DE69217274T2

DE69217274T2 - Kettenverlängerte Polyethylenglycole mit einem niedrigen Molekulargewicht als Antistatika in polymeren Zusammensetzungen

Info

Publication number: DE69217274T2
Application number: DE69217274T
Authority: DE
Inventors: Timothy Edward Fahey; Edmond George Kolycheck; Elaine Audrey Mertzel; Francis Ryan Sullivan; Gary Franklin Wilson
Original assignee: BF Goodrich Corp
Current assignee: Lubrizol Advanced Materials Inc
Priority date: 1991-06-20
Filing date: 1992-06-11
Publication date: 1997-09-04
Anticipated expiration: 2012-06-12
Also published as: KR930000606A; CA2071369C; JPH05222289A; ATE148718T1; ES2099766T3; DE69217274D1; CA2071369A1; EP0519314B1; KR100248366B1; EP0519314A2; EP0519314A3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischung von elektrostatisch dissipierenden Zusätzen auf der Grundlage von Polyether-Oligomeren mit niedriger Molmasse, die mit einem Diisocyanat umgesetzt wurden, wodurch ein polymeres Material mit hoher Molmasse mit Polyurethanen, Polyamiden, Polycarbonaten, Polyolefinen und Styrol-Polymeren und -Copolymeren gebildet wird. Diese Zusammensetzungen umfassen gegebenenfalls einen Synergisten, der einen oder mehrere der Synergisten Glaskügelchen, -kugeln oder -fasern umfassen kann.

HINTERGRUND

Die Bildung und Erhaltung von Ladungen statischer Elektrizität auf der Oberfläche der meisten Kunststoffe ist wohlbekannt. Kunststoffmaterialien weisen aufgrund einer niedrigen elektrischen Leitfähigkeit eine signifikante Tendenz zur Speicherung elektrischer Ladungen auf. Das Vorhandensein von statischen elektrischen Ladungen auf Folien beispielsweise aus thermoplastischem Film kann das Aneinanderhaften der Folien verursachen, wodurch ihre Trennung zur Weiterverarbeitung erschwert wird. Darüber hinaus verursacht das Vorhandensein von statischen elektrischen Ladungen das Haften von Staub an Teilen, die zum Beispiel in einem Kunststoffbeutel verpackt sind, wodurch die Anziehungskraft auf Kunden unwirksam gemacht werden kann.
Die ansteigende Komplexität und Empfindlichkeit mikroelektronischer Bauelemente macht die Steuerung der statischen Entladung zu einem besonderen Anliegen der Elektronikindustrie.
Sogar eine Entladung mit niedriger Spannung kann an empfindlichen Bauteilen schwere Beschädigungen verursachen. Die Notwendigkeit zur Steuerung des Aufbaus und der Dissipation von statischen Ladungen macht oft die Konstruktion der gesamten Baugruppen-Umgebung aus teilweise leitfähigen Materialien erforderlich. Aus leitfähigen polymeren Materialien können auch Elektrostatik-Schutzverpackungen, Transportbehälter, Gehäuse und Abdeckungen hergestellt werden, um elektrische Bauteile und Geräte zu lagern, versenden, schützen oder abzustützen.
Das Verhindern des Aufbaus von statischen elektrischen Ladungen, die sich während der Herstellung oder des Gebrauchs auf Kunststoffen akkumulieren, wird durch die Verwendung verschiedener elektrostatisch dissipierender (ESD-) Materialien verhindert. Diese Materialien können als Beschichtung aufgetragen werden, die nach der Herstellung auf den Gegenstand aufgesprüht oder durch Tauchen auf den Gegenstand aufgetragen werden kann, obwohl dieses Verfahren normalerweise zu einer temporären Lösung führt. Alternativ können diese Materialien während der Verarbeitung in das Polymer eingearbeitet werden, wodurch ein höheres Maß an Dauerhaftigkeit erzeugt wird. Die Einarbeitung dieser elektrostatisch dissipierenden Materialien mit niedriger Molmasse (Antistatikmittel) in die verschiedenen Polymere weist jedoch ihre eigenen Einschränkungen auf. Beispielsweise können viele der Antistatikmittel bei den heißen Temperaturen, die während der herkömmlichen Verarbeitung erforderlich sind, den hohen Temperaturen nicht widerstehen und werden beschädigt oder zerstört, wodurch sie mit Bezug auf ihre ESD-Eigenschaften nutzlos gemacht werden. Darüber hinaus sind viele der ESD-Mittel mit höherer Molmasse nicht mit den verwendeten Grundpolymeren mischbar, und wenn die Brechungsindices sich um mehr als 0,02 unterscheiden, kann eine wesentliche Verminderung der Transparenz der Zusammensetzung auftreten. Diese Zusammensetzungen können für Transparenz-Anwendungen inakzeptabel sein. Beispielsweise ist in einem nicht mischbaren Polymergemisch, wobei die Teilchengröße der dispergierten Phase mehr als 0,1 µm beträgt, die Klarheit des aus der Mischung hergestellten Gegenstands um so größer, je kleiner die Differenz der Brechungsindices zwischen den Additiven und dem Grundpolymer ist.
Eine große Zahl Antistatikmittel ist auch entweder kationisch oder anionisch. Diese neigen dazu, die Zersetzung von Kunststoffen, insbesondere PVC, zu verursachen, und führen zur Verfärbung oder dem Verlust von physikalischen Eigenschaften. Andere Antistatikmittel weisen signifikant niedrigere Molmassen als die Grundpolymere selbst auf. Oft weisen diese Antistatikmittel unerwünschte Gleiteigenschaften auf und sind schwierig in das Polymer einzuarbeiten. Die Einarbeitung der Antistatikmittel mit niedrigerer Molmasse in die Polymere vermindert oft die Formbarkeit der Grundkunststoffe, da die Antistatikmittel sich während der Verarbeitung zur Oberfläche des Kunststoffs bewegen können und oft eine Beschichtung auf der Oberfläche der Formwerkzeuge abscheiden, wodurch möglicherweise die Oberflächenbeschaffenheit der Herstellungsgegenstände zerstört wird. In schweren Fällen wird die Oberfläche des Herstellungsgegenstandes ziemlich ölig und gesprenkelt. Darüber hinaus neigen die ESD-Mittel mit niedrigerer Molmasse oft dazu, ihre ESD-Fähigkeit aufgrund von Verdampfung zu verlieren, entwickeln unerwünschte Gerüche und können auf der Oberfläche eines mit dem Herstellungsgegenstand in Kontakt befindlichen Gegenstands Spannungsreißen oder Weißbruch fördern.
Eines der bekannten Antistatikmittel mit niedrigerer Molmasse ist ein Homopolymer- oder Copolymer-Oligomer von Ethylenoxid. Im allgemeinen wird die Verwendung der Polymere von Ethylenoxid oder Polyether mit niedrigerer Molmasse durch die oben erwähnten Probleme mit Bezug auf die Gleiteigenschaften, Oberflächenprobleme oder weniger wirksamen ESD-Eigenschaften beschränkt. Weiterhin können diese Polymere mit niedriger Molmasse vom Grundpolymer leicht extrahiert oder abgerieben werden, wodurch die elektrostatisch dissipierenden Eigenschaften verloren gehen.
Im Stand der Technik gibt es mehrere Beispiele für elektrostatisch dissipierende Mittel mit hoher Molmasse. Im allgemeinen sind diese Zusätze Polymere mit hoher Molmasse von Ethylenoxid oder einem Derivat davon, wie Propylenoxid, Epichlorhydrin, Glycidylethern und dergleichen. Eine Anforderung besteht darin, daß diese Zusätze Materialien mit hoher Molmasse sind, um die oben erwähnten Probleme zu überwinden. Diese ESD-Zusätze des Standes der Technik führen jedoch zu Gegenständen mit hohen Trübungswerten und sind somit für einige Endgebräuche nicht transparent genug.
Vor der vorliegenden Erfindung war die Verwendung von Polyether-Oligomeren mit niedriger Molmasse als Antistatikmittel unpraktisch, da diese Oligomere mit niedriger Molmasse an Problemen wie dem Anlaufen leiden.
EP-A-0 453 929, wobei es sich um ein Dokument des Standes der Technik gemäß EPÜ-Artikel 54(3) und (4) handelt, beschreibt TPU's, die polymere Zusammensetzungen antistatisch machen. In Beispiel 3 wird ein aus Polyethylenglycol mit einer Molmasse von 1000 und 4,4'-MDI hergestelltes TPU mit plastifiziertem PVC vermischt und dadurch antistatisch gemacht.
WO-A-91/09906, wobei es sich um ein Dokument des Standes der Technik gemäß EPÜ-Artikel 54(3) und (4) handelt, betrifft elektrostatisch dissipierende polymere Zusammensetzungen, umfassend eine wirksame Menge eines kettenverlängerten Polymers und eines Grundpolymers oder einer Grundpolymermischung. Das kettenverlängerte Polymer der vorliegenden Erfindung weist elektrostatisch dissipierende Eigenschaften auf und wird aus Polyethern mit einer niedrigen Molmasse gebildet, die mit einem Kettenverlängerungsmittel umgesetzt werden, wodurch ein nützlicher Zusatz gebildet wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung nutzt ein kettenverlängertes Polymer mit elektrostatisch dissipierenden Eigenschaften. Das kettenverlängerte Polymer wird aus Polyethern mit niedriger Molmasse gebildet, die mit einem Diisocyanat-Kettenverlängerungsmittel umgesetzt werden, wodurch ein nützlicher Zusatz gebildet wird. Viele dieser kommerziell erhältlichen Polyether-Materialien mit niedriger Molmasse wären ohne Kettenverlängerung aufgrund ihrer negativen Auswirkungen auf die Grundpolymere nicht als Antistatikmittel nützlich.
Diese Polyether-Materialien mit niedriger Molmasse weisen oft funktionelle Gruppen auf, die dazu in der Lage sind, als Stellen zur Kettenverlängerung zu wirken. In einer bevorzugten Form weist der Polyether zwei (2) funktionelle Gruppen auf. Es ist gefunden worden, daß, wenn Polyether mit niedriger Molmasse mit einem Kettenverlängerungsmittel (d.h. einem Diisocyanat) umgesetzt werden, die resultierenden Polymere eine hohe Molmasse aufweisen. Die kettenverlängerten Polymere dieser Erfindung können modifiziert werden, indem die Molmasse des Polyether-Oligomers oder die Beschaffenheit des Kettenverlängerungsmittels, d.h. des Diisocyanats, so variiert wird, daß die physikalischen, elektrischen oder optischen Eigenschaften für spezielle Anwendungen maßgeschneidert werden können. Beispielsweise kann der Brechungsindex eines ESD-Polymers dann an den eines Grundpolymers angeglichen werden, wodurch eine klare Zusammensetzung erhalten wird. Weiterhin können die Eigenschaften des kettenverlängerten Polymers dieser Erfindung durch die Zugabe eines Verlängerungs-Glycols geändert werden.
Ausführlicher betrifft die vorliegende Erfindung elektrostatisch dissipierende, polymere Mischungs-Zusammensetzungen, umfassend eine wirksame Menge des kettenverlängerten, mit einem Grundpolymer vermischten Polymers. Das Grundpolymer kann aus der Polyurethane, Polyamide, Polycarbonate, Polyolefine und Polystyrole (einschließlich Copolymeren von Styrol) umfassenden Gruppe ausgewählt werden. Das Grundpolymer kann auch Mischungen von mehr als einem des vorhergehenden mit dem ESD- Mittel umfassen. Weiterhin können Glaskügelchen oder Glas- Hohlkugeln als Synergisten zu diesen Mischungs-Zusammensetzungen gegeben werden, um die ESD-Eigenschaften der Mischungs- Zusammensetzung zu verbessern. Das kettenverlängerte Polymer ist im Bereich von 3 Teilen bis 100 Gew.-Teilen auf 100 Gew.- Teile des Grundpolymers in der polymeren Zusammensetzung als elektrostatisch dissipierendes Mittel wirksam.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrostatisch dissipierende (ESD-) Polymer-Zusammensetzung, umfassend das Reaktionsprodukt aus:
a) Polyethylenglycol mit einer mittleren Molmasse von 200 bis 10 000;
b) einem nicht gehinderten Diisocyanat, wobei es sich um ein aromatisches oder cyclisches aliphatisches Diisocyanat handelt;
c) einem aliphatischen Verlängerungs-Glycol, das ein nur primäre Alkoholgruppen enthaltendes Nicht-Ether-Glycol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen umfaßt,
wobei die Zusammensetzung mit Polyolefin als Grundpolymer vermischt ist,
wobei das Reaktionsprodukt als elektrostatisch dissipierendes Mittel im Bereich von 3 Gew.-Teilen bis 100 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile des Grundpolymers in der polymeren Zusammensetzung vorhanden ist.
Ausführlicher betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrostatisch dissipierende (ESD-) Zusammensetzung, umfassend das Reaktionsprodukt aus:
a) Polyethylenglycol mit einer mittleren Molmasse von 200 bis 10 000;
b) einem nicht gehinderten Diisocyanat, wobei es sich um ein aromatisches oder cyclisches aliphatisches Diisocyanat handelt;
c) einem aliphatischen Verlängerungs-Glycol, das ein nur primäre Alkoholgruppen enthaltendes Nicht-Ether-Glycol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen umfaßt,
wobei die Zusammensetzung mit einem Grundpolymer und einem ESD-Synergist, ausgewählt aus Glaskügelchen, Glaskugeln und Glasfasern, vermischt ist, wobei es sich bei dem Grundpolymer um ein oder mehrere Polymere, ausgewählt aus der aus Polyurethanen, Polyamiden, Polycarbonaten, Polyolefinen, Polyphenylenoxid, Polyphenylenether, Polyacetal und Styrolpolymeren und deren Mischungen und Copolymeren bestehenden Gruppe handelt; unter den Bedingungen, daß das ESD-Mittel und das Grundpolymer nicht identisch sind, und wobei das Reaktionsprodukt als elektrostatisch dissipierendes Mittel im Bereich von 3 Gew.-Teilen bis 100 Gew.-Teile auf 100 Gew.-Teile des Grundpolymers in der polymeren Zusammensetzung vorhanden ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrostatisch dissipierende Zusammensetzung, umfassend
(I) 3 bis 100 Gew.-Teile eines thermoplastischen, elektrostatisch dissipierenden Polyurethan-Mittels, wobei es sich um das Reaktionsprodukt aus
(A) einem Polyether-Oligomer mit zwei reaktiven Resten und einer mittleren Molmasse von 200 bis 10 000, wobei das Oligomer ein Homopolymer oder Copolymer von zwei oder mehr copolymerisierbaren, cyclischen Ethermonomeren mit der Formel
ist, wobei R¹, R², R³, R&sup4; und R&sup5; unabhängig voneinander Wasserstoff, unsubstituiertes oder substituiertes Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Alkenyl mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen, Cycloalkyl mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen, Cycloalkenyl mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen, Aryl mit 6 bis 10 Ring-Kohlenstoffatomen, Arylalkyl sind, und wobei die Substituenten des vorhergehenden OR&sup6;, SR&sup6;, CM, COOR&sup6; oder Halogene sind; R&sup6; Wasserstoff, Cycloalkyl mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen, Cycloalkenyl mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen, Aryl mit 6 bis 10 Ring- Kohlenstoffatomen, Arylalkyl oder Carboxyl ist und n 0, 1, 2 oder 4 ist;
(B) 0 bis 35 mol auf jedes Mol des Polyethers mit niedriger Molmasse eines aliphatischen, ausschließlich primäre Alkoholgruppen enthaltenden Verlängerungs-Glycols mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, und
(C) einem Diisocyanat, wobei die Anzahl der Mole Diisocyanat auf ein Mol der Summe aus den Molen des Polyether-Oligomers mit niedriger Molmasse plus der Anzahl Mole des Verlängerungs-Glycols 0,95 bis 1,06 beträgt;
handelt;
(II) 100 Gew.-Teile wenigstens eines Grundpolymers und
(III) ein ESD-Synergist, ausgewählt aus Glaskugeln, Glaskügelchen oder Glasfasern.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Anzahl der Mole des Kettenverlängerungs-Diisocyanats pro Mol der Summe der Anzahl Mole des Polyether-Oligomers mit niedriger Molmasse plus der Anzahl Mole des Verlängerungs-Glycols 0,97 bis 1,03. Mit "Oligomer mit niedriger Molmasse" ist gemeint, daß der Polyether eine mittlere Molmasse von 200 bis 10 000 und vorzugsweise von 500 bis 5000 aufweist, bestimmt durch Endgruppenanalyse. Die Umsetzung des Oligomers mit niedriger Molmasse mit einem Kettenverlängerungsmittel ergibt ein kettenverlängertes Polymer mit Schmelzflußindices von 0,05 bis 110 g/10 min. Der bevorzugte Schmelzflußindex-Bereich des kettenverlängerten Polymers beträgt 1,0 bis 65 g/10 min. Im allgemeinen wird der Schmelzflußindex nach ASTM D-1238, Verfahren A, bei einer Zylinderbuchsen-Temperatur von 190 ºC und einer Kolbenbelastung von 8700 g bestimmt.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem verwendeten Oligomer mit niedriger Molmasse um ein Polymer von cyclischen Ethermonomeren mit der Formel:
In einer noch mehr bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem verwendeten Oligomer mit niedriger Molmasse um ein Polymer von cyclischen Ether-Monomeren, wobei R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; Wasserstoff sind und R&sub4; H, CH&sub3; oder CH&sub2;X ist, wobei X ein Halogen ist, OR&sub6;, NR&sub6;R&sub7; oder COOR&sub6; und R&sub6; und R&sub7; wie oben definiert sind.
Der am meisten bevorzugte cyclische Ether ist Ethylenoxid.
In einer alternativen Ausführungsform ist das Polyether-Oligomer mit niedriger Molmasse mit Ethylenoxid oder Ethylenimin endverkappt, wodurch ein Oligomer erzeugt wird, das zwei primäre Reste aufweist.
Die Alkylgruppen können 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisen, grad- oder verzweigtkettig sein und unsubstituiert oder substituiert sein. Die Alkenylgruppen können bis zu 6 Kohlenstoffatome aufweisen, grad- oder verzweigtkettig sein, 1 oder 2 Doppelbindungen aufweisen und unsubstituiert oder substituiert sein.
Die Cycloalkyl- und Cycloalkenylgruppen können bis zu 8 Ring- Kohlenstoffatome und 1 bis 3 Ringe aufweisen. Die Cycloalkenylgruppen können 1 oder 2 Doppelbindungen aufweisen.
Die Arylgruppen können 6 bis 10 Ring-Kohlenstoffatome und einen oder zwei Ringe aufweisen.
Nützliche Polyether-Oligomere sind lineare Polymere mit der allgemeinen Formel:
worin X + 1 die Anzahl der Ester-Repetiereinheiten ist, jedes M ein reaktiver Rest ist, n 0, 1, 2 oder 4 ist und R&sub1;, R&sub2;, R&sub3;, R&sub4; und R&sub5; wie oben definiert sind. Die OH-Gruppe ist das gebräuchlichste M. Für die vorliegende Erfindung beträgt X + 1 wenigstens 4 und liegt zwischen 4 und 250. Auf Grundlage der Molmasse weist der nützliche Bereich von Polyether-Oligomeren eine mittlere Molmasse von 200 bis 10 000 und vorzugsweise von 500 bis 5000 auf. Polyethylenglycol ist ein hochgradig bevorzugtes Oligomer. Kommerziell erhältliche Polyethylenglycole, die in dieser Erfindung nützlich sind, werden typischerweise als Polyethylenglycol 600, Polyethylenglycol 1450 und Polyethylenglycol 4000 bezeichnet.
Das Polyether-Oligomer kann ein Homopolymer oder ein Copolymer von zwei oder mehr copolymerisierbaren Monomeren sein. Einige Beispiele für Monomere sind Ethylenoxid, Propylenoxid, 1,2- Butylenoxid, Epichlorhydrin, Allylglycidylether, n-Butylglycidylether, Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat, 2-Ethylhexylglycidylether, Tetrahydrofuran oder Styroloxid.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch elektrostatisch dissipierende polymere Zusammensetzungen, umfassend eine wirksame Menge des kettenverlängerten Polymers und ein Grundpolymer oder eine Grundpolymermischung. Das kettenverlängerte Polymer ist als elektrostatisches Dissipativ im Bereich von 3 Gew.- Teilen bis 100 Gew.-Teilen wirksam, wobei die Gesamtmenge des Grundpolymers oder der Polymermenge 100 Gew.-Teile beträgt. In einer bevorzugten Form kann die Zusammensetzung 5 Gew.- Teile bis 35 Gew.-Teile des kettenverlängerten Polymers auf 100 Gew.-Teile des Grundpolymers oder der Grundpolymermischung aufweisen.
Es gibt mehrere Anwendungen für elektrostatisch dissipierende Materialien, die einen hohen Grad an Klarheit aufweisen. Die Anforderungen an transparente Materialien hängen von der Dicke der Probe ab. Im allgemeinen können die Brechungsindices der Komponenten der polymeren Zusammensetzung für transparente Anwendungen um 0,01 bis 0,1 differieren. Bei einer bevorzugten Form beträgt die Differenz der Brechungsindices 0,02. Im allgemeinen gibt es, falls der Brechungsindex zwischen den beiden Materialien um mehr als 0,02 differiert, eine wesentliche Verminderung der Transparenz der Zusammensetzung. Brechungsindices werden mit einem Film mit einer Dicke von 0,5 mm oder weniger und der Natrium-D-Linie auf im Fachgebiet wohlbekannten Standard-Apparaturen gemessen.
Es ist gefunden worden, daß durch eine Änderung des Prozentsatzes des Polyether-Oligomers im kettenverlängerten Polymer eine Änderung des Brechungsindex des Polymers bewirkt werden kann.
Die Klarheit der Zusammensetzung hängt weiterhin von der Menge des ESD-Zusatzes in der Zusammensetzung ab. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt der Unterschied zwischen dem Brechungsindex des kettenverlängerten Polymers und der Grund- Polymermischung 0,02 oder weniger.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine klare Polyvinylchlorid-Zusammensetzung, umfassend Polyvinylchlorid und eine wirksame Menge eines elektrostatisch dissipierenden Zusatzes, wobei die Zusammensetzung die folgenden elektrischen Eigenschaften aufweist:
(a) einen spezifischen Oberflächen-Widerstand von weniger als 1 x 10¹&sup4; Ω/ , gemessen nach ASTM D-257, oder
(b) einen spezifischen Volumen-Widerstand von weniger als 1 x 10¹&sup4; Ω-cm, gemessen nach ASTM D-257.
Die Klarheit kann wie folgt definiert werden: eine prozentuale Lichtdurchlässigkeit von mehr als 50 % für einen Film von 20 mil, gemessen nach ASTM D-1003-61; und einen prozentualen Trübungswert von weniger als 60 % für einen Film von 0,51 mm (20 mil), gemessen mit einem Hunterlab-Spektrophotometer, Modell D-54P-5, oder einem Äquivalent. Das Spektrophotometer wurde mit Trübungs-Standards mit Nennwerten von 5 und 10, Teil Nr. HG-1214, geliefert von Gardner Laboratory Division, Bethesda, MD., kalibriert.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der spezifische Oberflächen-Widerstand weniger als etwa 1 x 10¹³ Ω/ , und der spezifische Volumen-Widerstand beträgt weniger als 1 x 10¹&sup4; Ω- cm. In der am meisten bevorzugten Ausführungsform beträgt der Oberflächen-Widerstand der Zusammensetzung weniger als 1 x 10¹² Ω/ und der spezifische Volumen-Widerstand weniger als 1 x 10¹² Ω-cm. Die bevorzugte Lichtdurchlässigkeit, gemessen nach ASTM D-1003-61, ist für einen 0,51 mm (20 mil) Film höher als 70 %, und der bevorzugte Trübungswert ist niedriger als 30 % für einen 0,51 mm (20 mil) Film. Die am meisten bevorzugte Lichtdurchlässigkeit ist für einen 0,51 mm (20 mil) Film, gemessen nach ASTM D-1003-61, größer als 80 %; und der am meisten bevorzugte Trübungswert ist für einen 0,51 mm (20 mil) Film niedriger als 20 %. Das Testen des spezifischen Oberflächen- und Volumen-Widerstands wird nach ASTM D257 durchgeführt. Ein Adapter preßt eine obere Elektrode und eine untere, kreisförmige, mit einer Ringelektrode umgebene Elektrode zusammen. Eine Folienprobe (8,89 cm [3,5 Inch] Durchmesser und 0,32 cm - 0,16 cm [1/8 - 1/16 Inch] Dicke) wurde zwischen der oberen und den unteren Elektroden angeordnet, und eine Spannung von 500 V wurde zwischen den Elektroden angelegt. Nach 60 s wurde der Strom mit einem Amperemeter aufgezeichnet und in den spezifischen Oberflächen-Widerstand in Ω/ oder den spezifischen Volumen-Widerstand in Ω-cm konvertiert. Der Test zur Abnahme der statischen Elektrizität wird nach dem Federal Test Method, Standard 101B, Method 4046.1, "Electrostatic Properties of Materials" mit einem Gerät zur Messung der Abnahme der statischen Elektrizität, Modell 406C, erhalten von Electro-Tech Systems, Inc., durchgeführt. Die Abnahme der statischen Elektrizität ist eine Messung der Fähigkeit eines Materials, bei Erdung eine bekannte, auf der Oberfläche des Materials induzierte Ladung zu dissipieren. Eine Folienprobe [7,62 cm x 15,24 cm (3 Inch x 6 Inch)] mit einer Dicke von 0,32 cm - 0,16 cm (1/8 - 1/16 Inch) wird zwischen Klemmelektroden angeordnet, die in einem Faradayschen Käfig enthalten sind. An die Oberfläche der Probe wird eine positive Ladung von 5000 V angelegt, und dann wird die Zeit in Sekunden gemessen, die zum Dissipieren der Ladung auf 500 V (10 % ihres Anfangswertes) oder auf 50 V (1 % ihres Anfangswertes) nach Anbringung einer Erdung erforderlich ist. Dieser Test wurde an nicht konditionierten Proben und an Proben durchgeführt, die 48 h lang bei einer relativen Feuchtigkeit (RH) von 15 % konditioniert worden waren.
Das hier definierte Grundpolymer kann ein Homopolymer oder ein Copolymer sein, zum Beispiel Polyvinylchlorid, chloriertes Polyvinylchlorid, Copolymere von Styrol und Acrylnitril, Terpolymere von Styrol, Acrylnitril und Dienkautschuk, Copolymere von Styrol und Acrylnitril, modifiziert durch ein Acrylatelastomer, Copolymere von Styrol und Acrylnitril, modifiziert mit Ethylen-Propylen-Dien-Monomerkautschuk, durch Polystyrol und Kautschuk modifiziertes, schlagfestes Polystyrol, Nylon, Polycarbonat, thermoplastische Polyester, umfassend Polybutylenterephthalat, Polyethylenterephthalat und Polyether-Ester-Block-Copolymere, Polyurethan, Polyphenylenoxid, Polyacetal, Polymethylmethacrylat. Das Grundpolymer kann weiterhin mit einem oder mehreren anderen polymeren Materialien, z.B. einem anderen Grundpolymer, zusammen mit dem elektrostatisch dissipierenden Zusatz oder anderen, im Fachgebiet bekannten Zusätzen vermischt werden.
Hier verwendetes Polyvinylchlorid, PVC, Vinylpolymer oder Vinylpolymer-Material bezieht sich auf Homopolymere und Copolymere von Vinylhalogeniden und Vinylidenhalogeniden und umfaßt nachhalogenierte Vinylhalogenide wie CPVC. Beispiele für diese Vinylhalogenide und Vinylidenhalogenide sind Vinylchlorid, Vinylbromid oder Vinylidenchlorid. Die Vinylhalogenide und Vinylidenhalogenide können miteinander oder jeweils mit einem oder mehreren polymerisierbaren olefinischen Monomeren mit wenigstens einer terminalen CH&sub2;=CEGruppe copolymerisiert sein. Als Beispiele für solche olefinischen Monomere können die α,β-ungesättigten Carbonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Ethylacrylsäure oder α-Cyanoacrylsäure; Ester von Acrylsäure, wie Methylacrylat, Ethylacrylat, Butylacrylat, Octylacrylat, Cyanoethylacrylat oder Hydroxyethylacrylat; Ester von Methacrylsäure, wie Methylmethacrylat, Butylmethacrylat oder Hydroxyethylmethacrylat; Nitrile, wie Acrylnitril, Methacrylnitril und dergleichen; Acrylamide, wie Methylacrylamid, N-Methylolacrylamid oder N-Butyoxymethylacrylamid; Vinylether, wie Ethylvinylether oder Chlorethylvinylether; die Vinylketone; Styrol und Styrolderivate, wie α-Methylstyrol, Vinyltoluol oder Chlorstyrol; Vinylnaphthalin, Allyl- und vinylchloracetat, Vinylacetat, Vinylpyridin, Methylvinylketon; die Diolefine, einschließlich Butadien, Isopren oder Chloropren, und andere polymerisierbare olefinische Monomere der den Fachleuten bekannten Typen erwähnt werden.
Die vorliegende Erfindung ist besonders auf Homopolymere und Copolymere anwendbar, die durch die Polymerisierung von Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid allein oder in Beimischung mit einem oder mehreren polymerisierbaren olefinischen Monomeren, die damit in Mengen bis zu 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Monomermischungen, copolymerisierbar sind, hergestellt werden. Einige Copolymere weisen eine Tendenz zur Verminderung der Klarheit des Gegenstands auf, und daher sollte die Menge des Comonomers im Copolymer minimiert werden. Das am meisten bevorzugte Vinylpolymer oder -harz ist durch das Massenpolymerisations- oder Suspensionspolymerisations-Verfahren hergestellte Polyvinylchlorid- (PVC -)Homopolymer, und die Erfindung wird zur Vereinfachung im Zusammenhang damit beschrieben, wobei als vereinbart gilt, daß dies lediglich im vereinfachenden Sinn und nicht einschränkend beabsichtigt ist. Gegenstände dieser Erfindung können aus Harzen hergestellt werden, die durch Suspensions-, Masse-, Emulsions- oder Lösungsverfahren produziert werden.
Nach der vorliegenden Erfindung werden die Polyether-Oligomer- Zwischenstufe mit niedriger Molmasse und das nicht gehinderte Diisocyanat gleichzeitig in einem Einstufen-Polymerisationsverfahren bei einer Temperatur oberhalb von 100 ºC und normalerweise 120 ºC miteinander umgesetzt, worauf die Reaktion exotherm ist und die Reaktionstemperatur sich auf 200 ºC bis 285 ºC erhöht.
Gegebenenfalls kann das Polyether-Oligomer vor der Umsetzung mit einem Diisocyanat mit einem Verlängerungs-Glycol vermischt werden. Der Glycol-Regler kann ein beliebiges Diol (d.h. Glycol) oder eine Kombination von 2 bis 10 Kohlenstoffatome enthaltenden Diolen sein, wie Ethylenglycol, 1,3-Propandiol, Propylenglycol, 1,4-Butandiol, 1,3-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, Diethylenglycol, 1,4-Cyclohexandimethanol, Neopentylglycol, Hydrochinonbis(2-hydroxyethyl)ether, oder ein beliebiges aliphatisches oder aromatisches Molekül, das zwei reaktive Hydroxylgruppen enthält. 1,4-Butandiol ist das bevorzugte Verlängerungs-Glycol.
Im allgemeinen beträgt für jedes Mol des verwendeten Polyether-Oligomers die Menge des verwendeten Kettenverlängerungsmittels 1,0 mol. Wenn ein Verlängerungs-Glycol verwendet wird, liegt die Summe der Mole des Verlängerungs-Glycols plus der Mole des Polyether-Oligomers bei einem Verhältnis von 1,0 mol auf jedes 1,0 mol Kettenverlängerungsmittel.
Die oben beschriebenen Polyole mit Hydroxyl oder Amino am Kettenende können mit einem Verlängerungs-Glycol vermischt werden, bevor die Mischung mit einem Polyisocyanat umgesetzt wird, oder das Polyol und das Verlängerungs-Glycol können gleichzeitig in die Reaktionszone gebracht werden. Falls erwünscht, kann das Polyol mit dem Diisocyanat umgesetzt werden, dann wird das Prepolymer mit dem Verlängerungs-Glycol umgesetzt. Stabilisatoren, wie Oxidationsschutzmittel, können vor der Reaktion oder während der Reaktion zugegeben werden.
Die Menge des Verlängerungs-Glycols beträgt im allgemeinen 0 bis 35 mol und wünschenswerterweise 0 bis 20 mol für jedes Mol des Polyether-Oligomers mit niedriger Molmasse. Im allgemeinen beträgt die Zahl der Mole des Isocyanats pro Summe der Zahl der Mole des Polyether-Oligomers mit niedriger Molmasse plus der Zahl der Mole des Verlängerungs-Glycols 0,95 bis 1,06 und vorzugsweise 0,97 bis 1,03.
Bei einem alternativen Verfahren können zwei oder mehrere der Polyether-Oligomere mit einem Kettenverlängerungsmittel umgesetzt werden, um ein Oligomer-Dimer oder -Trimer zu erzeugen. Diese Dimere oder Trimere können dann unter ähnlichen Bedingungen kettenverlängert werden, um das Polymer mit hoher Molmasse zu bilden. Dieses Verfahren kann zur Herstellung eines kettenverlängerten Polymers mit hoher Molmasse mit variierenden Kettenverlängerungs-Gruppen verwendet werden.
Herkömmliche Kettenverlängerungsmittel sind Moleküle mit zwei funktionellen Gruppen (reaktiven Stellen), die mit den reaktiven Resten der Polyether reagieren.
Die reaktiven Reste treten als Ergebnis der Routine-Synthese typischerweise an den Enden der Polyether-Oligomere auf, die reaktiven Reste können sich jedoch an von den Enden verschiedenen Stellen befinden. Im allgemeinen sind dies Hydroxylgruppen, obwohl diese Gruppe durch eine beliebige von anderen funktionellen Gruppen substituiert sein kann, die dann mit einer anderen funktionellen Gruppe am Kettenverlängerungsmittel reagieren. Die nützlichsten reaktiven Reste für die vorliegende Erfindung sind OH, NH&sub2; und NHR&sub6;. In einer bevorzugten Form sind OH, NH&sub2; oder NHR&sub6; die reaktiven Reste und an primären Kohlenstoffatomen. Der am meisten bevorzugte reaktive Rest ist OH.
Einige Beispiele für diese Kettenverlängerungsmittel sind organische zweiwertige Säuren, Säurederivate, wie Diester, Diacylhalogenide, Diisocyanate oder ein beliebiges anderes difunktionelles Molekül oder Oligomer, das mit den Polyetheroligomer-Resten reagieren kann. Einige Beispiele für nützliche Derivate zweiwertiger Säuren sind Diethyl- oder Dimethylester von Kohlensäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Sebacinsäure oder Phthalsäure. Acylhalogenide, die in dieser Erfindung wirksam sind, sind Acylchloride von Kohlensäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Sebacinsäure oder Phthalsäure.
Es können beliebige herkömmliche, entweder aliphatische oder aromatische Diisocyanate verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind Diisocyanate die verwendeten Kettenverlängerungsmittel. Geeignete Diisocyanate umfassen beispielsweise 1,4-Diisocyanatobenzol (PPDI), 4,4'-Methylenbis(phenylisocyanat) (MDI), 4,4'-Methylenbis(3-methoxyphenylisocyanat), 1,5-(Napthalindiisocyanat (NDI), Toluoldiisocyanat (TDI), m-Xyloldiisocyanat (XDI), 1,4-Cyclohexyldiisocyanat (CHDI), 1,10-Diisocyanatonaphthylen und 4,4'-Methylenbis(cyclohexylisocyanat (H&sub1;&sub2;-MDI). Das am meisten bevorzugte Diisocyanat ist MDI.
Die vorliegende Erfindung ist für das Verfahren zur Herstellung einer elektrostatisch dissipierenden polymeren Zusammensetzung vorgesehen, umfassend die Schritte des Zugebens einer wirksamen Menge des kettenverlängerten Polymers zum Grundpolymer und des Mischens der Polymere zur Herstellung der elektrostatisch dissipierenden Zusammensetzung.
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind für eine Vielzahl von Anwendungen nützlich. Einige Beispiele sind Rohre, Papierschalen, Bodenplatten, Maschinengehäuse, Werkstück-Behälter und Polymerfilme.
In den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können verschiedene herkömmliche Zusätze verwendet werden. Somit können Wärmestabilisatoren, Gleitmittel, Zusätze für die Formbeständigkeit in der Wärme, Schlagfestmacher, flammenhemmende Mittel, Oxidationsschutzmittel, UV-Inhibitoren und Verarbeitungs-Hilfsstoffe, die allgemein zur Verwendung in Polymeren eingesetzt werden, eingeführt werden. Darüber hinaus können Weichmacher wie diejenigen, die typischerweise verwendet werden und einem Fachmann bekannt sind, ebenfalls in herkömmlichen Mengen verwendet werden. Verschiedene Füllstoffe und Pigmente können ebenfalls in herkömmlichen Mengen verwendet werden. Die Mengen und Typen der erforderlichen Zusätze, Füllstoffe und/oder Pigmente sind den Fachleuten wohlbekannt.

Beispiele

Die Erfindung wird jetzt durch Beispiele veranschaulicht. Die Beispiele sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken. Die Beispiele bieten zusammen mit der allgemeinen und ausführlichen Beschreibung oben ein weiteres Verständnis der vorliegenden Erfindung und demonstrieren einige der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung.
Die folgenden Beispiele Nr. 1 bis 5 beschreiben die Herstellung mehrerer kettenverlängerter Polymere. Beispiel 6 veranschaulicht die Verfahren zum Vermischen des kettenverlängerten Polymers mit einem Grundpolymer. Die verbleibenden Beispiele Nr. 7 bis 10 beschreiben verschiedene hergestellte Zusammensetzungen und die Ergebnisse von Tests, d.h. der Messung der elektrischen und optischen Eigenschaften, die zur Auswertung der Materialien durchgeführt wurden.
Im allgemeinen sind die hiernach beschriebenen Beispiele für Polyvinylchlorid optimiert worden. Weiteres Experimentieren würde einem Forscher das Optimieren der Eigenschaften und den Erhalt eines kettenverlängerten, für ein beliebiges Grundpolymer-System nützlichen Polymers ermöglichen.

Beispiel 1

0,2 mol (121 g) Polyethylenglycol (Dow E-600) mit einer Molmasse von 603, bestimmt durch Endgruppen-Analyse, wurden mit 0,201 mol (50,25 g) 4,4'-Methylenbis(phenylisocyanat) (MDI) durch ein standardmäßiges Verfahren der statistischen Hochtemperatur-Polymerisation umgesetzt. Das Polymerisationsverfahren umfaßte das getrennte Erwärmen des Polyethers und des MDI auf etwa 100 ºC und anschließend das Mischen der Bestandteile. Die Reaktion ist exotherm und führt in 1 bis 5 min zu einem Temperaturanstieg auf etwa 200 bis 285 ºC, wobei in diesem Zeitraum die Polymerisation stattfindet, was durch eine Erhöhung der Viskosität belegt wird. Die Probe wurde in eine Platte formgepreßt, und die physikalischen Eigenschaften wurden gemessen. Die Probe wies einen spezifischen Volumenwiderstand von 4,9 x 10¹&sup0; Ω-cm und einen spezifischen Flächenwiderstand von 8,7 x 10¹² Ω/ auf.

Beispiel 2

Polyurethan 45

0,2 mol (290 g) Polyethylenglycol (Dow E-1450) mit einer Molmasse von 1450, bestimmt durch Endgruppen-Analyse, wurden bei 60 ºC mit 0,844 mol (76,064 g) 1,4-Butandiol vermischt. Dieses Gemisch oder diese physikalische Mischung wurde dann durch das in Beispiel 1 beschriebene standardmäßige Verfahren der statistischen Hochtemperatur-Polymerisation mit 1,044 mol (26,27 g) 4,4'-Methylenbis(phenylisocyanat) (MDI) umgesetzt. Die Probe wurde in eine Platte formgepreßt, und die physikalischen Eigenschaften wurden gemessen. Die Probe wies einen spezifischen Volumenwiderstand von 5,4 x 10¹&sup0; Ω-cm, einen spezifischen Flächenwiderstand von 6,0 x 10¹² Ω/ und einen Brechungsindex von 1,551 auf.

Beispiel 3

Polyurethan 56

0,2 mol (278 g) Polyethylenglycol (Dow E-1450) mit einer Molmasse von 1390, bestimmt durch Endgruppen-Analyse, wurden bei 60 ºC mit 0,496 mol (44,6 g) 1,4-Butandiol vermischt. Dieses Gemisch oder diese physikalische Mischung wurde dann durch das in Beispiel 1 beschriebene standardmäßige Verfahren der statistischen Hochtemperatur-Polymerisation mit 0,696 mol (174 g) 4,4'-Methylenbis(phenylisocyanat) (MDI) umgesetzt. Die Probe wurde in eine Platte formgepreßt, und die physikalischen Eigenschaften wurden gemessen. Die Probe wies einen spezifischen Volumenwiderstand von 4,2 x 10¹&sup0; Ω-cm und einen Brechungsindex von 1,541 auf.

Beispiel 4

Polyurethan 64

0,4 mol (580 g) Polyethylenglycol (Dow E-1450) mit einer Molmasse von 1450 wurden bei 60 ºC mit 0,667 mol (60 g) 1,4- Butandiol vermischt. Dieses Gemisch oder diese physikalische Mischung wurde dann durch das in Beispiel 1 beschriebene standardmäßige Verfahren der statistischen Hochtemperatur- Polymerisation mit 1,078 mol (269,5 g) 4,4'-Methylenbis(phenylisocyanat) (MDI) umgesetzt. Die Probe wurde in eine Platte formgepreßt, und die physikalischen Eigenschaften wurden gemessen. Die Probe wies einen spezifischen Volumenwiderstand von 3,6 x 10&sup9; Ω-cm, einen spezifischen Flächenwiderstand von 4,7 x 10¹&sup0; Ω/ und einen Brechungsindex von 1,529 auf.

Beispiel 5

Polyurethan 72

0,3 mol (426 g) Polyethylenglycol (Dow E-1420) mit einer Molmasse von 1450, bestimmt durch Endgruppen-Analyse, wurden bei 60 ºC mit 0,267 mol (24 g) 1,4-Butandiol vermischt. Dieses Gemisch oder diese physikalische Mischung wurde dann durch das in Beispiel 1 beschriebene standardmäßige Verfahren der statistischen Hochtemperatur-Polymerisation mit 0,564 mol (141 g) 4,4'-Methylenbis(phenylisocyanat) (MDI) umgesetzt. Die Probe wurde in eine Platte formgepreßt, und die physikalischen Eigenschaften wurden gemessen. Die Probe wies einen spezifischen Volumenwiderstand von 9,5 x 10&sup9; Ω-cm und einen Brechungsindex von 1,518 auf.

Beispiel 6

MISCHVERFAHREN

A. Formpressen

In einem Waring-Mischer wurden 115 g Polyvinylchlorid-Harz, 3,45 g Organozinn-Stabilisator und etwa 2,0 g eines Oxidationsschutzmittels gemischt. Zu dieser Mischung wurden 23,0 g des kettenverlängerten Polymers von Beispiel 2 (Polyurethan 45) gegeben. Dies wurde dann in einer Zweiwalzen-Mühle bei 171 ºC - 177 ºC (340 ºF - 350 ºF) zu einer einheitlichen Mischung gemahlen. Die Mischung wurde aus der Mühle entnommen und bei 180 ºC (356 ºF) formgepreßt, wodurch eine einheitliche Platte erzeugt wurde, an der Ergebnisse der Abnahme der statischen Elektrizität gemessen wurden. Dieses Beispiel veranschaulicht eine Formulierung mit 20 Gewichtsteilen des kettenverlängerten Harzes auf 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid- Harz (phr).

B. Spritzgießen

Die folgenden Bestandteile, 1557 g Polyvinylchlorid-Harz, 47,3 g eines Organozinn-Stabilisators, 31,6 g eines Oxidationsschutzmittels und 7,9 g eines Gleitmittels wurden 2 - 3 min lang in einem Henschel-Mischer gemischt. Die Mischung wurde dann in eine Zweiwalzen-Mühle bei 160 ºC - 165,5 ºC (320 - 330 ºF) gegeben, und 473, 3 g Polyurethan 45 wurden zugegeben, und das Ganze wurde 10 - 15 min lang gemahlen. Die gemahlene Folie wurde granuliert und dann bei 188 ºC - 202 ºC (370 - 395 ºF) spritzgegossen. Der spezifische Flächenwiderstand der Platte betrug 4,8 x 10¹¹ Ω/ und der spezifische Volumenwiderstand 2,6 x 10¹¹ Ω-cm. Die Ergebnisse der Abnahme der statischen Elektrizität sind in Tabelle I angegeben.

Beispiel 7

Das kettenverlängerte Polymer von Beispiel 2 (Polyurethan 45) wurde in Platten formgepreßt. Dann wurden die Abnahme der statischen Elektrizität und der spezifische Volumenwiderstand gemessen. Darüber hinaus wurden mehrere Mischungen, d.h. verschiedene Füllungen Polyurethan 45 in PVC, hergestellt und formgepreßt, wonach die Geschwindigkeiten der Abnahme der statischen Elektrizität nach einer Konditionierung von 48 h bei einer relativen Feuchtigkeit (RH) von 15 % und im unkonditionierten Zustand gemessen wurden. Diese Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengefaßt. Der spezifische Volumenwiderstand der Platten wurde ebenfalls gemessen. Diese Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengefaßt. TABELLE I DAUER DES ABFALLS DER STATISCHEN ELEKTRIZITÄT (Sekunden)
* Spritzgegossen TABELLE II SPEZIFISCHER ELEKTRISCHER WIDERSTAND PVC/POLYURETHAN 45

Beispiel 8

Das kettenverlängerte Polymer von Beispiel 2 (Polyurethan 45) wurde mit mehreren Harzer, CPVC, ABS, Polystyrol und einem Vinylchlorid/Acrylat-Copolymer unter Anwendung des in Beispiel 6A beschriebenen Verfahrens vermischt. Die Mischungen enthalten 30 Gew.-Teile Polyurethan 45 auf 100 Teile des Grundpolymers mit Ausnahme der Polystyrolprobe, die 100 Gew.-Teile Polyurethan 45 auf 100 Teile des Grundpolymers enthielt. Diese Mischungen wurden formgepreßt, und die Dauer des Abfalls der statischen Elektrizität wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle III unten zusammengefaßt. TABELLE III Polyurethan 45 30 Gew.-Teile auf 100 Gew.-Teile Grundpolymer
¹ Chloriertes PVC, als Temprite von der B.F. Goodrich Company verkauft.
² Acrylnitril/Butadien/Styrol-Polymer, als Abson 820X17 von General Electric verkauft.
³ Gulf MC-2100
&sup4; Spritzgegossen
* Nicht gemessen

Beispiel 9

Es wurden mehrere kettenverlängerte Polymere hergestellt, Polyurethan 45, Polyurethan 56, Polyurethan 64 und Polyurethan 72, von denen jedes 45 bzw. 56 bzw. 64 bzw. 72 Ethylenoxid- Oligomer aufwies. Zusammensetzungen wurden hergestellt, indem Polyvinylchlorid und jedes der Polyurethane verwendet wurden. Diese Mischungen enthielten 30 Gew.-Teile des betreffenden Polyurethans auf 100 Gew.-Teile PVC. Diese Mischungen wurden formgepreßt, und der Abfall der statischen Elektrizität wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV unten zusammengefaßt. TABELLE IV POLYURETHANE 30 Gew.-Teile Polyurethan/100 Gew.-Teile PVC
* Isolator

Beispiel 10

Es wurden Polyvinylchlorid (PVC) und mehrere Testplatten hergestellt, die Mischungen aus 100 Teilen PVC und 30 Teilen ESD- (Antistatikum-)Zusätzen enthielten. Bei den verglichenen ESDs (Antistatika) handelte es sich um Polyurethan 45, Polyurethan 56 und ein kommerzielles Ethylenoxid/Epichlorhydrin(EO-ECH-)Copolymer. Darüber hinaus wurde eine Testplatte aus einer Mischung von 100 Teilen Vinylchlorid/Acrylat-Copolymer und 30 Teilen Polyurethan 45 hergestellt. Diese Platten wurden mit Hinsicht auf Lichtdurchlässigkeit und prozentuale Trübung verglichen. Die erhaltenen Ergebnisse zeigen, daß die Trübung verringert und die Durchlässigkeit erhöht werden kann, wenn die Brechungsindices der beiden Materialien richtig aufeinander abgestimmt wurden. Weiterhin zeigen die Ergebnisse, daß die kommerziell erhältlichen Antistatik-Materialien für klare Anwendungen nicht geeignet sind. Die Ergebnisse für die prozentuale Lichtdurchlässigkeit wurden nach ASTM D-1003 gemessen, und die prozentuale Trübung wurde unter Verwendung eines Hunterlab-Spektrophotometers, Modell D-54P-5, oder eines Äquivalents gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle V zusammengefaßt. TABELLE V LICHTDURCHLÄSSIGKEIT ASTM D-1003
Nach der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung wird ein bestimmtes Polyurethan als ESD-Mittel beschrieben, das zusätzlich zu den für die Herstellung von Gegenständen zuvor erwähnten Grundpolymeren mit einem oder mehreren Grundpolymeren einschließlich Polyolefin- und Polyamid-Polymeren vermischt werden kann. Weiterhin können Mischungs-Zusammensetzungen auf Grundlage des zuvor beschriebenen Polyurethan-ESD-Mittels hergestellt werden, indem weiterhin ein Synergist eingearbeitet wird, der einen oder mehrere der Synergisten Glaskügelchen, Glaskugeln und Polyvinylchlorid umfaßt.
Die Grundpolymere (oder die Matrix oder das Wirtspolymer) der vorliegenden Ausführungsform umfaßt Polyurethan, das von dem ESD-Mittel verschieden ist, Polyamide oder Nylons, Polycarbonate, Polyolefine und Styrolpolymere und -Copolymere. Polymethylmethacrylat und Polyamide können ebenfalls mit den Grundpolymeren vermischt werden. Diese Mischungen können hergestellt werden, indem 3 bis 100, vorzugsweise 3 bis 80 Teile und am meisten bevorzugt 5 bis 30 Teile des ESD-Mittels auf 100 Teile Grundpolymer verwendet werden.
Weiterhin kann diese Mischungszusammensetzung sowie die Mischungszusammensetzungen, die andere Grundpolymere umfassen, mit einem Synergisten vermischt werden, der Glasfasern, -kugeln oder -kügelchen umfaßt, um die elektrostatisch dissipierenden Eigenschaften der Mischungszusammensetzungen zu verbessern. Der Synergist kann im Bereich von etwa 1 bis etwa 60, vorzugsweise von etwa 3 bis etwa 40 und am meisten bevorzugt von etwa 5 bis etwa 30 Teile auf 100 Teile ESD-Mittel und Grundpolymer verwendet werden.
Die Polyurethane, die als Grundpolymer für die vorliegende Mischungszusammensetzungen verwendet werden können, umfassen die zuvor beschriebenen Polyurethane.
Es wird darauf hingewiesen, daß die für das Grundpolymer nützlichen Polyurethane sowohl die auf einer Reaktion eines Polyesters, eines Polyethers als auch eines Polycarbonats basierenden Polyurethane umfassen können.
Die Polyurethane, die als Grundpolymere für die vorliegende Ausführungsform verwendet werden können, werden durch das Umsetzen eines Überschußes Polyisocyanat mit einer Zwischenstufe wie einem Polyester mit Hydroxyl am Kettenende, einem Polyether mit Hydroxyl am Kettenende oder deren Mischungen und mit einem oder mehreren Kettenverlängerungsmitteln hergestellt. Die Polyester-Zwischenstufe mit Hydroxyl am Kettenende der Zwischenstufe ist im allgemeinen ein lineares Polyester mit einer Molmasse von 500 bis 10 000. Die Molmasse wird durch Bestimmung der funktionellen Endgruppen bestimmt und stellt eine mittlere Molmasse dar. Die Polymere werden hergestellt (1) durch eine Veresterungsreaktion eines oder mehrerer Glycole mit einer oder mehreren Dicarbonsäuren oder Anhydriden oder (2) durch eine Umesterungsreaktion, d.h. die Umsetzung eines oder mehrerer Glycole mit Estern von Dicarbonsäuren. Stoffmengenverhältnisse von im allgemeinen einem Überschuß von mehr als einem Mol Glycol gegenüber der Säure sind bevorzugt, um lineare Ketten mit einer überwiegenden Zahl von terminalen Hydroxylgruppen zu erhalten.
Eine geeignete Reaktion zur Bildung einer Polyester-Zwischenstufe umfaßt auch eine Ringöffnungs-Polymerisation, bei der verschiedene Lactone wie &epsi;-Caprolacton verwendet werden können, und die durch einen bifunktionellen Initiator wie ein Diethylenglycol initiiert werden kann.
Die Dicarbonsäuren der erwünschten Polyester-Zwischenstufe können aliphatisch, cycloaliphatisch, aromatisch oder eine Kombination davon sein. Geeignete Dicarbonsäuren, die allein oder als Mischungen verwendet werden können, weisen im allgemeinen 4 bis 15 Kohlenstoffatome auf und umfassen: Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecandisäure, Isopththalsäure, Terephthalsäure, Cyclohexandicarbonsäure und dergleichen. Anhydride der obigen Dicarbonsäuren, wie Phthalsäureanhydrid oder Tetrahydropththalsäureanhydrid, können ebenfalls verwendet werden. Adipinsäure ist die bevorzugte Säure. Die Glycole, die zur Bildung einer wünschenswerten Polyester- Zwischenstufe umgesetzt werden, können aliphatisch, aromatisch oder Kombinationen davon sein und weisen insgesamt 2 bis 12 Kohlenstoffatome auf und umfassen Ethylenglycol, Propylen-1,2- glycol, 1,3-Propandiol, Butylen-1,3-glycol, 1,4-Butandiol, 1,6-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 2,2-Dimethylpropan-1,3-diol, 2,2-Diethylen-1,3-diol, 1,4-Cyclohexandimethanoldecamethylenglycol oder Dodecamethylenglycol. 1,4-Butandiol ist das bevorzugte Glycol. Polyetherglycole können ebenfalls verwendet werden und umfassen Polytetramethylenetherglycol (PTMEG), Polyethylenglycol, Polypropylenglycol, mit Ethylenoxid verkapptes Polypropylenglycol oder Polytetramethylen/Ethylenoxidetherglycol. Solche Polyetherglycole können eine Molmasse von 500 bis 4000 aufweisen.
Polyether-Zwischenstufen mit Hydroxyl am Kettenende sind Polyetherpolyole, die von einem Diol oder Polyol mit insgesamt 2 bis 15 Kohlenstoffatomen stammen, zum Beispiel einem Alkyldiol oder -glycol, das mit einem ein Alkylenoxid mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen umfassenden Ether umgesetzt wird, typischerweise Ethylenoxid oder Propylenoxid oder deren Mischungen. Zum Beispiel können Polyether mit Hydroxylfunktionen hergestellt werden, indem zuerst Propylenglycol mit Propylenoxid umgesetzt wird, gefolgt von der anschließenden Reaktion mit Ethylenoxid. Primäre, aus Ethylenoxid resultierende Hydroxylgruppen sind reaktiver als sekundäre Hydroxylgruppen und sind somit bevorzugt. Nützliche kommerzielle Polyetherpolyole umfassen Poly(ethylenglycol), umfassend mit Ethylenglycol umgesetztes Ethylenoxid, Poly(propylenglycol), umfassend mit Propylenglycol umgesetztes Propylenoxid, Poly(propylenethylenglycol), umfassend mit Propylenglycol umgesetztes Propylenoxid und Ethylenoxid, Poly(tetramethylenglycol), umfassend mit Tetrahydrofuran umgesetztes Wasser (PTMG), Glycerin-Addukt, umfassend mit Propylenoxid umgesetztes Glycerin, Trimethylolpropan- Addukt, umfassend mit Propylenoxid umgesetztes Trimethylolpropan, Pentaerythrit-Addukt, umfassend mit Propylenoxid umgesetztes Pentaerythrit und ähnliche Polyether mit Hydroxylfunktion. Polyetherpolyole umfassen weiterhin Polyamid-Addukte eines Alkylenoxids und können zum Beispiel ein Ethylendiamin- Addukt umfassen, umfassend das Reaktionsprodukt von Ethylendiamin und Propylenoxid, ein Diethylentriamin-Addukt, umfassend das Reaktionsprodukt von Diethylentriamin mit Propylenoxid und ähnliche Polyetherpolyole vom Polyamid-Typ. Die verschiedenen Polyether-Zwischenstufen weisen im allgemeinen eine Molmasse auf, bestimmt durch die Bestimmung der terminalen funktionellen Gruppen, das eine mittlere Molmasse von 500 bis 10 000 darstellt.
Das erwünschte Polyurethan wird aus der oben aufgeführten Zwischenstufe wie dem Polyester oder Polyether mit Hydroxyl am Kettenende hergestellt, der weiter mit einem Polyisocyanat, vorzugsweise einem Diisocyanat, zusammen mit dem Verlängerungs-Glycol umgesetzt wird. Beispiele für geeignete Diisocyanate umfassen nicht gehinderte aromatische Diisocyanate wie: 4,4'-Methylenbis-(phenylisocyanat) (MDI); Isophorondiisocyanat (IPDI), m-Xylyloldiisocyanat (XDI) sowie nicht gehinderte cyclische aliphatische Diisocyanate wie 1,4-Cyclohexyldiisocyanat (CHDI), Decan-1,10-diisocyanat, Phenylen-1,4- diisocyanat, Naphthalin-1,5-diisocyanat, Diphenylmethan-3,3'- dimethoxy-4,4'-diisocyanat, Dicyclohexylmethan-4,4'-diisocyanat und Cyclohexyl-1,4-diisocyanat.
Beispiele für geeignete Verlängerungs-Glycole (d.h. Kettenverlängerungsmittel) sind niedere aliphatische oder kurzkettige Glycole mit etwa 2 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen und umfassen zum Beispiel Ethylenglycol, Diethylenglycol, Propylenglycol, Dipropylenglycol,1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, 1,3- Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol, Hydrochinondi(hydroxyethyl)ether und 2-Methyl-1,3-propandiol. Es gilt natürlich als vereinbart, daß das Grundpolymer ein vom ESD-Mittel der vorliegenden Erfindung verschiedenes Polyurethan ist, d.h., daß die Mischungszusammensetzung immer eine Mischung von wenigstens zwei Komponenten ist, auch, wenn beide Polymere vom Polyurethantyp sind.
Darüber hinaus kann das Grundpolymer der vorliegenden Erfindung Polyolefine umfassen. Mit Bezug auf das Polyolefin kann dies im allgemeinen ein beliebiges aus einem Olefinmonomer mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen hergestelltes Polyolefin oder Copolymer mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie Polyolefine, Polypropylen, Polybutylen, etc., und halogenierte Polyolefine, wie chloriertes Polyethylen sein und ist vorzugsweise ein Polypropylen mit einem Schmelzflußindex von 1 bis 20, wobei Profax 6523, hergestellt von Himont Inc., ein spezielles Beispiel ist.
Solche Block-Copolymere sind als Kraton von der Shell Chemical Company kommerziell erhältlich. Eine weitere Klasse solcher Polyolefine sind die verschiedenen S-(E/B)-S-Block- Copolymere, wobei der Bereich S aus einem vinylsubstituierten Aromat mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie zuvor aufgeführt, hergestellt ist, wobei Styrol bevorzugt ist, und der Mittelblock ein gesättigter Ethylen-Butylen-Kautschuk ist. Ein solches Block-Copolymer ist im allgemeinen als hydriertes Kraton G, erhältlich von der Shell Chemical Company, bekannt.
Die Styrol-Polymere, die als Grundpolymer in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Homopolymer von Styrol (umfassend modifiziertes Polystyrol wie hochschlagfestes Polystyrol, "HIPS") und Copolymere von Styrol, wie die zuvor erwähnten S-B-S-Polymere und ABS-Polymere (Acrylnitril- Butadien-Styrol-Copolymere). Eine weitere Klasse von Polyolefinen sind die verschiedenen S-B-S-Block-Copolymere, wobei der S-Block aus einem vinylsubstituierten Aromaten mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie Styrol oder α-Methylstyrol, wobei Styrol bevorzugt ist, hergestellt ist, und der B-Block aus einem konjugierten Dien mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, wie Butadien, Isopren, Hexadien und dergleichen hergestellt ist, wobei Butadien bevorzugt ist. Der Ausdruck "ABS" soll andere Polymerharze umfassen, in denen eine oder mehrere Komponenten insgesamt oder teilweise durch ähnliche, analoge Verbindungen ersetzt wurden. Beispielhaft für analoge Verbindungen von Acrylnitril sind Methacrylnitril, Ethacrylnitril oder halogenierte Acrylnitrile, beispielhaft für analoge Verbindungen von Styrol sind α-Methylstyrol, Chlorstyrol oder Vinyltoluol; beispielhaft für analoge Verbindungen von Butadien ist Isopren. Mit "anderen styrolhaltigen Verbindungen" sind mit Kautschuk modifiziertes Polystyrol,Verbindungen von Styrol und Acrylnitril-Copolymeren; mit Acryl-Elastomeren modifizierte Copolymere von Styrol und Acrylnitril (ASA); mit Ethylen- Propylen-Dien-Monomer modifizierte Copolymere von Styrol und Acrylnitril (ASE); Copolymere von Styrol und Maleinsäureanhydrid gemeint. Mit ABS und andere Polymere enthaltendem Styrol sind auch Polymermischungen gemeint, die die physikalische Kombination von zwei oder mehr polymeren Harzsystemen sind und ABS und andere Polymere von Styrol in Konzentrationen von mehr als 20 Gew.-% aufweisen. Beispiele für polymere Materialien, die zur Bildung von nützlichen Polymermischungen mit einem Styrolpolymer geeignet sind, umfassen PVC, Polycarbonat, Nylon, Polyphenylenether-Polyphenylenoxid oder chloriertes Polyethan.
Die Polyamide, allgemein auch als "Nylons" bekannt, die als Grundpolymer für die vorliegende Erfindung nützlich sind, umfassen diejenigen Polymere, die das Reaktionsprodukt aus der Kondensationsreaktion eines Diamins mit einer zweiwertigen Säure oder eines Diamins mit einer Aminosäure sind. Sie umfassen auch das Reaktionsprodukt der zusätzlichen Polymerisation von cyclischen Lactonen. Beispiele für diese Zusammensetzungen umfassen Nylon 6; Nylon 66; Nylon 6,10 und Nylon 11. Ihre Copolymere können ebenfalls verwendet werden.
Beispiele für Polycarbonate, die als Grundpolymer in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, umfassen das Reaktionsprodukt von aromatischen Diolen wie Bisphenol A mit Phosgen.
Diese Mischungszusammensetzungen werden hergestellt, indem eine Menge von 100 Teilen des Grundpolymers mit einer Menge von 3 bis 100 Teilen; vorzugsweise 3 bis 40 und am meisten bevorzugt 5 bis 35 Teilen eines ESD-Mittels auf 100 Gew.-Teile des Grundpolymers oder der Grundpolymer-Mischungen vermischt wird. Das Grundpolymer kann auch eine Mischung oder ein Verbundmaterial umfassen.
Weitere Zusätze, die zu den Mischungszusammensetzungen gegeben werden können, umfassen einen ESD-Synergisten. Während der Synergist als solcher eingeschränkte Leiter-Eigenschaften aufweisen kann, wirkt dieser Synergist dahingehend, daß er die ESD-Eigenschaften des ESD-Mittels verstärkt. Es wird angenommen, daß der Mechanismus, durch den der Synergist funktioniert, darin bestehen kann, daß der Synergist die Morphologie der Zusammensetzung so beeinflußt, daß er den Abstand der Domänen des ESD-Zusatzes verkleinert; die Erfindung sollte durch diese Erklärung jedoch nicht eingeschränkt werden.
Bei dem Synergisten handelt es sich im allgemeinen um Glas oder dessen Äquivalent. Die Form, in der das Glas zur Zusammensetzung gegeben wird, könnte zum Beispiel Glasfasern, Glaskügelchen und -kugeln umfassen, wobei Glas-Hohlkugeln eine bevorzugte Form darstellen. Für den Fall, daß Glaskugeln verwendet werden, ist es bevorzugt, daß diese mit dem ESD- Mittel vorgemischt werden, um einen Masterbatch zu bilden. Dies hilft, die Unversehrtheit der Kugeln zu erhalten. Die Glaskugeln oder -fasern werden in einer Menge von 1 bis 60 Teilen und vorzugsweise 3 bis 40 Teilen zugegeben. Die Kugeln weisen den zusätzlichen Effekt der Verminderung der spezifischen Dichte der fertigen Zusammensetzung auf.
Die Anwendungen der vorliegenden Mischungszusammensetzungen umfassen die zuvor aufgeführten, umfassen aber insbesondere Folien oder Filme, Apparaturen zur Handhabung von Kraftstoff wie Kraftstoff-Leitungen und Dampf-Rückfluß-Apparaturen, Bürogeräte, Beschichtungen für Böden wie von Reinräumen und Konstruktionsanwendungen, Fußböden, Matten, Elektronik-Verpakkungen und -Gehäuse, Chipträger, Chip-Kontaktleisten, Werkstück-Behälter und Deckel für Werkstück-Behälter, medizinische Anwendungen und allgemein geformte Gegenstände.
Die Zusammensetzungen können für verschiedene Formpreß-Techniken einschließlich des Spritzgießens, Blasformens, Formpressens, Sturzgießen, Extrudieren, Warmformen, Rotationsgießen, Sintern und Vakuumformen verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wird durch Bezugnahme auf die folgenden Beispiele besser verstanden:

Beispiele

IN DEN BEISPIELEN 11 - 15 VERWENDETES ESD-POLYMER

0,2 mol (290 g) Polyethylenglycol (Dow E-1450) mit einer Molmasse von 1473, bestimmt durch Endgruppen-Analyse, wurden bei 60 ºC mit 0,348 mol (31,292 g) 1,4-Butandiol und 1,6 g Irganox 1010 von Ciba Geigy vermischt. Dieses Gemisch oder diese physikalische Mischung wurde dann durch ein standardmäßiges Verfahren der statistischen Hochtemperatur-Polymerisation mit 0,545 mol (136,25 g) 4,4'-Methylenbis(phenylisocyanat) (MDI) umgesetzt. Das Polymerisationsverfahren umfaßt das getrennte Erwärmen der Polyether/1,4- Butandiol-Mischung auf etwa 120 ºC und das anschließende Mischen der Bestandteile. Die Reaktion ist exotherm und führt in etwa 1 - 5 min zu einer Temperaturerhöhung auf etwa 200 bis 285 ºC, wobei in diesem Zeitraum die Polymerisation stattfindet, was durch eine Erhöhung der Viskosität belegt wird. Bei einer Reaktionsdauer von etwa 2 - 5 min werden 2,5 g Wachs E von Hoechst-Celanese zugegeben. Die Probe wurde in eine Platte formgepreßt, und die physikalischen Eigenschaften wurden gemessen. Die Probe wies einen spezifischen Volumenwiderstand von 1,13 x 10&sup9; Ω-cm und einen spezifischen Flächenwiderstand von 1,26 x 10¹&sup0; Ω/ auf.

Beispiele 11 - 14

Das oben beschriebene ESD-Polymer wurde durch Extrudieren in einem ZE-25-Doppelschnecken-Extruder von Berstorff unter Verwendung eines L/D von 33:1 mit Grundpolymeren vermischt. Das ESD-Polymer, das Polycarbonat und das Polyamid wurden vor der Verwendung jeweils getrocknet. Das ESD-Polymer und das Grundpolymer werden in einem Beutel vermischt und mit einer modifizierten Schneckenpressen-Eintragvorrichtung von Pro-Rate in den Extruder gegeben. Der Extruder ist mit einer Doppelloch-Strangdüse ausgerüstet; an der Entlüftung wird Vakuum angelegt. Stränge werden auf einem Förderband abgekühlt und granuliert. Beispiel 11 Formulierung Eigenschaften Beispiel 12 Formulierung Eigenschaften Beispiel 13 Formulierung Eigenschaften Beispiel 14 Formulierung Eigenschaften Extrusionsbedingungen:
Stranggranulat wurde mit einer 36288 kg (40 ton), 62,37 g (2,2 oz.) Arburg Allrounder-Spritzgußvorrichtung in Zugstäbe und Platten von 7,62 cm x 15,12 cm x 0,32 cm (3 Inch x 6 Inch x 1/8 Inch) formgepreßt.

Beispiel 15

Das ESD-Polymer wurde getrocknet und in einem Banbury-Mischer mit Acrylnitril-Butadien/Styrol- (ABS-)Harz vermischt. Der gemischte Compound wurde auf einer Mühle zu Platten ausgezogen und die Platten in Würfel geformt. Der in Würfel geformte Compound wurde dann wie oben beschrieben in der Arburg-Spritzgußvorrichtung formgepreßt.
Die Prüfung wurde nach den folgenden Standards durchgeführt:
Dauer der Abnahme der statischen Elektrizität: Federal Test Method Standard 101C, Method 4046
spezifischer Oberflächen- und Volumenwiderstand: ASTM D-257
Zugeigenschaften: ASTM D-638
Kerbschlagzähigkeit nach Izod: ASTM D-256 Beispiel 16 Formulierung Eigenschaften
Ein thermoplastisches Polyurethan, "TPU56", wurde wie allgemein für Beispiel 3 beschrieben hergestellt und in verschiedene Polyurethan-Grundpolymere gemischt. Die Mischungsverfahren sind im allgemeinen die in den Beispielen 11 - 14 beschriebenen. Darüber hinaus wurden verschiedene Synergisten getestet, einschließlich Polyvinylchlorid ("PVC"), Glasfasern und -kugeln. Es wurde die Abnahme der statischen Elektrizität bei einer relativen Feuchtigkeit ("RH") von 15 % gemessen. Diese Daten sind in den Tabelle VI - X angegeben. TABELLE VI ABNAHME DER STATISCHEN ELEKTRIZITÄT BEI 15 % RH IN TPU's VON UNTERSCHIEDLICHEM TYP TABELLE VII ABNAHME DER STATISCHEN ELEKTRIZITÄT BEI 15 % RH MIT KLEINEN MENGEN AN PVC
*) Vergleich TABELLE VIII ABNAHME DER STATISCHEN ELEKTRIZITÄT BEI 15 % RH mit Glasfasern und Hohlglaskugeln TABELLE IX ABNAHME DER STATISCHEN ELEKTRIZITÄT BEI 15 % RH Mit Hohlglaskugeln und kleinen Mengen an PVC
*) Vergleich Tabelle X LICHTDURCHLÄSSIGKEIT/PROZENTUALE TRÜBUNG GEGEN DIE ABNAHME DER STATISCHEN ELEKTRIZITÄT

Claims

1. Polymere, elektrostatisch dissipierende (ESD-) Zusammensetzung, umfassend das Reaktionsprodukt aus:

a) Polyethylenglyool mit einer mittleren Molmasse von 200 bis 10 000;

b) einem nicht gehinderten Diisocyanat, wobei es sich um ein aromatisches oder cyclisches aliphatisches Diisocyanat handelt;

c) einem aliphatischen Verlängerungs-Glycol, das ein nur primäre Alkoholgruppen enthaltendes Nicht-Ether-Glycol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen umfaßt,

wobei die Zusammensetzung mit Polyolefin als Grundpolymer vermischt ist,

wobei das Reaktionsprodukt als elektrostatisch dissipierendes Mittel im Bereich von 3 Gew.-Teilen bis 100 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile des Grundpolymers in der polymeren Zusammensetzung vorhanden ist.

2. Polymere, elektrostatisch dissipierende (ESD-) Zusammensetzung, umfassend das Reaktionsprodukt aus:

a) Polyethylenglycol mit einer mittleren Molmasse von 200 bis 10 000;

wobei die Zusammensetzung mit einem Grundpolymer und einem ESD-Synergist, ausgewählt aus Glaskügelchen, Glaskugeln und Glasfasern, vermischt ist, wobei es sich bei dem Grundpolymer um ein oder mehrere Polymere, ausgewählt aus der aus Polyurethanen, Polyamiden, Polycarbonaten, Polyolefinen, Polyphenylenoxid, Polyphenylenether, Polyacetal und Styrolpolymeren und deren Mischungen und Copolymeren bestehenden Gruppe handelt; unter den Bedingungen, daß das ESD-Mittel und das Grundpolymer nicht identisch sind, und wobei das Reaktionsprodukt als elektrostatisch dissipierendes Mittel im Bereich von 3 Gew.-Teilen bis 100 Gew.-Teile auf 100 Gew.-Teile des Grundpolymers in der polymeren Zusammensetzung vorhanden ist.

3. Elektrostatisch dissipierende Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verlängerungs-Glycol mit 0 bis 35 mol auf jedes Mol Polyethylenglycol vorhanden ist und das Diisocyanat bei 0,95 bis 1,06 mol pro Mol Polyethylenglyool plus Kettenverlängerungsmittel umgesetzt wird.

4. Elektrostatisch dissipierende Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei dem nicht gehinderten Diisocyanat um 4,4'-Methylenbis(phenylisocyanat) handelt.

5. Elektrostatisch dissipierende Zusammensetzung nach Anspruch 2 bis 4, wobei der ESD-Synergist mit 1 bis 60 Teilen auf 100 Teile Polyurethan-ESD-Mittel und Grundpolymer vorhanden ist.

6. Elektrostatisch dissipierende Zusammensetzung, umfassend

(I) 3 bis 100 Gew.-Teile eines thermoplastischen, elektrostatisch dissipierenden Polyurethan-Mittels, wobei es sich um das Reaktionsprodukt aus

(A) einem Polyether-Oligomer mit zwei reaktiven Resten und einer mittleren Molmasse von 200 bis 10 000, wobei das Oligomer ein Homopolymer oder Copolymer von zwei oder mehr copolymerisierbaren, cyclischen Ethermonomeren mit der Formel

ist, wobei R¹, R², R³, R&sup4; und R&sup5; unabhängig voneinander Wasserstoff, unsubstituiertes oder substituiertes Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Alkenyl mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen, Cycloalkyl mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen, Cycloalkenyl mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen, Aryl mit 6 bis 10 Ring- Kohlenstoffatomen, Arylalkyl sind, und wobei die Substituenten des vorhergehenden OR&sup6;, SR&sup6;, CN, COOR&sup6; oder Halogene sind; R&sup6; Wasserstoff, Cycloalkyl mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen, Cycloalkenyl mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen, Aryl mit 6 bis 10 Ring-Kohlenstoffatomen, Arylalkyl oder Carboxyl ist und n 0, 1, 2 oder 4 ist;

(B) 0 bis 35 mol auf jedes Mol des Polyethers mit niedriger Molmasse eines aliphatischen, ausschließlich primäre Alkoholgruppen enthaltenden Verlängerungs-Glycols mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, und

(C) einem Diisocyanat, wobei die Anzahl der Mole Diisocyanat auf ein Mol der Summe aus den Molen des Polyether-Oligomers mit niedriger Molmasse plus der Anzahl Mole des Verlängerungs-Glycols 0,95 bis 1,06 beträgt;

handelt;

(II) 100 Gew.-Teile wenigstens eines Grundpolymers und

(III) ein ESD-Synergist, ausgewählt aus Glaskugeln, Glaskügelchen oder Glasfasern.

7. Elektrostatisch dissipierende Zusammensetzung nach Anspruch 6, wobei der Synergist mit 5 bis 40 Teile auf 100 Teile ESD-Mittel vorhanden ist.

8. Elektrostatisch dissipierende Zusammensetzung nach Anspruch 6, wobei das Grundpolymer aus der aus Polyvinylchlorid; chloriertem Polyvinylchlorid; einem Copolymer aus Styrol und Acrylnitril; einem Terpolymer aus Styrol, Acrylnitril und Dienkautschuk; einem Copolymer aus Styrol und Acrylnitril, modifiziert durch Acrylat-Elastomere; einem Copolymer aus Styrol und Acrylnitril, modifiziert durch Ethylen-Propylen- Dienmonomer-Kautschuk; einem Copolymer aus Polystyrol und durch Kautschuk modifiziertem, schlagfestem Polystyrol; Nylon; Polycarbonat; Polyamiden, Polyolefinen, thermoplastischem Polyester einschließlich von Polybutylenterephthalat, Polyethylenterephthalat und Polyether-Ester-Block-Copolymer, Polyurethan; thermoplastischem Polyurethan; Polyphenylenoxid; Polyacetal; Polymethylmethacrylat oder deren Copolymeren oder Mischungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

9. Geformter Gegenstand, umfassend die thermoplastische Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.