DE60124758T2

DE60124758T2 - Durchscheinende und durchsichtige thermoplastische polycarbonatlegierungen und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE60124758T2
Application number: DE60124758T
Authority: DE
Inventors: M. Eelco VAN HARMERSVELD
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: SABIC Global Technologies BV
Priority date: 2000-10-17
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2021-10-16
Also published as: AU2002213213A1; TW534922B; CN1469905A; EP1337586A2; JP4071623B2; ATE346120T1; WO2002032999A3; ES2276841T3; JP2004521968A; WO2002032999A2; JP4890418B2; JP2008050618A; KR20030048059A; DE60124758D1; EP1337586B1; KR100876482B1; MY152850A; CN100363423C

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft transluzente oder transparente Legierungen aus Polycarbonat, wobei eine kontinuierliche Phase der Legierung Polycarbonat aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung betrifft allgemein transluzente oder transparente thermoplastische Gegenstände. Insbesondere betrifft die Anmeldung thermoplastische Gegenstände mit relativ hoher prozentualer Lichtdurchlässigkeit und einem Trübungswert, der solche Gegenstände entweder transluzent oder transparent macht. Für anmeldungsgemäße Zwecke werden Trübungswerte, die in einem absoluten Sinn hoch sind, aber noch zwischen 30 und 5% (d.h. 70% bis 95% transparent) sind, als „relativ gering getrübt" bezeichnet. Wenn ein Beobachter durch einen solchen relativ gering getrübten Gegenstand auf ein Objekt hinter dem Gegenstand blickt, kann der Beobachter sehen, dass sich ein bestimmtes Objekt in einem Abstand hinter dem Gegenstand befindet (relativ geringe Trübung), jedoch kann der Beobachter das Objekt nicht klar sehen (geringe Klarheit).
Verschiedene Anstrengungen wurden unternommen, um transluzente oder transparente thermoplastische Gegenstände herzustellen, die einzigartiges optisches Aussehnen haben. Z.B. wurden thermoplastische Gegenstände, die sehr hohe Trübung (oberhalb etwa 95%) haben, durch Einbringen von Teilchen eines zweiten Polymeren in eine erste Polymermatrix hergestellt, wobei der Brechungsindex von beiden Polymeren ausreichend verschieden ist, so dass das Auftreten von Trübung resultiert. Insbesondere offenbart das Japanische Patent Nr. 3143950 helle Abschlussabdeckungen, die durch Dispergieren von solchen zweiten Polymerteilchen in einer ersten Polymermatrix mit einem anderen Brechungsindex hergestellt wurden. Solche Materialien waren geeignet für Umhüllungen, wenn es die Absicht war, eine Apparatur, die sich hinter dem Gegenstand mit relativ niedriger Trübung befindet, zu maskieren. Abschlussabdeckungen mit sehr hoher Trübung und geringer Klarheit werden aus diesem Material hergestellt, da das ausgesendete Licht über die vollständige Abdeckung hinweg gut dispergiert wird. Auch verbleibt die Glühbirne hinter der Abdeckung verborgen, wenn sie nicht eingeschaltet ist.
Typischerweise haben Gegenstände mit relativ geringer Trübung auch hohe Klarheit. Z.B. haben Polycarbonatzusammensetzungen, die ZnO als Lichtdiffusor aufweisen, typischerweise eine Klarheit von oberhalb 90%, wenn die Trübung in der Nähe von 90% ist. Gemäß ASTM D 1003, die hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen ist, ist Trübung definiert als der Prozentanteil an durchgelassenem Licht, das von dem einfallenden Strahl um mehr als 2,5° im Mittel abweicht. Klarheit wird definiert als der Prozentanteil an durchfallendem Licht, der von dem einfallenden um mehr als 0, aber weniger als 2,5° im Mittel abweicht. Herkömmliche Materialien, die relativ niedrige Trübung haben (d.h. einen geringeren Grad an > 2,5° Streuung) haben auch hohe Klarheit (d.h. einen kleineren Grad an < 2,5° Streuung). Dieser Zusammenhang gilt sogar, wenn der absolute Grad an Trübung hoch, aber der „relativ geringe" Trübungsgrad weniger als etwa 95% ist.
Für einige Anwendungen ist es erwünscht, ein transluzentes Material zu erhalten, welches relativ niedrige Trübung und relativ niedrige Klarheit hat. Z.B. in Anwendungen, wie z.B. Geheimhaltungsfenstern und häufiger in Büromaschinengehäusen, ist es erwünscht, eine hohe Lichtdurchlässigkeit, relativ geringe Trübung und relativ geringe Klarheit zu haben, so dass Gegenstände hinter dem Material gesehen werden können, aber nicht klar solche Objekte, die maskiert werden sollen.
Es gab frühere Versuche, um transluzente Polycarbonatharzzusammensetzungen durch Einbringen von Zinkoxid in Polycarbonat herzustellen. Es gibt einige Nachteile für Zusammensetzungen, die Zinkoxid oder andere anorganische lichtstreuende Mittel enthalten. Insbesondere tendieren diese Mittel dazu, mit Polycarbonat und anderen Thermoplasten zu reagieren, wobei sie Abbau der physikalischen Charakteristiken des Thermoplasten verursachen. Zusätzlich tendieren Zusammensetzungen, die Zinkoxid aufweisen dazu, sehr hohe Klarheit bei relativ niedrigen Graden an Trübung zu haben, die in einem absoluten Sinn noch hoch ist (z.B. 40% bis etwa 98%).
Während es viele zweite Polymere gibt, die in Polycarbonat eingebracht werden können, ist ein solches Polymer Acrylnitril-Butadien-Styrolkunststoff. Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)-Kunststoffe, die kautschuk- und thermoplastische Komposits sind, umfassen eine breite, vielfältige Familie von Pfropfcopolymeren mit einer ausgezeichneten Balance von mechanischen Eigenschaften, Verarbeitungsspielraum, Rezyklierbarkeit und Ökonomie. Die meisten ABS-Produkte bestehen aus einem Zweiphasensystem eines gepfropften Terpolymeren, Acrylnitril-Butadien-Styrol, dispergiert in einer glasartigen, kontinuierlichen Matrix aus Styrol-Acrylnitril (SAN)-Copolymer. Das Pfropfterpolymer besteht typischerweise aus einem Polybutadienkautschuk-Kern und gepfropfter SAN-Schale, kleinen Mengen an Styrol und Acrylnitril, die auf die Kautschukteilchen gepfropft sind, um die beiden Phasen zu kompatibilisieren. Die breite Vielfältigkeit des ABS resultiert aus den vielen kompositionellen und strukturellen Variablen, die ausgewählt werden können, um eine gewünschte Eigenschaftsbalance zu erreichen.
Beim ABS-Herstellungsverfahren sind drei unterschiedliche Polymerisationsreaktionen oder Stufen involviert. Zunächst wird die elastomere (Kautschuk-) Komponente, entweder Butadienhomopolymer, ein Styrol-Butadien- oder ein Acrylnitril-Butadien-Copolymer, hergestellt. Diese Phase kann entweder in einer Emulsion auf Wasserbasis oder in einem Lösungspolymerisationsverfahren ausgeführt werden. In der zweiten Stufe werden Styrol und Acrylnitril (50–90/10–50) copolymerisiert, wahlweise mit anderen Monomeren, und auf die elastomere Phase gepfropft, um die erwünschte Kompatibilität zu erreichen. Der Kautschukgehalt eines ABS-Pfropfes kann im Bereich von 10 bis 90 Gewichtsprozent liegen. Diese Stufe kann entweder in Emulsion, in Bulk/Masse oder über eine Suspensions- und/oder die Emulsions-/Suspensions-Verfahrensroute ausgeführt werden. In der dritten Stufe werden Styrol und Acrylnitril und, wahlweise, andere Olefinmonomere, entweder gleichzeitig mit der zweiten (Pfropf-) Stufe oder getrennt in einem unabhängigen Arbeitsschritt copolymerisiert, um die starre Matrix zu bilden. Wiederum kann dieser Schritt ein oder mehrere der folgenden Verfahren enthalten: Emulsions-, Bulk- oder Suspensionspolymerisation. Die SAN-Matrix kann im Bereich von 10 bis 90 Gewichtsprozent der ABS-Pfropfzusammensetzung liegen.
Zusätzlich können die ABS-Materialien aus Gründen entweder der Herstellungsökonomie, der Produktleistung, oder beidem, durch verschiedene Verfahrenstechniken hergestellt werden, die als Batch-, Semibatch-, oder kontinuierliche Polymerisation bekannt sind.
Um spezifische Eigenschaften der erhaltenden Polymere zu verändern, können andere monovinylidenaromatische, ethylenisch ungesättigte Nitril- und Acrylatmonomere eingebracht werden, entweder zusätzlich oder anstelle der verschiedenen Acrylnitril-Butadien-Styrol-Bestandteile. Die physikalischen Eigenschaften von ABS-Kunststoffen variieren etwas mit ihren Herstellungsverfahren, jedoch mehr mit ihrer Zusammensetzung. Spezifische Leistungserfordernisse und intensive Materialdifferenzierung werden erreicht durch Manipulation der Monomerzusammensetzung, Mikrostruktur, Morphologie oder Additive.
Transparente ABS-Qualitäten wurden in verschiedenen Arten hergestellt. Transparentes ABS kann durch pfropfen von Styrol, Acrylnitril und wahlweise hohen Gehalten an Methylmethacrylat auf ein bestimmtes Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR)-Substrat hergestellt werden. Hier müssen die Brechungsindizes der dispergierten Kautschukphase und des starren Kontinuums sehr genau passen. Ein weiteres Verfahren ist, einen Polybutadienkautschuk zu verwenden, dessen Teilchen ausreichend klein sind, so dass sie das sichtbare Licht nicht reflektieren. Wenn Kautschukteilchen ausreichend klein gemacht werden, so dass sie sichtbares Licht nicht reflektieren, ist es üblicherweise nicht notwendig, die Brechungsindizes der Komponente anzupassen, so lange die kontinuierliche Phase oder Matrix die gewünschten optischen Eigenschaften besitzt.
US-Patent Nr. 5 017 422 (1991) von Schumann et al. offenbart transparente gegossene Filme aus ABS-Kunststoff mit einer Filmdicke von 1 bis 200 μm. Ein Pfropfpolymer aus einem Dienkautschuk, vorzugsweise Polybutadien, und Pfropfmonomere, vorzugsweise aus Styrol und Acrylnitril, werden verwendet, um selbsttragende dünne Filme durch Auflösen einer Lösung des ABS-Kunststoffes mit Entformungsmittel in einem inerten organischen Lösungsmittel und Gießen auf einen Träger herzustellen. Dieser Annäherung zur Verwendung von Gießtechniken zeigt die andauernde Notwendigkeit für transparente ABS-Polymere, die geeignet sind für Extrusion zu dünnen Filmen oder Schichten.
Während diese Annäherungen Transparenz erreichen, verbleibt eine Anzahl an ungelösten und unerfüllten Notwendigkeiten in dem Bereich von transparenten thermoplastischen Legierungen in Bezug auf besondere Eigenschaften und potentiell vorteilhafte Eigenschaften. Es besteht eine Notwendigkeit für ökonomischere, preiswertere transparente PC- und ABS-Harze, eine Notwendigkeit für transparente PC/ABS-Harze, die zu dünnen Filmen extrudierbar sind, insbesondere dünnen Filmen, die geeignet sind für Laminate, eine Notwendigkeit für transparente PC/ABS-Filme mit guter Haftung auf anderen transparenten Polymeren, sowie eine Notwendigkeit für formbare, klare PC/ABS-Zusammensetzungen mit Kautschukcharakteristiken, Duktilität und hohen Dehnungen bis zum Versagen.
Zusammenfassung der Erfindung
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine transparent oder transluzente thermoplastische Legierung zur Verfügung, aufweisend eine kontinuierliche Phase und eine diskontinuierliche Phase, wobei die diskontinuierliche Phase mit der kontinuierlichen Phase unmischbar ist und wobei die kontinuierliche Phase Polycarbonat und Poly-1,4-cyclohexandimethanol-1,4-cyclohexandicarboxylat (PCCD) aufweist. ABS ist ein Beispiel für die dispergierte Phase.
In einer anderen Ausführungsform stellt die vorliegender Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer transparenten oder transluzenten thermoplastische Legierung zur Verfügung, aufweisend eine kontinuierliche Phase aus zumindest einer ersten thermoplastischen Zusammensetzung, aufweisend ein Polycarbonat und Poly-1,4-cyclohexandimethanol-1,4-cyclohexandicarboxylat, und eine diskontinuierliche Phase, aufweisend eine zweite thermoplastische Zusammensetzung, wobei die diskontinuierliche Phase unmischbar ist mit der kontinuierlichen Phase, wobei das Verfahren aufweist:

a) Auswählen der ersten thermoplastischen Zusammensetzung und der zweiten thermoplastischen Zusammensetzung, wobei die Brechungsindizes der ersten thermoplastischen Zusammensetzung und der zweiten thermoplastischen Zusammensetzung ungefähr gleich sind und
b) Kombinieren der ersten thermoplastischen Zusammensetzung und der zweiten thermoplastischen Zusammensetzung,

In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer transparenten oder transluzenten thermoplastischen Legierung zur Verfügung, aufweisend eine kontinuierliche Phase aus einer ersten thermoplastischen Zusammensetzung und einer diskontinuierlichen Phase aus einer zweiten thermoplastischen Zusammensetzung, wobei die diskontinuierliche Phase unmischbar ist mit der kontinuierlichen Phase, wobei das Verfahren aufweist:

a) Einen Schritt ausgewählt aus der Gruppe von Schritten bestehend aus: i) Einstellen des Brechungsindex der ersten thermoplastischen Zusammensetzung, ii) Einstellen des Brechungsindex der zweiten thermoplastischen Zusammensetzung und iii)getrenntes Einstellen des Brechungsindex sowohl der ersten als auch der zweiten thermoplastischen Zusammensetzung,

b) Kombinieren der ersten thermoplastischen Zusammensetzung und der zweiten thermoplastischen Zusammensetzung,

Eingehende Beschreibung der Erfindung
Ein typischer erfindungsgemäßer thermoplastischer Gegenstand weist einen Blend aus transparentem thermoplastischem Harz, transparenter Mischung aus thermoplastischen Harzen oder transparente Mischung aus thermoplastischem Harz und oligomerem oder polymerem Additiv (hier im Folgenden „die Matrix" genannt), so wie oben beschrieben auf, sowie transparente dispergierte thermoplastische Teilchen (hier im Folgenden „dispergierte Phase" genannt). Solche Gegenstände haben eine prozentuale Lichtdurchlässigkeit von über 60%, eine Trübung von weniger als 30% und eine Klarheit von mehr als 70% aber weniger als 100%, sofern solche Gegenstände transparent sind. Um diese optischen Charakteristiken zu erhalten müssen die Matrix und dispergierte Phase sorgfältig ausgewählt werden. Insbesondere müssen sie Brechungsindizes haben, die um weniger 0,01 voneinander differieren.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform, bei welcher die Matrix Polycarbonat und Poly-1,4-cyclohexandimethanol-1,4-cyclohexandicarboxylat aufweist und die dispergierte Phase ABS-Teilchen ist, ist die prozentuale Lichtdurchlässigkeit oberhalb 75%, die Trübung weniger als 95% und die Klarheit weniger als 85%. In dieser Ausführungsform ist die Beladung von ABS-Teilchen von etwa 5 bis etwa 50 Teile je hundert Gewichtsteile der Polycarbonat enthaltenden Matrix, vorzugsweise von etwa 10 bis etwa 40 Gewichtsteile je hundert Gewichtsteile der Polycarbonat enthaltenden Matrix, bevorzugt von etwa 15 bis etwa 30 Teile je hundert Gewichtsteile der Polycarbonat enthaltenden Matrix und besonders bevorzugt von etwa 20 bis etwa 25 Teile je 100 Gewichtseile der Polycarbonat enthaltenden Matrix. Bevorzugte Matrixmaterialien beinhalten auch transparente Mischungen von all dem oben genannten und von oligomeren Additiven (z.B. Resorcinbisdiphenylphosphat).
Bevorzugte transparente thermoplastische Matrixmaterialien umfassen Polycarbonathomopolymere oder -copolymere. Das bevorzugte Matrixmaterial umfasst ein aromatisches Polycarbonathomopolymer, basierend hauptsächlich auf dem Bisphenol A-Monomer. Die Synthese von solchen Materialien ist im Stand der Technik wohl bekannt. Z.B. beschreibt US-Patent Nr. 5 364 926 das Schmelzverfahren zur Herstellung von Polycarbonat und ist hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen. Das Grenzflächen- und Festzustandsverfahren kann ebenfalls verwendet werden.
Wenn es erwünscht ist, den Brechungsindex der Matrix oder der kontinuierlichen Phase zu kontrollieren, ist eine Möglichkeit, dieses Ziel zu erreichen, eine Mischung aus Polycarbonat und einem mischbaren polymeren Additiv und/oder ein mischbares oligomeres Additiv zu verwenden, wobei das genannte Additiv einen Brechungsindex hat, der von dem Brechungsindex von Polycarbonat um zumindest 0,01 differiert.
In der vorliegenden Erfindung ist das mischbare polymere Additiv Poly-1,4-cyclohexandimethanol-1,4-cyclohexandicarboxylat (PCCD) und vorzugsweise hat das Polycarbonat einen Brechungsindex von etwa 1,58 und das PCCD-Polymer einen Brechungsindex von 1,51.
Der Brechungsindex des Blends der beiden Bestandteile kann durch Variation ihrer relativen Mengen kontrolliert werden, und solange die beiden Phasen in den verwendeten Verhältnissen mischbar sind, ist die kontinuierliche Phase transparent. Dann ist die Transparenz oder Transluzenz des resultierenden Komposits sowie die Trübungsmessung abhängig davon, ob die „dispergierte Phase" einen Brechungsindex hat, der zu demjenigen der kontinuierlichen Phase passt oder sich ihm annähert. Die Bezeichnung Passen von Brechungsindizes ist funktionell hier definiert, dass wenn zwei oder mehr unmischbare Phasen eine Mischung bilden, ihre jeweiligen Brechungsindizes als passend genannt werden, wenn die resultierende Mischung transparent ist. Die vorliegende Erfindung betrifft transparente oder transluzente Blends von unmischbaren thermoplastischen Materialien, demzufolge kann abhängig von den optischen Eigenschaften, die für die Legierung gedacht sind, das mathematische Passen der Brechungsindizes der Bestandteilmaterialien weniger als exakt sein.
Wenn es erwünscht ist, ein Material herzustellen, das transluzent ist, dann haben die Teilchen des Polymeren, welche die dispergierte Phase umfassen (d.h. die diskontinuierliche Phase) einen Brechungsindex, der von dem der Matrix oder kontinuierlichen Phase verschieden ist. Die dispergierte Phase kann Teilchen aus jedem transparenten thermoplastischen Polymeren oder anderen Lichtdiffusoren bilden, das einen Brechungsindex (hier im Folgenden „R.I") hat, der von dem der Matrix verschieden ist. Vorzugsweise unterscheidet sich der R.I. des Lichtdiffusors von dem der Matrix um zumindest 0,001. Geeignete Lichtdiffusoren beinhalten Polytetrafluorethylen, Zinkoxid und ABS. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das thermoplastische Matrixharz Polycarbonat mit einem R.I. von 1,55 bis 1,59 und die dispergierte Phase ABS mit einem R.I. von 1,46 bis 1,53. Wenn jedoch Transparenz erwünscht ist wird es notwendig sein, eine dispergierte Phase herzustellen, üblicherweise ABS, die einen Brechungsindex hat, der nah an dem der thermoplastischen Matrix liegt, oder eine Matrixphase herzustellen, die einen Brechungsindex hat, der nahe bei dem der dispergierten Phase liegt. Dies bedeutet, dass der R.I. des ABS erhöht werden muss, während der des Polycarbonats verringert werden muss.
Andere haben durch Kombination einer Styrol-Butadien-Kautschuk/Styrol-Acrylnitril (SBR/SAN)-Hochkautschukpfropfphase mit einer starren Matrixphase, erhalten aus Methylmethacrylat, Styrol und Acrylnitril, wobei der berechnete Brechungsindex der Pfropfphase ungefähr zu dem Brechungsindex der Matrixphase passt, gefunden, dass extrudierbare transparente ABS-Polymere mit niedriger Trübung mit den Duktilitäts- und Leistungsvorteilen von ABS-Polymeren hergestellt werden können. Es wurde gefunden, dass solche ABS-Polymere auf SBR-Kautschukbasis insbesondere geeignet sein können für die Extrusion zu dünnen Filmen zur Verwendung in transparenten Polymerlaminaten, da sie gute Haftung auf anderen Polymeren sowie geringe Trübungstransparenz und Duktilität zeigen.
Die erfindungsgemäß verwendeten ABS-Polymere umfassen ein 2-Phasensystem. Die erste Phase umfasst ein Hochkautschuk-Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR)-Substrat mit einem Copolymer aus Styrol-Acrylnitril (SAN), das daran angeheftet ist. Dieses Substrat wird allgemein als die „Pfropfphase" bezeichnet, da das SAN physikalisch angeheftet oder über eine chemische Reaktion an den Kautschuk gepfropft ist. Eine zweite Phase kann Methylmethacrylat in der Form von Polymethylmethacrylat (PMMA) und SAN aufweisen und wird allgemein als die „freie starre Phase" bezeichnet. Die SBR/SAN-Pfropfphase wird in der starren PMMA/SAN-Phase dispergiert, welche das Polymerkontinuum bildet. Die Kautschukgrenzfläche ist die Oberfläche, welche die Grenzen zwischen den Pfropf- und starren Phasen bildet. Das gepfropfte SAN wirkt als ein Kompatibilisierer zwischen der Kautschuk- und starren Phase an dieser Grenzfläche und verhindert die Separation dieser beiden anderenfalls unmischbaren Phasen.
Eine weitere Ausführungsform beinhaltet das Anheben des Brechungsindex der SAN-Phase. Dies wird ausgeführt durch Verringerung der Menge an Acrylnitril in dem Styrol-Acrylnitril-Polymer. In anderen Worten erhöht das Erhöhen des Styrolgehalts des Styrol-Acrylnitril-Copolymeren den Brechungsindex des Copolymeren. Im Gegensatz dazu verringert die Verwendung von Methylmethacrylat als ein Comonomer im Allgemeinen den Brechungsindex. Demzufolge wird abhängig davon, ob der Brechungsindex eines Copolymeren erhöht oder verringert werden muss, dies die Wahl des Comonomeren bestimmen.
Die erfindungsgemäß verwendeten thermoplastischen Harze vom ABS-Typ sind Pfropfcopolymere von Vinylcyanidmonomeren, Diolefinen, vinylaromatischen Monomeren und Vinylcarbonsäureestermonomeren. Demzufolge definieren die Anmelder die Bezeichnung ABS-Typ oder Acrylnitril-Butadien-Styrol-Typ hier so, dass die Gruppe von Polymeren, die aus Vinylcyanidmonomeren, Diolefinen, vinylaromatischen Monomeren und Vinylcarbonsäureestermonomeren enthalten wird, so wie im Folgenden definiert, enthalten ist. Vinylcyanidmonomere sind hierin definiert durch die folgende Strukturformel:
wobei R ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkylgruppen mit von 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, Brom und Chlor. Beispiele für Vinylcyanidmonomere beinhalten Acrylnitril, Methacrylnitril, Ethacrylnitril (-Chloracrylnitril und (-Bromacrylnitril. Die Diolefine, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, werden hierin definiert durch die folgende Strukturformel:
wobei jedes Q unabhängig ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkylgruppen mit von 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, Brom und Chlor. Beispiele für Diolefine beinhalten Butadien, Isopren, 1,3-Heptadien, Methyl-1,3-pentadien, 2,3-Dimethylbutadien, 2-Ethyl-1,3-pentadien, 1,3-Hexadien 2,4-Hexadien, Chlorbutadien, Brombutadien, Dichlorbutadien, Dibrombutadien, sowie Mischungen davon. Vinylaromatische Monomere sind hiermit definiert durch folgende Strukturformel:
wobei jedes X unabhängig ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkylgruppen mit von 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, Cycloalkyl, Aryl, Alkaryl, Aralkyl, Alkoxy, Aryloxy und Halogen und wobei R unabhängig ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkylgruppen mit von 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, Brom und Chlor. Die Bezeichnung unabhängig ausgewählt bedeutet, dass Copolymere, Terpolymere oder andere Zwischenpolymere dieser Vinylcyanidmonomere ein unabhängig ausgewähltes R für das Vinylcyanid relativ zu dem R, das für das vinylaromatische Monomer ausgewählt wurde, haben. Beispiele für substituierte vinylaromatische Monomere beinhalten Styrol, 4-Methylstyrol, Vinylxylol, 3,5-Dethylstyrol, p-tert-Butylstyrol, 4-n-Propylstyrol, (-Methylstyrol, (-Ethylstyrol, (-Methyl-p-methylstyrol, p-Hydroxystyrol, Methoxystyrole, Chlorstyrol, 2-Methyl-4-chlorstyrol, Bromstyrol, (-Chlorstyrol, (-Bromstyrol, Dichlorstyrol, 2,6-Dichlor-4-methylstyrol, Dibromstyrol, Tetrachlorstyrol, sowie Mischungen davon. Vinylcarbonsäureestermonomere (Ester von alpha-, beta- ungesättigten Carbonsäuren) werden hierin definiert durch die folgende Strukturformel:
wobei J ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkylgruppen mit von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen und A ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Alkylgruppen mit von 1 bis 5 Kohlenstoffatomen. Beispiele für Vinylcarbonsäureestermonomere beinhalten Methylmethacrylat, Methylacrylat, Ethylmethacrylat, Ethylacrylat, Butylmethacrylat, Butylacrylat, Propylmethacrylat, Propylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Methylethacrylat, sowie Mischungen davon.
Es soll verstanden werden, dass durch die Verwendung von „Monomeren" all die polymerisierbaren Spezies von Monomeren und Copolymeren beinhaltet sind, die typischerweise in Polymerisationsreaktionen verwendet werden, einschließlich zum Beispiel Monomeren, Homopolymeren aus hauptsächlich einem einzelnen Monomeren, Copolymeren aus zwei oder mehr Monomeren, Terpolymeren aus drei Monomeren, sowie physikalischen Mischungen davon. Z.B. kann eine Mischung aus Polymethylmethacrylat (PMMA)-Homopolymer und Styrol-Acrylnitril (SAN)-Copolymer verwendet werden, um die „freie starre Phase" zu bilden, oder alternativ kann ein Methylmethacrylat-Styrol-Acrylnitril (MMASAN)-Terpolymer verwendet werden.
Verschiedene Monomere können weiterhin zusätzlich zu oder anstelle der oben aufgeführten verwendet werden, um weiterhin verschiedene Eigenschaften der Zusammensetzungen, wie hier offenbart, zu variieren. Im Allgemeinen können die Bestandteile der vorliegenden Erfindung mit einem copolymerisierbaren Monomer oder Monomeren innerhalb eines Bereiches kompoundiert werden, der die Aufgaben und Vorteile dieser Erfindung nicht zerstört. Z.B. kann zusätzlich oder anstelle von SBR die Kautschukphase aus Polybutadien, Butadien-Acrylnitril-Copolymeren, Polyisopren, EPM- und EPR-Kautschuken (Ethylen, Propylen-Kautschuken), EPDM-Kautschuken (Ethylen/Propylen/nicht-konjugierte Dien-Kautschuke) und vernetzte Alkylacrylatkautschuke, basierend auf C₁-C₈-Alkylacrylaten, insbesondere Ethyl-, Butyl- und Ethylhexylacrylaten, aufweisen. Weiterhin kann der Kautschuk entweder ein Block- oder statistisches Copolymer aufweisen. Zusätzlich zu oder anstelle von Styrol- und Acrylnitrilmonomer, das bei der Pfropfung oder der freien starren Phase verwendet wird, können Monomere, einschließlich Vinylcarbonsäuren, wie z.B. Acrylsäure, Methacrylsäure und Itaconsäure, Acrylamide wie z.B. Acrylamid, Methacrylamid und n-Butylacrylamid, alpha-, beta- ungesättigte Dicarbonsäureanhydride, wie z.B. Maleinsäureanhydrid und Itaconsäureanhydrid, Imine von alpha-, beta- ungesättigten Dicarbonsäuren, wie z.B. Maleimid, N-Methylmaleimid, N-Ethylmaleimid, N-Arylmaleimid und die halogensubstituierten N-Alkyl-N-arylmaleimide, imidisierte Polymethylmethacrylate (Polyglutarimide), ungesättigte Ketone, wie z.B. Vinylmethylketon und Methylisopropenylketon, alpha-Olefine, wie z.B. Ethylen und Propylen, Vinylester, wie z.B. Vinylacetat und Vinylstearat, Vinyl- und Vinylidenhalogenide, wie z.B. die Vinyl- und Vinylidenchloride und -Bromide, vinylsubstituierte kondensierte aromatische Ringstrukturen, wie z.B. Vinylnaphthalin und Vinylanthracen, sowie Pyridinmonomere verwendet werden, entweder allein oder als eine Mischung aus zwei oder mehr Arten.
Das thermoplastische Harz vom Acrylnitril-Butadien-Styrol-Typ (ABS) basiert vorzugsweise auf einer SBR-Hochkautschukpfropfung mit einer SAN-freien starren Phase. Kautschukmengen zwischen etwa 20% und etwa 45% sind bevorzugt. Die ABS-Zusammensetzung umfasst vorzugsweise: a) eine freie starre Phase, erhalten aus einem vinylaromatischen Monomer und einem Vinylcarbonsäureestermonomer, wobei die freie starre Phase in einer Gewichtsprozentmenge von etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsprozent vorhanden ist, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorzugsweise von etwa 35 bis etwa 50 Gewichtsprozent davon und bevorzugt von etwa 38 bis 47 Gewichtsprozent davon, b) ein Pfropfcopolymer (Pfropfphase), aus einem Substratcopolymer und einem Superstratcopolymer, wobei das Substratcopolymer ein Copolymer aufweist, erhalten aus einem vinylaromatischen Monomer und einem Diolefin, und wobei das Superstratcopolymer ein Copolymer aufweist, erhalten aus einem aromatischen Monomer, wobei das Pfropfcopolymer in einer Menge von etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts der Zusammensetzung vorhanden ist, vorzugsweise von etwa 50 bis etwa 65 Gewichtsprozent davon und bevorzugt von etwa 53 bis etwa 62 Gewichtsprozent davon, und c) wobei der Brechungsindex der freien starren Phase und der berechnete Brechungsindex der Pfropfphase etwa gleich sind (d.h. innerhalb etwa 0,005 oder weniger zueinander passend). Der Brechungsindex der Phasen kann leicht basierend auf dem Gewichtsprozentanteil der Komponenten und ihren Brechungsindizes berechnet werden, z.B.:
Die Brechungsindizes von Butadien-, Styrol-, Acrylnitril- und Methylmethacrylat-Homopolymeren sind 1,515, 1,591, 1,515 bzw. 1,491. Ein Butadien/Styrol-Verhältnis von 85:15 ergibt einen berechneten Brechungsindex von (0,85 × 1,515) + (0,15 × 1,591) = 1,526.
Das gepfropfte SAN mit einem Styrol- zu Acrylnitril-Verhältnis von 80:20 ergibt einen berechneten Brechungsindex von (0,80 × 1,591) + (0,20 × 0,515) = ~ 1,576.
Ein Pfropfcopolymer aus 65% Styrol-Butadien-Kautschuk (Butadien : Styrol = 85:15) und 35% gepfropftem SAN (Styrol : Acrylnitril = 80:20) ergibt einen berechneten Brechungsindex von (0,65 × 1,526) + (0,35 × 1,576) = ~ 1,544.
In den oben angegebenen Beispielen muss die freie starre Phase etwa den gleichen Brechungsindex haben wie die Pfropfkautschukphase, innerhalb +/– 0,005. Eine freie starre Phase aus 60% PMMA und 40% SAN aus 75% Styrol und 25% Acrylnitril hat einen Brechungsindex von etwa 1,539, wobei der Brechungsindex der Pfropfphase innerhalb von 0,005 passt.
Die freie starre Phase wird vorzugsweise erhalten aus Styrol-Acrylnitril (SAN). Das Verhältnis von Styrol zu Acrylnitril ist vorzugsweise 1,5 bis 15 (d.h. vorzugsweise von etwa 60% bis etwa 94% Styrol) und von etwa 6 Prozent bis 40 Gewichtsprozent Acrylnitril, basierend auf dem Gesamtgewicht der freien starren Phase, vorzugsweise von etwa 4 bis 12 (von etwa 80% bis etwa 92% Styrol) und von etwa 8 Prozent bis etwa 20 Gewichtsprozent Acrylnitril, basierend auf dem Gesamtgewicht der freien starren Phase und bevorzugt von etwa 6 bis 9 (von etwa 85% bis etwa 90% Styrol) und von etwa 10 Prozent bis etwa 15 Gewichtsprozent Acrylnitril, basierend auf dem Gesamtgewicht der freien starren Phase.
Das Pfropfcopolymer wird vorzugsweise erhalten aus einem vinylaromatischen Diolefinkautschuk-Substratcopolymer. Das Pfropfcopolymer weist vorzugsweise von etwa 40% bis etwa 90% eines Substratcopolymeren auf und von etwa 10% bis etwa 60% eines Superstratcopolymeren, basierend auf dem Gesamtgewicht des Pfropfcopolymeren, vorzugsweise von etwa 55% bis etwa 75% eines Substratcopolymeren und von etwa 25% bis 45 Gew.-% eines Superstratcopolymeren und bevorzugt etwa 65 Gewichtsprozent eines Substratcopolymeren und 35 Gewichtsprozent eines Superstratcopolymeren. Das Substratcopolymer weist vorzugsweise eine vinylaromatische Bestandteilmenge von wenig mehr als etwa 0% bis etwa 30 Gewichtsprozent, basierend auf dem Gesamtgewicht des Substratcopolymeren auf, vorzugsweise von 10 bis 20 Gewichtsprozent davon und bevorzugt 15 Gewichtsprozent davon, und eine Diolefinbestandteilmenge von etwa 70% bis etwa 100 Gewichtsprozent eines Diolefins, basierend auf dem Gesamtgewicht des Substratcopolymeren, vorzugsweise von etwa 80 bis etwa 90 Gewichtsprozent davon und bevorzugt etwa 85 Gewichtsprozent davon. Das Superstrat kann wahlweise einen Vinylcarbonsäureesterbestandteil, wie z.B. Methylmethacrylat, enthalten. Die Pfropfphase hat vorzugsweise eine gewichtsmittlere Teilchengröße von weniger als 2400 Ångström (0,24 Mikron), bevorzugt weniger als 1600 Ångström (0,16 Mikron) und stärker bevorzugt weniger als 1200 Ångström (0,12 Mikron). Allgemein hat die Teilchengröße des Kautschuks einen Effekt auf den optimalen Pfropfgrad des Pfropfcopolymeren. Da ein gegebener Gewichtsprozentanteil von Kautschukteilchen mit geringerer Größe größeren Oberflächenbereich zum Pfropfen zur Verfügung stellt als ein gleiches Gewicht einer größeren Kautschukteilchengröße, kann die Dichte der Pfropfung entsprechend variiert werden. Im Allgemeinen verwenden kleinere Kautschukteilchen vorzugsweise ein höheres Superstrat/Substratverhältnis als Teilchen mit größerer Größe, um allgemein vergleichbare Ergebnisse zu erhalten.
Die Pfropfphase kann koaguliert, vermischt und mit der freien starren Phase aus Homopolymeren, Copolymeren und/oder Terpolymeren durch verschiedene Mischverfahren, die im Stand der Technik wohl bekannt sind, kolloidiert werden, um den ASA-Polymerpolyblend zu bilden.
Ein Gleitmittel, Metallfreisetzungsmittel oder Entformungsmittel kann optional verwendet werden. Bevorzugte Gleit- und Entformungsmittel sind Ethylenbisstearamid, Ethylendiaminbisstearamid, Butylstearat, Bariumstearat, Calciumstearat, Calciumbehenat, Calciumlaureat, Zinkstearat, Zinklaureat, Aluminiumstearat, Magnesiumstearat, Glycerin, Mineralöle, flüssige Parafine, Wachse, höhere Fettsäureamide, niedrige Alkoholester von höheren Fettsäuren, mehrwertige Alkoholester von Fettsäuren und Entformungsmittel auf Silikonbasis.
Es können zu den Harzphasen während oder nach der Bildung wahlweise solche Additive wie Wärme- und Ultraviolettlichtstabilisatoren, Antioxidantien, Gleitmittel und Fließhilfsmittel, Entformungs- oder Metallfreisetzungsmittel, Antistatikmittel, Flamm- und Feuerschutzmittel, Weichmacher, Füller, Pigmente, Farbstoffe, Spezialeffektpigmente, Tropfunterdrücker, Mineraladditive und -füller, Verstärkungsmittel und Ähnliches zugegeben werden.
Die thermoplastischen PC/ABS-Zusammensetzungen gemäß vorliegender Erfindung stellen duktile transparente Zusammensetzungen mit kautschukartiger Natur zur Verfügung, geeignet für die Extrusion zu dünnen Filmen mit Kautschukcharakteristiken und guter Haftung auf Polycarbonaten und Acryl, welche einen Ansatz für geringere Kosten bei der Herstellung von Gegenständen, wie z.B. kugelfesten Polymerlaminaten, zur Verfügung stellen. Die thermoplastischen Zusammensetzungen sind aufgrund der Kautschuknatur geeignet weiterhin beim zur Verfügung stellen von einzigartigen klaren Formzusammensetzungen mit hohen Dehnungen bis zum Versagen.
Wenn die Brechungsindizes der kontinuierlichen Phase oder Matrix aus Polycarbonat zu dem Brechungsindex der dispergierten Phase aus ABS passen, ist die Legierung üblicherweise transparent. Wenn es etwas weniger passend bei den Brechungsindizes der beiden Phasen ist, ist die Legierung transluzent. Für einen gegebenen Grad an Nichtpassen bei den Brechungsindizes der beiden Phasen kann der Trübungsgehalt durch Erhöhung der Beladung oder des Gewichtsprozentanteils der dispergierten Phase in der kontinuierlichen Phase erhöht werden. Wenn das Nichtpassen bei den Brechungsindizes größer wird, wird die Beladung der dispersen Phase, die notwendig ist, um einen gegebenen Grad an Transluzenz oder Trübung zu erreichen, reduziert. Funktionell ist eine transluzente Zusammensetzung, welche die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen und Verfahren verwendet, eine solche, die weniger als transparent ist, jedoch nicht opak. Somit können sowohl die transparenten als auch die transluzenten Legierungen der vorliegenden Erfindung als nicht opak beschrieben werden, ob gefüllt oder ungefüllt.
Für transparente und transluzente Legierungen einer kontinuierlichen Phase aus Polycarbonat und einer diskontinuierlichen Phase aus ABS liegt der Gewichtsprozentanteil der Polycarbonatphase im Bereich von etwa 95 bis etwa 50, vorzugsweise von etwa 90 bis etwa 55, bevorzugt von etwa 85 bis etwa 65 und besonderes bevorzugt von etwa 80 bis etwa 70 Gewichtsprozent der Summe der Gewichtsprozente der kontinuierlichen und der diskontinuierlichen Phasen.
Für transluzente Zusammensetzungen liegt die Trübung, gemessen durch ASTM-9125, im Bereich von etwa 100 bis etwa 0, vorzugsweise von etwa 90 bis etwa 3, bevorzugt von etwa 70 bis etwa 5 und besonders bevorzugt von etwa 50 bis etwa 10.
Die thermoplastische Matrix kann wahlweise weiterhin ein optisches Aufhellungsmittel, zusätzliche Pigmente und/oder einen Fluoreszenzfarbstoff enthalten. Zugabe eines optischen Aufhellungsmittels hilft bei der Herstellung von hellen Farben für den Gegenstand.
Geeignete optische Aufhellungsmittel beinhalten aromatische Stilbenderivate, aromatische Benzoxazolderivate oder aromatische Stilbenbenzoxazolderviate. Unter diesen optischen Aufhellungsmitteln ist Uvitex OB von Ciba Specialty Chemicals (2,5-Bis(5'-tert-butyl-2-benzoxazolyl)thiophen) bevorzugt.
Zugabe eines Fluoreszenzfarbstoffes erzeugt eindrucksvolle visuelle Effekte bei dem Gegenstand. Geeignete Fluoreszenzfarbstoffe beinhalten Permanent Pink R (Farbindex Pigment Rot 181 von Clariant Corporation), Hostasol Rot 5B (Farbindex #73300, CAS # 522-75-8 von Clariant Corporation) und Macrolex Fluoreszenz Gelb 10GN (Farbindex Lösungsgelb 160:1 von Bayer Corporation). Unter diesen ist Permanent Pink R bevorzugt.
Jede Art von Pigment, die für das Einbringen in thermoplastische Materialien bekannt ist, kann ebenfalls zu der thermoplastischen Matrix zugegeben werden. Bevorzugte Pigmente beinhalten Titandioxid, Zinksulfid, Ruß, Kobaltchromat, Kobalttitanat, Kadmiumsulfide, Eisenoxid, Natriumalumiumsulfosilikat, Natriumsulfosilikat, Chromantimontitanrutil, Nickelantimontitanrutil. Zinkoxid und Polytetrafluorethylen.
Es kann auch vorteilhaft sein, verschiedene Chemikalien einzubringen, um Abbau der thermoplastischen Matrix aufgrund der Bestrahlung mit UV-Licht vorzubeugen (hier im Folgenden „UV-Stabilisatoren"). Geeignete UV-Stabilisatoren beinhalten substituierte Benzotriazole oder Triazine oder Tetraalkylpiperidine. Die UV-Stabilisatoren können in die thermoplastische Matrix gemischt werden oder sie können lediglich in einer transparenten „Hartbeschichtungs"-schutzschicht enthalten sein, die über die sichtbare Oberfläche aufgebracht wird.
Die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung kann weiterhin andere Harze und Additive, wie z.B. Verstärkungsmittel, Füller, Schlagzähmodifizierer, Wärmebeständigkeitsmittel, Antioxidantien, Antibewitterungsmittel, Stabilisatoren, Entformungsmittel, Gleitmittel, Nukleierungsmittel, Weichmacher, Flammhemmmittel, Fließverbesserungsmittel und Antistatikmittel enthalten. Diese Additive können in einen Misch- oder Formprozess eingebracht werden, vorausgesetzt, dass die Eigenschaften der Zusammensetzung nicht zerstört werden.
Die verstärkenden Füller können metallische Füller sein, wie z.B. feinpuderiges Aluminium, Eisen, Nickel oder Metalloxide. Nicht-metallische Füller beinhalten Kohlenstofffilamente, Silikate, wie z.B. Glimmer, Aluminiumsilikat oder Ton, Talk und Asbest, Titanoxid, Wollastonit, Novaculit, Kaliumtitanat, Titanatwhisker, Glasfüller und Polymerfasern, oder Kombinationen davon. Glasfüller, die zur Verstärkung geeignet sind, wenn sie als Verstärkungsmittel verwendet werden, sind nicht besonders eingeschränkt auf ihre Arten oder Formen und können z.B. Glasfasern, gemahlenes Glas, Glasflocken und hohle oder feste Glaskugeln sein. Glasfüller können Oberflächenbehandlung mit Kopplungsmitteln, wie z.B. Silan oder titanatartigen Mitteln, unterzogen werden, um ihre Haftung mit Harz zu verbessern, oder mit anorganischen Oxiden beschichtet werden, um dem Füller etwas Oberflächenfarbe zu verleihen. Andere Arten von Glasfüllern können verwendet werden, um den fertigen Gegenständen dekorativ Effekte oder spezielle optische Effekte zu verleihen und können gleichzeitig als Verstärkungsfüller wirken oder auch nicht.
Verstärkungsfüller werden vorzugsweise in einer Menge verwendet die ausreicht, um den Verstärkungseffekt zu ergeben, üblicherweise 1 bis 60 Gewichtsprozent, vorzugsweise weniger als 10 Gewichtsprozent, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Glasfasern oder eine Kombination aus Glasfasern mit Talk, Glimmer oder Aluminiumsilikat sind bevorzugte Verstärkungsmittel. Diese Fasern sind vorzugsweise etwa 0,00012 bis 0,00075 Inch lang. Wenn der Füller keine optischen Eigenschaften hat, die mit jenen der zu füllenden thermoplastischen Zusammensetzung abgestimmt sind, d.h. wie z.B. eng passender RI, muss die Menge an zugegebenem Füller weniger sein als diejenige, die das Material opak machen würde.
In einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Polycarbonat, das aus einem bromierten Bisphenol erhalten wird, als Flammschutzmittel hinzugegeben. Wenn solche bromierten Polymere zugegeben werden, können anorganische und organische Antimonverbindungen weiterhin in die Zusammensetzung eingemischt werden, um die Flammbeständigkeit, die durch solche Polycarbonate eingebracht wird, synergistisch zu verbessern. Geeignete anorganische Antimonverbindungen sind Antimonoxid, Antimonphosphat, KSb(OH)₆, NH₄SbF₆ und Sb₂S₃. Eine breite Vielzahl von organischen Antimonverbindungen kann ebenfalls verwendet werden, wie z.B. Antimonester von organischen Säuren, cyclische Alkylantimonitester und Arylantimonsäureverbindungen. Beispiele für typische organische Antimonverbindungen sind Kaliumantimontartrat, Antimonsalz von Capronsäure, Sb(OCH₂CH₃)₃, Sb(OCH(CH₃)CH₂CH₃)₃, Antimonpolymethylenglykorat und Triphenylantimon. Eine bevorzugte Antimonverbindung ist Antimonoxid.
Phosphite (z.B. aromatische thermische Phosphitstabilisatoren), Metallsalze von Phosphor- und phosphoriger Säure, sterisch gehinderte Phenolantioxidantien und aromatische Lactonradikalfänger können ebenfalls als Stabilisatoren oder Antioxidantien zugegeben werden.
Geeignete Antistatikmittel beinhalten, sind aber nicht eingeschränkt auf, Phosphoniumsalze, Polyalkylenglykole, Sulfoniumsalze und Alkyl- und Arylammoniumsalze.
Geeignete Entformungsmittel beinhalten, sind aber nicht eingeschränkt auf, Pentaerythrittetracarboxylat, Glycerinmonocarboxylate, Glycerintricarboxylate, Polyolefine, Alkylwachse und Amide.
Um die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung herzustellen, können die Bestandteile durch jedes bekannte Verfahren vermischt werden. Typischerweise gibt es zwei getrennte Mischschritte: Einen Vormischschritt und einen Schmelzmischschritt. In dem Vormischschritt werden die trockenen Bestandteile zusammengemischt. Der Vormischschritt wird typischerweise ausgeführt unter Verwendung eines Taumelmischers oder eine Bandmischers.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann dann durch jedes bekannte Verfahren, wie z.B. Extrusion oder Spritzgießen, zu Gegenständen geformt werden. Z.B. kann die Zusammensetzung verwendet werden, um ein Filmblatt oder komplexe Formen mit irgendeiner herkömmlichen Technik herzustellen.
Die erfindungsgemäßen thermoplastischen Gegenstände sind geeignet für eine Vielzahl von verschiedenen Zwecken. Als einige spezifische, nicht einschränkende Beispiele können sie für Büroausrüstungsgehäuse, wie z.B. Computer-, Monitor- oder Druckergehäuse, Kommunikationsausrüstungsgehäuse, wie z.B. Handygehäuse, Datenspeichervorrichtungsgehäuse, Geräte oder Automobilteile, wie z.B. Instrumententafelbestandteile oder in einer Linse für eine Scheinwerferlampe, verwendet werden. Die Gegenstände können jede Größe oder Form haben. Thermoplastische Gegenstände gemäß Erfindung sind insbesondere bevorzugt für Anwendungen, bei denen niedrige Klarheit und hochprozentuale Lichtdurchlässigkeit Designaufgaben sind.
Die vorliegende Erfindung wird weiter mittels der folgenden Beispiele veranschaulicht. Diese Beispiele sind dazu gedacht, anschaulich für die Erfindung zu sein und sind keinesfalls dazu gedacht, ihren Umfang einzuschränken.
Beispiele
Beispiel 1 (Vergleich)
Die folgenden Mischungen aus PC und SAN mit verschiedenen AN-Gehalten werden hergestellt: PC/SAN1 (AN 25%), PC/SAN2 (AN 20%) und PC/SAN3 (AN 15%).
Die Mischungen werden unter Verwendung der folgenden Formulierung hergestellt: 75 Teile PC (1 × 105), 0,25 Teile PETS (erhalten von Henkel), 0,1 Teile Antioxidanz 1076 (erhalten von CIBA) und 0,1 Teile Tris(di-tert-butylphenylphosphit) (erhalten von Ciba Geigy) und 25 Teile der verschiedenen SANs. Die Proben werden auf einen Zwillingsschraubenextruder kompoundiert und unter Standardbedingungen spritzgegossen. Die Ergebnisse der Analyse der geformten Proben sind Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1: Eigenschaften von PC/SAN-Blends
Wenn der RI der SAN-Phase erhöht wird, verringert sich der Unterschied zwischen dem R.I. der PC- und der SAN-Phasen. Dies resultiert in einer Erhöhung der Transparenz des Blends und einer Verringerung der Trübung.
Beispiel 2 (Vergleich)
Die folgenden Mischungen aus PC/SAN3/Schlagzähmodifizierer (IM) werden hergestellt: PC/SAN3/IM1, PC/SAN3/IM2, PC/SAN/IM3. IM1 und IM2 werden derzeit als Schlagzähmodifizierer in PC/SAN/IM-Blends verwendet (HRG SG24, erhalten von UBE Cycon und blendex 336, erhalten von Specialty Chemicals). Die Mischungen werden unter Verwendung der folgenden Formulierung hergestellt: 65 Teile PC (1 × 105), 20 Teile SAN3 (erhalten GE Plastics Bauvais), 0,25 Teile PETS (erhalten von Henkel), 0,1 Teile Antioxidans 1076 (erhalten von CIBA) und 0,1 Teile Tris(di-tert-butylphenylphosphit) (erhalten von Ciba Geigy), sowie 25 Teile der verschiedenen SANs. Die Proben werden auf einem Zwillingsschraubenextruder kompoundiert und bei Standardbedingungen spritzgegossen. Die Ergebnisse der Analysen der geformten Proben sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2: Eigenschaften der PC/SAN/IM-Blends
Die Verwendung von verschiedenen Kautschuktypen in den optimalen PC/SAN-Blends aus Beispiel 1 resultiert in unterschiedlicher Durchlässigkeit. Schlagzähmodifizierer IM3 ergibt keine Reduktion der Durchlässigkeit im Vergleich zu den PC/SAN-Blends aus Beispiel 1, jedoch eine kleine Erhöhung in der Trübung.
Beispiel 3 (Vergleich)
Vor dem Kompoundieren werden die folgenden Pigmente zu den Mischungen PC/SAN3/IM2 und PC/SAN3/IM3, wie sie in Ex3 beschrieben sind, zugegeben: 0,03 Teile Macrolex Violett 3R (erhalten von Bayer), 0,16 Teile Solvet Blue 97 (RMC126, Macrolex Blau RR, erhalten von Bayer), 0,5 Teile Aluminiumflocken RMC 916 (erhalten von Geotech) und 0,2 Teile Glasflocken (erhalten von Engelhart). Die Mischungen werden kompoundiert und unter Verwendung von Standardbedingungen spritzgegossen und auf Aussehen im Vergleich zu einem reinen PC mit der gleichen Pigmentmischung bewertet. Die PC/SAN3/IM2-Probe wird als eine hellere Farbe (aufgrund der Opakheit der Matrix) habend und weniger „Tiefen"-effekt als die reine PC-Probe zeigend bewertet. Die PC/SAN3/IM3-Probe zeigt jedoch die gleiche Farbe und „Tiefe des Effekts", wie er mit der reinen PC-Probe beobachtet wird.
Vergleich von vollständigen Farbformulierungen, enthaltend Spezialeffektpigmente, hergestellt aus den beiden besten PC/SAN/IM-Blends (mit IM2 und IM3) mit einer ähnlichen Formulierung in reinem PC zeigt, dass ein PC/SAN/IM-Blend mit Durchlässigkeit von 70% oder mehr in der gleichen Tiefe des Effekts resultiert, wie er aus reinem PC erhalten wird.
Beispiel 4 (Vergleich)
ExA
Eine Mischung aus 75 Teilen PC-SP-dodecan-PC-Copolymer, 25 Teilen SAN (SAN, Suspensions-SAN, 15% AN hergestellt in VSS), 0,25 Teilen PETS (erhalten von Henkel), 0,1 Teilen Antioxidans 1076 (erhalten von CIBA) und 0,1 Teilen Tris(di-tert-butylphenylphosphit) (erhalten von Ciba Geigy), wird mit einem Zwillingsschraubenextruder extrudiert. Die erhaltenen Pellets werden zu Plastikteilen mit einer Dicke von 3,2 mm geformt. Analyse der Teile ist in Tabelle 3 beschrieben.
ExB
Zum Vergleich wird eine Mischung aus PC und SAN (AN = 15% Gehalt) unter Verwendung der folgenden Formulierung hergestellt: 75 Teile PC (1 × 105), 0,25 Teile PETS (erhalten von Henkel), 0,1 Teile Antioxidans 1076 (erhalten von CIBA) und 0,1 Teile Tris(di-tert-butylphenylphosphit) (erhalten von Ciba Geigy), sowie 25 Teile der verschiedenen SAN (erhalten von GEP-VSS). Die Probe wird mit einem Zwillingsschraubenextruder kompoundiert und zu Platten mit einer Dicke von 3,2 mm bei Standardbedingungen spritzgegossen.
Die Ergebnisse der Analyse der geformten Proben ExA und ExB ist in Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3
Beispiel 5
Der Polyester PCCD (mit niedrigem RI (RI von PCCD ~ 1,516), der vollständig mit PC mischbar ist, kann verwendet werden, um den RI der PC-Phase (Phase 1) auf den RI eines klaren ABS zu verringern (dessen RI aus SAN und Kautschukphasen bereits passt). Dies resultiert in einem transparenten PC/SAN/Kautschukblend. Mischungen von PC/PCCD resultieren in einem linearen RI, der von 1,525 bis 1,577 geht, wenn 100% PC verwendet werden. Das klare ABS, das in diesem Beispiel verwendet wird, hat einen RI von 1,548. Um zu diesem zu passen, wird ein PC/PCCD-Verhältnis von 54 zu 31 hergestellt. Cyclohexandicarboxylat + 1,586 mit einem quadratischen Regressionskoeffizienten R von 0,998. Demzufolge kann der Brechungsindex der Mischung der beiden Bestandteile zwischen den oberen und unteren Grenzen ihrer jeweiligen Brechungsindizes kontrolliert werden.
Beispiel 6 (Vergleich)
Dieses Beispiel ist ein berechnetes Beispiel unter Verwendung einer Mischung aus Polycarbonat mit einem Brechungsindex von 1,586 und Resorcindiphosphat (RDP) mit einem Brechungsindex von 1,5673. Eine Mischung mit 25 Gewichtsprozent RDP in PC würde in einem berechneten Brechungsindex von 0,25 (1,5673) + 0,75 (1,586) = 1,581 resultieren.
Demzufolge zeigen Beispiele 5 und 6, dass die Zugabe von PCCD oder RDP den RI von PC, aufweisend einen dieser beiden zusätzlichen Bestandteile, verringert.
Der Schluss aus diesem Beispiel ist, dass PCCD verwendet werden kann, um den RI der PC-Phase zu verringern, um zu dem RI der SAN/Kautschukphase zu passen, was in transparenter schlagzähmodifizierter PC-Legierung resultiert.

Claims

Eine transparente oder transluzente thermoplastische Legierung, umfassend eine kontinuierliche Phase und eine diskontinuierliche Phase, wobei die diskontinuierliche Phase nicht mit der kontinuierlichen Phase mischbar ist, und wobei die kontinuierliche Phase Polycaxbonat und Poly(1,4-cyclohexandimethanol-1,4-cyclohexandicarboxylat) (PCCD) aufweist.
Thermoplastische Legierung nach Anspruch 1, wobei die diskontinuierliche Phase Acrylnitrilbutadienstyrolkautschuk aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer transparenten oder transluzenten thermoplastischen Legierung, umfassend eine kontinuierliche Phase, die eine erste thermoplastische Zusammensetzung aufweist, die ein Polycarbonat und Poly(1,4-cyclohexandimethanol-1,4-cyclohexandicarboxylat) umfasst, und eine diskontinuierliche Phase, die eine zweite thermoplastische Zusammensetzung umfasst, wobei die diskontinuierliche Phase nicht mit der kontinuierlichen Phase mischbar ist, bei welchem Verfahren man: a) die erste thermoplastische Zusammensetzung und die zweite thermoplastische Zusammensetzung auswählt, wobei die Brechungsindizes der ersten thermoplastischen Zusammensetzung und der zweiten thermoplastischen Zusammensetzung einander annähernd gleich sind; und b) die erste thermoplastische Zusammensetzung und die zweite thermoplastische Zusammensetzung kombiniert, um dadurch eine transparente oder transluzente thermoplastische Legierung herzustellen, welche eine kontinuierliche Phase und eine diskontinuierliche Phase umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Brechungsindizes der ersten thermoplastischen Zusammensetzung und der zweiten thermoplastischen Zusammensetzung sich um weniger als 0,01 unterscheiden.
Verfahren zur Herstellung einer transparenten und transluzenten thermoplastischen Legierung, umfassend eine kontinuierliche Phase, aufweisend eine erste thermoplastische Zusammensetzung, und eine diskontinuierliche Phase, umfassend eine zweite thermoplastische Zusammensetzung, wobei die diskontinuierliche Phase nicht mit der kontinuierlichen Phase mischbar ist, wobei das Verfahren aufweist: a) einen Schritt ausgewählt aus der Gruppe von Schritten bestehend aus: i) Einstellen des Brechungsindex der ersten thermoplastischen Zusammensetzung; ii) Einstellen des Brechungsindex der zweiten thermoplastischen Zusammensetzung; und iii) getrennt Einstellen der Brechungsindizes sowohl der ersten als auch der zweiten thermoplastischen Zusammensetzung, wobei die Brechungsindizes der resultierenden ersten thermoplastischen Zusammensetzung und der resultierenden zweiten thermoplastischen Zusammensetzung einander ungefähr gleich sind; und b) dass man die erste thermoplastische Zusammensetzung und die zweite thermoplastische Zusammensetzung kombiniert, um dadurch eine transparente oder transluzente thermoplastische Legierung herzustellen, die eine kontinuierliche Phase und eine diskontinuierliche Phase aufweist, wobei die erste thermoplastische Zusammensetzung ein Polycarbonat umfasst und der Brechungsindex durch Zugabe von Poly(1,4-cyclohexandimethanol-1,4-cyclohexandicarboxylat) eingestellt wird; und wobei die zweite thermoplastische Zusammensetzung Acrylnitrilbutadienstyrolkautschuk aufweist und der Brechungsindex dadurch eingestellt wird, dass man den Styrolgehalt einstellt oder durch Zugabe von Methylmethylmethacrylat als Comonomer.