-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Molekulargewichtserhöhung von
Polyestern sowie die nach dem Verfahren erhältlichen Polyester.
-
Polyester
sind wichtige Ingenieurkunststoffe mit vielfältigen Einsatzmöglichkeiten,
beispielsweise in Form von Folien, Platten, Flaschen, Fasern und
Spritzgussteilen. Sie werden durch Polykondensationsreaktionen hergestellt.
Bei der Synthese sind aus technischen, thermodynamischen oder kinetischen
Gründen
hohe Molekulargewichte, welche für
mache Anwendungen notwendig sind, öfters nicht zugänglich.
-
Die
thermische und photochemische Schädigung durch die Verarbeitung
und den Gebrauch führt
infolge Kettenspaltungen vorwiegend zu Polymerbruchstücken mit
funktionellen Endgruppen. Weil die mechanischen und physikalischen
Eigenschaften entscheidend vom Molekulargewicht des Polymeren abhängen, ist eine
hochwertige Wiederverwertung von gebrauchten Polyestern von Produktionsabfällen, z.
B. aus der Faserproduktion und dem Spritzgiessbereich, aufgrund
eines reduzierten Molekulargewichts ohne eine Nachbehandlung oft
nur eingeschränkt
möglich.
-
Eine
Verbesserung der Materialeigenschaften von gebrauchten beziehungsweise
thermisch oder hydrolytisch vorgeschädigten Polykondensaten ist
grundsätzlich
bekannt. Beispielsweise sind sie einer Nachkondensation im festen
Zustand zugänglich
[S. Fakirov, Kunststoffe 74, 218 (1984) und R. E. Grützner et
al., Kunststoffe 82, 284 (1992)]. Diese bekannte Methode ist jedoch
langwierig und reagiert darüber
hinaus empfindlich auf Verunreinigungen, wie sie in Altmaterial
zugegen sein können.
-
EP-A-0090915
beschreibt ein Verfahren zum Kondensieren von Poly(alkylenterephthalat)
in fester Phase, wobei in Gegenwart von beispielsweise Triphenylphosphit,
bei einer Temperatur von 25 bis 65°C unterhalb des Schmelzpunktes
des Poly(alkylenterephthalats) unter Durchleiten eines Inertgasstromes
gearbeitet wird.
-
Aus
der WO 94/24188 und der WO 95/23176 ist bekannt, dass man das Molekulargewicht
von Polyestern dadurch erhöhen
kann, dass man einen Hydroxyphenylalkylphosphonsäureester oder Halbester und ein
Diepoxid oder Tetracarbonsäureanhydrid
zusammen mit dem Polyester über
den Schmelzpunkt erhitzt. Dem Polymeren müssen also mindestens zwei Komponenten
zugefügt
werden, um den gewünschten
Effekt zu erreichen.
-
Es
wurde nun überraschend
gefunden, dass sich eine Molekulargewichtserhöhung von Polyestern in verhältnismässig kurzer
Zeit, ohne Vortrocknung, direkt im Verarbeitungsgerät in der
Schmelze allein durch Zusatz spezifischer Phosphonate erreichen
lässt,
wenn bestimmte Verarbeitungs/Extrusionsbedingungen angewandt werden.
Es werden auf einfache Weise Polyester mit höherem Molekulargewicht erhalten.
-
Diese
Molekulargewichtserhöhung
bewirkt eine Eigenschaftsverbesserung der Polyester, die z. B. im Spritzgiessbereich,
Extrusionsbereich und insbesondere bei Recyclaten deutlich wird.
Mit Hilfe des erfindungsgemässen
Verfahrens kann man insbesondere bei Polyester-Recyclaten aus der Sammlung gebrauchter
technischer Teile wie z. B. aus Automobil- und Elektroanwendungen
sowie aus der Sammlung gebrauchter Flaschen eine Molekulargewichtserhöhung erreichen.
Damit können
Recyclate einer hochwertigen Wiederverwendung zugeführt werden,
z. B. als Hochleistungsfaser, Spritzgiessteile, Extrusionsanwendungen
oder Schäume.
Solche Recyclate stammen beispielsweise auch aus Wertstoffsammlungen
der Industrie oder des Haushalts, aus Produktionsabfällen, wie
z. B. aus der Faserherstellung und aus Randabschnitten oder aus Rücknahmeverpflichtungen,
wie z. B. Flaschensammlungen von PET-Getränkeflaschen.
-
Gegenstand
der Erfindung ist ein Verfahren zur Molekulargewichtserhöhung von
Polyestern Copolyestern oder Polyester-Blends durch Zusatz eines
oder mehrerer Phosphonate im Verarbeitungsgerät und Aufschmelzen des Gemisches über den
Schmelzpunkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verarbeitungsgerät ein Einschneckenextruder,
Doppelschneckenextruder, Planetenwalzenextruder, Ringextruder oder
Kokneter mit mindestens einer Entgasungszone ist, an welche ein
Unterdruck angelegt ist.
-
Im
Falle von Copolyestern kann das Verfahren unabhängig von der Statistik der
Comonomerenzusammensetzung durchgeführt werden.
-
Die
Polyester, Copolyester oder deren Recyclate können ohne jede Vortrocknung
verarbeitet werden.
-
Bevorzugt
ist ein Verfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass ein
Unterdruck von weniger als 250 mbar, besonders bevorzugt von weniger
als 100 mbar und ganz besonders bevorzugt von weniger als 50 mbar
an die Entgasungszone angelegt wird.
-
Ebenfalls
bevorzugt ist ein Verfahren welches dadurch gekennzeichnet ist,
dass das Verarbeitungsgerät
ein dichtkämmender
ineinandergreifender Doppelschneckenextruder oder Ringextruder mit
gleichsinnig drehenden Schnecken und mit einer Einzugszone, einer
Aufschmelzzone, mindestens einer Entgasungszone und einer Austragszone
ist, wobei die Entgasungszone von der Aufschmelzzone oder von einer
weiteren Entgasungszone durch einen Schmelzpfropf getrennt ist.
-
Diese
Trennung durch einen Schmelzpfropf kann beispielsweise durch eine
Kombination von einem Knet- und einem rückfördernden Schneckenelement bewirkt
werden.
-
Bevorzugt
weist das Verarbeitungsgerät
1–4 Entgasungszonen
auf, besonders bevorzugt 1–3.
-
Die
Verfahrenslänge
beträgt
bevorzugt 1 bis 60 Schneckendurchmesser, besonders bevorzugt 35
bis 48 Schneckendurchmesser.
-
Die
Umdrehungsgeschwindigkeit der Schnecken beträgt bevorzugt 25 bis 1200, besonders
bevorzugt 50 bis 250 Umdrehungen pro Minute.
-
Der
maximale Durchsatz ergibt sich aus Schneckendurchmesser, Drehzahl
und Leistung des Antriebs. Durch Variation dieser Parameter und
oder durch Einsatz von Dosiereinheiten kann das erfindungsgemässe Verfahren
auch bei niedrigerem Durchsatz als dem Maximalen durchgeführt werden.
-
Geeeignete
Extruder und Kneter sind beispielsweise im Handbuch der Kunststoffextrusion
Band I, Herausgeber F. Hensen, W. Knappe und H. Potente, 1989, Seiten
3–7 beschrieben.
-
Die
maximale Massentemperatur der Schmelze beträgt bevorzugt von 180° bis 320°C, besonders
bevorzugt von 220 bis 300°C.
Sie ist abhängig
vom verwendeten Polyester, Copolyester oder Polyester-Blend. Sie
beträgt
beispielsweise für
Polyethylentherephthalat (PET) 250 bis 300°C, für Polybultylentherephthalat (PBT)
220 bis 270°C
für Polyethylennaphthylat
(PEN) 260 bis 300°C
und für
Polytrimethylenterephthalat (PTT) 220 bis 270°C.
-
Bevorzugt
sind Polyester-, Copolyester- oder Polyester-Blend-Recyclate.
-
Bei
dem Polyester, d. h. sowohl Neu-Polyester wie Polyesterrecyclat,
kann es sich um Homo- oder Mischpolyester
handeln, die aus aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen
Dicarbonsäuren
und Diolen oder Hydroxycarbonsäuren
aufgebaut sind.
-
Die
Polyester können
sowohl durch Direktveresterung (PTA-Prozess) als auch durch Umesterung (DMT-Prozess)
hergestellt werden. Bei der Herstellung können beliebige bekannte Katalysatorsysteme
eingesetzt werden.
-
Die
aliphatischen Dicarbonsäuren
können
2 bis 40 C-Atome, die cycloaliphatischen Dicarbonsäuren 6 bis
10 C-Atome, die aromatischen Dicarbonsäuren 8 bis 14 C-Atome, die
aliphatischen Hydroxycarbonsäuren 2
bis 12 C-Atome und die aromatischen wie cycloaliphatischen Hydroxycarbonsäuren 7 bis
14 C-Atome enthalten.
-
Die
aliphatischen Diole können
2 bis 12 C-Atome, die cycloaliphatischen Diole 5 bis 8 C-Atome und die
aromatischen Diole 6 bis 16 C-Atome enthalten.
-
Es
kann sich auch um Polyoxyalkylenglykole mit Molekulargewichten zwischen
150 und 40000 handeln.
-
Als
aromatische Diole werden jene bezeichnet, bei denen zwei Hydroxygruppen
an einen oder verschiedene aromatische Kohlenwasserstoffreste gebunden
sind.
-
Ferner
ist es möglich,
dass die Polyester mit geringen Mengen, z. B. 0,1 bis 3 Mol%, bezogen
auf die vorhandenen Dicarbonsäuren,
durch mehr als difunktionelle Monomeren (z. B. Pentaerythrit, Trimellitsäure, 1,3,5-Tri(hydroxyphenyl)benzol,
2,4-Dihydroxybenzoesäure
oder 2-(4-Hydroxyphenyl)-2-(2,4-dihydroxyphenyl)propan) verzweigt
sind.
-
Geeignete
Dicarbonsäuren
sind lineare und verzweigte gesättigte
aliphatische Dicarbonsäuren,
aromatische Dicarbonsäuren
und cycloaliphatische Dicarbonsäuren.
-
Als
aliphatische Dicarbonsäuren
kommen jene mit 2 bis 40 C-Atome in Frage, z. B. Oxalsäure, Malonsäure, Dimethylmalonsäure, Bernsteinsäure, Pimelinsäure, Adipinsäure, Trimethyladipinsäure, Sebacinsäure, Azelainsäure und
Dimersäuren
(Dimerisationsprodukte von ungesättigten
aliphatischen Carbonsäuren
wie Oelsäure),
alkylierte Malon- und Bernsteinsäuren
wie Octadecylbernsteinsäure.
-
Als
cycloaliphatische Dicarbonsäuren
kommen in Frage: 1,3-Cyclobutandicarbonsäure, 1,3-Cyclopentandicarbonsäure, 1,3- und 1,4-Cyclohexandicarbonsäure, 1,3-
und 1,4-(Dicarboxylmethyl)-cyclohexan, 4,4'-Dicyclohexyldicarbonsäure.
-
Als
geeignete aromatische Dicarbonsäuren
kommen in Frage: Insbesondere Terephthalsäure, Isophthalsäure, o-Phthalsäure, sowie
1,3-, 1,4-, 2,6- oder 2,7-Naphthalindicarbonsäure, 4,4'-Diphenyldicarbonsäure, 4,4'-Diphenylsulfondicarbonsäure, 4,4'-Benzophenondicarbonsäure, 1,1,3-Trimethyl-5-carboxyl-3-(p-carboxylphenyl)-indan,
4,4'-Diphenyletherdicarbonsäure, Bis-p-(carboxylphenyl)-methan
oder Bis-p-(carboxylphenyl)-ethan.
-
Bevorzugt
sind die aromatischen Dicarbonsäuren,
unter ihnen besonders Terephthalsäure, Isophthalsäure und
2,6-Naphthalindicarbonsäure.
-
Weitere
geeignete Dicarbonsäuren
sind jene, die -CO-NH-Gruppen enthalten; sie sind in der DE-A 24 14
349 beschrieben. Auch Dicarbonsäuren,
die N-heterocyclische Ringe enthalten, sind geeignet, z. B. solche, die
sich von carboxylalkylierten, carboxylphenylierten oder carboxybenzylierten
Monoamin-s-triazindicarbonsäuren
(vgl. DE-A 21 21 184 und 25 33 675), Mono- oder Bishydantoinen,
gegebenenfalls halogenierten Benzimidazolen oder Parabansäure ableiten.
Die Carboxyalkylgruppen kann hierbei 3 bis 20 C-Atome enthalten.
-
Geeignete
aliphatische Diole sind die linearen und verzweigten aliphatischen
Glykole, besonders die mit 2 bis 12, insbesondere 2 bis 6 Kohlenstoffatomen
im Molekül,
z. B.: Ethylenglykol, 1,2- und 1,3-Propylenglykol, 1,2-, 1,3-, 2,3-
oder 1,4-Butandiol, Pentylglykol, Neopentylglykol, 1,6-Nexandiol,
1,12-Dodecandiol. Ein geeignetes cycloaliphatisches Diol ist z.
B. 1,4-Dihydroxycyclohexan. Weitere geeignete aliphatische Diole sind
z. B. 1,4-Bis(hydroxymethyl)cyclohexan, aromatisch-aliphatische
Diole wie p-Xylylenglykol oder 2,5- Dichlor-p-xylylenglykol, 2,2-(β-Hydroxyethoxyphenyl)-propan
sowie Polyoxyalkylenglykole wie Diethylenglykol, Triethylenglykol,
Polyethylenglykol oder Polypropylenglykol. Die Alkylendiole sind
bevorzugt linear und enthalten insbesondere 2 bis 4 Kohlenstoffatome.
-
Bevorzugte
Diole sind die Alkylendiole, 1,4-Dihydroxycyclohexan und 1,4-Bis(hydroxymethyl)cyclohexan.
Insbesondere bevorzugt sind Ethylenglykol, 1,4-Butandiol, sowie
1,2- und 1,3-Propylenglykol.
-
Weitere
geeignete aliphatische Diole sind die β-hydroxyalkylierten, besonders β-hydroxyethylierten Bisphenole
wie 2,2-Bis[4'-(β-hydroxyethoxy)-phenyl]-propan.
Weitere Bisphenole sind später
genannt.
-
Eine
weitere Gruppe von geeigneten aliphatischen Diolen sind die in den
deutschen Offenlegungsschriften 1812003, 2342432, 2342372 und 2453326
beschriebenen heterocyclischen Diole. Beispiele sind: N,N'-Bis-(β-hydroxyethyl)-5,5-dimethyl-hydantoin,
N,N'-Bis-(β-hydroxypropyl)-5,5-dimethyl-hydantoin,
Methylen-bis-[N-(β-hydroxyethyl)-5-methyl-5-ethylhydantoin],
Methylen-bis-[N-(β-hydroxyethyl)-5,5-dimethylhydantoin],
N,N'-Bis-(β-hydroxyethyl)-benzimidazolon,
N,N'-Bis-(β-hydroxyethyl)-(tetrachlor)-benzimidazolon
oder N,N'-Bis-(β-hydroxyethyl)-(tetrabrom)-benzimidazolon.
-
Als
aromatische Diole kommen einkernige Diphenole in Betracht und besonders
zweikernige, die an jedem aromatischen Kern eine Hydroxylgruppe
tragen. Unter aromatisch werden bevorzugt kohlenwasserstoffaromatische
Reste wie z. B. Phenylen oder Naphthylen verstanden. Neben z. B.
Hydrochinon, Resorcin oder 1,5-, 2,6- und 2,7-Dihydroxynaphthalin
sind besonders die Bisphenole zu nennen, die durch die folgenden Formeln
dargestellt werden können:
-
-
-
Die
Hydroxylgruppen können
sich in m-Stellung, besonders aber in p-Stellung befinden, R' und R'' können
in diesen Formeln Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen, Halogen wie Chlor
oder Brom und insbesondere Wasserstoffatome bedeuten. A kann für eine direkte
Bindung stehen, oder -O-, -S-, -(O)S(O)-, -C(O)-, -P(O)(C1-C20-Alkyl)-, gegebenenfalls
substituiertes Alkyliden, Cycloalkyliden oder Alkylen bedeuten.
-
Beispiele
für gegebenenfalls
substituiertes Alkyliden sind: Ethyliden, 1,1- oder 2,2-Propyliden,
2,2-Butyliden, 1,1-Isobutyliden, Pentyliden, Hexyliden, Heptyliden,
Octyliden, Dichlorethyliden, Trichlorethyliden.
-
Beispiele
für gegebenenfalls
substituiertes Alkylen sind Methylen, Ethylen, Phenylmethylen, Diphenylmethylen,
Methylphenylmethylen. Beispiele für Cycloalkyliden sind Cyclopentyliden,
Cyclohexyliden, Cycloheptyliden und Cyclooctyliden.
-
Beispiele
für Bisphenole
sind: Bis(p-hydroxyphenyl)-ether oder -thioether, Bis(p-hydroxyphenyl)-sulfon,
Bis(p-hydroxyphenyl)-methan, Bis(4-hydroxyphenyl)-2,2'-biphenyl, Phenylhydrochinon,
1,2-Bis(p-hydroxyphenyl)-ethan, 1-Phenyl-bis(p-hydroxyphenyl)-methan,
Diphenyl-bis(p-hydroxyphenyl)-methan, Diphenyl-bis(p-hydroxyphenyl)-ethan,
Bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-sulfon,
Bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-p-diisopropylbenzol, Bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-m-diisopropylbenzol
2,2-Bis(3',5'-dimethyl-4'-hydroxyphenyl)-propan, 1,1- oder 2,2-Bis(p-hydroxyphenyl)-butan,
2,2-Bis(p-hydroxyphenyl)-hexafluorpropan, 1,1-Dichlor-
oder 1,1,1-Trichlor-2,2-bis(p-hydroxyphenyl)-ethan, 1,1-Bis(p-hydroxyphenyl)-cyclopentan
und besonders 2,2-Bis(p-hydroxyphenyl)-propan (Bisphenol-A) und
1,1-Bis(p-hydroxyphenyl)-cyclohexan (Bisphenol-C).
-
Geeignete
Polyester von Hydroxycarbonsäuren
sind z. B. Polycaprolacton, Polypivalolacton oder die Polyester
von 4-Hydroxycyclohexancarbonsäure,
2-Hydroxy-6 naphthalincarbonsäure
oder 4-Hydroxybenzoesäure.
-
Weiterhin
sind auch Polymere, die überwiegend
Esterbindungen, aber auch andere Bindungen enthalten können, geeignet,
wie z. B. Polyesteramide oder Polyesterimide.
-
Polyester
mit aromatischen Dicarbonsäuren
haben die grösste
Bedeutung erlangt, insbesondere die Polyalkylenterephthalate. Bevorzugt
sind daher erfindungsgemässe
Form massen, in denen der Polyester aus mindestens 30 Mol%, bevorzugt
mindestens 40 Mol%, aromatische Dicarbonsäuren und zu mindestens 30 Mol%,
vorzugsweise mindestens 40 Mol%, aus Alkylendiolen mit bevorzugt
2 bis 12 C-Atomen aufgebaut ist, bezogen auf den Polyester.
-
Insbesondere
ist in diesem Fall das Alkylendiol linear und enthält 2 bis
6 C-Atome, wie z. B. Ethylen-, Tri-, Tetra- oder Hexamethylenglykol
und die aromatische Dicarbonsäure
Terephthal- und/oder Isophthalsäure.
-
Besonders
geeignete Polyester sind PET, PBT, PEN, PTT und entsprechende Copolymere,
wobei PET und seine Copolymeren speziell bevorzugt sind. Besondere
Bedeutung erlangt das Verfahren ausserdem bei PET-Recyclaten, die
beispielsweise aus Flaschensammlungen wie z. B. aus Sammlungen der
Getränkeindustrie
gewonnen werden. Diese Materialien bestehen vorzugsweise aus Terephthalsäure, 2,6-Naphthalindicarbonsäure und/oder
Isophthalsäure
in Kombination mit Ethylenglykol und/oder 1,4-Bis(hydroxymethyl)cyclohexan.
-
Als
Polyester-Blends sind besonders solche mit Polycarbonat zu nennen.
-
Unter
Polycarbonat (PC) ist sowohl Neu-Polycarbonat wie auch Polycarbonat-Recyclat
zu verstehen. PC wird beispielsweise aus Bisphenol A und Phosgen
bzw. einem Phosgen-Analogen wie Trichloromethylchloroformat, Triphosgen
oder Diphenylcarbonat durch Kondensation im letzten Falle in der
Regel unter Zugabe eines geeigneten Umesterungskatalysators wie
z. B. eines Borhydrids, eines Amins wie 2-Methylimidazol oder eines
quaternären
Ammoniumsalzes erhalten; neben Bisphenol A können zusätzlich auch noch andere Bisphenol-Komponenten
verwendet werden, auch können
im Benzolkern halogenierte Monomere eingesetzt werden. Als besonders
geeignete Bisphenol-Komponenten sind zu erwähnen: 2,2-Bis(4'-hydroxyphenyl)-propan (Bisphenol
A), 2,4'-Dihydroxydiphenylmethan,
Bis(2-hydroxyphenyl)-methan,
Bis(4-hydroxyphenyl)-methan, Bis(4-hydroxy-5-propylphenyl)-methan, 1,1-Bis(4'-hydroxyphenyl)-ethan,
Bis(4-hydroxyphenyl)-cyclohexylmethan, 2,2-Bis(4'-hydroxyphenyl)-1-phenylpropan, 2,2-Bis(3',5'-dimethyl-4'-hydroxyphenyl)-propan, 2,2-Bis(3',5'-dibromo-4'-hydroxyphenyl)-propan,
2,2-Bis(3',5'-dichloro-4'-hydroxyphenyl)-propan, 1,1-Bis(4'-hydroxyphenyl)-cyclododecan,
1,1-Bis(3',5'-dimethyl-4'-hydroxyphenyl)-cyclododecan, 1,1-Bis(4'-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan,
1,1-Bis(4'- hydroxyphenyl)-3,3,5,5-tetramethylcyclohexan,
1,1-Bis(4'-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclopentan
sowie die weiter oben angegebenen Bisphenole. Weiterhin können die
Polycarbonate auch durch geeignete Mengen von mehr als difunktionellen
Monomeren verzweigt vorliegen (Beispiele wie weiter oben für die Polyester
angegeben).
-
Die
im erfindungsgemässen
Verfahren verwendbaren Polyester-Copolymere oder Blends werden in üblicher
Art und Weise aus den Ausgangspolymeren hergestellt. Bevorzugt sind
als Polyester-Komponente PET, PBT und als PC-Komponente ein PC auf
Bisphenol-A-Basis.
Das Verhältnis
Polyester zu PC ist bevorzugt 95 : 5 bis 5 : 95, wobei ein Verhältnis, bei
dem eine Komponente mindestens 75% ausmacht, besonders bevorzugt
ist.
-
Besondere
Bedeutung erlangt die Erfindung bei Polyester-Recyclaten, wie sie
bei Produktionsabfällen,
Wertstoffsammlungen oder durch sogenannte Rücknahmeverpflichtungen z. B.
bei der Automobilindustrie oder im Elektrobereich gewonnen werden.
Die Polykondensat-Recyclate sind dabei in vielfältiger Weise thermisch und/oder
hydrolytisch geschädigt.
Ausserdem können
diese Recyclate auch in untergeordneten Mengen Beimischungen von
Kunststoffen anderer Struktur wie beispielsweise Polyolefine, Polyurethane,
ABS oder PVC enthalten. Ausserdem können diese Recyclate auch Beimischungen
durch übliche
Verunreinigungen wie z. B. Reste von Farbstoffen, Klebstoffen, Kontaktmedien
oder Lacken, Metallspuren, Wasserspuren, Spuren von Betriebsmitteln
oder anorganische Salze aufweisen.
-
Bevorzugt
sind Phosphonate der Formel I
worin
R
3 H,
C
1-C
20-Alkyl, unsubstituiertes
oder durch C
1-C
4-Alkyl
substituiertes Phenyl oder Naphthyl bedeutet,
R
4 Wasserstoff,
C
1-C
20-Alkyl, unsubstituiertes
oder durch C
1-C
4-Alkyl
substituiertes Phenyl oder Naphthyl; oder M
r+/r
darstellt,
M
r+ ein r-wertiges Metallkation
oder das Ammoniumion ist,
n 0, 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 bedeutet,
und
r 1, 2, 3 oder 4 darstellt;
Q Wasserstoff, -X-C(O)-OR
7, oder einen Rest
bedeutet,
R
1 iso-Propyl, tert-Butyl, Cyclohexyl oder
mit 1–3
C
1-C
4-Alkylgruppen
substituiertes Cyclohexyl bedeutet,
R
2 Wasserstoff,
C
1-C
4-Alkyl, Cyclohexyl
oder mit 1–3
C
1-C
4-Alkylgruppen
substituiertes Cyclohexyl darstellt,
R
5,
H, C
1-C
18-Alkyl,
OH, Halogen oder C
3-C
7-Cycloalkyl
ist;
R
6 H, Methyl, Trimethylsilyl,
Benzyl, Phenyl, Sulfonyl oder C
1-C
18-Alkyl ist;
R
7 H,
C
1-C
10-Alkyl oder
C
3-C
7-Cycloalkyl
ist; und
X Phenylen, mit C
1-C
4-Alkylgruppen substituiertes Phenylen oder
Cyclohexylen bedeutet.
-
Weitere
geeignete Phosphonate sind nachstehend aufgeführt.
-
-
-
Bevorzugt
sind sterisch gehinderte Hydroxyphenyl-alkyl-phosphonsäureester
bzw. -halbester wie sie beispielsweise aus US-A-4778840 bekannt
sind.
-
Besonders
bevorzugt sind Verbindungen der Formel Ia
worin
R
1 H,
iso-Propyl, tert-Butyl, Cyclohexyl oder mit 1–3 C
1-C
4-Alkylgruppen substituiertes Cyclohexyl
bedeutet,
R
2 Wasserstoff, C
1-C
4-Alkyl, Cyclohexyl
oder mit 1–3
C
1-C
4-Alkylgruppen
substituiertes
R
3 C
1-C
20-Alkyl, unsubstituiertes oder durch C
1-C
4-Alkyl substituiertes
Phenyl oder Naphthyl bedeutet,
R
4 Wasserstoff,
C
1-C
20-Alkyl, unsubstituiertes
oder durch C
1-C
4-Alkyl
substituiertes Phenyl oder Naphthyl; oder M
r+/r
darstellt,
M
r+ ein r-wertiges Metallkation
ist,
n 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 bedeutet, und
r 1, 2, 3 oder
4 darstellt.
-
Halogen
bedeutet Fluor, Chlor, Brom oder Iod.
-
Bedeuten
Substituenten Alkyl mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen, so kommen hierfür die Reste
wie Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl und Octyl, Stearyl
sowie entsprechende verzweigte Isomere in Frage, bevorzugt sind
C2-C4-Alkyl.
-
Durch
C1-C4-Alkyl substituiertes
Phenyl oder Naphthyl, das vorzugsweise 1 bis 3, insbesondere 1 oder 2
Alkylgruppen enthält,
bedeutet beispielsweise o-, m- oder p-Methylphenyl, 2,3-Dimethylphenyl, 2,4-Dimethylphenyl,
2,5-Dimethylphenyl, 2,6-Dimethylphenyl, 3,4-Dimethylphenyl, 3,5-Dimethylphenyl,
2-Methyl-6-ethylphenyl, 4-tert-butylphenyl, 2-Ethylphenyl, 2,6-Diethylphenyl, 1-Methylnaphthyl,
2-Methylnaphthyl, 4-Methylnaphthyl, 1,6-Dimethylnaphthyl oder 4-tert-Butylnaphthyl.
-
Durch
C1-C4-Alkyl substituiertes
Cyclohexyl, das vorzugsweise 1 bis 3, insbesondere 1 oder 2 verzweigte
oder unverzweigte Alkylgruppen-Reste enthält, bedeutet beispielsweise
Cyclopentyl, Methylcyclopentyl, Dimethylcyclopentyl, Cyclohexyl,
Methylcyclohexyl, Dimethylcyclohexyl, Trimethylcyclohexyl oder tert-Butylcyclohexyl.
-
Ein
ein-, zwei-, drei- oder vier-wertiges Metallkation ist vorzugsweise
ein Alkalimetall-, Erdalkalimetall-, Schwermetall- oder Aluminium-Kation,
beispielsweise Na+, K+,
Mg++, Ca++, Ba++, Zn++, Al+++, oder Ti++++.
Speziell bevorzugt ist Ca++.
-
Bevorzugte
Verbindungen der Formel I sind diejenigen, welche mindestens eine
tert-Butylgruppe als Rest R1 oder R2 aufweisen. Ganz besonders bevorzugt sind
Verbindungen worin R1 und R2 gleichzeitig
tert-Butyl bedeutet.
-
Bevorzugt
bedeutet n 1 oder 2 und ganz besonders bevorzugt 1.
-
Ganz
besonders bevorzugte sterisch gehinderte Aryl-alkyl-phosphonsäureester
bzw. -halbester sind die Verbindungen der Formel II, III, IV, V
und VI
worin
die R
101 unabhängig voneinander Wasserstoff,
Ethyl, Phenyl oder M
r+/r bedeuten. Bedeutungen
für M
r+/r sind bereits vorstehend angegeben
-
Die
Verbindungen II, III, IV, V und VI sind teilweise im Handel erhältlich oder
nach Standardverfahren herstellbar.
-
Bezogen
auf 100 Teile Polykondensat werden bevorzugt 0,01 bis 5 Teile, besonders
bevorzugt 0,02 bis 2 Teile, insbesondere 0,05 bis 1 Teil Phosphonat
eingesetzt.
-
Zusätzlich zu
den erfindungsgemässen
Phosphonaten können
weitere Stabilisatoren dem Polyester zugegeben werden. Diese weiteren
Stabilisatoren sind dem Fachmann allgemein bekannt und werden je
nach spezifischer Anforderung an das Endprodukt gewählt. Insbesondere
können
optische Aufheller, Lichtschutzmittel oder auch Antioxidantien zugesetzt
werden ("Plastics
Additives Handbook",
Ed. R. Gächter
and H. Müller,
Hanser Verlag, 3. Aufl., 1990; insbesondere S. 88/89, 92/94, 251/252
und 258/259). Ebenso möglich
ist die Zugabe von weiteren Zusatzstoffen, wie beispielsweise Gleitmittel,
Entformungsmittel, Nukleirungsmittel, Füllstoffe oder Verstärkungsstoffe
wie z. B. Glasfasern, Flammschutzmittel, Antistatica sowie insbesondere
bei PET/PC, PBT/PC-Recyclaten Zusatzstoffe, die die Umesterung während der
Verarbeitung verhindern.
-
Als
besonders geeignet sind dabei zu erwähnen:
- 1.
Antioxidantien
- 1.1. Alkylierte Monophenole, z. B. 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol,
2-Butyl-4,6-dimethylphenol, 2,6-Di-tert-butyl-4-ethylphenol, 2,6-Di-tert-butyl-4-n-butylphenol,
2,6-Di-tert-butyl-4-isobutylphenol, 2,6-Di-cyclopentyl-4-methylphenol,
2-(α-Methylcyclohexyl)-4,6-dimethylphenol,
2,6-Di-octadecyl-4-methylphenol, 2,4,6-Tri-cyclohexylphenol, 2,6-Di-tert-butyl-4-methoxy methylphenol,
lineare oder in der Seitenkette verzweigte Nonylphenole wie z. B.
2,6-Di-nonyl-4-methylphenol,
2,4-Dimethyl-6-(1'-methyl-undec-1'-yl)-phenol, 2,4-Dimethyl-6-(1'-methyl-heptadec-1'-yl)-phenol, 2,4-Dimethyl-6-(1'-methyl-tridec-1'-yl)-phenol und Mischungen
davon.
- 1.2. Alkylthiomethylphenole, z. B. 2,4-Di-octylthiomethyl-6-tert-butylphenol,
2,4-Di-octylthiomethyl-6-methylphenol, 2,4-Di-octylthiomethyl-6-ethylphenol,
2,6-Di-dodecylthiomethyl-4-nonylphenol.
- 1.3. Hydrochinone und alkylierte Hydrochinone, z. B. 2,6-Di-tert-butyl-4-methoxyphenol,
2,5-Di-tert-butyl-hydrochinon,
2,5-Di-tert-amyl-hydrochinon, 2,6-Diphenyl-4-octadecyloxyphenol,
2,6-Di-tert-butyl-hydrochinon, 2,5-Di-tert-butyl-4-hydroxyanisol,
3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxyanisol, 3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl-stearat,
Bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)adipat.
- 1.4. Tocopherole, z. B. α-Tocopherol, β-Tocopherol, γ-Tocopherol, δ-Tocopherol
und Mischungen davon (Vitamin E).
- 1.5. Hydroxylierte Thiodiphenylether, z. B. 2,2'-Thio-bis(6-tert-butyl-4-methylphenol),
2,2'-Thio-bis(4-octylphenol),
4,4'-Thio-bis(6-tert-butyl-3-methylphenol),
4,4'-Thio-bis-(6-tert-butyl-2-methylphenol), 4,4'-Thio-bis(3,6-di-sec.-amylphenol),
4,4'-Bis(2,6-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-disulfid.
- 1.6. Alkyliden-Bisphenole, z. B. 2,2'-Methylen-bis(6-tert-butyl-4-methylphenol),
2,2'-Methylen-bis(6-tert-butyl-4-ethylphenol),
2,2'-Methylen-bis[4-methyl-6-(α-methylcyclohexyl)-phenol],
2,2'-Methylen-bis(4-methyl-6-cyclohexylphenol),
2,2'-Methylen-bis(6-nonyl-4-methylphenol),
2,2'-Methylen-bis(4,6-di-tert-butylphenol),
2,2'-Ethyliden-bis(4,6-di-tert-butylphenol),
2,2'-Ethyliden-bis(6-tert-butyl-4-isobutylphenol), 2,2'-Methylen-bis[6-(α-methylbenzyl)-4-nonylphenol],
2,2'-Methylen-bis[6-(α,α-dimethylbenzyl)-4-nonylphenol],
4,4'-Methylen-bis(2,6-di-tert-butylphenol), 4,4'-Methylen-bis(6-tert-butyl-2-methylphenol), 1,1-Bis(5-tert-butyl-4-hydroxy-2-methylphenyl)-butan,
2,6-Bis(3-tert-butyl-5-methyl-2-hydroxybenzyl)-4-methylphenol, 1,1,3-Tris(5-tert-butyl-4-hydroxy-2-methylphenyl)-butan,
1,1-Bis(5-tert-butyl-4-hydroxy-2-methylphenyl)-3-n-dodecylmercaptobutan,
Ethylenglycol-bis[3,3-bis(3'-tert-butyl-4'-hydroxyphenyl)-butyrat], Bis(3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methyl-phenyl)-dicyclopentadien,
Bis[2-(3'-tert-butyl-2'-hydroxy-5'-methyl-benzyl)-6-tert-butyl-4-methyl-phenyl]-terephthalat,
1,1-Bis(3,5-dimethyl-2- hydroxyphenyl)-butan,
2,2-Bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-propan, 2,2-Bis(5-tert-butyl-4-hydroxy-2-methylphenyl)-4-n-dodecylmercapto-butan,
1,1,5,5-Tetra-(5-tert-butyl-4-hydroxy-2-methylphenyl)-pentan.
- 1.7. O-, N- und S-Benzylverbindungen, z. B. 3,5,3',5'-Tetra-tert-butyl-4,4'-dihydroxydibenzylether,
Octadecyl-4-hydroxy-3,5-dimethylbenzyl-mercaptoacetat, Tridecyl-4-hydroxy-3,5-di-tert-butylbenzyl-mercaptoacetat,
Tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)-amin, Bis(4-tert-butyl-3-hydroxy-2,6-dimethylbenzyl)-dithioterephthalat,
Bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)-sulfid, Isooctyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl-mercaptoacetat.
- 1.8. Hydroxybenzylierte Malonate, z. B. Dioctadecyl-2,2-bis(3,5-di-tert-butyl-2-hydroxybenzyl)-malonat, Di-octadecyl-2-(3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylbenzyl)-malonat,
Di-dodecylmercaptoethyl-2,2-bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)-malonat,
Di-[4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)-phenyl]-2,2-bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)-malonat.
- 1.9. Hydroxybenzyl-Aromaten, z. B. 1,3,5-Tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)-2,4,6-trimethylbenzol, 1,4-Bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)-2,3,5,6-tetramethylbenzol,
2,4,6-Tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)-phenol.
- 1.10. Triazinverbindungen, z. B. 2,4-Bis-octylmercapto-6-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyanilino)-1,3,5-triazin, 2-Octylmercapto-4,6-bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyanilino)-1,3,5-triazin,
2-Octylmercapto-4,6-bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenoxy)-1,3,5-triazin,
2,4,6-Tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenoxy)-1,2,3-triazin, 1,3,5-Tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)-isocyanurat,
1,3,5-Tris(4-tert-butyl-3-hydroxy-2,6-dimethylbenzyl)-isocyanurat,
2,4,6-Tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenylethyl)-1,3,5-triazin, 1,3,5-Tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenylpropionyl)-hexahydro-1,3,5-triazin,
1,3,5-Tris(3,5-dicyclohexyl-4-hydroxybenzyl)-isocyanurat.
- 1.11. Acylaminophenole, z. B. 4-Hydroxy-laurinsäureanilid,
4-Hydroxystearinsäureanilid,
N-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-carbaminsäureoctylester.
- 1.12. Ester der β-(3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionsäure mit
ein- oder mehrwertigen Alkoholen, wie z. B. mit Methanol, Ethanol,
n-Octanol, i-Octanol, Octadecanol, 1,6-Hexandiol, 1,9-Nonandiol,
Ethylenglycol, 1,2-Propandiol, Neopentylglycol, Thiodiethylenglycol,
Diethylenglycol, Triethylenglycol, Pentaerythrit, Tris(hydroxyethyl)-isocyanurat,
N,N'-Bis(hy droxyethyl)-oxalsäurediamid,
3-Thiaundecanol, 3-Thiapentadecanol, Trimethylhexandiol, Trimethylolpropan,
4-Hydroxymethyl-1-phospha-2,6,7-trioxabicyclo-[2.2.2]-octan.
- 1.13. Ester der β-(5-tert-Butyl-4-hydroxy-3-methylphenyl)-propionsäure mit
ein- oder mehrwertigen Alkoholen, wie z. B. mit Methanol, Ethanol,
n-Octanol, i-Octanol, Octadecanol, 1,6-Hexandiol, 1,9-Nonandiol, Ethylenglycol,
1,2-Propandiol, Neopentylglycol, Thiodiethylenglycol, Diethylenglycol,
Triethylenglycol, Pentaerythrit, Tris(hydroxyethyl)-isocyanurat,
N,N'-Bis(hydroxyethyl)-oxalsäurediamid,
3-Thiaundecanol, 3-Thiapentadecanol, Trimethylhexandiol, Trimethylolpropan,
4-Hydroxymethyl-1-phospha-2,6,7-trioxabicyclo-[2.2.2]-octan.
- 1.14. Ester der β-(3,5-Dicyclohexyl-4-hydroxyphenyl)-propionsäure mit
ein- oder mehrwertigen Alkoholen, wie z. B. mit Methanol, Ethanol,
Octanol, Octadecanol, 1,6-Hexandiol, 1,9-Nonandiol, Ethylenglycol, 1,2-Propandiol,
Neopentylglycol, Thiodiethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglycol,
Pentaerythrit, Tris(hydroxyethyl)-isocyanurat, N,N'-Bis(hydroxyethyl)-oxalsäurediamid,
3-Thiaundecanol, 3-Thiapentadecanol, Trimethylhexandiol, Trimethylolpropan,
4-Hydroxymethyl-1-phospha-2,6,7-trioxabicyclo-[2.2.2]-octan.
- 1.15. Ester der 3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxyphenylessigsäure mit
ein- oder mehrwertigen Alkoholen, wie z. B. mit Methanol, Ethanol,
Octanol, Octadecanol, 1,6-Hexandiol, 1,9-Nonandiol, Ethylenglycol,
1,2-Propandiol, Neopentylglycol, Thiodiethylenglycol, Diethylenglycol,
Triethylenglycol, Pentaerythrit, Tris(hydroxyethyl)-isocyanurat,
N,N'-Bis(hydroxyethyl)-oxalsäurediamid,
3-Thiaundecanol, 3-Thiapentadecanol, Trimethylhexandiol, Trimethylolpropan,
4-Hydroxymethyl-1-phospha-2,6,7-trioxabicyclo-[2.2.2]-octan.
- 1.16. Amide der β-(3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionsäure, wie
z. B. N,N'-Bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenylpropionyl)-hexamethylendiamid,
N,N'-Bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenylpropionyl)-trimethylendiamid,
N,N'-Bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenylpropionyl)-hydrazid, N,N'-Bis[2-(3-[3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl]-propionyloxy)ethyl]oxamid
(Naugard®XL-1
der Firma Uniroyal).
- 1.17. Ascorbinsäure
(Vitamin C).
- 1.18. Aminische Antioxidantien, wie z. B. N,N'-Di-isopropyl-p-phenylendiamin,
N,N'-Di-sec-butyl-p-phenylendiamin,
N,N'-Bis(1,4-dimethyl-pentyl)-p-phenylendiamin,
N,N'-Bis(1-ethyl-3- methyl-pentyl)-p-phenylendiamin,
N,N'-Bis(1-methyl-heptyl)-p-phenylendiamin,
N,N'-Dicyclohexyl-p-phenylendiamin,
N,N'-Diphenyl-p-phenylendiamin,
N,N'-Di-(2-naphthyl)-p-phenylendiamin,
N-Isopropyl-N'-phenyl-p-phenylendiamin, N-(1,3-Dimethyl-butyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin,
N-(1-Methyl-heptyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin, N-Cyclohexyl-N'-phenyl-p-phenylendiamin,
4-(p-Toluol-sulfonamido)-diphenylamin, N,N'-Dimethyl-N,N'-di-sec-butyl-p-phenylendiamin, Diphenylamin,
N-Allyldiphenylamin, 4-Isopropoxy-diphenylamin, N-Phenyl-1-naphthylamin, N-(4-tert-Octylphenyl)-1-naphthylamin,
N-Phenyl-2-naphthylamin, octyliertes Diphenylamin, z. B. p,p'-Di-tert-octyldiphenylamin,
4-n-Butylaminophenol, 4-Butyrylamino-phenol, 4-Nonanoylamino-phenol, 4-Dodecanoylamino-phenol,
4-Octadecanoylamino-phenol, Di-(4-methoxyphenyl)-amin, 2,6-Di-tert-butyl-4-dimethylamino-methyl-phenol,
2,4'-Diamino-diphenylmethan,
4,4'-Diamino-diphenylmethan,
N,N,N',N'-Tetramethyl-4,4'-diamino-diphenylmethan,
1,2-Di-[(2-methyl-phenyl)-amino]-ethan, 1,2-Di-(phenylamino)-propan,
(o-Tolyl)-biguanid, Di-[4-(1',3'-dimethyl-butyl)-phenyl]amin,
tert-octyliertes N-Phenyl-1-naphthylamin, Gemisch aus mono- und
dialkylierten tert-Butyl/tert-Octyldiphenylaminen, Gemisch aus mono-
und dialkylierten Nonyldiphenylaminen, Gemisch aus mono- und dialkylierten
Dodecyldiphenylaminen, Gemisch aus mono- und dialkylierten Isopropyl/Isohexyl-diphenylaminen,
Gemische aus mono- und dialkylierten tert-Butyldiphenylaminen, 2,3-Dihydro-3,3-dimethyl-4H-1,4-benzothiazin,
Phenothiazin, Gemisch aus mono- und dialkylierten tert-Butyl/tert-Octyl-phenothiazinen,
Gemisch aus mono- und dialkylierten tert-Octyl-phenothiazinen, N-Allylphenothiazin,
N,N,N',N'-Tetraphenyl-1,4-diaminobut-2-en, N,N-Bis-(2,2,6,6-tetramethyl-piperidin-4-yl-hexamethylendiamin,
Bis-(2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)-sebacat, 2,2,6,6-Tetramethypiperidin-4-on,
2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-4-ol.
- 2. UV-Absorber und Lichtschutzmittel
- 2.1. 2-(2'-Hydroxyphenyl)-benzotriazole,
wie z. B. 2-(2'-Hydroxy-5'-methylphenyl)-benzotriazol, 2-(3',5'-Di-tert-butyl-2'-hydroxyphenyl)-benzotriazol,
2-(5'-tert-Butyl-2'-hydroxyphenyl)-benzotriazol, 2-(2'-Hydroxy-5'-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenyl)-benzotriazol,
2-(3',5'-Di-tert-butyl-2'-hydroxyphenyl)-5-chlor-benzotriazol,
2-(3'-tert-Butyl-2'-hydroxy-5'-methylphenyl)-5-chlor-benzotriazol,
2-(3'-sec-Butyl-5'-tert-butyl-2'-hydroxyphenyl)-benzotriazol,
2-(2'-Hydroxy-4'-octoxyphenyl)-benzotriazol, 2-(3',5'-Di-tert-amyl-2'-hydroxyphenyl)-benzotriazol,
2-(3',5'-Bis(α,α-dimethylbenzyl)-2'-hydroxyphenyl)-benzotriazol,
2-(3'-tert-Butyl-2'-hydroxy-5'-(2-octyloxycarbonylethyl)phenyl)-5-chlor-benzotriazol, 2-(3'-tert-Butyl-5'-[2-(2-ethylhexyloxy)-carbonylethyl]-2'-hydroxyphenyl)-5-chlor-benzotriazol,
2-(3'-tert-Butyl-2'-hydroxy-5'-(2-methoxy carbonylethyl)phenyl)-5-chlor-benzotriazol,
2-(3'-tert-Butyl-2'-hydroxy-5'-(2-methoxycarbonylethyl)phenyl)-benzotriazol,
2-(3'-tert-Butyl-2'-hydroxy-5'-(2-octyloxycarbonylethyl)phenyl)-benzotriazol, 2-(3'-tert-Butyl-5'-[2-(2-ethylhexyloxy)carbonylethyl]-2'-hydroxyphenyl)-benzotriazol,
2-(3'-Dodecyl-2'-hydroxy-5'-methylphenyl)-benzotriazol,
2-(3'-tert-Butyl-2'-hydroxy-5'-(2-isooctyloxycarbonylethyl)phenyl-benzotriazol,
2,2'-Methylen-bis[4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)-6-benzotriazol-2-yl-phenol];
Umesterungsprodukt von 2-[3'-tert-Butyl-5'-(2-methoxycarbonylethyl)-2'-hydroxy-phenyl]-benzotriazol mit
Polyethylenglycol 300;
[R-CH2CH2-COO-CH2CH2] -2 mit R = 3'-tert-Butyl-4'-hydroxy-5'-2H-benzotriazol-2-yl-phenyl; 2-[2'-Hydroxy-3'-(α,α-dimethylbenzyl)-5'-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)-phenyl]-benzotriazol;
2-[2'-Hydroxy-3'-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)-5'-(α,α-dimethylbenzyl)-phenyl]-benzotriazol.
- 2.2. 2-Hydroxybenzophenone, wie z. B. das 4-Hydroxy-, 4-Methoxy-,
4-Octoxy-, 4-Decyloxy-, 4-Dodecyloxy-, 4-Benzyloxy-, 4,2',4'-Trihydroxy-, 2'-Hydroxy-4,4'-dimethoxy-Derivat.
- 2.3. Ester von gegebenenfalls substituierten Benzoesäuren, wie
z. B. 4-tert-Butyl-phenylsalicylat, Phenylsalicylat, Octylphenyl-salicylat,
Dibenzoylresorcin, Bis(4-tert-butylbenzoyl)-resorcin, Benzoylresorcin, 3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxybenzoesäure-2,4-di-tert-butylphenylester,
3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxybenzoesäurehexadecylester, 3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxybenzoesäure-octadecylester,
3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxybenzoesäure-2-methyl-4,6-di-tert-butylphenylester.
- 2.4. Acrylate, wie z. B. α-Cyan-β,β-diphenylacrylsäure-ethylester
bzw. -isooctylester, α-Carbomethoxy-zimtsäuremethylester, α-Cyano-β-methyl-p-methoxy-zimtsäuremethylester
bzw. -butylester, α-Carbomethoxy-p-methoxy-zimtsäure-methylester,
N-(β-Carbomethoxy-β-cyanovinyl)-2-methyl-indolin.
- 2.5. Nickelverbindungen, wie z. B. Nickelkomplexe des 2,2'-Thio-bis[4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)-phenols], wie
der 1 : 1- oder der 1 : 2-Komplex, gegebenenfalls mit zusätzlichen
Liganden, wie n-Butylamin, Triethanolamin oder N-Cyclohexyl-diethanolamin,
Nickeldibutyldithiocarbamat, Nickelsalze von 4-Hydroxy-3,5-di-tert-butylbenzylphosphonsäure-monoalkylestern,
wie vom Methyl- oder Ethylester, Nickelkomplexe von Ketoximen, wie
von 2-Hydroxy-4-methyl-phenyl-undecylketoxim,
Nickelkomplexe des 1-Phenyl-4-lauroyl-5-hydroxy-pyrazols, gegebenenfalls
mit zusätzlichen
Liganden.
- 2.6. Sterisch gehinderte Amine, wie z. B. Bis(2,2,6,6-tetramethyl-piperidin-4-yl)-sebacat,
Bis(2,2,6,6-tetramethyl-piperidin-4-yl)-succinat, Bis(1,2,2,6,6-pentamethylpiperidin-4-yl)-sebacat,
Bis(1-octyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)-sebacat, n-Butyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl-malonsäure-bis(1,2,2,6,6-pentamethylpiperidyl)-ester,
Kondensationsprodukt aus 1-Hydroxyethyl-2,2,6,6-tetramethyl-4-hydroxypiperidin und
Bernsteinsäure,
lineare oder cyclische Kondensationsprodukte aus N,N'-Bis(2,2,6,6-Tetramethyl-4-piperidyl)-hexamethylendiamin
und 4-tert-Octylamino-2,6-dichlor-1,3,5-s-triazin, Tris(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)-nitrilotriacetat,
Tetrakis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)-1,2,3,4-butantetraoat,
1,1'-(1,2-Ethandiyl)-bis(3,3,5,5-tetramethyl-piperazinon),
4-Benzoyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin, 4-Stearyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin,
Bis(1,2,2,6,6-pentamethylpiperidyl)-2-n-butyl-2-(2-hydroxy-3,5-di-tert-butylbenzyl)-malonat,
3-n-Octyl-7,7,9,9-tetramethyl-1,3,8-triazaspiro[4.5]decan-2,4-dion,
Bis(1-octyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidyl)-sebacat, Bis(1-octyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidyl)-succinat,
lineare oder cyclische Kondensationsprodukte aus N,N'-Bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)-hexamethylendiamin
und 4-Morpholino-2,6-dichlor-1,3,5-triazin, Kondensationsprodukt
aus 2-Chlor-4,6-di-(4-n-butylamino-2,2,6,6-tetramethylpiperidyl)-1,3,5-triazin und
1,2-Bis(3-aminopropylamino)ethan, Kondensationsprodukt aus 2-Chlor-4,6-di-(4-n-butylamino-1,2,2,6,6-pentamethylpiperidyl)-1,3,5-triazin
und 1,2-Bis(3-aminopropylamino)-ethan, 8-Acetyl-3-dodecyl-7,7,9,9-tetramethyl-1,3,8-triazaspiro[4.5]decan-2,4-dion,
3-Dodecyl-1-(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)pyrrolidin-2,5-dion,
3-Dodecyl-1-(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)-pyrrolidin-2,5-dion,
Gemisch von 4-Hexadecyloxy- und 4-Stearyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin, Kondensationsprodukt
aus N,N'-Bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)-hexamethylendiamin
und 4-Cyclohexylamino-2,6-dichlor-1,3,5-triazin, Kondensationsprodukt
aus 1,2-Bis(3-aminopropylamino)-ethan und 2,4,6-trichlor-1,3,5-triazin
sowie 4-Butylamino-2,2,6,6-tetramethyl-piperidin (CAS Reg. No. [136504-96-6]); N-(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)-n-dodecylsuccinimid,
N-(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)-n-dodecylsuccinimid, 2-Undecyl-7,7,9,9-tetramethyl-1-oxa-3,8-diaza-4-oxo-spiro[4,5]decan,
Umsetzungsprodukt von 7,7,9,9-Tettamethyl-2-cycloundecyl-1-oxa-3,8-diaza-4-oxospiro[4,5]decan
und Epichlorhydrin, 1,1-Bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyloxycarbonyl)-2-(4-methoxyphenyl)-ethen,
N,N'-Bis-formyl-N,N'-bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)-hexamethylendiamin,
Diester der 4-Methoxy-methylen-malonsäure mit 1,2,2,6,6-Pentamethyl-4-hydroxy-piperidin,
Poly[methylpropyl-3-oxy-4-(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)]-siloxan,
Reaktionsprodukt aus Maleinsäureanhydrid-α-olefin-copolymer
und 2,2,6,6-Tetramethyl-4-aminopiperidin oder 1,2,2,6,6-Pentamethyl-4-aminopiperidin.
- 2.7. Oxalsäurediamide,
wie z. B. 4,4'-Di-octyloxy-oxanilid,
2,2'-Diethoxy-oxanilid,
2,2'-Di-octyloxy-5,5'-di-tert-butyl-oxanilid,
2,2'-Di-dodecyloxy-5,5'-di-tert-butyl-oxanilid,
2-Ethoxy-2'-ethyloxanilid, N,N'-Bis(3-dimethylaminopropyl)-oxalamid,
2-Ethoxy-5-tert-butyl-2'-ethyloxanilid
und dessen Gemisch mit 2-Ethoxy-2'-ethyl-5,4'-di-tert-butyl-oxanilid, Gemische von
o- und p-Methoxy-
sowie von o- und p-Ethoxy-di-substituierten Oxaniliden.
- 2.8. 2-(2-Hydroxyphenyl)-1,3,5-triazine, wie z. B. 2,4,6-Tris(2-hydroxy-4-octyloxyphenyl)-1,3,5-triazin, 2-(2-Hydroxy-4-octyloxyphenyl)-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin,
2-(2,4-Dihydroxyphenyl)-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin,
2,4-Bis(2-hydroxy-4-propyloxyphenyl)-6-(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin,
2-(2-Hydroxy-4-octyloxyphenyl)-4,6-bis(4-methylphenyl)-1,3,5-triazin,
2-(2-Hydroxy-4-dodecyloxyphenyl)-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin, 2-(2-Hydroxy-4-tridecyloxyphenyl)-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin,
2-[2-Hydroxy-4-(2-hydroxy-3-butyloxy-propyloxy)phenyl]-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin,
2-[2-Hydroxy-4-(2-hydroxy-3-octyloxy-propyloxy)phenyl]-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin, 2-[4-(dodecyloxy/tridecyloxy-2-hydroxypropoxy)-2-hydroxy-phenyl]-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin,
2-[2-Hydroxy-4-(2-hydroxy-3-dodecyloxy-propoxy)phenyl]-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin,
2-(2-Hydroxy-4-hexyloxy)phenyl-4,6-diphenyl-1,3,5-triazin, 2-(2-Hydroxy-4-methoxyphenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazin,
2,4,6-Tris[2-hydroxy-4-(3-butoxy-2-hydroxy-propoxy)phenyl]-1,3,5-triazin,
2-(2-Hydroxyphenyl)-4-(4-methoxyphenyl)-6-phenyl-1,3,5-triazin, 2-{2-Hydroxy-4-[3-(2-ethylhexyl-1-oxy)-2-hydroxypropyloxy]phenyl}-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin.
- 3. Metalldesaktivatoren, wie z. B. N,N'-Diphenyloxalsäurediamid, N-Salicylal-N'-salicyloylhydrazin, N,N'-Bis(salicyloyl)-hydrazin,
N,N'-Bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenylpropionyl)-hydrazin,
3-Salicyloylamino-1,2,4-triazol, Bis(benzyliden)-oxalsäuredihydrazid,
Oxanilid, Isophthalsäure-dihydrazid,
Sebacinsäure-bis-phenylhydrazid,
N,N'-Diacetyl-adipinsäure-dihydrazid,
N,N'-Bis-salicyloyl-oxalsäure-dihydrazid, N,N'-Bis-salicyloyl-thiopropionsäure-dihydrazid.
- 4. Phosphite, Phosphocine und Phosphonite, wie z. B. Triphenylphosphit,
Diphenylalkylphosphite, Phenyldialkylphosphite, Tris(nonylphenyl)-phosphit,
Trilaurylphosphit, Trioctadecylphosphit, Distearyl-pentaerythritdiphosphit,
Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)-phosphit,
Diisodecylpentaerythrit-diphosphit, Bis(2,4-di-tert-butylphenyl) pentaerythritdiphosphit,
Bis-(2,6-di-tert-butyl-4-methylphenyl)-pentaerythritdiphosphit,
Bis-isodecyloxy-pentaerythritdiphosphit,
Bis(2,4-di-tert-butyl-6-methylphenyl)-pentaerythritdiphosphit, Bis-(2,4,6-tri-tert-butylphenyl)-pentaerythritdiphosphit,
Tristearylsorbit-triphosphit, Tetrakis(2,4-di-tert-butylphenyl)-4,4'-biphenylen-diphosphonit,
6-Isooctyloxy-2,4,8,10-tetra-tert-butyl-12H-dibenz[d,g]-1,3,2-dioxaphosphocin,
Bis(2,4-di-tert-butyl-6-methylphenyl)-methylphosphit,
Bis(2,4-di-tert-butyl-6-methylphenyl)-ethylphosphit, 6-Fluor-2,4,8,10-tetra-tert-butyl-12-methyl-dibenz[d,g]-1,3,2-dioxaphosphocin, 2,2',2''-Nitrilo-[triethyl-tris(3,3',5,5'-tetra-tert-butyl-1,1'-biphenyl-2,2'-diyl)-phosphit],
2-Ethylhexyl-(3,3',5,5'-tetra-tert-butyl-1,1'-biphenyl-2,2'-diyl)-phosphit, 5-Butyl-5-ethyl-2-(2,4,6-tri-tert-butylphenoxy)-1,3,2-dioxaphosphiran.
Besonders
bevorzugt werden die folgenden Phosphite verwendet:
Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)-phosphit
(Irgafos®168,
Ciba-Geigy), Tris(nonylphenyl)-phosphit,
- 5. Hydroxylamine wie z. B. N,N-Dibenzylhydroxylamin, N,N-diethylhydroxylamin,
N,N-Dioctylhydroxylamin, N,N-Dilaurylhydroxylamin, N,N-Ditetradecylhydroxylamin,
N,N-Dihexadecylhydroxylamin, N,N-Dioctadecylhydroxylamin, N-Hexadecyl-N-octadecylhydroxylamin,
N-Heptadecyl-N-octadecylhydroxylamin, N,N-Dialkylhydroxylamin aus
hydrierten Talgfettaminen.
- 6. Nitrone wie z. B. N-Benzyl-alpha-phenyl-nitron, N-Ethyl-alpha-methyl-nitron,
N-Octyl-alpha-heptyl-nitron, N-Lauryl-alpha-undecyl-nitron,
N-Tetradecyl-alpha-tridecyl-nitron, N-Hexadecyl-alpha-pentadecyl-nitron, N-Octadecyl-alpha-heptadecyl-nitron,
N-Hexadecyl-alpha-heptadecyl-nitron, N-Octadecyl-alpha-pentadecyl-nitron,
N-Heptadecyl-alpha-heptadecyl-nitron, N-Octadecyl-alpha-hexadecyl-nitron, Nitrone
abgeleitet von N,N-Dialkylhydroxylaminen hergestellt aus hydrierten
Talgfettaminen.
- 7. Thiosynergisten wie z. B. Thiodipropionsäure-di-laurylester oder Thiodipropionsäure-di-stearylester.
- 8. Peroxidzerstörende
Verbindungen, wie z. B. Ester der β-Thio-dipropionsäure, beispielsweise
der Lauryl-, Stearyl-, Myristyl- oder Tridecylester, Mercaptobenzimidazol,
das Zinksalz des 2-Mercaptobenzimidazols, Zink-dibutyl-dithiocarbamat,
Dioctadecyldisulfid, Pentaerythrit-tetrakis(β-dodecylmercapto)-propionat.
- 9. Basische Co-Stabilisatoren, wie z. B. Melamin, Polyvinylpyrrolidon,
Dicyandiamid, Triallylcyanurat, Harnstoff-Derivate, Hydrazin-Derivate,
Amine, Polyamide, Polyurethane, Alkali- und Erdalkalisalze höherer Fettsäuren, beispielsweise
Ca-Stearat, Zn-Stearat, Mg-Behenat, Mg-Stearat, Na-Ricinoleat, K-Palmitat,
Antimonbrenzcatechinat oder Zinkbrenzcatechinat.
- 10. Nukleierungsmittel, wie z. B. anorganische Stoffe wie z.
B. Talk, Metalloxide wie Titandioxid oder Magnesiumoxid, Phosphate,
Carbonate oder Sulfate von vorzugsweise Erdalkalimetallen; organische
Verbindungen wie Mono- oder Polycarbonsäuren sowie ihre Salze wie z.
B. 4-tert-Butylbenzoesäure,
Adipinsäure, Diphenylessigsäure, Natriumsuccinat
oder Natriumbenzoat; polymere Verbindungen wie z. B. ionische Copolymerisate
("Ionomere"). Besonders bevorzugt
sind 1,3:2,4-Bis(3',4'-dimethylbenzyliden)sorbitol, 1,3:2,4-Di(paramethyldibenzyliden)sorbitol,
und 1,3:2,4-Di(benzyliden)sorbitol.
- 11. Füllstoffe
und Verstärkungsmittel,
wie z. B. Calciumcarbonat, Silikate, Glasfasern, Glaskugeln, Talk,
Kaolin, Glimmer, Bariumsulfat, Metalloxide und -hydroxide, Russ,
Graphit, Holzmehl und Mehle oder Fasern anderer Naturprodukte, synthetische
Fasern.
- 12. Sonstige Zusätze,
wie z. B. Weichmacher, Gleitmittel, Emulgatoren, Pigmente, Rheologieadditive,
Katalysatoren, Verlaufshilfsmittel, Optische Aufheller, Flammschutzmittel,
Antistatika, Treibmittel.
- 13. Benzofuranone bzw. Indolinone, wie z. B. in U.S. 4,325,863;
U.S. 4,338,244; U.S. 5,175,312, U.S. 5,216,052; U.S. 5,252,643;
DE-A-43 16 611; DE-A-43 16 622; DE-A-43 16 876; EP-A-0589839 oder EP-A-0591102
beschrieben, oder 3-[4-(2-Acetoxyethoxy)phenyl]-5,7-di-tert-butyl-benzofuran-2-on, 5,7-Di-tert-butyl-3-[4-(2-stearoyloxyethoxy)phenyl]-benzofuran-2-on,
3,3'-Bis[5,7-di-tert-butyl-3-(4-[2-hydroxyethoxy]phenyl)-benzofuran-2-on], 5,7-Di-tert-butyl-3-(4-ethoxyphenyl)benzofuran-2-on,
3-(4-Acetoxy-3,5-dimethylphenyl)-5,7-di-tert-butyl-benzofuran-2-on,
3-(3,5-Dimethyl-4-pivaloyloxy-phenyl)-5,7-di-tert-butyl- benzofuran-2-on,
3-(3,4-Dimethylphenyl)-5,7-di-tert-butyl-benzofuran-2-on, 3-(2,3-Dimethylphenyl)-5,7-di-tert-butyl-benzofuran-2-on.
- 14. Optische Aufheller, wie sie zum Beispiel in "Plastics Additives
Handbook", Ed. R.
Gächter
and H. Müller, Hanser
Verlag, 3. Aufl., 1990, Seiten 775–789 aufgeführt sind.
-
Bevorzugt
sind dabei Lichtschutzmittel aus den Klassen 2.1, 2.5 und 2.7 wie
beispielsweise Lichtschutzmittel vom Typ Chimassorb 944, Chimassorb
119, Tinuvin 234, Tinuvin 312, Tinuvin 622 oder Tinuvin 770. Weiterhin
bevorzugt sind aromatische Phosphite oder Phosphonite.
-
Die
Phosphonate können
für die
Zugabe als Flüssigkeit,
Pulver, Granulat oder in kompaktierter Form oder auch auf einem
Trägermaterial,
wie Kieselgel oder zusammen mit einem Polymerpulver oder Wachs,
wie einem Polyethylenwachs, vorliegen.
-
Zu
je 100 Teilen Polyester gibt man vorzugsweise 0,01 bis 5 Teile Phosphonat.
Die Menge richtet sich dabei nach dem Ausgangsmolekulargewicht des
Polymeren und nach dem gewünschten
Endmolekulargewicht. So wird man bei einem stark geschädigten Polykondensat,
d. h. mit einem niedrigen Molekulargweicht, bevorzugt grössere Mengen
einsetzen. Ist dagegen nur eine geringe Molekulargewichtserhöhung gewünscht, so
wird das Phosphonat in niedriger Konzentration eingesetzt.
-
Weiterhin
ist es möglich,
das Endmolekulargewicht über
die Verfahrensbedingungen wie zum Beispiel die Reaktionszeit, die
Temperatur und insbesondere die Entgasung zu steuern.
-
Handelt
es sich bei dem Polyester um ein Recyclat, so kann es auch mit Neumaterial
zusammen eingesetzt werden. Eine Stabilisierung/Molekulargewichtsaufbau
kann dabei unabhängig
voneinander erfolgen.
-
Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft Polykondensate erhältlich nach
dem erfindungsgemässen
Verfahren.
-
Die
folgenden Beispiele erläutern
die Erfindung näher.
Teile und Prozents beziehen sich, wie auch in der übrigen Beschreibung,
auf das Gewicht, sofern nicht anders angegeben.
-
Beispiele 1–5: Eine
Entgasungszone
-
Die
in Tabelle 1 angegebenen Polyethylentherephthalate werden ohne Vortrocknung
mit Phosphonat 1 bzw. Phosphonat 2 versetzt und unter Schmelzentgasung
verarbeitet. Verarbeitungsbedingungen:
Doppelschneckenextruder
ZSK 30 der Fa. Werner & Pfleiderer,
dichtkämmend
und gleichlaufend.
Scheckendurchmesser 30 mm, Verfahrenslänge 37D.
Einteilung
der Schnecke in eine Einzugszone von 3D, eine Aufschmelzzone von
12D, eine Entgasungszone von 18D und eine Austragszone von 4D Länge.
Durchsatz
5 kg/Std bei einer Schneckendrehzahl von 150 U/Min und konstanter
Temperatur von 270°C.
Der Entgasungsdruck beträgt
40 mbar.
-
Die
Ergebnisse sind in der Tabelle dargestellt. Die Molekulargewichte
wurden über
Gelpermeationschromatographie relativ zu einem Poylstyrol-Standard
bestimmt. Tabelle
1
- Phosphonat 1
- Diethyl(3,5-di-tert.butyl-4-hydroxybenzyl)phosphonat
- Phosphonat 2
- Calcium bis(monoethyl(3,5-di-tert.butyl-4-hydroxybenzyl)phosphonat
-
Beispiele 6–17: Eine
Entgasungszone
-
Die
Polyester und Additive (Tabelle 2) werden separat gravimetrisch
in den Extruder eindosiert. Die Polyestermuster werden ohne Vortrocknung
eingesetzt.
-
Die
Versuche werden wie in den Beispielen 1–5 mit einem dichtkämmenden,
gleichlaufenden Doppelschneckenextruder ZSK30 (Werner & Pfleiderer) durchgeführt. Verarbeitungsbedingungen
Verarbeitungstemperatur: | 270°C |
Schneckendurchmesser: | 30
mm |
Verfahrenslänge: | 41D |
Einzugszone: | 8D |
Aufschmelzzone: | 7D |
Rückförderung: | 1D |
Entgasungszone: | 21D |
Austragszone: | 4D |
Durchsatz: | 5
kg/h |
Drehzahl: | 150
U/m |
Entgasungsdruck: | siehe
Tabelle 2 |
-
Der
Einfluß auf
das Molekulargewicht wird durch die Bestimmung des MFR (melt flow
rate) Wertes nach ISO 1133 an vorgetrocknetem Granulat (> 12 h bei 80°C unter Vakuum)
bestimmt. Ein niedrigerer MFR Wert entspricht einem höheren Molekulargewicht.
-
Die
Einzelwerte sind in der Tabelle 2 zusammengefaßt.
-
Es
werden die Phosphonate 1, 3, 4 und 5 eingesetzt.
-
-