EP1383829A1 - Flammwidrige und anti-elektrostatisch ausgerüstete polycarbonat-formmassen - Google Patents
Flammwidrige und anti-elektrostatisch ausgerüstete polycarbonat-formmassenInfo
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- EP1383829A1 EP1383829A1 EP02732564A EP02732564A EP1383829A1 EP 1383829 A1 EP1383829 A1 EP 1383829A1 EP 02732564 A EP02732564 A EP 02732564A EP 02732564 A EP02732564 A EP 02732564A EP 1383829 A1 EP1383829 A1 EP 1383829A1
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Definitions
- Suitable branching agents are, for example, phloroglucin, 4,6-dimethyl-2,4,6-tri- (4-hydroxyphenyl) -hepten-2,4,6-dimethyl-2,4,6-tri- (4-hydroxyphenyl) - heptane, 1,3,5-tri- (4-hydroxyphenyl) benzene, 1,1,1-tri- (4-hydroxyphenyl) ethane, tri- (4-hydroxyphenyl) phenylmethane, 2,2- Bis- [4,4-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexyl] propane, 2,4-bis (4-hydroxyphenyl isopropyl) phenol, 2,6-bis (2-hydroxy-5'- methyl-benzyl) -4-methylphenol, 2- (4-hydroxyphenyl) -2- (2,4-dihydroxyphenyl) propane, hexa- (4- (4-hydroxyphenyl-isopropyl) ⁇ henyl) orthoterephthalic acid ester,
- Particularly suitable sulfonic acid salts are those of the general formula (I)
- M is any cation
- Particularly preferred sulfonic acid amide salts are sodium and potassium (N-benzenesulfonyl) benzenesulfonamide.
- polyalkylene ethers used as component (B) can also be used in accordance with the method described in EP-A2-0 278 348 and U.S. Pat. 4,920,166 described processes can be implemented with radical formers.
- radical formers As a radicalist
- compositions according to the invention can also contain fluorinated polyolefins as anti-dripping agents.
- the plastic composition according to the invention is applied in a thin layer to a molded article made of a plastic which is not antistatically treated.
- the application can take place at the same time as or immediately after the shaping of the shaped body, for example by coextrusion or multi-component injection molding. However, it can also be applied to the finished shaped body, for example by lamination with a film or by coating with a solution.
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft flammgeschützte und anti-elektrostatisch ausgerüstete Zusammensetzungen enthaltend Polycarbonat, deren Verwendung und Herstellung, sowie Formkörper und Extrudate enthaltend solche Zusammensetzungen.
Description
Flammwidrige und anti-elektrostatisch ausgerüstete Polycarbonat-Formmassen
Die vorliegende Erfindung betrifft flammgeschützte und anti-elektrostatisch ausge- rüstete Zusammensetzungen enthaltend Polycarbonat, deren Verwendung und Herstellung, sowie Formkörper und Extrudate enthaltend solche Zusammensetzungen.
Zur Herstellung von flammwidrigen amorphen thermoplastischen Kunststoffen wie Polycarbonaten werden Flammschutzmittel eingesetzt. Solche sind allgemein bekannt und beispielsweise in B. J. Sutker „Flame Retardants", Ullmann's
Encyclopedia of hidustrial Chemistry, 6. Aufl., 1998 beschrieben. Flammwidrig ausgerüstete, Polycarbonatformmassen sind ebenfalls bekannt z.B. aus DE-A 19 907 831, US 4239 678, US 4 727 101, US 3 940 366, US 3 933 734.
Die meisten Kunststoffe, so auch die in den bisher genannten Patenten beschriebenen
Formmassen, sind elektrische Isolatoren mit einem hohen elektrischen Oberflächenwiderstand. Eine bei der Materialverarbeitung, durch Kontakt mit anderen Materialien oder durch Reibung leicht entstehende elektrische Aufladung der Kunststoffoberfläche wird daher nur äußerst langsam dissipiert und führt zu vielfältigen Stö- rangen und Belästigungen in der Praxis, insbesondere zu einer schnellen Verschmutzung und Verstaubung der Kunststoffteile unter Ausbildung unerwünschter charakteristischer Staubfiguren. Ein weiteres häufig auftretendes Problem ist die Zerstörung von empfindlichen elektronischen Bauteilen durch elektrostatische Aufladungen in der unmittelbaren Umgebung z.B. durch das Gehäuse.
Der Oberflächenwiderstand und die Staubanziehungsneigung von Kunststoffen können reduziert werden durch Additivierung mit sogenannten Antistatika. Als handelsübliche Additive zur anti-elektrostatischen Ausrüstung von Kunststoffen kommen beispielsweise zum Einsatz Alkyl- und Arylsulfonate, ethoxylierte Alkyl- amine, quartäre Ammonium- und Phosphoniumsalze sowie Fettsäureester (siehe z.B.
A. Lichtblau, „Antistatika", Kunststoffe 86 (1996) 7, S. 955-958 und EP-
A2 0 897 950). Auch der Einsatz von speziellen Polyalkylenethern/Polyalkylengly- kolen zur anti-elektrostatischen Ausrüstung von Kunststoffen ist in der Patentliteratur beschrieben.
DE-A 1 297 341 offenbart beispielsweise ein Verfahren zur antistatischen Ausrüstung von Polymeren, die ausschließlich oder vorwiegend aus Kohlenstoff und Wasserstoff aufgebaut sind (insbesondere von Polyethylen), durch Oberflächenbehandlung mit oder Einarbeitung von Polyalkylenglykolen.
In FR-B-1 239 902 wird die Verwendung von Ethylen-/Propylenoxid-Dreiblock- copolymeren für die antistatische Ausrüstung von Polymeren beschrieben. Die Dreiblockcopolymeren sollen in Polymethylmethacrylat, PVC, Polyethylen, Polystyrol und ABS-Formmassen ihre antistatische Wirkung entfalten.
DE-A-19 817 993 beschreibt ABS-Kunststoffe, die mit speziellen Dreiblockcopolymeren der Formel X-Y-X mit einem mittelständigen Block Y aus Propylenoxid- einheiten und endständigen Blöcken X aus Ethylenoxideinheiten antistatisch ausgerüstet sind. Der mittlere Anteil der Ethylenoxideinheiten in diesen Dreiblockcopolymeren beträgt dabei 2 bis 35 Gew.-%.
In DE-A-1 244 398 wird der Einsatz von Polypropylenglykol als Antistatikum für ABS-Harze beschrieben. Zur Erzielung eines signifikanten Effektes muss Polypropylenglykol jedoch in großen Mengen (typischerweise z.B. 5 Gew.-%) eingesetzt werden, was zu fleckigen und schmierigen Fertigteiloberflächen bis hin zu Ober- flächenbelägen auf den Kunststoff-Fertigteilen und/oder im Spritzgusswerkzeug führen kann.
Auch PC/ABS-Formmassen enthaltend Polyalkylenether/Polyalkylenglykole sind bekannt.
In EP-A2-0 278 348 werden PC/ABS-Formmassen beschrieben, die unter Einsatz von speziellen Polyalkylenethern antistatisch ausgerüstet sind. Die verwendeten PolyaUcylenether wurden dabei durch Behandlung mit radikalbildenden Substanzen modifiziert, was ihre Effizienz als Antistatikum erhöht.
Die in den zuvor genannten Patenten/Patentanmeldungen beschriebenen Poly- carbonat-Formmassen mit Polyalkylenethern oder anderen Antistatika wie Sulfonaten zeichnen sich zwar durch ein anti-elektrostatisches Verhalten aus, sind aber in der beschriebenen Form nicht flammwidrig sondern im Gegenteil wesentlich leichter brennbar als reines Polycarbonat. Für viele Anwendungen ist jedoch eine Flammwidrigkeit zwingend gefordert und zusätzlich ein antistatisches Verhalten gewünscht. Eine gleichzeitige anti-elektrostatische und flammwidrige Ausrüstung von Polycarbonat -Formmassen erweist sich jedoch als extrem schwierig, da die anwendbaren Antistatika im Allgemeinen gut brennbar sind und somit ihr Zusatz zu der Form- masse dessen flammwidriger Ausrüstung erschwerend entgegensteht.
In der JP-A2-02202544 sind andererseits Polycarbonatformmassen beschrieben welche durch eine Kombination von 0,1 % Kaliumdiphenylsulfonat und 0,3 % Poly- ethylenglycololigomer (PEG 600) eine bessere Flammfestigkeit nach UL 94 (Brennbarkeit fester Kunststoffproben, Underwriters Laboratories, Northbrook,
Illinois, USA) zeigen verglichen mit dem entsprechenden Versuch mit PEG 3400 oder ohne PEG. Diese Formmassen wirken jedoch nicht anti-elektrostatisch.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war somit die Bereitstellung von gleichzeitig anti-elektrostatisch und flanimwidrig ausgerüsteten Formmassen, die gute mechanische und thermische Eigenschaften besitzen und sich durch eine gute Verarbeitbar- keit im Spritzgussverfahren auszeichnen. Ferner ist es aus logistischen Gründen vorteilhaft einen Zusatz zu finden, mit dem herkömmliche flanimwidrig ausgerüstete Polycarbonatformmassen sowohl in transparenten als auch in gedeckten Einstel- hingen, sowie in verschiedenen Farben anti-elektrostatisch .ausgerüstet werden können.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass Polycarbonat-Zusammenset- zungen, die spezielle PolyaUcylenether und Flammschutzmittel enthalten einen Synergismus zwischen den Antistatika und den Flammschutzmitteln bezüglich der antistatischen Wirkung zeigen und es so ermöglichen, das geforderte Anforderungsprofil zu erfüllen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind somit Polycarbonat-Zusammen- setzungen enthaltend
• Nicht-halogeniertes aromatisches Polycarbonat oder Polyestercarbonat,
• mindestens ein halogeniertes und/oder schwefelhaltiges Flammschutzmittel,
• mindestens eine PolyaUcylenetherverbindung auf Basis von Propylenoxid und Ethylenoxid mit einem Propylenoxidanteil von > 75 Gew.-%, bevorzugt > 80 Gew.-%, besonders bevorzugt > 90 %.
Optional können die Zusammensetzungen weiterhin enthalten
• ein fluoriertes Polyolefin,
• ein feinteiliges anorganisches Material, • eine weitere Polymerkomponente und
• weitere handelsübliche Polymeradditive.
Bevorzugte Zusammensetzungen bestehen aus nicht halogeniertem Polycarbonat enthaltend
A) 0,001 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 0,5 Gew.-% eines oder mehreren Flammschutzmittels der allgemeinen Formel (I), (H) und/oder 0 bis 10 Gew. %, bevorzugt 0 bis 6 Gew.-% (IH):
(I) [R-SO3 "]n Mπ+ worin R eine aromatische oder aliphatische Gruppe, bevorzugt ein geradkettiger oder verzweigter aliphatischer Rest mit 1 bis 30
Kohlenstoffatomen oder ein aromatischer Rest mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen, die ganz oder teilweise halogeniert insbesondere auch teilweise- oder völlig fluoriert sein können, bedeutet, wobei Verbindungen mit R = linearem oder verzweigtem aliphatischen Rest mit 1 bis 18 C- Atomen und mit mindestens einem Fluoratom, insbesondere perfluoralkylierte Verbindungen mit 2 bis 12 C- Atomen besonders geeignet sind, M ein beliebiges Metall insbesondere Alkali- und Erdalkalimetalle bedeutet, und n eine der Valenz von M entsprechende Zahl ist,
(H) (Ar-SO2-NR-)n M+ worin Ar ein aromatische Gruppe, R monovalenter aliphatischer Rest ist oder Ar und R zusammen bivalenter aromatischer Rest bilden, M ein beliebiges Kation ist und n der Valenz von M entspricht,
(m) eines halogeniertes Oligo- oder Polycarbonates,
B) 0,05 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 4 Gew.-% einer Polyalkylenetherverbindung auf Basis von Propylenoxid und Ethylenoxid mit einem Propylenoxidanteil von > 75 Gew.-%, bevorzugt
> 80 Gew.-% und besonders bevorzugt > 90 Gew.-% und mit einem zahlen- gemittelten Molekulargewicht von > 2000 g mol"1, vorzugsweise von > 3000 g mol"1, insbesondere von > 3500 g mol"1,
sowie gegebenenfalls
C) 0 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 1 Gew.-%, insbesondere 0 bis 0,3 Gew.-% eines fluorierten Polyolefins,
D) 0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 3 Gew.-%, insbesondere 0 bis 1 Gew.-% mindestens eines weiteren handelsüblichen Polymeradditivs.
Zur Verwendung als Masterbatch enthalten die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
• 0,01 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 20 Gew.-% eines oder mehreren Flammschutzmittels der allgemeinen Formel (I), (11) und/oder 0 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 20 Gew.-% (HI):
(I) [R-SO "]n Mn+ worin R eine aromatische oder aliphatische Gruppe, insbesondere auch teilweise- oder völlig fluoriert, M ein beliebiges Metall bedeutet, wobei Verbindungen mit R = linearem oder verzweigtem aliphatischen Rest mit 1 bis 18 C- Atomen und mit mindestens einem Fluoratom, insbesondere perfluoralkylierte Verbindungen mit 2 bis 12 C- Atomen sowie Alkali- und Erdalkalimetalle besonders geeignet sind,
(H) (Ar-SO2-NR-)n M4" worin Ar ein aromatische Gruppe, R monovalenter aliphatischer Rest ist oder Ar und R zusammen bivalenter aromatischer Rest bilden, M ein beliebiges Kation ist und n der Valenz von M entspricht,
(in) halogeniertes Oligo- oder Polycarbonates,
• 0,5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 30 Gew.-% einer Polyalkylenetherverbindung auf Basis von Propylenoxid und Ethylenoxid mit einem Propylen- oxidanteil von > 75 Gew.-%, bevorzugt > 80 Gew.-% und besonders bevorzugt > 90 Gew.-% und mit einem zahlengemittelten Molekulargewicht von > 2000 g mol"1, vorzugsweise von > 3000 g mol'1, insbesondere von > 3500 g mol'1
• 0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 3 Gew.-% eines fluorierten Polyolefins
• 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 10 Gew.-% mindestens eines weiteren handelsüblichen Polymeradditivs
Thermoplastische, aromatische Polycarbonate im Sinne der vorliegenden Erfindung sind sowohl Homopolycarbonate als auch Copolycarbonate; die Polycarbonate können in bekannter Weise linear oder verzweigt sein.
Ein Teil, bis zu 80 Mol-%, vorzugsweise von 20 Mol-% bis zu 50 Mol-% der Carbonat-Gruppen in den erfindungsgemäß geeigneten Polycarbonaten können durch aromatische Dicarbonsäureester-Gruppen ersetzt sein. Derartige Polycarbonate, die sowohl Säurereste der Kohlensäure als auch Säurereste von aromatischen Dicarbon- säuren in die Molekülkette eingebaut enthalten, sind, genau bezeichnet, aromatische Polyestercarbonate. Sie sollen der Einfachheit halber in vorliegender Anmeldung unter dem Oberbegriff der thermoplastischen, aromatischen Polycarbonate sub- sumiert werden.
Die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Polycarbonate erfolgt in bekannter Weise aus Diphenolen, Kohlensäurederivaten, gegebenenfalls Kettenabbrechern und gegebenenfalls Verzweigern, wobei zur Herstellung der Polyester- carbonate ein Teil der Kohlensäurederivate durch aromatische Dicarbonsäuren oder
Derivate der Dicarbonsäuren ersetzt wird, und zwar je nach Maßgabe der in den aromatischen Polycarbonaten zu ersetzenden Carbonatstruktureinheiten durch aromatische Dicarbonsäureesterstruktureinheiten.
Einzelheiten der Herstellung von Polycarbonaten sind in Hunderten von Patentschriften seit etwa 40 Jahren niedergelegt. Beispielhaft sei hier nur auf
• Schnell, "Chemistry and Physics of Polycarbonates", Polymer Reviews, Volume 9, Interscience Publishers, New York, London, Sydney 1964; • D.C. Prevorsek, B.T. Debona und Y. Kesten, Corporate Research Center,
Allied Chemical Corporation, Morristown, New Jersey 07960: "Synthesis of
Poly(ester Carbonate) Copolymers" in Journal of Polymer Science, Polymer
Chemistry Edition, Vol. 19, 75-90 (1980)";
D. Freitag, U. Grigo, P.R. Müller, N. Nouvertne', BAYER AG,
"Polycarbonates" in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering,
Volume 1 1, Second Edition, 1988, Seiten 648-718 und schließlich
Dres. U. Grigo, K. Kircher und P. R- Müller "Polycarbonate" in
Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch, Band 3/1, Polycarbonate, Polyacetale,
Polyester, Celluloseester, Carl Hanser Verlag München, Wien 1992, Seiten
117-299
verwiesen.
Die thermoplastischen Polycarbonate einschließlich der thermoplastischen, aromatischen Polyestercarbonate haben mittlere Molekulargewichte Mw (ermittelt durch Messung der relativen Viskosität bei 25°C in CH2C12 und einer Konzentration von
0,5 g pro 100 ml CH2C12) von 12 000 bis 120 000, vorzugsweise von 15 000 bis 80 000 und insbesondere von 16 000 bis 50 000.
Für die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Polycarbonate geeignete Diphenole sind beispielsweise Hydrochinon, Resorcin, Dihydroxydiphenyl, Bis-
(hydroxyphenyl)-alkane, Bis(hydroxy-phenyl)-cycloalkane, Bis-(hydroxyphenyl)- sulfide, Bis-(hydroxyphenyl)-ether, Bis-(hydroxyphenyl)-ketone, Bis-(hydroxy- phenyl)-sulfone, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfoxide, ( ,α'-Bis-(hydroxyphenyl)-diiso- propylbenzole, sowie deren kernalkylierte Verbindungen.
Bevorzugte Diphenole sind 4,4'-Dihydroxydiphenyl, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-l- phenyl-propan, 1 , 1 -Bis-(4-hydroxyphenyl)-phenyl-ethan, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)- propan, 2,4-Bis-(4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan, 1 , 1 -Bis-(4-hydroxyphenyl)-m/p diisopropylbenzol, 2,2-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-propan, Bis-(3,5-dimethyl-4- hydroxyphenyl)-methan, 2,2-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-propan, Bis-(3,5- dimethyl-4-hydroxyphenyl)-sulfon, 2,4-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-2-
methylbutan, l,l-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-m/p-diisoρropyl-benzol, 2,2- und 1 , 1 -Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan.
Besonders bevorzugte Diphenole sind 4,4'-Dihydroxydiphenyl, l,l-Bis-(4-hydroxy- phenyl)-phenyl-ethan, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan, 2,2-Bis(3,5-dimethyl-4- hydroxyphenyl)-propan, 1, 1 -Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan und l,l-Bis-(4-hy- droxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan.
Diese und weitere geeignete Diphenole sind z.B. in den US-Patenten 3 028 635, 2 999 835, 3 148 172, 2 991 273, 3 271 367, 4 982 014 und 2 999 846, in den deutschen Offenlegungsschriften 1 570 703, 2 063 050, 2 036 052, 2 211 956 und 3 832 396, der französischen Patentschrift 1 561 518, in der Monographie "H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Interscience Publishers, New York 1964" sowie in den japanischen Offenlegungsschriften 62039/1986, 62040/1986 und 105550/1986 beschrieben.
Im Falle der Homopolycarbonate wird nur ein Diphenol eingesetzt, im Falle der Copolycarbonate werden mehrere Diphenole eingesetzt, wobei selbstverständlich die verwendeten Bisphenole, wie auch alle anderen der Synthese zugesetzten Chemi- kalien und Hilfsstoffe mit den aus ihrer eigenen Synthese stammenden Verunreinigungen kontaminiert sein können, obwohl es wünschenswert ist, mit möglichst sauberen Rohstoffen zu arbeiten.
Geeignete Kettenabbrecher sind sowohl Monophenole als auch Monocarbonsäuren. Geeignete Monophenole sind Phenol, Alkylphenole wie Kresole, p-tert.Butylphenol, p-n-Octylphenol, p-iso-Octylphenol, p-n-Nonylphenol und p-iso-Nonylphenol bzw. deren Mischungen.
Geeignete Monocarbonsäuren sind Benzoesäure, AUcylbenzoesäuren und Halogen- benzoesäuren.
Bevorzugte Kettenabbrecher sind die Phenole der Formel (X)
R°-Ph-OH (X)
worin
R für H oder einen verzweigten oder unverzweigten - C18-AUcyhest steht und
Ph für einen bivalenten aromatischen Rest mit 6 bis 18 C-Atomen, bevorzugt Phenylen.
Die Menge an einzusetzendem Kettenabbrecher beträgt 0,5 Mol-% bis 10 Mol-%, bezogen auf Mole an jeweils eingesetzten Diphenolen. Die Zugabe der Kettenabbrecher kann vor, während oder nach der Phosgenierung erfolgen. i
Geeignete Verzweiger sind die in der Polycarbonatchemie bekannten tri- oder mehr als trifunktionellen Verbindungen, insbesondere solche mit drei oder mehr als drei phenolischen OH-Gruppen.
Geeignete Verzweiger sind beispielsweise Phloroglucin, 4,6-Dimethyl-2,4,6-tri-(4- hydroxyphenyl)-hepten-2,4,6-Dimethyl-2,4,6-tri-(4-hydroxyphenyl)-heptan, 1,3,5- Tri-(4-hydroxyphenyl)-benzol, 1,1,1 -Tri-(4-hydroxyphenyl)-ethan, Tri-(4-hydroxy- phenyl)-phenylmethan, 2,2-Bis-[4,4-bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexyl]-propan, 2,4- Bis-(4-hydroxyphenyl-isopropyl)-phenol, 2,6-Bis-(2-hydroxy-5'-methyl-benzyl)-4- methylphenol, 2-(4-Hydroxyphenyl)-2-(2,4-dihydroxyphenyI)-propan, Hexa-(4-(4- hydroxyphenyl-isopropyl)ρhenyl)-orthoterephthalsäureester, Tetra-(4-hydroxyphen- yl)-methan, Tetra-(4-(4-hydroxy-phenyl-isopropyl)-phenoxy)-methan und 1,4- Bis((4',4"-dihydroxy-triphenyl)-methyl)-benzol sowie 2,4-Dihydroxybenzoesäure, Trimesinsäure, Cyanurchlorid und 3,3-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyi)-2-oxo-2?3- dihydroindol.
Die Menge der gegebenenfalls einzusetzenden Verzweiger beträgt 0,05 Mol-% bis 2,5 Mol-%, bezogen wiederum auf Mole an jeweils eingesetzten Diphenolen.
Die Verzweiger können entweder mit den Diphenolen und den Kettenabbrechera in der wässrig alkalischen Phase vorgelegt werden, oder in einem organischen Lösungsmittel gelöst vor der Phosgenierung zugegeben werden.
Alle diese Maßnahmen zur Herstellung der Polycarbonate sind dem Fachmann geläufig.
Für die Herstellung der Polyestercarbonate geeignete aromatische Dicarbonsäuren sind beispielsweise Phthalsäure, Terephthalsäure, Isophthalsäure, tert.Butylisophthal- säure, 3,3'-Diphenyldicarbonsäure, 4,4'-Diphenyldicarbonsäure, 4,4-Benzophenon- dicarbonsäure, 3 ,4'-Benzophenondicarbonsäure, 4,4'-Diphenyletherdicarbonsäure, 4,4'-Diphenylsulfondicarbonsäure, 2,2-Bis-(4-carboxyphenyl)-propan, Trimethyl-3- phenylindan-4,5'-dicarbonsäure, bzw. deren Gemische.
Von den aromatischen Dicarbonsäuren werden besonders bevorzugt die Terephthalsäure und/oder Isophthalsäure eingesetzt.
Derivate der Dicarbonsäuren sind die Dicarbonsäuredihalogenide und die Dicarbon- säuredialkylester, insbesondere die Dicarbonsäuredichloride und die Dicarbon- säuredimethylester und Dicarbonsäurediphenylester.
Der Ersatz der Carbonatgruppen durch die aromatischen Dicarbonsäureestergruppen erfolgt im wesentlichen stöchiometrisch und auch quantitativ, so dass das molare Verhältnis der Reaktionspartner sich auch im fertigen Polyestercarbonat wiederfindet. Der Einbau der aromatischen Dicarbonsäureestergruppen kann sowohl statistisch als auch blockweise erfolgen.
Bevorzugte Herstellungsweisen der erfindungsgemäß zu verwendenden Polycarbonate, einschließlich der Polyestercarbonate, sind das bekannte Grenzflächen- verfahren und das bekannte Schmelzumesterungsverfahren.
Im ersten Fall dient als Kohlensäurederivat vorzugsweise Phosgen, im letzteren Fall vorzugsweise Diphenylcarbonat. Katalysatoren, Lösungsmittel, Aufarbeitung, Reaktionsbedingungen etc. für die Polycarbonatherstellung sind in beiden Fällen hinreichend beschrieben und bekannt.
Komponente A
Erfindungsgemäß besonders bevorzugte Flammschutzmittel sind Sulfonsäuresalze, Sulfonsäureamidsalze, halogenierte Benzoesäureestersalze und halogenierte Oligo- oder Polycarbonate.
Besonders geeignete Sulfonsäuresalze sind solche der allgemeinen Formel (I)
worin
R eine aromatische oder aliphatische Gruppe, bevorzugt ein geradkettiger oder verzweigter aliphatischer Rest mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen oder ein aromatischer Rest mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen, die ganz oder teilweise halogeniert, insbesondere auch teilweise- oder völlig fluoriert sein können, bedeutet, wobei Verbindungen mit R = linearem oder verzweigtem ali- phatischen Rest mit 1 bis 18 C-Atomen und mit mindestens einem Fluoratom, insbesondere perfluoralkylierte Verbindungen mit 2 bis 12 C-Atomen besonders geeignet sind,
M M ein beliebiges Metall insbesondere Alkali- und Erdalkalimetalle bedeutet, und n eine der Valenz, von M entsprechende Zahl ist.
Diese sind etwa in der US 4 239 678 beschrieben. Besonders bevorzugt sind ganz oder teilweise fluorierte Sulfonsäuresalze der allgemeinen Formel (I). Beispielhaft seien Natrium- oder Kaliumperfluorbutansulfonat, Natrium- oder Kaliumperfluor- methansulfonat, Natrium- oder Kalium-2,5-dichlorbenzolsulfonat, Natrium- oder Kalium-2,4,5-trichlorbenzolsulfonat, Natrium- oder Kaliumdiphenylsulfonsulfonat und Natrium- oder Kalium-2-formylbenzolsulfonat genannt. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird Kaliumperfluorbutansulfonat als Flammschutzmittel eingesetzt.
Besonders geeignete Flammschutzmittel sind ferner die in der US 4 727 101 beschriebenen Sulfonsäureamidsalze der allgemeinen Formel (IT)
(Ar-SO2-NR)n- Mn (D)
worin
Ar ein aromatischer Rest und R ein monovalenter aliphatischer Rest ist oder Ar und R zusammen einen divalenten aromatischen Rest bilden,
M ein beliebiges Kation ist und
n der Valenz von M entspricht.
Besonders bevorzugte Sulfonsäureamidsalze sind Natrium- und Kalium-(N-benzol- sulfonyl)-benzolsulfonamid.
Als Flammschutzmittel kommen ferner aromatische Sulfonsäuresalze in Betracht.
Insbesondere sind dies die in den US 3 940 366 und US 3 933 734 beschriebenen Metallsalze monomerer oder polymerer aromatischer Sulfonsäuren, die aus der US
3 953 399 bekannten Sulfonsäuresalze monomerer und polymerer aromatischer
Carbonsäuren und deren Ester sowie die in den US 3 926 908 und US 4 104 246 beschriebenen Sulfonsäuresalze aromatischer Ketone.
Beispiele hier für sind: Natrium- oder Kalium-2,5-dichlorbenzolsulfat, Natrium- oder Kalium-2,4,5-trichlorbenzolsulfat, Natrium- oder Kaliumpentachlorbenzoat,
Natrium- oder Kalium-2,4,6-trichlorbenzoat, Natrium- oder Kalium-2,4-dichlor- benzoat, Natrium- oder Kalium-diphenylsulfon-sulfonat, Natrium- oder Kalium-2- formylbenzolsulfonat, Natrium- oder Kalium-(N-benzolsulfonyl)-benzolsulfonamid.
Geeignete halogenierten Oligo- oder Polycarbonate sind fluorierte, chlorierte und/oder bromierte Oligo- oder Polycarbonaten, wobei die Oligo- oder Polycarbonate mindestens eine fluor-, chlor- und/oder bromierte Dioleinheit aufweisen und ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts Mw 500 bis 100 000, bevorzugt 1 000 bis 40 000 und besonders bevorzugt 1 000 bis 8 000 haben.
Besonders geeignet sind Oligo- oder Polycarbonate, welche als Dioleinheit zwischen 0,1 und 100 Gew.-%, bevorzugt zwischen 1 und 100 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 10 und 100 Gew.-%, vorzugsweise 100 Gew.-% fluoriertes, chloriertes und/oder bromiertes 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan enthalten. Besonders bevorzugt geeignet ist als Diol 2,2-Bis-(3,5-dibrom-4-hydroxyphenyl)-propan (Tetra- brombisphenol). Vorzugsweise wird ein Poly- oder Oligocarbonat aus 2,2-Bis-(3,5- dibrom-4-hydroxyphenyl)-propan verwendet. Als Verzweiger und Kettenabbrecher können optional die gleichen Verbindungen verwendet werden, wie für die Poly- carbonatmatrix selbst.
Komponente B
Als Antistatikum enthalten die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen mindestens eine Polyalkylenetherverbindung der allgemeinen Formel (V)
R1-O-(CxH2xO)π-R2 (V).
L Formel (V) stehen
Ri und R2 unabhängig voneinander für Wasserstoff, einen gesättigten oder unge- sättigten Kohlenwasserstoffrest oder einen Acylrest,
x für die Zahlen 2 oder 3, wobei der Wert von x in demselben Molekül zwischen 2 und 3 variieren kann und der Anteil der Monomeren mit x = 3 mindestens 75 Gew.-%, bevorzugt mindestens 80 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 90 Gew.-% ist, und
n für eine Zahl, die so gewählt ist, dass das mittlere Molekulargewicht des Polyalkylenethers (bestimmt durch Messung der OH-Zahl) > 2000 g mol"1, bevorzugt > 3000 g mol"1, insbesondere > 3500 g mol"1 ist.
Bei Polyalkylenethern der Formel (V), die gleichzeitig Monomereinheiten mit x = 2 und x = 3, das heißt sowohl Ethylen- als auch Propylenoxideinheiten enthalten, können diese in der PolyaUcylenetherkette sowohl statistisch verteilt als auch in Blöcken aus reinem Polyethylenoxid, reinem Polypropylenoxid und/oder statistisch gemischtem Polyethylenpropylenoxid angeordnet sein. Bevorzugt sind lineare Dreiblockcopolymere, die aus Homopolymerisatblöcken aufgebaut sind.
Bevorzugte PolyaUcylenether sind reine Polypropylenoxide sowie Dreiblockcopoly- mere der allgemeinen Formel X-Y-X mit einem mittelständigen Polypropylenoxid-
Block Y und endständigen Polyethylenoxidblöcken X. Der zusammengenommene Anteil der beiden endständigen Polyethylenblöcke X am Dreiblockcopolymer kann 0 bis 40, vorzugsweise 0 bis 30, insbesondere 0 bis 20 Gew.-% betragen. Dementsprechend beträgt der Anteil des mittelständigen Polypropylenoxidblocks Y 60 bis 100, bevorzugt 70 bis 100, insbesondere 80 bis 100 Gew.-%. Die Herstellung der
Dreiblockcopolymere erfolgt in an sich bekannter Weise durch Polymerisation,
wobei zunächst ein mittelständiger Polypropylenoxidblock Y hergestellt wird, an dessen beiden Enden je ein Block aus Ethylenoxideinheiten angelagert wird (siehe z.B. N. Schönfeld, Grenzflächenaktive Ethylenoxid-Addukte, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart, 1976, Seiten 53 ff). Bevorzugte Dreiblock- copolymere und deren Herstellung sind auch in EP-A-0 135 801 und EP-A-0 018 591 beschrieben.
Die als Komponente (B) eingesetzten Polyalkylenether können zur Verstärkung ihrer antistatischen Wirkung auch gemäß dem in EP-A2-0 278 348 und U.S. 4,920,166 beschriebenen Verfahren mit Radikalbildnern umgesetzt werden. Als radikalbildende
Substanzen kommen die als Initiatoren für die radikalische Polymerisation bekannten, handelsüblichen Verbindungen sowie alle sonstigen Verbindungen in Frage, die bei Temperaturen zwischen 20 und 200°C ausreichend schnell unter Bildung von Radikalen zerfallen. So kann man beispielsweise Diacylperoxide wie Dibenzoyl- peroxid, substituierte Dibenzoylperoxide und Dilauroylperoxid, Acylsulfonyl- peroxide wie Acetylcyclohexansulfonylperoxid, Peroxydicarbonate wie Dicyclo- hexyl- und Di-tert.-butylperoxydicarbonat, Acylperester wie tert.-Butylperpivalat und tert.-Butylperbenzoat, Dialkylperoxide wie Dicumyl- und Di-tert.-butylperoxid, Hydroperoxide wie Cumylhydroperoxid und tert.-Butylhydroperoxid und andere Peroxyverbindungen sowie aliphatische und araliphatische Azoverbindungen einsetzen. Bevorzugte Radikalbildner zerfallen ausreichend schnell bei Temperaturen von 60 bis 140°C, z.B. Azodiisobutyronitril, Di-tert.-butylperoxid, Dibenzoylper- oxid, tert.-Butylperbenzoat, Dicumylperoxid und l,3-Bis-(tert.-butylperoxy- isopropyl)benzol. Besonders bevorzugt wird Dibenzoylperoxid verwendet.
Die erfindungsgemäßen, durch Umsetzung mit Radikalbildnern modifizierten Polyalkylenether kann man durch einfaches Rühren des Radikalbildners mit dem jeweiligen Poylalkylenether bei Temperaturen zwischen 50 und 150°C herstellen. Die dabei eingesetzte Menge der Radikalbildner bezogen auf die Menge an Poly- alkylenether beträgt 0,05 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 2,0 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,25 bis 1,0 Gew.-%.
Aufgrund ihrer geringeren Weichmacherwirkung und ihrer geringeren Flüchtigkeit, nicht aber aufgrund ihrer höheren Effizienz als Antistatikum kommen bevorzugt solche Polyalkylenether mit einem zahlengemittelten Molekulargewicht von > 2000 g mol"1, vorzugsweise von > 3000 g mol"1, insbesondere von > 3500 g mol"1 zum
Einsatz.
Komponente C
Als Komponente C können die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen auch fluorierte Polyolefine als Antitropfmittel enthalten.
Die fluorierten Polyolefine können auch in Form eines Masterbatches eingesetzt werden, welcher durch Emulsionspolymerisation mindestens eines monoethylenisch ungesättigten Monomers in Gegenwart einer wässrigen Dispersion des fluorierten
Polyolefins hergestellt wird. Bevorzugte Monomerkomponenten sind Styrol, Acryl- nitril und Mischungen daraus. Das Polymerisat wird nach saurer Fällung und nachfolgender Trocknung als rieselfähiges Pulver eingesetzt.
Die Koagulate, Präcompounds bzw. Masterbatches besitzen üblicherweise Feststoffgehalte an fluoriertem Polyolefin von 5 - 95 Gew.-%, vorzugsweise 7 bis 60 Gew.-%.
Bei bestimmten Anforderungen an den Flammschutz können die Zusammensetzungen zusätzlich fluorierte Kohlenwasserstoffe, insbesondere fluorierte Polyolefine enthalten. Die verwendbaren fluorierten Polyolefine sind hochmolekular und besitzen
Glasübergangstemperaturen von über -30°C, in der Regel von über 100°C. Die Fluorgehalte der fluorierten Polyolefine betragen vorzugsweise 65 bis 76 Gew.-%, insbesondere von 70 bis 76 Gew.-%. Der mittlere Teilchendurchmesser d5o der fluorierten Polyolefine beträgt von 0,05 bis 1000 μm, vorzugsweise 0,08 bis 20 μm. Im Allgemeinen haben die fluorierten Polyolefine eine Dichte von 1,2 bis 2,3 g/cm3.
Bevorzugte fluorierte Polyolefine sind Polytetrafluorethylen, Polyvinyliden-fluorid,
Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen- und Ethylen/Tetrafluorethylen-Copolymerisa- te. Derartige fluorierte Polyolefine sind beispielsweise in Schildknecht „Vinyl- und Related Polymer", John Wiley & Sons, Inc. New York, 1962, S. 484-494; Wall „Fluoropolymers", Wiley-Interscience, John Wiley & Sons, Inc. New York, Band 13, 1970, S. 623-654; „Modern Plastics Encyclopedia", 1970-1971, Band 47, Nr. 10 A,
Oktober 1970, Mc Graw-Hill, Inc., New York, S. 134 und 774; „Modern Plastics Encyclopedia", 1975-1976, Oktober 1975, Band 52, Nr. 10 A, Mc Graw-Hill, Inc., New York, S. 27, 28 und 472 sowie in den US 3 671 487, US 3 723 373 und US 3 838 092 beschrieben.
Die Menge der einzusetzenden fluorierten Kohlenwasserstoffe in der thermoplastischen Formmasse hängt von den gewünschten Materialeigenschaften ab und kann in weiten Grenzen variiert werden. Vorzugsweise beträgt die Menge der fluorierten Polyolefine 0,001 bis 0,5 Gew.-%, insbesondere 0,01 bis 0,1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmasse.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung wird als fluorierter Kohlenwasserstoff Polytetrafluorethylen eingesetzt. Ein besonders gutes Flammschutzverhalten der Zusammensetzung ohne Verschlechterung der übrigen Materialeigenschaften wird erzielt, wenn Polytetrafluorethylen in einer Menge von
0,001 bis 0,5 Gew.-%, insbesondere 0,01 bis 0,1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmasse eingesetzt wird.
Komponente D
Es ist zur Erreichung von verbesserten Kunststoffformmassen auch möglich, dass zusätzlich noch mindestens ein weiterer in thermoplastischen Kunststoffen, bevorzugt Poly- und Copolycarbonaten, üblicherweise vorhandener Zusatzstoff wie z.B. Stabilisatoren (wie z.B. in EP AI 0 839 623 oder EP AI 0 500 496 beschrie- ben) besonders Thermostabilisatoren, insbesondere organische gehinderte Phenole, gehinderte Amine (HALS), Phosphite oder Phosphine, beispielhaft und vorzugsweise
Triphenylphosphin, weitere bekannte Entformungsmittel, beispielhaft und vorzugsweise Fettsäureester des Glycerins oder Tetramethanolmethans, wobei ungesättigte Fettsäure auch ganz oder teilweise epoxidiert sein können, insbesondere Glycerin- monostearat (GMS) oder Pentaerythrittetrastearat (PETS), UV-Absorber, beispiel- haft und vorzugsweise Hydroxy-Benzotriazole, Hydroxybenzophenone und Hydroxy- triazine, Füllmittel, Glasfasern, Schaummittel, Farbstoffen, Pigmente, optische Aufheller, Umesterungskatalysatoren und Nukleierungsmittel eingearbeitet wird.
Geeignete Glasfasern sind alle im Handel erhältlichen Glasfasersorten und -typen , also geschnittene Glassorten Langglasfasern (chopped Strands) und Kurzglas (milled fibres), sofern sie durch geeignete Schlichten Polycarbonat — verträglich ausgerüstet sind. Die zur Herstellung der Formmassen verwendeten Glasfasern sind aus E - Glas hergestellt. Unter E-Glas versteht man nach DIN 1259 ein Aluminium-Bor-Silikat- Glas, mit einem Alkalioxid-Gehalt unter 1 Gew.-%. Üblicherweise werden Glas- fasern mit einem Durchmesser von 8 bis 20 μm und einer Länge von 3 bis 6 mm
(chopped Strands ) verwendet. Es kann auch Kurzglas zum Einsatz kommen (milled fibres) , ebenso geeignete Glaskugeln.
Die oben aufgeführten allgemeinen oder in Vorzugsbereichen aufgeführten Defi- nitionen bzw. Erläuterungen können jedoch auch untereinander, also zwischen den jeweiligen Bereichen und Vorzugsbereichen beliebig kombiniert werden. Sie gelten für die Endprodukte sowie für die Vor- und Zwischenprodukte entsprechend.
Die erfindungsgemäßen Formmassen enthaltend die Komponenten A und B, gege- benenfalls C und/oder D und gegebenenfalls weitere Zusätze. Sie werden hergestellt, indem man die jeweiligen Bestandteile in bekannter Weise vermischt und bei Temperaturen von 250°C bis 380°C in üblichen Aggregaten wie Innenknetern, Extrudern und Doppelwellenschnecken schmelzcompoundiert oder schmelzextrudiert.
Die Vermischung der einzelnen Bestandteile kann in bekannter Weise sowohl sukzessive als auch simultan erfolgen, und zwar sowohl bei etwa 20°C (Raumtemperatur) als auch bei höherer Temperatur.
Die erfindungsgemäßen thermoplastischen Zusammensetzungen eignen sich aufgrund ihrer ausgezeichneten Flammwidrigkeit, ihrer guten mechanischen und thermischen Eigenschaften sowie aufgrund ihres guten Verarbeitungsverhaltens zur Herstellung von Formkörpern jeglicher Art, sowohl transparent, transluzent, als auch gedeckt eingestellt. Die Formkörper können prinzipiell nach allen bekannten Ver- fahren hergestellt werden, z.B. durch Spritzguss und Extrasion. Bevorzugt eignen sich die Formmassen zur Herstellung von Formkörpern im Spritzgussverfahren.
Mögliche Anwendungen der erfindungsgemäßen Kunststoffzusammensetzungen sind:
1. Sicherheitsscheiben, die bekanntlich in vielen Bereichen von Gebäuden, Fahrzeugen und Flugzeugen erforderlich sind, sowie als Schilde von Helmen.
2. Herstellung von Extrasions- und Lösungsfolien für Displays oder Elektromotoren, auch Skifolien.
3. Herstellung von Blaskörpern (siehe beispielsweise US-Patent 2 964 794).
4. Herstellung von lichtdurchlässigen Platten, insbesondere von Hohlkammer- platten, beispielsweise zum Abdecken von Gebäuden wie Bahnhöfen,
Gewächshäusern und Beleuchtungsanlagen.
5. Zur Herstellung von Ampelgehäusen oder Verkehrsschildern.
6. Zur Herstellung von Schaumstoffen (siehe beispielsweise DE-A 1 031 507).
7. Zur Herstellung von Fäden und Drähten (siehe beispielsweise DE-A 1 137 167 und DE-A 1 785 137).
8. Als transluzente Kunststoffe mit einem Gehalt an Glasfasern für lichttech- nische Zwecke (siehe beispielsweise DE-A 1 554 020).
9. Zur Herstellung von Präzisionsspritzgussteilchen, wie beispielsweise Linsen- halterangen. Hierzu verwendet man Polycarbonate mit einem Gehalt an Glasfasern, die gegebenenfalls zusätzlich etwa 1 bis 10 Gew.-% MoS2, bezogen auf Gesamtgewicht, enthalten.
10. Optische Anwendungen, wie optische Speicher (CD, DVD) und deren Gehäuse, Schutzbrillen oder Linsen für Foto- und Filmkameras (siehe beispielsweise DE-A 2 701 173).
11. Als Lichtübertragungsträger, insbesondere als Lichtleiterkabel (siehe beispielsweise EP-A 0 089 801).
12. Als Elektroisolierstoffe für elektrische Leiter und für Steckergehäuse sowie Steckverbinder.
13. Als Trägermaterial für organische Fotoleiter.
14. Zur Herstellung von Leuchten, z.B. Scheinwerferlampen, als sogenannte "head-lamps" oder Streulichtscheiben oder Lampenabdeckungen.
15. Für medizinische Anwendungen, z.B . Oxygenatoren, Dialysatoren.
16. Für Haushaltsartikel, wie z.B. Küchenspülen und Briefkastengehäuse.
17. Für Gehäuse, wie z.B. Elektro verteilerschränke, Elektrogeräte, Haushaltsgeräte.
18. Bauteile von Haushaltsartikeln, Elektro- und Elektronikgeräten.
19. Zur Herstellung von Motorrad- und S chutzhehnen.
20. Automobilteile, wie Verglasungen, Armaturenbretter, Karosserieteile und Stoßdämpfer.
Bevorzugt ist dabei die Verwendung der erfindungsgemäßen Kunststoffzusammensetzungen für
1. Sicherheitsscheiben, sowie als Schilde von Helmen.
2. Herstellung von lichtdurchlässigen Platten, insbesondere von Hohlkammerplatten, beispielsweise zum Abdecken von Gebäuden wie Bahnhöfen, Gewächshäusern und Beleuchtungsanlagen.
3. Optische Anwendungen, wie optische Speicher (CD, DVD) und deren
Gehäuse, Schutzbrillen oder Linsen für Foto- und Filmkameras (siehe beispielsweise DE-A 2 701 173).
4. Für Gehäuse, wie z.B. Elektroverteilerschränke, Elektrogeräte, Haushalts- gerate.
5. Zur Herstellung von Leuchten, z.B. Scheinwerferlampen, als sogenannte "head-lamps" oder Streulichtscheiben oder Lampenabdeckungen.
6. Zur Herstellung von Motorrad- und Schutzhelmen.
Von Interesse ist auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Kunststoffzusammensetzung zur Herstellung von Mehrschichtsystemen. Hierbei wird die erfindungsgemäßen Kunststoffzusammensetzung in dünner Schicht auf einen geformten Gegenstand aus einem Kunststoff welcher nicht antistatisch ausgerüstet ist, aufgebracht. Das Aufbringen kann zugleich mit oder unmittelbar nach der Formgebung des Formkörpers geschehen, zum Beispiel durch Coextrasion oder Mehrkomponen- tenspritzguss. Das Aufbringen kann aber auch auf den fertig geformten Grandkörper geschehen, z.B. durch Lamination mit einem Film oder durch Beschichtung mit einer Lösung.
Gegenstand der Erfindung sind ebenfalls Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Formmassen, ihre Verwendung zur Herstellung von Formkörpern jeglicher Art sowie diese Formkörper selbst.
Beispiele
PCI
Polycarbonat auf Basis Bisphenol A mit einer relativen Lösungsviskosität von 1,28 gemessen in Methylenchlorid bei 25 °C und in einer Konzentration von 0,5 g/100 ml der Bayer AG, Leverkusen, Deutschland mit dem Handelsnamen Makrolon® 2808.
PC2
Polycarbonat auf Basis Bisphenol A mit einer relativen Lösungsviskosität von 1,24 gemessen in Methylenchlorid bei 25°C und in einer Konzentration von 0,5 g/100 ml der Bayer AG, Leverkusen, Deutschland mit dem Handelsnamen Makrolon® 2408.
Komponente A.l
Kaliumperfluorbutansulfonat der Bayer AG, Leverkusen, Deutschland.
Komponente A.2
Kaliumdiphenylsulfonat (ist kommerziell erhältlich z.B. bei Seal Sands Chemicals Ltd, a Cambrex Company, Middlesbrough, TS2 1UB, United Kingdom oder einfach darstellbar gemäß US 3,948,851).
Komponente A.3
Terrabrombisphenololigocarbonat (Great Lakes Chemical Corp., Lafayette, IN, USA)
Komponente B.l (AT36) Modifizierter linearer Polypropylenglykol: Zur Herstellung wird 1,0 kg eines linearen
Polypropylenglykols mit einem zahlengemittelten Molekulargewicht von ca. 2000 g mol"1 (OH-Zahl=56) im Vakuum bei 120°C entgast und nachfolgend mit Stickstoff gesättigt. Nach Zugabe von 6,6 g Dibenzoylperoxid bei einer Temperatur < 40°C wird die resultierende Mischung unter Stickstoff für 8 Stunden bei 80 bis 85°C umgesetzt.
Komponente B.2 (5168)
Dreiblockcopolymer mit der Struktur X-Y-X mit einem mittelständigen Polypropylenoxidblock Y und endständigen Polyethylenoxidblöcken X. Der Propylen- oxidgehalt des Blockcopolymers ist 86,7 Gew.-%; das zahlengemittelte Molekular- gewicht beträgt ca. 4000 g mol"1 (OH-Zahl = 27).
Komponente C.l
Polytetrafluorethylen (Teflon 6CN, Du Pont de Nemours, Wilmington, DE, USA)
Komponente D.l
PETS (Pentaerythrittetrastearat der Henkel AG, Düsseldorf, Deutschland)
Komponente D.2
Titandioxid (Cronos Titan C12230)
Zur Herstellung von Vergleichsproben welche den Stand der Technik exemplarisch darstellen wurden ferner die Verbindungen O.l und O.2 verwendet:
Komponente O.l Armostat 3002 (Natriumalkansulfonat, Akzo Nobel Chemicals GmbH, Düren,
Deutschland)
Komponente O.2
Statexan Kl (Natriumalkansulfonat, Bayer AG, Leverkusen, Deutschland)
Herstellung und Prüfung der erfϊndungsgemäßen Formmassen
Zur Herstellung der Probekörper wird Polycarbonat bei 280-295°C auf einem Zwei- wellenextuder mit der in Tabelle 1 angegebenen Menge von Additiven kompoundiert und anschließend granuliert.
Aus diesem Granulat werden anschließend Rechteckplatten bei 300 oder 320°C Massetemperaturen abgespritzt (155 mm x 75 mm x 2 mm).
Die Platten werden nach 2 oder mehr Stunden Lagerung dem Staubtest unterzogen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Staubtest
Um die Staubanlagerang im Laborversuch zu untersuchen, werden die gespritzten
Platten einer Atmosphäre mit aufgewirbeltem Staub ausgesetzt. Dazu wird ein 2-1- Becherglas mit einem 80 mm langen Magnetrührstab mit dreieckigem Querschnitt mit Staub (Kohlenstaub/20 g Aktivkohle, Riedel-de Haen, Seelze, Deutschland, Artikel Nr. 18003) ca. 1 cm hoch gefüllt. Mit Hilfe eines Magnetrührers wird der Staub aufgewirbelt. Nach dem Stoppen des Rührers wird der Probekörper 7 sec lang dieser Staubatmosphäre ausgesetzt. Je nach verwendetem Probekörper setzt sich mehr oder weniger Staub auf den Probekörpern ab.
Die Beurteilung der Staubanlagerangen (Staubfiguren) wird visuell durchgeführt. Platten welche Staubfiguren aufwiesen wurden negativ (-) bewertet, praktisch staubfigurenfreie Platten mit (+) bewertet.
Die Flammwidrigkeit wird gemäß UL94V (Brennbarkeit fester Kunststoffproben, Underwriters Laboratories, Northbrook, Illinois, USA) beurteilt an Stäben mit einer Dicke von 1,6 mm oder 3,2 mm.
Tabelle 1: Zusammensetzungen der einzelnen Proben (t = transparent, w= weiß, o=opak oder transluzent, n.b. = nicht bestandener UL-Test. Dicke = Dicke der Probe für den UL-Test)
Die Vergleichsbeispiele V3 und V4 zeigen, dass mit herkömmlichen Antistatika (Armostat3002 oder Statexan) zwar Staubfreiheit erzielt wird, jedoch trotz Zugabe von Flammschutzmitteln der UL-Test nicht bestanden werden kann.
Die Vergleichsbeispiele VI bis V2 zeigen, dass flammgeschütztes PC alleine Staubfiguren bildet.
Die Vergleichsbeispiele V5 bis V8 zeigen, dass durch Zusatz der erfindungsgemäßen Polyalkylenetherverbindung ohne Flammschutzmittel Staubfiguren nicht verhindert werden können.
Dagegen ist es mit den erfindungsgemäßen Polyalkylenetherverbindung in Kombination mit den erfindungsgemäßen Flammschutzmitteln in den erfindungsgemäßen Beispielen 1 bis 10 möglich sowohl transparente als auch gedeckte Einstellungen mit bestandenen Tests VO bzw. V2 nach UL und ohne Staubfiguren zu erhalten.
Es konnte also ein synergistischer Effekt zwischen den erfindungsgemäßen Polyalkylenetherverbindung und den erfindungsgemäßen Flammschutzmitteln gefunden werden, welcher es gestattet den eingangs definierten Anforderangskatalog zu erfüllen.
Claims
Patentansprttche :
1. Zusammensetzungen enthaltend:
• aromatisches Polycarbonat oder Polyestercarbonat,
• mindestens ein halogeniertes und/oder schwefelhaltiges Flammschutzmittel
• mindestens eine Polyalkylenetherverbindung auf Basis von Propylenoxid und Ethylenoxid mit einem Propylenoxidanteil von > 75 Gew.-%, bevor- zugt > 80 Gew.-%, besonders bevorzugt >90 %, gegebenenfalls noch
• ein fluoriertes Polyolefm,
• ein feinteiliges anorganisches Material,
• eine weitere Polymerkomponente sowie
• weitere handelsübliche Polymeradditive.
2. Verwendung von Zusammensetzungen gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von Formkörpern durch Spritzguss- oder Extrusionsverfahren.
3. Formkörper und Extrudate enthaltend Zusammensetzungen gemäß An- sprach 1.
4. Verfahren zur Herstellung von Zusammensetzungen gemäß Ansprach 1 durch Mischen der entsprechenden Bestandteile.
6. Verwendung von Zusammensetzungen gemäß Anspruch 1 als Masterbatch zur Additivierung von Polycarbonaten.
7. Verfahren zur Herstellung von Zusammensetzungen gemäß Ansprach 1 durch Mischen von Polycarbonat mit einer Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 als Masterbatch.
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