EP2609246A1 - Thermoplastic molding compound, method for producing same, and use thereof - Google Patents

Thermoplastic molding compound, method for producing same, and use thereof

Info

Publication number
EP2609246A1
EP2609246A1 EP11746262.2A EP11746262A EP2609246A1 EP 2609246 A1 EP2609246 A1 EP 2609246A1 EP 11746262 A EP11746262 A EP 11746262A EP 2609246 A1 EP2609246 A1 EP 2609246A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vegetable oil
component
oil
ethylenically unsaturated
molding composition
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Withdrawn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
EP11746262.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Konrad Knoll
Michel Pepers
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.)
Ineos Styrolution Europe GmbH
Original Assignee
BASF SE
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
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to EP11746262.2A priority Critical patent/EP2609246A1/en
Publication of EP2609246A1 publication Critical patent/EP2609246A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • C08K9/00Use of pretreated ingredients
    • C08K9/08Ingredients agglomerated by treatment with a binding agent

Definitions

  • the present invention relates to a thermoplastic molding composition, at least comprising particles of non-oxidatively polymerized vegetable oil, which is crosslinked via functional groups, as component (A), at least one thermoplastic polymer as component (B), optionally at least one resin as component (C ), optionally at least one filler as component (D) and optionally further additives, a process for their preparation and their use.
  • Linoleum is a flooring developed by Frederick Walton in 1863, which consists mainly of oxidatively polymerized linseed oil, rosin, cork and wood flour, titanium oxide, dyes and a jute fabric. Advantages of linoleum are above all the resistance to oils, fats and tar. Linoleum is antistatic and has a mild fungicidal and bacteriostatic effect against various microorganisms. The cause of this effect is the permanent emission of small amounts of various aldehydes, such as hexanal, acrolein, acetaldehyde, etc., which come from the virtually never-ending Leinöloxidation in the air or are residues of the oxidation reaction in the manufacturing process.
  • various aldehydes such as hexanal, acrolein, acetaldehyde, etc.
  • linoleum Disadvantages of linoleum are, for example, that the typical linoleum odor in susceptible persons can demonstrably cause mucous membrane irritation and allergies. Furthermore, linoleum is not very puncture resistant and not suitable for use in damp rooms. In addition, linoleum is very sensitive to alkalis and is chemically degraded by them.
  • thermoplastic molding compositions prepared from renewable raw materials should have at least 50% ingredients from natural sources.
  • the cost of such new molding compounds should be comparable to those for synthetic molding compositions.
  • the new thermoplastic molding compounds should comply with the regulations and requirements for plastics used in connection with foodstuffs. JP 03-241083 of Tajima Inc. discloses a floor covering and a method for its production.
  • This flooring is obtained by mixing a polymerizable vegetable oil such as linseed oil, a thermoplastic elastomer such as a styrene elastomer or styrene-butadiene block copolymer, a curing agent such as trimethylolpropane trimethacrylate and a filler such as cork powder or wood chips into the desired shape are brought and then irradiated with high-energy rays, for example, with UV radiation.
  • the material thus obtained contains no particles but consists of a more or less homogeneous, hardened mass, which is then no longer thermoplastically processable.
  • the object of the present invention is to provide a thermoplastic molding composition which consists to a major part of substances which are of natural origin, which, depending on the mixing ratio of the components, has a stiffness which is comparable to that of impact-resistant polystyrene (Hl PS), or is elastic, and which can be produced inexpensively. Furthermore, the thermoplastic molding composition is said to have improved mechanical properties, for example with regard to scratch resistance, compared with materials of the prior art and show a favorable combination of stiffness / surface hardness with impact resistance and resistance to aging and weathering.
  • thermoplastic molding composition according to the invention comprising at least
  • thermoplastic polymer at least one thermoplastic polymer as component (B),
  • thermoplastic molding composition according to the present invention will be described in detail below.
  • thermoplastic molding composition according to the invention are as component A particles of non-oxidatively polymerized vegetable oil, which is crosslinked via functional groups included.
  • Suitable vegetable oils which are non-oxidatively polymerized according to the invention, and are present in this polymerized form in the particle as component A in the thermoplastic molding composition are, for example, in Drying oils and related products, 2005, published by Wiley-VCH, Weinheim, pages 1 to 16 , called.
  • Examples of preferred vegetable oils are selected from the group consisting of linseed oil, perilla oil, tung oil, oiticica oil, fish oils, safflower oil, sunflower oil, soybean oil, cottonseed oil and mixtures thereof.
  • linseed oil, soybean oil or a mixture thereof is used.
  • the present invention relates, in a preferred embodiment, to the thermoplastic molding composition of the invention, wherein the vegetable oil is selected from the group consisting of linseed oil, perilla oil, tung oil, oiticica oil, fish oils, safflower oil, sunflower oil, soybean oil, cottonseed oil and mixtures thereof.
  • the vegetable oil is selected from the group consisting of linseed oil, perilla oil, tung oil, oiticica oil, fish oils, safflower oil, sunflower oil, soybean oil, cottonseed oil and mixtures thereof.
  • oils can be obtained on an industrial scale by cold or hot pressing of the respective seeds.
  • a purification of the oils obtained by distillation is optionally performed.
  • the polymerization of the vegetable oil present in component A of the thermoplastic molding composition according to the invention is effected by a non-oxidative polymerization.
  • the first step of the polymerization reaction according to the invention is preferably an isomerization of the non-conjugated double bonds into conjugated double bonds.
  • isomerization is not necessary for the formation of conjugated double bonds.
  • the non-oxidative polymerization of the at least one vegetable oil preferably takes place in a Diels-Alder reaction, particularly preferably in an intermolecular Diels-Alder reaction.
  • the at least one non-oxidatively polymerized vegetable oil present in component A of the thermoplastic molding composition according to the invention is the product of an intermolecular Diels-Alder reaction of the at least one vegetable oil. It is also possible according to the invention for additional products of the intramolecular Diels-Alder reaction of the at least one vegetable oil to be present in component A. However, since the intramolecular reaction prevents an increase in the molecular weight of the polymer, it is not preferred.
  • the particles present as component A comprise a copolymer of at least one vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer.
  • the present invention therefore also relates to the molding composition according to the invention, wherein the particles (component A) comprise a vegetable oil polymer and / or a copolymer of vegetable oil with at least one ethylenically unsaturated monomer.
  • the non-oxidative polymerization of the at least one vegetable oil is carried out in the presence of ethylenically unsaturated and thus polymerizable compounds.
  • ethylenically unsaturated compounds are all monomers known to those skilled in the art, which can polymerize under thermal conditions and / or in the presence of radical initiators with the compounds present in the reaction mixture, preferably free-radically.
  • suitable ethylenically unsaturated monomers are, for example, monomers of the general form
  • R 7 , R 8 independently of one another can denote hydrogen, C 1 -C 20 -alkyl, C 2 -C 2 o-alkenyl, C 2 -C 20 -alkynyl, C 5 -C 20 -aryl, where the alkyl, alkenyl and alkynyl radicals may be linear or branched and optionally with functional len groups selected from the group consisting of amine, imine, ether, hydroxy, aldehyde, keto, carboxylic acid, carboxylic anhydride, nitrile group, may be substituted.
  • R 1 to R 3 independently of one another are hydrogen or C 1 -C 20 -alkyl, more preferably hydrogen, methyl, ethyl or propyl, and R 4 to R 8 are each independently hydrogen, methyl or ethyl. Most preferably, R 1 is hydrogen or methyl, and R 2 to R 8 are hydrogen.
  • styrene, ⁇ -methylstyrene, para-methylstyrene, para-tert-butylstyrene, vinyltoluene or mixtures are used as ethylenically unsaturated aromatic monomers.
  • Other ethylenically unsaturated monomers suitable for preparing the vegetable oil-monomer copolymer according to the invention are, for example, ⁇ , ⁇ -unsaturated monocarboxylic acids or derivatives thereof, for example acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylonitrile, methacrylonitrile and mixtures thereof, more preferably acrylonitrile.
  • the particle present as component (A) contains a vegetable oil-monomer copolymer which, in addition to the at least one vegetable oil, contains at least one monomer selected from the group consisting of styrene, ⁇ -methylstyrene, vinyltoluene, acrylonitrile and mixtures thereof.
  • the polymeric material present in component A thus preferably contains, after the non-oxidative polymerization, in the presence of the monomers mentioned, polymeric molecules in which vegetable oil units and the stated monomers are preferably uniformly distributed.
  • the said ethylenically unsaturated monomers polymerize with the vegetable oil present and / or the non-oxidatively polymerized vegetable oil preferably by thermally induced radical formation.
  • the monomer is added slowly to the vegetable oil initially introduced.
  • to 1 mole of pure linseed oil at 250 ° C 3 moles of styrene are added within 20 hours and heated for another 10 hours.
  • the reaction solution is then preferably completely styrene-free and contains, for example, only 0.6% of polystyrene (based on styrene used).
  • the polymeric material contained in the particle present as component A based on at least one vegetable oil and optionally at least one of the abovementioned ethylenically unsaturated monomers, is used before or after the preferred Diels-Alder reaction for the formation of intermolecular carbon-carbon Single and double bonds according to the invention provided with functional groups.
  • the functional groups into the particles present as component A for example, the vegetable oil present before the non-oxidative polymerization or the Diels-Alder reaction carried out according to the preferred one, if appropriate in the presence of the abovementioned ethylenically unsaturated monomers with at least one further ethylenic unsaturated compound obtained functionalized with suitable, for example at least two hydroxyl-functional compounds in a transesterification reaction.
  • suitable for example at least two hydroxyl-functional compounds in a transesterification reaction.
  • Corresponding compounds are known per se to the person skilled in the art.
  • the at least one vegetable oil used according to the invention contains triple esters of the corresponding fatty acids with glycerol. By reacting these triple esters with compounds which have at least two hydroxyl functions, depending on the molar ratio of vegetable oil and compound which has at least two hydroxyl functions, corresponding esters which have at least one free hydroxyl function are formed.
  • compounds having at least two hydroxyl functions are preferably used, selected from the group consisting of ethylene glycol, 1, 2-propylene glycol, 1, 3-propanediol, 1, 4-butanediol, 1, 6-hexanediol, Neopentyl glycol, glycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol, sugar-alcohols derived from sugars such as sorbitol, etc., triethanolamine and mixtures thereof.
  • compounds which, in addition to at least one hydroxyl function have at least one amino function, for example ethanolamine, diethanolamine or mixtures thereof.
  • the at least one vegetable oil or the polymeric product obtained by the preferred Diels-Alder reaction is based on at least one vegetable oil and optionally at least one ethylenic unsaturation. saturated functionalized by reaction with a suitable compound in the ene reaction known in the art. If conjugated double bonds are still present in the product obtained, these will, at least in part, react with maleic anhydride in a Diels-Alder reaction.
  • any compound which appears suitable for an ene reaction to the person skilled in the art can generally be used, preferably selected from the group consisting of maleic anhydride, maleimide and mixtures thereof.
  • the present invention relates in particular to the thermoplastic molding composition according to the invention, wherein the functional groups present in the particle are selected from carboxylic acid anhydride group or hydroxy group.
  • the mechanism of the ene reaction is known to those of skill in the art and is described, for example, in U.S. Poth, Drying Oils and Related Products, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2002, page 12 and in JO Metzger, U. Biermann, Products of the thermal ene reaction of unsaturated fatty compounds and maleic anhydride, Fat Sei. Technol. No. 96 (1994) pages 321 to 323.
  • Functionalization of the at least one vegetable oil or of the polymer formed by the non-oxidative polymerization, which optionally contains ethylenically unsaturated monomers, makes functional groups, preferably carboxylic acid groups or carboxylic anhydride groups, particularly preferred
  • the functional groups introduced into the at least one vegetable oil or the abovementioned polymer can be reacted with appropriate reagents in order to achieve crosslinking via these functional groups.
  • reagents are used which have at least two functional groups which can react with the functional group present in the vegetable oil or the polymer, the functionalized polymer is crosslinked by reaction with these reagents.
  • Suitable reagents for crosslinking are, for example, compounds selected from the group consisting of compounds containing at least two OH, NH 2 , NHR, isocyanate functions and / or carboxylic acid function.
  • diols such as ethylene glycol, propylene glycol 1, 4-butanediol, hydroquinone, resorcinol or pyrocatechol, polyols such as glycerol, pentaerythritol or sugar alcohols, diamines such as ethylenediamine, hexamethylenediamine, decamethylenediamine, phenylenediamines, Amino alcohols such as ethanolamine, diethanolamine or triethanolamine, and mixtures thereof are particularly preferred.
  • diisocyanates such as hexamethylene diisocyanate, tolylene diisocyanate or isophorone isocyanate or oligoisocyanates are particularly preferred.
  • di- and oligoanhydrides such as oligomers of maleic anhydride with other vinylic monomers such as styrene, or the maleination products of di- and oligoenes such as unsaturated fats.
  • the reagent used is a compound which contains at least two hydroxyl functions
  • ester functions are formed in the polymeric material having the carboxylic acid functions which are preferably present.
  • amide functions are formed in the polymeric material with the preferably present carboxylic acid functions.
  • the reagent used is a compound which contains at least one hydroxyl function and at least one amine function, ester and amide functions are formed in the polymeric material having the carboxylic acid functions which are preferably present.
  • a diisocyanate is used as the crosslinking reagent, urethane groups are formed with hydroxyl functions present in the polymer.
  • the particles present in the thermoplastic molding composition as component A have a shell.
  • This particle shell preferably contains at least one thermoplastic polymer.
  • the thermoplastic polymer present in the shell is the same, which is also present as a matrix material (component (B)) in the molding composition according to the invention.
  • thermoplastic polymers are all polymers, ie homopolymers and copolymers, which can be reversibly deformed within a certain temperature range, whereby reversibly means that this process is carried out by cooling. tion and reheating until the molten state can be repeated as often as long as it does not start to overheat a thermal decomposition of the material.
  • thermoplastic polymers are generally suitable which have a glass transition temperature above room temperature, ie> 25 ° C.
  • a preferred range for the glass transition temperature is 50 to 200 ° C, more preferably 70 to 150 ° C.
  • the present invention also relates to the molding composition according to the invention, wherein the particles (component A) have a shell which is obtained either by grafting the non-oxidatively polymerized vegetable oil or by blending with at least one thermoplastic polymer.
  • thermoplastic polymers having a glass transition temperature of> 25 ° C. selected from the group consisting of homopolymers and copolymers composed of vinylic, aromatic monomers, ethylenically unsaturated monomers and / or dienes.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 independently of one another have the following meanings: R 5 , R 6 ,
  • R 7, R 8 are independently hydrogen, CrC 2 -alkyl, C 2 -C 2 -alkenyl, C 2 -C 20 - alkynyl, can 5 -C 20 aryl C, wherein the alkyl, alkenyl and alkynyl Radicals can be linear or branched and optionally with functional groups selected from the group consisting of amine, imine,
  • Ether hydroxy, aldehyde, keto, carboxylic acid, carboxylic anhydride, nitrile group, may be substituted.
  • R 1 to R 3 independently of one another are hydrogen or C 1 -C 20 -alkyl, particularly preferably hydrogen, methyl, ethyl or propyl, and R 4 to R 8 are each independently hydrogen, methyl or ethyl.
  • R 1 is hydrogen or methyl
  • R 2 to R 8 are hydrogen.
  • the shell comprises at least one thermoplastic polymer having a glass transition temperature of> 25 ° C., composed of monomers selected from the group consisting of styrene, ⁇ -methylstyrene, para-methylstyrene, 1,1-diphenylethylene, para tert-butylstyrene, vinyltoluene and mixtures thereof.
  • Ethylenically unsaturated monomers from which the thermoplastic polymers can be built up in the shell of the particles present as component (A) are selected from the group consisting of esters and nitriles of ⁇ , ⁇ -unsaturated mono- and dicarboxylic acids.
  • Preferred esters of these ⁇ , ⁇ -unsaturated monocarboxylic acids are reaction products of said monocarboxylic acid with compounds which carry at least one OH function, ie with monohydric or polyhydric alcohols.
  • Preferred methacrylic acid esters are C 1 -C 8 -alkyl esters of methacrylic acid, provided the glass transition temperature is> 25 ° C., for example methyl methacrylate (MMA), ethyl methacrylate, n-, i-propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, sec-butyl methacrylate, tert-butyl methacrylate. Butyl methacrylate, pentyl methacrylate, hexyl methacrylate, heptyl methacrylate, octylmethyl acrylate or 2-ethylhexyl methacrylate.
  • MMA methyl methacrylate
  • Preferred acrylic acid esters are C 1 -C 8 -alkyl esters of acrylic acid, provided the glass transition temperature is> 25 ° C., for example methyl acrylate, ethyl acrylate, n-, i-propyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, sec-butyl acrylate, tert-butyl acrylate, pentyl acrylate , Hexyl acrylate, heptyl acrylate, octyl acrylate or 2-ethylhexyl acrylate. It is also possible to use mixtures of two or more acrylates and / or methacrylates.
  • Suitable nitriles of ⁇ , ⁇ -unsaturated monocarboxylic acids are acrylonitrile and methacrylonitrile, with acrylonitrile being preferred.
  • Suitable ⁇ , ⁇ -unsaturated dicarboxylic acids or ⁇ , ⁇ -unsaturated dicarboxylic acid anhydrides are, for example, maleic acid or maleic anhydride.
  • all homo- or copolymerizable dienes can be present in the thermoplastic polymer which forms the shell of the particle present as component (A), provided that the glass transition temperature of the thermoplastic polymer is> 25 ° C.
  • 1,3-dienes particularly preferably 1,3-butadiene, 2,3-dimethylbutadiene, 1,3-pentadiene (piperylene) and / or isoprene. Since the glass transition temperature should be> 25 ° C, these monomers can be used only in small amounts, for example less than 25 wt .-%, preferably less than 15 wt .-%.
  • the shell of the particles present as component (A) comprises at least one thermoplastic polymer selected from the group consisting of polymethylmethacrylate (PMMA), poly-n-butylmethacrylate (PBMA), polystyrene, styrene-acrylonitrile (SAN), homopolymers and copolymers from vinylic, aromatic monomers, ethylenically unsaturated monomers and optionally small amounts of dienes and mixtures thereof.
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • PBMA poly-n-butylmethacrylate
  • SAN styrene-acrylonitrile
  • Particularly preferred monomer combinations in copolymers are styrene / acrylonitrile, alpha-methylstyrene / acrylonitrile, alpha-methylstyrene / styrene / acrylonitrile, styrene / methyl methacrylate, styrene /
  • polystyrene or copolymers containing styrene are used as the shell of the particle present as component A.
  • Polystyrene can be prepared by all methods known to those skilled in the art, for example cationic, anionic or free-radical initiated polymerization in emulsions, solutions or substance.
  • the polystyrene which is present as a shell in the particle has a weight-average molecular weight of preferably 5000 to 500 000 g / mol, more preferably 10000 to 200000 g / mol.
  • the polymer preferably used according to the invention can be introduced in the form of a block copolymer in combination with a diene block.
  • the mass ratio of B to S in the range 35/65 to 90/10, more preferably 40/60 to 80/20.
  • These block polymers are preferably prepared by anionic polymerization.
  • B-based diene rubbers are radically grafted with type S monomers.
  • SAN copolymer In a further particularly preferred embodiment, a copolymer of styrene and acrylonitrile is used as the shell of the particle present as component A.
  • This so-called SAN copolymer generally has a weight-average molecular weight of 5,000 to 300,000 g / mol, particularly preferably 10,000 to 200,000 g / mol. Methods of making a suitable SAN copolymer are known to those skilled in the art.
  • the bonding of the at least one thermoplastic material present in the shell to the polymerized vegetable oil or copolymer built up from vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer which is present in the particle can occur by intermolecular interactions or by covalent bonds, in each case between the molecules of the thermoplastic material and the molecules of the polymerized vegetable oil or of the copolymer composed of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer in the core.
  • the shell of the particle prefferably bound to the polymerized vegetable oil present in the particle by polymerization of the monomers which are suitable for the shell or to the copolymer composed of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer.
  • At least one block or grafted rubber to which the thermoplastic polymer can be attached by grafting is present in the shell of the particle present as component A, optionally in addition to the said thermoplastic polymers.
  • ABS copolymers in uncrosslinked form, butadiene-styrene copolymers or block copolymers which have at least one hard block composed of at least one styrenic monomer or a derivative thereof and at least one soft block made of a styrene monomer and at least one diene, for example SBS Copolymers, used in component A.
  • SBS Copolymers SBS Copolymers
  • rubbers are used according to the invention, they are added in non-agglomerated, non-crosslinked form.
  • ABS copolymers are copolymers composed of acrylic acid, butadiene and styrene. Methods of making ABS copolymers are known to those skilled in the art. According to the invention, uncrosslinked ABS copolymers are used.
  • SBS copolymers are block copolymers made up of styrene and butadiene. SBS copolymers and processes for their preparation are described, for example, in WO 97/40079. These block polymers are prepared by anionic polymerization in a non-polar solvent, wherein the initiation takes place by means of organometallic compounds. Preference is given to compounds of the alkali metals, in particular of lithium. Examples of initiators are methyllithium, ethyllithium, propyllithium, n-butyllithium, sec. Butyllithium and tert. Butyl lithium. The organometallic compound is added as a solution in a chemically inert hydrocarbon.
  • the dosage depends on the desired molecular weight of the polymer, but is usually in the range of 0.002 to 5 mol%, based on the monomers.
  • the solvents used are preferably aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane or methylcyclohexane.
  • the random blocks of the block copolymers which simultaneously contain styrene and diene are preferably prepared by adding a soluble potassium salt, in particular a potassium alkoxide, in particular tertiary alkoxides having at least 7 carbon atoms.
  • a soluble potassium salt in particular a potassium alkoxide, in particular tertiary alkoxides having at least 7 carbon atoms.
  • Typical corresponding alcohols are, for. For example, 3-ethyl-3-pentanol and 2,3-dimethyl-3-pentanol. Particularly suitable is tetrahydrolinalool (3,7-dimethyl-3-octanol).
  • other potassium salts which are inert to metal alkyls are also suitable in principle.
  • the polymerization temperature can be between 0 and 130 ° C.
  • Further additives suitable for the preparation of the random styrene and diene-containing blocks according to the invention are ethers, for example tetrahydrofuran, and tertiary amines, for example tetramethylethylenediamine (TMEDA). By these additives, the proportion of more reactive vinylic side groups is increased, which contributes according to the invention to bind the styrene diene blocks to the vegetable oil polymer.
  • component A particles which contain flaxseed oil as vegetable oil, a SBS block copolymer as rubber and are coated with polystyrene.
  • the particles used as component A contain linseed oil as vegetable oil, a graft rubber based on styrene and / or butadiene and a shell of a styrene-acrylonitrile copolymer.
  • Vegetable oil-based polymers each functionalized preferably with maleic anhydride and the crosslinking is preferably carried out by reagents having at least two hydroxyl functions.
  • the production of the cross-linked plant peoples and the selection of the graft shell are independent of one another, wherein an adjustment of the polarity of the polymeric vegetable oil with the rubber blocks or the rubber graft base is preferably carried out.
  • pure vegetable oil in particular linseed oil
  • the particles which are present in the thermoplastic molding composition according to the invention as component A generally have a diameter of 1 to 100 ⁇ , preferably 1 to 10 ⁇ on.
  • the shell of the particle present as component A generally has a layer thickness of 10 to 100 nm.
  • Component A is generally present in the thermoplastic molding composition in an amount of from 10 to 70% by weight, preferably from 40 to 60% by weight, in each case based on the total thermoplastic molding composition.
  • Another possibility according to the invention consists in grafting polymer chains, for example polystyrene, SAN, PMMA, onto the polypvegetable oil at different times. This can already happen at the stage of the pure oil, where the monomer is introduced together with the oil and then polymerized at temperatures which lead to the desired molar mass, for example between 100 and 250.degree. The oil is then partially grafted, but hardly polymerized. It is preferred to use the polypvegetable oil instead.
  • Another possibility is to first crosslink the polypvegetable oil, then to swell the crosslinked particles with monomer and possibly radical starter and then to polymerize the dispersion. This procedure gives a particularly reliable connection of the thermoplastic chains to the polymer oil.
  • the matrix can be polymerized.
  • the polymerized vegetable oil is reacted with maleic anhydride (MSA) for functionalization.
  • MSA maleic anhydride
  • this functionalized polymer is reacted with a small amount, preferably markedly substoichiometric with respect to MSA, of monomers containing at least one double bond and at least one hydroxyl function, for example hydroxymethyl methacrylate (HEMA) or allyl alcohol, so that double bonds are present on the particle surface.
  • HEMA hydroxymethyl methacrylate
  • allyl alcohol hydroxymethyl methacrylate
  • the polymerized vegetable oil is functionalized with hydroxy functions.
  • this functionalized polymer with a small amount, preferably clearly substoichiometric based on the introduced hydroxy functions, monomers containing at least one double bond and at least one carboxylic acid function, for example reactive (meth) acrylic acids, MSA, chlorides or anhydrides of unsaturated carboxylic acids or unsaturated isocyanates , Reacted so that double bonds are obtained at the particle surface, since the carboxylic acid functions react with the on-surface hydroxy functions. These can then be reacted with the monomers that make up the polymer of the matrix.
  • Component B is a compound having Component B:
  • thermoplastic molding composition according to the invention contains at least one thermoplastic polymer as component (B). This thermoplastic polymer forms the so-called "matrix" of the thermoplastic molding composition.
  • thermoplastic polymers known to the person skilled in the art can be used as component (B) in the thermoplastic molding composition according to the invention.
  • At least one thermoplastic polymer which is compatible with the at least one thermoplastic polymer which is present in the optionally present shell of the particles is preferably used as component (B).
  • compatible means that a good interfacial adhesion is achieved in order to ensure the mechanical binding of the vegetable oil particles and, furthermore, that no incompatibility reactions between the two thermoplastics occur, for example decomposition, segregation, chemical reactions, discolorations or negative effects on the mechanical properties of the thermoplastic molding composition according to the present invention.
  • Thermoplastic polymers suitable as component B are preferably selected from the group consisting of copolymers of at least one vinylic aromatic monomer and optionally at least one ⁇ , ⁇ -unsaturated mono- carboxylic acid or the corresponding nitrile, for example polystyrene (PS) or styrene-acrylonitrile (SAN).
  • PS polystyrene
  • SAN styrene-acrylonitrile
  • thermoplastic polymers are selected from the group consisting of polycarbonates (PC), polyurethanes (PU), polyesters such as polyethylene terephthalates (PET) or polybutylene terephthalates (PBT), polyvinyl chlorides (PVC), polyurethanes (PU), polyoxymethylenes (POM), Polymethyl methacrylates (PMMA), and biodegradable homo- and copolymers, such as polylactides or polybutyrate.
  • PC polycarbonates
  • PU polyurethanes
  • PET polyethylene terephthalates
  • PBT polybutylene terephthalates
  • PVC polyvinyl chlorides
  • PU polyurethanes
  • POM polyoxymethylenes
  • PMMA Polymethyl methacrylates
  • biodegradable homo- and copolymers such as polylactides or polybutyrate.
  • the at least one thermoplastic polymer used as component B is selected from the group consisting of polystyrenes, polyesters, styrene-acrylonitrile copolymers, polycarbonates, polyurethanes and biodegradable polymers, for example polylactides or polybutyrate.
  • Polycarbonates are polymers that can be formally obtained by reaction of carbonic acid and compounds having at least two hydroxy functions. They are accessible, for example, by reacting the corresponding alcohols with phosgene or carbonic diesters in polycondensation and transesterification reactions.
  • Suitable polyesters for the thermoplastic molding composition according to the invention are preferably selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate and blends thereof. Polyesters can be obtained by reaction of diols with dicarboxylic acids or hydroxycarboxylic acids.
  • Polyurethanes are copolymers obtained by polyaddition of compounds having at least two hydroxy functions and compounds containing at least two isocyanate groups.
  • Examples of polyurethanes to be used according to the invention are those prepared from polyester and / or polyether diols and z. B. from 2,4-resp. 2,6-toluene diisocyanate, 4,4'-methylene di (phenyl isocyanate) and hexamethylene diisocyanate. It can be used linear or branched polyurethanes.
  • thermoplastic molding composition in a preferred embodiment, at least one biodegradable polymer is used as component B.
  • biodegradable polymers are known to the person skilled in the art, for example polylactides or polybutyrate.
  • Polylactides which can be used according to the invention can be prepared by all processes known to the person skilled in the art.
  • Polylactides are accessible, for example, by the ionic polymerization of lactide, an annular combination of two lactic acid molecules. At temperatures between 140 and 180 ° C and the action of catalytically active tin compounds such as tin oxide, the formation of polylactide takes place in a ring-opening polymerization. Lactide itself can be produced by fermentation of molasses or by fermentation of glucose with the help of various bacteria. In addition, high molecular weight and pure polylactides can be produced by polycondensation directly from lactic acid.
  • Component B may also be a mixture of said thermoplastics with each other or a mixture of said thermoplastics with each other with so-called “toughness boosters" as an additive, which are preferably selected for biodegradable polymers from a mixture of aromatic and aliphatic esters based on poly-epsilon-caprolactone and 1, 4-butanediol With regard to the styrene polymers (and also of the other polymers), block copolymers of the type SBS, SEBS, SIS and SEPS can be used.
  • component B if the shell of the particle (component A) contains polystyrene, polystyrene is also used, optionally in admixture with a styrene-butadiene block copolymer.
  • component B if the shell of the particle (component A) contains styrene-acrylonitrile, likewise styrene / acrylonitrile, polymethyl methacrylate, styrene / MMA, polyester, polyurethane or polylactide are used, optionally in admixture with the abovementioned styrene butadiene block copolymers.
  • thermoplastic polymer used as component B is in the thermoplastic molding composition according to the invention generally in an amount of 20 to 80 wt .-%, preferably 30 to 70 wt .-%, particularly preferably 40 to 60 wt .-%, each based on the total mass of the thermoplastic molding composition, before.
  • Component C is in the thermoplastic molding composition according to the invention generally in an amount of 20 to 80 wt .-%, preferably 30 to 70 wt .-%, particularly preferably 40 to 60 wt .-%, each based on the total mass of the thermoplastic molding composition, before.
  • thermoplastic molding composition according to the present invention optionally contains as component C at least one resin as component (C).
  • both synthetically prepared resins and naturally occurring resins can be used.
  • thermoplastic molding composition of the present invention A selection of natural resins that can be used in the thermoplastic molding composition of the present invention is disclosed in: Natural Resins, Wiley-VCH Verlag, Weinheim, 2005, pages 1-19.
  • Particularly preferred natural resins are selected from the group consisting of acaroid resin, amber, asphaltite, balsam of Peru, toru balsam, benzoin, Canada balm, Chinese or Japanese varnish, copal, damar, dragon's blood resin, elemi, frankincense (Olibanum), galbanum , Labdanum, Mastic, Myrrh, Sandarak, Schellak, Styrax, Utah resin, Venice turpentine, rosin and mixtures thereof. Particular preference is given to using rosin.
  • Suitable synthetically produced resins are generally copolymers, for example low molecular weight thermoplastic materials such as low molecular weight polyesters. These are known to the person skilled in the art.
  • the at least one resin (component C) is present in the particles (component A).
  • the present invention therefore preferably relates to the molding composition according to the invention, wherein at least one resin (component C) is present in the particles (component A).
  • component C is present in the thermoplastic molding composition according to the invention, it is generally present in an amount of from 1 to 30% by weight, preferably from 5 to 30% by weight, particularly preferably from 10 to 30% by weight, in each case based on the total mass of the thermoplastic molding composition according to the invention. These resins increase the glass transition temperature of component A and make the product stiffer.
  • Component D is generally present in an amount of from 1 to 30% by weight, preferably from 5 to 30% by weight, particularly preferably from 10 to 30% by weight, in each case based on the total mass of the thermoplastic molding composition according to the invention.
  • thermoplastic molding composition according to the invention contains at least one filler as component D.
  • fillers known to those skilled in the art can be used, which are suitable for use in polymeric materials.
  • suitable fillers are mineral fillers, salts, for example carbonates of the alkali and alkaline earth metals, such as calcium carbonate, or compounds such as titanium dioxide, zirconium dioxide and mixtures thereof.
  • suitable fillers are selected from the group consisting of cork flour, for example, recycled bottle corks and wood flour, preferably having a particle size of less than 0.5 mm, more preferably less than 0.2 mm.
  • the proportion of wood flour may be above 50 wt .-%, preferably above 70 wt .-%, wherein the maximum amount is 90 wt .-%.
  • the wood flour is added to the melt of the finished thermoplastic.
  • WPCs wood-plastic composites
  • polymers containing acid anhydride groups for example, prepared by copolymerization with 1 to 10 wt .-% maleic anhydride wherein the anhydride groups react with the wood components.
  • fatty acid-based waxes such as stearylamide or erucic acid amide are preferably added in amounts of up to 5% by weight.
  • Another particularly preferred filler is calcium carbonate.
  • the suitable particle size of the filler used as component D is known to the person skilled in the art. If component D is present in the thermoplastic molding composition according to the invention, this is generally present for mineral fillers in an amount of up to 50% by weight, preferably 20 to 30% by weight.
  • component E in the thermoplastic molding composition according to the invention.
  • Suitable further additives are generally known to the person skilled in the art, for example dyes, UV stabilizers, bleaches, deodorants, antioxidants and mixtures thereof.
  • component E is generally present in an amount of from 0.1 to 2% by weight, preferably from 1 to 2% by weight, based in each case on the entire thermoplastic molding composition , The sum of the amounts of components A and B present in the thermoplastic molding composition according to the invention and optionally C, D and / or E is in each case 100% by weight.
  • the present invention also relates to a process for the preparation of the thermoplastic molding composition according to the invention, comprising at least the steps: non-oxidative polymerization of at least one vegetable oil, optionally in the presence of at least one ethylenically unsaturated monomer, to a polymerized vegetable oil or a copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer, and
  • step (1) Introducing functional groups into the polymerized vegetable oil or into the copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer from step (1) in order to obtain a functionalized polymerized vegetable oil or copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer,
  • step (3) introducing functional groups into at least one vegetable oil to obtain a functionalized vegetable oil; and non-oxidatively polymerizing the functionalized vegetable oil of step (3) optionally in the presence of at least one ethylenically unsaturated monomer to form a functionalized polymerized vegetable oil or To obtain a copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer,
  • thermoplastic polymer (component B) Adding the at least one thermoplastic polymer (component B) to the functionalized polymerized vegetable oil or copolymer Vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer from step (2) or (4) to obtain a mixture, and
  • sequence (1), (2), (5) and (6) preference is given to the sequence (1), (2), (5) and (6). More preferred is the order (3), (4), (5) and (6).
  • sequence (5), (1), (2) and (6) or (5), (3), (4) and (6) is also possible according to the invention.
  • Step (1) The individual steps of the method according to the invention are described in detail below: Step (1):
  • Step (1) of the process according to the invention comprises the non-oxidative polymerization of at least one vegetable oil, optionally in the presence of at least one ethylenically unsaturated monomer, to obtain a polymerized vegetable oil or a copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer.
  • the at least one vegetable oil optionally in the presence of at least one ethylenically unsaturated monomer, can be treated with all non-oxidative processes known to those skilled in the art which result in at least partial polymerization of the at least one vegetable oil and / or with the optionally present one
  • non-oxidative means that in step (1) of the process according to the invention, no substances which have an oxidizing effect on the at least one vegetable oil are present.
  • the polymerization of the vegetable oil in step (1) is carried out by a Diels-Alder reaction, for example intermolecularly and / or intramolecularly, more preferably by an intermolecular Diels-Alder reaction.
  • the present invention therefore preferably relates to the process according to the invention, wherein the polymerization in step (1) is effected by a Diels-Alder reaction.
  • the polymerization in step (1) is effected by a Diels-Alder reaction.
  • this is reacted in step (1) under conditions which result in a polymerization of the at least one vegetable oil in a Diels-Alder reaction, preferably in an intermolecular diene. Alder reaction, lead.
  • the Diels-Alder reaction is known to those skilled in the art and described, for example, in J. March, Advanced Organic Chemistry, Third Edition, Wiley-Interscience 1985, pages 745-768. A schematic representation is shown above with respect to component A of the thermoplastic molding composition.
  • step (1) If at least one vegetable oil which does not have conjugated double bonds is used in the process according to the invention, in a preferred embodiment in step (1) these nonconjugated double bonds are first isomerized to form conjugated double bonds. In a preferred embodiment, this isomerization takes place under the same conditions as the Diels-Alder reaction, so that molecules with unconjugated double bonds are preferably isomerized in situ to molecules having conjugated double bonds.
  • Step (1) of the process according to the invention can be carried out in the presence or absence of a solvent.
  • Suitable solvents are known per se to the person skilled in the art, preferably these do not contain any groups reactive under the prevailing conditions.
  • step (1) is carried out in the absence of a solvent, i. the at least one vegetable oil is reacted in substance.
  • step (1) of the process according to the invention is carried out non-oxidatively, step (1) is carried out in the absence of an oxidizing substance.
  • the polymerization in step (1) is preferably carried out with exclusion of air, for example by superposition / rinsing with protective gas such as nitrogen, argon or carbon dioxide.
  • the non-oxidative polymerization of the at least one vegetable oil in step (1) by a Diels-Alder reaction, preferably an intermolecular Diels-Alder reaction, optionally combined with prior isomerization of unconjugated double bonds into conjugated double bonds, is generally carried out at a temperature. which ensures a sufficient reaction rate, in a preferred embodiment, step (1) of the method according to the invention in a Temperature of 200 to 400 ° C, more preferably 250 to 350 ° C, for example, 280 to 300 ° C performed.
  • Step (1) of the method according to the invention can be carried out at any pressure, for example at atmospheric pressure.
  • the reaction time in step (1) of the process according to the invention is generally chosen so that a sufficiently high conversion, i. a sufficiently high degree of polymerization of at least one vegetable oil is ensured.
  • the reaction time is, for example, 30 to 60 hours, preferably 38 to 50 hours.
  • Step (1) of the process according to the invention can be carried out in any suitable reactor for such a reaction, for example, stirred tank for batch processes, segregated stirred tank, pointed bottom reactor, ROSSkes- cascade, tower reactor or tubular reactor for continuous processes.
  • any suitable reactor for such a reaction for example, stirred tank for batch processes, segregated stirred tank, pointed bottom reactor, ROSSkes- cascade, tower reactor or tubular reactor for continuous processes.
  • step (1) of the process according to the invention comprises the non-oxidative polymerization of at least one vegetable oil in the presence of at least one ethylenically unsaturated monomer to obtain a polymerized vegetable oil or a copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer.
  • a corresponding method is described in the above-cited Hamann et al. called.
  • Suitable and preferred ethylenically unsaturated monomers which can be used in step (1) of the process according to the invention have already been mentioned above with regard to component (A) of the process according to the invention.
  • step (1) of the process according to the invention is a mixture of at least one vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer selected from the group consisting of styrene, ⁇ -methylstyrene, para-methylstyrene, 1,1-diphenylethylene, para-tert-butylstyrene, vinyltoluene, acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylonitrile, methacrylonitrile and mixtures thereof.
  • a copolymer of the at least one vegetable oil and the at least one ethylenically unsaturated monomer is formed.
  • the at least one vegetable oil preferably polymerizes in the Diels-Alder reaction described above.
  • the present at least one ethylenically unsaturated monomer polymerizes with itself, with the least amount of at least one vegetable oil and / or already formed Diels-Alder products, preferably in a free-radical polymerization.
  • the present invention also relates to the process according to the invention, wherein the polymerization of the vegetable oil or of the vegetable oil polymer and of the ethylenically unsaturated monomer in step (1) or (4) is a thermally induced polymerization.
  • radicals necessary for this purpose do not enter the reaction mixture by free-radical initiators known to the person skilled in the art but to be added from the outside, but that these radicals are prepared from the present monomers under the temperatures according to the invention, ie. H. thermally, be formed.
  • the at least one ethylenically unsaturated monomer is added for this purpose to the at least one vegetable oil, generally in an amount in which it is also to be present in the polymeric material forming the particle.
  • 5 to 60% by weight, preferably 15 to 50% by weight, of at least one ethylenically unsaturated monomer are added in order to polymerize together with the at least one vegetable oil under the conditions prevailing in step (1) of the process according to the invention.
  • the polymeric material obtained in step (1) of the process according to the invention based on at least one vegetable oil and optionally at least one ethylenically unsaturated monomer, is present in a preferred embodiment as a viscous, pale yellow oil or as a rubber.
  • the at least one thermoplastic polymer or ethylenically unsaturated monomer constituting the thermoplastic polymer, optionally present in the shell of the particles is added in step (1) so that the particles contain forming polymeric material based on at least one vegetable oil as the core and a shell of at least one thermoplastic polymer in step (1).
  • thermoplastic polymer or ethylenically unsaturated monomer constituting the thermoplastic polymer is added in step (1) so that the particles contain forming polymeric material based on at least one vegetable oil as the core and a shell of at least one thermoplastic polymer in step (1).
  • thermoplastic polymer (s) present in the shell of the particles what has been said above with respect to the thermoplastic molding composition of the invention applies.
  • thermoplastic polymer or the corresponding monomers present in the shell of the particles is present in an amount of, for example, 3 to 50% by weight, preferably 5 to 20% by weight. %, in each case based on the sum of the starting materials in step (1) added.
  • Step (2) of the method according to the invention comprises introducing functional groups into the polymerized vegetable oil or into the copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer from step (1) to form a functionalized polymerized vegetable oil or copolymer of vegetable oil and at least one ethylenic to obtain unsaturated monomers.
  • the polymeric material obtained in step (1) it is reacted with at least one functionalizing compound.
  • Suitable functionalizing compounds and their amounts are mentioned above with respect to the thermoplastic molding composition.
  • the compounds used for the functionalization, in particular maleic anhydride are generally in an amount of 0.1 to 20 wt .-%, preferably 1 to 10 wt .-%, particularly preferably 3 to 9 wt .-%, each based on the polymeric Material used.
  • the functional groups introduced particularly preferably according to the invention are anhydride group and hydroxy group.
  • step (2) of the process according to the invention the polymeric material from step (1) is preferably reacted in an ene reaction with the at least one functionalizing compound, in particular maleic anhydride.
  • the at least one functionalizing compound in particular maleic anhydride.
  • maleic anhydride This is known to those skilled in Ullmann's & U. Poth, Drying Oils and Related Products Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2002, page 12 and in JO Metzger, U. Biermann, Products of Thermal Ene-Reaction of Unsaturated Fats and Maleic Anhydride, Fat Sei. Technol. 96, Vol. 9 (1994) pages 321 to 323.
  • the functionalization of the vegetable oil-based polymer with maleic anhydride can also be carried out simultaneously by a Diels-Alder reaction.
  • step (2) of the process according to the invention are generally carried out at a suitable reaction temperature, for example 100 to 350.degree. C., preferably 150 to 300.degree. C., particularly preferably 160 to 280.degree.
  • the polymeric material obtained in step (1) of the process according to the invention by compounds which have at least two hydroxyl functions. Details and preferred, usable compounds are mentioned above.
  • the triglycerides present in the vegetable oil are converted into compounds having at least one free hydroxyl function in a transesterification reaction by the action of compounds having at least two hydroxyl functions.
  • This transesterification reaction takes place according to the invention preferably under the action of a basic compound, for example an aqueous sodium and / or potassium hydroxide solution or other transesterification catalysts.
  • This transesterification reaction can be carried out, for example, at 100 to 350.degree. C., preferably 150 to 300.degree. C., particularly preferably 160 to 280.degree.
  • a polymeric material which contains functional groups, preferably carboxylic acid and / or hydroxyl groups, more preferably succinic groups and / or hydroxy groups.
  • all steps are carried out in the absence of a solvent, i. H. in substance.
  • steps (1) and (2) of the method according to the invention belong to a first embodiment, in which initially a polymeric material is formed, which is subsequently functionalized.
  • a second embodiment of the method according to the invention includes the steps (3) and (4), wherein first a vegetable oil is functionalized, and this functionalized vegetable oil is optionally reacted in the presence of further ethylenically unsaturated monomers in a polymeric material. Step 3):
  • Step (3) of the method of the invention comprises introducing functional groups into at least one vegetable oil to obtain a functionalized vegetable oil.
  • the functionalization in step (3) is analogous to the functionalization according to step (2) of the method according to the invention with the difference that in step (3) no polymers, but monomers are functionalized.
  • step (3) For the functionalization of the at least one vegetable oil according to step (3), this is reacted with at least one functionalizing compound.
  • Suitable functionalizing compounds and their amounts are mentioned above with respect to the thermoplastic molding composition. Particular preference is given to using ⁇ , ⁇ -unsaturated mono-, dicarboxylic acids, esters, anhydrides or nitriles thereof or compounds having at least two hydroxyl functions thereof for functionalization. Very particularly preferred examples are maleic acid and / or maleic anhydride, in particular maleic anhydride.
  • the compounds used for functionalization, especially maleic anhydride are generally in an amount of 0, 1 to 20 wt .-%, preferably 1 to 10 wt .-%, particularly preferably 3 to 9 wt .-%, each based on the at least one vegetable oil used.
  • the at least one vegetable oil is preferably reacted in an ene reaction with the at least one functionalizing compound, in particular maleic anhydride.
  • the at least one functionalizing compound in particular maleic anhydride.
  • step (3) of the process according to the invention are generally carried out at a suitable reaction temperature, for example 100 to 350 ° C, preferably 150 to 300 ° C, particularly preferably 160 to 280 ° C.
  • step (3) of the process according to the invention it is also possible in step (3) of the process according to the invention to functionalize at least one vegetable oil by means of compounds which have at least two hydroxyl functions. Details and preferred, usable compounds are mentioned above.
  • the triglycerides present in the vegetable oil are converted by the action of compounds having at least two hydroxyl functions to compounds having at least one free hydroxyl function.
  • This transesterification reaction is carried out according to the invention preferably under the action of a basic compound, for example an aqueous sodium and / or potassium hydroxide solution or other transesterification catalysts.
  • This transesterification reaction can be carried out, for example, at 100 to 350.degree. C., preferably 150 to 300.degree. C., particularly preferably 160 to 280.degree.
  • a monomeric material which is based on at least one vegetable oil and contains functional groups, preferably carboxylic acid and / or hydroxyl groups, more preferably succinic groups and / or hydroxy groups.
  • Step (4) of the process of the invention comprises the non-oxidative polymerization of the functionalized vegetable oil of step (3), optionally in the presence of at least one ethylenically unsaturated monomer, to obtain a functionalized polymerized vegetable oil or copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer ,
  • step (4) of the process according to the invention corresponds to the polymerization described with respect to step (1), with the difference that in step (4) already functionalized vegetable oil molecules are used, whereas in step (1) (still) unfunctionalized vegetable oil molecules be used.
  • Step (4) of the process according to the invention comprises the non-oxidative polymerization of at least one functionalized vegetable oil, optionally in the presence of at least one ethylenically unsaturated monomer, to obtain a polymerized, functionalized vegetable oil or a functionalized copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer ,
  • the at least one functionalized vegetable oil if appropriate in the presence of at least one ethylenically unsaturated monomer, can be treated with all non-oxidative processes known to the person skilled in the art which result in at least partial polymerization of the at least one vegetable oil and / or with the optionally present at least one an ethylenically unsaturated monomer.
  • Non-oxidative in the sense of the present invention means that in step (4) of the process according to the invention, no substances which have an oxidizing effect on the at least one functionalized vegetable oil are present.
  • the polymerization in step (4) is carried out by a Diels-Alder reaction, for example intermolecularly and / or intramolecularly, more preferably by an intermolecular Diels-Alder reaction.
  • step (4) in which only at least one functionalized vegetable oil is used, this is reacted in step (4) under conditions which result in a polymerization of the at least one functionalized vegetable oil in a Diels-Alder reaction, preferably in an intermolecule - laren Diels-Alder reaction.
  • Diels-Alder reaction is known to those skilled in the art. and described, for example, in J. March, Advanced Organic Chemistry, Third Edition, Wiley-Interscience 1985, pages 745-768. A schematic representation is shown above with respect to component A of the thermoplastic molding composition.
  • step (4) are first isomerized to form conjugated double bonds.
  • this isomerization takes place under the same conditions as the Diels-Alder reaction, so that molecules having unconjugated double bonds are preferably isomerized in situ to molecules having conjugated double bonds.
  • Step (4) of the process according to the invention can be carried out in the presence or absence of a solvent.
  • Suitable solvents are known per se to those skilled in the art, preferably they do not contain any reactive groups under the prevailing conditions.
  • step (4) is carried out in the absence of a solvent, i. H. the at least one functionalized vegetable oil is reacted in substance.
  • step (4) is carried out in the absence of an oxidizing substance.
  • step (4) is preferably carried out with exclusion of air, for example by superposition / rinsing with protective gas such as nitrogen, argon or carbon dioxide.
  • the non-oxidative polymerization of the at least one functionalized vegetable oil in step (4) by a Diels-Alder reaction, preferably an intermolecular Diels-Alder reaction, optionally combined with prior isomerization of non-conjugated double bonds into conjugated double bonds, is generally carried out at one temperature , which ensures a sufficient reaction rate, in a preferred embodiment, step (4) of the inventive method at a temperature of 200 to 400 ° C, more preferably 250 to 350 ° C, for example 280 to 300 ° C.
  • Step (4) of the process according to the invention can be carried out at any pressure, for example at atmospheric pressure.
  • the reaction time in step (4) of the process according to the invention is generally chosen so that a sufficiently high conversion, ie a sufficiently high degree of polymerization of the at least one vegetable oil is ensured.
  • the reaction time is, for example, 30 to 60 hours, preferably 38 to 50 hours.
  • Step (4) of the process according to the invention can be carried out in any reactor which appears suitable for such a reaction, for example stirred tanks for batch processes, segregated stirred tank, pointed bottom reactor, stirred tank cascade, tower reactor or tubular reactor for continuous processes.
  • any reactor which appears suitable for such a reaction, for example stirred tanks for batch processes, segregated stirred tank, pointed bottom reactor, stirred tank cascade, tower reactor or tubular reactor for continuous processes.
  • step (4) of the process according to the invention comprises the non-oxidative polymerization of at least one functionalized vegetable oil in the presence of at least one ethylenically unsaturated monomer to form a polymerized vegetable oil or a copolymer of functionalized vegetable oil and at least one to obtain ethylenically unsaturated monomers.
  • a suitable method is described, for example, in the above mentioned document Hamann et al. called.
  • Suitable and preferred ethylenically unsaturated monomers which can be used in step (4) of the process according to the invention have already been mentioned above with respect to step (1) of the process according to the invention.
  • step (4) of the process according to the invention is a mixture of at least one functionalized vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer selected from the group consisting of styrene, ⁇ -methylstyrene, para-methylstyrene, 1, 1-diphenylethylene , para-tert-butylstyrene, vinyltoluene, acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid ester, methacrylic acid ester, acrylonitrile, methacrylonitrile and mixtures thereof.
  • a copolymer of the at least one vegetable oil and the at least one ethylenically unsaturated monomer is formed.
  • the at least one functionalized vegetable oil preferably polymerizes in the above-described Diels-Alder reaction.
  • the present at least one ethylenically unsaturated monomer polymerizes with itself, with the at least one vegetable oil and / or with already formed Diels-Alder products, preferably in a free-radical polymerization.
  • radicals necessary for this purpose are not known to the person skilled in the art and to be added from the outside to the radical initiator Reaction mixture, but that these radicals from the present monomers under the present invention temperatures, ie thermally formed.
  • the at least one ethylenically unsaturated monomer is added for this purpose to the at least one functionalized vegetable oil, generally in an amount in which it is also to be present in the particulate-forming polymeric material.
  • 5 to 60% by weight, preferably 15 to 50% by weight, of at least one ethylenically unsaturated monomer is added in order to polymerize together with the at least one functionalized vegetable oil under the conditions prevailing in step (4) of the process according to the invention.
  • the polymeric material obtained in step (4) of the process according to the invention based on at least one functionalized vegetable oil and optionally at least one ethylenically unsaturated monomer is present in a preferred embodiment as a viscous oil.
  • the at least one thermoplastic polymer or ethylenically unsaturated monomer constituting the thermoplastic polymer, optionally present in the shell of the particles is added in step (4), such that the particles contain a polymeric Form material based on at least one functionalized vegetable oil as a core and a shell of at least one thermoplastic polymer in step (4).
  • thermoplastic polymer or the corresponding monomers which are or are present in the shell of the particles what has been said above with respect to the thermoplastic molding composition according to the invention applies.
  • thermoplastic polymer or the corresponding monomers present in the shell of the particles is present in an amount of, for example, 3 to 50% by weight, preferably 5 to 20% by weight. %, in each case based on the sum of the starting materials in step (4) added.
  • Step (5) of the process of the invention comprises adding the at least one thermoplastic polymer (component B) to the functionalized polymerized vegetable oil or copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer from step (2) or (4) to form a mixture receive.
  • step (5) can be carried out completely or partially before step (1) or (3), depending on the embodiment. However, step (5) is preferably carried out after step (2) or step (4).
  • Step (5) of the process according to the invention comprises the addition of the matrix material present in the inventive thermoplastic molding material to the functionalized polymers obtained from steps (2) or (4).
  • thermoplastic polymers which are added in step (5) have already been mentioned above with respect to component (B).
  • thermoplastic polymer which is added in step (5) according to the invention forms the so-called "matrix" of the thermoplastic molding composition
  • thermoplastic polymers known to those skilled in the art can be admixed.
  • step (5) preference is given to using at least one thermoplastic polymer which is compatible with the at least one thermoplastic polymer which is present in the optionally present shell of the particles.
  • compatible means that a good interfacial adhesion is achieved in order to ensure the mechanical binding of the vegetable oil particles and, furthermore, that no incompatibility reactions between the two thermoplastics occur, for example decomposition, segregation, chemical reactions, discoloration or negative influences the mechanical properties of the thermoplastic molding composition according to the present invention.
  • Suitable thermoplastic polymers are preferably selected from the group consisting of copolymers of at least one vinylic, aromatic monomer and optionally at least one ⁇ , ⁇ -unsaturated monocarboxylic acid or the corresponding nitrile, for example polystyrene (PS) or styrene-acrylonitrile (SAN).
  • PS polystyrene
  • SAN styrene-acrylonitrile
  • thermoplastic polymers are selected from the group consisting of polycarbonates (PC), polyurethanes (PU), polyamides (PA), polyesters such as polyethylene terephthalates (PET) or polybutylene terephthalates (PBT), polyether ether ketones (PEEK), polyvinyl chlorides (PVC), polyurethanes (PU), polyoxymethylenes (POM), polyethersulfones (PES), poly-n-butylmethacrylates (PBMA), polymethylmethacrylates (PMMA), polyimides and biodegradable homo- and copolymers, for example polylactides or polybutyrate.
  • PC polycarbonates
  • PU polyurethanes
  • PA polyamides
  • PET polyethylene terephthalates
  • PBT polybutylene terephthalates
  • PEEK polyether ether ketones
  • PVC polyvinyl chlorides
  • POM polyurethanes
  • POM polyoxymethylenes
  • PES polyethersul
  • the at least one thermoplastic polymer admixed in step (5) is selected from the group consisting of copolymers of at least one vinylic, aromatic monomer and optionally at least one ⁇ , ⁇ -unsaturated monocarboxylic acid or the corresponding nitrile, for example polystyrene (PS) or Styrene acrylonitrile (SAN).
  • PS polystyrene
  • SAN Styrene acrylonitrile
  • thermoplastic polymers are selected from the group consisting of polycarbonates (PC), polyurethanes (PU), polyesters such as polyethylene terephthalates (PET) or polybutylene terephthalates (PBT), polyvinyl chlorides (PVC), polyurethanes (PU), polyoxymethylenes (POM), polymethyl methacrylates ( PMMA), and biodegradable homo- and copolymers, for example polylactides or polybutyrate.
  • PC polycarbonates
  • PU polyurethanes
  • PET polyethylene terephthalates
  • PBT polybutylene terephthalates
  • PVC polyvinyl chlorides
  • PU polyurethanes
  • POM polyoxymethylenes
  • PMMA polymethyl methacrylates
  • biodegradable homo- and copolymers for example polylactides or polybutyrate.
  • Polycarbonates are polymers that can be formally obtained by reaction of carbonic acid and compounds having at least two hydroxy functions. They are accessible, for example, by reacting the corresponding alcohols with phosgene or carbonic diesters in polycondensation and transesterification reactions.
  • Suitable polyesters for the process according to the invention are preferably selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate and blends thereof. Polyesters can be obtained by reaction of diols with dicarboxylic acids or hydroxycarboxylic acids.
  • Polyurethanes are copolymers obtained by polyaddition of compounds having at least two hydroxy functions and compounds having at least two isocyanate groups.
  • Examples of polyurethanes to be used according to the invention are those prepared from polyester and / or polyether diols and, for example, from 2,4-resp. 2,6-toluene diisocyanate, 4,4'- Methylene di (phenyl isocyanate) and hexamethylene diisocyanate. It can be used linear or branched polyurethanes.
  • thermoplastic molding composition according to the invention at least one biodegradable polymer is used in step (5).
  • biodegradable polymers are known to the person skilled in the art, for example polylactides or polybutyrate.
  • Polylactides which are also called polylactic acids, occur in the optically active D or L form due to the asymmetric carbon atom.
  • Polylactides which can be used according to the invention can be prepared by all processes known to the person skilled in the art.
  • Polylactides are accessible, for example, by the ionic polymerization of lactide, an annular combination of two lactic acid molecules. At temperatures between 140 and 180 ° C and the action of catalytically active tin compounds such as tin oxide, the formation of polylactide takes place in a ring-opening polymerization. Lactide itself can be produced by fermentation of molasses or by fermentation of glucose with the help of various bacteria. In addition, high molecular weight and pure polylactides can be produced by polycondensation directly from lactic acid.
  • step (5) may also be a mixture of said thermoplastics with each other with so-called tougheners, which are preferably selected from the group consisting of SBS copolymers, preferably used for styrene polymers, and for styrene copolymers and polyesters, for example, a mixture of aromatic and aliphatic esters Base poly-epsilon-caprolactone and 1,4-butanediol.
  • tougheners are preferably selected from the group consisting of SBS copolymers, preferably used for styrene polymers, and for styrene copolymers and polyesters, for example, a mixture of aromatic and aliphatic esters Base poly-epsilon-caprolactone and 1,4-butanediol.
  • step (5) if the shell of the particle (component A) contains polystyrene, polystyrene is also used, optionally in admixture with an SBS copolymer. In a further preferred embodiment, in step (5), if the shell of the particle (component A) contains styrene-acrylonitrile, likewise styrene-acrylonitrile, polyester, polyurethane or polylactide is used, optionally mixed with the abovementioned SBS copolymers, soft polyurethanes or polyesters. In step (5), the at least one thermoplastic polymer is added in an amount of 20 to 80% by weight.
  • thermoplastic component in each case based on the total mass of the thermoplastic molding composition, admixed.
  • step (5) of the process according to the invention can be carried out by all methods known to the person skilled in the art, for example in an extruder, kneader, LIST reactor or static melt mixer.
  • Step (5) of the process according to the invention can be carried out at any temperature that appears appropriate to the person skilled in the art, preferably at a temperature at which both the functionalized polymer from step (2) or (4) and the matrix material can be mixed, for example from 120 to 320 ° C, preferably 180 to 280 ° C.
  • step (5) takes place until sufficient mixing of the individual components has been achieved, for example a few minutes.
  • Step (6) of the process of the invention comprises crosslinking the mixture of step (5) by adding at least one reagent which reacts with the functional groups introduced in step (2) or (3) to obtain the thermoplastic molding composition.
  • the functional groups introduced into the at least one vegetable oil or the abovementioned polymer in particular hydroxyl, carboxylic acid, carboxylic ester and / or carboxylic anhydride groups, can be reacted with appropriate reagents in order to achieve crosslinking via these functional groups. Since, in a preferred embodiment, reagents are used which have at least two functional groups which can react with the functional group present in the vegetable oil or the polymer, the functionalized polymer is crosslinked by reaction with these reagents.
  • suitable reagents for crosslinking are, for example, compounds selected from the group consisting of compounds containing at least two OH, NH 2 , NHR functions, particularly preferred are diols such as Glycol or 1,4-butanediol, polyols such as glycerol and pentaerythritol, diamines such as hexamethylenediamine, amino alcohols such as ethanolamine or N-methylethanolamine, and mixtures thereof.
  • suitable reagents for crosslinking are, for example, compounds selected from the group consisting of compounds containing at least two isocyanate functions, epoxy functions, carboxylic anhydride functions and / or carboxylic acid function, particularly preferred are hexamethylene diisocyanate , Tolylene diisocyanate, methylenedicyclohexyl diisocyanate, isophorone diisocyanate, the product class of glycidyl ethers (Araldite), products from the double addition of maleic anhydride to olefins and the single and / or double MSA addition per double bond to dienes or oligoenes, and mixtures thereof.
  • suitable reagents for crosslinking are, for example, compounds selected from the group consisting of compounds containing at least two isocyanate functions, epoxy functions, carboxylic anhydride functions and / or carboxylic acid function, particularly preferred are hexamethylene diisocyanate , Tolylene diisocyanate, methylenedi
  • the reagent used is a compound which contains at least two hydroxyl functions
  • ester functions are formed in the polymeric material having the carboxylic acid functions which are preferably present.
  • amide functions are formed in the polymeric material with the preferably present carboxylic acid functions.
  • the reagent used is a compound which contains at least one hydroxyl function and at least one amine function, ester and amide functions are formed in the polymeric material having the carboxylic acid functions which are preferably present.
  • the degree of crosslinking of the crosslinked vegetable oil-based polymers can be determined by rheological methods or by measuring the degree of swelling. These methods are known to the person skilled in the art.
  • step (6) the polymeric material obtained in step (5) is reacted in known reactions with reagents having at least two functional groups which react with the functional group present in the polymer, preferably a carboxylic acid function can be to achieve a crosslinking of the functionalized polymeric material.
  • reagents having at least two functional groups which react with the functional group present in the polymer, preferably a carboxylic acid function can be to achieve a crosslinking of the functionalized polymeric material.
  • Suitable reagents are mentioned above. These are added in step (6) in an amount of generally about 100 mol% based on the functional groups contained in the vegetable oil (co) polymer.
  • Crosslinking is preferably carried out by transesterification, transamidation, esterification, urethanization and / or amidation reactions. Suitable procedural Conditions with respect to temperature, pressure, reactors, catalysts, etc. are known in the art.
  • step (6) of the process according to the invention the cross-linking is carried out in a preferred embodiment under the action of a high shear.
  • Methods or devices for causing a high shear energy to act on a reaction mixture are known to the person skilled in the art, for example kneaders such as two-shaft and multi-shaft kneaders, extruders or LIST reactors.
  • thermoplastic molding composition is obtained, which is crosslinked.
  • the optional components are preferably added at certain points of the process.
  • Component (C), if present, is preferably added prior to cross-linking and / or before or after the addition of the thermoplastic.
  • Component (D) if mineral, if present, is preferably added before or after the addition of the thermoplastic, in the preferred case of wood or cork flour, if present, after crosslinking.
  • thermoplastic molding composition has particularly advantageous mechanical properties, for example high rigidity, high toughness, high scratch resistance, advantageous tribological properties, for example low frictional resistance, low abrasion, and high durability. Therefore, the thermoplastic molding composition according to the invention can be used in all applications in which these particularly advantageous mechanical properties are required, for example in building materials such as floor coverings, films, window frames, insulation and packaging materials, for housings of apparatus, for housing parts, in the automotive sector, for outdoor applications , as unpainted plastic surfaces.
  • the present invention also relates to the use of the thermoplastic molding composition according to the invention in building materials, floor coverings, external cladding of houses, roofing, foils, window frames, insulation and packaging materials, for housing of apparatuses, eg. B. in the electrical or electronics sector, for housing parts, z.
  • apparatuses eg. B. in the electrical or electronics sector
  • housing parts e.g. B.
  • the present invention also relates to building materials, films, window frames, insulating and packaging materials, housings of apparatus, housing parts, sports equipment, toys, bicycles and motorized bicycles, unpainted plastic surfaces containing a thermoplastic molding composition according to the invention.
  • the articles mentioned consist of the thermoplastic molding composition according to the invention.
  • Crosslinking The crosslinker is calculated at 65% conversion of the maleination.
  • BUNA-SAN BUNA 565 SIC with Grafted Styrene (76) / Acry I n itri I (24).
  • the grafted rubber contains about 30 wt .-% free SAN copolymer, which is attributed to the matrix.
  • the speed of the list reactor refers to the gearbox and amounts to a maximum of 3000 rpm. Converted to the cleaning shaft this corresponds to a speed of 332 U / min and for the stirrer shaft of 83 U / min.
  • the addition of the appropriate compatibilizer (shell) and maleic anhydride takes place uniformly over the 4 filler neck.
  • the list reactor is closed with the couplings and purged with nitrogen. Before heating, the nitrogen and exhaust pipes are closed so that sublimated MSA is not expelled.
  • the painting is operated for 12 hours at 210 ° C and a speed of 300 rev / min (engine speed), a pressure build-up is not observed. Unreacted MSA is expelled at 220 ° C by means of nitrogen transmission.
  • the corresponding matrix polymer is filled evenly at 120 to 150 ° C with nitrogen countercurrent in the Listreaktor.
  • Camlock couplings with nitrogen and exhaust gas connection can be flexibly changed at the 4 filler neck.
  • the compounding is carried out for 0.5 hours at 240 ° C and a speed of 300 rev / min.
  • the direction of rotation of the two opposing shafts is changed regularly to counteract the existing conveying effect.
  • the corresponding crosslinker is added at 240 ° C via the 4 filler neck and the reactor is heated to 280 ° C.

Abstract

The invention relates to a thermoplastic molding compound, at least containing particles made of non-oxidatively polymerized vegetable oil, which is cross-linked via functional groups, as component (A), at least one thermoplastic polymer as component (B), optionally at least one resin as component (C), optionally at least one filler as component (D), and optionally further additives. The invention further relates to a method for producing same, and to the use thereof.

Description

THERMOPLASTISCHE FORMMASSE, EIN VERFAHREN  THERMOPLASTIC MOLDING, A PROCESS
ZU IHRER HERSTELLUNG UND IHRE VERWENDUNG  FOR THEIR MANUFACTURE AND ITS USE
Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft eine thermoplastische Formmasse, mindestens enthaltend Partikel aus nicht-oxidativ polymerisiertem Pflanzenöl, welches über funktionelle Gruppen vernetzt ist, als Komponente (A), mindestens ein thermoplastisches Polymer als Komponente (B), gegebenenfalls mindestens ein Harz als Komponente (C), gegebenenfalls mindestens einen Füllstoff als Komponente (D) und gegebenenfalls weitere Additive, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung.  The present invention relates to a thermoplastic molding composition, at least comprising particles of non-oxidatively polymerized vegetable oil, which is crosslinked via functional groups, as component (A), at least one thermoplastic polymer as component (B), optionally at least one resin as component (C ), optionally at least one filler as component (D) and optionally further additives, a process for their preparation and their use.
Linoleum ist ein von Frederick Walton 1863 entwickelter Bodenbelag, der hauptsächlich aus oxidativ polymerisiertem Leinöl, Baumharzen (Kolophonium), Kork- und Holzmehl, Titanoxid, Farbstoffen und einem Jutegewebe besteht. Vorteile von Linoleum sind vor allem die Widerstandsfähigkeit gegenüber Ölen, Fetten und Teer. Linoleum ist antistatisch und wirkt gegen diverse Mikroorganismen leicht fungizid und bakteriosta- tisch. Ursache dieser Wirkung ist die permanente Emission von geringen Mengen verschiedener Aldehyde, wie Hexanal, Acrolein, Acetaldehyd, usw., die aus der praktisch nie endenden Leinöloxidation an der Luft stammen oder Reste der Oxidationsreaktion im Herstellprozess sind. Linoleum is a flooring developed by Frederick Walton in 1863, which consists mainly of oxidatively polymerized linseed oil, rosin, cork and wood flour, titanium oxide, dyes and a jute fabric. Advantages of linoleum are above all the resistance to oils, fats and tar. Linoleum is antistatic and has a mild fungicidal and bacteriostatic effect against various microorganisms. The cause of this effect is the permanent emission of small amounts of various aldehydes, such as hexanal, acrolein, acetaldehyde, etc., which come from the virtually never-ending Leinöloxidation in the air or are residues of the oxidation reaction in the manufacturing process.
Nachteile von Linoleum sind beispielsweise, dass der typische Linoleumgeruch bei empfindlichen Personen nachweislich Schleimhautreizungen und Allergien auslösen kann. Des Weiteren ist Linoleum nicht sehr punktlastresistent und nicht für den Einsatz in Feuchträumen geeignet. Außerdem ist Linoleum sehr empfindlich gegen Alkalien und wird von diesen chemisch abgebaut. Disadvantages of linoleum are, for example, that the typical linoleum odor in susceptible persons can demonstrably cause mucous membrane irritation and allergies. Furthermore, linoleum is not very puncture resistant and not suitable for use in damp rooms. In addition, linoleum is very sensitive to alkalis and is chemically degraded by them.
Aufgrund der stetig knapper werdenden Erdölreserven besteht ein ständiger Bedarf nach Werkstoffen, welche aus natürlich nachwachsenden Ressourcen erhalten werden können. Diese Werkstoffe sollten bezüglich ihrer mechanischen Fähigkeiten wie Steifheit, Belastbarkeit, mechanischer und chemischer Resistenz, synthetisch hergestellten thermoplastischen Formmassen bekannt aus dem Stand der Technik ebenbürtig sein. Bevorzugt sollen diese aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellten thermoplastischen Formmassen wenigstens 50 % Inhaltsstoffe aus natürlichen Quellen aufweisen. Die Kosten für derartige neue Formmassen sollten mit denen für synthetische Formmassen vergleichbar sein. Des Weiteren sollten die neuen thermoplastischen Formmassen den Regelungen und Anforderungen für Kunststoffe, welche in Zusammenhang mit Lebensmitteln verwendet werden, entsprechen. JP 03-241083 der Tajima Inc. offenbart einen Bodenbelag und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Dieser Bodenbelag wird erhalten, indem ein polymerisierbares Pflanzenöl, wie beispielsweise Leinsamenöl, ein thermoplastisches Elastomer wie ein Sty- rol-Elastomer oder Styrol-Butadien-Blockcopolymer, ein Härter wie Trimethylolpropantrimethacrylat und ein Füllmittel wie beispielsweise Korkpulver oder Holzspäne vermischt werden, in die gewünschte Form gebracht werden und anschließend mit energiereichen Strahlen, beispielsweise mit UV-Strahlung, bestrahlt werden. Das so erhaltene Material enthält keine Partikel, sondern besteht aus einer mehr oder weniger homogenen, gehärteten Masse, die dann nicht mehr thermoplastisch verar- beitbar ist. Due to the steadily dwindling oil reserves there is a constant demand for materials that can be obtained from naturally renewable resources. These materials should be equal in the state of the art in terms of their mechanical capabilities, such as stiffness, resilience, mechanical and chemical resistance, synthetically produced thermoplastic molding compositions. Preferably, these thermoplastic molding compositions prepared from renewable raw materials should have at least 50% ingredients from natural sources. The cost of such new molding compounds should be comparable to those for synthetic molding compositions. Furthermore, the new thermoplastic molding compounds should comply with the regulations and requirements for plastics used in connection with foodstuffs. JP 03-241083 of Tajima Inc. discloses a floor covering and a method for its production. This flooring is obtained by mixing a polymerizable vegetable oil such as linseed oil, a thermoplastic elastomer such as a styrene elastomer or styrene-butadiene block copolymer, a curing agent such as trimethylolpropane trimethacrylate and a filler such as cork powder or wood chips into the desired shape are brought and then irradiated with high-energy rays, for example, with UV radiation. The material thus obtained contains no particles but consists of a more or less homogeneous, hardened mass, which is then no longer thermoplastically processable.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine thermoplastische Formmasse bereitzustellen, welche zu einem Hauptanteil aus Stoffen besteht, die natürlichen Ursprungs sind, welche, je nach Mischungsverhältnis der Komponenten, eine Steifheit aufweist, welche mit der von schlagfestem Polystyrol (Hl PS) vergleichbar ist, oder elastisch ist, und welche kostengünstig hergestellt werden kann. Des Weiteren soll die thermoplastische Formmasse gegenüber Materialien des Standes der Technik verbesserte mechanische Eigenschaften, beispielsweise bezüglich Kratzfestigkeit, aufweisen und eine günstige Kombination von Steifigkeit/Oberflächenhärte mit Schlagzähigkeit und Alte- rungs- und Witterungsbeständigkeit zeigen. The object of the present invention is to provide a thermoplastic molding composition which consists to a major part of substances which are of natural origin, which, depending on the mixing ratio of the components, has a stiffness which is comparable to that of impact-resistant polystyrene (Hl PS), or is elastic, and which can be produced inexpensively. Furthermore, the thermoplastic molding composition is said to have improved mechanical properties, for example with regard to scratch resistance, compared with materials of the prior art and show a favorable combination of stiffness / surface hardness with impact resistance and resistance to aging and weathering.
Diese Aufgaben werden gelöst von der erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmasse, mindestens enthaltend: These objects are achieved by the thermoplastic molding composition according to the invention, comprising at least
(A) Partikel aus nicht-oxidativ polymerisiertem Pflanzenöl, welches über funktionelle Gruppen vernetzt ist, als Komponente (A), (A) particles of non-oxidatively polymerized vegetable oil, which is crosslinked via functional groups, as component (A),
(B) mindestens ein thermoplastisches Polymer als Komponente (B),  (B) at least one thermoplastic polymer as component (B),
(C) gegebenenfalls mindestens ein Harz als Komponente (C),  (C) optionally at least one resin as component (C),
(D) gegebenenfalls mindestens einen Füllstoff als Komponente (D) und  (D) optionally at least one filler as component (D) and
(E) gegebenenfalls weitere Additive.  (E) optionally further additives.
Des Weiteren wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Formmasse, und ihre Verwendung, gelöst. Die thermoplastische Formmasse gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden detailliert beschrieben. Komponente A: Furthermore, the object according to the invention is achieved by a process for producing such a molding composition and its use. The thermoplastic molding composition according to the present invention will be described in detail below. Component A:
In der erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmasse sind als Komponente A Partikel aus nicht-oxidativ polymerisiertem Pflanzenöl, welches über funktionelle Gruppen vernetzt ist, enthalten. In the thermoplastic molding composition according to the invention are as component A particles of non-oxidatively polymerized vegetable oil, which is crosslinked via functional groups included.
Geeignete Pflanzenöle, welche erfindungsgemäß nicht-oxidativ polymerisiert werden, und in dieser polymerisierten Form in dem Partikel als Komponente A in der thermoplastischen Formmasse vorliegen, werden beispielsweise in Drying oils and related products, 2005, Verlag Wiley-VCH, Weinheim, Seiten 1 bis 16, genannt. Suitable vegetable oils, which are non-oxidatively polymerized according to the invention, and are present in this polymerized form in the particle as component A in the thermoplastic molding composition are, for example, in Drying oils and related products, 2005, published by Wiley-VCH, Weinheim, pages 1 to 16 , called.
Beispiele für bevorzugt einsetzbare Pflanzenöle sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Leinsamenöl, Perillaöl, Tungöl, Oiticicaöl, Fischölen, Färberdistelöl, Sonnenblumenöl, Sojabohnenöl, Baumwollsamenöl und Mischungen davon. Bevorzugt wird Leinsamenöl, Sojabohnenöl oder eine Mischung davon verwendet. Examples of preferred vegetable oils are selected from the group consisting of linseed oil, perilla oil, tung oil, oiticica oil, fish oils, safflower oil, sunflower oil, soybean oil, cottonseed oil and mixtures thereof. Preferably, linseed oil, soybean oil or a mixture thereof is used.
Die vorliegende Erfindung betrifft in einer bevorzugten Ausführungsform die erfindungsgemäße thermoplastische Formmasse, wobei das Pflanzenöl ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Leinsamenöl, Perillaöl, Tungöl, Oiticicaöl, Fischölen, Färberdistelöl, Sonnenblumenöl, Sojabohnenöl, Baumwollsamenöl und Mischungen davon. The present invention relates, in a preferred embodiment, to the thermoplastic molding composition of the invention, wherein the vegetable oil is selected from the group consisting of linseed oil, perilla oil, tung oil, oiticica oil, fish oils, safflower oil, sunflower oil, soybean oil, cottonseed oil and mixtures thereof.
Diese Öle können im industriellen Maßstab durch kaltes oder heißes Pressen der entsprechenden Samen erhalten werden. Gegebenenfalls kann eine Aufreinigung der erhaltenen Öle durch Destillation erfolgen. These oils can be obtained on an industrial scale by cold or hot pressing of the respective seeds. Optionally, a purification of the oils obtained by distillation.
Die Polymerisation des in der Komponente A der erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmasse vorliegenden Pflanzenöls wird durch eine nicht-oxidative Polymerisation bewirkt. The polymerization of the vegetable oil present in component A of the thermoplastic molding composition according to the invention is effected by a non-oxidative polymerization.
Bei Ölen mit nicht konjugierten Doppelbindungen besteht der erste Schritt der erfindungsgemäßen Polymerisationsreaktion bevorzugt in einer Isomerisierung der nicht konjugierten Doppelbindungen in konjugierte Doppelbindungen. Bei Ölen mit konjugierten Doppelbindungen ist eine Isomerisierung zur Ausbildung von konjugierten Doppel- bindungen nicht notwendig. In the case of oils with non-conjugated double bonds, the first step of the polymerization reaction according to the invention is preferably an isomerization of the non-conjugated double bonds into conjugated double bonds. In the case of oils with conjugated double bonds, isomerization is not necessary for the formation of conjugated double bonds.
Die nicht-oxidative Polymerisation des wenigstens einen Pflanzenöls erfolgt bevorzugt in einer Diels-Alder-Reaktion, besonders bevorzugt in einer intermolekularen Diels- Alder-Reaktion. Somit ist das in Komponente A der erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmasse vorliegende wenigstens eine nicht-oxidativ polymerisierte Pflanzenöl in einer bevorzugten Ausführungsform das Produkt einer intermolekularen Diels-Alder-Reaktion des wenigstens eine Pflanzenöls. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, dass zusätzlich Pro- dukte der intramolekularen Diels-Alder-Reaktion des wenigstens einen Pflanzenöls in Komponente A vorliegen. Da die intramolekulare Reaktion jedoch eine Steigerung des Molekulargewichts des Polymeren verhindert, ist diese nicht bevorzugt. Der Mechanismus der Diels-Alder-Reaktion ist dem Fachmann bekannt und beispielsweise beschrieben in J. March, Advanced Organic Chemistry, Third Edition, Wiley-Interscience 1985, Seite 745-768. Durch wiederholte Diels-Alder-Reaktionen der in der Reaktionsmischung vorliegenden Pflanzenölmoleküle und/oder der bereits gebildeten Diels- Alder-Produkte wird im Verlaufe der Reaktion ein Pflanzenöl-Polymer gebildet. The non-oxidative polymerization of the at least one vegetable oil preferably takes place in a Diels-Alder reaction, particularly preferably in an intermolecular Diels-Alder reaction. Thus, in a preferred embodiment, the at least one non-oxidatively polymerized vegetable oil present in component A of the thermoplastic molding composition according to the invention is the product of an intermolecular Diels-Alder reaction of the at least one vegetable oil. It is also possible according to the invention for additional products of the intramolecular Diels-Alder reaction of the at least one vegetable oil to be present in component A. However, since the intramolecular reaction prevents an increase in the molecular weight of the polymer, it is not preferred. The mechanism of the Diels-Alder reaction is known to those skilled in the art and described, for example, in J. March, Advanced Organic Chemistry, Third Edition, Wiley-Interscience 1985, pages 745-768. Repeated Diels-Alder reactions of the vegetable oil molecules present in the reaction mixture and / or the already formed Diels-Alder products form a vegetable oil polymer during the course of the reaction.
In der folgenden Abbildung ist der Mechanismus in groben Zügen schematisch dargestellt. Diese Abbildung soll die Polymerisation zum Erhalt der Komponente A jedoch nicht beschränken, sondern nur exemplarisch erklären. In the following figure, the mechanism is shown schematically in outline. However, this figure is not intended to limit the polymerization to obtain component A, but to exemplify only.
Aus dem wenigstens einen Pflanzenöl (I), welches nicht konjugierte Doppelbindungen aufweist, wird durch Isomerisierung eine entsprechende Verbindung (II) gebildet, die konjugierte Doppelbindungen enthält. Wird als Substrat ein Pflanzenöl eingesetzt, das konjugierte Doppelbindungen enthält, so kann der Isomerisierungsschritt entfallen. Wird ein Pflanzenöl eingesetzt, dass sowohl konjugierte als auch nicht konjugierte Doppelbindungen enthält, so kann eine teilweise Isomerisierung stattfinden. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens enthalten die als Komponente A vorliegenden Partikel ein Copolymerisat aus mindestens einem Pflanzenöl und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomer. Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch die erfindungsgemäße Formmasse, wobei die Partikel (Komponente A) ein Pflanzenölpolymerisat und/oder ein Copolymerisat von Pflanzenöl mit mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomer enthalten. From the at least one vegetable oil (I) which has non-conjugated double bonds, a corresponding compound (II) is formed by isomerization which contains conjugated double bonds. If a vegetable oil containing conjugated double bonds is used as the substrate, the isomerization step can be omitted. If a vegetable oil is used which contains both conjugated and unconjugated double bonds, partial isomerization may take place. In a further embodiment of the process according to the invention, the particles present as component A comprise a copolymer of at least one vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer. The present invention therefore also relates to the molding composition according to the invention, wherein the particles (component A) comprise a vegetable oil polymer and / or a copolymer of vegetable oil with at least one ethylenically unsaturated monomer.
Um dieses Pflanzenöl-Monomer-Copolymerisat zu erhalten, wird die nicht-oxidative Polymerisation des wenigstens einen Pflanzenöls in Gegenwart ethylenisch ungesättigter, und damit polymerisierbarer, Verbindungen durchgeführt. Ein entsprechendes Verfahren wird beispielsweise in Hamann et al., Fette, Seifen, Anstrichmittel, 58. Jahrgang, Nr. 7, 1956 zitiert. Als ethylenisch ungesättigte Verbindungen sind alle dem Fachmann bekannten Monomere geeignet, die unter thermischen Bedingungen und/oder in Gegenwart von Radikalstartern mit den in der Reaktionsmischung vorliegenden Verbindungen, bevorzugt radikalisch, polymerisieren können. Beispiele für geeignete ethylenisch ungesättigte Monomere sind beispielsweise Monomere der allgemeinen Form In order to obtain this vegetable oil-monomer copolymer, the non-oxidative polymerization of the at least one vegetable oil is carried out in the presence of ethylenically unsaturated and thus polymerizable compounds. A corresponding method is cited, for example, in Hamann et al., Fats, soaps, paints, Volume 58, No. 7, 1956. Suitable ethylenically unsaturated compounds are all monomers known to those skilled in the art, which can polymerize under thermal conditions and / or in the presence of radical initiators with the compounds present in the reaction mixture, preferably free-radically. Examples of suitable ethylenically unsaturated monomers are, for example, monomers of the general form
(I) wobei R1 , R2, R3, R4, R5, R6, R7 und R8 unabhängig voneinander die folgenden Bedeu- tungen haben: (I) where R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 independently of one another have the following meanings:
R1 , R2, R 1 , R 2 ,
R3, R4, R 3 , R 4 ,
R5, R6, R 5 , R 6 ,
R7, R8 unabhängig voneinander Wasserstoff, CrC20-Alkyl, C2-C2o-Alkenyl, C2-C20- Alkinyl, C5-C20-Aryl bedeuten können, wobei die Alkyl, Alkenyl und Alkinyl- Reste linear oder verzweigt sein können und gegebenenfalls mit funktionel- len Gruppen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Amin-, Imin-, Ether-, Hydroxy-, Aldehyd-, Keto-, Carbonsäure-, Carbonsäureanhydrid-, Nitril-Gruppe, substituiert sein können. R 7 , R 8 independently of one another can denote hydrogen, C 1 -C 20 -alkyl, C 2 -C 2 o-alkenyl, C 2 -C 20 -alkynyl, C 5 -C 20 -aryl, where the alkyl, alkenyl and alkynyl radicals may be linear or branched and optionally with functional len groups selected from the group consisting of amine, imine, ether, hydroxy, aldehyde, keto, carboxylic acid, carboxylic anhydride, nitrile group, may be substituted.
In einer bevorzugten Ausführungsform bedeuten R1 bis R3 unabhängig voneinander Wasserstoff oder d-C2o-Alkyl, besonders bevorzugt Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Propyl, und R4 bis R8 sind unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder Ethyl. Ganz besonders bevorzugt bedeuten R1 Wasserstoff oder Methyl, und R2 bis R8 bedeuten Wasserstoff. In a preferred embodiment, R 1 to R 3 independently of one another are hydrogen or C 1 -C 20 -alkyl, more preferably hydrogen, methyl, ethyl or propyl, and R 4 to R 8 are each independently hydrogen, methyl or ethyl. Most preferably, R 1 is hydrogen or methyl, and R 2 to R 8 are hydrogen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden Styrol, α-Methylstyrol, para- Methylstyrol, para-tert.-Butylstyrol, Vinyltoluol oder Mischungen als ethylenisch ungesättigte aromatische Monomere eingesetzt. Weitere erfindungsgemäß zur Herstellung des Pflanzenöl-Monomer-Copolymerisats geeignete ethylenisch ungesättigte Monomere sind beispielsweise α,β-ungesättigte Monocarbonsäuren bzw. Derivate davon, beispielsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylsäureester, Methacrylsäureester, Acrylsäurenitril, Methacrylsäurenitril und Mischungen davon, besonders bevorzugt Acrylsäurenitril. In a particularly preferred embodiment, styrene, α-methylstyrene, para-methylstyrene, para-tert-butylstyrene, vinyltoluene or mixtures are used as ethylenically unsaturated aromatic monomers. Other ethylenically unsaturated monomers suitable for preparing the vegetable oil-monomer copolymer according to the invention are, for example, α, β-unsaturated monocarboxylic acids or derivatives thereof, for example acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylonitrile, methacrylonitrile and mixtures thereof, more preferably acrylonitrile.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der als Komponente (A) vorliegende Partikel ein Pflanzenöl-Monomer-Copolymerisat, welches neben dem mindestens einen Pflanzenöl mindestens ein Monomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Styrol, α-Methylstyrol, Vinyltoluol, Acrylsäurenitril und Mischungen davon enthält. In a preferred embodiment, the particle present as component (A) contains a vegetable oil-monomer copolymer which, in addition to the at least one vegetable oil, contains at least one monomer selected from the group consisting of styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, acrylonitrile and mixtures thereof.
Das in Komponente A vorliegende polymere Material enthält nach der nicht-oxidativen Polymerisation, in Gegenwart der genannten Monomere somit bevorzugt polymere Moleküle, in denen Pflanzenöleinheiten und die genannten Monomere bevorzugt gleichmäßig verteilt sind. The polymeric material present in component A thus preferably contains, after the non-oxidative polymerization, in the presence of the monomers mentioned, polymeric molecules in which vegetable oil units and the stated monomers are preferably uniformly distributed.
Die genannten ethylenisch ungesättigten Monomere polymerisieren mit dem vorliegenden Pflanzenöl und/oder dem nicht-oxidativ polymerisierten Pflanzenöl bevorzugt durch thermisch induzierte Radikalbildung. Hierzu wird bei Temperaturen von bevorzugt über 190 °C, besonders bevorzugt 250-300 °C das Monomer langsam zum vorgelegten Pflanzenöl zudosiert. Beispielsweise wird zu 1 Mol reinem Leinöl bei 250 °C 3 Mol Styrol innerhalb von 20 Stunden zudosiert und nochmals 10 Stunden weiter erhitzt. Die Reaktionslösung ist danach bevorzugt vollständig styrolfrei und enthält beispielsweise nur 0,6 % Polystyrol (bez. auf eingesetztes Styrol). Die Copolymerisation von entsprechenden Monomeren mit Fetten ist in U. Poth, Drying Oils and Related Products, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2002 auf Sei- te 12 zusammengefasst. Das Verfahren der Umsetzung von Fettsäuren mit beispielsweise Styrol wird des Weiteren beschrieben in J. Schreiber, „Die Styrolisierungsprozesse" in Farbe und Lack, 63. Jahrgang Nr. 9 (1957) Seiten 443 bis 451. The said ethylenically unsaturated monomers polymerize with the vegetable oil present and / or the non-oxidatively polymerized vegetable oil preferably by thermally induced radical formation. For this purpose, at temperatures of preferably above 190 ° C., more preferably 250-300 ° C., the monomer is added slowly to the vegetable oil initially introduced. For example, to 1 mole of pure linseed oil at 250 ° C 3 moles of styrene are added within 20 hours and heated for another 10 hours. The reaction solution is then preferably completely styrene-free and contains, for example, only 0.6% of polystyrene (based on styrene used). The copolymerization of corresponding monomers with fats is described in U.S. Poth, Drying Oils and Related Products, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2002. te 12 summarized. The method of reacting fatty acids with, for example, styrene is further described in J. Schreiber, "The Styrenization Processes" in Paint and Varnish, 63rd Volume No. 9 (1957) pages 443-451.
Das in dem als Komponente A vorliegenden Partikel enthaltene polymere Material basierend auf wenigstens einem Pflanzenöl und gegebenenfalls mindestens einem der oben genannten ethylenisch ungesättigten Monomeren wird vor oder nach der zu ihrer Herstellung bevorzugt durchgeführten Diels-Alder-Reaktion zur Knüpfung intermoleku- larer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Einfach- und Doppelbindungen erfindungsgemäß mit funktionellen Gruppen versehen. The polymeric material contained in the particle present as component A, based on at least one vegetable oil and optionally at least one of the abovementioned ethylenically unsaturated monomers, is used before or after the preferred Diels-Alder reaction for the formation of intermolecular carbon-carbon Single and double bonds according to the invention provided with functional groups.
Zur Einführung der funktionellen Gruppen in die als Komponente A vorliegenden Partikel werden beispielsweise das vor der nicht-oxidativen Polymerisation vorliegende Pflanzenöl oder das nach der bevorzugten durchgeführten Diels-Alder-Reaktion, ggf. in Gegenwart der oben genannten ethylenisch ungesättigten Monomere mit wenigstens einer weiteren ethylenisch ungesättigten Verbindung erhaltene Copolymerisat mit geeigneten, beispielsweise mindestens zwei Hydroxyfunktionen aufweisenden Verbindungen in einer Umesterungsreaktion funktionalisiert. Entsprechende Verbindungen sind dem Fachmann an sich bekannt. For introducing the functional groups into the particles present as component A, for example, the vegetable oil present before the non-oxidative polymerization or the Diels-Alder reaction carried out according to the preferred one, if appropriate in the presence of the abovementioned ethylenically unsaturated monomers with at least one further ethylenic unsaturated compound obtained functionalized with suitable, for example at least two hydroxyl-functional compounds in a transesterification reaction. Corresponding compounds are known per se to the person skilled in the art.
Das erfindungsgemäß eingesetzte mindestens eine Pflanzenöl enthält Dreifachester der entsprechenden Fettsäuren mit Glycerin. Durch Umsetzung dieser Dreifachester mit Verbindungen, die mindestens zwei Hydroxyfunktionen aufweisen, entstehen, je nach molarem Verhältnis von Pflanzenöl und Verbindung, die mindestens zwei Hydroxyfunktionen aufweist, entsprechende Ester, die mindestens eine freie Hydroxyfunktion aufweisen. The at least one vegetable oil used according to the invention contains triple esters of the corresponding fatty acids with glycerol. By reacting these triple esters with compounds which have at least two hydroxyl functions, depending on the molar ratio of vegetable oil and compound which has at least two hydroxyl functions, corresponding esters which have at least one free hydroxyl function are formed.
Bevorzugt werden für eine Umesterung zur Erzeugung funktioneller Gruppen Verbin- düngen mit mindestens zwei Hydroxyfunktionen eingesetzt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylenglykol, 1 ,2-Propylenglykol, 1 ,3-Propandiol, 1 ,4-Butandiol, 1 ,6-Hexandiol, Neopentylglykol, Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Zuckerhalkohole abgleitet von Zuckern wie Sorbit etc., Triethanolamin und Mischungen davon. Des Weiteren können auch Verbindungen eingesetzt werden, die neben min- destens einer Hydroxyfunktion mindestens ein Aminofunktion aufweisen, beispielsweise Ethanolamin, Diethanolamin oder Mischungen davon. For a transesterification to produce functional groups, compounds having at least two hydroxyl functions are preferably used, selected from the group consisting of ethylene glycol, 1, 2-propylene glycol, 1, 3-propanediol, 1, 4-butanediol, 1, 6-hexanediol, Neopentyl glycol, glycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol, sugar-alcohols derived from sugars such as sorbitol, etc., triethanolamine and mixtures thereof. Furthermore, it is also possible to use compounds which, in addition to at least one hydroxyl function, have at least one amino function, for example ethanolamine, diethanolamine or mixtures thereof.
In einer weiteren Ausführungsform wird das mindestens eine Pflanzenöl bzw. das nach der bevorzugt durchgeführten Diels-Alder-Reaktion erhaltene polymere Produkt basierend auf wenigstens einem Pflanzenöl und gegebenenfalls mindestens einem ethylenisch un- gesättigten Monomer durch Umsetzung mit einer geeigneten Verbindung in der dem Fachmann bekannten En-Reaktion funktionalisiert. Falls in dem erhaltenen Produkt noch konjugierte Doppelbindungen vorhanden sind, werden diese, zumindest teilweise, in einer Diels-Alder-Reaktion mit Maleinsäureanhydrid reagieren. In a further embodiment, the at least one vegetable oil or the polymeric product obtained by the preferred Diels-Alder reaction is based on at least one vegetable oil and optionally at least one ethylenic unsaturation. saturated functionalized by reaction with a suitable compound in the ene reaction known in the art. If conjugated double bonds are still present in the product obtained, these will, at least in part, react with maleic anhydride in a Diels-Alder reaction.
In dieser Ausführungsform kann im Allgemeinen jede dem Fachmann für eine En- Reaktion als geeignet erscheinende Verbindung eingesetzt werden, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Maleinsäureanhydrid, Maleimid und Mischungen davon. In this embodiment, any compound which appears suitable for an ene reaction to the person skilled in the art can generally be used, preferably selected from the group consisting of maleic anhydride, maleimide and mixtures thereof.
Daher betrifft die vorliegende Erfindung insbesondere die erfindungsgemäße thermoplastische Formmasse, wobei die in dem Partikel vorliegenden funktionellen Gruppen ausgewählt sind aus Carbonsäureanhydridgruppe oder Hydroxygruppe. Der Mechanismus der En-Reaktion ist dem Fachmann bekannt und beispielsweise beschrieben in U. Poth, Drying Oils and Related Products, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2002, Seite 12 und in J. O. Metzger, U. Biermann, Produkte der thermischen En-Reaktion von ungesättigten Fettstoffen und Maleinsäureanhydrid, Fat Sei. Technol. 96 Jahrgang Nr. 9 (1994) Seite 321 bis 323. Durch die Funktionalisierung des mindestens einen Pflanzenöls oder des durch die nicht- oxidative Polymerisation gebildeten Polymers, welches gegebenenfalls ethylenisch ungesättigte Monomere enthält, werden funktionelle Gruppen, bevorzugt Carbonsäuregruppen oder Carbonsäureanhydridgruppen, besonders bevorzugtTherefore, the present invention relates in particular to the thermoplastic molding composition according to the invention, wherein the functional groups present in the particle are selected from carboxylic acid anhydride group or hydroxy group. The mechanism of the ene reaction is known to those of skill in the art and is described, for example, in U.S. Poth, Drying Oils and Related Products, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2002, page 12 and in JO Metzger, U. Biermann, Products of the thermal ene reaction of unsaturated fatty compounds and maleic anhydride, Fat Sei. Technol. No. 96 (1994) pages 321 to 323. Functionalization of the at least one vegetable oil or of the polymer formed by the non-oxidative polymerization, which optionally contains ethylenically unsaturated monomers, makes functional groups, preferably carboxylic acid groups or carboxylic anhydride groups, particularly preferred
Bernsteinsäureanhydridgruppen, in das Polymer eingeführt. Succinic anhydride groups introduced into the polymer.
Die in das mindestens eine Pflanzenöl bzw. das oben genannte Polymer eingebrachten funktionellen Gruppen, insbesondere Hydroxy-, Carbonsäure-, Carbonsäureesterund/oder Carbonsäureanhydridgruppen können mit entsprechenden Reagenzien umgesetzt werden, um über diese funktionellen Gruppen eine Vernetzung zu erzielen. Da in einer bevorzugten Ausführungsform Reagenzien verwendet werden, die wenigstens zwei funktionelle Gruppen aufweisen, die mit den in dem Pflanzenöl bzw. dem Polymer vorliegenden funktionellen Gruppe reagieren können, wird das funktionalisierte Polymer durch Umsetzung mit diesen Reagenzien vernetzt. Geeignete Reagenzien zur Vernetzung sind beispielsweise Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen enthaltend wenigstens zwei OH-, NH2-, NHR-, Isocyanat-Funktionen und/oder Carbonsäure-Funktion. Liegen Anhydridgruppen vor, sind Diole wie Ethylenglykol, Propylenglykol 1 ,4-Butandiol, Hydrochinon, Resorcin oder Brenzkatechin, Polyole wie Glycerin, Pentaerythrit, oder Zuckeralkohole, Diamine wie Ethylendiamin, Hexamethylendiamin, Dekamethylendiamin, Phenylendiamine, Aminoalkohole wie Ethanolamin, Diethanolamin oder Triethanolamin, und Mischungen davon besonders bevorzugt. Liegen OH-Gruppen vor, sind Diisocyanate wie Hexamethylendiisocyanat, Toluylendiisocyanat oder Isophoronisocyanat oder Oligoisocyanate besonders bevorzugt. Ebenfalls geeignet sind Di- und Oligoanhydride wie Oligomere aus Maleinsäureanhydrid mit anderen vinylischen Monomeren wie Sty- rol, oder die Maleinierungsprodukte von Di- und Oligoenen wie beispielsweise ungesättigten Fetten. The functional groups introduced into the at least one vegetable oil or the abovementioned polymer, in particular hydroxyl, carboxylic acid, carboxylic ester and / or carboxylic anhydride groups, can be reacted with appropriate reagents in order to achieve crosslinking via these functional groups. Since, in a preferred embodiment, reagents are used which have at least two functional groups which can react with the functional group present in the vegetable oil or the polymer, the functionalized polymer is crosslinked by reaction with these reagents. Suitable reagents for crosslinking are, for example, compounds selected from the group consisting of compounds containing at least two OH, NH 2 , NHR, isocyanate functions and / or carboxylic acid function. If anhydride groups are present, diols such as ethylene glycol, propylene glycol 1, 4-butanediol, hydroquinone, resorcinol or pyrocatechol, polyols such as glycerol, pentaerythritol or sugar alcohols, diamines such as ethylenediamine, hexamethylenediamine, decamethylenediamine, phenylenediamines, Amino alcohols such as ethanolamine, diethanolamine or triethanolamine, and mixtures thereof are particularly preferred. If OH groups are present, diisocyanates such as hexamethylene diisocyanate, tolylene diisocyanate or isophorone isocyanate or oligoisocyanates are particularly preferred. Likewise suitable are di- and oligoanhydrides such as oligomers of maleic anhydride with other vinylic monomers such as styrene, or the maleination products of di- and oligoenes such as unsaturated fats.
Wird als Reagenz eine Verbindung eingesetzt, die wenigstens zwei Hydroxyfunktionen enthält, werden in dem polymeren Material mit den bevorzugt vorliegenden Carbonsäure-Funktionen Esterfunktionen ausgebildet. Wird als Reagenz eine Verbindung eingesetzt, die wenigstens zwei Aminfunktionen enthält, werden in dem polymeren Material mit den bevorzugt vorliegenden Carbonsäure-Funktionen Amidfunktionen ausgebildet. Wird als Reagenz eine Verbindung eingesetzt, die wenigstens eine Hydroxyfunktion und wenigstens eine Aminfunktion enthält, werden in dem polymeren Material mit den bevorzugt vorliegenden Carbonsäure-Funktionen Ester- und Amidfunktionen ausgebildet. Wird als vernetzendes Reagenz ein Diisocyanat eingesetzt, so werden mit in dem Polymer vorliegenden Hydroxyfunktionen Urethangruppen gebildet. If the reagent used is a compound which contains at least two hydroxyl functions, ester functions are formed in the polymeric material having the carboxylic acid functions which are preferably present. If the reagent used is a compound which contains at least two amine functions, amide functions are formed in the polymeric material with the preferably present carboxylic acid functions. If the reagent used is a compound which contains at least one hydroxyl function and at least one amine function, ester and amide functions are formed in the polymeric material having the carboxylic acid functions which are preferably present. If a diisocyanate is used as the crosslinking reagent, urethane groups are formed with hydroxyl functions present in the polymer.
Der Vernetzungsgrad der auf vernetztem Pflanzenöl basierenden Polymerisate kann durch Theologische Methoden oder durch Messen des Quellgrades bestimmt werden. Diese Methoden sind dem Fachmann bekannt. Aus DE 10 2008 052 1 16 A1 ist bekannt, dass der Quellungsindex in Toluol aus dem Gewicht des lösungsmittelhaltigen Gels (nach Zentrifugation mit 20.000 Upm) und dem Gewicht des trockenen Gels berechnet werden kann, nach Qi = Naßgewicht des Gels/Trockengewicht des Gels. Zur Ermittlung des Quellungsindex lässt man z. B. 250 mg SBR-Gel in 25 ml Toluol 24 Stunden unter Schütteln quellen. Das Gel wird abzentrifugiert und gewogen und anschließend bei 70 °C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und nochmals gewogen. The degree of crosslinking of the crosslinked vegetable oil-based polymers can be determined by rheological methods or by measuring the degree of swelling. These methods are known to the person skilled in the art. It is known from DE 10 2008 052 1 16 A1 that the swelling index in toluene can be calculated from the weight of the solvent-containing gel (after centrifugation at 20,000 rpm) and the weight of the dry gel, according to Qi = wet weight of the gel / dry weight of the gel. To determine the swelling index can be z. B. Swell 250 mg SBR gel in 25 ml of toluene for 24 hours with shaking. The gel is centrifuged off and weighed and then dried at 70 ° C to constant weight and weighed again.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die in der thermoplastischen Formmasse als Komponente A vorliegenden Partikel eine Hülle auf. In a preferred embodiment of the present invention, the particles present in the thermoplastic molding composition as component A have a shell.
Bevorzugt enthält diese Partikelhülle mindestens ein thermoplastisches Polymer. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das in der Hülle vorliegende thermoplastische Polymer das gleiche, welches auch als Matrixmaterial (Komponente (B)) in der erfindungsgemäßen Formmasse vorliegt. This particle shell preferably contains at least one thermoplastic polymer. In a particularly preferred embodiment, the thermoplastic polymer present in the shell is the same, which is also present as a matrix material (component (B)) in the molding composition according to the invention.
Im Allgemeinen werden als thermoplastische Polymere alle Polymere, d.h. Homo- und Copolymere, bezeichnet, welche sich in einem bestimmten Temperaturbereich reversibel verformen lassen, wobei reversibel bedeutet, dass dieser Vorgang durch Abküh- lung und Wiedererwärmung bis in den schmelzflüssigen Zustand beliebig oft wiederholt werden kann, so lange nicht durch Überhitzung eine thermische Zersetzung des Materials einsetzt. Erfindungsgemäß sind solche thermoplastischen Polymere im Allgemeinen geeignet, die eine Glasübergangstemperatur oberhalb von Zimmertemperatur, d. h. > 25 °C aufweisen. Ein bevorzugter Bereich für die Glasübergangstemperatur ist 50 bis 200 °C, besonders bevorzugt 70 bis 150 °C. Als Hülle der Partikel, welche als Komponente A in der erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmasse vorliegen, können im Allgemeinen alle dem Fachmann bekannten thermoplastischen Polymere eingesetzt werden, die eine Glasübergangstemperatur von > 25 °C aufweisen. Daher betrifft die vorliegende Erfindung auch die erfindungsgemäße Formmasse, wobei die Partikel (Komponente A) eine Hülle aufweisen, die entweder durch Pfropfung des nicht-oxidativ polymerisierten Pflanzenöls oder durch Abmischen mit mindestens einem thermoplastischen Polymer erhalten wird. Erfindungsgemäß bevorzugt werden in der Hülle thermoplastische Polymere mit einer Glasübergangstemperatur von > 25 °C eingesetzt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Homo- und Copolymeren aufgebaut aus vinylischen, aromatischen Monomeren, ethylenisch ungesättigten Monomeren und/oder Dienen. Geeignete vinylaromatische Mono der allgemeinen Formel (II) In general, thermoplastic polymers are all polymers, ie homopolymers and copolymers, which can be reversibly deformed within a certain temperature range, whereby reversibly means that this process is carried out by cooling. tion and reheating until the molten state can be repeated as often as long as it does not start to overheat a thermal decomposition of the material. According to the invention, such thermoplastic polymers are generally suitable which have a glass transition temperature above room temperature, ie> 25 ° C. A preferred range for the glass transition temperature is 50 to 200 ° C, more preferably 70 to 150 ° C. As shell of the particles which are present as component A in the thermoplastic molding composition according to the invention, it is generally possible to use all thermoplastic polymers known to the person skilled in the art which have a glass transition temperature of> 25 ° C. Therefore, the present invention also relates to the molding composition according to the invention, wherein the particles (component A) have a shell which is obtained either by grafting the non-oxidatively polymerized vegetable oil or by blending with at least one thermoplastic polymer. According to the invention, preference is given to using thermoplastic polymers having a glass transition temperature of> 25 ° C., selected from the group consisting of homopolymers and copolymers composed of vinylic, aromatic monomers, ethylenically unsaturated monomers and / or dienes. Suitable vinylaromatic mono of the general formula (II)
(Ii) wobei R1 , R2, R3, R4, R5, R6, R7 und R8 unabhängig voneinander die folgenden Bedeutungen haben: R5, R6, (Ii) where R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 independently of one another have the following meanings: R 5 , R 6 ,
R7, R8 unabhängig voneinander Wasserstoff, CrC2o-Alkyl, C2-C2o-Alkenyl, C2-C20- Alkinyl, C5-C20-Aryl bedeuten können, wobei die Alkyl, Alkenyl und Alkinyl- Reste linear oder verzweigt sein können und gegebenenfalls mit funktionel- len Gruppen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Amin-, Imin-,R 7, R 8 are independently hydrogen, CrC 2 -alkyl, C 2 -C 2 -alkenyl, C 2 -C 20 - alkynyl, can 5 -C 20 aryl C, wherein the alkyl, alkenyl and alkynyl Radicals can be linear or branched and optionally with functional groups selected from the group consisting of amine, imine,
Ether-, Hydroxy-, Aldehyd-, Keto-, Carbonsäure-, Carbonsäureanhydrid-, Nitril-Gruppe, substituiert sein können. Ether, hydroxy, aldehyde, keto, carboxylic acid, carboxylic anhydride, nitrile group, may be substituted.
In einer bevorzugten Ausführungsform bedeuten R1 bis R3 unabhängig voneinander Wasserstoff oder CrC20-Alkyl, besonders bevorzugt Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Propyl, und R4 bis R8 sind unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder Ethyl. Ganz besonders bevorzugt bedeuten R1 Wasserstoff oder Methyl, und R2 bis R8 bedeuten Wasserstoff. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt in der Hülle mindestens ein thermoplastisches Polymer mit einer Glasübergangstemperatur von > 25 °C vor, aufgebaut aus Monomeren, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Styrol, a- Methylstyrol, para-Methylstyrol, 1 , 1-Diphenylethylen, para-tert.-Butylstyrol, Vinyltoluol und Mischungen davon. In a preferred embodiment, R 1 to R 3 independently of one another are hydrogen or C 1 -C 20 -alkyl, particularly preferably hydrogen, methyl, ethyl or propyl, and R 4 to R 8 are each independently hydrogen, methyl or ethyl. Most preferably, R 1 is hydrogen or methyl, and R 2 to R 8 are hydrogen. In a particularly preferred embodiment, the shell comprises at least one thermoplastic polymer having a glass transition temperature of> 25 ° C., composed of monomers selected from the group consisting of styrene, α-methylstyrene, para-methylstyrene, 1,1-diphenylethylene, para tert-butylstyrene, vinyltoluene and mixtures thereof.
Ethylenisch ungesättigte Monomere, aus denen die thermoplastischen Polymere in der Hülle der als Komponente (A) vorliegenden Partikeln aufgebaut sein können, sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Estern und Nitrilen von α,β-ungesättigten Mono- und Dicarbonsäuren. Ethylenically unsaturated monomers from which the thermoplastic polymers can be built up in the shell of the particles present as component (A) are selected from the group consisting of esters and nitriles of α, β-unsaturated mono- and dicarboxylic acids.
Bevorzugte Ester dieser α,β-ungesättigten Monocarbonsäuren sind Umsetzungsprodukte der genannten Monocarbonsäure mit Verbindungen, die wenigstens eine OH- Funktion tragen, d. h. mit ein- oder mehrwertigen Alkoholen. Bevorzugte Methacrylsäureester sind Ci-C8-Alkylester der Methacrylsäure, sofern die Glasübergangstemperatur > 25 °C beträgt, beispielsweise Methylmethacrylat (MMA), Ethylmethacrylat, n-, i-Propylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, sek.- Butylmethacrylat, tert.-Butylmethacrylat, Pentylmethacrylat, Hexylmethacrylat, Heptylmethacrylat, Octylmethylacrylat oder 2-Ethylhexylmethacrylat. Preferred esters of these α, β-unsaturated monocarboxylic acids are reaction products of said monocarboxylic acid with compounds which carry at least one OH function, ie with monohydric or polyhydric alcohols. Preferred methacrylic acid esters are C 1 -C 8 -alkyl esters of methacrylic acid, provided the glass transition temperature is> 25 ° C., for example methyl methacrylate (MMA), ethyl methacrylate, n-, i-propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, sec-butyl methacrylate, tert-butyl methacrylate. Butyl methacrylate, pentyl methacrylate, hexyl methacrylate, heptyl methacrylate, octylmethyl acrylate or 2-ethylhexyl methacrylate.
Bevorzugte Acrylsäureester sind Ci-C8-Alkylester der Acrylsäure, sofern die Glasübergangstemperatur > 25 °C beträgt, beispielsweise Methylacrylat, Ethylacrylat, n-, i- Propylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, sek.-Butylacrylat, tert.-Butylacrylat, Pentylacrylat, Hexylacrylat, Heptylacrylat, Octylacrylat oder 2-Ethylhexylacrylat. Es können auch Mischungen von zwei oder mehr Acrylsäureestern und/oder Methacrylsäureestern eingesetzt werden. Preferred acrylic acid esters are C 1 -C 8 -alkyl esters of acrylic acid, provided the glass transition temperature is> 25 ° C., for example methyl acrylate, ethyl acrylate, n-, i-propyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, sec-butyl acrylate, tert-butyl acrylate, pentyl acrylate , Hexyl acrylate, heptyl acrylate, octyl acrylate or 2-ethylhexyl acrylate. It is also possible to use mixtures of two or more acrylates and / or methacrylates.
Geeignete Nitrile von α,β-ungesättigten Monocarbonsäuren sind Acrylsäurenitril und Methacrylsäurenitril, wobei Acrylsäurenitril bevorzugt ist. Suitable nitriles of α, β-unsaturated monocarboxylic acids are acrylonitrile and methacrylonitrile, with acrylonitrile being preferred.
Geeignete α,β-ungesättigte Dicarbonsäuren bzw. α,β-ungesättigte Dicarbonsäureanhydride sind beispielsweise Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid. Erfindungsgemäß können in dem thermoplastischen Polymer, welches die Hülle des als Komponente (A) vorliegenden Partikels bildet, alle homo- oder copolymerisierbaren Diene vorliegen, sofern die Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Polymers > 25 °C beträgt. Bevorzugt werden 1 ,3-Diene eingesetzt, besonders bevorzugt 1 ,3-Butadien, 2,3- Dimethylbutadien, 1 ,3-Pentadien (Piperylen) und/oder Isopren. Da die Glasübergangs- temperatur > 25 °C betragen soll, können diese Monomere nur in geringen Mengen eingesetzt werden, beispielsweise weniger als 25 Gew.-%, bevorzugt weniger als 15 Gew.-%. Suitable α, β-unsaturated dicarboxylic acids or α, β-unsaturated dicarboxylic acid anhydrides are, for example, maleic acid or maleic anhydride. According to the invention, all homo- or copolymerizable dienes can be present in the thermoplastic polymer which forms the shell of the particle present as component (A), provided that the glass transition temperature of the thermoplastic polymer is> 25 ° C. Preference is given to using 1,3-dienes, particularly preferably 1,3-butadiene, 2,3-dimethylbutadiene, 1,3-pentadiene (piperylene) and / or isoprene. Since the glass transition temperature should be> 25 ° C, these monomers can be used only in small amounts, for example less than 25 wt .-%, preferably less than 15 wt .-%.
Beispielsweise enthält die Hülle der als Komponente (A) vorliegenden Partikel mindes- tens ein thermoplastisches Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polymethylmethacrylat (PMMA), Poly-n-Butylmethacrylat (PBMA), Polystyrol, Styrolacrylnitril (SAN), Homo- und Copolymere aufgebaut aus vinylischen, aromatischen Monomeren, ethylenisch ungesättigten Monomeren und optional kleinen Mengen Diene und Mischungen davon. Besonders bevorzugte Monomerkombinationen in Copolymeren sind Styrol/Acrylnitril, alpha-Methylstyrol/Acrylnitril, alpha- Methylstyrol/Styrol/Acrylnitril, Styrol/Methylmethacrylat, Styrol/For example, the shell of the particles present as component (A) comprises at least one thermoplastic polymer selected from the group consisting of polymethylmethacrylate (PMMA), poly-n-butylmethacrylate (PBMA), polystyrene, styrene-acrylonitrile (SAN), homopolymers and copolymers from vinylic, aromatic monomers, ethylenically unsaturated monomers and optionally small amounts of dienes and mixtures thereof. Particularly preferred monomer combinations in copolymers are styrene / acrylonitrile, alpha-methylstyrene / acrylonitrile, alpha-methylstyrene / styrene / acrylonitrile, styrene / methyl methacrylate, styrene /
Butylacrylat/Methylmethacrylat. Butyl acrylate / methyl methacrylate.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden als Hülle des als Komponen- te A vorliegenden Partikels Polystyrol oder Copolymere enthaltend Styrol eingesetzt. In a particularly preferred embodiment, polystyrene or copolymers containing styrene are used as the shell of the particle present as component A.
Polystyrol kann nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren hergestellt werden, beispielsweise kationische, anionische oder radikalisch initiierte Polymerisation in Emulsionen, Lösungen oder Substanz. Das Polystyrol, welches als Hülle in dem Teil- chen vorliegt, weist ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von bevorzugt 5000 bis 500000 g/mol, besonders bevorzugt 10000 bis 200000 g/mol, auf. Polystyrene can be prepared by all methods known to those skilled in the art, for example cationic, anionic or free-radical initiated polymerization in emulsions, solutions or substance. The polystyrene which is present as a shell in the particle has a weight-average molecular weight of preferably 5000 to 500 000 g / mol, more preferably 10000 to 200000 g / mol.
Das erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzte Polymer, basierend auf vinylaromati- schen Monomeren, insbesondere Polystyrol, kann in Form eines Blockcopolymeren in Kombination mit einem Dienblock eingeführt werden. Die Blocksequenz kann dabei S- B, S-B-S, (S-B)n+1 , (S-B)n+1-S, (S-B-S)x (S-B)x sein mit n = natürliche Zahl und x = bi- oder oligofunktionelles Kopplungsmittel und S = vinylaromatisches Monomer und B = Dien. Bevorzugt ist das Massenverhältnis von B zu S im Bereich 35/65 bis 90/10, besonders bevorzugt 40/60 bis 80/20. Diese Blockpolymeren werden bevorzugt durch anionische Polymerisation hergestellt. Ebenfalls bevorzugt werden auf B basierende Dienkautschuke radikalisch mit Monomeren vom Typ S gepfropft. The polymer preferably used according to the invention, based on vinylaromatic monomers, in particular polystyrene, can be introduced in the form of a block copolymer in combination with a diene block. The block sequence can B, SBS, (SB) n + 1, (SB) n + 1-S, (SBS) x (SB) x with n = natural number and x = bi- or oligofunctional coupling agent and S = vinylaromatic monomer and B = diene. Preferably, the mass ratio of B to S in the range 35/65 to 90/10, more preferably 40/60 to 80/20. These block polymers are preferably prepared by anionic polymerization. Also preferably, B-based diene rubbers are radically grafted with type S monomers.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform wird als Hülle des als Komponente A vorliegenden Teilchens ein Copolymer aufgebaut aus Styrol und Acrylnitril eingesetzt. Dieses so genannte SAN-Copolymer weist im Allgemeinen ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 5000 bis 300000 g/mol, besonders bevorzugt 10000 bis 200000 g/mol auf. Verfahren zur Herstellung eines geeigneten SAN-Copolymers sind dem Fachmann bekannt. Die Bindung des wenigstens einen in der Hülle vorliegenden thermoplastischen Materials an das polymerisierte Pflanzenöl bzw. das Copolymerisat aufgebaut aus Pflanzenöl und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomer, welches im Partikel vorliegt, kann durch intermolekulare Wechselwirkungen oder durch kovalente Bindungen, jeweils zwischen den Molekülen des thermoplastischen Materials und den Mole- külen des polymerisierten Pflanzenöls bzw. des Copolymerisates aufgebaut aus Pflanzenöl und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomer im Kern, erfolgen. In a further particularly preferred embodiment, a copolymer of styrene and acrylonitrile is used as the shell of the particle present as component A. This so-called SAN copolymer generally has a weight-average molecular weight of 5,000 to 300,000 g / mol, particularly preferably 10,000 to 200,000 g / mol. Methods of making a suitable SAN copolymer are known to those skilled in the art. The bonding of the at least one thermoplastic material present in the shell to the polymerized vegetable oil or copolymer built up from vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer which is present in the particle can occur by intermolecular interactions or by covalent bonds, in each case between the molecules of the thermoplastic material and the molecules of the polymerized vegetable oil or of the copolymer composed of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer in the core.
Dabei ist es erfindungsgemäß auch möglich, dass die Hülle des Partikels durch Polymerisation der für die Hülle als geeignet genannten Monomere an das in dem Partikel vorliegende polymerisierte Pflanzenöl bzw. an das Copolymerisat aufgebaut aus Pflanzenöl und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomer, angebunden wird. It is also possible according to the invention for the shell of the particle to be bound to the polymerized vegetable oil present in the particle by polymerization of the monomers which are suitable for the shell or to the copolymer composed of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt in der Hülle des als Komponente A vorliegenden Partikels, gegebenenfalls zusätzlich zu den genannten thermoplasti- sehen Polymeren, mindestens ein Block- oder Pfropfkautschuk vor, an den das thermoplastische Polymer per Pfropfung angebunden werden kann. In a further preferred embodiment, at least one block or grafted rubber to which the thermoplastic polymer can be attached by grafting is present in the shell of the particle present as component A, optionally in addition to the said thermoplastic polymers.
Erfindungsgemäß können alle dem Fachmann bekannten Block- oder Pfropfkautschuke eingesetzt werden. Bevorzugt werden ABS-Copolymere in unvernetzter Form, Bu- tadien-Styrol-Copolymere oder Blockcopolymere, die wenigstens einen aus wenigstens einem Styrolmonomeren oder einem Derivat davon aufgebauten harten Block und wenigstens einen aus einem Styrolmonomeren sowie wenigstens einem Dien aufgebauten weichen Block aufweisen, beispielsweise SBS-Copolymere, in Komponente A eingesetzt. Werden erfindungsgemäß Kautschuke eingesetzt, so werden diese in nicht agglomerierter, nicht vernetzter Form zugesetzt. ABS-Copolymere sind Copolymere aufgebaut aus Acrylsäure, Butadien und Styrol. Verfahren zur Herstellung von ABS-Copolymeren sind dem Fachmann bekannt. Erfindungsgemäß werden unvernetzte ABS-Copolymere eingesetzt. According to the invention, it is possible to use all block or graft rubbers known to the person skilled in the art. Preference is given to ABS copolymers in uncrosslinked form, butadiene-styrene copolymers or block copolymers which have at least one hard block composed of at least one styrenic monomer or a derivative thereof and at least one soft block made of a styrene monomer and at least one diene, for example SBS Copolymers, used in component A. If rubbers are used according to the invention, they are added in non-agglomerated, non-crosslinked form. ABS copolymers are copolymers composed of acrylic acid, butadiene and styrene. Methods of making ABS copolymers are known to those skilled in the art. According to the invention, uncrosslinked ABS copolymers are used.
SBS-Copolymere sind Blockcopolymere aufgebaut aus Styrol und Butadien. SBS- Copolymere und Verfahren zu ihrer Herstellung sind beispielsweise beschrieben in WO 97/40079. Diese Blockpolymere werden durch anionische Polymerisation in einem unpolaren Lösungsmittel hergestellt, wobei die Initiierung mittels metallorganischer Verbindungen erfolgt. Bevorzugt sind Verbindungen der Alkalimetalle, besonders des Lithiums. Beispiele für Initiatoren sind Methyllithium, Ethyllithium, Propyllithium, n- Butyllithium, sek. Butyllithium und tert. Butyllithium. Die metallorganische Verbindung wird als Lösung in einem chemisch inerten Kohlenwasserstoff zugesetzt. Die Dosierung richtet sich nach dem angestrebten Molekulargewicht des Polymeren, liegt aber in der Regel im Bereich von 0,002 bis 5 Mol-%, wenn man sie auf die Monomeren bezieht. Als Lösungsmittel werden bevorzugt aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Cyclohexan oder Methylcyclohexan verwendet. SBS copolymers are block copolymers made up of styrene and butadiene. SBS copolymers and processes for their preparation are described, for example, in WO 97/40079. These block polymers are prepared by anionic polymerization in a non-polar solvent, wherein the initiation takes place by means of organometallic compounds. Preference is given to compounds of the alkali metals, in particular of lithium. Examples of initiators are methyllithium, ethyllithium, propyllithium, n-butyllithium, sec. Butyllithium and tert. Butyl lithium. The organometallic compound is added as a solution in a chemically inert hydrocarbon. The dosage depends on the desired molecular weight of the polymer, but is usually in the range of 0.002 to 5 mol%, based on the monomers. The solvents used are preferably aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane or methylcyclohexane.
Erfindungsgemäß werden die statistischen, gleichzeitig Styrol und Dien enthaltenden Blöcke der Blockcopolymeren bevorzugt unter Zusatz eines löslichen Kaliumsalzes, insbesondere eines Kaliumalkoholates, insbesondere tertiäre Alkoholate mit mindestens 7 Kohlenstoffatomen, hergestellt. Typische korrespondierende Alkohole sind z. B. 3-Ethyl-3-pentanol und 2,3-Dimethyl-3-pentanol. Besonders geeignet ist Tetrahydrolinalool (3,7-Dimethyl-3-oktanol). Grundsätzlich geeignet sind neben den Kaliumalkoholaten auch andere Kaliumsalze, die sich gegenüber Metallalkylen inert verhalten. Zu nennen sind hier Dialkylkaliumamide, alkylierte Diarylkaliumamide, Alkylthiolate und alkylierte Arylthiolate. Die Polymerisationstemperatur kann zwischen 0 und 130 °C betragen. Weitere erfindungsgemäß geeignete Zusätze zur Herstellung der die statistischen, gleichzeitig Styrol und Dien enthaltenden Blöcke sind Ether, bei- spielsweise Tetrahydrofuran, und tertiäre Amine, beispielsweise Tetramethylethylendiamin (TMEDA). Durch diese Zusätze wird der Anteil an reaktiveren vinylischen Seitengruppen erhöht, was erfindungsgemäß dazu beiträgt, die Styrol- Dienblöcke an das Pflanzenölpolymerisat anzubinden. Besonders bevorzugt werden in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Komponente A Partikel eingesetzt, die Leinsamenöl als Pflanzenöl, ein SBS- Blockcopolymer als Kautschuk enthalten und mit Polystyrol umhüllt sind. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthalten die als Komponente A eingesetzten Teilchen Leinsamenöl als Pflanzenöl, einen Pfropfkautschuk auf Basis Styrol und/oder Butadien und eine Hülle aus einem Styrol-Acrylnitril-Copolymer. Dabei werden die auf Pflanzenöl basierenden Polymere jeweils bevorzugt mit Maleinsäureanhydrid funktio- nalisiert und die Vernetzung erfolgt bevorzugt durch Reagenzien mit wenigstens zwei Hydroxyfunktionen. Die Herstellung des vernetzten Pflanzenölkerns und die Auswahl der Pfropfhülle sind unabhängig voneinander, wobei bevorzugt ein Abgleich der Polarität des polymeren Pflanzenöls mit den Kautschukblöcken bzw. der Kautschuk-Pfropfgrundlage durchgeführt wird. Bei der Verwendung von reinem Pflanzenöl, insbesondere Leinöl, ist es bevorzugt kein oder nur wenig Styrol, d. h. 0 bis 30 Gew.-%, in den Kautschukblock ein- zubauen, bei einer Copolymerisation von Pflanzenöl mit mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren entsprechend mehr, d. h. 31 bis 50 Gew.-%. According to the invention, the random blocks of the block copolymers which simultaneously contain styrene and diene are preferably prepared by adding a soluble potassium salt, in particular a potassium alkoxide, in particular tertiary alkoxides having at least 7 carbon atoms. Typical corresponding alcohols are, for. For example, 3-ethyl-3-pentanol and 2,3-dimethyl-3-pentanol. Particularly suitable is tetrahydrolinalool (3,7-dimethyl-3-octanol). In addition to potassium alcoholates, other potassium salts which are inert to metal alkyls are also suitable in principle. These include dialkylpotassium amides, alkylated diarylpotassium amides, alkylthiolates and alkylated arylthiolates. The polymerization temperature can be between 0 and 130 ° C. Further additives suitable for the preparation of the random styrene and diene-containing blocks according to the invention are ethers, for example tetrahydrofuran, and tertiary amines, for example tetramethylethylenediamine (TMEDA). By these additives, the proportion of more reactive vinylic side groups is increased, which contributes according to the invention to bind the styrene diene blocks to the vegetable oil polymer. Particular preference is given in one embodiment of the present invention as component A particles which contain flaxseed oil as vegetable oil, a SBS block copolymer as rubber and are coated with polystyrene. In a further preferred embodiment, the particles used as component A contain linseed oil as vegetable oil, a graft rubber based on styrene and / or butadiene and a shell of a styrene-acrylonitrile copolymer. This will be on Vegetable oil-based polymers each functionalized preferably with maleic anhydride and the crosslinking is preferably carried out by reagents having at least two hydroxyl functions. The production of the cross-linked plant peoples and the selection of the graft shell are independent of one another, wherein an adjustment of the polarity of the polymeric vegetable oil with the rubber blocks or the rubber graft base is preferably carried out. When pure vegetable oil, in particular linseed oil, is used, it is preferable to add little or no styrene, ie from 0 to 30% by weight, into the rubber block, ie correspondingly more when copolymerizing vegetable oil with at least one ethylenically unsaturated monomer From 31 to 50% by weight.
Die Partikel, welche in der erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmasse als Komponente A vorliegen, weisen im Allgemeinen einen Durchmesser von 1 bis 100 μηι, bevorzugt 1 bis 10 μηι auf. Die Hülle des als Komponente A vorliegenden Partikels weist im Allgemeinen eine Schichtdicke von 10 bis 100 nm auf. The particles which are present in the thermoplastic molding composition according to the invention as component A, generally have a diameter of 1 to 100 μηι, preferably 1 to 10 μηι on. The shell of the particle present as component A generally has a layer thickness of 10 to 100 nm.
Komponente A liegt in der erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmasse im Allgemeinen in einer Menge von 10 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 40 bis 60 Gew.-%, jeweils bezogen auf die gesamte thermoplastische Formmasse, vor. Component A is generally present in the thermoplastic molding composition in an amount of from 10 to 70% by weight, preferably from 40 to 60% by weight, in each case based on the total thermoplastic molding composition.
Eine weitere erfindungsgemäße Möglichkeit besteht darin, dass man Polymerketten, beispielsweise Polystyrol, SAN, PMMA, zu unterschiedlichen Zeitpunkten auf das Polypflanzenöl aufpfropft. Dies kann bereits auf der Stufe des reinen Öls passieren, wo man das Monomer zusammen mit dem Öl vorlegt und dann bei Temperaturen polyme- risiert, die zur gewünschten Molmasse führt, beispielsweise zwischen 100 und 250 °C. Das Öl wird dann teilweise gepfropft, aber kaum einpolymerisiert. Bevorzugt ist, stattdessen das Polypflanzenöl einzusetzen. Eine weitere Möglichkeit ist, das Polypflanzenöl zuerst zu vernetzen, dann die vernetzten Partikel mit Monomer und ggf. Radikalstarter zu quellen und dann die Dispersion zu polymerisieren. Dieses Vorgehen gibt eine besonders zuverlässige Anbindung der Thermoplastketten an das Polypflanzenöl. Bei dieser Vorgehensweise kann zugleich auch die Matrix polymerisiert werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das polymerisierte Pflanzenöl zur Funktionalisierung mit Maleinsäureanhydrid (MSA) umgesetzt. Anschließend wird dieses funktionalisierte Polymer mit eine kleinen Menge, bevorzugt deutlich unterstö- chiometrisch bezogen auf MSA, Monomeren, enthaltend mindestens eine Doppelbindung und mindestens eine Hydroxyfunktion, beispielsweise Hydroxymethylmethacrylat (HEMA) oder Allylalkohol, umgesetzt, so dass an der Partikeloberfläche Doppelbin- düngen erhalten werden, da die Hydroxyfunktionen mit den Maleinsäureanhydridgruppen reagieren. Diese können dann mit den Monomeren, die das Polymer der Matrix aufbauen, umgesetzt werden. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform wird das polymerisierte Pflanzenöl mit Hydroxyfunktionen funktionalisiert. Anschließend wird dieses funktiona- lisierte Polymer mit eine kleinen Menge, bevorzugt deutlich unterstöchiometrisch bezogen auf die eingeführten Hydroxyfunktionen, Monomeren, enthaltend mindestens eine Doppelbindung und mindestens eine Carbonsäurefunktion, beispielsweise reaktive (Meth)acrylsäuren, MSA, Chloride oder Anhydride von ungesättigten Carbonsäuren oder ungesättigte Isocyanate, umgesetzt, so dass an der Partikeloberfläche Doppelbindungen erhalten werden, da die Carbonsäurefunktionen mit den auf der Oberfläche befindlichen Hydroxyfunktionen reagieren. Diese können dann mit den Monomeren, die das Polymer der Matrix aufbauen, umgesetzt werden. Another possibility according to the invention consists in grafting polymer chains, for example polystyrene, SAN, PMMA, onto the polypvegetable oil at different times. This can already happen at the stage of the pure oil, where the monomer is introduced together with the oil and then polymerized at temperatures which lead to the desired molar mass, for example between 100 and 250.degree. The oil is then partially grafted, but hardly polymerized. It is preferred to use the polypvegetable oil instead. Another possibility is to first crosslink the polypvegetable oil, then to swell the crosslinked particles with monomer and possibly radical starter and then to polymerize the dispersion. This procedure gives a particularly reliable connection of the thermoplastic chains to the polymer oil. In this procedure, at the same time, the matrix can be polymerized. In a particularly preferred embodiment, the polymerized vegetable oil is reacted with maleic anhydride (MSA) for functionalization. Subsequently, this functionalized polymer is reacted with a small amount, preferably markedly substoichiometric with respect to MSA, of monomers containing at least one double bond and at least one hydroxyl function, for example hydroxymethyl methacrylate (HEMA) or allyl alcohol, so that double bonds are present on the particle surface. fertilization, since the hydroxy functions react with the maleic anhydride groups. These can then be reacted with the monomers that make up the polymer of the matrix. In a further particularly preferred embodiment, the polymerized vegetable oil is functionalized with hydroxy functions. Subsequently, this functionalized polymer with a small amount, preferably clearly substoichiometric based on the introduced hydroxy functions, monomers containing at least one double bond and at least one carboxylic acid function, for example reactive (meth) acrylic acids, MSA, chlorides or anhydrides of unsaturated carboxylic acids or unsaturated isocyanates , Reacted so that double bonds are obtained at the particle surface, since the carboxylic acid functions react with the on-surface hydroxy functions. These can then be reacted with the monomers that make up the polymer of the matrix.
Komponente B: Component B:
Die erfindungsgemäße thermoplastische Formmasse enthält mindestens ein thermo- plastisches Polymer als Komponente (B). Dieses thermoplastische Polymer bildet die so genannte„Matrix" der thermoplastischen Formmasse. The thermoplastic molding composition according to the invention contains at least one thermoplastic polymer as component (B). This thermoplastic polymer forms the so-called "matrix" of the thermoplastic molding composition.
Im Allgemeinen können in der erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmasse alle dem Fachmann bekannten, geeigneten thermoplastischen Polymere als Komponente (B) eingesetzt werden. In general, any suitable thermoplastic polymers known to the person skilled in the art can be used as component (B) in the thermoplastic molding composition according to the invention.
Bevorzugt wird als Komponente (B) mindestens ein thermoplastisches Polymer eingesetzt, das mit dem wenigstens einen thermoplastischen Polymer, das in der gegebenenfalls vorhandenen Hülle der Partikel (Komponente A) vorliegt, kompatibel ist. At least one thermoplastic polymer which is compatible with the at least one thermoplastic polymer which is present in the optionally present shell of the particles (component A) is preferably used as component (B).
Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet„kompatibel", dass eine gute Grenzflächenhaftung erreicht wird, um die mechanische Anbindung der Pflanzenölpartikel zu gewährleisten. Des Weiteren sollen damit keine Unverträglichkeitsreaktionen zwischen den beiden Thermoplasten auftreten, beispielsweise Zersetzung, Entmischung, chemi- sehe Reaktionen, Verfärbungen oder negative Beeinflussungen der mechanischen Eigenschaften der thermoplastischen Formmasse gemäß der vorliegenden Erfindung. For the purposes of the present invention, "compatible" means that a good interfacial adhesion is achieved in order to ensure the mechanical binding of the vegetable oil particles and, furthermore, that no incompatibility reactions between the two thermoplastics occur, for example decomposition, segregation, chemical reactions, discolorations or negative effects on the mechanical properties of the thermoplastic molding composition according to the present invention.
Als Komponente B geeignete thermoplastische Polymere sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Copolymeren wenigstens eines vinylischen, aromati- sehen Monomers und gegebenenfalls wenigstens einer α,β-ungesättigten Mono- carbonsäure oder dem entsprechenden Nitril, beispielsweise Polystyrol (PS) oder Styrolacrylnitril (SAN). Weitere geeignete thermoplastische Polymere sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polycarbonaten (PC), Polyurethanen (PU), Polyestern wie Polyethylenterephthalaten (PET) oder Polybutylenterephthalaten (PBT), Polyvi- nylchloriden (PVC), Polyurethanen (PU), Polyoxymethylenen (POM), Polymethylmethacrylaten (PMMA), und bioabbaubaren Homo- und Copolymeren, beispielsweise Polylactiden oder Polybutyrat. Thermoplastic polymers suitable as component B are preferably selected from the group consisting of copolymers of at least one vinylic aromatic monomer and optionally at least one α, β-unsaturated mono- carboxylic acid or the corresponding nitrile, for example polystyrene (PS) or styrene-acrylonitrile (SAN). Further suitable thermoplastic polymers are selected from the group consisting of polycarbonates (PC), polyurethanes (PU), polyesters such as polyethylene terephthalates (PET) or polybutylene terephthalates (PBT), polyvinyl chlorides (PVC), polyurethanes (PU), polyoxymethylenes (POM), Polymethyl methacrylates (PMMA), and biodegradable homo- and copolymers, such as polylactides or polybutyrate.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das als Komponente B verwendete wenigs- tens eine thermoplastische Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polystyrolen, Polyestern, Styrolacrylnitril-Copolymeren, Polycarbonaten, Polyurethanen und bioabbaubaren Polymeren, beispielsweise Polylactide oder Polybutyrat. In a preferred embodiment, the at least one thermoplastic polymer used as component B is selected from the group consisting of polystyrenes, polyesters, styrene-acrylonitrile copolymers, polycarbonates, polyurethanes and biodegradable polymers, for example polylactides or polybutyrate.
Verfahren zur Herstellung von Polystyrol, Copolymeren von Styrol und Acrylnitril sind bereits oben erläutert worden. Methods of producing polystyrene, copolymers of styrene and acrylonitrile have already been explained above.
Polycarbonate sind Polymere, die formal durch Reaktion von Kohlensäure und Verbindungen mit wenigstens zwei Hydroxyfunktionen erhalten werden können. Sie sind beispielsweise zugänglich durch Umsetzung der entsprechenden Alkohole mit Phosgen oder bzw. Kohlensäurediestern in Polykondensations- und Umesterungsreaktionen. Polycarbonates are polymers that can be formally obtained by reaction of carbonic acid and compounds having at least two hydroxy functions. They are accessible, for example, by reacting the corresponding alcohols with phosgene or carbonic diesters in polycondensation and transesterification reactions.
Für die erfindungsgemäße thermoplastische Formmasse geeignete Polyester sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polytrimethylenterephthalat und Blends davon. Polyester kön- nen durch Reaktion von Diolen mit Dicarbonsäuren oder von Hydroxycarbonsäuren erhalten werden. Suitable polyesters for the thermoplastic molding composition according to the invention are preferably selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate and blends thereof. Polyesters can be obtained by reaction of diols with dicarboxylic acids or hydroxycarboxylic acids.
Polyurethane sind Copolymere, die durch Polyaddition von Verbindungen mit wenigstens zwei Hydroxyfunktionen und Verbindungen, die wenigstens zwei Isocyanatgruppen erhalten werden. Beispiele für erfindungsgemäß zu verwendende Polyurethane sind solche hergestellt aus Polyester- und/oder Polyetherdiolen und z. B. aus 2,4-bzw. 2,6-Toluoldiisocyanat, 4,4'-Methylendi(phenylisocyanat) und Hexamethylendiisocyanat. Es können lineare oder verzweigte Polyurethane eingesetzt werden. Polyurethanes are copolymers obtained by polyaddition of compounds having at least two hydroxy functions and compounds containing at least two isocyanate groups. Examples of polyurethanes to be used according to the invention are those prepared from polyester and / or polyether diols and z. B. from 2,4-resp. 2,6-toluene diisocyanate, 4,4'-methylene di (phenyl isocyanate) and hexamethylene diisocyanate. It can be used linear or branched polyurethanes.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmasse wird als Komponente B mindestens ein bioabbaubares Polymer verwendet. Beispiele für bioabbaubare Polymere sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise Polylactide oder Polybutyrat. Polylactide, die auch Polymilchsäuren genannt werden, treten aufgrund des asymmetrischen Kohlenstoffatoms in der optisch aktiven D- oder L-Form auf. Erfindungsgemäß einsetzbare Polylactide können nach allen dem Fachmann bekannten verfahren hergestellt werden. In a preferred embodiment of the thermoplastic molding composition according to the invention, at least one biodegradable polymer is used as component B. Examples of biodegradable polymers are known to the person skilled in the art, for example polylactides or polybutyrate. Polylactides, also called polylactic acids, occur in the optically active D or L form due to the asymmetric carbon atom. Polylactides which can be used according to the invention can be prepared by all processes known to the person skilled in the art.
Polylactide sind beispielsweise durch die ionische Polymerisation von Lactid, einem ringförmigen Zusammenschluss von zwei Milchsäuremolekülen, zugänglich. Bei Temperaturen zwischen 140 und 180 °C sowie der Einwirkung katalytisch wirkender Zinnverbindungen wie Zinnoxid erfolgt die Bildung von Polylactid in einer Ringöffnungs- Polymerisation. Lactid selbst lässt sich durch Vergärung von Melasse oder durch Fermentation von Glucose mit Hilfe verschiedener Bakterien herstellen. Darüber hinaus können hochmolekulare und reine Polylactide durch Polykondensation direkt aus Milchsäure erzeugt werden. Komponente B kann auch eine Mischung der genannten Thermoplaste untereinander oder eine Mischung der genannten Thermoplasten untereinander mit so genannten „toughness boostern" als Zusatz sein, welche für bioabbaubare Polymere bevorzugt ausgewählt sind aus einer Mischung aromatischer und aliphatischer Ester auf Basis Poly-epsilon-caprolacton und 1 ,4-Butandiol. Bezüglich der Styrolpolymere (und auch der anderen Polymere) gilt, dass Blockcopolymere des Typs SBS, SEBS, SIS und SEPS eingesetzt werden können. Polylactides are accessible, for example, by the ionic polymerization of lactide, an annular combination of two lactic acid molecules. At temperatures between 140 and 180 ° C and the action of catalytically active tin compounds such as tin oxide, the formation of polylactide takes place in a ring-opening polymerization. Lactide itself can be produced by fermentation of molasses or by fermentation of glucose with the help of various bacteria. In addition, high molecular weight and pure polylactides can be produced by polycondensation directly from lactic acid. Component B may also be a mixture of said thermoplastics with each other or a mixture of said thermoplastics with each other with so-called "toughness boosters" as an additive, which are preferably selected for biodegradable polymers from a mixture of aromatic and aliphatic esters based on poly-epsilon-caprolactone and 1, 4-butanediol With regard to the styrene polymers (and also of the other polymers), block copolymers of the type SBS, SEBS, SIS and SEPS can be used.
Diese Zusätze liegen im Allgemeinen in dem Fachmann als geeignet bekannten Mengen vor. These additives are generally present in the skilled person as suitably known amounts.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Komponente B, falls die Hülle des Partikels (Komponente A) Polystyrol enthält, ebenfalls Polystyrol verwendet, gegebenenfalls in Mischung mit einem Styrol-Butadien-Blockcopolymer. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird als Komponente B, falls die Hülle des Partikels (Kompo- nente A) Styrolacrylnitril enthält, ebenfalls Styrol/Acrylnitril, Polymethylmethacrylat, Styrol/MMA, Polyester, Polyurethan oder Polylactid verwendet, gegebenenfalls in Mischung mit den oben genannten Styrol-Butadien-Blockcopolymeren. In a preferred embodiment, as component B, if the shell of the particle (component A) contains polystyrene, polystyrene is also used, optionally in admixture with a styrene-butadiene block copolymer. In a further preferred embodiment, as component B, if the shell of the particle (component A) contains styrene-acrylonitrile, likewise styrene / acrylonitrile, polymethyl methacrylate, styrene / MMA, polyester, polyurethane or polylactide are used, optionally in admixture with the abovementioned styrene butadiene block copolymers.
Das als Komponente B verwendete thermoplastische Polymer liegt in der erfindungs- gemäßen thermoplastischen Formmasse im Allgemeinen in einer Menge von 20 bis 80 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt 40 bis 60 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der thermoplastischen Formmasse, vor. Komponente C: The thermoplastic polymer used as component B is in the thermoplastic molding composition according to the invention generally in an amount of 20 to 80 wt .-%, preferably 30 to 70 wt .-%, particularly preferably 40 to 60 wt .-%, each based on the total mass of the thermoplastic molding composition, before. Component C:
Die thermoplastische Formmasse gemäß der vorliegenden Erfindung enthält gegebenenfalls als Komponente C mindestens ein Harz als Komponente (C). The thermoplastic molding composition according to the present invention optionally contains as component C at least one resin as component (C).
Erfindungsgemäß können sowohl synthetisch hergestellte Harze als auch natürlich vorkommende Harze verwendet werden. According to the invention, both synthetically prepared resins and naturally occurring resins can be used.
Eine Auswahl von natürlichen Harzen, die in der thermoplastischen Formmasse gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, ist in: Natural Resins, Wiley- VCH Verlag, Weinheim, 2005, Seiten 1 bis 19, offenbart. A selection of natural resins that can be used in the thermoplastic molding composition of the present invention is disclosed in: Natural Resins, Wiley-VCH Verlag, Weinheim, 2005, pages 1-19.
Besonders bevorzugte natürliche Harze sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acaroid-Harz, Bernstein, Asphaltit, Perubalsam, Torubalsam, Benzoin, Canada- Balsam, chinesischer oder japanischer Lack, Kopal, Damar, Drachenblut-Harz, Elemi, Weihrauch (Olibanum), Galbanum, Labdanum, Mastic, Myrrhe, Sandarak, Schellak, Styrax, Utah-Harz, Venedig-Terpentin, Kollophonium und Mischungen davon. Besonders bevorzugt wird Kollophonium eingesetzt. Diese Harze kommen in der Natur vor und können nach dem Fachmann bekannten Verfahren erhalten bzw. isoliert werden, beispielsweise durch Einritzen der Rinde des entsprechenden Baumes und Auffangen der Harzes oder Extraktion des Holzes des entsprechenden Baumes mit geeigneten Lösungsmitteln, beispielsweise Naphtha. Geeignete synthetisch hergestellte Harze sind im Allgemeinen Copolymere, beispielsweise niedermolekulare thermoplastische Materialien wie niedermolekulare Polyester. Diese sind dem Fachmann bekannt. Particularly preferred natural resins are selected from the group consisting of acaroid resin, amber, asphaltite, balsam of Peru, toru balsam, benzoin, Canada balm, Chinese or Japanese varnish, copal, damar, dragon's blood resin, elemi, frankincense (Olibanum), galbanum , Labdanum, Mastic, Myrrh, Sandarak, Schellak, Styrax, Utah resin, Venice turpentine, rosin and mixtures thereof. Particular preference is given to using rosin. These resins occur in nature and can be obtained or isolated by methods known to those skilled in the art, for example by scoring the bark of the corresponding tree and collecting the resin or extracting the wood of the corresponding tree with suitable solvents, for example naphtha. Suitable synthetically produced resins are generally copolymers, for example low molecular weight thermoplastic materials such as low molecular weight polyesters. These are known to the person skilled in the art.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das mindestens eine Harz (Komponente C) in den Partikeln (Komponente A) vor. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt die erfindungsgemäße Formmasse, wobei mindestens ein Harz (Komponente C) in den Partikeln (Komponente A) vorliegt. In a preferred embodiment, the at least one resin (component C) is present in the particles (component A). The present invention therefore preferably relates to the molding composition according to the invention, wherein at least one resin (component C) is present in the particles (component A).
Ist die Komponente C in der erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmasse vor- handen, so liegt diese im Allgemeinen in einer Menge von 1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 bis 30 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmasse, vor. Diese Harze erhöhen die Glasübergangstemperatur der Komponente A und machen das Produkt steifer. Komponente D: If component C is present in the thermoplastic molding composition according to the invention, it is generally present in an amount of from 1 to 30% by weight, preferably from 5 to 30% by weight, particularly preferably from 10 to 30% by weight, in each case based on the total mass of the thermoplastic molding composition according to the invention. These resins increase the glass transition temperature of component A and make the product stiffer. Component D:
Die erfindungsgemäße thermoplastische Formmasse enthält gegebenenfalls als Komponente D wenigstens einen Füllstoff. If appropriate, the thermoplastic molding composition according to the invention contains at least one filler as component D.
Als Komponente D können alle dem Fachmann bekannten Füllstoffe eingesetzt werden, welche für den Einsatz in polymeren Materialien geeignet sind. Beispiele für geeignete Füllstoffe sind mineralische Füllstoffe, Salze, beispielsweise Carbonate der Alkali- und Erdalkalimetalle, wie Calziumcarbonat, oder Verbindungen wie Titandioxid, Zirkoniumdioxid und Mischungen davon. As component D, all fillers known to those skilled in the art can be used, which are suitable for use in polymeric materials. Examples of suitable fillers are mineral fillers, salts, for example carbonates of the alkali and alkaline earth metals, such as calcium carbonate, or compounds such as titanium dioxide, zirconium dioxide and mixtures thereof.
Weitere geeignete Füllstoffe sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Korkmehl, beispielsweise aus recycelten Flaschenkorken und Holzmehl, bevorzugt mit einer Teilchengröße von kleiner 0,5 mm, besonders bevorzugt kleiner 0,2 mm. Der Anteil des Holzmehls kann über 50 Gew.-% liegen, bevorzugt über 70 Gew.-%, wobei die maximale Menge 90 Gew.-% beträgt. Bevorzugt wird das Holzmehl zur Schmelze des fertigen Thermoplasten hinzugegeben. Diese Holz-Kunststoff- Verbünde (Wood-Plastic Composites, WPCs) werden durch den Zusatz von 5 bis 10 Gew.-% an Polymerisaten, die Säureanhydridgruppen enthalten und beispielsweise durch Copolymerisation mit 1 bis 10 Gew.-% Maleinsäureanhydrid hergestellt wurden, mechanisch verbessert, wobei die Anhydridgruppen mit den Holzkomponenten reagieren. Um Überhitzung und Verkohlung der Holzkomponente zu vermeiden, werden bevorzugt Wachse auf Fettsäurebasis wie Stearylamid oder Erucasäureamid in Mengen bis 5 Gew.-% zugesetzt. Als weiterer besonders bevorzugter Füllstoff wird Calziumcarbonat eingesetzt. Other suitable fillers are selected from the group consisting of cork flour, for example, recycled bottle corks and wood flour, preferably having a particle size of less than 0.5 mm, more preferably less than 0.2 mm. The proportion of wood flour may be above 50 wt .-%, preferably above 70 wt .-%, wherein the maximum amount is 90 wt .-%. Preferably, the wood flour is added to the melt of the finished thermoplastic. These wood-plastic composites (WPCs) are mechanically improved by the addition of 5 to 10 wt .-% of polymers containing acid anhydride groups, for example, prepared by copolymerization with 1 to 10 wt .-% maleic anhydride wherein the anhydride groups react with the wood components. In order to avoid overheating and charring of the wood component, fatty acid-based waxes such as stearylamide or erucic acid amide are preferably added in amounts of up to 5% by weight. Another particularly preferred filler is calcium carbonate.
Die geeignete Teilchengröße des als Komponente D verwendeten Füllstoffs ist dem Fachmann bekannt. Ist Komponente D in der erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmasse vorhanden, so liegt diese im Allgemeinen für mineralische Füllstoffe in einer Menge von bis zu 50 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 30 Gew.-% vor. The suitable particle size of the filler used as component D is known to the person skilled in the art. If component D is present in the thermoplastic molding composition according to the invention, this is generally present for mineral fillers in an amount of up to 50% by weight, preferably 20 to 30% by weight.
Komponente E: Component E:
In der erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmasse können gegebenenfalls als Komponente E weitere Additive vorliegen. Geeignete weitere Additive sind dem Fachmann im Allgemeinen bekannt, beispielsweise Farbstoffe, UV-Stabilisatoren, Bleichmittel, Deodorantien, Antioxidantien und Mischungen davon. Sind in der thermoplastischen Formmasse weitere Additive als Komponente E enthalten, so liegt Komponente E im Allgemeinen in einer Menge von 0, 1 bis 2 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 2 Gew.-%, jeweils bezogen auf die gesamte thermoplastische Formmasse, vor. Die Summe der Mengen der in der erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmasse vorliegenden Komponenten A und B und gegebenenfalls C, D und/oder E beträgt in jedem Fall 100 Gew.-%. Optionally, further additives may be present as component E in the thermoplastic molding composition according to the invention. Suitable further additives are generally known to the person skilled in the art, for example dyes, UV stabilizers, bleaches, deodorants, antioxidants and mixtures thereof. If further additives are contained in the thermoplastic molding composition as component E, component E is generally present in an amount of from 0.1 to 2% by weight, preferably from 1 to 2% by weight, based in each case on the entire thermoplastic molding composition , The sum of the amounts of components A and B present in the thermoplastic molding composition according to the invention and optionally C, D and / or E is in each case 100% by weight.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungs- gemäßen thermoplastischen Formmasse, umfassend mindestens die Schritte: nicht-oxidative Polymerisation von mindestens einem Pflanzenöl, gegebenenfalls in Gegenwart von mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren, um ein polymerisiertes Pflanzenöl bzw. ein Copolymerisat aus Pflanzenöl und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren zu erhalten, und The present invention also relates to a process for the preparation of the thermoplastic molding composition according to the invention, comprising at least the steps: non-oxidative polymerization of at least one vegetable oil, optionally in the presence of at least one ethylenically unsaturated monomer, to a polymerized vegetable oil or a copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer, and
Einführen von funktionellen Gruppen in das polymerisierte Pflanzenöl bzw. in das Copolymerisat aus Pflanzenöl und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren aus Schritt (1), um ein funktionalisiertes polymerisiertes Pflanzenöl bzw. Copolymerisat aus Pflanzenöl und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren zu erhalten, Introducing functional groups into the polymerized vegetable oil or into the copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer from step (1) in order to obtain a functionalized polymerized vegetable oil or copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer,
(3) Einführen von funktionellen Gruppen in mindestens ein Pflanzenöl, um ein funktionalisiertes Pflanzenöl zu erhalten, und nicht-oxidative Polymerisation des funktionalisierten Pflanzenöls aus Schritt (3), gegebenenfalls in Gegenwart von mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren, um ein funktionalisiertes polymerisiertes Pflanzenöl bzw. Copolymerisat aus Pflanzenöl und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren zu erhalten, (3) introducing functional groups into at least one vegetable oil to obtain a functionalized vegetable oil; and non-oxidatively polymerizing the functionalized vegetable oil of step (3) optionally in the presence of at least one ethylenically unsaturated monomer to form a functionalized polymerized vegetable oil or To obtain a copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer,
Zugabe des mindestens einen thermoplastischen Polymerisats (Komponente B) zu dem funktionalisierten polymerisierten Pflanzenöl bzw. Copolymerisat aus Pflanzenöl und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren, aus Schritt (2) oder (4), um eine Mischung zu erhalten, und Adding the at least one thermoplastic polymer (component B) to the functionalized polymerized vegetable oil or copolymer Vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer from step (2) or (4) to obtain a mixture, and
(6) Quervernetzung der Mischung aus Schritt (5) durch Zugabe von mindestens ei- nem Reagenz, welches mit den in Schritt (1) oder (2) eingeführten funktionellen(6) crosslinking of the mixture from step (5) by addition of at least one reagent which is functionalized with those introduced in step (1) or (2)
Gruppen reagiert, um die thermoplastische Formmasse zu erhalten. Groups react to obtain the thermoplastic molding material.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist die Reihenfolge (1), (2), (5) und (6). Weiter bevorzugt ist die Reihenfolge (3), (4), (5) und (6). Erfindungsgemäß möglich ist auch die Reihen- folge (5), (1), (2) und (6) oder (5), (3), (4) und (6). According to the invention, preference is given to the sequence (1), (2), (5) and (6). More preferred is the order (3), (4), (5) and (6). The sequence (5), (1), (2) and (6) or (5), (3), (4) and (6) is also possible according to the invention.
Im Folgenden werden die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens detailliert beschrieben: Schritt (1): The individual steps of the method according to the invention are described in detail below: Step (1):
Schritt (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die nicht-oxidative Polymerisation von mindestens einem Pflanzenöl, gegebenenfalls in Gegenwart von mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren, um ein polymerisiertes Pflanzenöl bzw. ein Copolymerisat aus Pflanzenöl und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren zu erhalten. Step (1) of the process according to the invention comprises the non-oxidative polymerization of at least one vegetable oil, optionally in the presence of at least one ethylenically unsaturated monomer, to obtain a polymerized vegetable oil or a copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer.
Erfindungsgemäß kann das wenigstens eine Pflanzenöl, gegebenenfalls in Gegenwart von mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren, mit allen dem Fach- mann bekannten nicht-oxidativen Verfahren behandelt werden, die zu einer, zumindest teilweisen, Polymerisation des wenigstens einen Pflanzenöls und bzw. mit dem gegebenenfalls vorliegenden mindestens einen ethylenisch ungesättigten Monomeren, führen.„Nicht-oxidativ" bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass in Schritt (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens keine gegenüber dem wenigstens einen Pflanzen- öl oxidierend wirkenden Substanzen anwesend sind. According to the invention, the at least one vegetable oil, optionally in the presence of at least one ethylenically unsaturated monomer, can be treated with all non-oxidative processes known to those skilled in the art which result in at least partial polymerization of the at least one vegetable oil and / or with the optionally present one In the context of the present invention, "non-oxidative" means that in step (1) of the process according to the invention, no substances which have an oxidizing effect on the at least one vegetable oil are present.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Polymerisation des Pflanzenöls in Schritt (1) durch eine Diels-Alder-Reaktion, beispielsweise inter- und/oder intramolekular, besonders bevorzugt durch eine intermole- kulare Diels-Alder-Reaktion. In a preferred embodiment of the process according to the invention, the polymerization of the vegetable oil in step (1) is carried out by a Diels-Alder reaction, for example intermolecularly and / or intramolecularly, more preferably by an intermolecular Diels-Alder reaction.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei die Polymerisation in Schritt (1) durch eine Diels-Alder-Reaktion erfolgt. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, in der nur mindestens ein Pflanzenöl eingesetzt wird, wird dieses in Schritt (1) unter Bedingungen umgesetzt, die zu einer Polymerisation des wenigstens einen Pflanzenöls in einer Diels-Alder-Reaktion, bevorzugt in einer intermolekularen Diels-Alder-Reaktion, führen. Die Diels-Alder-Reaktion ist dem Fachmann bekannt und beispielsweise in J. March, Advanced Organic Chemistry, Third Edition, Wiley-Interscience 1985, Seite 745-768 beschrieben. Eine schematische Darstellung ist weiter oben bezüglich Komponente A der thermoplastischen Formmasse dargestellt. Wird in das erfindungsgemäße Verfahren wenigstens ein Pflanzenöl eingesetzt, das nicht konjugierte Doppelbindungen aufweist, werden in einer bevorzugten Ausführungsform in Schritt (1) diese nicht konjugierten Doppelbindungen zunächst zu konjugierten Doppelbindungen isomerisiert. Diese Isomerisierung erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform unter den gleichen Bedingungen wie die Diels-Alder-Reaktion, so dass Moleküle mit nicht konjugierten Doppelbindungen bevorzugt in situ zu Molekülen mit konjugierten Doppelbindungen isomerisiert werden. The present invention therefore preferably relates to the process according to the invention, wherein the polymerization in step (1) is effected by a Diels-Alder reaction. In a preferred embodiment of the process according to the invention, in which only at least one vegetable oil is used, this is reacted in step (1) under conditions which result in a polymerization of the at least one vegetable oil in a Diels-Alder reaction, preferably in an intermolecular diene. Alder reaction, lead. The Diels-Alder reaction is known to those skilled in the art and described, for example, in J. March, Advanced Organic Chemistry, Third Edition, Wiley-Interscience 1985, pages 745-768. A schematic representation is shown above with respect to component A of the thermoplastic molding composition. If at least one vegetable oil which does not have conjugated double bonds is used in the process according to the invention, in a preferred embodiment in step (1) these nonconjugated double bonds are first isomerized to form conjugated double bonds. In a preferred embodiment, this isomerization takes place under the same conditions as the Diels-Alder reaction, so that molecules with unconjugated double bonds are preferably isomerized in situ to molecules having conjugated double bonds.
Schritt (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in Gegenwart oder in Abwesenheit eines Lösungsmittels durchgeführt werden. Geeignete Lösungsmittel sind dem Fach- mann an sich bekannt, bevorzugt enthalten diese keine unter den herrschenden Bedingungen reaktiven Gruppen. Step (1) of the process according to the invention can be carried out in the presence or absence of a solvent. Suitable solvents are known per se to the person skilled in the art, preferably these do not contain any groups reactive under the prevailing conditions.
Bevorzugt wird Schritt (1) in Abwesenheit eines Lösungsmittels durchgeführt, d.h. das wenigstens eine Pflanzenöl wird in Substanz umgesetzt. Preferably, step (1) is carried out in the absence of a solvent, i. the at least one vegetable oil is reacted in substance.
Da die Polymerisation in Schritt (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht-oxidativ durchgeführt wird, wird Schritt (1) in Abwesenheit einer oxidierend wirkenden Substanz durchgeführt. Erfindungsgemäß bevorzugt wird die Polymerisation in Schritt (1) unter Luftabschluss durchgeführt, beispielsweise durch Überlagerung/Spülung mit Schutzgas wie Stickstoff, Argon oder Kohlendioxid. Since the polymerization in step (1) of the process according to the invention is carried out non-oxidatively, step (1) is carried out in the absence of an oxidizing substance. According to the invention, the polymerization in step (1) is preferably carried out with exclusion of air, for example by superposition / rinsing with protective gas such as nitrogen, argon or carbon dioxide.
Bezüglich des Pflanzenöls gilt das oben bezüglich der erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmasse Gesagte. Die nicht-oxidative Polymerisation des wenigstens einen Pflanzenöls in Schritt (1) durch eine Diels-Alder-Reaktion, bevorzugt eine intermolekulare Diels-Alder-Reaktion, gegebenenfalls verbunden mit vorheriger Isomerisierung von nicht konjugierten Doppelbindungen in konjugierte Doppelbindungen erfolgt im Allgemeinen bei einer Temperatur, die eine ausreichende Reaktionsgeschwindigkeit gewährleistet, in einer bevor- zugten Ausführungsform wird Schritt (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer Temperatur von 200 bis 400 °C, besonders bevorzugt 250 bis 350 °C, beispielsweise 280 bis 300 °C durchgeführt. With respect to the vegetable oil, the above with respect to the thermoplastic molding composition according to the invention applies. The non-oxidative polymerization of the at least one vegetable oil in step (1) by a Diels-Alder reaction, preferably an intermolecular Diels-Alder reaction, optionally combined with prior isomerization of unconjugated double bonds into conjugated double bonds, is generally carried out at a temperature. which ensures a sufficient reaction rate, in a preferred embodiment, step (1) of the method according to the invention in a Temperature of 200 to 400 ° C, more preferably 250 to 350 ° C, for example, 280 to 300 ° C performed.
Schritt (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann bei jedem Druck durchgeführt werden, beispielsweise bei Atmosphärendruck. Step (1) of the method according to the invention can be carried out at any pressure, for example at atmospheric pressure.
Die Reaktionsdauer in Schritt (1) des erfindungsgemäßen Verfahren wird im Allgemeinen so gewählt, dass ein genügend hoher Umsatz, d.h. ein genügend hoher Polymerisationsgrad des wenigstens einen Pflanzenöls gewährleistet ist. Die Reaktionsdauer beträgt beispielsweise 30 bis 60 h, bevorzugt 38 bis 50 h. The reaction time in step (1) of the process according to the invention is generally chosen so that a sufficiently high conversion, i. a sufficiently high degree of polymerization of at least one vegetable oil is ensured. The reaction time is, for example, 30 to 60 hours, preferably 38 to 50 hours.
Schritt (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in jedem dem Fachmann für eine solche Reaktion geeignet erscheinenden Reaktor durchgeführt werden, beispielsweise Rührkessel für Batchprozesse, segregierter Rührkessel, Spitzbodenreaktor, Rührkes- selkaskade, Turmreaktor oder Rohrreaktor für kontinuierlichen Prozesse. Step (1) of the process according to the invention can be carried out in any suitable reactor for such a reaction, for example, stirred tank for batch processes, segregated stirred tank, pointed bottom reactor, Rührkes- cascade, tower reactor or tubular reactor for continuous processes.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst Schritt (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens die nicht-oxidative Polymerisation von mindestens einem Pflanzenöl in Gegenwart von mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren, um ein polymerisiertes Pflanzenöl bzw. ein Copolymerisat aus Pflanzenöl und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren zu erhalten. Ein entsprechendes Verfahren wird in dem oben zitierten Dokument Hamann et al. genannt. In a further preferred embodiment, step (1) of the process according to the invention comprises the non-oxidative polymerization of at least one vegetable oil in the presence of at least one ethylenically unsaturated monomer to obtain a polymerized vegetable oil or a copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer. A corresponding method is described in the above-cited Hamann et al. called.
Geeignete und bevorzugte ethylenisch ungesättigte Monomere, die in Schritt (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden können, sind bereits oben bezüglich Komponente (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens genannt. Suitable and preferred ethylenically unsaturated monomers which can be used in step (1) of the process according to the invention have already been mentioned above with regard to component (A) of the process according to the invention.
Besonders bevorzugt wird in dieser Ausführungsform von Schritt (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Mischung aus mindestens einem Pflanzenöl und mindes- tens einem ethylenisch ungesättigten Monomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Styrol, α-Methylstyrol, para-Methylstyrol, 1 , 1-Diphenylethylen, para-tert- Butylstyrol, Vinyltoluol, Acrylsäureester, Methacrylsäureester, Acrylsäurenitril, Methacrylsäurenitril und Mischungen davon eingesetzt. Bei dieser Ausführungsform von Schritt (1) wird ein Copolymerisat aus dem mindestens einen Pflanzenöl und dem mindestens einen ethylenisch ungesättigten Monomeren gebildet. Erfindungsgemäß polymerisiert dabei das mindestens eine Pflanzenöl bevorzugt in der oben beschriebenen Diels-Alder-Reaktion. Das vorliegende mindestens eine ethylenisch ungesättigte Monomer polymerisiert mit sich, mit dem mindes- tens einen Pflanzenöl und/oder mit bereits gebildeten Diels-Alder-Produkten, bevorzugt in einer radikalischen Polymerisation. Particularly preferred in this embodiment of step (1) of the process according to the invention is a mixture of at least one vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer selected from the group consisting of styrene, α-methylstyrene, para-methylstyrene, 1,1-diphenylethylene, para-tert-butylstyrene, vinyltoluene, acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylonitrile, methacrylonitrile and mixtures thereof. In this embodiment of step (1), a copolymer of the at least one vegetable oil and the at least one ethylenically unsaturated monomer is formed. According to the invention, the at least one vegetable oil preferably polymerizes in the Diels-Alder reaction described above. The present at least one ethylenically unsaturated monomer polymerizes with itself, with the least amount of at least one vegetable oil and / or already formed Diels-Alder products, preferably in a free-radical polymerization.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch das erfindungsgemäße Verfahren, wobei die Polymerisation des Pflanzenöls oder des Pflanzenölpolymerisates und des ethylenisch ungesättigten Monomeren in Schritt (1) oder (4) eine thermisch induzierte Polymerisation ist. The present invention also relates to the process according to the invention, wherein the polymerization of the vegetable oil or of the vegetable oil polymer and of the ethylenically unsaturated monomer in step (1) or (4) is a thermally induced polymerization.
Dabei ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die dazu notwendigen Radikale nicht durch dem Fachmann bekannte und von außen zuzugebende Radikalstarter in die Reaktionsmischung gelangen, sondern dass diese Radikale aus den vorliegenden Monomeren unter den erfindungsgemäß vorliegende Temperaturen, d. h. thermisch, gebildet werden. In this case, it is preferred according to the invention that the radicals necessary for this purpose do not enter the reaction mixture by free-radical initiators known to the person skilled in the art but to be added from the outside, but that these radicals are prepared from the present monomers under the temperatures according to the invention, ie. H. thermally, be formed.
Das mindestens eine ethylenisch ungesättigte Monomer wird zu diesem Zweck zu dem mindestens einen Pflanzenöl gegeben, im Allgemeinen in einer Menge, in der es auch in dem den Partikel bildenden polymeren Material vorliegen soll. Beispielsweise werden 5 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 50 Gew.-% wenigstens eines ethylenisch unge- sättigten Monomeren zugegeben, um mit dem wenigstens einen Pflanzenöl unter den in Schritt (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens herrschenden Bedingungen zusammen zu polymerisieren. The at least one ethylenically unsaturated monomer is added for this purpose to the at least one vegetable oil, generally in an amount in which it is also to be present in the polymeric material forming the particle. For example, 5 to 60% by weight, preferably 15 to 50% by weight, of at least one ethylenically unsaturated monomer are added in order to polymerize together with the at least one vegetable oil under the conditions prevailing in step (1) of the process according to the invention.
Nach der Diels-Alder-Reaktion in Gegenwart der genannten Monomere wird somit be- vorzugt ein polymeres Material erhalten, das durch eine Diels-Alder-Reaktion des wenigstens einen Pflanzenöls gebildet worden ist, und gleichzeitig Struktureinheiten enthält, die aus den genannten Monomeren gebildet worden sind. Thus, after the Diels-Alder reaction in the presence of said monomers, it is preferred to obtain a polymeric material formed by a Diels-Alder reaction of the at least one vegetable oil and at the same time containing structural units formed from said monomers are.
Das in Schritt (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene polymere Material ba- sierend auf wenigstens einem Pflanzenöl und gegebenenfalls mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomer liegt in einer bevorzugten Ausführungsform als viskoses, blassgelbes Öl oder als Kautschuk vor. The polymeric material obtained in step (1) of the process according to the invention, based on at least one vegetable oil and optionally at least one ethylenically unsaturated monomer, is present in a preferred embodiment as a viscous, pale yellow oil or as a rubber.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das wenigstens eine thermoplastische Polymer bzw. ethylenisch ungesättigte Monomere, aus den das thermoplastische Polymer aufgebaut ist, das gegebenenfalls in der Hülle der Teilchen vorliegt, in Schritt (1) zugegeben, so dass sich die Partikel enthaltend ein polymeres Material auf Basis wenigstens eines Pflanzenöls als Kern und eine Hülle aus wenigstens einem thermoplastischen Polymer in Schritt (1) bilden. Durch unterschiedliche thermische Bedingungen kann man dabei steuern, ob eher Pflanzenöl-Copolymere oder Pfropfpolymere für die Hülle gebildet werden. In a preferred embodiment of the present invention, the at least one thermoplastic polymer or ethylenically unsaturated monomer constituting the thermoplastic polymer, optionally present in the shell of the particles, is added in step (1) so that the particles contain forming polymeric material based on at least one vegetable oil as the core and a shell of at least one thermoplastic polymer in step (1). By different Thermal conditions can be used to control whether vegetable oil copolymers or graft polymers are formed for the shell.
Bezüglich des thermoplastischen Polymers bzw. der entsprechenden Monomere, das bzw. die in der Hülle der Teilchen vorliegt bzw. vorliegen, gilt das oben bezüglich der erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmasse Gesagte. With respect to the thermoplastic polymer (s) present in the shell of the particles, what has been said above with respect to the thermoplastic molding composition of the invention applies.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das thermoplastische Polymer bzw. die entsprechenden Monomeren, das bzw. die in der Hülle der Teilchen vorliegt bzw. vor- liegen, in einer Menge von beispielsweise 3 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 20 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Summe der Einsatzstoffe in Schritt (1) zugegeben. In a preferred embodiment, the thermoplastic polymer or the corresponding monomers present in the shell of the particles is present in an amount of, for example, 3 to 50% by weight, preferably 5 to 20% by weight. %, in each case based on the sum of the starting materials in step (1) added.
Schritt (2): Step 2):
Schritt (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Einführen von funktionellen Gruppen in das polymerisierte Pflanzenöl bzw. in das Copolymerisat aus Pflanzenöl und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren aus Schritt (1), um ein funktionalisiertes polymerisiertes Pflanzenöl bzw. Copolymerisat aus Pflanzenöl und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren zu erhalten. Step (2) of the method according to the invention comprises introducing functional groups into the polymerized vegetable oil or into the copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer from step (1) to form a functionalized polymerized vegetable oil or copolymer of vegetable oil and at least one ethylenic to obtain unsaturated monomers.
Zur Funktionalisierung des in Schritt (1) erhaltenen polymeren Materials wird dieses mit wenigstens einer funktionalisierend wirkenden Verbindung umgesetzt. Geeignete funktionalisierend wirkende Verbindungen und deren Mengen sind oben bezüglich der thermoplastischen Formmasse genannt. Bevorzugt werden α,β- ungesättigte Mono-, Dicarbonsäuren, Ester, Anhydride oder Nitrile davon, oder Verbindungen mit wenigstens zwei Hydroxyfunktionen, zur Funktionalisierung eingesetzt. Ganz besonders bevorzugt ist Maleinsäureanhydrid. Die zur Funktionalisierung verwendeten Verbindungen, insbesondere Maleinsäureanhydrid, werden im Allgemeinen in einer Menge von 0,1 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 3 bis 9 Gew.-%, jeweils bezogen auf das polymere Material, eingesetzt. To functionalize the polymeric material obtained in step (1), it is reacted with at least one functionalizing compound. Suitable functionalizing compounds and their amounts are mentioned above with respect to the thermoplastic molding composition. Preference is given to using α, β-unsaturated mono-, dicarboxylic acids, esters, anhydrides or nitriles thereof, or compounds having at least two hydroxyl functions, for the functionalization. Very particular preference is given to maleic anhydride. The compounds used for the functionalization, in particular maleic anhydride, are generally in an amount of 0.1 to 20 wt .-%, preferably 1 to 10 wt .-%, particularly preferably 3 to 9 wt .-%, each based on the polymeric Material used.
Die erfindungsgemäß besonders bevorzugt eingeführten funktionellen Gruppen sind Anhydridgruppe und Hydroxygruppe. The functional groups introduced particularly preferably according to the invention are anhydride group and hydroxy group.
In Schritt (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das polymere Material aus Schritt (1) bevorzugt in einer En-Reaktion mit der wenigstens einen funktionalisierend wirkenden Verbindung, insbesondere Maleinsäureanhydrid, umgesetzt. Diese ist dem Fachmann bekannt und in U. Poth, Drying Oils and Related Products, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2002, Seite 12 und in J. O. Metzger, U. Biermann, Produkte der thermischen En-Reaktion von ungesättigten Fettstoffen und Maleinsäureanhydrid, Fat Sei. Technol. 96 Jahrgang Nr. 9 (1994) Seite 321 bis 323 beschrieben. Die Funktionalisierung des auf Pflanzenöl basierenden Polymers mit Maleinsäureanhydrid kann auch bzw. gleichzeitig durch eine Diels-Alder-Reaktion erfolgen. In step (2) of the process according to the invention, the polymeric material from step (1) is preferably reacted in an ene reaction with the at least one functionalizing compound, in particular maleic anhydride. This is known to those skilled in Ullmann's & U. Poth, Drying Oils and Related Products Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2002, page 12 and in JO Metzger, U. Biermann, Products of Thermal Ene-Reaction of Unsaturated Fats and Maleic Anhydride, Fat Sei. Technol. 96, Vol. 9 (1994) pages 321 to 323. The functionalization of the vegetable oil-based polymer with maleic anhydride can also be carried out simultaneously by a Diels-Alder reaction.
Exemplarisch sind die möglichen Reaktionen von auf Pflanzenöl basierenden Polyi ren mit Maleinsäureanhydrid im Folgenden abgebildet: As an example, the possible reactions of vegetable oil-based polyesters with maleic anhydride are shown below:
Diels-Alder-Reaktion: Diels-Alder reaction:
En-Reaktion: Ene reaction:
Diese Ausführungsformen von Schritt (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Allgemeinen bei einer geeigneten Reaktionstemperatur durchgeführt, beispielsweise 100 bis 350 °C, bevorzugt 150 bis 300 °C, besonders bevorzugt 160 bis 280 °C. These embodiments of step (2) of the process according to the invention are generally carried out at a suitable reaction temperature, for example 100 to 350.degree. C., preferably 150 to 300.degree. C., particularly preferably 160 to 280.degree.
Es ist in einer weiteren Ausführungsform auch möglich, das in Schritt (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene polymere Material durch Verbindungen, die mindestens zwei Hydroxyfunktionen aufweisen, zu funktionalisieren. Details dazu und bevorzugte, einsetzbare Verbindungen sind oben genannt. Bei dieser Art der Funktionali- sierung werden die im Pflanzenöl vorliegenden Triglyceride durch Einwirkung von Verbindungen mit mindestens zwei Hydroxyfunktionen in einer Umesterungsreaktion zu Verbindungen mit mindestens einer freien Hydroxyfunktion umgesetzt. Diese Umesterungsreaktion erfolgt erfindungsgemäß bevorzugt unter Einwirkung einer basischen Verbindung, beispielsweise einer wässrigen Natrium- und/oder Kaliumhydroxid- Lösung oder anderer Umesterungskatalysatoren. Diese Umesterungsreaktion kann beispielsweise bei 100 bis 350 °C, bevorzugt 150 bis 300 °C, besonders bevorzugt 160 bis 280 °C durchgeführt werden. In a further embodiment, it is also possible to functionalize the polymeric material obtained in step (1) of the process according to the invention by compounds which have at least two hydroxyl functions. Details and preferred, usable compounds are mentioned above. In this type of functionalization, the triglycerides present in the vegetable oil are converted into compounds having at least one free hydroxyl function in a transesterification reaction by the action of compounds having at least two hydroxyl functions. This transesterification reaction takes place according to the invention preferably under the action of a basic compound, for example an aqueous sodium and / or potassium hydroxide solution or other transesterification catalysts. This transesterification reaction can be carried out, for example, at 100 to 350.degree. C., preferably 150 to 300.degree. C., particularly preferably 160 to 280.degree.
Nach Schritt (2) wird ein polymeres Material erhalten, welches funktionelle Gruppen, bevorzugt Carbonsäure- und/oder Hydroxygruppen enthält, besonders bevorzugt Bernsteinsäuregruppen und/oder Hydroxygruppen. After step (2), a polymeric material is obtained which contains functional groups, preferably carboxylic acid and / or hydroxyl groups, more preferably succinic groups and / or hydroxy groups.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden alle Schritte in Abwesenheit eines Lösungsmittels, d. h. in Substanz, durchgeführt. In a preferred embodiment of the process according to the invention, all steps are carried out in the absence of a solvent, i. H. in substance.
Die Schritte (1) und (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens gehören zu einer ersten Ausführungsform, in der zunächst ein polymeres Material gebildet wird, welches anschließend funktionalisiert wird. Zu einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gehören die Schritte (3) und (4), wobei zunächst ein Pflanzenöl funktionalisiert wird, und dieses funktionalisierte Pflanzenöl gegebenenfalls in Gegenwart von weiteren ethylenisch ungesättigten Monomeren in ein polymeres Material umgesetzt wird. Schritt (3): The steps (1) and (2) of the method according to the invention belong to a first embodiment, in which initially a polymeric material is formed, which is subsequently functionalized. A second embodiment of the method according to the invention includes the steps (3) and (4), wherein first a vegetable oil is functionalized, and this functionalized vegetable oil is optionally reacted in the presence of further ethylenically unsaturated monomers in a polymeric material. Step 3):
Schritt (3) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Einführen von funktionellen Gruppen in mindestens ein Pflanzenöl, um ein funktionalisiertes Pflanzenöl zu erhalten. Im Prinzip verläuft die Funktionalisierung in Schritt (3) analog zu der Funktionalisierung gemäß Schritt (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem Unterschied, dass in Schritt (3) keine Polymere, sondern Monomere funktionalisiert werden. Step (3) of the method of the invention comprises introducing functional groups into at least one vegetable oil to obtain a functionalized vegetable oil. In principle, the functionalization in step (3) is analogous to the functionalization according to step (2) of the method according to the invention with the difference that in step (3) no polymers, but monomers are functionalized.
Die in Schritt (3) einsetzbaren Pflanzenöle sind bereits oben genannt. The vegetable oils which can be used in step (3) are already mentioned above.
Zur Funktionalisierung des mindestens einen Pflanzenöls gemäß Schritt (3) wird dieses mit wenigstens einer funktionalisierend wirkenden Verbindung umgesetzt. For the functionalization of the at least one vegetable oil according to step (3), this is reacted with at least one functionalizing compound.
Geeignete funktionalisierend wirkende Verbindungen und deren Mengen sind oben bezüglich der thermoplastischen Formmasse genannt. Besonders bevorzugt werden α,β-ungesättigte Mono-, Dicarbonsäuren, Ester, Anhydride oder Nitrile davon oder Verbindungen mit wenigstens zwei Hydroxyfunktionen davon zur Funktionalisierung eingesetzt. Ganz besonders bevorzugte Beispiele sind Maleinsäure und/oder Maleinsäureanhydrid, insbesondere Maleinsäureanhydrid. Die zur Funktionalisierung verwendeten Verbindungen, insbesondere Maleinsäureanhydrid, werden im Allgemeinen in einer Menge von 0, 1 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 3 bis 9 Gew.-%, jeweils bezogen auf das mindestens eine Pflanzenöl, eingesetzt. Suitable functionalizing compounds and their amounts are mentioned above with respect to the thermoplastic molding composition. Particular preference is given to using α, β-unsaturated mono-, dicarboxylic acids, esters, anhydrides or nitriles thereof or compounds having at least two hydroxyl functions thereof for functionalization. Very particularly preferred examples are maleic acid and / or maleic anhydride, in particular maleic anhydride. The compounds used for functionalization, especially maleic anhydride, are generally in an amount of 0, 1 to 20 wt .-%, preferably 1 to 10 wt .-%, particularly preferably 3 to 9 wt .-%, each based on the at least one vegetable oil used.
In Schritt (3) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das mindestens eine Pflanzenöl bevorzugt in einer En-Reaktion mit der wenigstens einen funktionalisierend wirkenden Verbindung, insbesondere Maleinsäureanhydrid, umgesetzt. Diese ist dem Fachmann bekannt und beispielsweise in U. Poth, Drying Oils and Related Products, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2002, Seite 12 und in J. O. Metzger, U. Biermann, Produkte der thermischen En-Reaktion von ungesättigten Fett- Stoffen und Maleinsäureanhydrid, Fat Sei. Technol. 96 Jahrgang Nr. 9 (1994) Seite 321 bis 323 beschrieben. Die Funktionalisierung des Pflanzenöls mit Maleinsäureanhydrid kann auch durch eine Diels-Alder-Reaktion erfolgen. In step (3) of the process according to the invention, the at least one vegetable oil is preferably reacted in an ene reaction with the at least one functionalizing compound, in particular maleic anhydride. This is known to those skilled in the art and, for example, in U. Poth, Drying Oils and Related Products, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2002, page 12 and in JO Metzger, U. Biermann, products of thermal ene-reaction of unsaturated fatty substances and maleic anhydride, Fat Sei. Technol. 96, Vol. 9 (1994) pages 321 to 323. The functionalization of the vegetable oil with maleic anhydride can also be carried out by a Diels-Alder reaction.
Exemplarisch sind die möglichen Reaktionen von Pflanzenöl mit Maleinsäureanhydrid im Folgenden abgebildet: As an example, the possible reactions of vegetable oil with maleic anhydride are shown below:
Diels-Alder-Reaktion: Diels-Alder reaction:
En-Reaktion: Ene reaction:
Diese Ausführungsformen von Schritt (3) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Allgemeinen bei einer geeigneten Reaktionstemperatur durchgeführt, beispielsweise 100 bis 350 °C, bevorzugt 150 bis 300 °C, besonders bevorzugt 160 bis 280 °C. These embodiments of step (3) of the process according to the invention are generally carried out at a suitable reaction temperature, for example 100 to 350 ° C, preferably 150 to 300 ° C, particularly preferably 160 to 280 ° C.
Es ist in einer weiteren Ausführungsform auch möglich in Schritt (3) des erfindungsgemäßen Verfahrens mindestens ein Pflanzenöl durch Verbindungen, die mindestens zwei Hydroxyfunktionen aufweisen, zu funktionalisieren. Details dazu und bevorzugte, einsetzbare Verbindungen sind oben genannt. Bei dieser Art der Funktionalisierung werden die im Pflanzenöl vorliegenden Triglyceride durch Einwirkung von Verbindungen mit mindestens zwei Hydroxyfunktionen zu Verbindungen mit mindestens einer freien Hydroxyfunktion umgesetzt. Diese Umesterungsreaktion erfolgt erfindungsge- mäß bevorzugt unter Einwirkung einer basischen Verbindung, beispielsweise einer wässrigen Natrium- und/oder Kaliumhydroxid-Lösung oder anderer Umesterungskatalysatoren. In a further embodiment, it is also possible in step (3) of the process according to the invention to functionalize at least one vegetable oil by means of compounds which have at least two hydroxyl functions. Details and preferred, usable compounds are mentioned above. In this type of functionalization, the triglycerides present in the vegetable oil are converted by the action of compounds having at least two hydroxyl functions to compounds having at least one free hydroxyl function. This transesterification reaction is carried out according to the invention preferably under the action of a basic compound, for example an aqueous sodium and / or potassium hydroxide solution or other transesterification catalysts.
Diese Umesterungsreaktion wird kann beispielsweise bei 100 bis 350 °C, bevorzugt 150 bis 300 °C, besonders bevorzugt 160 bis 280 °C durchgeführt werden. This transesterification reaction can be carried out, for example, at 100 to 350.degree. C., preferably 150 to 300.degree. C., particularly preferably 160 to 280.degree.
Nach Schritt (3) wird ein monomeres Material erhalten, welches auf mindestens einem Pflanzenöl basiert und funktionelle Gruppen, bevorzugt Carbonsäure- und/oder Hydroxygruppen enthält, besonders bevorzugt Bernsteinsäuregruppen und/oder Hydroxygruppen. Schritt (4): After step (3), a monomeric material is obtained which is based on at least one vegetable oil and contains functional groups, preferably carboxylic acid and / or hydroxyl groups, more preferably succinic groups and / or hydroxy groups. Step (4):
Schritt (4) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die nicht-oxidative Polymerisation des funktionalisierten Pflanzenöls aus Schritt (3), gegebenenfalls in Gegenwart von mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren, um ein funktionalisiertes polymerisiertes Pflanzenöl bzw. Copolymerisat aus Pflanzenöl und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren zu erhalten. Step (4) of the process of the invention comprises the non-oxidative polymerization of the functionalized vegetable oil of step (3), optionally in the presence of at least one ethylenically unsaturated monomer, to obtain a functionalized polymerized vegetable oil or copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer ,
Im Prinzip entspricht die Polymerisation gemäß Schritt (4) des erfindungsgemäßen Verfahrens der bezüglich Schritt (1) beschriebenen Polymerisation, mit dem Unterschied, dass in Schritt (4) bereits funktionalisierte Pflanzenölmoleküle eingesetzt werden, wohingegen in Schritt (1) (noch) nicht funktionalisierte Pflanzenölmoleküle eingesetzt werden. Schritt (4) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die nicht-oxidative Polymerisation von mindestens einem funktionalisierten Pflanzenöl, gegebenenfalls in Gegenwart von mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren, um ein polymerisiertes, funktionalisiertes Pflanzenöl bzw. ein funktionalisiertes Copolymerisat aus Pflanzenöl und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren zu erhalten. In principle, the polymerization according to step (4) of the process according to the invention corresponds to the polymerization described with respect to step (1), with the difference that in step (4) already functionalized vegetable oil molecules are used, whereas in step (1) (still) unfunctionalized vegetable oil molecules be used. Step (4) of the process according to the invention comprises the non-oxidative polymerization of at least one functionalized vegetable oil, optionally in the presence of at least one ethylenically unsaturated monomer, to obtain a polymerized, functionalized vegetable oil or a functionalized copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer ,
Erfindungsgemäß kann das wenigstens eine funktionalisierte Pflanzenöl, gegebenenfalls in Gegenwart von mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren, mit allen dem Fachmann bekannten nicht-oxidativen Verfahren behandelt werden, die zu einer, zumindest teilweisen, Polymerisation des wenigstens eine Pflanzenöls und bzw. mit dem gegebenenfalls vorliegenden mindestens einen ethylenisch ungesättigten Monomeren, führen. „Nicht-oxidativ" bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass in Schritt (4) des erfindungsgemäßen Verfahrens keine gegenüber dem wenigstens einen funktionalisierten Pflanzenöl oxidierend wirkenden Substanzen anwesend sind. According to the invention, the at least one functionalized vegetable oil, if appropriate in the presence of at least one ethylenically unsaturated monomer, can be treated with all non-oxidative processes known to the person skilled in the art which result in at least partial polymerization of the at least one vegetable oil and / or with the optionally present at least one an ethylenically unsaturated monomer. "Non-oxidative" in the sense of the present invention means that in step (4) of the process according to the invention, no substances which have an oxidizing effect on the at least one functionalized vegetable oil are present.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Polymerisation in Schritt (4) durch eine Diels-Alder-Reaktion, beispielsweise inter- und/oder intramolekular, besonders bevorzugt durch eine intermolekulare Diels-Alder- Reaktion. In a preferred embodiment of the process according to the invention, the polymerization in step (4) is carried out by a Diels-Alder reaction, for example intermolecularly and / or intramolecularly, more preferably by an intermolecular Diels-Alder reaction.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, in der nur mindestens ein funktionalisiertes Pflanzenöl eingesetzt wird, wird dieses in Schritt (4) unter Bedingungen umgesetzt, die zu einer Polymerisation des wenigstens einen funktionalisierten Pflanzenöls in einer Diels-Alder-Reaktion, bevorzugt in einer intermoleku- laren Diels-Alder-Reaktion, führen. Die Diels-Alder-Reaktion ist dem Fachmann be- kannt und beispielsweise beschrieben in J. March, Advanced Organic Chemistry, Third Edition, Wiley-Interscience 1985, Seiten 745 bis 768. Durch. Eine schematische Darstellung ist weiter oben bezüglich Komponente A der thermoplastischen Formmasse dargestellt. In a preferred embodiment of the process according to the invention, in which only at least one functionalized vegetable oil is used, this is reacted in step (4) under conditions which result in a polymerization of the at least one functionalized vegetable oil in a Diels-Alder reaction, preferably in an intermolecule - laren Diels-Alder reaction. The Diels-Alder reaction is known to those skilled in the art. and described, for example, in J. March, Advanced Organic Chemistry, Third Edition, Wiley-Interscience 1985, pages 745-768. A schematic representation is shown above with respect to component A of the thermoplastic molding composition.
Wird in das erfindungsgemäße Verfahren wenigstens ein funktionalisiertes Pflanzenöl eingesetzt, das nicht konjugierte Doppelbindungen aufweist, werden in einer bevorzugten Ausführungsform in Schritt (4) diese nicht konjugierten Doppelbindungen zunächst zu konjugierten Doppelbindungen isomerisiert. Diese Isomerisierung erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform unter den gleichen Bedingungen wie die Diels-Alder- Reaktion, so dass Moleküle mit nicht konjugierten Doppelbindungen bevorzugt in situ zu Molekülen mit konjugierten Doppelbindungen isomerisiert werden. If at least one functionalized vegetable oil having non-conjugated double bonds is used in the process according to the invention, in a preferred embodiment in step (4) these non-conjugated double bonds are first isomerized to form conjugated double bonds. In a preferred embodiment, this isomerization takes place under the same conditions as the Diels-Alder reaction, so that molecules having unconjugated double bonds are preferably isomerized in situ to molecules having conjugated double bonds.
Schritt (4) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in Gegenwart oder in Abwesenheit eines Lösungsmittels durchgeführt werden. Geeignete Lösungsmittel sind dem Fachmann an sich bekannt, bevorzugt enthalten diese keine unter den herrschenden Bedingungen reaktiven Gruppen. Step (4) of the process according to the invention can be carried out in the presence or absence of a solvent. Suitable solvents are known per se to those skilled in the art, preferably they do not contain any reactive groups under the prevailing conditions.
Bevorzugt wird Schritt (4) in Abwesenheit eines Lösungsmittels durchgeführt, d. h. das wenigstens eine funktionalisierte Pflanzenöl wird in Substanz umgesetzt. Preferably, step (4) is carried out in the absence of a solvent, i. H. the at least one functionalized vegetable oil is reacted in substance.
Da die Polymerisation in Schritt (4) des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht-oxidativ durchgeführt wird, wird Schritt (4) in Abwesenheit einer oxidierend wirkenden Substanz durchgeführt. Erfindungsgemäß bevorzugt wird Schritt (4) unter Luftabschluss durchge- führt, beispielsweise durch Überlagerung/Spülung mit Schutzgas wie Stickstoff, Argon oder Kohlendioxid. Since the polymerization in step (4) of the process according to the invention is carried out non-oxidatively, step (4) is carried out in the absence of an oxidizing substance. According to the invention, step (4) is preferably carried out with exclusion of air, for example by superposition / rinsing with protective gas such as nitrogen, argon or carbon dioxide.
Die nicht-oxidative Polymerisation des wenigstens einen funktionalisierten Pflanzenöls in Schritt (4) durch eine Diels-Alder-Reaktion, bevorzugt eine intermolekulare Diels- Alder-Reaktion, gegebenenfalls verbunden mit vorheriger Isomerisierung von nicht konjugierten Doppelbindungen in konjugierte Doppelbindungen erfolgt im Allgemeinen bei einer Temperatur, die eine ausreichende Reaktionsgeschwindigkeit gewährleistet, in einer bevorzugten Ausführungsform wird Schritt (4) des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer Temperatur von 200 bis 400 °C, besonders bevorzugt 250 bis 350 °C, beispielsweise 280 bis 300 °C durchgeführt. The non-oxidative polymerization of the at least one functionalized vegetable oil in step (4) by a Diels-Alder reaction, preferably an intermolecular Diels-Alder reaction, optionally combined with prior isomerization of non-conjugated double bonds into conjugated double bonds, is generally carried out at one temperature , which ensures a sufficient reaction rate, in a preferred embodiment, step (4) of the inventive method at a temperature of 200 to 400 ° C, more preferably 250 to 350 ° C, for example 280 to 300 ° C.
Schritt (4) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann bei jedem Druck durchgeführt werden, beispielsweise bei Atmosphärendruck. Die Reaktionsdauer in Schritt (4) des erfindungsgemäßen Verfahren wird im Allgemeinen so gewählt, dass ein genügend hoher Umsatz, d.h. ein genügend hoher Polymerisationsgrad des wenigstens einen Pflanzenöls gewährleistet ist. Die Reaktionsdauer beträgt beispielsweise 30 bis 60 h, bevorzugt 38 bis 50 h. Step (4) of the process according to the invention can be carried out at any pressure, for example at atmospheric pressure. The reaction time in step (4) of the process according to the invention is generally chosen so that a sufficiently high conversion, ie a sufficiently high degree of polymerization of the at least one vegetable oil is ensured. The reaction time is, for example, 30 to 60 hours, preferably 38 to 50 hours.
Schritt (4) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in jedem dem Fachmann für eine solche Reaktion geeignet erscheinenden Reaktor durchgeführt werden, beispielsweise Rührkessel für Batchprozesse, segregierter Rührkessel, Spitzbodenreaktor, Rührkesselkaskade, Turmreaktor oder Rohrreaktor für kontinuierlichen Prozesse. Step (4) of the process according to the invention can be carried out in any reactor which appears suitable for such a reaction, for example stirred tanks for batch processes, segregated stirred tank, pointed bottom reactor, stirred tank cascade, tower reactor or tubular reactor for continuous processes.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst Schritt (4) des erfindungsgemäßen Verfahrens die nicht-oxidative Polymerisation von mindestens einem funktiona- lisierten Pflanzenöl in Gegenwart von mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren, um ein polymerisiertes Pflanzenöl bzw. ein Copolymerisat aus funktionali- siertem Pflanzenöl und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren zu erhalten. Ein geeignetes Verfahren ist beispielsweise in dem oben genannten Dokument Hamann et al. genannt. In a further preferred embodiment, step (4) of the process according to the invention comprises the non-oxidative polymerization of at least one functionalized vegetable oil in the presence of at least one ethylenically unsaturated monomer to form a polymerized vegetable oil or a copolymer of functionalized vegetable oil and at least one to obtain ethylenically unsaturated monomers. A suitable method is described, for example, in the above mentioned document Hamann et al. called.
Geeignete und bevorzugte ethylenisch ungesättigte Monomere, die in Schritt (4) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden können, sind bereits oben bezüglich Schritt (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens genannt. Suitable and preferred ethylenically unsaturated monomers which can be used in step (4) of the process according to the invention have already been mentioned above with respect to step (1) of the process according to the invention.
Besonders bevorzugt wird in dieser Ausführungsform von Schritt (4) des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Mischung aus mindestens einem funktionalisierten Pflan- zenöl und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Styrol, α-Methylstyrol, para-Methylstyrol, 1 , 1-Diphenylethylen, para-tert.-Butylstyrol, Vinyltoluol, Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylsäureester, Methacrylsäureester, Acrylsäurenitril, Methacrylsäurenitril und Mischungen davon eingesetzt. Particularly preferred in this embodiment of step (4) of the process according to the invention is a mixture of at least one functionalized vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer selected from the group consisting of styrene, α-methylstyrene, para-methylstyrene, 1, 1-diphenylethylene , para-tert-butylstyrene, vinyltoluene, acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid ester, methacrylic acid ester, acrylonitrile, methacrylonitrile and mixtures thereof.
Bei dieser Ausführungsform von Schritt (4) wird ein Copolymerisat aus dem mindestens einen Pflanzenöl und dem mindestens einen ethylenisch ungesättigten Monomeren gebildet. Erfindungsgemäß polymerisiert dabei das mindestens eine funktionalierte Pflanzenöl bevorzugt in der oben beschriebenen Diels-Alder-Reaktion. Das vorliegen- de mindestens eine ethylenisch ungesättigte Monomer polymerisiert mit sich, mit dem mindestens einen Pflanzenöl und/oder mit bereits gebildeten Diels-Alder-Produkten, bevorzugt in einer radikalischen Polymerisation. In this embodiment of step (4), a copolymer of the at least one vegetable oil and the at least one ethylenically unsaturated monomer is formed. According to the invention, the at least one functionalized vegetable oil preferably polymerizes in the above-described Diels-Alder reaction. The present at least one ethylenically unsaturated monomer polymerizes with itself, with the at least one vegetable oil and / or with already formed Diels-Alder products, preferably in a free-radical polymerization.
Dabei ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die dazu notwendigen Radikale nicht durch dem Fachmann bekannte und von außen zuzugebende Radikalstarter in die Reaktionsmischung gelangen, sondern dass diese Radikale aus den vorliegenden Monomeren unter den erfindungsgemäß vorliegende Temperaturen, d. h. thermisch, gebildet werden. It is preferred according to the invention that the radicals necessary for this purpose are not known to the person skilled in the art and to be added from the outside to the radical initiator Reaction mixture, but that these radicals from the present monomers under the present invention temperatures, ie thermally formed.
Das mindestens eine ethylenisch ungesättigte Monomer wird zu diesem Zweck zu dem mindestens einen funktionalisierten Pflanzenöl gegeben, im Allgemeinen in einer Menge, in der es auch in dem den Partikel bildenden polymeren Material vorliegen soll. Beispielsweise werden 5 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 50 Gew.-% wenigstens eines ethylenisch ungesättigten Monomeren zugegeben, um mit dem wenigstens einen funktionalisierten Pflanzenöl unter den in Schritt (4) des erfindungsgemäßen Verfah- rens herrschenden Bedingungen zusammen zu polymerisieren.  The at least one ethylenically unsaturated monomer is added for this purpose to the at least one functionalized vegetable oil, generally in an amount in which it is also to be present in the particulate-forming polymeric material. For example, 5 to 60% by weight, preferably 15 to 50% by weight, of at least one ethylenically unsaturated monomer is added in order to polymerize together with the at least one functionalized vegetable oil under the conditions prevailing in step (4) of the process according to the invention.
Nach der Diels-Alder-Reaktion in Gegenwart der genannten Monomere wird somit bevorzugt ein polymeres Material erhalten, das durch eine Diels-Alder-Reaktion des wenigstens einen funktionalisierten Pflanzenöls gebildet worden sind, und gleichzeitig Struktureinheiten enthält, die aus den genannten Monomeren gebildet worden sind. Thus, after the Diels-Alder reaction in the presence of said monomers, it is preferred to obtain a polymeric material which has been formed by a Diels-Alder reaction of the at least one functionalized vegetable oil and at the same time contains structural units formed from said monomers ,
Das in Schritt (4) des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene polymere Material basierend auf wenigstens einem funktionalisierten Pflanzenöl und gegebenenfalls mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomer liegt in einer bevorzugten Ausfüh- rungsform als viskoses Öl vor. The polymeric material obtained in step (4) of the process according to the invention based on at least one functionalized vegetable oil and optionally at least one ethylenically unsaturated monomer is present in a preferred embodiment as a viscous oil.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das wenigstens eine thermoplastische Polymer bzw. ethylenisch ungesättigte Monomere, aus den das thermoplastische Polymer aufgebaut ist, das gegebenenfalls in der Hülle der Teilchen vorliegt, in Schritt (4) zugegeben, so dass die Partikel enthaltend ein polymeres Material auf Basis wenigstens eines funktionalisierten Pflanzenöls als Kern und eine Hülle aus wenigstens einem thermoplastischen Polymer in Schritt (4) bilden. In a preferred embodiment of the present invention, the at least one thermoplastic polymer or ethylenically unsaturated monomer constituting the thermoplastic polymer, optionally present in the shell of the particles, is added in step (4), such that the particles contain a polymeric Form material based on at least one functionalized vegetable oil as a core and a shell of at least one thermoplastic polymer in step (4).
Bezüglich des thermoplastischen Polymers bzw. den entsprechenden Monomeren, das bzw. die in der Hülle der Teilchen vorliegt bzw. vorliegen, gilt das oben bezüglich der erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmasse Gesagte. With regard to the thermoplastic polymer or the corresponding monomers which are or are present in the shell of the particles, what has been said above with respect to the thermoplastic molding composition according to the invention applies.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das thermoplastische Polymer bzw. die entsprechenden Monomeren, das bzw. die in der Hülle der Teilchen vorliegt bzw. vor- liegen, in einer Menge von beispielsweise 3 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 20 Gew.- %, jeweils bezogen auf die Summe der Einsatzstoffe in Schritt (4) zugegeben. Schritt (5): In a preferred embodiment, the thermoplastic polymer or the corresponding monomers present in the shell of the particles is present in an amount of, for example, 3 to 50% by weight, preferably 5 to 20% by weight. %, in each case based on the sum of the starting materials in step (4) added. Step (5):
Schritt (5) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Zugabe des mindestens einen thermoplastischen Polymerisats (Komponente B) zu dem funktionalisierten polymerisierten Pflanzenöl bzw. Copolymerisat aus Pflanzenöl und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren, aus Schritt (2) oder (4), um eine Mischung zu erhalten. Step (5) of the process of the invention comprises adding the at least one thermoplastic polymer (component B) to the functionalized polymerized vegetable oil or copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer from step (2) or (4) to form a mixture receive.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann Schritt (5) vollständig oder teilweise vor Schritt (1) bzw, (3), je nach Ausführungsform, durchgeführt werden. Bevorzugt wird Schritt (5) aber nach Schritt (2) oder Schritt (4) durchgeführt. In a further possible embodiment of the method according to the invention, step (5) can be carried out completely or partially before step (1) or (3), depending on the embodiment. However, step (5) is preferably carried out after step (2) or step (4).
Schritt (5) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Zugabe des in der erfin- dungsgemäßen thermoplastischen Formmasse vorliegenden Matrixmaterials zu den funktionalisierten Polymerisaten, welche aus den Schritten (2) oder (4) erhalten werden. Step (5) of the process according to the invention comprises the addition of the matrix material present in the inventive thermoplastic molding material to the functionalized polymers obtained from steps (2) or (4).
Geeignete und bevorzugte thermoplastische Polymerisate, welche in Schritt (5) zuge- geben werden, sind bereits oben bezüglich Komponente (B) genannt worden. Suitable and preferred thermoplastic polymers which are added in step (5) have already been mentioned above with respect to component (B).
Das thermoplastische Polymer, welches in dem erfindungsgemäßen Schritt (5) zugegeben wird, bildet die so genannte„Matrix" der thermoplastischen Formmasse. Im Allgemeinen können in dem erfindungsgemäßen Schritt (5) alle dem Fachmann bekannten, geeigneten thermoplastischen Polymere zugemischt werden. The thermoplastic polymer which is added in step (5) according to the invention forms the so-called "matrix" of the thermoplastic molding composition In general, in step (5) according to the invention, all suitable thermoplastic polymers known to those skilled in the art can be admixed.
Bevorzugt wird in Schritt (5) mindestens ein thermoplastisches Polymer eingesetzt, das mit dem wenigstens einen thermoplastischen Polymer, das in der gegebenenfalls vor- handenen Hülle der Partikel vorliegt, kompatibel ist. In step (5), preference is given to using at least one thermoplastic polymer which is compatible with the at least one thermoplastic polymer which is present in the optionally present shell of the particles.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet„kompatibel", dass eine gute Grenzflächenhaftung erreicht wird, um die mechanische Anbindung der Pflanzenölpartikel zu gewährleisten. Des Weiteren sollen damit keine Unverträglichkeitsreaktionen zwischen den beiden Thermoplasten auftreten, beispielsweise Zersetzung, Entmischung, chemische Reaktionen, Verfärbungen oder negative Beeinflussungen der mechanischen Eigenschaften der thermoplastischen Formmasse gemäß der vorliegenden Erfindung. For the purposes of the present invention, "compatible" means that a good interfacial adhesion is achieved in order to ensure the mechanical binding of the vegetable oil particles and, furthermore, that no incompatibility reactions between the two thermoplastics occur, for example decomposition, segregation, chemical reactions, discoloration or negative influences the mechanical properties of the thermoplastic molding composition according to the present invention.
Geeignete thermoplastische Polymere sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe be- stehend aus Copolymeren wenigstens eines vinylischen, aromatischen Monomers und gegebenenfalls wenigstens einer α,β-ungesättigten Monocarbonsäure oder dem entsprechenden Nitril, beispielsweise Polystyrol (PS) oder Styrolacrylnitril (SAN). Weitere geeignete thermoplastische Polymere sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polycarbonaten (PC), Polyurethanen (PU), Polyamiden (PA), Polyestern wie Polyethylenterephthalaten (PET) oder Polybutylenterephthalaten (PBT), Polyetheretherketonen (PEEK), Polyvinylchloriden (PVC), Polyurethanen (PU), Polyoxymethylenen (POM), Polyethersulfonen (PES), Poly-n-Butylmethacrylaten (PBMA), Polymethylmethacrylaten (PMMA), Polyimiden und bioabbaubaren Homo- und Copolymeren, beispielsweise Polylactiden oder Polybutyrat. Suitable thermoplastic polymers are preferably selected from the group consisting of copolymers of at least one vinylic, aromatic monomer and optionally at least one α, β-unsaturated monocarboxylic acid or the corresponding nitrile, for example polystyrene (PS) or styrene-acrylonitrile (SAN). Further suitable thermoplastic polymers are selected from the group consisting of polycarbonates (PC), polyurethanes (PU), polyamides (PA), polyesters such as polyethylene terephthalates (PET) or polybutylene terephthalates (PBT), polyether ether ketones (PEEK), polyvinyl chlorides (PVC), polyurethanes ( PU), polyoxymethylenes (POM), polyethersulfones (PES), poly-n-butylmethacrylates (PBMA), polymethylmethacrylates (PMMA), polyimides and biodegradable homo- and copolymers, for example polylactides or polybutyrate.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das in Schritt (5) zugemischte wenigstens eine thermoplastische Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Copolymeren wenigstens eines vinylischen, aromatischen Monomers und gegebenenfalls wenigstens einer α,β-ungesättigten Monocarbonsäure oder dem entsprechenden Nitril, beispielsweise Polystyrol (PS) oder Styrolacrylnitril (SAN). Weitere geeignete thermoplastische Polymere sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polycarbonaten (PC), Polyurethanen (PU), Polyestern wie Polyethylenterephthalaten (PET) oder Polybutylenterephthalaten (PBT), Polyvinylchloriden (PVC), Polyurethanen (PU), Polyoxymethylenen (POM), Polymethylmethacrylaten (PMMA), und bioabbauba- ren Homo- und Copolymeren, beispielsweise Polylactiden oder Polybutyrat. In a preferred embodiment, the at least one thermoplastic polymer admixed in step (5) is selected from the group consisting of copolymers of at least one vinylic, aromatic monomer and optionally at least one α, β-unsaturated monocarboxylic acid or the corresponding nitrile, for example polystyrene (PS) or Styrene acrylonitrile (SAN). Further suitable thermoplastic polymers are selected from the group consisting of polycarbonates (PC), polyurethanes (PU), polyesters such as polyethylene terephthalates (PET) or polybutylene terephthalates (PBT), polyvinyl chlorides (PVC), polyurethanes (PU), polyoxymethylenes (POM), polymethyl methacrylates ( PMMA), and biodegradable homo- and copolymers, for example polylactides or polybutyrate.
Verfahren zur Herstellung von Polystyrol, Copolymeren von Styrol und Acrylnitril sind bereits oben erläutert worden. Polycarbonate sind Polymere, die formal durch Reaktion von Kohlensäure und Verbindungen mit wenigstens zwei Hydroxyfunktionen erhalten werden können. Sie sind beispielsweise zugänglich durch Umsetzung der entsprechenden Alkohole mit Phosgen oder bzw. Kohlensäurediestern in Polykondensations- und Umesterungsreaktionen. Für das erfindungsgemäße Verfahren (Schritt (5)) geeignete Polyester sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polytrimethylenterephthalat und Blends davon. Polyester können durch Reaktion von Diolen mit Dicarbonsäuren oder von Hydroxycarbonsäuren erhalten werden. Methods of producing polystyrene, copolymers of styrene and acrylonitrile have already been explained above. Polycarbonates are polymers that can be formally obtained by reaction of carbonic acid and compounds having at least two hydroxy functions. They are accessible, for example, by reacting the corresponding alcohols with phosgene or carbonic diesters in polycondensation and transesterification reactions. Suitable polyesters for the process according to the invention (step (5)) are preferably selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate and blends thereof. Polyesters can be obtained by reaction of diols with dicarboxylic acids or hydroxycarboxylic acids.
Polyurethane sind Copolymere, die durch Polyaddition von Verbindungen mit wenigstens zwei Hydroxyfunktionen und Verbindungen, die wenigstens zwei Isocyanatgruppen aufweisen, erhalten werden. Beispiele für erfindungsgemäß zu verwendende Polyurethane sind solche hergestellt aus Polyester- und/oder Polyetherdiolen und z.B. aus 2,4-bzw. 2,6-Toluoldiisocyanat, 4,4'- Methylendi(phenylisocyanat) und Hexamethylendiisocyanat. Es können lineare oder verzweigte Polyurethane eingesetzt werden. Polyurethanes are copolymers obtained by polyaddition of compounds having at least two hydroxy functions and compounds having at least two isocyanate groups. Examples of polyurethanes to be used according to the invention are those prepared from polyester and / or polyether diols and, for example, from 2,4-resp. 2,6-toluene diisocyanate, 4,4'- Methylene di (phenyl isocyanate) and hexamethylene diisocyanate. It can be used linear or branched polyurethanes.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmasse wird in Schritt (5) mindestens ein bioabbaubares Polymer verwendet. Beispiele für bioabbaubare Polymere sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise Polylactide oder Polybutyrat. In a preferred embodiment of the thermoplastic molding composition according to the invention at least one biodegradable polymer is used in step (5). Examples of biodegradable polymers are known to the person skilled in the art, for example polylactides or polybutyrate.
Polylactide, die auch Polymilchsäuren genannt werden, treten aufgrund des asymmet- rischen Kohlenstoffatoms in der optisch aktiven D- oder L-Form auf. Erfindungsgemäß einsetzbare Polylactide können nach allen dem Fachmann bekannten verfahren hergestellt werden. Polylactides, which are also called polylactic acids, occur in the optically active D or L form due to the asymmetric carbon atom. Polylactides which can be used according to the invention can be prepared by all processes known to the person skilled in the art.
Polylactide sind beispielsweise durch die ionische Polymerisation von Lactid, einem ringförmigen Zusammenschluss von zwei Milchsäuremolekülen, zugänglich. Bei Temperaturen zwischen 140 und 180 °C sowie der Einwirkung katalytisch wirkender Zinnverbindungen wie Zinnoxid erfolgt die Bildung von Polylactid in einer Ringöffnungspolymerisation. Lactid selbst lässt sich durch Vergärung von Melasse oder durch Fermentation von Glucose mit Hilfe verschiedener Bakterien herstellen. Darüber hinaus können hochmolekulare und reine Polylactide durch Polykondensation direkt aus Milchsäure erzeugt werden. Polylactides are accessible, for example, by the ionic polymerization of lactide, an annular combination of two lactic acid molecules. At temperatures between 140 and 180 ° C and the action of catalytically active tin compounds such as tin oxide, the formation of polylactide takes place in a ring-opening polymerization. Lactide itself can be produced by fermentation of molasses or by fermentation of glucose with the help of various bacteria. In addition, high molecular weight and pure polylactides can be produced by polycondensation directly from lactic acid.
In Schritt (5) kann auch eine Mischung der genannten Thermoplaste untereinander mit so genannten Zähigkeitsverbesserern, welche bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus SBS-Copolymeren, bevorzugt für Styrolpolymere eingesetzt werden, und für Styrolcopolymere und Polyester beispielsweise eine Mischung aromatischer und aliphatischer Ester auf Basis Poly-epsilon-caprolacton und 1 ,4-Butandiol. In step (5) may also be a mixture of said thermoplastics with each other with so-called tougheners, which are preferably selected from the group consisting of SBS copolymers, preferably used for styrene polymers, and for styrene copolymers and polyesters, for example, a mixture of aromatic and aliphatic esters Base poly-epsilon-caprolactone and 1,4-butanediol.
Diese Zusätze liegen im Allgemeinen in dem Fachmann als geeignet bekannten Mengen vor. These additives are generally present in the skilled person as suitably known amounts.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt (5), falls die Hülle des Partikels (Komponente A) Polystyrol enthält, ebenfalls Polystyrol verwendet, gegebenenfalls in Mischung mit einem SBS-Copolymer. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt (5), falls die Hülle des Partikels (Komponente A) Styrolacrylnitril enthält, ebenfalls Styrolacrylnitril, Polyester, Polyurethan oder Polylactid verwendet, gegebenenfalls in Mischung mit den oben genannten SBS-Copolymeren, weichen Polyurethanen oder Polyestern. In Schritt (5) wird das mindestens eine thermoplastische Polymer in einer Menge von 20 bis 80 Gew.-% zugesetzt. Je nachdem, ob ein steifes oder eher elastisches Produkt erhalten werden soll werden für steife Produkte 50 bis 80 Gew.-% und für eher elastische, flexible Produkte 20 bis 49 Gew.-%, besonders bevorzugt 25 bis 40 % thermo- plastische Komponente, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der thermoplastischen Formmasse, zugemischt. In a preferred embodiment, in step (5), if the shell of the particle (component A) contains polystyrene, polystyrene is also used, optionally in admixture with an SBS copolymer. In a further preferred embodiment, in step (5), if the shell of the particle (component A) contains styrene-acrylonitrile, likewise styrene-acrylonitrile, polyester, polyurethane or polylactide is used, optionally mixed with the abovementioned SBS copolymers, soft polyurethanes or polyesters. In step (5), the at least one thermoplastic polymer is added in an amount of 20 to 80% by weight. Depending on whether a stiff or rather elastic product is to be obtained, for rigid products 50 to 80% by weight and for rather elastic, flexible products 20 to 49% by weight, particularly preferably 25 to 40% thermoplastic component, in each case based on the total mass of the thermoplastic molding composition, admixed.
Das Mischen gemäß Schritt (5) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise in einem Extruder, Kneter, LIST-Reaktor oder statischem Schmelzemischer. The mixing according to step (5) of the process according to the invention can be carried out by all methods known to the person skilled in the art, for example in an extruder, kneader, LIST reactor or static melt mixer.
Schritt (5) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann bei jeder dem Fachmann als geeignet erscheinenden Temperatur erfolgen, bevorzugt bei einer Temperatur, bei der sowohl das funktionalisierte Polymerisat aus Schritt (2) oder (4) als auch das Matrixma- terial vermischbar sind, beispielsweise 120 bis 320 °C, bevorzugt 180 bis 280 °C. Step (5) of the process according to the invention can be carried out at any temperature that appears appropriate to the person skilled in the art, preferably at a temperature at which both the functionalized polymer from step (2) or (4) and the matrix material can be mixed, for example from 120 to 320 ° C, preferably 180 to 280 ° C.
Das Mischen in Schritt (5) erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform so lange, bis eine ausreichende Durchmischung der einzelnen Komponenten erreicht ist, beispielsweise einige Minuten. In a preferred embodiment, the mixing in step (5) takes place until sufficient mixing of the individual components has been achieved, for example a few minutes.
Schritt (6): Step (6):
Schritt (6) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Quervernetzung der Mischung aus Schritt (5) durch Zugabe von mindestens einem Reagenz, welches mit den in Schritt (2) oder (3) eingeführten funktionellen Gruppen reagiert, um die thermoplastische Formmasse zu erhalten. Step (6) of the process of the invention comprises crosslinking the mixture of step (5) by adding at least one reagent which reacts with the functional groups introduced in step (2) or (3) to obtain the thermoplastic molding composition.
Die in das mindestens eine Pflanzenöl bzw. das oben genannte Polymer eingebrachten funktionellen Gruppen, insbesondere Hydroxy-, Carbonsäure-, Carbonsäureester- und/oder Carbonsäureanhydridgruppen können mit entsprechenden Reagenzien umgesetzt werden, um über diese funktionellen Gruppen eine Vernetzung zu erzielen. Da in einer bevorzugten Ausführungsform Reagenzien verwendet werden, die wenigstens zwei funktionelle Gruppen aufweisen, die mit den in dem Pflanzenöl bzw. dem Polymer vorliegenden funktionellen Gruppe reagieren können, wird das funktionalisierte Polymer durch Umsetzung mit diesen Reagenzien vernetzt. The functional groups introduced into the at least one vegetable oil or the abovementioned polymer, in particular hydroxyl, carboxylic acid, carboxylic ester and / or carboxylic anhydride groups, can be reacted with appropriate reagents in order to achieve crosslinking via these functional groups. Since, in a preferred embodiment, reagents are used which have at least two functional groups which can react with the functional group present in the vegetable oil or the polymer, the functionalized polymer is crosslinked by reaction with these reagents.
Liegen als funktionelle Gruppen im Pflanzenöl(co)polymerisat cyclische Säureanhydridgruppen vor, sind geeignete Reagenzien zur Vernetzung beispielsweise Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen enthaltend wenigstens zwei OH-, NH2-, NHR-Funktionen, besonders bevorzugt sind Diole wie Glykol oder 1 ,4-Butandiol, Polyole wie Glycerin und Pentaerythrit, Diamine wie Hexamethylendiamin, Aminoalkohole wie Ethanolamin oder N-Methylethanolamin und Mischungen davon. Liegen als funktionelle Gruppen im Pflanzenöl(co)polymerisat Hydroxygruppen vor, sind geeignete Reagenzien zur Vernetzung beispielsweise Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen enthaltend wenigstens zwei Isocyanat- Funktionen, Epoxy-Funktionen, Carbonsäureanhydridfunktionen und/oder Carbonsäure-Funktion, besonders bevorzugt sind Hexamethylendiisocyanat, Toluylendiisocyanat, Methylendicyclohexyldiisocyanat, Isophorondiisocyanat, die Produktklasse der Glycidylether (Araldite), Produkte aus der zweifachen Anlagerung von Maleinsäureanhydrid an Olefine und der ein- und/oder zweifachen MSA-Anlagerung pro Doppelbindung an Diene oder Oligoene, und Mischungen davon. Wird als Reagenz eine Verbindung eingesetzt, die wenigstens zwei Hydroxyfunktionen enthält, werden in dem polymeren Material mit den bevorzugt vorliegenden Carbonsäure-Funktionen Esterfunktionen ausgebildet. Wird als Reagenz eine Verbindung eingesetzt, die wenigstens zwei Aminfunktionen enthält, werden in dem polymeren Material mit den bevorzugt vorliegenden Carbonsäure-Funktionen Amidfunktionen ausgebildet. Wird als Reagenz eine Verbindung eingesetzt, die wenigstens eine Hydroxyfunktion und wenigstens eine Aminfunktion enthält, werden in dem polymeren Material mit den bevorzugt vorliegenden Carbonsäure-Funktionen Ester- und Amidfunktionen ausgebildet. Der Vernetzungsgrad der auf vernetztem Pflanzenöl basierenden Polymerisaten kann durch Theologische Methoden oder durch Messen des Quellgrades bestimmt werden. Diese Methoden sind dem Fachmann bekannt. If cyclic acid anhydride groups are present as functional groups in the vegetable oil (co) polymer, suitable reagents for crosslinking are, for example, compounds selected from the group consisting of compounds containing at least two OH, NH 2 , NHR functions, particularly preferred are diols such as Glycol or 1,4-butanediol, polyols such as glycerol and pentaerythritol, diamines such as hexamethylenediamine, amino alcohols such as ethanolamine or N-methylethanolamine, and mixtures thereof. If hydroxyl groups are present as functional groups in the vegetable oil (co) polymer, suitable reagents for crosslinking are, for example, compounds selected from the group consisting of compounds containing at least two isocyanate functions, epoxy functions, carboxylic anhydride functions and / or carboxylic acid function, particularly preferred are hexamethylene diisocyanate , Tolylene diisocyanate, methylenedicyclohexyl diisocyanate, isophorone diisocyanate, the product class of glycidyl ethers (Araldite), products from the double addition of maleic anhydride to olefins and the single and / or double MSA addition per double bond to dienes or oligoenes, and mixtures thereof. If the reagent used is a compound which contains at least two hydroxyl functions, ester functions are formed in the polymeric material having the carboxylic acid functions which are preferably present. If the reagent used is a compound which contains at least two amine functions, amide functions are formed in the polymeric material with the preferably present carboxylic acid functions. If the reagent used is a compound which contains at least one hydroxyl function and at least one amine function, ester and amide functions are formed in the polymeric material having the carboxylic acid functions which are preferably present. The degree of crosslinking of the crosslinked vegetable oil-based polymers can be determined by rheological methods or by measuring the degree of swelling. These methods are known to the person skilled in the art.
Zum Quervernetzen gemäß Schritt (6) wird das in Schritt (5) erhaltene polymere Mate- rial in dem Fachmann bekannten Reaktionen mit Reagenzien umgesetzt, die wenigstens zwei funktionelle Gruppen aufweisen, die mit der in dem Polymer vorliegenden funktionellen Gruppe, bevorzugt einer Carbonsäurefunktion, reagieren können, um eine Quervernetzung des funktionalisierten, polymeren Materials zu erzielen. Geeignete Reagenzien sind oben genannt. Diese werden in Schritt (6) in einer Menge von im Allgemeinen um die 100 Mol-% bezogen auf die im Pflanzenöl(co)polymerisat enthaltenen funktionellen Gruppen zugesetzt. For crosslinking according to step (6), the polymeric material obtained in step (5) is reacted in known reactions with reagents having at least two functional groups which react with the functional group present in the polymer, preferably a carboxylic acid function can be to achieve a crosslinking of the functionalized polymeric material. Suitable reagents are mentioned above. These are added in step (6) in an amount of generally about 100 mol% based on the functional groups contained in the vegetable oil (co) polymer.
Die Quervernetzung erfolgt bevorzugt durch Umesterungs-, Umamidierungs-, Vereste- rungs- Urethanbildungs- und/oder Amidierungsreaktionen. Geeignete Verfahrensbe- dingungen bezüglich Temperatur, Druck, Reaktoren, Katalysatoren usw. sind dem Fachmann bekannt. Crosslinking is preferably carried out by transesterification, transamidation, esterification, urethanization and / or amidation reactions. Suitable procedural Conditions with respect to temperature, pressure, reactors, catalysts, etc. are known in the art.
In Schritt (6) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Quervernetzung in einer be- vorzugten Ausführungsform unter Einwirkung einer hohen Scherwirkung durchgeführt. Verfahren bzw. Vorrichtungen, um eine hohe Scherenergie auf eine Reaktionsmischung einwirken zu lassen, sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise Kneter wie Zwei- und Mehrwellenkneter, Extruder oder LIST-Reaktoren. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bevorzugt eine so hohe Scherenergie ausgeübt, dass eine geeig- nete Teilchengrößenverteilung erhalten wird. Bevorzugt sind Teilchen mit einer mittleren Größe zwischen 200 nm und 0,1 mm, bevorzugt 300 nm und 10 μηι. In step (6) of the process according to the invention, the cross-linking is carried out in a preferred embodiment under the action of a high shear. Methods or devices for causing a high shear energy to act on a reaction mixture are known to the person skilled in the art, for example kneaders such as two-shaft and multi-shaft kneaders, extruders or LIST reactors. In the method according to the invention, it is preferable to exert such a high shear energy that a suitable particle size distribution is obtained. Preference is given to particles having a mean size between 200 nm and 0.1 mm, preferably 300 nm and 10 μm.
In Schritt (6) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine thermoplastische Formmasse erhalten, welche quervernetzt ist. In step (6) of the process according to the invention, a thermoplastic molding composition is obtained, which is crosslinked.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die gegebenenfalls vorliegenden Komponenten, falls sie vorliegen, bevorzugt an bestimmten Stellen des Verfahren zugegeben. Komponente (C) wird, falls vorhanden, bevorzugt vor der Quervernetzung und/oder vor oder nach Zusatz des Thermoplasten zugegeben. In the process according to the invention, the optional components, if they are present, are preferably added at certain points of the process. Component (C), if present, is preferably added prior to cross-linking and / or before or after the addition of the thermoplastic.
Komponente (D) wird, falls mineralisch, falls vorhanden, bevorzugt vor oder nach Zusatz des Thermoplasten, im bevorzugten Fall von Holz- oder Korkmehl, falls vorhan- den, nach der Quervernetzung zugegeben. Component (D), if mineral, if present, is preferably added before or after the addition of the thermoplastic, in the preferred case of wood or cork flour, if present, after crosslinking.
Komponente (E) wird, falls vorhanden, bevorzugt nach der Quervernetzung zugegeben. Die erfindungsgemäße thermoplastische Formmasse weist besonders vorteilhafte mechanische Eigenschaften auf, beispielsweise hohe Steifigkeit, hohe Zähigkeit, hohe Kratzfestigkeit, vorteilhafte tribologische Eigenschaften, beispielsweise niedrigen Reibwiderstand, niedrigen Abrieb, und hohe Haltbarkeit. Daher kann die erfindungsgemäße thermoplastische Formmasse in allen Anwendungen eingesetzt werden, bei denen diese besonders vorteilhaften mechanischen Eigenschaften verlangt werden, beispielsweise in Baustoffen wie Fußbodenbeläge, Folien, Fensterrahmen, Dämm- und Verpackungsstoffen, für Gehäuse von Apparaten, für Gehäuseteile, im Automobilsektor, für Außenanwendungen, als unlackierte Kunststoff- Oberflächen. Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung der erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmasse in Baustoffen, Bodenbelägen, Außenverkleidungen von Häusern, Dachbedeckungen, Folien, Fensterrahmen, Dämm- und Verpackungsstoffen, für Gehäuse von Apparaten, z. B. im Elektro- oder Elektroniksektor, für Gehäuseteile, z. B. im Elektro- oder Elektroniksektor, in Sportgeräten, in Spielzeugen, für Außenanwendungen, für den Einsatz im Freien, im Sport-, im Automobilsektor, für Fahrräder und motorisierte Zweiräder, als unlackierte Kunststoffoberflächen. Die vorliegende Erfindung betrifft auch Baustoffe, Folien, Fensterrahmen, Dämm- und Verpackungsstoffe, Gehäuse von Apparaten, Gehäuseteile, Sportgeräte, Spielzeuge, Fährräder und motorisierte Zweiräder, unlackierte Kunststoffoberflächen, enthaltend eine erfindungsgemäße thermoplastische Formmasse. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform bestehen die genannten Artikel aus der erfindungsgemäßen thermo- plastischen Formmasse. Component (E), if present, is preferably added after crosslinking. The novel thermoplastic molding composition has particularly advantageous mechanical properties, for example high rigidity, high toughness, high scratch resistance, advantageous tribological properties, for example low frictional resistance, low abrasion, and high durability. Therefore, the thermoplastic molding composition according to the invention can be used in all applications in which these particularly advantageous mechanical properties are required, for example in building materials such as floor coverings, films, window frames, insulation and packaging materials, for housings of apparatus, for housing parts, in the automotive sector, for outdoor applications , as unpainted plastic surfaces. The present invention also relates to the use of the thermoplastic molding composition according to the invention in building materials, floor coverings, external cladding of houses, roofing, foils, window frames, insulation and packaging materials, for housing of apparatuses, eg. B. in the electrical or electronics sector, for housing parts, z. As in the electrical or electronics sector, in sports equipment, in toys, for outdoor applications, for outdoor use, in the sports, in the automotive sector, for bicycles and motorcycles, as unpainted plastic surfaces. The present invention also relates to building materials, films, window frames, insulating and packaging materials, housings of apparatus, housing parts, sports equipment, toys, bicycles and motorized bicycles, unpainted plastic surfaces containing a thermoplastic molding composition according to the invention. In a particularly preferred embodiment, the articles mentioned consist of the thermoplastic molding composition according to the invention.
Beispiele: Examples:
Nachfolgend werden je zwei Versuche auf PS- und auf SAN-Basis beschrieben. In der Tabelle 1 sind die Variationen der Versuche zusammengefasst. Two experiments on PS and SAN are described below. Table 1 summarizes the variations of the experiments.
Tabelle 1 Table 1
MSA, MSA,
Hülle, MP, bebezogen  Case, MP, related
bezogen Matrixpolymer zogen  drawn matrix polymer
Nr. auf Hülle Vernetzer auf ProMP auf ProStandöl  No on shell crosslinker on ProMP on ProStandöl
dukt [%] dukt [%]  dukt [%] dukt [%]
[%]  [%]
1 SBS- 1 SBS
6,5 4,4 PS 40 Pentaerythrit 6.5 4.4 hp 40 pentaerythritol
Copolymer  copolymer
2 SBS- 1 ,4- 2 SBS-1, 4
6,5 10 PS 40 6.5 10 hp 40
Copolymer Butandiol Copolymer butanediol
3 SAN-3 SAN
6,5 gepfropftes 10 SAN 40 Pentaerythrit 6.5 grafted 10 SAN 40 pentaerythritol
BUNA  BUNA
4 SAN- 4 SAN
6,5 gepfropftes 20 SAN 40 Pentaerythrit 6.5 grafted 20 SAN 40 pentaerythritol
BUNA Maleinierung: Bezogen auf Leinöl werden 10 Gew.-% MSA eingesetzt. Es wird ein Umsatz von 65% angenommen. BUNA Painting: Based on linseed oil 10 wt .-% MSA are used. A turnover of 65% is assumed.
Vernetzung: Der Vernetzer wird auf 65% Umsatz der Maleinierung berechnet. Crosslinking: The crosslinker is calculated at 65% conversion of the maleination.
Pentaerythrit (4 -OH) % äquimolar MSA, 1 ,4-Butandiol (2 -OH) 1/2 äquimolar MSA Pentaerythritol (4 -OH)% equimolar MSA, 1, 4-butanediol (2 -OH) half equimolar MSA
BUNA-SAN: BUNA 565 SIC mit aufgepfropftem Sty rol (76)/Acry I n itri I (24) . Für die  BUNA-SAN: BUNA 565 SIC with Grafted Styrene (76) / Acry I n itri I (24). For the
Versuche werden nur die löslichen Anteile eingesetzt. Der gepfropfte Kautschuk enthält ca. 30 Gew.-% freies SAN-Copolymer, welches der Matrix zugerechnet wird.  Attempts are only the soluble fractions used. The grafted rubber contains about 30 wt .-% free SAN copolymer, which is attributed to the matrix.
Drehzahl: Die Drehzahl des Listreaktors bezieht sich auf das Getriebe und beträgt maximal 3000 U/min. Umgerechnet auf die Putzwelle entspricht dies einer Drehzahl von 332 U/min und für die Rührwelle von 83 U/min. Speed: The speed of the list reactor refers to the gearbox and amounts to a maximum of 3000 rpm. Converted to the cleaning shaft this corresponds to a speed of 332 U / min and for the stirrer shaft of 83 U / min.
Apparatur: Spitzkessel Apparatus: Spitzkessel
9,8 Liter Spitzkessel (K173-4)  9.8 liter pointed kettle (K173-4)
Dreiecks-Ankerrührer  Triangle-anchor stirrer
Hochtemperatur-Thermostat HT60 (Fa. Julabo) mit Wasserkühlung N2-Inertisierung, Abgasleitung High-temperature thermostat HT60 (Julabo) with water cooling N 2 -Inertisierung, exhaust pipe
Listreaktor: List reactor:
2-Wellen-Knetreaktor AP1 Conti 1 ,2 Liter  2-shaft kneading reactor AP1 Conti 1, 2 liters
Putzwelle 0-332 U/min  Cleaning shaft 0-332 rpm
Rührwelle 0-83 U/min  Stirring shaft 0-83 rpm
Motordrehzahl 0-3000 U/min  Engine speed 0-3000 rpm
4 Einfüllstutzen mit Camlock-Kupplungen  4 filler neck with Camlock couplings
Hochtemperatur-Thermostat HT60 (Fa. Julabo)  High-temperature thermostat HT60 (Julabo)
N2-Inertisierung (über Camlock-Kupplung) N 2 -inertisation (via camlock coupling)
Abgasleitung (über Camlock-Kupplung)  Exhaust pipe (via camlock coupling)
Steuerungsgerät  control device
Versuchsdurchführung: Experimental procedure:
1. Standölsynthese (Schritt (1 )): 1. Stand Oil Synthesis (Step (1)):
Im Spitzkessel werden 4000 g Leinöl bei 280 °C 27 h gerührt, wobei sich in diesem Zeitraum noch keine vernetzten Anteile bilden und das erhaltene Standöl bei Raumtemperatur noch gut fließfähig ist. Das Standöl dient als Ausgangsmaterial für die Versuche mit den Nummern 1 bis 4. Der Gasraum wird bei leichter Stickstoffdurchleitung inertisiert, dadurch werden abgespaltene freie Fettsäuren zum Teil ausgetragen. Die Standölsynthese wird bis zur Vernetzung des Standöls im Listreaktor weitergeführt, bei Reduzierung der Reaktionszeit innerhalb der Versuchsreihe von 24 auf 15 Stunden, um die Abspaltungsreaktionen zu minimieren. 4000 g of linseed oil are stirred at 280 ° C. for 27 h in the pot, during which time no crosslinked components are formed and the standing oil obtained is still readily flowable at room temperature. The stand oil serves as starting material for the experiments with the numbers 1 to 4. The gas space is rendered inert with slight passage of nitrogen through which split off free fatty acids are partially discharged. The stand oil synthesis is continued until the crosslinking of stand oil in Listreaktor, reducing the reaction time within the test series from 24 to 15 hours to minimize the cleavage reactions.
2. Maleinierung (Schritt (2)):  2nd painting (step (2)):
Die Zugabe des entsprechenden Verträglichkeitsvermittler (Hülle) und Maleinsäureanhydrid erfolgt gleichmäßig über die 4 Einfüllstutzen. Der Listreaktor wird mit den Kupplungen verschlossen und mit Stickstoff gespült. Vor dem Aufheizen werden Stickstoff- und Abgasleitung geschlossen, damit sublimiertes MSA nicht ausgetrieben wird. Die Maleinierung wird 12 Stunden bei 210 °C und einer Drehzahl von 300 U/min (Motordrehzahl) betrieben, ein Druckaufbau ist nicht zu beobachten. Nicht umgesetztes MSA wird bei 220 °C mittels Stickstoffdurchleitung ausgetrieben. The addition of the appropriate compatibilizer (shell) and maleic anhydride takes place uniformly over the 4 filler neck. The list reactor is closed with the couplings and purged with nitrogen. Before heating, the nitrogen and exhaust pipes are closed so that sublimated MSA is not expelled. The painting is operated for 12 hours at 210 ° C and a speed of 300 rev / min (engine speed), a pressure build-up is not observed. Unreacted MSA is expelled at 220 ° C by means of nitrogen transmission.
3. Vermischung mit Matrixpolymerisat (Schritt (5)): 3. Mixing with matrix polymer (step (5)):
Das entsprechende Matrixpolymer wird bei 120 bis 150 °C bei Stickstoff-Gegenstrom gleichmäßig in den Listreaktor gefüllt. Camlock-Kupplungen mit Stickstoff- und Abgas- Anschluss können dazu flexibel an den 4 Einfüllstutzen gewechselt werden. Die Compoundierung wird 0,5 Stunde bei 240 °C und einer Drehzahl von 300 U/min durchgeführt. Die Drehrichtung der beiden gegenläufigen Wellen wird regelmäßig gewechselt, um der vorhanden Förderwirkung entgegen zu wirken. The corresponding matrix polymer is filled evenly at 120 to 150 ° C with nitrogen countercurrent in the Listreaktor. Camlock couplings with nitrogen and exhaust gas connection can be flexibly changed at the 4 filler neck. The compounding is carried out for 0.5 hours at 240 ° C and a speed of 300 rev / min. The direction of rotation of the two opposing shafts is changed regularly to counteract the existing conveying effect.
4. Vernetzung (Schritt (6)): 4. Crosslinking (step (6)):
Der entsprechende Vernetzer wird bei 240 °C über die 4 Einfüllstutzen zugegeben und der Reaktor auf 280 °C aufgeheizt. The corresponding crosslinker is added at 240 ° C via the 4 filler neck and the reactor is heated to 280 ° C.

Claims

Patentansprüche claims
1. Thermoplastische Formmasse, mindestens enthaltend: 1. Thermoplastic molding composition, at least comprising:
(A) Partikel aus nicht-oxidativ polymerisiertem Pflanzenöl, welches über funktionelle Gruppen vernetzt ist, als Komponente (A), (A) particles of non-oxidatively polymerized vegetable oil, which is crosslinked via functional groups, as component (A),
(B) mindestens ein thermoplastisches Polymer als Komponente (B), (C) gegebenenfalls mindestens ein Harz als Komponente (C),  (B) at least one thermoplastic polymer as component (B), (C) optionally at least one resin as component (C),
(D) gegebenenfalls mindestens ein Füllstoff als Komponente (D) und (E) gegebenenfalls weitere Additive.  (D) optionally at least one filler as component (D) and (E) optionally further additives.
2. Formmasse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Harz (Komponente C) in den Partikeln (Komponente A) vorliegt. 2. Molding composition according to claim 1, characterized in that at least one resin (component C) is present in the particles (component A).
Formmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (Komponente A) ein Pflanzenölpolymerisat und/oder ein Copolymerisat von Pflanzenöl mit mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomer enthalten. Molding composition according to claim 1 or 2, characterized in that the particles (component A) contain a vegetable oil polymer and / or a copolymer of vegetable oil with at least one ethylenically unsaturated monomer.
Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Pflanzenöl ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Leinsamenöl, Perillaöl, Tungöl, Oiticicaöl, Fischölen, Färberdistelöl, Sonnenblumenöl, Sojabohnenöl, Baumwollsamenöl und Mischungen davon. Molding composition according to one of claims 1 to 3, characterized in that the vegetable oil is selected from the group consisting of linseed oil, perilla oil, tung oil, oiticica oil, fish oils, safflower oil, sunflower oil, soybean oil, cottonseed oil and mixtures thereof.
Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Partikel vorliegenden funktionellen Gruppen ausgewählt sind aus Carbonsäureanhydridgruppe oder Hydroxygruppe. Molding composition according to one of claims 1 to 4, characterized in that the functional groups present in the particle are selected from carboxylic acid anhydride group or hydroxy group.
6. Verfahren zur Herstellung einer thermoplastischen Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend mindestens die Schritte: 6. A process for producing a thermoplastic molding composition according to any one of claims 1 to 5, comprising at least the steps:
(1) nicht-oxidative Polymerisation von mindestens einem Pflanzenöl, gegebenenfalls in Gegenwart von mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren, um ein polymerisiertes Pflanzenöl bzw. ein Copolymerisat aus Pflanzenöl und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren zu erhalten, und (1) non-oxidative polymerization of at least one vegetable oil, optionally in the presence of at least one ethylenically unsaturated monomer, to obtain a polymerized vegetable oil or a copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer, and
(2) Einführen von funktionellen Gruppen in das polymerisierte Pflanzenöl bzw. in das Copolymerisat aus Pflanzenöl und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren aus Schritt (1), um ein funktiona- lisiertes polymerisiertes Pflanzenöl bzw. Copolymerisat aus Pflanzenöl und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren zu erhalten, oder (2) introducing functional groups into the polymerized vegetable oil or into the copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer from step (1) to form a functionalized polymerized vegetable oil or copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer, or
(3) Einführen von funktionellen Gruppen in mindestens ein Pflanzenöl, um ein funktionalisiertes Pflanzenöl zu erhalten, und nicht-oxidative Polymerisation des funktionalisierten Pflanzenöls aus Schritt (3), gegebenenfalls in Gegenwart von mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren, um ein funktionalisiertes polyme- risiertes Pflanzenöl bzw. Copolymerisat aus Pflanzenöl und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren zu erhalten, (3) introducing functional groups into at least one vegetable oil to obtain a functionalized vegetable oil and non-oxidative polymerization of the functionalized vegetable oil of step (3), optionally in the presence of at least one ethylenically unsaturated monomer, to form a functionalized polymerized vegetable oil or copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer,
Zugabe des mindestens einen thermoplastischen Polymerisats (Komponente B) zu dem funktionalisierten polymerisierten Pflanzenöl bzw. Copolymerisat aus Pflanzenöl und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren, aus Schritt (2) oder (4), um eine Mischung zu erhalten, und Adding the at least one thermoplastic polymer (component B) to the functionalized polymerized vegetable oil or copolymer of vegetable oil and at least one ethylenically unsaturated monomer, from step (2) or (4) to obtain a mixture, and
(6) Quervernetzung der Mischung aus Schritt (5) durch Zugabe von mindestens einem Reagenz, welches mit den in Schritt (1) oder (2) eingeführten funktionellen Gruppen reagiert, um die thermoplastische Formmasse zu erhalten. (6) Crosslinking the mixture of step (5) by adding at least one reagent which reacts with the functional groups introduced in step (1) or (2) to obtain the thermoplastic molding compound.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerisation des Pflanzenöls in Schritt (1) durch eine Diels-Alder-Reaktion erfolgt. A method according to claim 6, characterized in that the polymerization of the vegetable oil in step (1) is carried out by a Diels-Alder reaction.
Verwendung der thermoplastischen Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in Baustoffen, Bodenbelägen, Außenverkleidungen von Häusern, Dachbedeckungen, Folien, Fensterrahmen, Dämm- und Verpackungsstoffen, für Gehäuse von Apparaten, für Gehäuseteile, in Sportgeräten, in Spielzeugen, für Außenanwendungen, für den Einsatz im Freien, im Sport- im Automobilsektor, für Fahrräder und motorisierte Zweiräder, als unlackierte Kunststoffoberflächen. Use of the thermoplastic molding composition according to one of claims 1 to 5 in building materials, floor coverings, exterior coverings of houses, roof coverings, foils, window frames, insulation and packaging materials, for housings of apparatus, for housing parts, in sports equipment, in toys, for outdoor applications, for Outdoor use, in sports in the automotive sector, for bicycles and motorcycles, as unpainted plastic surfaces.
Baustoffe, Folien, Fensterrahmen, Dämm- und Verpackungsstoffe, Gehäuse von Apparaten, Gehäuseteile, Sportgeräte, Spielzeuge, Fährräder und motorisierte Zweiräder, unlackierte Kunststoffoberflächen, enthaltend eine thermoplastische Formmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5. Building materials, foils, window frames, insulating and packaging materials, housings of apparatus, housing parts, sports equipment, toys, bicycles and motorized bicycles, unpainted plastic surfaces, containing a thermoplastic molding composition according to one of claims 1 to 5.
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