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Verfahren zur Herstellung von modifiziertem Polystyrol Reines Polystyrol
besitzt eine so große Sprödigkeit und eine so geringe Kerbschlagzähigkeit, daß seine
Verwendung dadurch begrenzt ist. Man hat die Kerbschlagzähigkeit zu verbesseraversucht,
indem man Styrol z. B. mit Dienen, wie Butadien, gemeinsam polymerisiert, erhält
dann aber Produkte, die mit steigendem Dien-Gehalt zunehmend kautschukelastische
Eigenschaften aufweisen und mit Polystyrol selbst nicht mehr zu vergleichen sind.
Eine Verbesserung der Kerbschlagzähigkeit des Polystyrols ohne wesentliche Veränderung
seiner anderen Eigenschaften hat man dadurch erreichen können, daß man dem Polystvrol
gewisse Mengen an natürlichem oder künstlichem Kautschuk entweder mechanisch oder
durch stufenweise Polymerisation einarbeitet. Bei der stufen--weisen Polymerisation
war man ausschließlich auf die Emulsionspolymerisation angewiesen, bei dec die Polymerisate
als wäßrige Dispersion anfallen -und aus dieser nach der Koagulation in Form von
pulverförmigen Polymerisaten mit hohem Schüttvolumen erhalten werden, die sich nur
schwer verarbeiten lassen. Auch bei sorgfältigstem Auswaschen enthalten diese Polymerisate
immer noch Reste des bei der Polymerisation verwendeten Emulgators bzw. anderer
Polymerisationshilfsstoffe, die insbesondere die elektrischen Eigenschaften der
aus diesen Polymerisaten erzeugten Produkte nachteilig beeinflussen.
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Es wurde nun gefunden, daß man modifiziertes Polystyrol vdrteilhaft
herstellen kann, wenn man monomeres Styrol und eine in bezug auf Styrol geringere
Menge
einer nionomeren polymerisierbaren zweiten Komponente durch Suspensionspolymerisation
so zusammen polymerisiert, daß zuerst die eine monomere Komponente für sich allein
zum überwiegenden Teil polymerisiert wird, dann die zweite monomere Komponente zugegeben
und gemeinsam mit dem noch nicht polymerisierten monomeren Rest der ersten Komponente
zu Ende polymerisiert wird.
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Als monomere polymerisierbare zweite Komponente werden solche Verbindungen
verwendet, die in der Lage sind, die Weichheit des Polystyrols zu erhöhen, vorzugsweise
Diene, wie Butadien-i, 3, Isopren oder 2-Äthylbutadien-i, 3. - Die Suspensionspolymerisation
erfolgt in bekannter Weise, indem in wäßriger Phase in Abwesenheit von Emulgatoren,
jedoch in Gegenwart von Schutzkolloiden, vorzugsweise mit Hilfe von Katalysatoren,
unter lebhaftem Rühren bei erhöhter Temperatur polymerisiert wird. Die Polymerisate
fallen dabei in Form von Perlen an, deren Größe sich nach den ge= wählten Reaktionsbedingungen
richtet. Die verwendeten Schutzkolloide befinden sich ausschließlich auf der Oberfläche
dieser Perlen und können, durch einfaches Waschen leicht und praktisch vollständig
entfernt werden. Man kann zuerst das monomere Styrol polymerisieren, wobei man z.
B. in Gegenwart von Leim als Schutzkolloid und von Benzoylperoxyd und Di-tert.-butylperoxyd
als Katalysator bei Temperaturen zwischen 710 und i010° so lange polymerisiert,
bis mehr als goa/a, vorteilhaft zwischen g10 und 95 °/o, des Styrols polymerisiert
sind. Dann wird die zweite Komponente zugefügt und zu Ende polymerisiert. Ähnlich
gute Produkte - werden aber auch erhalten, wenn man von der zweiten Komponente ausgeht,
diese anpolymerisiert, dann Styrol zufügt und zu Ende polymerisiert.
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Man erhält auf beiden Wegen ein perlförmiges Polymerisat mit geringem
Schüttvolumen, das sich sehr gut, insbesondere auf der Spritzgußmaschine, verarbeiten
läßt. Die Eigenschaften des Polymerisats lassen sich durch Wahl verschiedener zweiter
Komponenten und durch - Veränderung des Mischungsverhältnisses weitgehend beeinflussen.
In allen Fällen ist die Kerbschlagzähigkeit der erhaltenen Produkte zufriedenstellend
hoch, die elektrischen Eigenschaften sind denen vergleichbarer bekannter modifizierter
Polystyrole wesentlich überlegen. , Es war nicht vorauszusehen, daß man homogene
Produkte der vorliegenden Form mit Hilfe der Suspensionspolymerisation erhalten
könnte, . da lach diesem Verfahren bereits nach der Polymerisation der ersten Komponente
makroskopische Perlen vorliegen, in die die zweite Komponente kaum mehr eindringen
kann. Es war deshalb zu erwarten, daß nach dem vorliegenden Verfahren inhomogene
Polymerisate entstehen würden, bei denen sich die zweite Komponente um einen Kern
aus dem Polymerisat der ersten Komponente herum abscheiden würde. Überraschenderweise
erhält man jedoch auch durch die Suspensionspolymerisatiön vollständig homogene
Produkte, die wegen der besseren elektrischen Eigenschaften den durch Emulsionspolymerisation
gewonnenen Produkten überlegen sind.
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Beispiel i In einem druckfesten Kessel werden in 25o Gewichtsteilen
Wasser 5 Gewichtsteile Gelatine gelöst; dann gibt man 7ö Gewichtsteile mon.omeres
Styrol, die 0,17 Gewichtsteile Benzoylperoxyd und 10,i Gewichtsteile Di-tert.-butylperoxyd
gelöst enthalten, hinzu und polymerisiert bei 86 bis g10° i10 Stunden unter lebhaftem
Rühren. Nach dem Abkühlen auf 40° werden 310 Gewichtsteile Butadien-i, 3 hinzugegeben.
Anschließend wird auf 85 bis g10° aufgeheizt und weitere i10 bis 15 Stunden polymerisiert.
Nach beendeter Polymerisation wird aufgearbeitet, indem das Material mehrfach mit
Wasser gewaschen und im Umlufttrockenschrank bei 75° getrocknet wird. Das erhaltene
Polymerisat läßt sich sehr gut mit der Spritzgußmaschineverarbeiten. Daraus hergestellte
Normstäbe 55X 6 X 4 mm besitzen eine Kerbschlagzähigkeit von 36,7 cm kg/cm2. Beispiel
e In einem -druckfesten Kessel werden in 25o Gewichtsteilen Wasser 5 Gewichtsteile
Gelatine gelöst. Hierauf gibt man 310 Gewichtsteile Buta= dien-i, 3, die o,17 Gewichtsteile
Benzoylperoxyd und 10,i Gewichtsteile Di-tert.-butylperoxyd enthalten, zu und polymerisiert
i10 Stunden bei 86 bis g10° unter lebhaftem Rühren, kühlt anschließend auf 40° und
gibt 710 Gewichtsteile Styrol unter Druck hinzu. Anschließend wird i10 bis 15 Stunden
bei 85 bis g10° weiterpolymerisiert. Die Aufarbeitung erfolgt wie im Beispiel i.
.Das erhaltene Polymerisat eignet sich sehr gut zur Verarbeitung in der Spritzgußmaschine.
Daraus hergestellte Normstäbe 55 X 6 X 4 mm besitzen eine Kerbschlagzähigkeit von
48,8 cm kg/cm2.