wasser enthält, die flüssige Komponente Öle, Oligomere, Stabilisatoren, Monomere, Gleitmittel, Kombinationen davon und dergleichen enthalten.
Es liegt innerhalb des Bereichs dieser Erfindung, dass die flüssige Komponente des Additivs nur aus einer Flüssigkeit oder aus einer Anzahl verschiedener Flüssigkeiten aufgebaut ist. Die bevorzugte Zusammensetzung der flüssigen Komponente des Additivs wird teilweise von der gewünschten Endanwendung des Kunststoffadditivsystems und/oder von der Polymerzusammensetzung, der es zugesetzt wird, abhängen. Der Fachmann kann die Zusammensetzung der flüssigen Komponente des Additivs, die den Anforderungen am Besten entspricht, nach dem Lesen dieser Beschreibung einfach festlegen.
Andere Additive, die in einer flüssigen Form verfügbar sind, umfassen Monomere, Oligomere und flüssige Kautschuke. Besonders geeignete Kombinationen von Flüssigkeiten umfassen unter anderem: Stabilisatoren plus Gleitmittel; Wasser, Emulgatoren und Antioxidationsmittel; Wasser, Emulgatoren, Öl oder andere, nicht-wasserlösliche Bestandteile, wie z.B. Öl-in-Wasser-Emulsionen oder -Dispersionen. Diese Kombinationen sind für die Zwecke eines einheitlichen Einbringens und einer einheitlichen Dispersion aktiver stabilisierender Bestandteile oder nicht-wasserlöslicher Additive geeignet. Verschiedene andere geeignete Kombinationen flüssiger Additive können durch den Fachmann einfach hergestellt werden.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Polymeradditivsystems kann die flüssige Komponente im Wesentlichen kein Wasser enthalten. In diesem Fall kann die flüssige Komponente jedwede der vorstehend genannten Flüssigkeiten sein, z.B. kann es sich insbesondere um Öle, Oligomere, Stabilisatoren, Monomere und Gleitmittel handeln. In diesem Fall kann die Abwesenheit von Wasser durch das Trocknen der Polymerteilchen gemäß den weiter oben beschriebenen Emulsionspolymerisationsverfahren bereitgestellt werden. Geeignete Trocknungsschritte umfassen z.B. Sprühtrocknen, Koagulation und Gefriertrocknen. Polymeradditivsysteme, die im Wesentlichen kein Wasser enthalten, werden dann durch Mischen der trockenen Polymerteilchen mit einer Flüssigkeit bereitgestellt.
In einer Ausführungsform zur Herstellung eines Polymeradditivsystems unterscheidet bzw. unterscheiden sich zusätzlich eine oder mehrere Population(en) von Polymeradditivteilchen der festen Komponente bezüglich der Zusammensetzung von der ersten und der zweiten Population von Polymeradditivteilchen. Bezüglich der Zusammensetzung verschiedene Populationen von Polymerteilchen können mit den folgenden Verfahren bereitgestellt werden: Im Nachhinein Mischen von Latizes oder Lösungen, die sich bezüglich der Zusammensetzung unterscheiden, und die in-situ-Bildung und -Polymerisation einer zweiten Teilchenpopulation in der Gegenwart einer vorher polymerisierten Teilchenpopulation. In einem anderen Beispiel können Impfkomponenten mit ähnlichen Quelleigenschaften und unterschiedlichen Polymerisationseigenschaften ebenfalls zur Herstellung von Polymeradditivteilchen verwendet werden, die sich bezüglich der Zusammensetzung unterscheiden.
Wenn beispielsweise die Reaktivitätsverhältnisse von zwei oder mehr Monomeren ziemlich unterschiedlich sind, dann würde ein Copolymerisieren eines Gemischs dieser zwei oder mehr Monomere im Wesentlichen in separaten Populationen von Polymerteilchen resultieren, wobei jede Population im Wesentlichen von jedem Monomer abgeleitet ist. Es wird angenommen, dass dieser Mechanismus durch die Thermodynamik von Monomer/Impfsubstanz vorangetrieben wird, wobei die Monomere unter den Impfsubstanzteilchen aufgeteilt sind.
Es können auch verschiedene Populationen von Teilchen, die sich bezüglich der Zusammensetzung unterscheiden, hergestellt werden, wobei die Polymerisationskinetik zwischen den beiden Monomeren variiert. Ein spezifisches Beispiel ist ein Butadienmonomer ("BD"-Monomer), das über eine radikalische Polymerisation sehr viel langsamer polymerisiert als ein Methylmethacrylatmonomer ("MMA"). In diesem Beispiel würde die Bereitstellung eines BD/MMA-Gemischs zuerst zur Bildung von Impfsubstanzteilchen aus MMA-abgeleitetem Polymer führen, wobei die anschließende Zugabe eines Überschusses an Seife in der Bildung von Impfsubstanzteilchen aus BD-abgeleitetem Polymer resultiert. Insgesamt wird das Ausgleichen von Thermodynamik und Kinetik unter Verwendung der hier beschriebenen Verfahren im Allgemeinen einen Bereich verschiedener Polymerteilchenpopulationen bereitstellen.
In einer Ausführungsform zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung ist die erste Population von Polymeradditivteilchen bezüglich der Zusammensetzung im Wesentlichen mit der zweiten Population der Polymeradditivteilchen identisch. Die Bereitstellung von Populationen von Polymerteilchen, die bezüglich der Zusammensetzung ähnlich sind, kann typischerweise mit dem folgenden Verfahren erfolgen. Es wird mit einem Impfsubstanzteilchen in dem Reaktionsgemisch begonnen und es wird zusätzliche Seife, ein Teil eines Monomergemischs und ein Initiator zur Bildung einer zweiten Population von Polymerteilchen mit unterschiedlicher Größe zugesetzt. Als nächstes werden die restlichen Monomere in dem Monomergemisch polymerisiert. Es wird angenommen, dass die Zusammensetzungen in diesen Verfahren ähnlich sind, bei denen die erste Impfsubstanz aus einem unterschiedlichen Polymer sein kann und die anschließend polymerisierten Monomere gleich sind. Dies wird zu einer Population, die eine Impfsubstanz aus einem bestimmten Polymer umfasst, und zu der anderen Population, die keine derartige Impfsubstanz enthält, führen. Es wird davon ausge gangen, dass dabei immer noch "eine Ähnlichkeit bezüglich der Zusammensetzung" vorliegt, obwohl die Impfsubstanzen in jeder Population von Polymerteilchen verschieden sind.
Das erfindungsgemäße Polymeradditivsystem kann in jedweder geeigneten Form vorliegen, einschließlich Pulver, Pellets und Tabletten, welche die flüssige Komponente enthalten. Typischerweise weist das Polymeradditivsystem eine der folgenden Formen auf: Eine Emulsion, ein Latex, eine Suspension, eine Aufschlämmung, eine Dispersion, ein Nasskuchen, eine Paste und dergleichen.
Die bevorzugte Form der Kunststoffadditivsysteme, die von dieser Erfindung umfasst ist, wird teilweise von der gewünschten Endanwendung des Kunststoffadditivsystems und/oder der Polymerzusammensetzung, der es zugesetzt wird, abhängen. Der Fachmann kann die Form, die den Anforderungen am Besten entspricht, nach dem Lesen dieser Beschreibung einfach festlegen.
In der Ausführungsform, bei der das Kunststoffadditivsystem in einer Emulsionsform vorliegt, liegt die flüssige Komponente des Additivs im Allgemeinen in einer Menge von mindestens etwa 1 Gewichtsprozent vor. Wenn das Kunststoffadditivsystem in dieser Form vorliegt, liegt die flüssige Komponente des Additivs typischerweise in einer Menge von mindestens etwa 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise von mindestens etwa 10 Gewichtsprozent und insbesondere in einer Menge von mindestens etwa 20 Gewichtsprozent vor. Andererseits liegt dann, wenn das Kunststoffadditivsystem in der Emulsionsform vorliegt, die flüssige Komponente des Additivs im Allgemeinen in einer Menge von nicht mehr als etwa 50 Gewichtsprozent vor. Wenn das Kunststoffadditivsystem in dieser Form vorliegt, liegt die flüssige Komponente des Additivs typischerweise in einer Menge von nicht mehr als etwa 40 Gewichtsprozent, vorzugsweise von nicht mehr als etwa 35 Gewichtsprozent und insbesondere in einer Menge von nicht mehr als etwa 30 Gewichtsprozent vor. Alle vorstehend angegebenen Gewichtsprozentsätze basieren auf dem Gesamtgewicht des Kunststoffadditivsystems.
Die Bereiche für den Gewichtsanteil der flüssigen Komponente in dem Polymeradditivsystem für eine Latex-, Suspensions-, Aufschlämmungs- oder Dispersionsform sind im Wesentlichen die gleichen wie für eine Emulsionsform.
In der Ausführungsform, bei der das Kunststoffadditivsystem in einer Nasskuchenform vorliegt, liegt die flüssige Komponente des Additivs im Allgemeinen in einer Menge von mindestens etwa 1 Gewichtsprozent vor. Wenn das Kunststoffadditivsystem in dieser Form vorliegt, liegt die flüssige Komponente des Additivs typischerweise in einer Menge von mindestens etwa 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise von mindestens etwa 10 Gewichtsprozent und insbesondere in einer Menge von mindestens etwa 20 Gewichtsprozent vor. Andererseits liegt dann, wenn das Kunststoffadditivsystem in der Nasskuchenform vorliegt, die flüssige Komponente des Additivs im Allgemeinen in einer Menge von nicht mehr als etwa 50 Gewichtsprozent vor. Wenn das Kunststoffadditivsystem in dieser Form vorliegt, liegt die flüssige Komponente des Additivs typischerweise in einer Menge von nicht mehr als etwa 40 Gewichtsprozent, vorzugsweise von nicht mehr als etwa 30 Gewichtsprozent und insbesondere in einer Menge von nicht mehr als etwa 25 Gewichtsprozent vor. Alle vorstehend angegebenen Gewichtsprozentsätze basieren auf dem Gesamtgewicht des Kunststoffadditivsystems.
In der Ausführungsform, bei der das Kunststoffadditivsystem in einer Pastenform vorliegt, liegt die flüssige Komponente des Additivs im Allgemeinen in einer Menge von mindestens etwa 1 Gewichtsprozent vor. Wenn das Kunststoffadditivsystem in dieser Form vorliegt, liegt die flüssige Komponente des Additivs typischerweise in einer Menge von mindestens etwa 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise von mindestens etwa 10 Gewichtsprozent und insbesondere in einer Menge von mindestens etwa 20 Gewichtsprozent vor. Andererseits liegt dann, wenn das Kunststoffadditivsystem in der Pastenform vorliegt, die flüssige Komponente des Additivs im Allgemeinen in einer Menge von nicht mehr als etwa 50 Gewichtsprozent vor. Wenn das Kunststoffadditivsystem in dieser Form vorliegt, liegt die flüssige Komponente des Additivs typischerweise in einer Menge von nicht mehr als etwa 40 Gewichtsprozent, vorzugsweise von nicht mehr als etwa 30 Gewichtsprozent und insbesondere in einer Menge von nicht mehr als etwa 25 Gewichtsprozent vor. Alle vorstehend angegebenen Gewichtsprozentsätze basieren auf dem Gesamtgewicht des Kunststoffadditivsystems.
Bezüglich der Ausführungsformen, bei denen das Polymeradditivsystem in einer Emulsionsform vorliegt, kann die flüssige Komponente Wasser, grenzflächenaktive Mittel, Emulgatoren, Stabilisatoren, ionische Salze, Säure oder Base, oligomere Spezies und dergleichen enthalten. Typischerweise enthält die flüssige Komponente Wasser. In einer Emulsionsform kann die feste Komponente jedwedes Polymerteilchen enthalten. Typischerweise können Polymerteilchen durch ein Emulsionsverfahren synthetisiert werden oder sie können durch ein alternatives Polymerisationsverfahren hergestellt und dann emulgiert werden. Vorzugsweise enthält die feste Komponente als Emulsion hergestellte Polymerteilchen, die Polymere auf Acrylbasis- oder Dienbasis, oder Polymere auf Vinylhalogenidbasis, Polymere auf Ethylen-Vinylacetatbasis und dergleichen enthalten. Die Gewichtsanteile der Feststoffe von emulsionspolymerisierten Polymerteilchen, die gemäß einer spezifischen Ausführungsform der Erfindung hergestellt werden, liegen insbesondere im Bereich von 50 bis 75 Gewichtsprozent.
Das Polymeradditivsystem kann auch in Form einer Suspension, einer Dispersion und eines Latex oder Gemischen davon vorliegen. In jedweder dieser Formen kann die flüssige Komponente Wasser, grenzflächenaktive Mittel, Emulgatoren, Stabilisatoren, ionische Salze, Säure oder Base, oligomere Spezies, Suspendiermittel wie z.B. Polyvinylalkohol und/oder verschiedene ionische und nicht-ionische grenzflächenaktive Mittel und dergleichen enthalten. Verschiedene Arten und spezifische Beispiele dieser Komponenten sind dem Fachmann bekannt. Die flüssige Komponente enthält insbesondere Wasser und ein Suspendiermittel. In einer Suspensionsform kann die feste Komponente jedwedes feste Additiv enthalten, das als Kunststoffadditiv geeignet ist. Typischerweise enthält die feste Komponente als Emulsion hergestellte Polymerteilchen. Insbesondere enthalten die Polymerteilchen Polymere auf Acrylbasis oder Polymere auf Dienbasis, oder Polymere auf Vinylhalogenidbasis, Polymere auf Ethylen-Vinylacetatbasis und dergleichen. Die Gewichtsanteile der Feststoffe von emulsionspolymerisierten Polymerteilchen, die gemäß einer spezifischen Ausführungsform hergestellt werden, liegen insbesondere im Bereich von 50 bis 75 Gewichtsprozent.
In einer Nasskuchenform kann die flüssige Komponente eine oder mehrere der gleichen Komponenten enthalten, wie sie für die Dispersion, den Latex, die Suspension oder die Emulsion beschrieben worden sind, wobei Koagulierungsmittel zugesetzt werden. Dem Fachmann sind verschiedene Koagulierungsmittel zum Koagulieren von Teilchen bekannt, die in einem fluiden Medium dispergiert sind. Typische Koagulierungsmittel umfassen Mineralsalze, Säuren, Basen, Lösungsmittel und nicht-Lösungsmittel. Typischerweise wird die flüssige Komponente eines Polymeradditivsystems in einer Nasskuchenform Wasser und ein oder mehrere Koagulierungsmittel enthalten. In einer Nasskuchenform wird die feste Komponente die ersten und die zweiten Polymerteilchen enthalten und kann ferner ausgefällte Koagulierungsmittel enthalten. Die Gewichtsanteile der Feststoffe in Nasskuchenformen der Polymeradditivsysteme dieser Ausführungsform können im Bereich von 40 bis 99 Gewichtsprozent liegen. Typischerweise beträgt der Gewichtsanteil der Feststoffe in dem Nasskuchen weniger als 90 Gewichtsprozent und vorzugsweise weniger als 80 Gewichtsprozent. Nasskuchenformen werden insbesondere durch die Bildung einer Polymerteilchenaufschlämmung und anschließender Entfernung überschüssiger Flüssigkeit bereitgestellt, wobei die Flüssigkeit typischerweise Wasser ist. Es kann jedwedes Verfahren zur Entfernung einer Flüssigkeit von Aufschlämmungen verwendet werden, das dem Fachmann bekannt ist. Demgemäß wird während der Bildung eines Nasskuchens aus einer Aufschlämmung eine Zunahme des Feststoffanteils festgestellt.
Die Herstellung von Polymeradditivsystemen in einer Pastenform folgt typischerweise der Herstellung eines Nasskuchens. Polymeradditivsysteme in Pastenform unterscheiden sich von der Nasskuchenform in erster Linie darin, dass Pasten weniger bröckelig sind als Nasskuchen. Während Nasskuchen typischerweise zerkrümeln, wenn sie einer mechanischen Belastung ausgesetzt sind, ist es wahrscheinlicher, dass sich Pasten plastisch verformen als dass sie zerkrümeln, wenn sie einer mechanischen Belastung ausgesetzt werden. In einer Pastenform kann die flüssige Komponente eine oder mehrere der gleichen Komponenten enthalten, wie sie für den Nasskuchen beschrieben worden sind. In einer Pastenform wird die feste Komponente die ersten und die zweiten Polymerteilchen enthalten und kann ferner ausgefällte Koagulierungsmittel enthalten. Die Gewichtsanteile der Feststoffe in Pastenformen der Polymeradditivsysteme dieser Ausführungsform können im Bereich von 50 bis 90 Gewichtsprozent liegen. Typischerweise beträgt der Gewichtsanteil der Feststoffe in der Paste weniger als 80 Gewichtsprozent und vorzugsweise weniger als 75 Gewichtsprozent.
In dem erfindungsgemäßen Polymeradditivsystem kann die feste Komponente ferner mindestens eine der folgenden Komponenten sein: Wachse, Pigmente, Trübungsmittel, Füllstoffe, Tone mit getrennten Schichten, Toner, Antistatikmittel, Metalle, Flammverzögerungsmittel, Wärmestabilisatoren, Costabilisatoren, Antioxidationsmittel, Cellulosematerialien, Schlagfestmacher, Verarbeitungshilfsmittel, Gleitverarbeitungshilfsmittel, innere Gleitmittel, äußere Gleitmittel, Öle, Rheologiemodifiziermittel, Pulverfließhilfsmittel, Schmelzflusshilfsmittel, Dispergierhilfsmittel, UV-Stabilisatoren, Weichmacher, Füllstoffe, Glasfasern, optische Modifiziermittel, Oberflächenrauhigkeitsmodifiziermittel, Oberflächenchemiemodifiziermittel, Haftmodifiziermittel, Oberflächenhärtungsmittel, verträglichmachende Mittel, Diffusionsbarrieremodifiziermittel, Versteifungsmittel, flexibelmachende Mittel, Formentrennmittel, Verarbeitungsmodifiziermittel, Treibmittel, Wärmeisolatoren, Wärmeleiter, elektrische Isolatoren, elektrische Leiter, Bioabbaumittel, Antistatikmittel, innere Trennmittel, Haftvermittler, Flammverzögerungsmittel, Rauchunterdrückungsmittel, Antitropfmittel oder Farbmittel. Besonders bevorzugte Kombinationen von festen Additivkomponenten und Polymeradditivkomponenten finden sich in der folgenden Gruppe: Fließhilfsmittel und Schlagfestmacher; Schlagfestmacher und Verarbeitungshilfsmittel; Verarbeitungshilfsmittel und Treibmittel; Verarbeitungshilfsmittel und Cellulosefasern; Gleitmittel und Cellulosefasern; Schlagfestmacher und Cellulosefasern; Gleitverarbeitungshilfsmittel und Cellulosefasern; Verarbeitungshilfsmittel und Gleitmittel und Cellulosefasern; Schlagfestmacher und Verarbeitungshilfsmittel und Treibmittel; Fließhilfsmittel und Schlagfestmacher und Verarbeitungshilfsmittel; Gleitmittel und Schlagfestmacher; Stabilisatoren und Schlagfestmacher; Gleitmittel und Stabilisatoren und Schlagfestmacher; Gleitmittel und Verarbeitungshilfsmittel; Stabilisatoren und Verarbeitungshilfsmittel; Gleitmittel und Stabilisatoren und Verarbeitungshilfsmittel; Öle und Schlagfestmacher; Füllstoffe oder andere anorganische Stoffe und Verarbeitungshilfsmittel; Füllstoffe oder andere anorganische Stoffe und Schlagfestmacher; Tone und Schlagfestmacher; Tone und Verarbeitungshilfsmittel; Biozide und Schlagfestmacher; Biozide und Verarbeitungshilfsmittel und dergleichen.
Das erfindungsgemäße Polymeradditivsystem kann mit jedwedem geeigneten Mittel hergestellt werden. Das spezifische Mittel zur Herstellung hängt teilweise von der Form ab, die das Polymeradditivsystem vor dem Einbringen in die Polymerzusammensetzung aufweist, sowie der Zusammensetzung der flüssigen und festen Komponenten des Additivs. Nachstehend sind einige spezifische Beispiele dafür angegeben, wie ein erfindungsgemäßes Polymeradditivsystem hergestellt wird, bei dem das Additivsystem in einer Emulsionsform, einer Nasskuchenform und einer Pastenform vorliegt.
In einer spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein neues Verfahren zur Herstellung eines Polymeradditivsystems bereitgestellt, das eine flüssige Komponente und eine feste Komponente umfasst, wobei die feste Komponente Polymeradditivteilchen umfasst. Das neue Verfahren erfordert mindestens die zwei Schritte (a) des Bereitstellens eines Reaktionsgemischs für eine wässrige Emulsionspolymerisation, das eine erste Population von Polymerteilchen und eine zweite Population von Polymerteilchen umfasst, und (b) des Polymerisierens einer ersten Gruppe von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomer(en) in dem Reaktionsgemisch für eine wässrige Emulsionspolymerisation, so dass der mittlere Teilchendurchmesser mindestens einer der Populationen von Polymerteilchen zunimmt. Obwohl dieses Verfahren erfordert, dass, nachdem ein Teil der ersten Gruppe von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomer(en) polymerisiert ist, die mittleren Teilchendurchmesser der ersten und der zweiten Population von Polymerteilchen um mindestens 50 % differieren, ist es typisch, dass die mittleren Teilchendurchmesser um mindestens 100 % differieren, und es ist bevorzugt, dass die mittleren Teilchendurchmesser um mindestens 200 % differieren. Obwohl dieses Verfahren auch erfordert, dass der Gesamtgewichtsprozentsatz der Polymerteilchen in dem Reaktionsgemisch für eine wässrige Emulsionspolymerisation 50 Gewichtsprozent übersteigt, ist es bevorzugt, dass der Gewichtsprozentsatz der Polymerteilchen 55 Gewichtsprozent übersteigt, und noch mehr bevorzugt, dass der Gewichtsprozentsatz 60 Gewichtsprozent übersteigt.
In einer anderen spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein neues Verfahren bereitgestellt, das mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Polymeradditivsystems zusammenhängt. Dieses neue Verfahren erfordert mindestens die zwei Schritte (a) des Bereitstellens eines Reaktionsgemischs für eine wässrige Emulsionspolymerisation, das eine erste Population von Polymerteilchen und eine zweite Population von Polymerteilchen umfasst, und (b) des Polymerisierens einer ersten Gruppe von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomer(en) in dem Reaktionsgemisch für eine wässrige Emulsionspolymerisation, um eine dritte Population von Polymerteilchen zu bilden, wobei ein Teil der ersten Gruppe von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomer(en) polymerisiert ist. Obwohl dieses Verfahren erfordert, dass, nachdem ein Teil der ersten Gruppe von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomer(en) polymerisiert ist, die mittleren Teilchendurchmesser der ersten und der zweiten Population von Polymerteilchen um mindestens 50 % differieren, ist es bevorzugt, dass die mittleren Teilchendurchmesser um mindestens 100 % differieren, und es ist mehr bevorzugt, dass die mittleren Teilchendurchmesser um mindestens 200 % differieren. Obwohl dieses Verfahren auch erfordert, dass der Gesamtgewichtsprozentsatz der Polymerteilchen in dem Reaktionsgemisch für eine wässrige Emulsionspolymerisation 50 Gewichtsprozent übersteigt, ist es bevorzugt, dass der Gewichtsprozentsatz der Polymerteilchen 55 Gewichtsprozent übersteigt, und noch mehr bevorzugt, dass der Gewichtsprozentsatz 60 Gewichtsprozent übersteigt.
Es liegt innerhalb des Bereichs dieser Erfindung, dass in diesen beiden Verfahren zur Herstellung eines Polymeradditivsystems die erste und die zweite Population von Polymerteilchen in dem Reaktionsgemisch für eine wässrige Emulsionspolymerisation von Schritt (a) durch eine Dispersionskombination der ersten und der zweiten Population von Polymerteilchen bereitgestellt werden, wobei die Dispersionskombination durch Kombinieren separater Dispersionen der ersten und der zweiten Population von Polymerteilchen gebildet wird.
Es liegt ebenfalls innerhalb des Bereichs dieser Erfindung, dass in diesen beiden Verfahren zur Herstellung eines Polymeradditivsystems die erste und die zweite Population von Polymerteilchen in dem Reaktionsgemisch für eine wässrige Emulsionspolymerisation von Schritt (a) durch eine Dispersionskombination der ersten und der zweiten Population von Polymerteilchen bereitgestellt werden, wobei die Dispersionskombination durch Bilden einer der Populationen in einer Dispersion der anderen Population von Polymerteilchen gebildet wird.
Es liegt ebenfalls innerhalb des Bereichs dieser Erfindung, dass in diesen beiden Verfahren zur Herstellung eines Polymeradditivsystems die erste und die zweite Population von Polymerteilchen in dem Reaktionsgemisch für eine wässrige Emulsionspolymerisation von Schritt (a) durch eine Dispersionskombination der ersten und der zweiten Population von Polymerteilchen bereitgestellt werden, wobei die Dispersionskombination durch im Wesentlichen gleichzeitiges Bilden der ersten und der zweiten Population von Polymerteilchen in einer Dispersion bereitgestellt wird.
In der Ausführungsform, bei der die beiden Populationen von Polymerteilchen vorliegen, liegt es innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung, dass die Größe beider Populationen während des Schritts (b) wächst. Entsprechend liegt es in der Ausführungsform, bei der sich eine dritte Population von Polymerteilchen bildet, innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung, dass die Größe mindestens einer der ersten und der zweiten Population von Polymerteilchen während des Schritts (b) wächst, jedoch ist es möglich, dass die Größe sowohl der ersten als auch der zweiten Population während des Schritts (b) während der Bildung der dritten Population von Polymerteilchen wächst. Dies kann durchgeführt werden, wenn nach der Herstellung des zweiten Modus unter Verwendung der Seifenzugabe mehr Seife zugesetzt wird, um die dritte Population von Polymerteilchen herzustellen.
In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Polymeradditivsystems können drei Impfsubstanzen für das Reaktionsgemisch bereitgestellt werden. Bei einer spezifischen Ausführungsform wird den ersten beiden Impfsubstanzen eine dritte Impfsubstanz zugesetzt. Unter Verwendung von drei oder mehr Impfsubstanzen können Multipopulationen von Polymerteilchen hergestellt werden. Wenn mehr und mehr Modi zugesetzt werden, wird in der Theorie erwartet, dass der maximale Feststoffanteil für eine fließfähige Dispersion zunimmt.
Demgemäß ist es auch vorgesehen, dass bei beiden dieser Zwei-Populations- und Drei-Populationsausführungsformen zur Herstellung eines Polymeradditivsystems die Größe mindestens einer der ersten und der zweiten Population von Polymerteilchen während des Schritts (b) im Wesentlichen nicht wächst. Dies kann bereitgestellt werden, wenn eines der Polymerteilchen nicht in dem Monomer löslich ist, d.h. wenn es stark vernetzt ist, oder wenn das Polymer in dem Teilchen nicht in dem Monomer löslich ist. Alternativ würde dann, wenn die Polymerisationsgeschwindigkeit in einer Impfsubstanzpopulation wesentlich höher ist als in einer zweiten Impfsubstanzpopulation, die zweite Population (aus kinetischen Gründen) unter diesen Bedingungen im Wesentlichen nicht wachsen.
Ebenso ist es bei dem Drei-Populationsverfahren ferner als im Bereich der vorliegenden Erfindung liegend vorgesehen, dass die Größe sowohl der ersten als auch der zweiten Population von Polymerteilchen während des Schritts (b) im Wesentlichen nicht wächst. Wie es vorstehend diskutiert worden ist, ist es möglich, zwei Populationen von Polymerteilchen bereitzustellen, deren Größe nicht wächst, jedoch führt die Zugabe von zusätzlicher Seife dazu, dass ein zusätzlicher Modus oder mehrere zusätzliche Modi gebildet werden, deren Größe wachsen kann. Alternativ kann ein unabhängiger Modus unter Verwendung eines großen gequollenen Teilchens und kleinerer Emulsionspolymerteilchen hergestellt werden, so dass eine unabhängige Polymerisation in zwei unterschiedlichen Modi resultiert. Andere Kombinationen wachsender und nicht-wachsender Polymerteilchen können zur Bereitstellung verschiedener Populationen von Polymerteilchen vorgesehen sein.
In beiden dieser Verfahren zur Herstellung eines Polymeradditivsystems, das entweder zwei oder drei Teilchenpopulationen aufweist, ist es vorgesehen, dass der mittlere Teilchendurchmesser der ersten und der zweiten Population von Polymerteilchen typischerweise mindestens 10 nm, vorzugsweise mindestens 30 nm und insbesondere mindestens 50 nm beträgt. Entsprechend ist vorgesehen, dass der mittlere Teilchendurchmesser der ersten und der zweiten Population von Polymerteilchen typischerweise höchstens 50000 nm, vorzugsweise höchstens 15000 nm und insbesondere höchstens 1000 nm beträgt.
In beiden dieser Verfahren zur Herstellung eines Polymeradditivsystems, das entweder zwei oder drei Teilchenpopulationen aufweist, ist es auch vorgesehen, dass das Gewichtsverhältnis der ersten Population von Polymerteilchen zu der zweiten Population von Polymerteilchen im Bereich von 10:90 bis 90:10 liegt. Im Allgemeinen wird für Schlagfestmacher die kleinere Population bei einem Gewichtsanteil von typischerweise im Bereich von 40 % bis 60 % bereitgestellt.
In beiden dieser Verfahren zur Herstellung eines Polymeradditivsystems, das entweder zwei oder drei Teilchenpopulationen aufweist, ist es auch vorgesehen, dass die chemischen Zusammensetzungen der Polymerteilchen in der ersten und der zweiten Population im Wesentlichen gleich oder unterschiedlich sind, und dass sie auch physikalisch gleich oder unterschiedlich sind. Ein Beispiel für physikalische Unterschiede liegt vor, wenn die ethylenisch ungesättigten Monomere ein Polymer im Schritt (b) bilden, das eine Tg gemäß der Fox-Gleichung von weniger als 25°C aufweist, was für die Bildung von kautschukartigen Polymeren typisch ist. Im Gegensatz dazu bilden in der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Polymeradditivsystems die ethylenisch ungesättigten Monomere ein Polymer im Schritt (b), das eine Tg gemäß der Fox-Gleichung von mindestens 25°C aufweist, die typischerweise charakteristisch für die Bildung harter Polymere ist. Zur Bereitstellung einer Polymer-Tg von weniger als 25°C umfassen typische Monomere: C₁- bis C₁₈-Alkylacrylate wie z.B. Butylacrylat, Ethylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat; Dienmonomere; Vinylacetatmonomere; und Copolymere davon und dergleichen. Für eine Tg von mehr als 25°C umfassen typische Monomere: C₁- bis C₄-Alkylmethacrylate; vinylaromatische Monomere, Acrylnitrilmonomere und Copolymere davon und dergleichen. Ein Fachmann kann diese Monomere in verschiedenen Verhältnissen kombinieren, um „harte" im Gegensatz zu „weiche" und „spröde" im Gegensatz zu „kau tschukartige" Polymerphasen in einer oder mehreren spezifischen Ausführungsform(en) der beiden Polymeradditivteilchen herzustellen.
Es ist weiter vorgesehen, dass in der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Polymeradditivsystems beide Verfahren zur Herstellung von Zwei- und Drei-Teilchenpopulationen ferner einen dritten Schritt (c) aufweisen, der das Polymerisieren einer zweiten Gruppe von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomer(en) in der Gegenwart von mindestens der ersten und der zweiten Population von Polymerteilchen umfasst, um ein Polymer benachbart zu den Oberflächen der Polymerteilchen der ersten und der zweiten Population bereitzustellen. In diesem zusätzlichen Schritt ist es vorgesehen, dass die zweite Gruppe von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomer(en) mit der ersten Gruppe von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomer(en) identisch oder davon verschieden sein kann. Durch Variieren der Eigenschaften von Schlagfestmachern werden typischerweise die folgenden Eigenschaften gesteuert: Der Vernetzungsgrad in dem Kernkautschuk; der Grad der Pfropfverknüpfung von Polymerschalen mit darunter liegenden Phasen, wie z.B. dem Kern; das Molekulargewicht der Polymerschale; und die Morphologie (z.B. eine Schale oder eine Diffusion von Teilchen in den Kern). In diesem zusätzlichen Schritt ist es auch vorgesehen, dass die zweite Gruppe von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomer(en) polymerisiert wird, nachdem mindestens ein Teil der ersten Gruppe von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomer(en) polymerisiert ist. Im Bereich dieser Erfindung ist vorgesehen, dass jedwede Kombination von Kernen, Schalen, Interpolymerphasen, Monomeren, Vernetzungsmitteln und Pfropfverknüpfungsmitteln zur Herstellung schlagfestmachender Polymeradditivteilchen möglich ist.
In diesen Ausführungsformen, bei denen eine zweite Gruppe von ethylenisch ungesättigten Monomeren polymerisiert wird, liegt es im Bereich der vorliegenden Erfindung, dass die zweite Gruppe von Monomeren polymerisiert wird, nachdem im Wesentlichen alle Monomere der ersten Gruppe von Monomeren polymerisiert worden sind. Dieser Schritt ist zur Steuerung der Morphologie geeignet.
Als eine spezielle Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Polymeradditivsystems ist vorgesehen, dass die erste Gruppe von Monomeren ein Polymer mit kautschukartigem Kern bildet und die zweite Gruppe von Monomeren ein Hartschalenpolymer bildet. Monomere für einen kautschukartigen Kern umfassen z.B. Alkylacrylate. Die Monomere für einen kautschukartigen Kern können auch ein oder mehrere Vernetzungsmittel in einer Menge von etwa 1 % bis 5 % auf der Basis der Monomere umfassen. In dem Fall, bei dem die kautschukartigen Monomere Dienmonomere umfassen, sind Vernetzungsmittel ge gebenenfalls nicht erforderlich, da Dienmonomere zu einer Selbstvernetzung neigen. Eine solche Selbstvernetzung hängt von den Reaktionsbedingungen und den Bedingungen nach der Reaktion ab, wie es in dem Fachgebiet bekannt ist. Die Monomere für die Hartschale können als spezielles Beispiel Methylmethacrylat und Styrol enthalten. Obwohl die Menge der Polymerkomponente für einen kautschukartigen Kern, die vorstehend beschrieben worden ist, in bestimmten Polymeradditiven mindestens 50 % betragen sollte, ist es ferner bevorzugt, dass das Polymer mit kautschukartigem Kern in einer Menge von mehr als 70 vorliegt, und in bestimmten Fällen ist es bevorzugt, dass die kautschukartige Komponente in Mengen von 80 bis 100 Gewichtsprozent vorliegt, wobei der Gewichtsprozentsatz auf das Gesamtgewicht des Polymers mit kautschukartigem Kern und des Hartschalenpolymers bezogen ist. Es ist auch vorgesehen, dass das polymere Schlagfestmacher-Polymerteilchen kein Schalenpolymer aufweist, z.B. ist die Verwendung eines 100 % kautschukartigen Kerns möglich, wie z.B. vernetzter kautschukartiger Alkylacrylat-Polymerteilchen zum Schlagfestmachen von PVC.
Häufig kann in der vorliegenden Erfindung zur Herstellung von Polymerteilchen des Kern/Schale-Typs die zweite Gruppe von Monomeren dem Reaktionsgemisch zugesetzt werden, bevor die erste Gruppe vollständig polymerisiert worden ist, so dass beide Monomere von der ersten und der zweiten Gruppe gleichzeitig in dem Reaktionsgemisch vorliegen. In dieser Situation ist es auch vorgesehen, dass, während die zweite Gruppe von Monomeren nicht notwendigerweise mit den unpolymerisierten Monomeren von der ersten Gruppe copolymerisiert, es häufig erwünscht ist, dass mindestens ein Teil der zweiten Gruppe von Monomeren mit einem Teil der unpolymerisierten Monomere von der ersten Gruppe copolymerisiert. Entsprechend ist es häufig erwünscht, dass mindestens ein Teil der zweiten Gruppe von Monomeren mit im Wesentlichen allen unpolymerisierten Monomeren von der ersten Gruppe von Monomeren copolymerisiert. Dieses Verfahren wird typischerweise durch Vergleichen der Reaktivitätsverhältnisse von Monomeren gesteuert, wie es in dem Fachgebiet bekannt ist. Dieses Verfahren kann so gesteuert werden, dass entweder separate, alternierende, blockartige oder statistische Copolymere hergestellt werden, wie es in dem Fachgebiet bekannt ist.
Bezüglich eines spezifischen Beispiels, bei dem das Polymeradditivsystem in einer Emulsionsform vorliegt, werden die Reaktanten (z.B. Monomere, Initiatoren, Emulgatoren und gegebenenfalls Kettenübertragungsmittel, usw.) typischerweise in einem Reaktor mit einem flüssigen Medium (z.B. einem wässrigen Medium) vereinigt, um ein Gemisch zu bilden. Danach und/oder gleichzeitig damit wird das Gemisch in der Gegenwart des flüssigen Mediums umgesetzt. Die Reaktanten können langsam (nach und nach wie z.B. in einem Halbchargen verfahren) im Laufe der Zeit, kontinuierlich oder schnell „auf einmal" (Charge) in den Reaktor eingebracht werden. Emulsionspolymerisationstechniken zur Herstellung von Polymerteilchen werden typischerweise in einem geeigneten Reaktor durchgeführt, bei dem die Reaktanten (Monomere, Initiatoren, Emulgatoren, pH-Puffer, Salze, Säuren, Basen, gegebenenfalls Kettenübertragungsmittel und dergleichen) zweckmäßig vereinigt und gemischt und in einem wässrigen Medium umgesetzt werden, und bei dem Wärme in die Reaktionszone und von dieser weg übertragen werden kann. Die Reaktanten können langsam (nach und nach wie z.B. in einem Halbchargenverfahren) im Laufe der Zeit, schnell „auf einmal" (Charge) oder kontinuierlich in den Reaktor eingebracht werden.
In einem anderen spezifischen Beispiel, bei dem das Polymeradditivsystem in einer Emulsionsform vorliegt, umfasst das Verfahren mindestens die folgenden Schritte. Als erstes wird ein Reaktionsgemisch für eine wässrige Emulsionspolymerisation bereitgestellt, das eine erste und eine zweite Population von Polymerteilchen umfasst. Diese Polymerteilchen, die in dem Reaktionsgemisch bereitgestellt sind, werden vom Fachmann der Emulsionspolymerisation typischerweise als „Polymerimpfsubstanzteilchen", „Impfsubstanzteilchen" oder einfach als „Impfsubstanz" bezeichnet. Dem Fachmann ist auch bekannt, dass Polymerteilchen, die in einem Schritt gebildet worden sind, in einem anderen Schritt weiter als Impfsubstanzteilchen verwendet werden können. Dann wird eine erste Gruppe von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomer(en) in der wässrigen Emulsion derart polymerisiert, dass der mittlere Teilchendurchmesser der ersten und der zweiten Population von Polymerteilchen um mindestens 50 % voneinander differiert, und dass der Gesamtgewichtsprozentsatz der Polymerteilchen in dem Reaktionsgemisch für die wässrige Emulsionspolymerisation mehr als 50 Gewichtsprozent beträgt. Nachdem die Polymerteilchenpopulationen in einem Reaktionsgemisch bereitgestellt worden sind, werden anschließend Monomere zugesetzt, um ein „Auswachsen" einer der Polymerimpfsubstanzteilchenpopulationen oder beider Polymerimpfsubstanzteilchenpopulationen bereitzustellen. In dieser Erfindung ist vorgesehen, dass dann, wenn beide Polymerimpfsubstanzteilchenpopulationen „auswachsen", dieses Auswachsen gleichzeitig oder zu verschiedenen Zeiten stattfinden kann.
Verfahren zum Auswachsen von einer Polymerimpfsubstanz sind bekannt. Diese Verfahren sind zur Herstellung von Polymerteilchen mit einer Teilchengröße im Bereich von 10 nm bis 1500 nm geeignet. Typischerweise werden dem Reaktionsgemisch Monomer und Initiator unter Bedingungen zugesetzt, die derart sind, dass das Monomer initiiert und polymerisiert wird, wenn es dem Reaktionsgemisch zugesetzt wird. Typischerweise wird die Polymerteilchengröße mit steigender Impfsubstanzgröße zunehmen. Demgemäß kann die Impfsubstanzgröße von 10 nm bis 1500 nm variieren. In dieser Ausführungsform beträgt die Impf substanzgröße typischerweise mindestens 30 nm, mehr bevorzugt mindestens 50 nm und insbesondere mindestens 70 nm.
Ein spezifisches Beispiel der Bereitstellung eines Emulsionspolymers mit hohem Feststoffanteil und mindestens zwei Populationen von Polymerteilchen besteht darin, dass eine einzelne Polymerimpfsubstanz und ein Überschuss an Seife in das Reaktionsgemisch eingebracht werden, so dass bei der Zugabe eines Monomers eine zweite Population von Polymerteilchen gebildet wird. In diesem Beispiel wird die Menge an überschüssiger Seife, die zur Bildung der zweiten Population von Polymerteilchen erforderlich ist, mit der Art der Seife und den Bedingungen der Reaktionsmedien zur Bildung von Mizellen variieren. Die anschließende oder gleichzeitige Zugabe von Monomer und Initiator zu dem Reaktionsgemisch bildet dadurch die zweite Population von Polymerteilchen. Darauf wird bzw. werden einer oder mehrere zusätzliche „Auswachs"-Schritt(e) durchgeführt, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung sind weitere Schritte vorgesehen, die zusätzliche Populationen von Impfsubstanzteilchen mit anschließendem Auswachsen bereitstellen.
Ein weiteres spezifisches Beispiel besteht darin, dass Impfsubstanzen mit zwei oder mehr Größen bereitgestellt werden, worauf ein Quellverfahren folgt. Impfsubstanzen mit zwei oder mehr Größen können in der vorstehend beschriebenen Weise bereitgestellt werden. Das Quellverfahren umfasst typischerweise das Zugeben emulgierter Monomere oder von Monomergemischen zu Impfsubstanzteilchen, die in dem wässrigen Reaktionsmedium vorliegen, so dass die Impfsubstanzteilchen mit dem Monomer quellen gelassen werden, bevor das Polymer gebildet wird. Der Initiator ist typischerweise in dem Monomergemisch vorhanden oder wird anschließend dem Reaktionsgemisch zugesetzt. Dann werden die Monomere nach dem Quellen polymerisiert. Durch dieses Verfahren besteht bezüglich der Obergrenze der Größe des mittleren Polymerdurchmessers keine Beschränkung.
Ein weiteres spezifisches Beispiel der Bildung von zwei Populationen von Polymerimpfsubstanzteilchen wird bereitgestellt, wenn Polymerimpfsubstanzteilchen eines einzelnen Modus partiell agglomeriert werden (d.h. „mikroagglomeriert" werden, wie es in dem Fachgebiet bekannt ist). In diesem Beispiel agglomerieren die Impfsubstanzteilchen in verschiedenen Ausmaßen, wodurch multimodale Populationen von Impfsubstanzteilchen gebildet werden. Obwohl solche Mikroagglomerationsschritte typischerweise Polymerteilchen-Feststoffkonzentrationen von weniger als 40 % erfdern, ist es vorgesehen, das weitere Quell- und/oder Auswachsschritte, die auf solche mikroagglomerierten Impfsubstanzteilchen angewandt werden, zur Bildung von Polymeradditivsystemen führen, die Feststoffanteile von mehr als 50 % aufweisen.
Die Herstellung einer Kombination von zwei Polymerteilchenpopulationen, die sich bezüglich der Teilchengröße unterscheiden, kann unter Verwendung von zwei Impfsubstanzen bereitgestellt werden, die bezüglich der Größe und/oder der Zusammensetzung variieren. Die Endgröße der Teilchen hängt von der Ausgangsgröße und der Ausgangszusammensetzung der Impfsubstanzen ab. Wenn die Impfsubstanzen die gleichen Zusammensetzungen aufweisen, wachsen sie und/oder quellen sie typischerweise mit ähnlichen Geschwindigkeiten der „Masseaufnahme". Der Begriff „Masseaufnahme" bezieht sich auf die Zunahme der Masse der Polymerteilchen, die sich aus zusätzlichem Monomer und/oder Polymer ergibt.
Die Geschwindigkeiten der Masseaufnahme können gemäß Polymer-thermodynamischen Prinzipien abgeschätzt werden, die dem Fachmann bekannt sind. Wenn beispielsweise die Impfsubstanzzusammensetzungen verschieden sind, dann wird die Geschwindigkeit der Masseaufnahme im Allgemeinen verschieden sein. Wenn die Impfsubstanzen die gleiche Zusammensetzung, jedoch eine unterschiedliche Größe aufweisen, dann werden die größeren Impfsubstanzteilchen während der Masseaufnahme im Allgemeinen größer bleiben. Ebenso führt die Erhöhung des Molekulargewichts des Polymers in den Impfsubstanzen im Allgemeinen zu kleineren Endpolymerteilchen. Im Allgemeinen können diese und andere Anhaltspunkte zur Steuerung der Polymerteilchengröße mittels Gleichgewichtsquellberechnungen gemäß den Prinzipien der Polymerthermodynamik und der Polymerreaktionskinetik abgeschätzt werden, was dem Fachmann bekannt ist.
Unter Verwendung des Quellverfahrens können typische Teilchengrößen im Bereich von 100 nm bis 50000 nm bereitgestellt werden. Mehr bevorzugt werden mit einem Quellverfahren Polymerteilchen im Bereich von 1000 nm bis 50000 nm einfach hergestellt.
Es ist auch vorgesehen, dass eines oder mehrere dieser Verfahren kombiniert werden kann bzw. können, um die erfindungsgemäßen Polymeradditivsysteme herzustellen. Der Fachmann kann nach dem Lesen dieser Beschreibung einfach festlegen, welches spezifische Verfahren am Besten zu den Anforderungen passt.
In einem weiteren spezifischen Beispiel, bei dem das Polymeradditivsystem in einer Emulsionsform vorliegt, umfasst das Verfahren mindestens die folgenden Schritte. Als erstes wird ein Reaktionsgemisch für eine wässrige Emulsionspolymerisation bereitgestellt, das eine erste und eine zweite Population von Polymerteilchen umfasst. Dann wird eine erste Gruppe von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomer(en) in der wässrigen Emulsion derart polymerisiert, dass eine dritte Population von Polymerteilchen gebildet wird. Die Bildung der dritten Population kann durch die Zugabe eines Überschusses von Seife zur Bildung von Impfsubstanzteilchen bereitgestellt werden, wie es in einer vorstehenden Ausführungsform beschrieben worden ist, oder sie kann separat zugesetzt werden. Der Schritt des Quellens und/oder Auswachsens der ersten, der zweiten und/oder der dritten Population von Polymerteilchen folgt anschließend gemäß den in einer vorstehenden Ausführungsform beschriebenen Verfahren.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine nicht-wässrige Polymerisation eingesetzt, um die feste Komponente herzustellen, die eine erste und eine zweite Population von Polymerteilchen enthält. Dies kann z.B. unter Verwendung einer Dispersionspolymerisation bereitgestellt werden, bei der ein Lösungsmittel, wie z.B. ein Alkohol, das Reaktionsmedium ist. Das Reaktionsmedium wird mit einem oder mehreren Monomer(en) gemischt, wobei das Polymer gebildet wird und aus dem Lösungsmittel ausfallen kann, so dass eine erste Population von Polymerteilchen gebildet wird. Anschließende Schritte des Zugebens weiteren Monomers zur Bildung zusätzlicher Populationen von Polymerteilchen werden bereitgestellt, um ein Kunststoffadditivsystem mit hohem Feststoffanteil zu bilden.
Zur Herstellung von Polymerteilchen, die in Polymeradditivsystemen geeignet sind, sind auch inverse Emulsionspolymerisationsverfahren vorgesehen. Diese Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind, umfassen eine wässrige Phase, die in einer organischen Phase dispergiert ist. In diesem Verfahren polymerisieren wasserlösliche Monomere, welche die wässrige Phase bevorzugen, zur Bildung von Polymerteilchen, die in einer organischen Phase dispergiert sind.
Verschiedene Verfahren zur Herstellung von Populationen von Polymerteilchen umfassen eine Lösungspolymerisation, eine Dispersions- oder Suspensionspolymerisation, eine Mikroemulsionspolymerisation, eine Miniemulsionspolymerisation; eine Strahl-Tröpfchenpolymerisation; eine Sieb-Tröpfchenpolymerisation und dergleichen. Diese verschiedenen Verfahren sind zur Herstellung von Polymerteilchendispersionen mit einem mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von 20 nm bis 50000 nm geeignet. Typischerweise umfassen die Flüssigkeiten, die in diesem Verfahren vorliegen, Wasser und/oder organische Lösungsmittel, wobei der Bereich und die Art für jedes dieser Polymerisationsverfahren dem Fachmann bekannt sind.
Diese verschiedenen Verfahren zur Herstellung von Populationen von Polymerteilchen umfassen typischerweise eine oder mehrere der Flüssigkeiten in der folgenden Gruppe: Monomere, Lösungsmittel, nicht-Lösungsmittel, Kettenübertragungsmittel, Initiatoren, Seifen, Pufferlösungen, Stabilisatoren zur Verhinderung einer Polymerteilchenkoaleszenz, Vernetzer, Pfropfverknüpfungsmittel, Inhibitoren für die wässrige Phase zur Verhinderung einer Polymerisation in der wässrigen Phase und dergleichen. Demgemäß umfassen die Polymeradditivsysteme der vorliegenden Erfindung typischerweise eine oder mehrere dieser Flüssigkeiten.
In dem erfindungsgemäßen Polymeradditivsystem sind die erste und die zweite Population von Polymeradditivteilchen bezüglich der Zusammensetzung im Wesentlichen gleich. Es liegt innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung, dass die erste und die zweite Population bezüglich der Zusammensetzung im Wesentlichen gleich sind, so lange Polymere in beiden Populationen mindestens etwa 85 Gewichtsprozent der gleichen Art von Polymereinheiten gemeinsam haben. Typischerweise werden die zwei Populationen im Wesentlichen bezüglich der Zusammensetzung gleich sein, wenn sie mindestens etwa 90 Gewichtsprozent, mehr bevorzugt mindestens etwa 95 Gewichtsprozent der gleichen Art von Polymereinheiten gemeinsam haben. Diese geringfügigen Unterschiede jeder Population bezüglich der Zusammensetzungen ändern die Zusammensetzungen der Polymerteilchen nicht wesentlich. Demgemäß können solche geringfügigen Unterschiede bezüglich der Zusammensetzung zwischen der ersten und der zweiten Population von Polymerteilchen umfassen: Unterschiede bei der Impfsubstanzteilchenzusammensetzung, die zur Herstellung des kleinen Modus und des großen Modus verwendet werden; Unterschiede bei dem Molekulargewicht des Polymers; Unterschiede bei der Verwendung von Polymerisationshilfsstoffen, wie z.B. Kettenübertragungsmitteln, Emulgatoren, ionischen Spezies, Initiatoren und Fragmenten davon, nicht umgesetzten chemischen Spezies und dergleichen.
Bei einer spezifischen Ausführungsform dieser Erfindung enthält die feste Komponente des Polymeradditivsystems eine oder mehrere zusätzliche Population(en) von Polymeradditivteilchen. In dieser Ausführungsform kann bzw. können die eine oder mehreren zusätzlichen Population(en) von Polymeradditivteilchen bezüglich der Zusammensetzung im Wesentlichen mit der ersten und der zweiten Population identisch oder davon verschieden sein.
Beispiele für Polymerteilchenzusammensetzungen, die vorgesehen sind, können unter anderem von den folgenden Polymerzusammensetzungen abgeleitet sein: Polymere, abgeleitet von Dien-, Dien/Vinyl-aromatischen oder vernetzten Dien/Vinyl-aromatischen Monomeren, Polymere, abgeleitet von (C₁ bis C₂₀)Alkyl(meth)acrylaten; Copolymere, abgeleitet von (C₁ bis C₂₀)Alkyl(meth)acrylaten (z.B. 2-Ethylhexylacrylat, das mit einem Butylacrylat gemischt ist); Copolymere, abgeleitet von (C₁ bis C₂₀)Alkylmethacrylaten, die im Comonomerverhältnis variieren; Copolymere, abgeleitet von (C₁ bis C₂₀)Alkyl(meth)acrylaten, die im Comonomerverhältnis variieren, um Unterschiede in der Glasübergangstemperatur bereitzustellen, z.B. ein Polymer mit hoher Tg (mehr als 75°C) und ein Polymer mit niedriger Tg (weniger als 0°C); Ethylen-Vinylacetat („EVA")-Typ-Copolymere; chloriertes Polyethylen („CPE"); Polymere, abgeleitet von Olefinen; Copolymere odas Blends, die Copolymere enthalten, die von (C₁ bis C₂₀)Alkyl(meth)acrylaten abgeleitet sind, die mit EVA oder chloriertem Polyethylen („CPE") oder Polyolefinen gemischt sind.
Beispiele für unterschiedliche Polymerteilchenzusammensetzungen, die vorgesehen sind, umfassen Polymerteilchenzusammensetzungen, bei denen die Polymerteilchen enthalten: Einen Schlagfestmacher und ein Verarbeitungshilfsmittel, z.B. ein Polymer 1, das mehr als 50 % einer Komponente mit niedriger Tg enthält, und ein Polymer 2, das mehr als 50 % einer Komponente mit hoher Tg enthält; zwei Verarbeitungshilfsmittel („PA"), z.B. zwei im Wesentlichen unvernetzte Polymere mit mehr als 50 % einer Komponente mit hoher Tg; ein Gleit-PA plus ein PA, z.B. unvernetzte Polymere, wobei mindestens ein Polymer aus mehr als 50 % eines Polymers mit hoher Tg besteht und das andere Polymer von Butylacrylat und Styrol abgeleitet ist. Darüber hinaus können in der vorliegenden Erfindung Acrylnitril- („AN"-) enthaltende Polymere, typischerweise Verarbeitungshilfsmittel auf Styrol-AN-Basis und/oder Butadien-Styrol-AN-Schlagfestmacher kombiniert werden. Kombinationen aus Polyolefin- und Fluorpolymerteilchen, die beide durch eine Lösung hergestellt werden können, sind ebenfalls kombinierbar.
Eine spezifische Ausführungsform unterschiedlicher Zusammensetzungen von Polymerteilchen liegt dann vor, wenn eine Ausgewogenheit zwischen einer Schlagfestigkeitseffizienz und einer UV-Beständigkeit gewünscht ist. In diesem Fall können unterschiedliche Zusammensetzungen mit dem folgenden Verfahren bereitgestellt werden: Es wird ein Emulsionsblend eines Dien-enthaltenden Schlagfestmachers mit einem Schlagfestmacher auf Acryl-Basis bereitgestellt.
Eine spezifische Ausführungsform verschiedener Arten von Polymeradditivteilchen besteht darin, dass die erste und die zweite Population als Schlagfestmacher geeignet sind und die zusätzliche(n) eine oder mehreren Population(en) als Verarbeitungshilfsmittel geeignet ist bzw. sind. Eine weitere spezifische Ausführungsform verschiedener Arten von Polymeradditivteilchen besteht darin, dass die erste und die zweite Population als Verarbeitungshilfsmittel geeignet sind und die zusätzliche(n) eine oder mehreren Population(en) als Schlagfestma cher geeignet ist bzw. sind. Kombinationen verschiedener Polymeradditive sind für den Fachmann in einfacher Weise ersichtlich.
Eine weitere spezifische Ausführungsform, bei der das Polymeradditivsystem unterschiedliche Zusammensetzungen von Polymerteilchen enthält, liegt dann vor, wenn eine Ausgewogenheit zwischen einer Schlagfestigkeitseffizienz und einer UV-Beständigkeit gewünscht ist. In diesem Fall können unterschiedliche Zusammensetzungen mit dem folgenden Verfahren bereitgestellt werden: Es wird ein Emulsionsblend eines von Dien abgeleiteten Schlagfestmachers mit einem von Acryl abgeleiteten Schlagfestmacher bereitgestellt. Für die Zwecke der Bereitstellung eines hohen Feststoffanteils ist es vorgesehen, von zwei Dien-abgeleiteten Polymerimpfsubstanzteilchen, die bezüglich des Durchmessers variieren, zur Herstellung der ersten und der zweiten Population von Polymerteilchen auszugehen, die bezüglich des Durchmessers um mindestens 50 % variieren. Monomere des Dien-Typs werden anschließend in der Gegenwart dieser Impfsubstanzteilchen polymerisiert, um die erste und die zweite Population von Dien-abgeleiteten Polymerteilchen zu bilden. Zusätzliche Impfsubstanzteilchen werden den Reaktionsmedien, welche die erste und die zweite Population von Dienabgeleiteten Teilchen enthalten, entweder zugesetzt oder in diesen gebildet. Anschließend findet eine Polymerisation einer anderen Art von einem oder mehreren Monomeren, wie z.B. (C₁ bis C₂₀) Alkyl(meth)acrylaten, auf oder in den zusätzlichen Impfsubstanzteilchen statt. Gemäß dieser spezifischen Ausführungsform könnte ein Schlagfestmacher des Methacrylat-Butadien-Styrol-Typs („MBS"-Typs), der ferner ein Acryl-Verarbeitungshilfsmittel enthält, in einer Feststoffkonzentration von mehr als 50 % hergestellt werden.
In einer Ausführungsform der Herstellung eines Polymeradditivsystems, bei der eine Polymerkomponente durch die Verwendung des Polymeradditivsystems mit hohem Feststoffanteil modifiziert wird, können die Polymeradditivsysteme, die typischerweise in diesem Verfahren verwendet werden, eine feste Komponente aufweisen, die eine oder mehrere zusätzliche Population(en) von Polymerteilchen enthalten kann, die sich von der ersten und der zweiten Population von Polymerteilchen unterscheidet bzw. unterscheiden. Diese Unterschiede können auf Unterschiede bei den physikalischen Eigenschaften zurückzuführen sein. Beispiele für Unterschiede bei den physikalischen Eigenschaften umfassen: Größe, Form, Glasübergang, Härte, Brechungsindex oder andere optische Eigenschaften, Wärme- oder UV-Stabilität und dergleichen. Unterschiede bei den Polymerteilchen können sich auch aus Unterschieden bei den chemischen Eigenschaften ergeben. Beispiele für Unterschiede bei den chemischen Eigenschaften umfassen: Monomerzusammensetzungen, Oberflächenaktivität, Copolymerzusammensetzung und -sequenz, Verhältnis und Zusammensetzung verschiede ner Polymerphasen innerhalb der Teilchen, Molekulargewicht, Gegenwart funktioneller oder reaktiver Gruppen auf dem Polymer, Morphologie und dergleichen.
In einer anderen Ausführungsform der Herstellung eines Polymeradditivsystems kann jedwede der einen oder mehreren dieser Flüssigkeit(en) leicht in die flüssige Komponente des Polymeradditivs durch direktes Zugeben, Emulgieren oder Suspendieren durch Suspendiermittel in Wasser oder einem geeigneten Lösungsmittel und gegebenenfalls Anwenden einer Scherung einbezogen werden. Die Menge dieser Flüssigkeiten in der flüssigen Komponente kann im Bereich von 0 bis 100 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 0 bis 20 Gewichtsprozent und insbesondere von 0 bis 10 Gewichtsprozent der flüssigen Komponente liegen. Die Menge der Emulsionsstabilisatoren kann im Bereich von 0 bis 100 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 0 bis 5 Gewichtsprozent und insbesondere von 0,01 bis 2 Gewichtsprozent der flüssigen Komponente liegen. Die Menge der Entschäumer kann im Bereich von 0 bis 100 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 0 bis 10 Gewichtsprozent und insbesondere von 0 bis 5 Gewichtsprozent der flüssigen Komponente liegen.
Abhängig von der gewünschten Endanwendung und den Eigenschaften kann die Menge der flüssigen Komponenten, wie z.B. Weichmachern, organischen Lösungsmitteln, Alkoholen, Esterbioziden, UV-Stabilisatoren, Verlaufmitteln, Gleitmitteln, Ölen, Farbstoffen, Rheologiemodifiziermitteln, Wärmestabilisatoren, Antioxidationsmitteln und/oder Formentrennmitteln im Bereich von 0 bis 100 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 0 bis 20 Gewichtsprozent und insbesondere von 0 bis 10 Gewichtsprozent der flüssigen Komponente liegen. Wenn zwei oder mehr der vorstehend genannten Flüssigkeiten in der flüssigen Komponente des Polymeradditivsystems vorliegen, dann ist es offensichtlich, dass deren Gesamtgewichtsanteil bezogen auf das Gesamtgewicht der flüssigen Komponente nicht höher als 100 % sein kann.
In einer spezifischen Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Polymeradditivsystems kann eine Dispersion fester oder flüssiger Gleitmittelteilchen durch Emulgieren des festen oder flüssigen Gleitmittels in Wasser oder einem anderen nicht-Lösungsmittel mit einem grenzflächenaktiven Mittel und Schermischen in das Polymeradditivsystem einbezogen werden. Die Gleitmittelemulsion wird dann in das Polymeradditivsystem eingemischt. In einer ähnlichen Weise kann als weitere Ausführungsform das feste oder flüssige Gleitmittel in einer Emulsion, einem Latex, einer Dispersion oder einer Suspension emulgiert werden, die bzw. der eine oder mehrere Komponente(n) des Polymeradditivsystems enthält. In einem spezifischen Beispiel kann das Gleitmittel durch Zugeben eines grenzflächenaktiven Mittels und Schermischen in einer Emulsion mit hohem Feststoffanteil, welche die zwei oder mehr Populationen von Polymeradditivteilchen enthält, emulgiert werden. In einer ähnlichen Weise können Wärmestabilisatoren ebenfalls emulgiert und dem Polymeradditivsystem gemäß diesen Verfahren zugesetzt werden, da Wärmestabilisatoren meistens als Flüssigkeiten, Öle oder Feststoffe, die wasserunlöslich sind, bereitgestellt werden.
In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Polymeradditivsystems kann die flüssige Komponente einen wasserlöslichen Wärmestabilisator durch Bereitstellen von zweckmäßigen reaktiven Liganden mit hoher Polarität, die mit Zinn oder anderen Metallen reagieren, die in dem Fachgebiet der Stabilisierung bekannt sind, enthalten. Der stark polare Charakter wird den Liganden typischerweise durch Bereitstellen kurzer Alkylgruppen verliehen, die typischerweise ein niedriges Molekulargewicht aufweisen. Beispiele umfassen Mercaptoethanol oder Thioglykolsäure.
In einer anderen spezifischen Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Polymeradditivsystems können Stabilisatoren und Gleitmittel in die flüssige Komponente mit organischen Lösungsmitteln als flüssige Phase einbezogen werden. Da Stabilisatoren und Gleitmittel typischerweise wasserunlöslich sind, können sie in die flüssige Komponente des Polymeradditivsystems unter Verwendung organischer Lösungsmittel und gegebenenfalls Seife, um diese zu lösen oder zu dispergieren, einbezogen werden. Diesbezüglich können verschiedene Lösungsmittel/Öl/wässrig/Seife-Kombinationen verwendet werden, um Dispersionen oder Lösungen eines Additivs oder mehrerer Additive, wie z.B. Stabilisatoren und Gleitmittel, in der flüssigen Komponente des Polymeradditivsystems bereitzustellen.
In einer anderen spezifischen Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Polymeradditivsystems können verschiedene flüssige und feste Komponenten, wie z.B. Stabilisatoren und Costabilisatoren, durch Polymerisieren eines Einkapselungspolymers mittels einer Suspensions- oder Emulsionspolymerisation in der Gegenwart einer Emulsion, Suspension, Dispersion oder Aufschlämmung von Stabilisatorteilchen, wie es in dem vorstehend beschriebenen Verfahren durchgeführt wird, mikroeingekapselt werden.
Costabilisatoren sind auch wichtig und umfassen unter anderem epoxidiertes Sojabohnenöl („ESO"), organische Verbindungen auf Phosphitbasis, beta-Diketone und bestimmte mineralische Füllstoffe. Die bestimmten mineralischen Füllstoffe, die als Costabilisatoren wirken, umfassen typischerweise Hydrotalkite, die in den meisten Flüssigkeiten unlösliche Feststoffe sind. Costabilisatoren werden typischerweise zusammen mit verschiedenen Wärmestabilisatoren auf Zinnbasis und auf gemischter Metallbasis und Bleibasis und dergleichen verwendet, wie es in dem Fachgebiet bekannt ist. Costabilisatoren fangen typischerweise Chlorwasserstoffsäure ein, die sich während des Abbaus von PVC bildet. Typischerweise findet dieses Einfangen dadurch statt, dass die Costabilisatoren mit den Abbaunebenprodukten des PVC einen Komplex bilden. Andere Costabilisatoren umfassen Antioxidationsmittel, die einen oxidativen Abbau hemmen.
Andere Stabilisatoren, die in die flüssige Komponente des Polymeradditivsystems einbezogen werden können, umfassen Uracilderivate. Typischerweise sind 0 bis 10 Gewichtsprozent dieser Stickstoff-enthaltenden Stabilisatorkomponenten geeignet, um den Abbau in Polymerharzen wie z.B. PVC zu vermindern. Verschiedene Uracilderivate können in der vorliegenden Erfindung als von den vorstehenden Stabilisierungsmitteln verschiedene Stabilisierungsmittel einbezogen werden. Beispiele für solche Uracilderivate umfassen: 2-Phenylindole; Aminocrotonate; N-substituierte Maleimide; Uracil; die in dem deutschen Patent 19,741,778 beschriebenen 1,3-Dialkyl-5-aminouracilderivate und die in der australischen Patentanmeldung AU-A-48232-96 beschriebenen Pyrrolodiazindione.
In einer anderen spezifischen Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Polymeradditivsystems können in das Polymeradditivsystem verschiedene Treibmittel zum Schäumen von Polymerzusammensetzungen einbezogen werden. Es sind verschiedene Treibmittel bekannt und diese können in dieser Erfindung verwendet werden. Typische Treibmittel zersetzen sich thermisch bei erhöhten Temperaturen und bilden ein Gas. Wenn sie in ein geschmolzenes Polymer eingemischt werden, führt die Erzeugung eines Gases dazu, dass das geschmolzene Polymer einen Schaum oder eine Zellenstruktur bildet. Typische Treibmittel umfassen Azoverbindungen und Natriumborhydrid, die beide in einem flüssigen Medium verwendet werden können und dadurch der flüssigen Komponente des Polymeradditivsystems zugesetzt werden können.
In einer anderen spezifischen Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Polymeradditivsystems enthält die flüssige Komponente im Wesentlichen kein Wasser. Ein spezifisches Beispiel zur Bereitstellung dieser Ausführungsform besteht darin, dass ein Teil der festen Komponente des Polymeradditivsystems durch ein Lösungspolymer bereitgestellt wird und ein Teil der flüssigen Komponente durch das Lösungsmittel bereitgestellt wird, das zur Herstellung des Lösungspolymers verwendet wird. Ein weiteres Beispiel besteht darin, dass Polymerteilchen, die in wässrigen Medien hergestellt worden sind, zuerst getrocknet und dann in einer nicht-wässrigen Flüssigkeit wieder dispergiert werden. Jedwedes der verschiedenen bekannten Verfahren zur Bereitstellung von Polymerteilchen, die im Wesentlichen frei von Wasser sind, kann in dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform verwendet werden.
In einer anderen Ausführungsform zur Herstellung eines Polymeradditivsystems können die Polymeradditivteilchen mindestens ein Polymeradditiv enthalten, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Schlagfestmacher, Verarbeitungshilfsmittel, Gleitverarbeitungshilfsmittel, optische Modifiziermittel, Hohlkugeln, Wachse, Toner, Antistatikmittel, Cellulosematerialien, Öle, Rheologiemodifiziermittel, Pulverfließhilfsmittel, Schmelzflusshilfsmittel, Dispergierhilfsmittel, Weichmacher, Füllstoffe, optische Modifiziermittel, Oberflächenrauhigkeitsmodifiziermittel, Oberflächenchemiemodifiziermittel, Haftmodifiziermittel, Oberflächenhärtungsmittel, verträglichmachende Mittel, Diffusionsbarrieremodifiziermittel, Versteifungsmittel, flexibelmachende Mittel, Formentrennmittel, Verarbeitungsmodifiziermittel, Treibmittel, Wärmeisolatoren, Wärmeleiter, elektrische Isolatoren, elektrische Leiter, Bioabbaumittel, innere Trennmittel, Haftvermittler, Flammverzögerungsmittel, Rauchunterdrückungsmittel. Diese anderen Additive können durch die folgenden Verfahren einbezogen werden: Direkte Zugabe des Additivs zu dem Polymerflüssigkeitssystem, Emulgieren oder Suspendieren des zweiten Additivs in dem Polymerflüssigkeitsadditiv, Copolymerisieren oder Einkapseln der zweiten Additivkomponente während der Herstellung des Polymerflüssigkeitsadditivs, Polymerisation des Flüssigkeitsadditivs in der Gegenwart des zweiten Additivs zur Bildung eines in-situ-Gemischs, Zugabe des zweiten Additivs während eines anschließenden Misch- oder Trocknungs- oder Isolierschritts.
In einer anderen Ausführungsform zur Herstellung eines Polymeradditivsystems können die Polymeradditivteilchen kugelförmig sein. Verfahren zur Herstellung kugelförmiger Teilchen umfassen: Emulsion, Lösung, Suspension, Dispersion, Miniemulsion, Mikroemulsion. Andere vorgesehene Teilchen, die nicht kugelförmig sind, umfassen: Mehrfachhöcker-, himbeer- oder hantelförmige Teilchen, elliptische Teilchen mit hohem Seitenverhältnis und Fasern und dergleichen. Solche nicht-kugelförmigen Teilchen können mit bekannten Verfahren hergestellt werden.
Eine weitere Ausführungsform dieser Erfindung umfasst neue Polymerzusammensetzungen, die eine Polymerkomponente und eine Polymeradditivkomponente umfassen. In dieser Ausführungsform wird die neue Polymerzusammensetzung mit einem Verfahren hergestellt, das den Schritt des Bildens eines Blends aus mindestens der Polymerkomponente und einem Polymeradditivsystem umfasst, wobei das Polymeradditivsystem eine flüssige Komponente und eine feste Komponente umfasst. Die feste Komponente des Polymeradditivsystems umfasst wiederum mindestens zwei Populationen von Polymeradditivteilchen. Diese Polymerteilchenpopulationen sind bezüglich der Zusammensetzung im Wesentlichen gleich, unterscheiden sich jedoch um mindestens 50 % bezüglich der Teilchengröße. Der Feststoffgewichtsanteil des Polymeradditivsystems beträgt ebenfalls mehr als 50 %, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymeradditivsystems. Das Verfahren zur Herstellung der Polymerzusammensetzungen sieht vor, dass in der festen Komponente des Polymeradditivsystems auch ein oder mehrere zusätzliche Population(en) von Polymerteilchen vorliegen kann bzw. können. Die eine zusätzliche Population oder die mehreren zusätzlichen Populationen von Polymerteilchen können sich bezüglich mindestens einer der folgenden Eigenschaften unterscheiden: Die Eigenschaften, die sie einer Polymerzusammensetzung verleihen, der sie zugesetzt werden können, ihrer Größe, ihrer chemischen Zusammensetzung, ihres physikalischen Zustands und/oder ihrer Form.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Herstellung einer Polymerzusammensetzung, die eine Polymerkomponente und ein Polymeradditivsystem umfasst. In dieser Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt (I) des Kontaktierens der Polymerkomponente mit einem Polymeradditivsystem, um ein Gemisch zu bilden, wobei das Polymeradditivsystem a) eine flüssige Komponente und b) eine feste Komponente umfasst. In dieser Ausführungsform umfasst die feste Komponente mindestens Polymeradditivteilchen, wobei die Polymeradditivteilchen mindestens (i) eine erste Population von Teilchen und (ii) eine zweite Population von Teilchen umfassen, wobei die Zusammensetzungen der Polymerteilchen in der ersten und der zweiten Population im Wesentlichen gleich sind. Während der mittlere Teilchendurchmesser der ersten Population von Teilchen in dieser Ausführungsform typischerweise um mindestens 50 % größer ist als der mittlere Teilchendurchmesser der zweiten Population von Teilchen, können die mittleren Teilchendurchmesser weiter variieren.
In dieser Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren auch den Schritt (II) des Entfernens mindestens eines Teils der flüssigen Komponente von dem Gemisch. Es können jedwede Wasserentfernungsverfahren verwendet werden, die auf dem Gebiet der Polymerverarbeitung bekannt sind. Diese umfassen das Entwässern an verschiedenen Punkten in den Verfahren (z.B. sind Entwässern mit der Polymerkomponente, Entwässern vor dem Mischen, Entwässern während des Mischens, Entwässern im Extruder, usw., typische Vorgänge, die zur Entfernung von Wasser verwendet werden). Typischerweise wird die Flüssigkeit durch Wärme verflüchtigt, um eine Entfernung zu bewirken. Zur Erhöhung der Feststoffkonzentration fließfähiger Formen des Polymeradditivsystems können verschiedene Filtrationsverfahren wie z.B. Ultrafiltration, Mikrofiltration, Umkehrosmose verwendet werden. Fließfähige Formen des Polymeradditivsystems umfassen eine Flüssigkeit, eine Lösung, eine Emulsion, einen Latex, eine Suspension, eine Aufschlämmung, eine Dispersion und dergleichen.
In der folgenden Liste von Verfahrensmodifizierungen sind verschiedene andere Ausführungsformen zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung durch Mischen eines Polymerharzes mit dem Polymeradditivsystem angegeben. Weitere Details sind in diesem Dokument angegeben:

– Im Schritt (I) kann die flüssige Komponente in einer Menge von mindestens 1 Gewichtsprozent vorliegen, wobei der Gewichtsprozentsatz auf dem Gesamtgewicht des Polymeradditivsystems basiert.
– Im Schritt (I) kann die flüssige Komponente in einer Menge von weniger als 50 Gewichtsprozent vorliegen, wobei der Gewichtsprozentsatz auf dem Gesamtgewicht des Polymeradditivsystems basiert.
– Im Schritt (I) kann die feste Komponente in einer Menge von mehr als 50 Gewichtsprozent vorliegen, wobei der Gewichtsprozentsatz auf dem Gesamtgewicht des Polymeradditivsystems basiert.
– Im Schritt (I) liegen die Polymeradditivteilchen in einer Menge von höchstens 99 Gewichtsprozent vor, wobei der Gewichtsprozentsatz auf dem Gesamtgewicht des Polymeradditivsystems basiert.
– Im Schritt (I) kann die flüssige Komponente mindestens 5 Gewichtsprozent Wasser enthalten, wobei der Gewichtsprozentsatz auf dem Gesamtgewicht der flüssigen Komponente des Polymeradditivsystems basiert.
– Im Schritt (I) kann die flüssige Komponente höchstens 100 Gewichtsprozent Wasser enthalten, wobei der Gewichtsprozentsatz auf dem Gesamtgewicht der flüssigen Komponente des Polymeradditivsystems basiert.
– Im Schritt (I) kann die flüssige Komponente mindestens eine Flüssigkeit aus der folgenden Gruppe enthalten: Wasser, organische Lösungsmittel, Alkohole, Ester, Weichmacher, Emulsionsstabilisatoren, Entschäumer, Verlaufmittel, Biozide, UV-Stabilisatoren, Gleitmittel, Öle, Farbstoffe, Rheologiemodifiziermittel, Wärmestabilisatoren, Costabilisatoren, Antioxidationsmittel, Formentrennmittel, Oligomere, Monomere und Kombinationen davon.
– Im Schritt (I) kann die flüssige Komponente im Wesentlichen kein Wasser enthalten.
– Die Polymeradditivteilchen enthalten mindestens ein Polymeradditiv, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Schlagfestmacher, Verarbeitungshilfsmittel, Gleitverarbeitungshilfsmittel, optische Modifiziermittel, Hohlkugeln, Wachse, Toner, Antistatikmittel, Cellulosematerialien, Öle, Rheologiemodifiziermittel, Pulverfließhilfsmittel, Schmelzflusshilfsmittel, Dispergierhilfsmittel, Weichmacher, Füllstoffe, optische Modifiziermittel, Oberflächenrauhigkeitsmodifiziermittel, Oberflächenchemiemodifiziermittel, Haftmodifiziermittel, Oberflächenhärtungsmittel, verträglichmachende Mittel, Diffusionsbarrieremodifiziermittel, Versteifungsmittel, flexibelmachende Mittel, Formentrennmittel, Verarbeitungsmodifiziermittel, Treibmittel, Wärmeisolatoren, Wärmeleiter, elektrische Isolatoren, elektrische Leiter, Bioabbaumittel, innere Trennmittel, Haftvermittler, Flammverzögerungsmittel, Rauchunterdrückungsmittel.
– Die Polymeradditivteilchen können kugelförmig sein.
– Die erste Population der Polymeradditivteilchen kann einen mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von 10 nm bis 50000 nm aufweisen.
– Die zweite Population der Polymeradditivteilchen kann eine mittlere Teilchengrößenverteilung im Bereich von etwa 10 nm bis etwa 50000 nm aufweisen.
– Das Polymeradditivsystem kann in mindestens einer der folgenden Formen vorliegen: Einer Emulsion, einer Suspension, einer Dispersion, eines Latex, einer Paste, eines Pellets, eines Pulvers oder eines Nasskuchens.
– Die feste Komponente des Polymeradditivsystems kann ferner mindestens eine der folgenden Substanzen enthalten: Wachse, Pigmente, Trübungsmittel, Füllstoffe, Tone mit getrennten Schichten, Toner, Antistatikmittel, Metalle, Flammverzögerungsmittel, Wärmestabilisatoren, Costabilisatoren, Antioxidationsmittel, Cellulosematerialien, Schlagfestmacher, Verarbeitungshilfsmittel, Gleitverarbeitungshilfsmittel, innere Gleitmittel, äußere Gleitmittel, Öle, Rheologiemodifiziermittel, Pulverfließhilfsmittel, Schmelzflusshilfsmittel, Dispergierhilfsmittel, UV-Stabilisatoren, Weichmacher, Füllstoffe, optische Modifiziermittel, Oberflächenrauhigkeitsmodifiziermittel, Oberflächenchemiemodifiziermittel, Haftmodifiziermittel, Oberflächenhärtungsmittel, verträglichmachende Mittel, Diffusionsbarrieremodifiziermittel, Versteifungsmittel, flexibelmachende Mittel, Formentrennmittel, Verarbeitungsmodifiziermittel, Treibmittel, Wärmeisolatoren, Wärmeleiter, elektrische Isolatoren, elektrische Leiter, Bioabbaumittel, Antistatikmittel, innere Trennmittel, Haftvermittler, Flammverzögerungsmittel, Rauchunterdrückungsmittel, Antitropfmittel oder Farbmittel.
– Die Polymerkomponente kann mindestens eine der folgenden Substanzen enthalten: Polyamide, aromatische Polyester, Polycarbonat, Styrol-Acrylnitril-Copolymere, Styrolharze, Methylmethacrylat-Copolymere, Polyolefine, Polyvinylhalogenide, Polyamide, Epoxyharze, Polyacetale, Polyurethane und wärmehärtbare Harze, Polyetherketone, Polyarylate, Polysulfone, Polyimide und dergleichen, und Copolymere, Pfropfcopolymere und Blends davon.
– Bei der Bildung des Blends kann die Polymerkomponente zu Beginn in einer flüssigen Phase vorliegen.
– Bei der Bildung des Blends kann die Polymerkomponente zu Beginn in einer festen Phase vorliegen.
– Nach der Bildung des Blends kann die Polymerkomponente in einer flüssigen Phase vorliegen.
– Nach der Bildung des Blends kann die Polymerkomponente in einer festen Phase vorliegen.
– Bei der Bildung des Blends reagiert die Polymerkomponente mit mindestens einem Teil der flüssigen Komponente des Polymeradditivsystems.
– Bei der Bildung des Blends reagiert die Polymerkomponente mit mindestens einem Teil der festen Komponente des Polymeradditivsystems.
– Bei der Bildung des Blends reagiert die Polymerkomponente nicht mit entweder der festen Komponente des Polymeradditivsystems oder der flüssigen Komponente des Polymeradditivs.
– Bei der Bildung des Blends reagiert der mindestens eine Teil der festen Komponente des Polymeradditivsystems mit mindestens einem Teil der flüssigen Komponente des Polymeradditivs.
– Bei der Bildung des Blends reagiert die feste Komponente des Polymeradditivsystems nicht mit der flüssigen Komponente des Polymeradditivs.
– Bei der Bildung des Blends bildet mindestens ein Teil der festen Komponente des Polymeradditivsystems ein Nebenprodukt.
– Bei der Bildung des Blends bildet mindestens ein Teil der flüssigen Komponente des Polymeradditivsystems ein Nebenprodukt.
– Bei der Bildung des Blends bildet weder die feste Komponente des Polymeradditivsystems noch die flüssige Komponente des Polymeradditivs ein Nebenprodukt.
– Nach der Bildung des Blends kann das Blend mindestens einen Teil der flüssigen Komponente des Polymeradditivs enthalten.
– Nach der Bildung des Blends kann das Blend zu einem Produkt ausgebildet werden, das mindestens einen Teil der flüssigen Komponente des Polymeradditivs umfasst.
– Nach der Bildung des Blends kann das Blend zu einem Produkt ausgebildet werden, das im Wesentlichen keine flüssige Komponente des Polymeradditivs umfasst.
– Nach der Bildung des Blends kann das Blend im Wesentlichen keine flüssige Komponente des Polymeradditivs enthalten.
– Die Polymerzusammensetzung kann ferner mindestens ein zweites Polymeradditivsystem enthalten.
– Bei der Bildung des Blends kann mindestens ein Teil des zweiten Polymeradditivsystems mit mindestens einem Teil des ersten Polymeradditivsystems reagieren.
– Bei der Bildung des Blends kann im Wesentlichen kein Anteil des zweiten Polymeradditivsystems mit dem ersten Polymeradditivsystem reagieren.
– Bei der Bildung des Blends kann mindestens ein Teil des zweiten Polymeradditivsystems unter Bildung eines Nebenprodukts reagieren.
– Bei der Bildung des Blends kann im Wesentlichen kein Anteil des zweiten Polymeradditivsystems unter Bildung eines Nebenprodukts reagieren.
– Die Polymerzusammensetzung kann mindestens eine der folgenden Substanzen enthalten: Wachse, Pigmente, Trübungsmittel, Füllstoffe, Tone mit getrennten Schichten, Toner, Antistatikmittel, Metalle, Flammverzögerungsmittel, Wärmestabilisatoren, Costabilisatoren, Antioxidationsmittel, Cellulosematerialien, Schlagfestmacher, Verarbeitungshilfsmittel, Gleitverarbeitungshilfsmittel, innere Gleitmittel, äußere Gleitmittel, Öle, Rheologiemodifiziermittel, Pulverfließhilfsmittel, Schmelzflusshilfsmittel, Dispergierhilfsmittel, UV-Stabilisatoren, Weichmacher, Füllstoffe, optische Modifiziermittel, Oberflächenrauhigkeitsmodifiziermittel, Oberflächenchemiemodifiziermittel, Haftmodifiziermittel, Oberflächenhärtungsmittel, verträglichmachende Mittel, Diffusionsbarrieremodifiziermittel, Versteifungsmittel, flexibelmachende Mittel, Formentrennmittel, Verarbeitungsmodifiziermittel, Treibmittel, Wärmeisolatoren, Wärmeleiter, elektrische Isolatoren, elektrische Leiter, Bioabbaumittel, Antistatikmittel, innere Trennmittel, Haftvermittler, Flammverzögerungsmittel, Rauchunterdrückungsmittel, Antitropfmittel oder Farbmittel.
– Nach der Bildung des Blends kann das Blend zu einem Gegenstand ausgebildet werden.
– Nach der Bildung des Blends kann das Blend verwendet werden, um einen Gegenstand zu bilden.
– Die Polymerkomponente kann in einer Pulverform vorliegen.
– Die Polymerkomponente kann in der Form eines Nasskuchens vorliegen.
– Die Polymerkomponente kann in der Form einer Schmelze vorliegen.
– Das Polymeradditivsystem kann in der Form einer Emulsion vorliegen.
– Das Polymeradditivsystem kann in der Form einer koagulierten Aufschlämmung oder eines Nasskuchens vorliegen.
– Die Polymeradditivteilchen können mindestens 10 Gewichtsprozent eines kautschukartigen Kerns enthalten.
– In Polymeradditivteilchen, die einen kautschukartigen Kern enthalten, kann der kautschukartige Kern 70 Gewichtsprozent des Pfropfcopolymers übersteigen.
– In Polymeradditivteilchen, die einen kautschukartigen Kern enthalten, kann der kautschukartige Kern 90 bis 95 Gewichtsprozent des Pfropfcopolymers bilden.
– Das Trockengewichtsverhältnis von Polymeradditivsystem zu Polymerkomponentenpolymer kann im Bereich von 0,1:99,9 bis 50:50 liegen.

In einem Verfahren zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung, bei der eine Polymerkomponente unter Verwendung des erfindungsgemäßen Polymeradditivsystems modifiziert wird, werden die Polymerkomponente und mindestens ein Polymeradditivsystem gemischt, um die Polymerzusammensetzung zu bilden. Der Schritt des Mischens kann durch eines oder mehrere der folgenden Verfahren stattfinden: Einmischen des Polymeradditivsystems in eine Polymerkomponente. Typischerweise wird das Polymeradditivsystem eine fließfähige Form wie z.B. eine Emulsion, ein Fluid, ein Latex, eine Aufschlämmung, eine Dispersion oder eine Suspension sein. Der Mischschritt kann während jedweder der Stufen der Herstellung der Polymerkomponente stattfinden. Diese Stufen umfassen die Synthese und/oder die anschließende Isolierung und das Compoundieren; das Blendmischen des Polymeradditivsystems in die Polymerkomponente, wobei die Polymerkomponente typischerweise eine feste Form aufweist. Verschiedene feste Formen der Polymerkomponente umfassen Pulver, Körnchen und Pellets. Die Polymerkomponente kann auch als fließfähige Form vorliegen, wie z.B. als Emulsion, Fluid, Latex, Aufschlämmung, Dispersion oder Suspension.
In einer spezifischen Ausführungsform zur Herstellung der Polymerzusammensetzung durch Blendmischen der Polymerkomponente mit dem Polymeradditivsystem kann das Blendmischen mit der oder ohne die Verwendung eines mechanischen Rührens und Wärme durchgeführt werden. Das Blendmischen kann durch die direkte Zugabe des Polymeradditivsystems zu der Polymerkomponente im Schmelzzustand stattfinden. Der Schmelzzustand kann während eines Schmelzendverarbeitungsschritts zur Herstellung oder während eines Schmelzzwischenverarbeitungsschritts zur Herstellung von Polymerblends für ein(e) anschließende(s) Verarbeitung und Endformen vorliegen. Bei einem typischen Verfahren wird ein Polymeradditivsystem der Polymerkomponente zugesetzt, die in einer Pulverform vorliegt. Anschließend wird unter einer Scherung gerührt und es wird gegebenenfalls eine Wärmebehandlung durchgeführt, um eine Polymerzusammensetzung in der Form eines Pulverblends bereitzustellen. Die resultierende pulverförmige Polymerzusammensetzung ist für eine Schmelzverarbeitung durch beliebige Standardschmelzverarbeitungstechniken geeignet, die in dem Fachgebiet der Polymer- und Kunststoffverarbeitung bekannt sind. Diese Verarbeitungstechniken umfassen typischerweise Extrusion, Knetercompoundieren oder statisches Mischen, Spritzgießen, Blasformen, Thermoformen, Kalandrieren. Wärme kann durch mechanische Reibung unter Verwendung von z.B. thermokinetischen Mischern, Knetern oder Extrudern oder durch elektrische Mittel wie z.B. in einer elektrisch geheizten Vor richtung durchgeführt werden. Zusätzlich kann häufig ein Vakuum zur Entfernung niedrigsiedender flüssiger Komponenten wie z.B. Wasser effektiv verwendet werden.
Ein anderer Vorgang, durch den der Mischschritt durchgeführt werden kann, besteht darin, dass das Polymeradditivsystem der Polymerkomponente zugesetzt wird, während die Polymerkomponente synthetisiert wird. Als spezifisches Beispiel können Polymeradditivsysteme, die Wasser in der flüssigen Komponente enthalten, einfach mit den wässrig hergestellten Polymerkomponenten in dem Polymerkomponentenreaktionsbehälter, einem geeigneten Behälter oder in einer geeigneten Mischvorrichtung gemischt werden. Anschließend kann die Polymerzusammensetzung unter Verwendung der gleichen Trocknungsvorrichtung, die für die Polymerkomponente verwendet wird, oder einer davon verschiedenen Trocknungsvorrichtung getrocknet werden. Demgemäß ist in dieser Ausführungsform vorgesehen, dass die Polymerkomponente und das Polymeradditivsystem gemischt und zusammen getrocknet werden.
In einer anderen Ausführungsform zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung, bei der eine Polymerkomponente unter Verwendung des Polymeradditivsystems mit hohem Feststoffanteil modifiziert wird, können die Polymerteilchen in der festen Komponente die folgenden physikalischen Eigenschaften aufweisen: Einen hohen Anteil eines Polymers mit niedriger Tg, ein hohes Molekulargewicht, ein Brechungsindex nahe an dem Brechungsindex des Polymers oder ein Brechungsindex, der dem Brechungsindex des Polymers entspricht. Diese physikalischen Eigenschaften sind jeweils zur Bereitstellung der folgenden Funktionen als Kunststoffadditiv geeignet: Schlagfestmachen, Verarbeitungshilfsmittel und Verbesserung der Schmelzfestigkeit, Transparenz oder geringe Trübung.
In einer anderen Ausführungsform zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung, bei der eine Polymerkomponente unter Verwendung des Polymeradditivsystems mit hohem Feststoffanteil modifiziert wird, können die Polymerteilchen in der festen Komponente auch die folgenden chemischen Eigenschaften aufweisen: Eine chemische Acrylstruktur oder gesättigte chemische Struktur; eine Polymerkomponente mit einer Zusammensetzung, die mit der Polymermatrix mischbar oder damit verträglich ist. Diese chemischen Eigenschaften sind jeweils zur Bereitstellung der folgenden Funktionen als Kunststoffadditive geeignet: Wärmestabilität und UV-Stabilität, Dispersion und Einfachheit des Einmischens in die Polymerkomponente.
In einer spezifischen Ausführungsform zur Herstellung der Polymerzusammensetzung liegt die feste Komponente des Polymeradditivsystems in einer Menge von mindestens 50 Ge wichtsprozent vor, wobei der Gewichtsprozentsatz auf das Gesamtgewicht des Polymeradditivsystems bezogen ist. Wenn die feste Komponente in einer Menge von unter 50 % vorliegt, dann wird das Verfahren zur Herstellung des Polymeradditivs nicht so wirtschaftlich effizient sein und schließlich wird die Entfernung der größeren Flüssigkeitsmenge technisch schwieriger. Typischerweise liegt die feste Komponente in einer Menge von mehr als 55 Gewichtsprozent, mehr bevorzugt in einer Menge von mehr als 60 Gewichtsprozent und insbesondere in einer Menge von mehr als 65 Gewichtsprozent vor.
In einer anderen Ausführungsform zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung liegt die feste Komponente des Polymeradditivsystems in einer Menge von höchstens 99 Gewichtsprozent, vorzugsweise in einer Menge von höchstens 75 Gewichtsprozent vor, wobei der Gewichtsprozentsatz auf das Gesamtgewicht des Polymeradditivsystems bezogen ist. Wenn die feste Komponente in einer Menge von mehr als 75 % vorliegt, dann kann bzw. können eine Agglomeration und/oder eine hohe Viskosität die Handhabung und die Verarbeitung des Polymeradditivsystems stören.
In einer anderen Ausführungsform zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung kann die flüssige Komponente des Polymeradditivsystems im Wesentlichen kein Wasser enthalten. Typischerweise enthält das Polymeradditivsystem jedoch mindestens 5 Gewichtsprozent Wasser, wenn es dem Verfahren zugesetzt wird. Während der Verarbeitung können jedoch jedwede flüchtige Komponenten, einschließlich Wasser, verflüchtigt werden, so dass die restliche Menge an flüssiger Komponente in der Polymerzusammensetzung nach der Verarbeitung vermindert ist. Der Gewichtsprozentsatz des Polymeradditivsystems, das in der Polymerzusammensetzung nach der Verarbeitung verbleibt, kann im Bereich von weniger als 50 % bis 100 % liegen, wobei der Gewichtsprozentsatz auf das Gesamtgewicht des Polymeradditivsystems bezogen ist, das in dem Verfahren zugesetzt wird. Eine Ausführungsform, bei der weniger als 50 % des Polymeradditivsystems nach der Verarbeitung in der Polymerzusammensetzung verbleiben, liegt vor, wenn sich die gesamte Flüssigkeit eines Polymeradditivsystems mit 50 % Feststoffen verflüchtigt und sich ein Teil der festen Komponente zersetzt, reagiert oder seine Form ändert.
In einer Ausführungsform zur Herstellung der Polymerzusammensetzung kann der Gewichtsanteil des Polymeradditivsystems, der in der Polymerzusammensetzung nach der Verarbeitung verbleibt, im Bereich von 0,01 % bis 99 % liegen, wobei der Gewichtsanteil auf das Gesamtgewicht des Polymeradditivsystems und der Polymerkomponente bezogen ist. Typischerweise liegt der Gewichtsanteil des Polymeradditivsystems, der in der Polymerzusammensetzung nach der Verarbeitung verbleibt, im Bereich von 0,5 bis 50 %, vorzugsweise von 0,5 bis 25 %, wobei der Gewichtsanteil auf das Gesamtgewicht des Polymeradditivsystems und der Polymerkomponente bezogen ist.
In einer Ausführungsform zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung kann die flüssige Komponente des Polymeradditivsystems 100 Gewichtsprozent Wasser sein. Wenn die Wassermenge in der flüssigen Komponente weniger als 100 % beträgt, dann kann die flüssige Komponente auch mindestens eine Flüssigkeit aus der folgenden Gruppe enthalten: Organische Lösungsmittel, Alkohole, Ester, Weichmacher, wie z.B. Dioctylphthalat und dergleichen, Emulsionsstabilisatoren, Entschäumer, Verlaufmittel, Biozide, UV-Stabilisatoren, Gleitmittel, Öle, Farbstoffe, Rheologiemodifiziermittel, Wärmestabilisatoren, Costabilisatoren, Antioxidationsmittel und Formentrennmittel, Oligomere, Monomere und dergleichen.
In anderen Ausführungsformen zur Herstellung der Polymerzusammensetzung liegt das Polymeradditivsystem in mindestens einer der folgenden Formen vor: Einer Emulsion, einer Suspension, einer Dispersion, eines Latex, einer Paste, eines Pellets, eines Pulvers oder eines Nasskuchens. Die Bedingungen zur Bildung einer Emulsion, einer Suspension, einer Dispersion, eines Latex, einer Paste, eines Pellets, eines Pulvers oder eines Nasskuchens sind wie folgt: Für eine Emulsion, Suspension, Dispersion und einen Latex sind die Grundbedingungen diejenigen, welche die Bildung einer Suspension einer bestehenden Polymerphase mit einer kontinuierlichen flüssigen Phase umfassen. Die Paste und der Nasskuchen werden dann derart unterschieden, dass die flüssige Phase teilweise entfernt wird und/oder eine hohe Konzentration einer (typischerweise agglomerierten oder koagulierten) Polymerphase vorliegt. Pellets und Pulver werden derart unterschieden, dass bei diesen nahezu das gesamte Wasser entfernt worden ist (99 %), wobei kleinere Teilchen zu größeren Teilchen agglomeriert oder verschmolzen sind (z.B. zu Teilchen mit einer Größe von mehr als etwa 10 μm für Pulver, makroskopisch für Pellets).
In einer Ausführungsform zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung können dem Verfahren ein oder mehrere zusätzliche(s) Additiv(e) zusammen mit dem Polymeradditivsystem oder unabhängig von dem Polymeradditivsystem zugesetzt werden. Dieses eine zusätzliche Additiv oder diese mehreren zusätzlichen Additive umfassen: Wachse, Pigmente, Trübungsmittel, Füllstoffe, Tone mit getrennten Schichten, Toner, Antistatikmittel, Metalle, Flammverzögerungsmittel, Wärmestabilisatoren, Costabilisatoren, Antioxidationsmittel, Cellulosematerialien, Schlagfestmacher, Verarbeitungshilfsmittel, Gleitverarbeitungshilfsmittel, innere Gleitmittel, äußere Gleitmittel, Öle, Rheologiemodifiziermittel, Pulverfließhilfsmittel, Schmelzflusshilfsmittel, Dispergierhilfsmittel, UV-Stabilisatoren, Weichmacher, Füllstoffe, optische Modifiziermittel, Oberflächenrauhigkeitsmodifiziermittel, Oberflächenchemiemodifi ziermittel, Haftmodifiziermittel, Oberflächenhärtungsmittel, verträglichmachende Mittel, Diffusionsbarrieremodifiziermittel, Versteifungsmittel, flexibelmachende Mittel, Formentrennmittel, Verarbeitungsmodifiziermittel, Treibmittel, Wärmeisolatoren, Wärmeleiter, elektrische Isolatoren, elektrische Leiter, Bioabbaumittel, Antistatikmittel, innere Trennmittel, Haftvermittler, Flammverzögerungsmittel, Rauchunterdrückungsmittel, Antitropfmittel oder Farbmittel.
In einer anderen Ausführungsform dieses Verfahrens kann bzw. können ein oder mehrere zusätzliche(s) Additiv(e) unabhängig von dem Polymeradditivsystem durch eines oder mehrere der folgenden Verfahren in die Polymerzusammensetzung einbezogen werden: Direktes Zusetzen des einen zusätzlichen Additivs oder der mehreren zusätzlichen Additive zu der Polymerkomponente während der Polymerisation oder der Herstellung der Polymerkomponente; im Nachhinein Einmischen des einen zusätzlichen Additivs oder der mehreren zusätzlichen Additive in die Polymerkomponente während des Pulvermisch- oder -compoundierschritts; direktes Zusetzen des einen zusätzlichen Additivs oder der mehreren zusätzlichen Additive in dem Schmelzverarbeitungsschritt; Mischen des einen zusätzlichen Additivs oder der mehreren zusätzlichen Additive mit einem weiteren zusätzlichen Additiv zur Bildung eines gemischten Additivs, worauf das gemischte Additiv der Polymerkomponente oder der Polymerzusammensetzung zugesetzt wird.
In einer Ausführungsform zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung kann die Polymerkomponente mindestens eines von jedwedem Polymermaterial enthalten, das dem Fachmann bekannt ist. Typische Beispiele für Polymermaterialien umfassen diejenigen in der folgenden Gruppe: Aromatische Polyester, Polycarbonat, Styrol-Acrylnitril-Copolymere, Styrolharze, Methylmethacrylat-Copolymere, Polyolefine, Polyvinylhalogenide, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harze ("ABS"-Harze), Polyamide, Epoxyharze, Polyacetale, Epoxyharze, Polyurethane, wärmehärtbare Harze, Polyketone, Polyetheretherketone, sowie Blends, Pfropfcopolymere und Copolymere davon.
Da die Polymerarten bezüglich ihrer Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit und anderen in Wasser vorhandenen Verunreinigungen variieren, sind bestimmte Polymeradditivsysteme bevorzugt. Da PVC unter typischen Verarbeitungsbedingungen nicht sehr feuchtigkeitsempfindlich ist, kann das Polymeradditivsystem für PVC Wasser enthalten. Bestimmte Polymere wie z.B. aromatische Polyester müssen jedoch während der Verarbeitung im Wesentlichen wasserfrei sein. Andere Polymere wie z.B. Polyamide absorbieren Wasser und können hydrolysieren, wodurch auch verschiedene Verarbeitungsprobleme auftreten. Die Auswahl der flüssigen Komponente des Polymeradditivsystems wird daher bezüglich der vorgesehenen Polymerkomponente, in der das Polymeradditivsystem verwendet wird, variieren.
In einer spezifischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Polymeradditivsystem in der Form einer Emulsion, die mehr als 50 Gewichtsprozent feste Komponente und weniger als 50 Gewichtsprozent Wasser enthält, in einem Hochgeschwindigkeitsmischer einem PVC-Pulvermasterbatch zugesetzt. In diesem Beispiel enthält der Masterbatch typischerweise verschiedene andere Additive wie z.B. Verarbeitungshilfsmittel, Gleitmittel und Stabilisatoren, die in dem Fachgebiet zur Herstellung eines starren PVC-Profils bekannt sind. In diesem Beispiel enthält das Polymeradditivsystem eine kleinere und eine größere Population von Polymeradditivteilchen, die als Schlagfestmacher geeignet sind. Der mittlere Teilchendurchmesser der kleineren Population beträgt etwa 100 bis 120 nm und der mittlere Teilchendurchmesser der größeren Population beträgt etwa 300 nm bis 350 nm. Das Gewichtsverhältnis der kleineren Polymerteilchenpopulation zu der größeren Polymerteilchenpopulation beträgt etwa 70:30. Beide Polymerteilchenpopulationen sind vernetzte Polybutylacrylat-Kernteilchen, die mit einer Polymethylmethacrylatschale gepfropft sind, wobei die Teilchen im Wesentlichen die gleichen chemischen Zusammensetzungen aufweisen. In diesen Polymerteilchen beträgt der Gewichtsprozentsatz des Polybutylacrylatpolymers mehr als 90 %, wobei der Gewichtsprozentsatz auf das Gesamtgewicht der Kern//Schale-Teilchen bezogen ist, so dass diese Polymerteilchen nicht leicht als trockene Pulver isolierbar sind. Das Polymeradditivsystem/PVC wird in dem Hochgeschwindigkeitsmischer gemischt, so dass Wärme erzeugt wird. Durch das Verdampfen aufgrund der Wärmeerzeugung wird Wasser entfernt. Nachdem das Wasser entfernt worden ist, liegt der Gewichtsanteil der verbleibenden festen Komponente des Polymeradditivsystems in der Polymerzusammensetzung (d.h. der Gewichtsprozentsatz der Schlagfestmacherteilchen in dem PVC-Masterbatch plus Schlagfestmacher) zwischen 1 und 20 Gewichtsprozent. Die resultierende Polymerzusammensetzung wird dann zu einem Profil extrudiert. Das resultierende Profil zeigt verglichen mit dem Profil aus dem unmodifizierten Masterbatch eine verbesserte Schlagfestigkeit.
In einer Ausführungsform zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung kann einer der Schritte oder können beide Schritte (I) des Kontaktierens der Polymerkomponente mit einem Polymeradditivsystem zur Bildung eines Blends und (II) des Entfernens mindestens eines Teils der Menge der flüssigen Komponente von der Polymerzusammensetzung mit jedweder Art von Vorrichtung oder Vorgang erfolgen, die bzw. der in dem Fachgebiet der Polymer- und Kunststoffverarbeitung bekannt ist. Beispiele für diese Verfahren umfassen: Standardschmelzverarbeitungstechniken, die in der Industrie bekannt sind, einschließlich Extrusion oder Coextrusion, Spritzgießen, Thermoformen, Kalandrieren, Blasformen und dergleichen.
In einer Ausführungsform zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung reagiert bei der Bildung des Blends die Polymerkomponente mit mindestens einem Teil der flüssigen Komponente des Kunststoffadditivsystems. Reaktive Komponenten sind zur Verbesserung der Dispersion und der Haftung zwischen dem Additiv und der Polymermatrix geeignet. Beispiele umfassen die folgenden: Einbringen von Säure-, Amid-, Amin-, Epoxygruppen, einer Anhydridfunktionalität, einer ionischen Funktionalität innerhalb der chemischen Struktur des Additivs, um die Reaktion mit selektiven Gruppen in dem Polymer zu fördern. Hydroxylfunktionalitäten sind auch geeignet, um eine Verträglichkeit mit anderen polaren Komponenten bereitzustellen. Andere Beispiele umfassen die Zugabe von zwei Polymeren, wobei eines davon eine Säurefunktionalität und das andere eine Epoxidfunktionalität aufweist, so dass sie während der Mischverarbeitung kovalent binden. Anwendungen solcher reaktiven Additivkomponenten umfassen die Verbesserung der Durchhängebeständigkeit in Polymerkomponenten mit niedriger Schmelzfestigkeit.
In einer Ausführungsform zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung reagiert bei der Bildung des Blends die Polymerkomponente mit mindestens einem Teil der festen Komponente des Kunststoffadditivsystems. Insbesondere sind die reaktiven festen Komponenten in technischen Harzanwendungen nützlich, bei denen ein reaktives Epoxid auf der Schale einer Kern-Schale-Matrix mit z.B. einem Polyester reagieren kann. Eine in der Schale verwendete Säure kann mit Nylon reagieren. Diese Reaktionen tendieren dazu, die Schmelzrheologie zu modifizieren und/oder eine verbesserte Dispersion der festen Komponente des Polymeradditivsystems in der Polymerzusammensetzung zu verursachen.
In einer Ausführungsform zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung reagiert bei der Bildung des Blends die Polymerkomponente weder mit der festen Komponente des Kunststoffadditivsystems noch mit der flüssigen Komponente des Kunststoffadditivs. Nicht-reaktive Komponenten können zur Bildung einer zweiten Phase geeignet sein, um die mechanischen oder rheologischen Eigenschaften zu verbessern. Nicht-reaktive Verbindungen können auch zur Erzeugung eines mischbaren Blends geeignet sein, bei dem die Polymerkomponente und eines oder mehrere der Polymere in dem Polymeradditivsystem gegenseitig ineinander gelöst sind. Beispiele für nicht-reaktive Polymerkomponenten umfassen im Wesentlichen nicht-funktionelle Polymere, d.h. Polymere, die wenige oder keine funktionellen Gruppen enthalten, wie z.B. Polyolefine und dergleichen.
In einer Ausführungsform zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung reagiert bei der Bildung des Blends mindestens ein Teil der festen Komponente des Kunststoffadditivs mit mindestens einem Teil der flüssigen Komponente des Kunststoffadditivsystems. Reaktive Komponenten sind geeignet, um das Kunststoffadditiv in die Polymerkomponente in der Polymerzusammensetzung einzubringen und chemisch daran zu binden. Beispiele umfassen die folgenden: Reaktive flüssige Kautschuke, die in Styrol oder anderen radikalisch reaktiven Monomeren suspendiert sind, als Modifiziermittel für wärmehärtbare Systeme, und dergleichen.
In einer Ausführungsform zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung reagiert bei der Bildung des Blends die feste Komponente des Kunststoffadditivsystems nicht mit der flüssigen Komponente des Kunststoffadditivs. Nicht-reaktive Komponenten sind zur Bildung eines nicht-chemisch gebundenen Blends mit dem fertigen System geeignet. Nicht-reaktive Komponenten können auch verwendet werden, um eine vollständige Entfernung der flüssigen Phase aus der Polymerzusammensetzung zu ermöglichen. Beispielsweise ist ein Zugeben einer Polymerkomponente, die in einem Lösungsmittel oder Wasser suspendiert oder gelöst ist, und ein anschließendes Trocknen oder eine anschließende Lösungsmittelverdampfung zur Entfernung der flüssigen Phase von der Polymerzusammensetzung geeignet. Auch das Zugeben eines emulgierten oder nicht-emulgierten Mineralöls zu einer Polymeremulsion auf wässriger Basis als Additivsystem kann zur Verbesserung des Schmelzflusses während der anschließenden Verarbeitungsschritte geeignet sein. Die Polymerkomponente kann auch in einem flüssigen Gleitmittel oder Stabilisator gelöst oder dispergiert sein.
In einer Ausführungsform zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung bildet bei der Bildung des Blends mindestens ein Teil der festen Komponente des Kunststoffadditivsystems ein Nebenprodukt. Die Nebenproduktbildung ist nützlich, wenn das Nebenprodukt in der Polymerzusammensetzung eine Funktion aufweist. Typische Nebenprodukte, die geeignet sind, können während des Mischvorgangs oder während der anschließenden Alterung des Produkts im Gebrauch gebildet werden. Nützliche Nebenprodukte können unter Kunststoffverarbeitungsbedingungen unter Verwendung jedweder einer Anzahl bekannter Stabilisatortechnologien gebildet werden. Beispielsweise ist bekannt, dass nahe bei oder über 200°C Organozinnmercaptide, Calcium-Mischmetallcarboxylate und bestimmte Stabilisatoren auf organischer Basis reagieren, wobei potenziell Nebenprodukte gebildet werden, welche Polymerharze wie z.B. PVC stabilisieren. Typischerweise betragen die Mengen der Stabilisatoren 0,2 % bis 2 %, bezogen auf das Harz. Während der Verarbeitung unterliegen diese Stabilisatoren einer chemischen Veränderung und bilden dadurch Nebenprodukte. Die Stabilisatoren können einer vollständigen oder partiellen chemischen Veränderung unter Bildung von Nebenprodukten unterliegen, die bezüglich einer Verminderung eines Abbaus des PVC-Harzes effektiv sind.
In einer Ausführungsform zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung bildet bei der Bildung des Blends weder die feste Komponente des Kunststoffadditivsystems noch die flüssige Komponente des Kunststoffadditivs ein Nebenprodukt. Typischerweise ist dann, wenn das Nebenprodukt für das gebildete Produkt schädlich ist, das Nebenprodukt nicht nützlich. Beispiele für die Bildung nicht nützlicher Nebenprodukte umfassen die Gegenwart von Monomerrückständen in dem Polymeradditivsystem, die zu einem nicht akzeptablen Geruch oder einer nicht akzeptablen Wanderung führen kann; von Wasser oder anderen flüchtigen Komponenten, das bzw. die während des Schmelzverarbeitungsschritts Gase bilden kann bzw. können; von Katalysatoren oder anderen reaktiven Spezies, die reagieren und den Abbau oder eine Nachvernetzung jedes der Polymere in der Polymerzusammensetzung fördern können; und von Salz- oder Emulgatorrückständen, die den thermischen Abbau fördern können. Beispiele umfassen die folgenden: Von Natriumlaurylsulfat, das gebräuchlich als grenzflächenaktives Mittel verwendet wird, ist bekannt, dass es die Nebenprodukte Dilaurylether und Natriumpyrosulfat bildet. Solche Nebenprodukte können potenziell eine Farbbildung oder eine andere Instabilität in dem Additiv-Matrix-System verursachen. Auch ionische Spezies wie z.B. Ca²⁺ können in bestimmten Polymermatrizen zu Reaktionen oder einer Vernetzung führen, während anionische Spezies wie z.B. Cl^– häufig zu einer Korrosion von Metallen führen.
In einer Ausführungsform zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung kann nach der Bildung des Blends das Blend mindestens einen Teil der flüssigen Komponente des Kunststoffadditivs enthalten. In dieser Ausführungsform kann die flüssige Komponente als Additiv wirken, wie z.B. als Weichmacher, Stabilisator, Gleitmittel, Verarbeitungshilfsmittel und dergleichen.
In einer weiteren Ausführungsform zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung kann nach der Bildung des Blends das Blend zu einem Produkt ausgebildet werden, das mindestens einen Teil der flüssigen Komponente des Kunststoffadditivs umfasst. Dies kann stattfinden, wenn das Polymerblend schmelzverarbeitet wird und unter Verwendung von Schmelzverarbeitungstechniken, welche die flüssige Komponente nicht vollständig verflüchtigen, zu einem Produkt verarbeitet wird. Typischerweise wird die flüssige Komponente einen Siedepunkt in der Nähe oder über der Schmelzverarbeitungstemperatur aufweisen und/oder das Schmelzverarbeitungssystem ist so eingeschlossen, dass das Entweichen jedweder flüchtiger Komponenten verhindert wird. Dies ist nützlich, wenn die flüssige Komponente als Additiv wirkt, wie z.B. als Weichmacher, Gleitmittel, Verarbeitungshilfsmittel oder Stabilisator und dergleichen.
In dem Flüssigkeitsentfernungsschritt kann die Flüssigkeit von der Polymerzusammensetzung an verschiedenen Punkten in den Verfahren entfernt werden, wie z.B. beim Entwässern mit der Polymermatrix, beim Entwässern vor dem Mischen, beim Entwässern während des Mischens, beim Entwässern im Extruder, usw.
In einer weiteren Ausführungsform zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung kann das Blend zu einem Produkt ausgebildet werden, das im Wesentlichen keine flüssige Komponente des Kunststoffadditivs enthält. Dies kann stattfinden, wenn die flüssige Komponente während eines Trocknungs-, Misch- oder Schmelzverarbeitungsschritts entfernt wird. Typischerweise wird die Flüssigkeit durch Trocknen oder Verflüchtigen durch Wärme und Entfernen der gebildeten Gase entfernt. Dieses Verfahren kann auch durch andere Trennverfahren unterstützt oder durchgeführt werden, wie z.B. einer physikalischen Trennung, wie z.B. Abfiltrieren der Flüssigkeit von dem Feststoff. Dies ist nützlich, wenn die Gegenwart der Flüssigkeit für die Leistung der Polymerzusammensetzung schädlich wäre. Ein spezifisches Beispiel, bei dem der Flüssigkeitsrest schädlich ist, besteht darin, dass die Gegenwart von Wasser die Pulvereigenschaften der Polymerzusammensetzung negativ beeinflussen könnte. Ein Flüssigkeitsrest kann auch für die Verarbeitungsrheologie des Polymerblends schädlich sein. Das Aussehen und die Integrität fertiggestellter Kunststoffteile kann durch einen Flüssigkeitsrest in der Polymerzusammensetzung ebenfalls negativ beeinflusst werden, wie z.B. in Fällen, bei denen aufgrund der Gegenwart von Wasser oder anderen flüchtigen Verbindungen während des Schmelzverarbeitungsschritts Blasen gebildet werden.
Folglich kann in einer weiteren Ausführungsform zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung das Blend im Wesentlichen keine flüssige Komponente des Kunststoffadditivs enthalten. Dies kann während des Verfahrens stattfinden, bei dem die Flüssigkeit entweder vor oder während des Schmelzverarbeitungsschritts entfernt wird. Ferner kann in einer anderen Ausführungsform die Polymerzusammensetzung mindestens ein zweites Polymeradditivsystem enthalten. Ein oder mehrere zusätzliche(s) Polymeradditivsystem(e) ist bzw. sind nützlich, wenn zusätzliche Additive entweder direkt oder an einem Punkt in den nachfolgenden Misch-, Compoundier- und/oder Schmelzverarbeitungsschritten in die Polymerkomponente eingebracht werden. Dies ist nützlich, wenn die zusätzlichen Funktionen, die nicht durch das flüssige Additiv bereitgestellt werden, erforderlich oder gewünscht sind, wie z.B. eine Wärmestabilisierung, ein Gleitvermögen und dergleichen.
Ferner kann mindestens ein Teil des zweiten Polymeradditivsystems mit mindestens einem Teil des ersten Polymeradditivsystems reagieren. Typische Fälle, bei denen die Reaktivität zwischen Additiven gefördert wird, können auftreten, wenn Stabilisatoren mit bestimmten Costabilisatoren kombiniert werden. Die Reaktivität zwischen Additiven ist auch wichtig, wenn ein Vernetzen und/oder Pfropfen erwünscht ist, wie z.B. bei Polyolen und Epoxiden zum Härten bestimmter Harzsysteme.
Ferner reagiert bei der Bildung des Blends mindestens ein Teil des zweiten Polymeradditivsystems unter Bildung von einem oder mehreren Nebenprodukt(en). In dieser Ausführungsform kann die Nebenproduktbildung im Wesentlichen in der gleichen Weise wie bei jedweder Reaktivität des ersten Polymeradditivs stattfinden, wie es vorstehend beschrieben worden ist.
In einer weiteren spezifischen Ausführungsform kann bei der Bildung des Blends im Wesentlichen kein Anteil des zweiten Polymeradditivsystems unter Bildung eines Nebenprodukts reagieren. Dies ist nützlich, wenn, wie es vorstehend für das erste Polymeradditivsystem beschrieben worden ist, Nebenprodukte schädlich sind, wie z.B. während der folgenden Situationen: Bildung von flüchtigen Substanzen, Bildung von Verunreinigungen wie z.B. schwarzen Flecken auf der Oberfläche geformter Kunststoffgegenstände, Bildung von Verunreinigungen, die einen Abbau fördern, und dergleichen.
In einer anderen spezifischen Ausführungsform zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung kann die Polymerzusammensetzung ferner mindestens eine der folgenden Substanzen enthalten: Wachse, Pigmente, Trübungsmittel, Füllstoffe, Tone mit getrennten Schichten, Toner, Antistatikmittel, Metalle, Flammverzögerungsmittel, Wärmestabilisatoren, Costabilisatoren, Antioxidationsmittel, Cellulosematerialien, Schlagfestmacher, Verarbeitungshilfsmittel, Gleitverarbeitungshilfsmittel, innere Gleitmittel, äußere Gleitmittel, Öle, Rheologiemodifiziermittel, Pulverfließhilfsmittel, Schmelzflusshilfsmittel, Dispergierhilfsmittel, UV-Stabilisatoren, Weichmacher, Füllstoffe, optische Modifiziermittel, Oberflächenrauhigkeitsmodifiziermittel, Oberflächenchemiemodifiziermittel, Haftmodifiziermittel, Oberflächenhärtungsmittel, verträglichmachende Mittel, Diffusionsbarrieremodifiziermittel, Versteifungsmittel, flexibelmachende Mittel, Formentrennmittel, Verarbeitungsmodifiziermittel, Treibmittel, Wärmeisolatoren, Wärmeleiter, elektrische Isolatoren, elektrische Leiter, Bioabbaumittel, Antistatikmittel, innere Trennmittel, Haftvermittler, Flammverzögerungsmittel, Rauchunterdrückungsmittel, Antitropfmittel und Farbmittel.
In einer anderen spezifischen Ausführungsform zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung liegt die Menge der flüssigen Komponente des Polymeradditivsystems in der Polymerzusammensetzung zu Beginn des Kontaktierungsschritts im Bereich von 0,01 Gewichtsprozent bis weniger als 50 Gewichtsprozent, wobei der Gewichtsprozentsatz auf das Gesamt gewicht der Polymerzusammensetzung zu Beginn des Kontaktierungsschritts bezogen ist. Wenn die Gewichtskonzentration nicht innerhalb dieses Bereichs liegt, dann werden die Vorteile dieses Verfahrens nicht erreicht. Mehr bevorzugt liegt diese Gewichtskonzentration im Bereich von etwa 0,02 bis 40 %. Insbesondere liegt diese Gewichtskonzentration im Bereich von etwa 0,5 bis 30 %.
In einer Ausführungsform zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung liegt die Menge der flüssigen Komponente des Polymeradditivsystems, die nach dem Schritt (II), bei dem mindestens ein Teil der flüssigen Komponente entfernt wird, in der Polymerzusammensetzung verbleibt, im Bereich von mehr als 0 bis 100 Gewichtsprozent, wobei der Gewichtsprozentsatz auf die gesamte flüssige Komponente des Polymeradditivsystems, bevor ein Teil entfernt wird, bezogen ist. Typischerweise liegt dieser Gewichtsprozentsatz im Bereich von etwa 0,02 % bis 99,5 %, mehr bevorzugt von etwa 0,5 % bis 50 % und insbesondere von etwa 0,5 % bis 25 %, wobei der Gewichtsprozentsatz auf die gesamte flüssige Komponente des Polymeradditivsystems, bevor ein Teil entfernt wird, bezogen ist.
In anderen spezifischen Ausführungsformen zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung kann die Polymerzusammensetzung nach ihrer Bildung direkt zu einem Gegenstand geformt werden, zum Formen eines Gegenstands verwendet werden oder weiter als Additiv verwendet werden. Beim direkten Formen eines Gegenstands aus der Polymerzusammensetzung wird die Polymerzusammensetzung typischerweise zusätzlichen Gegenstandsformverfahren unterworfen, ohne zuerst die Polymerzusammensetzung zu isolieren, wie es nachstehend beschrieben ist. Andererseits wird die Polymerzusammensetzung dann, wenn die Polymerzusammensetzung zum Formen eines Gegenstands verwendet wird, typischerweise zuerst in einer Form isoliert, die in einfacher Weise in Polymer/Kunststoff-Verarbeitungsvorrichtungen zum Formen von Gegenständen verwendet werden kann. Beispiele für Formen, die in einfacher Weise verwendet werden können, umfassen unter anderem: Flüssigkeiten, Lösungen, Pasten, Nasskuchen, Dispersionen, Emulsionen, Latizes, Pulver, Pellets oder Tabletten und dergleichen.
In einer anderen Ausführungsform kann die Polymerzusammensetzung weiter als Additiv verwendet werden. In diesem Fall kann das Polymeradditivsystem/Polymerkomponenten-Additiv als Additivkonzentrat nützlich sein. Additivkonzentrate werden typischerweise in einer festen Form, wie z.B. als Pellet, Pulver oder Tablette, für eine anschließende Verarbeitung der Additivkonzentrate mit Polymeren und Kunststoffen bereitgestellt, die mit der Polymerkomponente identisch oder damit verträglich sind. Die konzentrierte Form von Additiven stellt typischerweise Additive bereit, die einfacher zu handhaben und in Polymerkomponenten zu dispergieren sind als das reine Additiv. Additivkonzentrate enthalten mindestens 1 Gewichtsprozent der Polymerkomponente, um das Polymeradditivsystem in der festen Form zu bilden. Typischerweise enthalten Additivkonzentrate mindestens 5 Gewichtsprozent, mehr bevorzugt mindestens 10 Gewichtsprozent und insbesondere mindestens 20 Gewichtsprozent der Polymerkomponente, wobei der Gewichtsprozentsatz auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammensetzung bezogen ist.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform ist die Bildung bzw. das Formen eines Gegenstands aus der erfindungsgemäßen Polymerzusammensetzung. Verafahren zum Bilden bzw. Formen eines Gegenstands umfassen Extrusion, Kalandrieren, Spritzgießen, Thermoformen, Rotationsformen, Blasformen und andere Verfahren, die in dem Fachgebiet der Kunststoffverarbeitung bekannt sind. Unter Verwendung dieser Verfahren und Polymerzusammensetzungen können alle bekannten Kunststoffteile hergestellt werden. Typische Anwendungen der erfindungsgemäßen Polymerzusammensetzungen finden sich in allen Kunststoff- und Polymergegenständen, die unter Verwendung dieser Verfahren hergestellt werden können. Typische Beispiele solcher Gegenstände umfassen unter anderem: Verpackungsmaterialien, wie z.B. Kunststofffilme und -folien; Bau- und Konstruktionsgegenstände, wie z.B. PVC-Fassadenverkleidungen und -Profile; Kraftfahrzeugteile und dauerbeständige Verbrauchergegenstände, wie z.B. Polyolefin-Karosserieplatten und technische thermoplastische Teile; Elektronikgehäuse und Computerteile; thermoplastische Elastomere, die in Sportgeräten verwendet werden, und dergleichen.

Claims

Polymeradditivsystem zum Mischen mit einer Polymerkomponente, wobei die Polymerkomponente aus Polyamiden, aromatischen Polyestern, Polycarbonat, Styrol-Acrylnitril-Copolymeren, Styrolharzen, Methylmethacrylatcopolymeren, Polyolefinen, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harzen, Epoxyharzen, Polyacetalen, Polyurethanen, wärmehärtbaren Harzen, Polyketonen, Polyetherketonen, Polyacrylaten, Polysulfonen, Polyimiden und Copolymeren, Pfropfcopolymeren und Blends davon ausgewählt ist, umfassend: a) eine flüssige Komponente, wobei die flüssige Komponente mindestens 5 Gew.-% Wasser (bezogen auf das Gesamtgewicht der flüssigen Komponente) umfaßt, und b) eine feste Komponente, wobei die feste Komponente Polymeradditivteilchen umfaßt, wobei die Polymeradditivteilchen: (i) eine erste Population von Polymerteilchen und (ii) eine zweite Population von Polymerteilchen umfassen, wobei die erste Population von Polymerteilchen und die zweite Population von Polymerteilchen von den folgenden Polymerzusammensetzungen abgeleitet sind: Polymere, abgeleitet von Dien-, Dien/Vinyl-aromatischen oder vernetzten Dien/Vinylaromatischen Monomeren, Polymere, abgeleitet von (C₁ bis C₂₀)Alkyl(meth)acrylaten, Copolymere, abgeleitet von (C₁ bis C₂₀)Alkyl(meth)acrylaten, Copolymere, abgeleitet von (C₁ bis C₂₀)Alkyl(meth)acrylaten, die im Comonomerverhältnis variieren, Copolymere, abgeleitet von (C₁ bis C₂₀)Alkyl(meth)acrylaten, die im Comonomerverhältnis variieren, um Unterschiede in der Glasübergangstemperatur bereitzustellen, Ethylen-Vinylacetat („EVA")-Typ-Copolymere, Polymere, abgeleitet von Olefinen, Copolymere oder Blends, die Copolymere enthalten, die von (C₁ bis C₂₀)Alkyl(meth)acrylaten abgeleitet sind, die mit EVA gemischt sind, und Copolymere oder Blends, die Copolymere enthalten, die von (C₁ bis C₂₀)Alkyl(meth)acrylaten abgeleitet sind, die mit Polyolefinen gemischt sind, wobei der mittlere Teilchendurchmesser der ersten Population von Polymerteilchen mindestens 50% größer als der mittlere Teilchendurchmesser der zweiten Population von Teilchen ist, wobei die erste Population von Polymerteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 300 bis 50000 nm aufweist, und wobei die Zusammensetzungen der Polymerteilchen in der ersten und zweiten Population im wesentlichen die gleichen sind, und wobei die feste Komponente in einer Menge von mehr als 50 Gew.-% vorhanden ist, wobei der Gewichtsprozentsatz auf das Gesamtgewicht des Polymeradditivsystems bezogen ist, und wobei die flüssige Komponente mindestens 5 Gew.-% Wasser umfaßt, wobei der Gewichtsprozentsatz auf das Gesamtgewicht der flüssigen Komponente des Polymeradditivsystems bezogen ist.
Polymeradditivsystem nach Anspruch 1, wobei die feste Komponente in einer Menge von mindestens 55 Gew.-% vorhanden ist, wobei der Gewichtsprozentsatz auf das Gesamtgewicht des Polymeradditivsystems bezogen ist.
Verfahren zur Herstellung eines Polymeradditivsystems zum Mischen mit einer Polymerkomponente, wobei die Polymerkomponente aus Polyamiden, aromatischen Polyestern, Polycarbonat, Styrol-Acrylnitril-Copolymeren, Styrolharzen, Methylmethacrylatcopolymeren, Polyolefinen, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harzen, Epoxyharzen, Polyacetalen, Polyurethanen, wärmehärtbaren Harzen, Polyketonen, Polyetherketonen, Polyacrylaten, Polysulfonen, Polyimiden und Copolymeren, Pfropfcopolymeren und Blends davon ausgewählt ist, umfassend: eine flüssige Komponente, wobei die flüssige Komponente mindestens 5 Gew.-% Wasser (bezogen auf das Gesamtgewicht der flüssigen Komponente) umfaßt, und eine feste Komponente, wobei die feste Komponente Polymeradditivteilchen umfaßt, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte umfaßt: (a) Bereitstellen eines Reaktionsgemischs für eine wäßrige Emulsionspolymerisation, umfassend eine erste Population von Polymereilchen und eine zweite Population von Polymerteilchen, wobei die Polymerteilchen in einer Menge von höchstens 50 Gew.-% vorhanden sind, wobei der Gewichtsprozentsatz auf das Gesamtgewicht des Emulsionspolymerisations-Reaktionsgemischs bezogen ist, (b) Polymerisieren einer ersten Gruppe von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomeren in dem wäßrigen Emulsionspolymerisations-Reaktionsgemisch, wobei der Gewichtsprozentsatz der Polymerteilchen auf eine Menge von größer als 50 Gew.-% zunimmt, wobei der Gewichtsprozentsatz auf das Gesamtgewicht des Emulsionspolymerisations-Reaktionsgemischs bezogen ist, wobei mindestens eine der Populationen von Polymerteilchen in dem mittleren Teilchendurchmesser zunimmt, wobei der mittlere Teilchendurchmesser der ersten und zweiten Populationen von Polymerteilchen um mindestens 50 % differiert, wobei die erste Population der Polymerteilchen einen größeren mittle ren Teilchendurchmesser als die zweite Population der Polymerteilchen aufweist, wobei die erste Population der Polymerteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser in dem Bereich von 300 bis 50000 nm aufweist, wobei die erste Population der Polymerteilchen und die zweite Population der Polymerteilchen von den folgenden Polymerzusammensetzungen abgeleitet sind: Polymere, abgeleitet von Dien-, Dien/Vinylaromatischen oder vernetzten Dien/Vinyl-aromatischen Monomeren, Polymere, abgeleitet von (C₁ bis C₂₀)Alkyl(meth)acrylaten, Copolymere, abgeleitet von (C₁ bis C₂₀)Alkyl(meth)acrylaten, Copolymere, abgeleitet von (C₁ bis C₂₀)Alkyl(meth)acrylaten, die im Comonomerverhältnis variieren, Copolymere, abgeleitet von (C₁ bis C₂₀)Alkyl(meth)acrylaten, die im Comonomerverhältnis variieren, um Unterschiede in der Glasübergangstemperatur bereitzustellen, Ethylen-Vinylacetat („EVA")-Typ-Copolymere, Polymere, abgeleitet von Olefinen, Copolymere oder Blends, die Copolymere enthalten, die von (C₁ bis C₂₀)Alkyl(meth)acrylaten abgeleitet sind, die mit EVA gemischt sind, und Copolymere oder Blends, die Copolymere enthalten, die von (C₁ bis C₂₀)Alkyl(meth)acrylaten abgeleitet sind, die mit Polyolefinen gemischt sind, und wobei die Zusammensetzungen der Polymerteilchen in den ersten und zweiten Populationen im wesentlichen die gleichen sind.
Verfahren zur Herstellung eines Polymeradditivsystems nach Anspruch 3, ferner umfassend den Schritt: (c) Pfropfpolymerisieren einer zweiten Gruppe von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomeren in Gegenwart der ersten und zweiten Populationen von Polymerteilchen, um ein Polymer benachbart zu den Oberflächen der Polymerteilchen der ersten und zweiten Populationen bereitzustellen, wobei die zweite Gruppe von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomeren die gleichen sind oder unterschiedlich sind zu der ersten Gruppe von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomeren von Schritt (b).
Verfahren zur Herstellung eines Polymeradditivsystems nach Anspruch 4, wobei die erste Gruppe von Monomeren ein Polymer mit kautschukartigem Kern bildet und die zweite Gruppe von Monomeren ein Hartschalenpolymer bildet.
Polymerzusammensetzung, umfassend eine Polymerkomponente und eine Polymeradditivkomponente, wobei die Polymerzusammensetzung durch ein Verfahren hergestellt ist, umfassend mindestens die folgenden Schritte: (I) Bilden eines Blends, umfassend die Polymerkomponente und mindestens ein Polymeradditivsystem, wobei die Polymerkomponente aus Polyamiden, aromatischen Polyestern, Polycarbonat, Styrol-Acrylnitril-Copolymeren, Styrolharzen, Methylmethacrylatcopolymeren, Polyolefinen, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harzen, Epoxyharzen, Polyacetalen, Polyurethanen, wärmehärtbaren Harzen, Polyketonen, Polyetherketonen, Polyacrylaten, Polysulfonen, Polyimiden und Copolymeren, Pfropfcopolymeren und Blends davon ausgewählt ist, und wobei das Polymeradditivsystem: (a) eine flüssige Komponente, wobei die flüssige Komponente mindestens 5 Gew.-% Wasser (bezogen auf das Gesamtgewicht der flüssigen Komponente) umfaßt, und (b) eine feste Komponente umfaßt, wobei die feste Komponente Polymeradditivteilchen umfaßt, wobei die Polymeradditivteilchen: (i) eine erste Population von Teilchen und (ii) eine zweite Population von Teilchen umfassen, wobei die erste Population von Polymerteilchen und die zweite Population von Polymerteilchen von den folgenden Polymerzusammensetzungen abgeleitet sind: Polymere, abgeleitet von Dien-, Dien/Vinyl-aromatischen oder vernetzten Dien/Vinyl-aromatischen Monomeren, Polymere, abgeleitet von (C₁ bis C₂₀) Alkyl(meth)acrylaten, Copolymere, abgeleitet von (C₁ bis C₂₀) Alkyl(meth)acrylaten, Copolymere, abgeleitet von (C₁ bis C₂₀) Alkyl(meth)acrylaten, die im Comonomerverhältnis variieren, Copolymere, abgeleitet von (C₁ bis C₂₀) Alkyl(meth)acrylaten, die im Comonomerverhältnis variieren, um Unterschiede in der Glasübergangstemperatur bereitzustellen, Ethylen-Vinylacetat („EVA")-Typ-Copolymere, Polymere, abgeleitet von Olefinen, Copolymere oder Blends, die Copolymere enthalten, die von (C₁ bis C₂₀) Alkyl(meth)acrylaten abgeleitet sind, die mit EVA gemischt sind, und Copolymere oder Blends, die Copolymere enthalten, die von (C₁ bis C₂₀) Alkyl(meth)acrylaten abgeleitet sind, die mit Polyolefinen gemischt sind, wobei der mittlere Teilchendurchmesser der ersten Population von Polymerteilchen mindestens 50% größer als der mittlere Teilchendurchmesser der zweiten Population von Teilchen ist, wobei die erste Population von Polymerteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser in dem Bereich von 300 bis 50000 nm aufweist, und wobei die Zusammensetzungen der Polymerteilchen in den ersten und zweiten Populationen im wesentlichen die gleichen sind, und wobei die feste Komponente in einer Menge von mehr als 50 Gew.-% vorhanden ist, wobei der Gewichtsprozentsatz auf das Gesamtgewicht des Polymeradditivsystems bezogen ist.
Polymerzusammensetzung, hergestellt durch das Verfahren nach Anspruch 6, wobei die feste Komponente in einer Menge von mindestens 60 Gew.-% vorhanden ist, wobei der Gewichtsprozentsatz auf das Gesamtgewicht des Polymeradditivsystems bezogen ist.
Verfahren zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung, umfassend eine Polymerkomponente und Polymeradditivteilchen, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte umfaßt: (I) Kontaktieren der Polymerkomponente mit einem Polymeradditivsystem, um einen Blend zu bilden, wobei die Polymerkomponente aus Polyamiden, aromatischen Polyestern, Polycarbonat, Styrol-Acrylnitril-Copolymeren, Styrolharzen, Methylmethacrylatcopolymeren, Polyolefinen, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harzen, Epoxyharzen, Polyacetalen, Polyurethanen, wärmehärtbaren Harzen, Polyketonen, Polyetherketonen, Polyacrylaten, Polysulfonen, Polyimiden und Copolymeren, Pfropfcopolymeren und Blends davon ausgewählt ist, und wobei das Polymeradditivsystem: (a) eine flüssige Komponente, wobei die flüssige Komponente mindestens 5 Gew.-% Wasser (bezogen auf das Gesamtgewicht der flüssigen Komponente) umfaßt, und (b) eine feste Komponente umfaßt, wobei die feste Komponente Polymeradditivteilchen umfaßt, wobei die Polymeradditivteilchen: (i) eine erste Population von Teilchen und (ii) eine zweite Population von Teilchen umfassen, wobei die erste Population von Polymerteilchen und die zweite Population von Polymerteilchen von den folgenden Polymerzusammensetzungen abgeleitet sind: Polymere, abgeleitet von Dien-, Dien/Vinyl-aromatischen oder vernetzten Dien/Vinylaromatischen Monomeren, Polymere, abgeleitet von (C₁ bis C₂₀)Alkyl(meth)acrylaten, Copolymere, abgeleitet von (C₁ bis C₂₀)Alkyl(meth)acrylaten, Copolymere, abgeleitet von (C₁ bis C₂₀)Alkyl(meth)acrylaten, die im Comonomerverhältnis variieren, Copolymere, abgeleitet von (C₁ bis C₂₀)Alkyl(meth)acrylaten, die im Comonomerverhältnis variieren, um einen Unterschied in der Glasübergangstemperatur bereitzustellen, Ethylen-Vinylacetat („EVA")-Typ-Copolymere, Polymere, abgeleitet von Olefinen, Copolymere oder Blends, die Copolymere enthalten, die von (C₁ bis C₂₀)Alkyl(meth)acrylaten abgeleitet sind, die mit EVA gemischt sind, und Copolymere oder Blends, die Copolymere enthalten, die von (C₁ bis C₂₀)Alkyl(meth)acrylaten abgeleitet sind, die mit Polyolefinen gemischt sind, wobei der mittlere Teilchendurchmesser der ersten Population von Polymerteilchen mindestens 50% größer als der mittlere Teilchendurchmesser der zweiten Population von Teilchen ist, wobei die erste Population von Polymerteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser in dem Bereich von 300 bis 50000 nm aufweist, und wobei die Zusammensetzungen der Polymerteilchen in den ersten und zweiten Populationen im wesentlichen die gleichen sind, und wobei die feste Komponente in einer Menge von mehr als 50 Gew.-% vorhanden ist, wobei der Gewichtsprozentsatz auf das Gesamtgewicht des Polymeradditivsystems bezogen ist, und (II) Entfernen mindestens eines Teils der flüssigen Komponente von dem Blend.
Verfahren zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung nach Anspruch 8, wobei in Schritt (I) die flüssige Komponente in einer Menge von höchstens 45 Gew.-% vorhanden ist, wobei der Gewichtsprozentsatz auf das Gesamtgewicht des Polymeradditivsystems bezogen ist.
Verfahren zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung nach Anspruch 8, ferner umfassend (III) das Formen des Blends in einen Gegenstand.