EP1163291A1 - Plastic composites containing metal oxides - Google Patents

Plastic composites containing metal oxides

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Publication number
EP1163291A1
EP1163291A1 EP00912473A EP00912473A EP1163291A1 EP 1163291 A1 EP1163291 A1 EP 1163291A1 EP 00912473 A EP00912473 A EP 00912473A EP 00912473 A EP00912473 A EP 00912473A EP 1163291 A1 EP1163291 A1 EP 1163291A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plastic
component
plastic composites
less
oxidic compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00912473A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Juan Conzalez-Blanco
Jochen Mahrenholtz
Cliff Scherer
Stefanie KLINGELHÖFER
Werner Hoheisel
Jens Sicking
Lars KRÜGER
Ingo Steffens
Ulrike Pitzer
Gregor Kaschel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayer AG
Dow Produktions und Vertriebs GmbH and Co OHG
Original Assignee
Bayer AG
Wolff Walsrode AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10004461A external-priority patent/DE10004461A1/en
Application filed by Bayer AG, Wolff Walsrode AG filed Critical Bayer AG
Publication of EP1163291A1 publication Critical patent/EP1163291A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals

Definitions

  • the invention relates to UV-absorbing plastic composites based on fine particulate fillers, which contain oxidic metal compounds, and to processes for their production.
  • Plastic foils made of polyamide and (thermoplastic) polyurethane are particularly preferred, which enable the products packaged therein, such as foodstuffs, to have improved UV protection and still retain their transparency.
  • the task was to produce plastic composites with particulate UV protection agents, which, in addition to the desired UV protection of the plastics and the packaging, have a speck-free plastic surface.
  • Fillers are used in plastics to improve mechanical properties (e.g. modulus of elasticity, impact strength, tensile strength), to increase heat stability, thermal and electrical conductivity, to improve UV stability or for coloring properties. They are usually added in a mass fraction of up to 60% by weight. Examples of such fillers are: talc, mica, kaolin, glass fibers, oxides, carbon black, starch.
  • a surface treatment is carried out, for example, with Polymers to achieve a good compatibility of the fillers in the plastic matrix.
  • Mass fractions in% of the kaolin to be ground should be added to cationic dispersing agents.
  • the ⁇ ass reduction range is defined down to 0.1 ⁇ m.
  • Widespread fine particulate fillers for plastics with primary particle sizes ⁇ 100 nm are, for example, silicon dioxide (Aerosil ® ) and carbon black: Aerosil ® (Degussa AG; Pigments series: Hydrophobic Aerosil ® , production, properties and applications) has primary particles from 5 to 50 nm in diameter; Carbon black (Degussa AG; Pigments series: Degussa carbon black pigments and pigment black preparations for plastics) with primary particle diameters from 10 to 100 nm.
  • Fine particulate powders with a primary particle diameter ⁇ 100 nm tend to agglomerate due to the high van der Waal forces; the stronger capillary forces also have an effect on pastes, so that it is not possible to take advantage of these powders (Nanostructured Materials 8 (4), 399 (1997)).
  • these fine particulate powders are aggregated, for example by sintering, partial melting or surface reactions, sinter bridges are formed which no longer allow redispersion (Nanostructured Materials, ibid.).
  • fine particulate fillers for plastics are, for example, colloidal SiO 2 suspensions with primary particle diameters between 5 - 150 nm (DD-A-
  • this method has the disadvantage that colloidal suspensions are usually precipitated in water. Furthermore, in this process the mostly aqueous phase has to be replaced by organic solvents and / or reactive monomers; this is associated with a high economic outlay. Another disadvantage of this process is that it can lead to agglomeration of the primary particles.
  • UV-absorbing plastic composites based on finely particulate fillers which contain oxidic metal compounds, can be produced by the process described below, the transparency of the moldings being retained.
  • Plastic foils made of polyamide and (thermoplastic) polyurethane are particularly preferred, in particular they should enable the products packaged therein, such as food, to have improved UV protection.
  • the primary particle size of the oxidic metal compounds used for spherical particles is between 0.5-50 nm. For needle-shaped (or ellipsoidal) particles, the longest axis has a value less than 300 nm. According to the invention, these particles, agglomerates or aggregates are wet comminuted.
  • finely particulate oxidic metal compounds by means of wet grinding could be used to produce concentrated suspensions with an average particle diameter of less than 100 nm.
  • the suspensions were prepared in the solvents or reactive monomers as they are required for the subsequent polymerization to give the corresponding plastic composites.
  • suspensions were then polymerized to a plastic composite, optionally after further dilution with monomers.
  • the suspensions produced in this way show a high stability in agglomeration and sedimentation.
  • the potential to absorb UV light can already be determined on the suspensions containing TiO 2 . It can be seen that acicular particles even have a higher absorption efficiency than spherical particles. This effect enables even more effective UV protection when installing needle-shaped particles in a plastic composite than when using the same mass of spherical particles.
  • the following table compares the absorption coefficient (as a function of the wavelength) of a suspension consisting of acicular primary particles with a length of approx. 80 nm and a thickness of approx. 10 nm that of spherical primary particles (diameter approx. 10 nm).
  • the mean particle diameter of the suspensions is defined as the d 0 value using the ultracentrifuge method (mass distribution).
  • d 50 means that 50% of the particles (based on the mass) are smaller than the specified size.
  • UV absorber is optically neutral.
  • the UV absorber should not make a significant contribution to light scattering and thus to clouding the composite. Since the efficiency for light scattering increases in proportion to the volume of a particle, breaking the needles into smaller units is advantageous in order to keep clouding of the plastic composite to a minimum.
  • Insulated primary particles of acicular morphology which are compared with the starting particle size by the process, are preferably incorporated into the plastic films. wet crushing to about half of the initial size of the longest axis of the primary particles. Due to the genuinely comminuted needle-shaped primary particles in the plastic films, it was possible to achieve a lower turbidity of the composite compared to the genuinely comminuted primary particles of acicular morphology.
  • Polymer composites based on polyamide and on (thermoplastic) polyurethane with titanium dioxide and cerium dioxide as fillers are preferred.
  • Polyamide films and (thermoplastic) polyurethane films with a plastic thickness of less than 200 ⁇ m are particularly preferred.
  • Plastic composites that contain magnetic oxides such as magnetite or maghemite as fillers show magnetic properties.
  • the application relates to the use of the plastic composites according to the invention for the production of moldings.
  • the invention also relates to moldings produced from plastic composites according to the invention and the processes described in the claims.
  • the application also relates to plastic composites according to the invention, characterized in that the oxidic compound is present as primary particles, agglomerate, aggregate and / or as a mixture thereof, the agglomerates and aggregates having an average particle size of less than 100 nm.
  • the application relates to plastic composites containing at least one finely dispersed oxidic compound (component a) with an average particle size of less than 100 nm, which is an oxide of the elements Ti, Zn, Sn, W, Mo, Ni, Wi, Ce , In, Hf, Fe, whereby of these oxides individual or mixtures of oxides from this group can be used and / or
  • plastic composites according to the invention characterized in that the plastic matrix made of polyamide films with a thickness of less than
  • the titanium dioxide particles in the composite have an ellipsoidal morphology and the longest axis is less than 50 nm, preferably less than 40 nm.
  • the application also relates to plastic composites according to the invention, characterized in that the plastic matrix consists of polyamide foils with a thickness of less than 200 ⁇ m, wherein the polyamide foil can also be part of a composite foil.
  • the invention relates to plastic composites containing at least one oxide
  • PSE such as, for example, BaTiO 3 , CaTiO 3 , SrTiO 3 , BaZrO 3 , CaZrO 3 , SrZrO 3 , with a spherical morphology and an average primary particle size of less than 50 nm, preferably less than 30 nm and particularly preferably less than 15 nm and / or an acicular or ellipsoidal morphology, the longest axis being less than 100 nm.
  • the invention further relates to the production of these plastic composites based on suspensions obtained by wet grinding and containing compounds of component a).
  • auxiliaries which are customary per se, such as, for example, surfactants and polymers, preferably surfactants.
  • the suspensions according to the invention - if appropriate a further proportion - of component (d) and any polymerization initiators which may be required are added.
  • the polymerization is then carried out in a manner known per se to the person skilled in the art, e.g. through an increase in temperature.
  • the compounds of component a) include at least one oxide of the elements Ti, Zn, Sn, W, Mo, Ni, Wi, Ce, In, Hf, Fe, with individual but also mixtures of oxides from this group being used can and / or reaction products of oxides of metals of the fourth, fifth and sixth subgroup (IVb, Vb, VIb) of the Periodic Table (PSE) with hydroxides and / or
  • Carbonates of the metals of the first and second main groups (I, II) of the PSE preferably BaTiO 3 , CaTiO 3 , SrTiO 3 , BaZrO 3 , CaZrO 3 , SrZrO 3 , with a spherical morphology and an average primary particle size of less than 50 nm, are preferred less than 30 nm and particularly preferably less than 15 nm and / or a needle-shaped or ellipsoidal morphology, the longest axis being less than
  • 300 nm preferably less than 200 nm, particularly preferably less than 100 nm. is.
  • the oxides to be used according to the invention can be produced, for example, using the following processes: flame hydrolysis, flame pyrolysis, plasma processes, sol-gel processes, controlled nucleation and growth processes and
  • Emulsion and microemulsion processes The morphology and average particle size of the primary particles of the powders and pastes of the oxides can be determined with the aid of electron micrographs.
  • the primary particles of the oxides can have a spherical shape. They can also be in the form of their agglomerates or aggregates, these having an average particle size of less than 100 nm.
  • the primary articles can also be acicular or ellipsoidal morphology.
  • the longest axis should be less than 300 nm, preferably less than 200 nm and particularly preferably less than 100 nm.
  • Particularly preferred compounds of component a) are titanium dioxide and cerium dioxide.
  • Another particularly preferred component (a) is also BaTiO 3 .
  • Iron oxides are also preferred.
  • the preferred oxides also include oxides with a finite magnetization, for example ferrites, in particular maghemite and magnetite.
  • the compounds of component (a) contained in the plastic composites according to the invention can be present either in the form of their primary particles, agglomerates or aggregates of primary particles or mixtures of the two.
  • Agglomerates or aggregates are understood to be particles in which several primary particles interact with one another via van der Waals forces, or in which the Primä ⁇ modifier are connected by surface reaction or "sintering" during the manufacturing process.
  • the primary particles can optionally additionally have a coating with at least one further inorganic oxide, preference being given to silicon dioxide, zirconium dioxide and aluminum oxide.
  • Component (a) is preferably used in an amount of 5 to 30% by weight, in particular 10 to 30% by weight, particularly preferably 15 to 30% by weight, based on the total preparation, the amounts given on the
  • pH regulators are to be understood. These include inorganic mineral acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, perchloric acid and organic acids such as benzenesulfonic acid, 1-naphthalenesulfonic acid, chloroacetic acid, terephthalic acid, trichloroacetic acid. Benzene sulfonic acid is particularly preferred.
  • Component (b) is preferably used in an amount of 0.001 to 5% by weight, based on the total preparation, the amounts given being based on the suspension.
  • Suitable solvents (c) are, for example: water, aliphatic C 1 -C alcohols, such as methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, n-butanol, isobutanol or tert-butanol, aliphatic ketones, such as acetone, methyl ethyl ketone, Methyl isobutyl ketone or diacetone alcohol, polyols, such as ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, trimethylolpropane, polyethylene glycol with an average molecular weight of 100 to 4000, preferably 400 to 1500 g / mol or
  • Glycerol monohydroxyether, preferably monohydroxyalkylether, particularly vorzugt mono-C ⁇ -C -alkylglykolether as Ethylenglykolmonoalkyl-, -monomethyl-, -diethylenglykolmonomethylether or diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, thiodiglycol, triethylene glycol monomethyl ether or monoethyl ether, also 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, N -Ethyl-pyrrolidone, N-vinyl-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-imidazolidone, dimethylacetamide and dimethylformamide.
  • mono-C ⁇ -C -alkylglykolether as Ethylenglykolmonoalkyl-, -monomethyl-, -diethylenglykolmonomethylether
  • Component (c) is preferably used in an amount of 19 to 12% by weight, in particular 18 to 12.5% by weight, particularly preferably 16.9 to 12.5% by weight, based on the total preparation , is used, the amounts given being based on the suspension.
  • Suitable monomers d) are, for example:
  • Caprolactams in particular ⁇ -caprolactam; Dicarboxylic acids, especially adipic acid; Diamines, especially hexamethylenediamine; Polyols-polyethers; Polyols-polyester; Diisocyanates, especially toluene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 4,4 'methylene di (phenyl isocyanate), 4,4' methylene di (cyclohexyl isocyanate).
  • Component (d) is preferably used in an amount of 75.9 to 48% by weight, in particular 71.9 to 50% by weight, particularly preferably 68 to 50% by weight, based on the total preparation , the quantities being based on the suspension.
  • Suitable auxiliaries such as surfactants or polymers are to be regarded as component e).
  • Component (e) is preferably used in an amount of 0.05 to 5% by weight, in particular 0.05 to 2.5% by weight, based on the total preparation, the amounts given being based on the suspension .
  • the plastic composites according to the invention are produced from suspensions of components (a), (b), (c), (d) and optionally (e).
  • component (a) is generally in powder form or in the form of the water-moist presscake together with part of the pH regulator b) optionally the solvent (c) and with the monomers d) to give a homogeneous grinding suspension, for example by means of an agitator chute, Dissolvers and similar aggregates, if necessary after pre-shredding, struck (ie introduced and homogenized).
  • the wet comminution of component (a) includes both the pre-comminution and the fine grinding.
  • the solids concentration of component (a) of the suspension is preferably above the desired concentration of the finished suspension.
  • the desired final concentration is preferably set after the pre-comminution. After the pre-crushing, grinding is carried out to the desired particle size distribution. Come for this grind
  • Units such as kneaders, roller mills, kneading screws, ball mills, rotor-stator mills, dissolvers, corundum disc mills, vibrating mills and in particular high-speed, continuously or discontinuously charged agitator ball mills with grinding media with a diameter of 0J to 5 mm are possible.
  • the grinding media can be made of glass, ceramic or metal, e.g. Be steel.
  • Grinding temperature is preferably in the range of 0 to 250 ° C, but usually at room temperature, especially below the cloud point of the surfactant used (component e).
  • the grinding can be carried out partially or completely in a high-pressure homogenizer or in a so-called jet disperser (known from DE-A-19 536 845), as a result of which the grinding body abrasion content in the suspension or Release of soluble substances from the grinding media, can be reduced to a minimum or completely avoided.
  • a so-called jet disperser known from DE-A-19 536 845
  • the wet comminution of ellipsoidal or needle-shaped primary particles in an agitator ball mill at agitator speeds of at least 3000 revolutions per minute and comminution bodies made of zirconium dioxide with a grain size between 0.3 and 0.4 mm leads to real comminution, i.e. for breaking the ellipsoidal primary particles into smaller units.
  • an agitator ball mill with an inner lining made of silicon carbide and with a ceramic disk stirrer made of silicon carbide is used.
  • the suspension obtained is mixed in the desired monomers of component (d) and possibly with further pH regulators of component b) and homogenized, and adjusted to the desired final concentration.
  • these are optionally finely filtered, for example using 0.5 to 5 ⁇ m membrane or glass filters.
  • the plastic composites according to the invention are produced on the basis of the suspensions of components (a), (b), (c), (d) and optionally (e).
  • the suspensions produced according to the invention are polymerized.
  • the necessary polymerization initiators must also be added.
  • the suspensions prepared according to the invention can also be dried after being dispersed in a stirred ball mill. Drying temperatures of 20 to 150.degree. C., in particular 50 to 120.degree. C., are preferably used, with the application of a vacuum also being advantageous.
  • Drying is generally carried out using the usual drying apparatus such as paddle dryers, drying cupboards, spray dryers, fluidized bed dryers, freeze drying etc.
  • the residual water content after drying is preferably less than 2% by weight, based on the solids content.
  • the thus dried and modified oxidic compound (or additive) can be incorporated (compounded) with granules of thermoplastic materials, for example in an extruder, into the plastic matrix.
  • the plastic composites thus produced according to the invention preferably consist of
  • Polyamide or (thermoplastic) polyurethane are polyamide or (thermoplastic) polyurethane.
  • the plastic composites thus produced according to the invention particularly preferably consist of polyamide and / or (thermoplastic) polyurethane.
  • Component (a) is preferably present in an amount of 5 to 30% by weight, in particular 10 to 30% by weight, particularly preferably 15 to 30% by weight, based on the total preparation used, the quantities being based on the suspension.
  • Component (b) is preferably used in an amount of 0.001 to 5% by weight, based on the total preparation, the amounts given being based on the suspension.
  • Component (c) is preferably used in an amount of 19 to 12% by weight, in particular 18 to 12.5% by weight, particularly preferably 16.9 to 12.5% by weight, based on the total preparation , is used, the amounts given being based on the suspension.
  • Component (d) is preferably used in an amount of 75.9 to 48% by weight, in particular 71.9 to 50% by weight, particularly preferably 68 to 50% by weight, based on the total preparation , the quantities being based on the suspension.
  • Component (e) is preferably used in an amount of 0.05 to 5% by weight, in particular 0.05 to 2.5% by weight, based on the total preparation, the amounts given being based on the suspension .
  • suspensions according to the invention if appropriate a further portion, component (d) and any required poly- merization initiators too.
  • the polymerization is then carried out in a manner known per se to the person skilled in the art, for example by increasing the temperature.
  • Plastic composites according to the invention are preferably characterized in that the plastic matrix consists of polyamide films with a thickness of less than 200 ⁇ m, the polyamide film also possibly being part of a composite film.
  • the finished polymer composite according to the invention contains 0.01-30% by weight of component a), preferably 0.05-10% by weight, particularly preferably 0.5-5% by weight.
  • This suspension is wet-crushed in a stirred ball mill, Drais-PML-V / H, using grinding balls made of zirconium oxide with a size of 0.3 to 0.4 mm, crushing body filling degree 70%, stirrer speed 4000 rpm over a period of 360 minutes.
  • the agitator and the inner material consist of silicon carbide.
  • the particle characterization was carried out using the ultracentrifuge (mass distribution) method. The following values were determined for the mass distribution:
  • dio means that 10% of all particles are not larger than 44 nm
  • d50 means that 50% of all particles are not larger than 65 nm
  • d90 means that 90% of all particles are not larger than 102 nm.
  • particles are to be understood as primary particles as well as aggregates or agglomerates.
  • dio means that 10% of all particles are not larger than 21 nm
  • d50 means that 50% of all particles are not larger than 33 nm
  • d ⁇ 0 means that 90% of all particles are not larger than 51 nm.
  • particles are to be understood as primary particles as well as aggregates or agglomerates.
  • 60 g of the wet-crushed suspension are added to 940 g of a ⁇ -caprolactam melt at 90 ° C. in a cylindrical, double-walled glass apparatus with a heated drain, a filling volume of approx. 1 liter and a metal spiral stirrer. After triple N compensation, the mixture is heated to 200 ° C. with stirring. After one hour at 200 ° C, the temperature is raised to 270 ° C and held for 4 hours. The melt is then spun off and the strand obtained is granulated. After 10 hours of extraction with water in the Soxhlet apparatus, the granules are dried in a water jet vacuum for 48 hours.
  • the dry material is used on a conventional flat film line
  • Nozzle 300 mm, flexible lip
  • Casting roller, chrome-plated The film has a thickness of 50 ⁇ m and contains 1% by weight of TiO. It appears transparent and has no specks on the surface. Their UV protection properties are shown in the following table, in which the light transmission values are plotted in comparison to a pure, unfilled polyamide film.
  • the dry material is processed on a conventional flat film line with a single screw extruder to a mono flat film with a width of 300mm and a thickness of 50 ⁇ m at a melt temperature of 270 ° C and a chill roll temperature of 90 ° C.
  • the system (type Riehne) consists of the following units:
  • Nozzle 300 mm, flexible lip
  • the film has a thickness of 50 ⁇ m and contains 1% by weight of TiO. It appears transparent and has specks on the surface. It also has a higher one
  • hematite (Sicotrans L2816 ® BASF, primary article size: length approx. 100 nm, width approx. 10 nm with agglomerate sizes of up to several ⁇ m, determined by means of transmission electron microscopy) are dissolved in 2000 g of a solution of ⁇ -caprolactam in deionized water (80 wt .Tln. ⁇ -caprolactam and 20 parts by weight of water) with intensive mixing with a laboratory stirrer and the pH is adjusted to pH 2.5 with a benzenesulfonic acid solution.
  • This suspension is in a stirred ball mill, Drais-PML-V / H, using grinding balls made of zirconium oxide with a size of 0.3 to 0.4 mm, crushing fill level 70%, stirrer speed 4000 rpm for 30 minutes at a pH - Value of 2.5 to 3 wet crushed.
  • the agitator and the inner material of the mill are made of silicon carbide.
  • the particle characterization was carried out using the ultracentrifuge (mass distribution) method. The following values were determined for the mass distribution:
  • dio means that 10% of all particles are not larger than 19 nm
  • dso means that 50% of all particles are not larger than 29 nm
  • d90 means that 90% of all particles are not larger than 46 nm.
  • particles are to be understood as primary particles as well as aggregates or agglomerates.
  • maghemite press cake (Bayer AG, primary particle diameter 10 nm with agglomerate sizes of up to several ⁇ m, determined by means of transmission electron microscopy, solids content is 45% by weight) are dissolved in 1610 g of a solution of ⁇ -caprolactam in water (80 parts by weight ⁇ -Caprolactam and 20 parts by weight of water) with intensive mixing with an Ultraturrax and the pH is adjusted to pH 2.5 with a benzenesulfonic acid solution.
  • This suspension is in a stirred ball mill, Drais-PML-V / H, using grinding balls made of zirconium oxide with a size of 0.3 to 0.4 mm, crushing degree of filling 70%, stirrer speed 4000 rpm over a period of 60 minutes wet crushed at a pH of 2.5 to 3.
  • the agitator and the inner material of the mill are made of silicon carbide.
  • the suspension is then filtered under pressure through a filter sieve with a mesh size of 5 ⁇ m.
  • the particle characterization was carried out using the ultracentrifuge (mass distribution) method. The following values were determined for the mass distribution:
  • dio means that 10% of all particles are not larger than 23 nm
  • dso means that 50% of all particles are not larger than 40 nm
  • d90 means that 90% of all particles are not larger than 107 nm.
  • particles are to be understood as primary particles as well as aggregates or agglomerates.

Abstract

The invention relates to plastic composites based on fine-particulate filling materials or filling materials which contain oxidic metal compounds. The invention also relates to a method for producing the plastic composites.

Description

Metalloxide enthaltende KunststoffkompositcPlastic composites containing metal oxides
Die Erfindung betrifft UV-absorbierende Kunststoffkomposite auf Basis von feinpartikulären Füllstoffen, die oxidische Metallverbindungen enthalten und Verfahren zu ihrer Herstellung. Besonders bevorzugt sind dabei Kunststoff-Folien aus Polyamid und (thermoplastischem) Polyurethan, die den darin verpackten Produkten wie beispielsweise Lebensmittel einen verbesserten UV-Schutz ermöglichen und trotzdem ihre Transparenz beibehalten.The invention relates to UV-absorbing plastic composites based on fine particulate fillers, which contain oxidic metal compounds, and to processes for their production. Plastic foils made of polyamide and (thermoplastic) polyurethane are particularly preferred, which enable the products packaged therein, such as foodstuffs, to have improved UV protection and still retain their transparency.
Handelsübliche UN- Absorber auf molekularer Basis wie beispielsweise Tinuvine der Fa. Ciba können aus toxikologischen Gründen nicht in Polymerfolien für Lebensmittelverpackungen eingesetzt werden. Bei der Verwendung von partikulären UV- Schutzmitteln wie beispielsweise Titandioxid, Cerdioxid ist beim Einarbeiten kommerzieller Pulver eine starke Trübung und Stippenbildung der Folien aufgrund einer Agglomeration der Pulver festzustellen, welche nicht zu den gewünschten Produkteigenschaften führt.Commercial molecular-based UN absorbers such as Tinuvine from Ciba cannot be used in polymer films for food packaging for toxicological reasons. When using particulate UV protection agents such as titanium dioxide, cerium dioxide, when incorporating commercial powders, the films become very cloudy and have specks due to agglomeration of the powders, which does not lead to the desired product properties.
Daher bestand die Aufgabe in der Herstellung von Kunststoffkompositen mit parti- kulären UV-Schutzmitteln, die neben dem gewünschten UV-Schutz der Kunststoffe und des Verpackungsgutes eine stippenfreie Kunststoffoberfläche aufweisen.Therefore, the task was to produce plastic composites with particulate UV protection agents, which, in addition to the desired UV protection of the plastics and the packaging, have a speck-free plastic surface.
Füllstoffe werden in Kunststoffen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften (z.B. E-Modul, Schlagzähigkeit, Zugfestigkeit), zur Erhöhung der Hitzestabilität, der thermischen- und elektrischen Leitfähigkeit, der Verbesserung der UV-Stabilität oder für farbgebende Eigenschaften eingesetzt. Sie werden in der Regel mit einem Massenanteil bis zu 60 Gew.-% zugesetzt. Beispiele für solche Füllstoffe sind: Talk, Glimmer, Kaolin, Glasfasern, Oxide, Ruß, Stärke.Fillers are used in plastics to improve mechanical properties (e.g. modulus of elasticity, impact strength, tensile strength), to increase heat stability, thermal and electrical conductivity, to improve UV stability or for coloring properties. They are usually added in a mass fraction of up to 60% by weight. Examples of such fillers are: talc, mica, kaolin, glass fibers, oxides, carbon black, starch.
Die meisten Füllstoffe werden erst nach einer Oberflächenbehandlung eingesetzt.Most fillers are only used after a surface treatment.
Dabei erfolgt eine Oberflächenbehandlung (bzw. Oberflächenmodifizierung) z.B. mit Polymeren, um eine gute Kompatibilität der Füllstoffe in der Kunststoffmatrix zu erreichen.A surface treatment (or surface modification) is carried out, for example, with Polymers to achieve a good compatibility of the fillers in the plastic matrix.
Aus der DD-A-0 279 681 sind bereits Verfahren bekannt geworden, durch welche feinpartikuläre Suspensionen oxidischer Partikel durch Nasszerkleinerung (Nassmahlung) als Füllstoffe für Kunststoffe bereitgestellt werden können. Dabei werden nach dem Nasszerkleinerungsprozess Partikel mit einer Korngröße >1 μm erhalten.Methods have already become known from DD-A-0 279 681, by means of which fine particulate suspensions of oxidic particles can be provided as fillers for plastics by wet comminution (wet grinding). Particles with a grain size> 1 μm are obtained after the wet grinding process.
Aus der DD-A-0 284 684 ist ein Nassmahl- Verfahren zur Herstellung von Schicht- silicaten (Kaolinit) bekannt geworden, nach dem ausweislich der letzten Zeile derFrom DD-A-0 284 684 a wet grinding process for the production of layered silicates (kaolinite) has become known, according to the last line of the
Zusammenfassung dieses Dokuments der Eindruck entstehen könnte, dass Partikeldurchmesser von 0,05 bis 0,3 μm, also auch bis herab zu 0,05 μm (entsprechend 50 nm), erhalten werden könnten. Bei dieser Angabe handelt es sich offenbar um einen Druckfehler, denn auf Seite 2 des Dokuments wird im Abschnitt „Darlegung des Wesens der Erfindung", Zeile 8, gesagt, dass der Mahlsuspension 0,05 bis 0,3Summary of this document the impression could arise that particle diameters of 0.05 to 0.3 μm, that is down to 0.05 μm (corresponding to 50 nm), could be obtained. This is obviously a typographical error because on page 2 of the document it is said in the section "Statement of the nature of the invention", line 8, that the grinding suspension is 0.05 to 0.3
Massenanteile in % des zu mahlenden Kaolins an kationischen Dispergierhilfsmitteln zugesetzt werden sollen.Mass fractions in% of the kaolin to be ground should be added to cationic dispersing agents.
Die Herstellung von Suspensionen mit einem mittleren Partikeldurchmesser kleiner als 100 nm wurde nach diesem Verfahren bisher nicht beschrieben. (M. Pahl: Zerkleinerungstechnik, Verlag TUN Rheinland; K. Höffl: Zerkleinerungs- und Klassiermaschinen, Springer Verlag). M. Pahl und K. Höffel erwähnen zwar den Partikelbereich der nasszerkleinerten Suspensionen auf Partikelgrößen kleiner als 10 μm ohne dabei eine untere Grenze explizit anzugeben oder eine Lehre zur Verfugung zu stellen, wie Suspensionen derartig kleiner Partikel hergestellt werden könnten. Aus dem Leistungsangebot des IKTS (Fraunhofer Institut für keramische Technologien und Sinterwerkstoffe) in Dresden werden keramische Hochleistungsmahlkugeln für den Zerkleinerungsbereich zwischen 0J - 200 μm angeboten. Hier ist der Νasszer- kleinerungsbereich bis herab zu 0, 1 μm definiert. Weit verbreitete feinpartikuläre Füllstoffe für Kunststoffe mit Primäφartikelgrößen <100 nm sind beispielsweise Siliciumdioxid (Aerosil®) und Ruß: Aerosil® (Degussa AG; Schriftenreihe Pigmente: Hydrophobes Aerosil®, Herstellung, Eigenschaften und Anwendungen) weist Primärpartikel von 5 bis 50 nm Durchmesser auf; Ruß (Degussa AG; Schriftenreihe Pigmente: Degussa-Rußpigmente und Pigmentruß-Präparationen für Kunststoffe) mit Primärpartikeldurchmessern von 10 bis 100 nm. Beide Produkte selbst bestehen jedoch aus Agglomera- ten von Primärpartikeln. Diese sogenannten Sekundärpartikel haben Durchmesser im Bereich mehrerer hundert nm.The production of suspensions with an average particle diameter of less than 100 nm has not previously been described using this method. (M. Pahl: shredding technology, Verlag TUN Rheinland; K. Höffl: shredding and classifying machines, Springer Verlag). M. Pahl and K. Höffel mention the particle range of the wet comminuted suspensions to particle sizes smaller than 10 μm without explicitly specifying a lower limit or to provide a teaching on how suspensions of such small particles could be produced. From the range of services offered by the IKTS (Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Sintered Materials) in Dresden, ceramic high-performance grinding balls are available for the size reduction range between 0J - 200 μm. The Νass reduction range is defined down to 0.1 μm. Widespread fine particulate fillers for plastics with primary particle sizes <100 nm are, for example, silicon dioxide (Aerosil ® ) and carbon black: Aerosil ® (Degussa AG; Pigments series: Hydrophobic Aerosil ® , production, properties and applications) has primary particles from 5 to 50 nm in diameter; Carbon black (Degussa AG; Pigments series: Degussa carbon black pigments and pigment black preparations for plastics) with primary particle diameters from 10 to 100 nm. However, both products themselves consist of agglomerates of primary particles. These so-called secondary particles have diameters in the range of several hundred nm.
Feinpartikuläre Pulver mit einem Primärpartikeldurchmesser <100 nm neigen aufgrund der hohen van der Waalschen Kräfte zur Agglomeration; für Pasten wirken zusätzlich die stärkeren Kapillarkräfte, so dass es nicht möglich ist, die Vorteile dieser Pulver zu nutzen (Nanostructured Materials 8(4), 399 (1997)). Bei einer Aggregation dieser feinpartikulären Pulver, beispielsweise durch Sintern, partielles anschmelzen oder Oberflächenreaktionen entstehen Sinterbrücken, die eine Redispergierung nicht mehr ermöglichen (Nanostructured Materials, ibid.).Fine particulate powders with a primary particle diameter <100 nm tend to agglomerate due to the high van der Waal forces; the stronger capillary forces also have an effect on pastes, so that it is not possible to take advantage of these powders (Nanostructured Materials 8 (4), 399 (1997)). When these fine particulate powders are aggregated, for example by sintering, partial melting or surface reactions, sinter bridges are formed which no longer allow redispersion (Nanostructured Materials, ibid.).
Weitere feinpartikuläre Füllstoffe für Kunststoffe sind beispielsweise kolloidale Siθ2-Suspensionen mit Primärpartikeldurchmessern zwischen 5 - 150 nm (DD-A-Other fine particulate fillers for plastics are, for example, colloidal SiO 2 suspensions with primary particle diameters between 5 - 150 nm (DD-A-
0 232 288) und BaSθ4 mit einem mittleren Partikeldurchmesser kleiner als 200 nm (EP-A-0 354 609).0 232 288) and BaSO 4 with an average particle diameter smaller than 200 nm (EP-A-0 354 609).
Aus der DE-A-19 540 623 ist bekannt, dass bei agglomeratfreiem Einbau feinpar- tikulärer Teilchen in organische bzw. organisch modifizierter anorganischer Partikel in polymere Matrices ein bis dahin unbekannter qualitativer Sprung in z.B. den mechanischen und thermodynamischen Eigenschaften entstehen kann, der die Gebrauchseigenschaften derartiger Kompositmaterialien nachhaltig verbessert. Entscheidend dafür ist, dass die Füllstoffe nicht als agglomeriertes Pulver, sondern in Form einer stabilisierten, (im wesentlichen) agglomeratfreien Suspension in dieFrom DE-A-19 540 623 it is known that with agglomerate-free incorporation of fine particulate particles in organic or organically modified inorganic particles in polymer matrices, a previously unknown qualitative leap into e.g. the mechanical and thermodynamic properties that can sustainably improve the performance properties of such composite materials. It is crucial that the fillers are not in the form of a stabilized, (essentially) agglomerate-free suspension in the form of an agglomerated powder
Matrixphase integriert und (gegebenenfalls durch eine geeignete Oberflächenmodi- fizierung der Teilchen) der agglomeratfreie Zustand auch im endgültigen Kompositmaterial bestehen bleibt. Aus der gleichen Publikation ist bekannt, dass zu käuflichen kolloidalen Suspensionen oder frisch gefällten Suspensionen, bestehend aus anorganischen Partikeln im feinpartikulären Bereich (<200 nm), Oberflächenmodifikatoren mit einem Molekulargewicht <500 zugesetzt werden, die eine Agglomeration derMatrix phase integrated and (if necessary by a suitable surface fication of the particles) the agglomerate-free state remains even in the final composite material. From the same publication it is known that surface modifiers with a molecular weight <500 are added to commercially available colloidal suspensions or freshly precipitated suspensions consisting of inorganic particles in the fine particle range (<200 nm), which agglomerate the
Partikel in der Kunststoffmatrix verhindern sollen.Prevent particles in the plastic matrix.
Bisher bekannt gewordene Verfahren, z.B. aus DE-A-19 540 623, beschreiben den Einsatz von kommerziellen kolloidalen Suspensionen, die meistens aus Fällungs- reaktionen erhalten werden, bestehend aus anorganischen Partikeln im feinpartikulären Bereich mit Partikelgrößen kleiner als 200 nm. Diesen Suspensionen wurden Dispergiermittel (Oberflächenmodifikatoren) mit einem Molekulargewicht kleiner 500 zugesetzt, um eine Agglomeration der Partikel in der Kunststoffmatrix zu verhindern.Processes known to date, e.g. from DE-A-19 540 623 describe the use of commercial colloidal suspensions, which are mostly obtained from precipitation reactions, consisting of inorganic particles in the finely particulate range with particle sizes smaller than 200 nm. These suspensions were dispersants (surface modifiers) with a molecular weight less than 500 added to prevent agglomeration of the particles in the plastic matrix.
Dieses Verfahren hat jedoch zum Nachteil, dass kolloidale Suspensionen meistens in Wasser ausgefällt werden. Weiterhin muss bei diesem Verfahren die meist wässrige Phase gegen organische Lösemittel und/oder reaktive Monomere ersetzt werden; dies ist mit einem hohen wirtschaftlichen Aufwand verbunden. Weiterhin hat dieses Ver- fahren zum Nachteil, dass es dabei zu einer Agglomeration der Primärpartikel kommen kann.However, this method has the disadvantage that colloidal suspensions are usually precipitated in water. Furthermore, in this process the mostly aqueous phase has to be replaced by organic solvents and / or reactive monomers; this is associated with a high economic outlay. Another disadvantage of this process is that it can lead to agglomeration of the primary particles.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass UV-absorbierende Kunststoffkomposite auf Basis von feinpartikulären Füllstoffen, die oxidische Metallverbindungen ent- halten, hergestellt werden können nach dem im folgenden beschriebenen Verfahren, wobei die Transparenz der Formkörper erhalten bleibt. Besonders bevorzugt sind dabei Kunststoff-Folien aus Polyamid und (thermoplastischem) Polyurethan, insbesondere sollen sie den darin verpackten Produkten wie beispielsweise Lebensmitteln einen verbesserten UV-Schutz ermöglichen. Die Primärpartikelgröße der eingesetzten oxidischen Metallverbindungen liegt für sphärische Partikel zwischen 0,5 - 50 nm. Für nadelförmige (bzw. ellipsoide) Partikel weist die längste Achse einen Wert kleiner als 300 nm auf. Diese Partikel, Agglome- rate oder Aggregate werden erfindungsgemäß nasszerkleinert.Surprisingly, it was found that UV-absorbing plastic composites based on finely particulate fillers, which contain oxidic metal compounds, can be produced by the process described below, the transparency of the moldings being retained. Plastic foils made of polyamide and (thermoplastic) polyurethane are particularly preferred, in particular they should enable the products packaged therein, such as food, to have improved UV protection. The primary particle size of the oxidic metal compounds used for spherical particles is between 0.5-50 nm. For needle-shaped (or ellipsoidal) particles, the longest axis has a value less than 300 nm. According to the invention, these particles, agglomerates or aggregates are wet comminuted.
Überraschenderweise konnten gemäß vorliegender Erfindung aus feinpartikulären oxidischen Metallverbindungen durch Nasszerkleinerung konzentrierte Suspensionen mit einem mittleren Partikeldurchmesser kleiner als 100 nm hergestellt werden. Die Suspensionen wurden in den Lösemitteln, bzw. reaktiven Monomeren hergestellt, wie sie für die anschließende Polymerisation zu den entsprechenden Kunststoffkompositen benötigt werden.Surprisingly, according to the present invention, finely particulate oxidic metal compounds by means of wet grinding could be used to produce concentrated suspensions with an average particle diameter of less than 100 nm. The suspensions were prepared in the solvents or reactive monomers as they are required for the subsequent polymerization to give the corresponding plastic composites.
Anschließend wurde die Suspensionen, gegebenenfalls nach weiterem Verdünnen mit Monomeren, zu einem Kunststoffkomposit polymerisiert.The suspensions were then polymerized to a plastic composite, optionally after further dilution with monomers.
Die Nasszerkleinerung in der Rührwerkskugelmühle erfolgte bei definierten pH- Werten in Gegenwart von pH-Regulatoren bei pH- Werten von pH = 3 bis pH = 5. Die so hergestellten Suspensionen zeigen eine hohe Agglomerations- und Sedimentationsstabilität.The wet comminution in the stirred ball mill was carried out at defined pH values in the presence of pH regulators at pH values from pH = 3 to pH = 5. The suspensions produced in this way show a high stability in agglomeration and sedimentation.
Das Potential, UV-Licht zu absorbieren, kann bereits an den TiO2 enthaltenden Suspensionen bestimmt werden. Es zeigt sich, dass nadelförmige Teilchen sogar eine höhere Absorptionseffizienz aufweisen als kugelförmige Partikel. Durch diesen Effekt lässt sich beim Einbau nadeiförmiger Teilchen in ein Kunststoffkomposit ein noch effektiverer UV-Schutz realisieren als bei Verwendung der gleichen Masse sphärischer Partikel. Folgende Tabelle stellt den Absorptionskoeffizienten (als Funktion der Wellenlänge) einer Suspension bestehend aus nadeiförmigen Primärpartikeln mit einer Länge von ca. 80 nm und einer Dicke von ca. 10 nm dem von sphärischen Primärpartikeln (Durchmesser ca. 10 nm) gegenüber. The potential to absorb UV light can already be determined on the suspensions containing TiO 2 . It can be seen that acicular particles even have a higher absorption efficiency than spherical particles. This effect enables even more effective UV protection when installing needle-shaped particles in a plastic composite than when using the same mass of spherical particles. The following table compares the absorption coefficient (as a function of the wavelength) of a suspension consisting of acicular primary particles with a length of approx. 80 nm and a thickness of approx. 10 nm that of spherical primary particles (diameter approx. 10 nm).
Der mittlere Partikeldurchmesser der Suspensionen wird als der d 0-Wert nach der Ultrazentrifugenmethode (Massenverteilung) definiert. d50 bedeutet dabei, dass 50 % der Partikel (bezogen auf die Masse) kleiner als die angegebene Größe sind.The mean particle diameter of the suspensions is defined as the d 0 value using the ultracentrifuge method (mass distribution). d 50 means that 50% of the particles (based on the mass) are smaller than the specified size.
Ein wichtiger Punkt beim UV-Schutz vieler polymerer Materialien ist, dass der UV- Absorber sich optisch neutral verhält. Insbesondere bei transparenten Kunststoffen sollte der UV-Absorber nicht wesentlich zur Lichtstreuung und somit zur Trübung des Komposits beitragen. Da die Effizienz für die Lichtstreuung proportional zum Volumen eines Teilchens zunimmt, ist ein Zerbrechen der Nadeln in kleinere Einheiten vorteilhaft, um eine Trübung des Kunststoffkomposits minimal zu halten.An important point in the UV protection of many polymeric materials is that the UV absorber is optically neutral. In the case of transparent plastics in particular, the UV absorber should not make a significant contribution to light scattering and thus to clouding the composite. Since the efficiency for light scattering increases in proportion to the volume of a particle, breaking the needles into smaller units is advantageous in order to keep clouding of the plastic composite to a minimum.
Es ist deshalb besonders vorteilhaft, dass in dem hier vorgestellten Verfahren die Partikel mit nadeiförmiger Morphologie zerbrochen werden konnten bzw. dass eine Echtzerkleinerung der Partikel vorliegt.It is therefore particularly advantageous that, in the process presented here, the particles with an acicular morphology could be broken or that the particles were comminuted.
In den Kunststoff-Folien bevorzugt eingearbeitet sind isolierte Primärpartikel nadeiförmiger Morphologie, die gegenüber der Ausgangspartikelgröße durch das Verfah- ren der Nasszerkleinerung etwa auf die Hälfte der Ausgangsgröße der längsten Achse der Primärpartikel echtzerkleinert wurden. Durch die echtzerkleinerten nadeiförmigen Primärpartikel in den Kunststoff-Folien konnte eine geringere Trübung des Komposits im Vergleich zu den nicht echtzerkleinerten Primärpartikeln nadelför- miger Morphologie erreicht werden.Insulated primary particles of acicular morphology, which are compared with the starting particle size by the process, are preferably incorporated into the plastic films. wet crushing to about half of the initial size of the longest axis of the primary particles. Due to the genuinely comminuted needle-shaped primary particles in the plastic films, it was possible to achieve a lower turbidity of the composite compared to the genuinely comminuted primary particles of acicular morphology.
Bevorzugt werden Polymerkomposite auf Polyamidbasis und auf (thermoplastischer) Polyurethanbasis mit Titandioxid und Cerdioxid als Füllstoffen. Besonders bevorzugt sind dabei Polyamidfolien und (thermoplastische) Polyurethanfolien mit einer Kunst- stoffdicke von kleiner als 200 μm.Polymer composites based on polyamide and on (thermoplastic) polyurethane with titanium dioxide and cerium dioxide as fillers are preferred. Polyamide films and (thermoplastic) polyurethane films with a plastic thickness of less than 200 μm are particularly preferred.
Kunststoffkomposite, die magnetische Oxide wie beispielsweise Magnetit oder Mag- hemit als Füllstoffe enthalten, zeigen magnetische Eigenschaften.Plastic composites that contain magnetic oxides such as magnetite or maghemite as fillers show magnetic properties.
Gegenstand der Anmeldung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Kunststoffkomposite zur Herstellung von Formkörpern.The application relates to the use of the plastic composites according to the invention for the production of moldings.
Weiterhin sind Gegenstand Formkörper, hergestellt aus erfindungsgemäßen Kunststoffkompositen und die in den Ansprüchen beschriebenen Verfahren.The invention also relates to moldings produced from plastic composites according to the invention and the processes described in the claims.
Gegenstand der Anmeldung sind weiterhin erfindungsgemäße Kunststoffkomposite, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidische Verbindung als Primärpartikel, Agglo- merat, Aggregat und/oder als Mischung davon vorliegt, wobei die Agglomerate sowie Aggregate eine mittlere Partikelgröße von weniger als 100 nm aufweisen.The application also relates to plastic composites according to the invention, characterized in that the oxidic compound is present as primary particles, agglomerate, aggregate and / or as a mixture thereof, the agglomerates and aggregates having an average particle size of less than 100 nm.
Gegenstand der Anmeldung sind Kunststoffkomposite enthaltend wenigstens eine feindispers verteilte oxidische Verbindung (Komponente a) mit einer mittleren Partikelgröße von kleiner als 100 nm, bei der es sich um ein Oxid der Elemente Ti, Zn, Sn, W, Mo, Ni, Wi, Ce, In, Hf, Fe handelt, wobei von diesen Oxiden einzelne oder Mischungen von Oxiden aus dieser Gruppe verwendet werden können und/oderThe application relates to plastic composites containing at least one finely dispersed oxidic compound (component a) with an average particle size of less than 100 nm, which is an oxide of the elements Ti, Zn, Sn, W, Mo, Ni, Wi, Ce , In, Hf, Fe, whereby of these oxides individual or mixtures of oxides from this group can be used and / or
Umsetzungsprodukte von Oxiden der Metalle der vierten, fünften und sechsten Nebengruppe (IVb, Vb, VIb) des PSE mit Hydroxiden und/oder Carbonaten der Metalle der ersten und zweiten Hauptgruppe (I, II) des PSE.Reaction products of oxides of the metals of the fourth, fifth and sixth Sub-group (IVb, Vb, VIb) of the PSE with hydroxides and / or carbonates of the metals of the first and second main groups (I, II) of the PSE.
Weiterer Gegenstand sind erfindungsgemäße Kunststoffkomposite, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Kunststoffmatrix aus Polyamidfolien mit einer Dicke kleiner alsAnother subject matter are plastic composites according to the invention, characterized in that the plastic matrix made of polyamide films with a thickness of less than
200 mm besteht und die Titandioxidpartikel im Komposite eine ellipsoide Morphologie aufweisen und die längste Achse kleiner als 50 nm, bevorzugt kleiner als 40 nm ist.200 mm and the titanium dioxide particles in the composite have an ellipsoidal morphology and the longest axis is less than 50 nm, preferably less than 40 nm.
Gegenstand der Anmeldung sind auch erfindungsgemäße Kunststoffkomposite, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmatrix aus Polyamidfolien mit einer Dicke kleiner als 200 μm besteht, wobei die Polyamidfolie auch Bestandteil einer Verbundfolie sein kann.The application also relates to plastic composites according to the invention, characterized in that the plastic matrix consists of polyamide foils with a thickness of less than 200 μm, wherein the polyamide foil can also be part of a composite foil.
Die Erfindung betrifft Kunststoffkomposite enthaltend wenigstens ein Oxid derThe invention relates to plastic composites containing at least one oxide
Elemente Ti, Zn, Sn, W, Mo, Ni, Wi, Ce, In, Hf, Fe, wobei von diesen Oxiden einzelne aber auch Mischungen von Oxiden aus dieser Gruppe verwendet werden können und/oder Umsetzungsprodukte von Oxiden der Metalle der vierten, fünften und sechsten Nebengruppe (IVb, Vb, VIb) des Periodensystems (PSE) mit Hydroxi- den und/oder Carbonaten der Metalle der ersten und zweiten Hauptgruppe (I, II) desElements Ti, Zn, Sn, W, Mo, Ni, Wi, Ce, In, Hf, Fe, whereby individual but also mixtures of oxides from this group can be used and / or reaction products of oxides of the metals of the fourth, fifth and sixth subgroup (IVb, Vb, VIb) of the periodic table (PSE) with hydroxides and / or carbonates of the metals of the first and second main group (I, II) of
PSE, wie zum Beispiel BaTiO3, CaTiO3, SrTiO3, BaZrO3, CaZrO3, SrZrO3, mit einer sphärischen Morphologie und einer mittleren Primärpartikelgröße von weniger als 50 nm, bevorzugt weniger als 30 nm und besonders bevorzugt weniger 15 nm und/oder einer nadeiförmigen bzw. ellipsoiden Morphologie, wobei die längste Achse kleiner als 100 nm ist.PSE such as, for example, BaTiO 3 , CaTiO 3 , SrTiO 3 , BaZrO 3 , CaZrO 3 , SrZrO 3 , with a spherical morphology and an average primary particle size of less than 50 nm, preferably less than 30 nm and particularly preferably less than 15 nm and / or an acicular or ellipsoidal morphology, the longest axis being less than 100 nm.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Herstellung dieser Kunststoffkomposite basierend auf durch Nasszerkleinerung erhaltenen Suspensionen enthaltend Verbindungen der Komponente a). (b) gegebenenfalls einem pH-RegulatorThe invention further relates to the production of these plastic composites based on suspensions obtained by wet grinding and containing compounds of component a). (b) optionally a pH regulator
(c) gegebenenfalls Wasser und/oder ein organisches Lösemittel(c) optionally water and / or an organic solvent
(d) ein oder mehrere Monomere(d) one or more monomers
(e) gegebenenfalls weitere an sich übliche Hilfsstoffe wie beispielsweise Tenside und Polymere, bevorzugt Tenside.(e) optionally further auxiliaries which are customary per se, such as, for example, surfactants and polymers, preferably surfactants.
Anschließend setzt man den erfindungsgemäßen Suspensionen - gegebenenfalls einen weiteren Anteil - der Komponente (d) sowie gegebenenfalls erforderliche Polymerisationsinitiatoren zu. Anschließend erfolgt die Polymerisation in auf dem Fachmann an sich bekannter Weise, z.B. durch eine Temperaturerhöhung.Subsequently, the suspensions according to the invention - if appropriate a further proportion - of component (d) and any polymerization initiators which may be required are added. The polymerization is then carried out in a manner known per se to the person skilled in the art, e.g. through an increase in temperature.
Komponente a)Component a)
Zu den Verbindungen der Komponente a) gehören wenigstens ein Oxid der Elemente Ti, Zn, Sn, W, Mo, Ni, Wi, Ce, In, Hf, Fe, wobei von diesen Oxiden einzelne aber auch Mischungen von Oxiden aus dieser Gruppe verwendet werden können und/oder Umsetzungsprodukte von Oxiden der Metalle der vierten, fünften und sechsten Nebengruppe (IVb, Vb, VIb) des Periodensystems (PSE) mit Hydroxiden und/oderThe compounds of component a) include at least one oxide of the elements Ti, Zn, Sn, W, Mo, Ni, Wi, Ce, In, Hf, Fe, with individual but also mixtures of oxides from this group being used can and / or reaction products of oxides of metals of the fourth, fifth and sixth subgroup (IVb, Vb, VIb) of the Periodic Table (PSE) with hydroxides and / or
Carbonaten der Metalle der ersten und zweiten Hauptgruppe (I, II) des PSE, bevorzugt BaTiO3, CaTiO3, SrTiO3, BaZrO3, CaZrO3, SrZrO3, mit einer sphärischen Morphologie und einer mittleren Primärpartikelgröße von weniger als 50 nm, bevorzugt weniger als 30 nm und besonders bevorzugt weniger 15 nm und/oder einer nadeiförmigen bzw. ellipsoiden Morphologie, wobei die längste Achse kleiner alsCarbonates of the metals of the first and second main groups (I, II) of the PSE, preferably BaTiO 3 , CaTiO 3 , SrTiO 3 , BaZrO 3 , CaZrO 3 , SrZrO 3 , with a spherical morphology and an average primary particle size of less than 50 nm, are preferred less than 30 nm and particularly preferably less than 15 nm and / or a needle-shaped or ellipsoidal morphology, the longest axis being less than
300 nm, bevorzugt kleiner 200 nm, besonders bevorzugt kleiner 100 nm ist. ist.300 nm, preferably less than 200 nm, particularly preferably less than 100 nm. is.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden Oxide können beispielsweise mit den folgenden Verfahren hergestellt werden: Flammhydrolyse, Flammpyrolyse, Plasmaverfah- ren, Sol-Gel-Prozesse, kontrollierte Nukleation- und Wachstumsprozesse sowieThe oxides to be used according to the invention can be produced, for example, using the following processes: flame hydrolysis, flame pyrolysis, plasma processes, sol-gel processes, controlled nucleation and growth processes and
Emulsions- und Mikroemulsionsverfahren. Die Moφhologie und mittlere Partikelgröße der Primäφartikel der Pulver und Pasten der Oxide kann mit Hilfe von elektronenmikroskopischen Aufnahmen bestimmt werden.Emulsion and microemulsion processes. The morphology and average particle size of the primary particles of the powders and pastes of the oxides can be determined with the aid of electron micrographs.
Vorzugsweise beträgt sie weniger als 50 nm, bevorzugt wemger als 30 nm und besonders bevorzugt weniger als 15 nm. Die Primäφartikel der Oxide können eine sphärische Moφhologie besitzen. Sie können auch in Form ihrer Agglomerate bzw. Aggregate vorliegen, wobei diese eine mittlere Teilchengröße von weniger als 100 nm besitzen.It is preferably less than 50 nm, more preferably less than 30 nm and particularly preferably less than 15 nm. The primary particles of the oxides can have a spherical shape. They can also be in the form of their agglomerates or aggregates, these having an average particle size of less than 100 nm.
Die Primäφartikel können auch nadeiförmig bzw. ellipsoider Moφhologie sein. Die längste Achse sollte weniger als 300 nm betragen, bevorzugt weniger als 200 nm und besonders bevorzugt weniger als 100 nm.The primary articles can also be acicular or ellipsoidal morphology. The longest axis should be less than 300 nm, preferably less than 200 nm and particularly preferably less than 100 nm.
Besonders bevorzugte Verbindungen der Komponente a) sind Titandioxid und Cerdioxid.Particularly preferred compounds of component a) are titanium dioxide and cerium dioxide.
Eine weitere besonders bevorzugte Komponente (a) ist auch BaTiO3.Another particularly preferred component (a) is also BaTiO 3 .
Weiterhin bevorzugt sind Eisenoxide (Hämatit, Maghemit, Goethit, Magnetit).Iron oxides (hematite, maghemite, goethite, magnetite) are also preferred.
Zu den bevorzugten Oxiden gehören auch Oxide mit einer endlichen Magnetisierung, beispielsweise Ferrite, insbesondere Maghemit und Magnetit.The preferred oxides also include oxides with a finite magnetization, for example ferrites, in particular maghemite and magnetite.
Die in den erfindungsgemäßen Kunststoffkompositen enthaltenen Verbindungen der Komponente (a) können entweder in Form ihrer Primäφartikel, Agglomerate bzw. Aggregate von Primäφartikeln oder Mischungen der beiden vorliegen. Als Agglomerate bzw. Aggregate seien Teilchen verstanden, in denen mehrere Primäφartikel über van der Waals-Kräfte miteinander in Wechselwirkung stehen, oder in denen die Primäφartikel durch Oberflächenreaktion oder „Versinterung" während des Herstellungsverfahrens miteinander verbunden sind.The compounds of component (a) contained in the plastic composites according to the invention can be present either in the form of their primary particles, agglomerates or aggregates of primary particles or mixtures of the two. Agglomerates or aggregates are understood to be particles in which several primary particles interact with one another via van der Waals forces, or in which the Primäφartikel are connected by surface reaction or "sintering" during the manufacturing process.
Dabei können die Primäφartikel gegebenenfalls zusätzlich eine Umhüllung mit min- destens einem weiteren anorganischen Oxid aufweisen, bevorzugt ist dafür Silicium- dioxid, Zirkoniumdioxid und Aluminiumoxid.The primary particles can optionally additionally have a coating with at least one further inorganic oxide, preference being given to silicon dioxide, zirconium dioxide and aluminum oxide.
Die Komponente (a) wird vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 30 Gew.-%, insbesondere von 10 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt von 15 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtpräparation, eingesetzt, wobei die Mengenangaben auf dieComponent (a) is preferably used in an amount of 5 to 30% by weight, in particular 10 to 30% by weight, particularly preferably 15 to 30% by weight, based on the total preparation, the amounts given on the
Suspension bezogen sind.Suspension are related.
Komponente b)Component b)
Als Komponente b) sind pH-Regulatoren zu verstehen. Hierzu gehören anorganische Mineralsäuren wie beispielsweise Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure, Perchlorsäure und organische Säuren wie beispielsweise Benzolsulfonsäure, 1-Naphthalin- sulfonsäure, Chloressigsäure, Terephthalsäure, Trichloressigsäure. Besonders bevorzugt ist Benzolsulfonsäure.As component b) pH regulators are to be understood. These include inorganic mineral acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, perchloric acid and organic acids such as benzenesulfonic acid, 1-naphthalenesulfonic acid, chloroacetic acid, terephthalic acid, trichloroacetic acid. Benzene sulfonic acid is particularly preferred.
Die Komponente (b) wird vorzugsweise in einer Menge von 0,001 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtpräparation, eingesetzt, wobei die Mengenangaben auf die Suspension bezogen sind.Component (b) is preferably used in an amount of 0.001 to 5% by weight, based on the total preparation, the amounts given being based on the suspension.
Komponente c) Geeignete Lösemittel (c) sind beispielsweise: Wasser, aliphatische Cι-C - Alkohole, wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, n-Propanol, n-Butanol, Isobutanol oder tert.- Butanol, aliphatische Ketone, wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon oder Diacetonalkohol, Polyole, wie Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Trimethylolpropan, Polyethylenglykol mit einem mittleren Molgewicht von 100 bis 4000, vorzugsweise 400 bis 1500 g/mol oderComponent c) Suitable solvents (c) are, for example: water, aliphatic C 1 -C alcohols, such as methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, n-butanol, isobutanol or tert-butanol, aliphatic ketones, such as acetone, methyl ethyl ketone, Methyl isobutyl ketone or diacetone alcohol, polyols, such as ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, trimethylolpropane, polyethylene glycol with an average molecular weight of 100 to 4000, preferably 400 to 1500 g / mol or
Glycerin, Monohydroxyether, vorzugsweise Monohydroxyalkylether, besonders be- vorzugt Mono-Cι-C -alkylglykolether wie Ethylenglykolmonoalkyl-, -monomethyl-, -diethylenglykolmonomethylether oder Diethylenglykolmonoethylether, Diethylen- glykolmonobutylether, Dipropylenglykolmonoethylether, Thiodiglykol, Triethylen- glykolmonomethylether oder -monoethylether, ferner 2-Pyrrolidon, N-Methyl-2- pyrrolidon, N-Ethyl-pyrrolidon, N-Vinyl-pyrrolidon, 1,3-Dimethyl-imidazolidon, Di- methylacetamid sowie Dimethylformamid.Glycerol, monohydroxyether, preferably monohydroxyalkylether, particularly vorzugt mono-Cι-C -alkylglykolether as Ethylenglykolmonoalkyl-, -monomethyl-, -diethylenglykolmonomethylether or diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, thiodiglycol, triethylene glycol monomethyl ether or monoethyl ether, also 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, N -Ethyl-pyrrolidone, N-vinyl-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-imidazolidone, dimethylacetamide and dimethylformamide.
Es kommen auch Gemische von Lösungsmitteln in der Komponente (c) in Betracht.Mixtures of solvents in component (c) are also suitable.
Die Komponente (c) wird vorzugsweise in einer Menge von 19 bis 12 Gew.-%, insbesondere von 18 bis 12,5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 16,9 bis 12,5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtpräparation, eingesetzt, wobei die Mengenangaben auf die Suspension bezogen sind.Component (c) is preferably used in an amount of 19 to 12% by weight, in particular 18 to 12.5% by weight, particularly preferably 16.9 to 12.5% by weight, based on the total preparation , is used, the amounts given being based on the suspension.
Komponente d)Component d)
Geeignete Monomere d) sind beispielsweise:Suitable monomers d) are, for example:
Caprolactame, insbesondere ε-Caprolactam; Dicarbonsäuren, insbesondere Adipin- säure; Diamine, insbesondere Hexamethylendiamin; Polyole-Polyether; Polyole- Polyester; Diisocyanate, insbesondere Toluoldiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, 4,4 '-Methylendi(phenylisocyanat), 4,4 '-Methylendi(cyclohexylisocyanat).Caprolactams, in particular ε-caprolactam; Dicarboxylic acids, especially adipic acid; Diamines, especially hexamethylenediamine; Polyols-polyethers; Polyols-polyester; Diisocyanates, especially toluene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 4,4 'methylene di (phenyl isocyanate), 4,4' methylene di (cyclohexyl isocyanate).
Die Komponente (d) wird vorzugsweise in einer Menge von 75,9 bis 48 Gew.-%, insbesondere von 71,9 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt von 68 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtpräparation, eingesetzt, wobei die Mengenangaben auf die Suspension bezogen sind.Component (d) is preferably used in an amount of 75.9 to 48% by weight, in particular 71.9 to 50% by weight, particularly preferably 68 to 50% by weight, based on the total preparation , the quantities being based on the suspension.
Komponente e)Component e)
Als Komponente e) sind geeignete Hilfsmittel wie beispielsweise Tenside oder Polymere anzusehen. Als Tenside sind Verbindungen anzusehen, die im Verzeichnis „Surfactants Europa, A. Directory of Surface Acitive Agents available in Europe,, (Edited by Gordon L. Hollis, Royal Socity of Chemistry, Cambridge (1995)) aufgeführt werden.Suitable auxiliaries such as surfactants or polymers are to be regarded as component e). Compounds which are listed in the “Surfactants Europe, A. Directory of Surface Acitive Agents available in Europe” (Edited by Gordon L. Hollis, Royal Socity of Chemistry, Cambridge (1995)) are to be regarded as surfactants.
Die Komponente (e) wird vorzugsweise in einer Menge von 0,05 bis 5 Gew.-%, insbesondere von 0,05 bis 2,5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtpräparation, eingesetzt, wobei die Mengenangaben auf die Suspension bezogen sind.Component (e) is preferably used in an amount of 0.05 to 5% by weight, in particular 0.05 to 2.5% by weight, based on the total preparation, the amounts given being based on the suspension .
Verfahren: Die erfindungsgemäßen Kunststoffkomposite werden aus Suspensionen der Komponenten (a), (b), (c), (d) und gegebenenfalls (e) hergestellt.Process: The plastic composites according to the invention are produced from suspensions of components (a), (b), (c), (d) and optionally (e).
Zur Präparation der Suspensionen wird im allgemeinen die Komponente (a) in Pulverform oder in Form der wasserfeuchten Presskuchen zusammen mit einem Teil des pH-Regulators b) gegebenenfalls dem Lösemittel (c) und mit den Monomeren d) zu einer homogenen Mahlsuspension beispielsweise mittels Rührwerksbütte, Dissol- ver und ähnlichen Aggregaten, gegebenenfalls nach einer Vorzerkleinerung, angeschlagen (d.h. eingebracht und homogenisiert).To prepare the suspensions, component (a) is generally in powder form or in the form of the water-moist presscake together with part of the pH regulator b) optionally the solvent (c) and with the monomers d) to give a homogeneous grinding suspension, for example by means of an agitator chute, Dissolvers and similar aggregates, if necessary after pre-shredding, struck (ie introduced and homogenized).
Die Nasszerkleinerung der Komponente (a) umfasst sowohl die Vorzerkleinerung als auch die Feinmahlung. Vorzugsweise liegt die Feststoffkonzentration der Komponente (a) der Suspension dabei oberhalb der gewünschten Konzentration der fertigen Suspension. Die gewünschte Endkonzentration wird vorzugsweise im Anschluss an die Vorzerkleinerung eingestellt. Im Anschluss an die Vorzerkleinerung erfolgt eine Mahlung auf die gewünschte Partikelfeinverteilung. Für diese Mahlung kommenThe wet comminution of component (a) includes both the pre-comminution and the fine grinding. The solids concentration of component (a) of the suspension is preferably above the desired concentration of the finished suspension. The desired final concentration is preferably set after the pre-comminution. After the pre-crushing, grinding is carried out to the desired particle size distribution. Come for this grind
Aggregate wie beispielsweise Kneter, Walzenstühle, Knetschnecken, Kugelmühlen, Rotor-Stator-Mühlen, Dissolver, Korundscheibenmühlen, Schwingmühlen und insbesondere schnellaufende, kontinuierlich oder diskontinuierlich beschickte Rührwerkskugelmühlen mit Mahlköφern mit einem Durchmesser von 0J bis 5 mm in Frage. Die Mahlköφer können dabei aus Glas, Keramik oder Metall, z.B. Stahl sein. DieUnits such as kneaders, roller mills, kneading screws, ball mills, rotor-stator mills, dissolvers, corundum disc mills, vibrating mills and in particular high-speed, continuously or discontinuously charged agitator ball mills with grinding media with a diameter of 0J to 5 mm are possible. The grinding media can be made of glass, ceramic or metal, e.g. Be steel. The
Mahltemperatur liegt vorzugsweise im Bereich von 0 bis 250°C, in der Regel jedoch bei Raumtemperatur, insbesondere unterhalb des Trübungspunktes des eingesetzten grenzflächenaktiven Mittels (Komponente e).Grinding temperature is preferably in the range of 0 to 250 ° C, but usually at room temperature, especially below the cloud point of the surfactant used (component e).
In einer ebenfalls bevorzugten Verfahrenweise kann die Mahlung teilweise oder voll- ständig in einem Hochdruckhomogenisator oder in einem sogenannten Strahldisper- gator (bekannt aus DE-A-19 536 845) erfolgen, wodurch der Gehalt an Mahlköφer- abrieb in der Suspension, bzw. die Abgabe von löslichen Stoffen aus den Mahlkörpern, auf ein Minimum reduziert bzw. vollständig vermieden werden kann.In a likewise preferred procedure, the grinding can be carried out partially or completely in a high-pressure homogenizer or in a so-called jet disperser (known from DE-A-19 536 845), as a result of which the grinding body abrasion content in the suspension or Release of soluble substances from the grinding media, can be reduced to a minimum or completely avoided.
In einer besonders bevorzugten Verfahrensweise führt die Nasszerkleinerung von ellipsoid bzw. nadeiförmigen Primäφartikeln in einer Rührwerkkugelmühle bei Rührwerkgeschwindigkeiten von mindestens 3000 Umdrehungen pro Minute und Zerkleinerungsköφer aus Zirkondioxid mit einer Korngröße zwischen 0,3 bis 0,4 mm zur Echtzerkleinerung d.h. zum Zerbrechen der ellipsoidförmigen Primär- partikel in kleinere Einheiten.In a particularly preferred procedure, the wet comminution of ellipsoidal or needle-shaped primary particles in an agitator ball mill at agitator speeds of at least 3000 revolutions per minute and comminution bodies made of zirconium dioxide with a grain size between 0.3 and 0.4 mm leads to real comminution, i.e. for breaking the ellipsoidal primary particles into smaller units.
Um den Abrieb der Mühle in die Suspension weitestgehend zu vermeiden, und um die daraus resultierenden gefärbten Suspensionen zu verhindern, wird eine Rührwerkkugelmühle mit Innenauskleidung aus Siliciumcarbid und mit einem Keramik- scheibenrührer aus Siliciumcarbid eingesetzt.In order to avoid the abrasion of the mill into the suspension as far as possible and to prevent the resulting colored suspensions, an agitator ball mill with an inner lining made of silicon carbide and with a ceramic disk stirrer made of silicon carbide is used.
In einem Verdünnungsschritt wird die erhaltene Suspension in den gewünschten Monomeren der Komponente (d) und evt. mit weiteren pH-Regulatoren der Komponente b) eingemischt und homogenisiert, sowie auf die gewünschte Endkonzentration eingestellt.In a dilution step, the suspension obtained is mixed in the desired monomers of component (d) and possibly with further pH regulators of component b) and homogenized, and adjusted to the desired final concentration.
Es besteht auch die Möglichkeit, nach der Nasszerkleinerung in der Rührwerkskugelmühle leicht flüchtige Lösemittel zu entfernen (beispielsweise mit einem Rotationsverdampfer) und nach evtl. Zugabe von weiteren Monomeren der Komponente (d) die Polymerisation vorzunehmen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Suspension nach der Nasszerkleinerung in der Rührwerkskugelmühle zu filtrieren (beispielsweise mit einer Filteφresse). Anschließend wird die so erhaltene Paste nach evt. Zugabe von weiteren Monomeren der Komponente d) und evt. pH-Regulatoren der Komponente b) polymerisiert.It is also possible to remove readily volatile solvents (for example using a rotary evaporator) after wet comminution in the stirred ball mill and, if necessary, to add further monomers of component (d) to carry out the polymerization. It is also possible to filter the suspension after wet comminution in an agitator ball mill (for example with a filter press). Subsequently, the paste obtained in this way is polymerized after possibly adding further monomers of component d) and possibly pH regulators of component b).
Vor weiterem Gebrauch der Suspensionen werden diese gegebenenfalls fein filtriert, beispielsweise mittels 0,5 bis 5 μm Membran- oder Glasfiltern.Before further use of the suspensions, these are optionally finely filtered, for example using 0.5 to 5 μm membrane or glass filters.
Die erfindungsgemäßen Kunststoffkomposite werden auf Basis der Suspensionen der Komponenten (a), (b), (c), (d) und gegebenenfalls (e) hergestellt.The plastic composites according to the invention are produced on the basis of the suspensions of components (a), (b), (c), (d) and optionally (e).
Die erfindungsgemäß hergestellten Suspensionen werden polymerisiert.The suspensions produced according to the invention are polymerized.
Weiterhin sind die erforderlichen Polymerisationsinitiatoren zuzusetzen.The necessary polymerization initiators must also be added.
Die erfindungsgemäß hergestellten Suspensionen können nach der Dispergierung in der Rührwerkskugelmühle auch getrocknet werden. Bevorzugt werden dabei Trocknungstemperaturen von 20 bis 150°C, insbesondere 50 bis 120°C verwendet, wobei auch das Anlegen von Vakuum von Vorteil sein kann.The suspensions prepared according to the invention can also be dried after being dispersed in a stirred ball mill. Drying temperatures of 20 to 150.degree. C., in particular 50 to 120.degree. C., are preferably used, with the application of a vacuum also being advantageous.
Die Trocknung erfolgt im allgemeinen unter Verwendung der üblichen Trocknungsapparaturen wie Schaufeltrockner, Trockenschränke, Sprühtrockner, Wirbelbettrockner, Gefriertrocknung etc. Der Restwassergehalt nach dem Trocknen beträgt vorzugsweise weniger als 2 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt.Drying is generally carried out using the usual drying apparatus such as paddle dryers, drying cupboards, spray dryers, fluidized bed dryers, freeze drying etc. The residual water content after drying is preferably less than 2% by weight, based on the solids content.
Die so getrocknete und modifizierte oxidische Verbindung (bzw. Additiv) kann mit Granulaten thermoplastischer Kunststoffe beispielsweise in einem Extruder in die Kunststoffmatrix eingearbeitet (compoundiert) werden.The thus dried and modified oxidic compound (or additive) can be incorporated (compounded) with granules of thermoplastic materials, for example in an extruder, into the plastic matrix.
Die so erfindungsgemäß hergestellten Kunststoffkomposite bestehen bevorzugt ausThe plastic composites thus produced according to the invention preferably consist of
Polyamid oder (thermoplastischem) Polyurethan. Die so erfindungsgemäß hergestellten Kunststoffkomposite bestehen besonders bevorzugt aus Polyamid und/oder (thermoplastischem) Polyurethan.Polyamide or (thermoplastic) polyurethane. The plastic composites thus produced according to the invention particularly preferably consist of polyamide and / or (thermoplastic) polyurethane.
Die Erfindung betrifft Präparationen von Suspensionen folgender Zusammensetzung: Komponente (a) wird vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 30 Gew.-%, insbesondere von 10 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt von 15 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtpräparation, eingesetzt, wobei die Mengenangaben auf die Suspension bezogen sind.The invention relates to preparations of suspensions of the following composition: Component (a) is preferably present in an amount of 5 to 30% by weight, in particular 10 to 30% by weight, particularly preferably 15 to 30% by weight, based on the total preparation used, the quantities being based on the suspension.
Die Komponente (b) wird vorzugsweise in einer Menge von 0,001 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtpräparation, eingesetzt, wobei die Mengenangaben auf die Suspension bezogen sind.Component (b) is preferably used in an amount of 0.001 to 5% by weight, based on the total preparation, the amounts given being based on the suspension.
Die Komponente (c) wird vorzugsweise in einer Menge von 19 bis 12 Gew.-%, insbesondere von 18 bis 12,5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 16,9 bis 12,5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtpräparation, eingesetzt, wobei die Mengenangaben auf die Suspension bezogen sind.Component (c) is preferably used in an amount of 19 to 12% by weight, in particular 18 to 12.5% by weight, particularly preferably 16.9 to 12.5% by weight, based on the total preparation , is used, the amounts given being based on the suspension.
Die Komponente (d) wird vorzugsweise in einer Menge von 75,9 bis 48 Gew.-%, insbesondere von 71,9 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt von 68 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtpräparation, eingesetzt, wobei die Mengenangaben auf die Suspension bezogen sind.Component (d) is preferably used in an amount of 75.9 to 48% by weight, in particular 71.9 to 50% by weight, particularly preferably 68 to 50% by weight, based on the total preparation , the quantities being based on the suspension.
Die Komponente (e) wird vorzugsweise in einer Menge von 0,05 bis 5 Gew.-%, insbesondere von 0,05 bis 2,5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtpräparation, eingesetzt, wobei die Mengenangaben auf die Suspension bezogen sind.Component (e) is preferably used in an amount of 0.05 to 5% by weight, in particular 0.05 to 2.5% by weight, based on the total preparation, the amounts given being based on the suspension .
Anschließend setzt man den erfindungsgemäßen Suspensionen, gegebenenfalls einen weiteren Anteil, die Komponente (d) sowie gegebenenfalls erforderliche Poly- merisationsinitiatoren zu. Anschließend erfolgt die Polymerisation in auf dem Fachmann an sich bekannter Weise, z.B. durch eine Temperaturerhöhung.Subsequently, the suspensions according to the invention, if appropriate a further portion, component (d) and any required poly- merization initiators too. The polymerization is then carried out in a manner known per se to the person skilled in the art, for example by increasing the temperature.
Bevorzugt sind erfindungsgemäße Kunststoffkomposite dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmatrix aus Polyamidfolien mit einer Dicke kleiner als 200 μm besteht, wobei die Polyamidfolie auch gegebenenfalls Bestandteil einer Verbundfolie ist.Plastic composites according to the invention are preferably characterized in that the plastic matrix consists of polyamide films with a thickness of less than 200 μm, the polyamide film also possibly being part of a composite film.
Der erfindungsgemäße fertige Polymerkomposit enthält 0,01-30 Gew.-% der Komponente a), bevorzugt 0,05-10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5-5 Gew.-%. The finished polymer composite according to the invention contains 0.01-30% by weight of component a), preferably 0.05-10% by weight, particularly preferably 0.5-5% by weight.
BeispieleExamples
Beispiel 1;Example 1;
In 400 mL deionisiertem Wasser werden in kleinen Mengen nacheinander 1600 g ε- Caprolactam unter intensiver Durchmischung eines Laborrührers gelöst. Dieser Lösung werden 400 g an TiO2 (Hombitec RM 300, Fa. Sachtleben) zugesetzt und mit einem Ultra-Turrax-Rührsystem homogenisiert. Anschließend wird in kleinen Mengen Benzolsulfonsäure zugesetzt und mittels des Ultra-Turrax-Rührsystems homogenisiert, bis der pH- Wert des Systems einen Wert zwischen pH = 3 bis pH = 4 aufweist.1600 g of ε-caprolactam are dissolved in small quantities in succession in 400 mL deionized water with intensive mixing by a laboratory stirrer. 400 g of TiO 2 (Hombitec RM 300, from Sachtleben) are added to this solution and homogenized using an Ultra-Turrax stirring system. Subsequently, benzenesulfonic acid is added in small amounts and homogenized using the Ultra-Turrax stirring system until the pH of the system has a value between pH = 3 and pH = 4.
Diese Suspension wird in einer Rührwerkskugelmühle, Drais-PML-V/H, unter Verwendung von Mahlkugeln aus Zirkonoxid mit einer Größe von 0,3 bis 0,4 mm, Zerkleinerungsköφerfüllgrad 70%, Rührerdrehzahl 4000U/min über einen Zeitraum von 360 Minuten nasszerkleinert. Das Rührwerk und das Innenmaterial bestehen aus Siliciumcarbid.This suspension is wet-crushed in a stirred ball mill, Drais-PML-V / H, using grinding balls made of zirconium oxide with a size of 0.3 to 0.4 mm, crushing body filling degree 70%, stirrer speed 4000 rpm over a period of 360 minutes. The agitator and the inner material consist of silicon carbide.
Die Partikelcharakterisierung wurde mittels des Verfahrens der Ultrazentrifuge (Massenverteilung) vorgenommen. Dabei wurden folgende Werte für die Massenverteilung ermittelt:The particle characterization was carried out using the ultracentrifuge (mass distribution) method. The following values were determined for the mass distribution:
Dabei bedeutet (für Partikelgrößen der homogenisierten Suspension vor der Nasszer- kleinerung) dio, dass 10% aller Partikel nicht größer als 44 nm sind, d50 bedeutet, dass 50% aller Partikel nicht größer als 65 nm sind, und d90 bedeutet, dass 90 % aller Partikel nicht größer als 102 nm sind. Als Partikel sind in diesem Zusammenhang sowohl Primäφartikel als auch Aggregate bzw. Agglomerate zu verstehen.Here (for particle sizes of the homogenized suspension before wet comminution) dio means that 10% of all particles are not larger than 44 nm, d50 means that 50% of all particles are not larger than 65 nm, and d90 means that 90% of all particles are not larger than 102 nm. In this context, particles are to be understood as primary particles as well as aggregates or agglomerates.
Dabei bedeutet (für die Partikelgrößen nach der Nasszerkleinerung) dio, dass 10% aller Partikel nicht größer als 21 nm sind, d50 bedeutet, dass 50% aller Partikel nicht größer als 33 nm sind und d<}0 bedeutet, dass 90% aller Partikel nicht größer als 51 nm sind. Als Partikel sind in diesem Zusammenhang sowohl Primäφartikel als auch Aggregate bzw. Agglomerate zu verstehen.Here (for the particle sizes after wet comminution) dio means that 10% of all particles are not larger than 21 nm, d50 means that 50% of all particles are not larger than 33 nm and d <} 0 means that 90% of all particles are not larger than 51 nm. In this context, particles are to be understood as primary particles as well as aggregates or agglomerates.
In einer zylindrisch-doppelwandigen Glasapparatur mit beheiztem Ablass, einem Füllvolumen von ca. 1 Liter und Metall-Spiralrührer werden zu 940 g einer ε- Caprolactamschmelze bei 90°C 60 g der nasszerkleinerten Suspension gegeben. Nach 3-fachem N -Ausgleich wird unter Rühren auf 200°C aufgeheizt. Nach einer Stunde bei 200°C wird die Temperatur auf 270°C erhöht und 4 Stunden dabei gehalten. Anschließend wird die Schmelze abgesponnen und der erhaltene Strang granuliert. Nach 10 stündiger Extraktion mit Wasser in der Soxhlet- Apparatur wird das Granulat 48 Stunden im Wasserstrahlvakuum getrocknet.60 g of the wet-crushed suspension are added to 940 g of a ε-caprolactam melt at 90 ° C. in a cylindrical, double-walled glass apparatus with a heated drain, a filling volume of approx. 1 liter and a metal spiral stirrer. After triple N compensation, the mixture is heated to 200 ° C. with stirring. After one hour at 200 ° C, the temperature is raised to 270 ° C and held for 4 hours. The melt is then spun off and the strand obtained is granulated. After 10 hours of extraction with water in the Soxhlet apparatus, the granules are dried in a water jet vacuum for 48 hours.
Das trockene Material wird auf einer herkömmlichen Flachfolienanlage mitThe dry material is used on a conventional flat film line
Emfachschneckenextruder zu einer Monoflachfolie mit 300mm Breite und 50μm Dicke bei 270°C Massetemperatur und 90°C Chillrolltemperatur verarbeitet. Im Detail besteht die Anlage (Bauart Fa. Kühne) aus folgenden Einheiten:Single screw extruder processed into a monoflat film with a width of 300mm and a thickness of 50μm at a melt temperature of 270 ° C and a chill roll temperature of 90 ° C. In detail, the system (type Kühne) consists of the following units:
Schneckendurchmesser: 37 mmScrew diameter: 37 mm
Schneckenlänge: 24 DScrew length: 24 D.
Entgasung: neinDegassing: no
Einzugsbuchse: glattFeed bush: smooth
Düse: 300 mm, FlexlippeNozzle: 300 mm, flexible lip
Lippenspalt: 0,8 mmLip gap: 0.8 mm
Chillroll-Abzug: Fa. SomatecChill roll trigger: Somatec
Gießwalze, verchromt Die Folie weist eine Stärke von 50 μm auf und enthält 1 Gew.-% TiO . Sie erscheint transparent und weist keine Stippen an der Oberfläche auf. Ihre UV-Schutzeigenschaften sind aus folgender Tabelle ersichtlich, in der die Werte der Lichttransmission im Vergleich zu einer reinen, ungefüllten Polyamidfolie aufgetragen sind.Casting roller, chrome-plated The film has a thickness of 50 μm and contains 1% by weight of TiO. It appears transparent and has no specks on the surface. Their UV protection properties are shown in the following table, in which the light transmission values are plotted in comparison to a pure, unfilled polyamide film.
Beispiel 2 (Vergleich):Example 2 (comparison):
In 400 mL deionisiertem Wasser werden in kleinen Mengen nacheinander 1600 g ε-In 400 mL deionized water, 1600 g ε-
Caprolactam unter intensiver Durchmischung eines Laborrührers gelöst. Zu dieser Lösung werden 400 g an TiO (Hombitec RM 300, Fa. Sachtleben) zugesetzt und mit einem Ultra-Turrax-Rührsystem homogenisiert.Caprolactam dissolved with intensive mixing by a laboratory stirrer. 400 g of TiO (Hombitec RM 300, from Sachtleben) are added to this solution and homogenized using an Ultra-Turrax stirring system.
In einer zylindrisch-doppelwandigen Glasapparatur mit beheiztem Ablass, einemIn a cylindrical, double-walled glass apparatus with a heated drain, one
Füllvolumen von ca. 1 Liter und Metall-Spiralrührer werden zu 940 g einer ε- Caprolactamschmelze bei 90°C 60 g der Suspension zugegeben. Nach 3-fachem N2- Ausgleich wird unter Rühren auf 200°C aufgeheizt. Nach einer Stunde bei 200°C wird die Temperatur auf 270°C erhöht und 4 Stunden dabei gehalten. Anschließend wird die Schmelze abgesponnen und der erhaltene Strang granuliert. Nach 10 stündiger Extraktion mit Wasser in der Soxhlet-Apparatur wird das Granulat 48 Stunden im Wasserstrahlvakuum getrocknet.Filling volume of approx. 1 liter and metal spiral stirrer are added to 940 g of a ε-caprolactam melt at 90 ° C. 60 g of the suspension. After triple N 2 compensation, the mixture is heated to 200 ° C. with stirring. After one hour at 200 ° C, the temperature is raised to 270 ° C and held for 4 hours. Subsequently the melt is spun off and the strand obtained is granulated. After 10 hours of extraction with water in the Soxhlet apparatus, the granules are dried in a water jet vacuum for 48 hours.
Das trockene Material wird auf einer herkömmlichen Flachfolienanlage mit Emfachschneckenextruder zu einer Monoflachfolie mit 300mm Breite und 50μm Dicke bei 270°C Massetemperatur und 90°C Chillrolltemperatur verarbeitet. Im Detail besteht die Anlage (Bauart Fa. Kühne) aus folgenden Einheiten:The dry material is processed on a conventional flat film line with a single screw extruder to a mono flat film with a width of 300mm and a thickness of 50μm at a melt temperature of 270 ° C and a chill roll temperature of 90 ° C. In detail, the system (type Kühne) consists of the following units:
Schneckendurchmesser: 37 mmScrew diameter: 37 mm
Schneckenlänge: 24 DScrew length: 24 D.
Entgasung: neinDegassing: no
Einzugsbuchse: glattFeed bush: smooth
Düse: 300 mm, FlexlippeNozzle: 300 mm, flexible lip
Lippenspalt: 0,8 mmLip gap: 0.8 mm
Chillroll-Abzug: Fa. SomatecChill roll trigger: Somatec
Gießwalze, verchromtCasting roller, chrome-plated
Die Folie weist eine Stärke von 50 μm auf und enthält 1 Gew.-% TiO . Sie erscheint transparent und weist Stippen an der Oberfläche auf. Sie weist zusätzlich eine höhereThe film has a thickness of 50 μm and contains 1% by weight of TiO. It appears transparent and has specks on the surface. It also has a higher one
Streuwirkung für Licht auf als die Folie im Beispiel 1. Der Vergleich wird in der folgenden Tabelle dargestellt: Scattering effect for light on than the film in example 1. The comparison is shown in the following table:
Beispiel 3:Example 3:
500 g Hämatit (Sicotrans L2816® BASF, Primäφartikelgröße: Länge ca. 100 nm, Breite ca. 10 nm mit Agglomeratgrößen von bis zu mehreren μm, bestimmt mittels Transmissionselektronenmikroskopie) werden in 2000 g einer Lösung aus ε- Caprolactam in deionisiertem Wasser (80 Gew.Tln. ε-Caprolactam und 20 Gew.-Tln. Wasser) unter intensiver Durchmischung mit einem Laborrührer eingerührt und der pH- Wert mit einer Benzolsulfonsäurelösung auf pH 2,5 eingestellt.500 g of hematite (Sicotrans L2816 ® BASF, primary article size: length approx. 100 nm, width approx. 10 nm with agglomerate sizes of up to several μm, determined by means of transmission electron microscopy) are dissolved in 2000 g of a solution of ε-caprolactam in deionized water (80 wt .Tln. Ε-caprolactam and 20 parts by weight of water) with intensive mixing with a laboratory stirrer and the pH is adjusted to pH 2.5 with a benzenesulfonic acid solution.
Diese Suspension wird in einer Rührwerkskugelmühle, Drais-PML-V/H, unter Verwendung von Mahlkugeln aus Zirkonoxid mit einer Größe von 0,3 bis 0,4mm, Zerkleinerungsköφerfüllgrad 70%, Rührerdrehzahl 4000U/min über einen Zeitraum von 30 Minuten bei einem pH- Wert von 2,5 bis 3 nasszerkleinert. Das Rührwerk und das Innenmaterial der Mühle bestehen aus Siliciumcarbid. Die Partikelcharakterisierung wurde mittels des Verfahrens der Ultrazentrifuge (Massenverteilung) vorgenommen. Dabei wurden folgende Werte für die Massenverteilung ermittelt:This suspension is in a stirred ball mill, Drais-PML-V / H, using grinding balls made of zirconium oxide with a size of 0.3 to 0.4 mm, crushing fill level 70%, stirrer speed 4000 rpm for 30 minutes at a pH - Value of 2.5 to 3 wet crushed. The agitator and the inner material of the mill are made of silicon carbide. The particle characterization was carried out using the ultracentrifuge (mass distribution) method. The following values were determined for the mass distribution:
Dabei bedeutet dio, dass 10 % aller Partikel nicht größer als 19nm sind, dso bedeutet, dass 50 % aller Partikel nicht größer als 29 nm sind, und d90 bedeutet, dass 90 % aller Partikel nicht größer als 46nm sind. Als Teilchen sind in diesem Zusammenhang sowohl Primäφartikel als auch Aggregate bzw. Agglomerate zu verstehen.Here, dio means that 10% of all particles are not larger than 19 nm, dso means that 50% of all particles are not larger than 29 nm, and d90 means that 90% of all particles are not larger than 46 nm. In this context, particles are to be understood as primary particles as well as aggregates or agglomerates.
Es wurden keine Partikel mit einer Partikelgröße von oberhalb 100 nm gefunden.No particles with a particle size above 100 nm were found.
Beispiel 4:Example 4:
890 g Maghemitpresskuchen (Bayer AG, Primäφartikeldurchmesser 10 nm mit Agglomeratgrößen von bis zu mehreren μm, bestimmt mittels Transmissionselektronenmikroskopie, Feststoffgehalt beträgt 45 Gew.-%) werden in 1610 g einer Lösung aus ε-Caprolactam in Wasser (80 Gew.-Tln. ε-Caprolactam und 20 Gew.- Tln. Wasser) unter intensiver Durchmischung mit einem Ultraturrax eindispergiert und der pH- Wert mit einer Benzolsulfonsäurelösung auf pH 2,5 eingestellt.890 g of maghemite press cake (Bayer AG, primary particle diameter 10 nm with agglomerate sizes of up to several μm, determined by means of transmission electron microscopy, solids content is 45% by weight) are dissolved in 1610 g of a solution of ε-caprolactam in water (80 parts by weight ε -Caprolactam and 20 parts by weight of water) with intensive mixing with an Ultraturrax and the pH is adjusted to pH 2.5 with a benzenesulfonic acid solution.
Diese Suspension wird in einer Rührwerkskugelmühle, Drais-PML-V/H, unter Verwendung von Mahlkugeln aus Zirkonoxid mit einer Größe von 0,3 bis 0,4 mm, Zer- kleinerungsköφerfüllgrad 70 %, Rührerdrehzahl 4000U/min über einen Zeitraum von 60 Minuten bei einem pH- Wert von 2,5 bis 3 nasszerkleinert. Das Rührwerk und das Innenmaterial der Mühle bestehen aus Siliciumcarbid. Anschließend wird die Suspension unter Druck über ein Filtersieb mit einer Maschenweite von 5 μm filtriert. Die Partikelcharakterisierung wurde mittels des Verfahrens der Ultrazentrifuge (Massenverteilung) vorgenommen. Dabei wurden folgende Werte für die Massenverteilung ermittelt:This suspension is in a stirred ball mill, Drais-PML-V / H, using grinding balls made of zirconium oxide with a size of 0.3 to 0.4 mm, crushing degree of filling 70%, stirrer speed 4000 rpm over a period of 60 minutes wet crushed at a pH of 2.5 to 3. The agitator and the inner material of the mill are made of silicon carbide. The suspension is then filtered under pressure through a filter sieve with a mesh size of 5 μm. The particle characterization was carried out using the ultracentrifuge (mass distribution) method. The following values were determined for the mass distribution:
Dabei bedeutet dio, dass 10 % aller Partikel nicht größer als 23 nm sind, dso bedeutet, dass 50 % aller Partikel nicht größer als 40 nm sind, und d90 bedeutet, dass 90 % aller Partikel nicht größer als 107 nm sind. Als Teilchen sind in diesem Zusammenhang sowohl Primäφartikel als auch Aggregate bzw. Agglomerate zu verstehen.Here, dio means that 10% of all particles are not larger than 23 nm, dso means that 50% of all particles are not larger than 40 nm, and d90 means that 90% of all particles are not larger than 107 nm. In this context, particles are to be understood as primary particles as well as aggregates or agglomerates.
Beispiel 5:Example 5:
250g einer Suspension hergestellt nach Beispiel 3, Hämatit enthaltend (Sicotrans250 g of a suspension prepared according to Example 3, containing hematite (Sicotrans
L2816®, BASF), wurden in 750 g eines Gemisches aus ε-Caprolactam/Wasser (80 Gew.-Tln. ε-Caprolactam und 20 Gew.-Tln. Wasser) 10 Minuten mit einem Ultra-Turrax-Rührer homogenisiert. Die homogenisierte Suspension wurde dann in eine zylindrische-doppelwandige Glasapparatur mit beheiztem Ablass, einem Füllvolumen von ca. 1 Liter und Metall-Spiralrührer eingefüllt. Nach 3-fachem N2-L2816 ® , BASF), were homogenized in 750 g of a mixture of ε-caprolactam / water (80 parts by weight of ε-caprolactam and 20 parts by weight of water) using an Ultra-Turrax stirrer for 10 minutes. The homogenized suspension was then poured into a cylindrical, double-walled glass apparatus with a heated drain, a filling volume of approx. 1 liter and a metal spiral stirrer. After triple N 2 -
Ausgleich wurde unter Rühren auf 200°C aufgeheizt. Nach einer Stunde bei 200°C wirde die Temperatur auf 270°C erhöht und 4 Stunden dabei gehalten. Anschließend wurde die Schmelze abgesponnen und der erhaltene Strang granuliert. Nach 10 stündiger Extraktion mit Wasser in der Soxhlet- Apparatur wurde das Granulat 48 Stunden im Wasserstrahlvakuum getrocknet.Compensation was heated to 200 ° C. with stirring. After one hour at 200 ° C, the temperature is raised to 270 ° C and held there for 4 hours. The melt was then spun off and the strand obtained was granulated. After 10 hours of extraction with water in the Soxhlet apparatus, the granules were dried in a water jet vacuum for 48 hours.
Zur Charakterisierung des Kompositen wurden Dünnschnitte des Stranges angefertigt und mittels elektronenmikroskopischer Aufnahmen evaluiert. Es resultierten dabei Komposite mit einer vollständigen Primäφartikelverteilung der Hämatitpartikel in der Polymermatrix. In den identifizierten elektronenmikroskopischen Aufnahmen waren keine Agglomerate zu identifizieren.To characterize the composite, thin sections of the strand were made and evaluated using electron microscopic images. Composites with a complete primary particle distribution of the hematite particles resulted in the polymer matrix. No agglomerates were identified in the electron micrographs identified.
Beispiel 6:Example 6:
312 g einer Suspension hergestellt nach Beispiel 4, Maghemit enthaltend (Bayer AG), wurde in 688 g eines Gemisches aus ε-Caprolactam/Wasser (80 Gew.- Tln. ε-Caprolactam und 20 Gew.-Tln. Wasser) 10 Minuten mit einem Ultra-Turrax- Rührer homogenisiert. Die homogenisierte Suspension wird dann in eine zylindrische-doppelwandige Glasapparatur mit beheiztem Ablass, einem Füllvolumen von ca. 1 Liter und Metall- Spiralrührer eingefüllt. Nach 3-fachem ^-Ausgleich wird unter Rühren auf 200°C aufgeheizt. Nach einer Stunde bei 200°C wird die Temperatur auf 27,0°C erhöht und 4 Stunden dabei gehalten. Anschließend wird die Schmelze abgesponnen und der erhaltene Strang granuliert. Nach 10 stündiger Extraktion mit Wasser in der Soxhlet-Apparatur wird das Granulat 48 Stunden im312 g of a suspension prepared according to Example 4, containing maghemite (Bayer AG), was in 688 g of a mixture of ε-caprolactam / water (80 parts by weight of ε-caprolactam and 20 parts by weight of water) for 10 minutes homogenized with an Ultra-Turrax stirrer. The homogenized suspension is then poured into a cylindrical, double-walled glass apparatus with a heated drain, a filling volume of approx. 1 liter and a metal spiral stirrer. After 3 times ^ compensation, the mixture is heated to 200 ° C. with stirring. After one hour at 200 ° C, the temperature is raised to 27 , 0 ° C and held for 4 hours. The melt is then spun off and the strand obtained is granulated. After 10 hours of extraction with water in the Soxhlet apparatus, the granules are in for 48 hours
Wasserstrahlvakuum getrocknet.Water jet vacuum dried.
Zur Charakterisierung des Komposits werden Dünnschnitte des Stranges angefertigt und mittels elektronenmikroskopischer Aufnahmen evaluiert. Es resultierten dabei Komposite mit einem hohen Primäφartikelanteil und Agglomeraten, bzw. Aggregaten aus Primäφartikeln. 90 % der Agglomerate, bzw. Aggregate weisen einen mittleren Partikeldurchmesser von weniger als 100 nm auf. To characterize the composite, thin sections of the strand are made and evaluated using electron microscopic images. This resulted in composites with a high proportion of primary particles and agglomerates or aggregates of primary particles. 90% of the agglomerates or aggregates have an average particle diameter of less than 100 nm.

Claims

Patentansprtiche Claims
1. Kunststoffkomposite enthaltend wenigstens eine feindispers verteilte oxidische Verbindung (Komponente a) mit einer mittleren Partikelgröße von kleiner als 100 nm, bei der es sich um ein Oxid der Elemente Ti, Zn, Sn, W,1. Plastic composites containing at least one finely dispersed oxidic compound (component a) with an average particle size of less than 100 nm, which is an oxide of the elements Ti, Zn, Sn, W,
Mo, Ni, Wi, Ce, In, Hf, Fe handelt, wobei von diesen Oxiden einzelne oder Mischungen von Oxiden aus dieser Gruppe verwendet werden können und/oder Umsetzungsprodukte von Oxiden der Metalle der vierten, fünften und sechsten Nebengruppe (IVb, Vb, VIb) des PSE mit Hydroxiden und/oder Carbonaten der Metalle der ersten und zweiten Hauptgruppe (I, II) des PSE.Mo, Ni, Wi, Ce, In, Hf, Fe, it being possible to use individual or mixtures of oxides from this group and / or reaction products of oxides of the metals of the fourth, fifth and sixth subgroup (IVb, Vb, VIb) of the PSE with hydroxides and / or carbonates of the metals of the first and second main groups (I, II) of the PSE.
2. Kunststoffkomposite gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmatrix aus Polyamid und Polyurethan besteht.2. Plastic composite according to claim 1, characterized in that the plastic matrix consists of polyamide and polyurethane.
3. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmatrix aus Polyamid besteht.3. Plastic composite according to claims 1 to 2, characterized in that the plastic matrix consists of polyamide.
4. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmatrix aus Polyamidfolien mit einer Dicke kleiner als 200 μm besteht, wobei die Polyamidfolie auch Bestandteil einer Verbundfolie sein kann.4. Plastic composite according to claims 1 to 3, characterized in that the plastic matrix consists of polyamide films with a thickness of less than 200 microns, wherein the polyamide film can also be part of a composite film.
5. Kunststoffkomposite gemäß Anspruch 4, wobei der Anteil der Komponente a) gemäß Anspruch 1 0,01-30 Gew.-% beträgt.5. Plastic composites according to claim 4, wherein the proportion of component a) according to claim 1 is 0.01-30 wt .-%.
6. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidische Verbindung eine sphärische Moφhologie mit einer mittleren Partikelgröße von weniger als 50 nm, bevorzugt weniger als 30 nm und besonders bevorzugt weniger 15 nm aufweist. 6. Plastic composites according to claims 1 to 5, characterized in that the oxidic compound has a spherical morphology with an average particle size of less than 50 nm, preferably less than 30 nm and particularly preferably less than 15 nm.
7. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidische Verbindung eine nadelförmige oder ellipsoide Moφhologie aufweist, wobei die längste Achse kürzer als 300 nm, bevorzugt kürzer als 200 nm und besonders bevorzugt kürzer als 100 nm ist.7. Plastic composites according to claims 1 to 6, characterized in that the oxidic compound has a needle-shaped or ellipsoidal morphology, the longest axis being shorter than 300 nm, preferably shorter than 200 nm and particularly preferably shorter than 100 nm.
8. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidische Verbindung als Primäφartikel, Agglomerat, Aggregat und/oder als Mischung davon vorliegt, wobei die Agglomerate sowie Aggregate eine mittlere Partikelgröße von weniger als 100 nm aufweisen.8. Plastic composites according to claims 1 to 7, characterized in that the oxidic compound is present as a primary article, agglomerate, aggregate and / or as a mixture thereof, the agglomerates and aggregates having an average particle size of less than 100 nm.
9. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmatrix aus Polyamidfolien mit einer Dicke kleiner als 200 μm besteht und die Titandioxidpartikel eine ellipsoide Moφhologie aufweisen und die längste Achse kleiner als 50 nm, bevorzugt kleiner als 40 nm ist.9. Plastic composites according to claims 1 to 8, characterized in that the plastic matrix consists of polyamide films with a thickness of less than 200 μm and the titanium dioxide particles have an ellipsoidal morphology and the longest axis is less than 50 nm, preferably less than 40 nm.
10. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidische Verbindung der Komponente (a) ein Umsetzungsprodukt von Oxiden der Metalle der vierten, fünften und sechsten Nebengruppe (IVb, Vb, VIb) des Periodensystems (PSE) mit Hydroxiden und/oder Carbonaten der Metalle der ersten und zweiten Hauptgruppe (I, II) des PSE ist.10. Plastic composite according to claims 1 to 9, characterized in that the oxidic compound of component (a) is a reaction product of oxides of the metals of the fourth, fifth and sixth subgroup (IVb, Vb, VIb) of the periodic table (PSE) with hydroxides and / or carbonates of the metals of the first and second main groups (I, II) of the PSE.
11. Kunststoffkomposite gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidische Verbindung der Komponente (a) BaTiO3, CaTiO3, SrTiO3, BaZrO3, CaZrO3, und/oder SrZrO3 ist.11. Plastic composite according to claim 10, characterized in that the oxidic compound of component (a) is BaTiO 3 , CaTiO 3 , SrTiO 3 , BaZrO 3 , CaZrO 3 , and / or SrZrO 3 .
12. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidische Verbindung der Komponente (a) Titandioxid ist.12. Plastic composites according to claims 1 to 11, characterized in that the oxidic compound of component (a) is titanium dioxide.
13. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidische Verbindung der Komponente (a) Cerdioxid ist. 13. Plastic composite according to claims 1 to 11, characterized in that the oxidic compound of component (a) is cerium dioxide.
14. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidische Verbindung der Komponente (a) BaTiO3 ist.14. Plastic composite according to claims 1 to 11, characterized in that the oxidic compound of component (a) is BaTiO 3 .
15. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidische Verbindung der Komponente (a) Eisenoxid ist.15. Plastic composite according to claims 1 to 11, characterized in that the oxidic compound of component (a) is iron oxide.
16. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffkompositen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Suspension der feinpartikulären oxidischen Verbindung der Komponente (a) durch Nasszerkleinerung bei definierten pH-16. A method for producing plastic composites according to claim 1, characterized in that a suspension of the fine particulate oxidic compound of component (a) by wet comminution at defined pH
Werten, bevorzugt zwischen pH = 3 und pH = 5, hergestellt wird und diese anschließend zu Kunststoffkompositen polymerisiert wird.Values, preferably between pH = 3 and pH = 5, is produced and this is then polymerized to plastic composites.
17. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffkompositen gemäß Anspruch 1 und Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Nasszerkleinerung von ellipsoiden Partikeln eine Echtzerkleinerung der Primäφartikel auf mindestens die Hälfte der Ausgangsgröße, d.h. Achsenlänge erfolgt.17. A process for the production of plastic composites according to claim 1 and claim 16, characterized in that in the wet comminution of ellipsoidal particles, a real comminution of the primary particles to at least half of the initial size, i.e. Axis length is done.
18. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffkompositen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Suspension der feinpartikulären oxidischen Verbindung der Komponente (a) durch Nasszerkleinerung hergestellt und anschließend getrocknet wird und das so getrocknete und modifizierte Oxid bzw. Additiv mit Granulaten thermoplastischer Kunststoffe in die Kunststoffmatrix eingearbeitet wird.18. A process for the production of plastic composites according to claim 1, characterized in that a suspension of the finely particulate oxidic compound of component (a) is produced by wet comminution and then dried and the oxide or additive thus dried and modified with granules of thermoplastic materials in the plastic matrix is incorporated.
19. Verwendung der Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 18 zur Herstellung von Formköφern.19. Use of the plastic composites according to claims 1 to 18 for the production of molded bodies.
20. Formköφer hergestellt gemäß Anspruch 19.20. Molded body produced according to claim 19.
21. Folien hergestellt gemäß Anspruch 19. 21. Films produced according to claim 19.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950023662A (en) * 1994-01-20 1995-08-18 박홍기 Manufacturing method of high transparency polyester film excellent in winding property
DE4402873A1 (en) * 1994-02-01 1995-08-03 Basf Ag Compositions containing metal particles in the nanometer size range
KR100372266B1 (en) * 1994-06-06 2003-10-30 쇼꾸바이 카세이 고교 가부시키가이샤 Thermoplastic film and manufacturing method
DE4433018C1 (en) * 1994-09-16 1996-04-25 Schulman A Plastics Polymer composition, process for its preparation and its use

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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