EP4247886A1 - Polycarbonat-zusammensetzungen enthaltend titandioxid und epoxy-gruppen enthaltendes triacylglycerol - Google Patents

Polycarbonat-zusammensetzungen enthaltend titandioxid und epoxy-gruppen enthaltendes triacylglycerol

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EP4247886A1
EP4247886A1 EP21810372.9A EP21810372A EP4247886A1 EP 4247886 A1 EP4247886 A1 EP 4247886A1 EP 21810372 A EP21810372 A EP 21810372A EP 4247886 A1 EP4247886 A1 EP 4247886A1
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EP
European Patent Office
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weight
epoxidized
triacylglycerol
thermoplastic composition
titanium dioxide
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Pending
Application number
EP21810372.9A
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English (en)
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Inventor
Rolf Wehrmann
Helmut Werner Heuer
Anke Boumans
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Covestro Deutschland AG
Original Assignee
Covestro Deutschland AG
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to titanium dioxide-containing polycarbonate-based compositions with high reflection and preferably good flame retardant properties.
  • the present invention also relates to molded parts made from these compositions, for example for housing or housing parts or other elements in the EE and IT sector, e.g. for panels and switches for automotive interior lighting and in particular for reflectors of lighting units such as LED lamps or LED arrays.
  • CN 109867941 A describes a reflective polycarbonate material that contains titanium dioxide, a liquid silicone and other polymeric components.
  • TW 200743656 A discloses flame-retardant, halogen-free, reflective polycarbonate compositions which, in addition to titanium dioxide, contain inorganic fillers such as clay or silica and other organic components such as optical brighteners, perfluoroalkylene compounds and metal salts of aromatic sulfur compounds.
  • JP 2010138412 A describes flame-retardant polycarbonate compositions containing titanium dioxide, which contain silicone compounds, PTFE and inorganic components such as talc, mica or glass.
  • titanium dioxide In order to achieve high degrees of reflection, however, large amounts of titanium dioxide are required. This is disadvantageous, since titanium dioxide can lead to degradation of the polycarbonate matrix, which can lead to melt instability and the viscosity of the compound decreases, which means that the thermal and mechanical properties also deteriorate.
  • titanium dioxide also has a very significant effect on the price of polycarbonate compositions, making it desirable to increase reflectance by means other than adding even larger amounts of titanium dioxide.
  • Optical brighteners that could be added have the disadvantage that when used, they lead to a non-linear reflection curve, which can lead to a blue color cast in the material, which is perceived as annoying.
  • the object of the present invention was therefore to provide titanium dioxide-containing, polycarbonate-based compositions with improved reflection and preferably a flame retardancy of UL94 V-0 with a wall thickness of 2 mm and corresponding moldings, the compositions being as effective as possible while achieving the properties mentioned should not exhibit any significantly poorer flow behavior during processing and, if possible, should also be without a disturbing color cast.
  • polycarbonate-based compositions containing titanium dioxide have increased reflection values if epoxidized triacylglycerol, in particular in the form of epoxidized soybean oil, is present.
  • epoxidized triacylglycerol in particular in the form of epoxidized soybean oil
  • a fundamentally positive effect on the yellowness index can be observed.
  • the flow behavior of the compositions is not significantly affected and the good processability in injection molding is retained.
  • the flame retardant properties determined according to UL94, remain almost unchanged even when flame retardants are used.
  • compositions are preferred which have good reflection properties but also flame retardant properties.
  • the invention thus relates to thermoplastic compositions containing
  • compositions according to the invention are thermoplastic compositions containing
  • compositions contain
  • flame retardants selected from the group consisting of alkali metal, alkaline earth metal and ammonium salts of aliphatic or aromatic sulfonic acid, sulfonamide or sulfonimide derivatives and combinations of these, and
  • compositions particularly preferably contain
  • mixtures of the aforementioned compounds, which come under the same generic term, can also be present as component E flame retardants.
  • the composition can contain other components, such as other additives in the form of component F.
  • the composition can also or contain several other thermoplastics as blend partners which are not covered by any of components A to F.
  • compositions described above very particularly preferably contain no further components, but rather the amounts of components A, B, C (or C1—epoxidized soybean oil containing epoxidized triacylglycerol or epoxidized triacylglycerol) and, if appropriate, D and/or where appropriate E and/or where appropriate F, particularly in the preferred embodiments described, add up to 100% by weight, ie the compositions consist of components A, B, C (where appropriate Cl), where appropriate D, possibly E and/or possibly F.
  • the components used can contain the usual impurities which, for example, result from their production processes. It is preferred to use components that are as pure as possible. It is also understood that these impurities can also be contained in a closed formulation of the composition.
  • the compositions according to the invention are preferably used to produce moldings.
  • the compositions preferably have a melt volume flow rate (MVR) of from 3 to 40 cm 3 /(10 min.), more preferably from 6 to 30 cm 3 /(10 min.), even more preferably from 8 to 25 cm 3 /(10 min ), particularly preferably from 9 to 24 cm 3 /(10 min), determined according to ISO 1133:2012-3 (test temperature 300° C., mass 1.2 kg).
  • MVR melt volume flow rate
  • compositions according to the invention have a rating of V0 in the UL94 fire test (2.0 mm wall thickness).
  • the invention also relates to improving the reflection, preferably determined according to ASTM E 1331-2015 with a layer thickness of 2 mm, of titanium dioxide-containing polycarbonate compositions by adding epoxidized triacylglycerol, in particular in the form of an epoxidized soybean oil.
  • the improvement in reflection relates to the corresponding compositions without epoxidized triacylglycerol, in particular in the form of an epoxidized soybean oil.
  • an improvement in the yellowness index preferably determined according to ASTM E 313-15 (observer 10°/light type: D65) on sample plates with a layer thickness of 2 mm, is preferably also achieved.
  • ASTM E 313-15 observed 10°/light type: D65
  • the reflection of the compositions in which the reflection is improved even further by the addition of component C is preferably at least 93.5%, more preferably at least 95%, determined according to ASTM E 1331-2015 for one layer thickness of 2 mm
  • the individual components of the compositions according to the invention are explained in more detail below:
  • Polycarbonate in the sense of the invention is understood to mean both aromatic homopolycarbonates and aromatic copolycarbonates.
  • the polycarbonates can be linear or branched in a known manner. According to the invention, mixtures of polycarbonates can also be used.
  • compositions according to the invention contain, as component A), preferably 59.99% by weight to 96.99% by weight of aromatic polycarbonate.
  • a proportion of at least 59.99% by weight of aromatic polycarbonate in the overall composition means, according to the invention, that the composition is based on aromatic polycarbonate.
  • the amount of aromatic polycarbonate in the composition is preferably from 69.99% to 96.99% by weight, more preferably from 69.95% to 96.985% by weight, in particular up to 96.95% by weight %, even more preferably 77.985% by weight to 96.985% by weight, particularly preferably 77.945% by weight to 96.945% by weight, very particularly preferably 79.79% by weight to 89.79% by weight %, extremely preferably up to 89.7% by weight, it being possible for a single polycarbonate or a mixture of several polycarbonates to be present.
  • the polycarbonates contained in the compositions are produced in a known manner from dihydroxyaryl compounds, carbonic acid derivatives, optionally chain terminators and branching agents.
  • Aromatic polycarbonates are produced, for example, by reacting dihydroxyaryl compounds with carbonic acid halides, preferably phosgene, and/or with aromatic dicarboxylic acid dihalides, preferably benzenedicarboxylic acid dihalides, according to the phase boundary surface process, optionally using chain terminators and optionally using trifunctional or more than trifunctional branchers.
  • dihydroxyaryl compounds with carbonic acid halides, preferably phosgene
  • aromatic dicarboxylic acid dihalides preferably benzenedicarboxylic acid dihalides
  • dihydroxyaryl compounds suitable for producing the polycarbonates are hydroquinone, resorcinol, dihydroxydiphenyls, bis(hydroxyphenyl)alkanes, bis(hydroxyphenyl)cycloalkanes, bis(hydroxyphenyl) sulfides, bis(hydroxyphenyl) ethers, bis( Hydroxyphenyl) ketones, bis(hydroxyphenyl) sulfones, bis(hydroxyphenyl) sulfoxides, a-a'-bis(hydroxyphenyl)diisopropylbenzenes, phthalimidines derived from isatin or phenolphthalein derivatives, and their nucleus-alkylated ones , nucleus arylated and nucleus halogenated compounds.
  • Preferred dihydroxyaryl compounds are 4,4'-dihydroxydiphenyl, 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane (bisphenol A), 2,4-bis(4-hydroxyphenyl)-2-methylbutane, 1,1-bis- (4-hydroxyphenyl)-p-diisopropylbenzene, 2,2-bis(3-methyl-4-hydroxyphenyl)propane, dimethyl bisphenol A, bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)methane, 2 ,2-bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)propane, bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)sulfone, 2,4-bis(3,5-dimethyl- 4-hydroxyphenyl)-2-methylbutane, 1,1-bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-p-diisopropylbenzene and 1,1-bis(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trime - ethylcycl
  • bisphenols are 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane (bisphenol A), 2,2-bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)propane, 1,1-bis(4 -hydroxyphenyl)cyclohexane, 1,1-bis(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexane, 4,4'-dihydroxydiphenyl and dimethylbisphenol A and the bisphenols of the formulas (I), (II ) and (III).
  • bisphenol A 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane
  • bisphenol A 2,2-bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)propane
  • 1,1-bis(4 -hydroxyphenyl)cyclohexane 1,1-bis(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexane
  • 4,4'-dihydroxydiphenyl and dimethylbisphenol A 4,4'-dihydroxydiphenyl and dimethylbisphenol A
  • dihydroxyaryl compounds are, for example, in US Pat. No. 3,028,635, US Pat. No. 2,999,825, US Pat. No. 3,148,172, US Pat. in DE 1 570 703 A, DE 2063 050 A, DE 2 036 052 A, DE 2 211 956 A and DE 3 832 396 A, in FR 1 561 518 A, in the monograph "H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates , Interscience Publishers, New York 1964" and in JP 62039/1986 A, JP 62040/1986 A and JP 105550/1986 A.
  • Suitable carbonic acid derivatives are phosgene or diphenyl carbonate.
  • Suitable chain terminators that can be used in the production of the polycarbonates are monophenols.
  • suitable monophenols are phenol itself, alkylphenols such as cresols, p-tert-butylphenol, cumylphenol and mixtures thereof.
  • Preferred chain terminators are the phenols which are linear or branched, preferably unsubstituted, one or more times with C 1 - to C 30 -alkyl radicals, or substituted with tert-butyl. Particularly preferred chain terminators are phenol, cumylphenol and/or p-tert-butylphenol.
  • the amount of chain terminator to be used is preferably 0.1 to 5 mol %, based on moles of dihydroxyaryl compounds used in each case.
  • the chain terminators can be added before, during or after the reaction with a carbonic acid derivative.
  • Suitable branching agents are the trifunctional or more than trifunctional compounds known in polycarbonate chemistry, in particular those having three or more than three phenolic OH groups.
  • branching agents are 1,3,5-tri-(4-hydroxyphenyl)benzene, 1,1,1-tri-(4-hydroxyphenyl)ethane, tri-(4-hydroxyphenyl)phenylmethane, 2, 4-bis(4-hydroxyphenylisopropyl)-phenol, 2,6-bis(2-hydroxy-5'-methyl-benzyl)-4-methylphenol, 2-(4-hydroxyphenyl)-2-(2, 4-dihydroxyphenyl)propane, tetra-(4-hydroxyphenyl)methane, tetra-(4-(4-hydroxyphenylisopropyl)phenoxy)methane and l,4-bis-((4', 4"-dihydroxytriphenyl(methyl)benzene and 3,3-bis(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-2-oxo-2,3-dihydroindole.
  • the amount of any branching agents to be used is preferably 0.05 mol % to 2.00 mol %, based on moles of dihydroxyaryl compounds used in each case.
  • the branching agents can either be initially taken with the dihydroxyaryl compounds and the chain terminators in the aqueous-alkaline phase or, dissolved in an organic solvent, can be added before the phosgenation. In the case of the transesterification process, the branching agents are used together with the dihydroxyaryl compounds.
  • Particularly preferred polycarbonates are the homopolycarbonate based on bisphenol A, the copolycarbonates based on 1,1-bis(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexane and 4,4'-dihydroxydiphenyl, and the copolycarbonates based on the two Monomers bisphenol A and 1,1-bis(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexane, and of the dihydroxyaryl compounds of the formulas (I), (II) and (III) in which R' is in each case C 1 - to C 4 -alkyl, aralkyl or aryl, preferably methyl or phenyl, very particularly preferably methyl, derived homo- or copolycarbonates.
  • R 5 is hydrogen or C 1 - to C 4 - alkyl, C 1 - to C 3 -alkoxy, preferably hydrogen; methoxy or methyl,
  • R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are each independently C 1 - to C 4 -alkyl or C& - to C 12 -aryl, preferably methyl or phenyl,
  • Y represents a single bond, SO 2 -, -S-, -CO-, -O-, C 1 - to C 6 -alkylene, C 2 - to C 5 -alkylidene, C 6 - to C 12 -arylene, which optionally can be condensed with other aromatic rings containing heteroatoms or for a C 5 - to C 6 -cycloalkylidene radical which can be substituted one or more times by C 1 - to C 4 -alkyl, preferably for a single bond, -O-, isopropylidene or represents a C 5 - to C 6 -cycloalkylidene radical which may be mono- or polysubstituted by C 1 - to C 4 -alkyl, V is oxygen, C 2 - to C 6 -alkylene or C 3 - to C 6 -alkylidene, preferably oxygen or C 3 - alkylene, p, q and r each independently represent 0 or
  • Z is a C 1 - to C 6 -alkylene, preferably C 2 -alkylene,
  • 0 is an average number of repeating units of 10 to 500, preferably 10 to 100
  • m is an average number of repeating units of 1 to 10, preferably 1 to 6, more preferably 1.5 to 5. It is also possible to use diphenols in which two or more siloxane blocks of the general formula (Ia) are linked to one another via terephthalic acid and/or isophthalic acid to form ester groups.
  • (Poly)siloxanes of the formulas (2) and (3) are particularly preferred where RI is hydrogen, C 1 - to C 4 -alkyl, preferably hydrogen or methyl and particularly preferably hydrogen,
  • R2 independently for aryl or alkyl, preferably for methyl
  • X represents a single bond, -SO 2 -, -CO-, -O-, -S-, C 1 - to C 6 -alkylene, C 2 - to C 5 -alkylidene or for C 6 - to C 12 -arylene, which may optionally be fused to other aromatic rings containing heteroatoms,
  • X preferably for a single bond, C 1 - to C 5 -alkylene, C 2 - to C 5 -alkylidene, C 5 - to C 12 -cycloalkylidene, -O-, -SO- -CO-, -S-, -SO 2 -, X particularly preferably represents a single bond, isopropylidene, C 5 - to C 12 -cycloalkylidene or oxygen, and very particularly preferably represents isopropylidene, n is an average number from 10 to 400, preferably 10 and 100, particularly preferably 15 to 50 and m is an average number from 1 to 10, preferably from 1 to 6 and particularly preferably from 1.5 to 5.
  • the siloxane block can be derived from the following structure where a in formula (IV), (V) and (VI) is an average number of 10 to 400, preferably 10 to 100 and particularly preferably 15 to 50. It is also preferred here that at least two identical or different siloxane blocks of the general formulas (IV), (V) or (VI) are linked to one another via terephthalic acid and/or isophthalic acid to form ester groups.
  • V is C3 -alkylene
  • R8 and R9 are methyl
  • W is C 3 -alkylene
  • m 1
  • R 5 is hydrogen or C 1 - to C 4 -alkyl, preferably hydrogen or methyl
  • R 6 and R 7 are each independently C 1 - to C 4 alkyl, preferably methyl and 0 is 10 to 500.
  • Copolycarbonates with monomer units of the formula (Ia) and in particular their preparation are described in WO 2015/052106 A2.
  • thermoplastic polycarbonates including the thermoplastic, aromatic polyester carbonates, preferably have weight-average molecular weights M w of from 15,000 g/mol to 40,000 g/mol, more preferably up to 34,000 g/mol, particularly preferably from 17,000 g/mol to 33,000 g/mol, in particular from 19,000 g/mol to 32,000 g/mol, determined by gel permeation chromatography, calibrated against bisphenol A polycarbonate standards using dichloromethane as eluent, calibration with linear polycarbonates (from bisphenol A and phosgene) of known molar mass distribution from PSS Polymer Standards Service GmbH, Germany , Calibration according to method 2301 -0257502 -09D (from 2009 in German) from Currenta GmbH & Co.
  • the eluent is dichloromethane.
  • component A is preferably used in the form of powders, granules or mixtures of powders and granules.
  • Compositions according to the invention contain 3.0% by weight to 40.0% by weight, preferably 5.0% by weight to 35% by weight, more preferably 6.0% by weight to 30% by weight, even more preferably 7.0% by weight to 25% by weight, even more preferably 8.0% by weight to 22% by weight, particularly preferably 9.0% by weight to 20% by weight, very particularly preferably 10.0% by weight to 15.0% by weight, extremely preferably 10.0% by weight to 12.0% by weight, titanium dioxide.
  • the titanium dioxide according to component B of the compositions according to the invention preferably has an average particle size D 50, determined by means of scanning electron microscopy (STEM), of 0.1 to 5 ⁇ m, preferably 0.2 ⁇ m to 0.5 ⁇ m.
  • the titanium dioxide can also have another Particle size have, for example, an average particle size D 50 , determined by means of scanning electron microscopy (STEM), of> 0.5 microns, about 0.65 to 1.15 microns.
  • the titanium dioxide preferably has a rutile structure.
  • the titanium dioxide used according to the invention is a white pigment, Ti(IV)O 2 .
  • colored titanium dioxides also contain significant amounts of elements such as Sb, Ni and Cr, resulting in a color impression other than “white”. It goes without saying that the white pigment titanium dioxide can also contain traces of other elements as impurities. However, these amounts are so small that the titanium dioxide does not acquire a color cast.
  • Suitable titanium dioxides are preferably those which are produced by the chloride process, made hydrophobic, specially aftertreated and suitable for use in polycarbonate.
  • sized titanium dioxide it is also possible to use unsized titanium dioxide or a mixture of both in compositions according to the invention.
  • the use of sized titanium dioxide is preferred.
  • titanium dioxide Possible surface modifications of titanium dioxide include inorganic and organic modifications. These include, for example, surface modifications based on aluminum or polysiloxane.
  • An inorganic coating may contain 0.0% to 5.0% by weight of silicon dioxide and/or aluminum oxide.
  • An organic based modification may contain from 0.0% to 3.0% by weight of a hydrophobic wetting agent.
  • the titanium dioxide preferably has an oil absorption number, determined according to DIN EN ISO 787-5: 1995-10, from 12 to 18 g/100 g titanium dioxide, more preferably from 13 to 17 g/100 g titanium dioxide, particularly preferably from 13.5 to 15 .5 g/100 g titanium dioxide.
  • titanium dioxide with the standard designation R2 according to DIN EN ISO 591-1:2001-08, which is stabilized with aluminum and/or silicon compounds and has a titanium dioxide content of at least 96.0% by weight.
  • Such titanium dioxides are available under the brand names Kronos 2233 and Kronos 2230.
  • compositions according to the invention contain epoxidized triacylglycerol as component C.
  • Component C can be a specific triacylglycerol or a mixture of different epoxy group-containing (“epoxidized”) triacylglycerols. It is preferably a mixture of different triacylglycerols.
  • Component C preferably contains a mixture of triesters of glycerol with oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, palmitic acid and/or stearic acid. More preferably, the esters according to component C only include esters of glycerol with the fatty acids mentioned.
  • Particularly preferred is component C in the form of epoxidized soybean oil (C1) introduced into the compositions according to the invention.
  • the CAS number of epoxidized soybean oil is 8013-07-8.
  • the triacylglycerols are therefore partially or completely epoxidized. Preferably at least 90%, more preferably at least 95%, even more preferably at least 98% of the C ⁇ C double bonds of the triacylglycerols originating from the unsaturated carboxylic acids are epoxidized.
  • Component C is preferably a mixture of different compounds, as is the case, for example, with the use of epoxidized soybean oil.
  • the OH numbers of these mixtures are preferably between 180 and 300 mg KOH/g (method 2011-0232602-92D from Currenta GmbH & Co. OHG, Leverkusen, corresponding to DIN EN 1802554: 1998-10 with pyridine as solvent).
  • the acid numbers of these mixtures are preferably below 1 mg KOH/g, more preferably ⁇ 0.5 mg KOH/g, determined using DIN EN ISO 2114:2006-11.
  • the Wijs iodine number of the mixtures is preferably ⁇ 5.0 g Iodine/100 g, more preferably ⁇ 3.0 g iodine/100 g (method 2201-0152902-95D from Currenta GmbH & Co. OHG, Leverkusen).
  • the oxirane number, determined according to DIN EN 1877-1:2000-12, is preferably 5 to 10 g O 2 /100 g, particularly preferably 6.3 to 8.0 g O 2 /100 g.
  • the polycarbonate-containing compositions preferably contain at least 0.01% by weight, more preferably 0.01% by weight to 5.0% by weight, even more preferably 0.05% by weight to 2.0% by weight % by weight, particularly preferably 0.1% by weight to 0.8% by weight, very particularly preferably up to 0.6% by weight, in particular up to 0.4% by weight, of component C .
  • compositions according to the invention can also contain thermal stabilizers D.
  • Phosphorus-based stabilizers selected from the group consisting of phosphates, phosphites, phosphonites, phosphines and mixtures thereof are particularly suitable as thermal stabilizers. Mixtures of different compounds from one of these subgroups can also be used, e.g. two phosphites.
  • Phosphorus compounds with the oxidation number +III are preferably used as thermal stabilizers.
  • thermal stabilizers are triphenylphosphine, tris-(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphite (Irgafos® 168), tetrakis-(2,4-di-tert-butylphenyl)-[1,1-biphenyl]- 4,4'- diylbisphosphonite, octadecyl 3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate (Irganox® 1076), bis-(2,4-dicumylphenyl)pentaerythritol diphosphite (Doverphos® S-9228), bis- (2,6-di-tert-butyl-4-methylphenyl)pentaerythritol diphosphite (ADK STAB PEP-36).
  • Irganox® B900 mixture of Irgafos® 168 and Irganox® 1076 in a ratio of 4: 1 or Doverphos® S-9228 with Irganox® B900 or Irganox® 1076.
  • the heat stabilizers are preferably used in amounts up to 1.0% by weight, more preferably from 0.003% to 1.0% by weight, even more preferably from 0.005% to 0.5% by weight, especially preferably 0.01% by weight to 0.2% by weight.
  • compositions preferably contain at least one flame retardant selected from the group consisting of the alkali metal, alkaline earth metal and ammonium salts of aliphatic or aromatic sulfonic acid, sulfonamide and sulfonimide derivatives, or else combinations of these.
  • derivatives are understood here and elsewhere to mean compounds whose molecular structure has another atom or another atomic group in place of an H atom or a functional group, or in which one or more atoms/atomic groups have been removed. The parent connection is thus still recognizable.
  • Compositions according to the invention particularly preferably comprise one or more compounds selected from the group consisting of sodium or potassium perfluorobutane sulfate, sodium or potassium perfluoromethanesulfonate, sodium or potassium perfluorooctane sulfate, sodium or potassium 2,5-dichlorobenzene sulfate, sodium as flame retardants - or potassium 2,4,5-trichlorobenzene sulphate, sodium or potassium diphenylsulphonate, sodium or potassium 2-formylbenzenesulphonate, sodium or potassium (N-benzenesulphonyl)-benzenesulphonamide or mixtures thereof.
  • Sodium or potassium perfluorobutane sulfate, sodium or potassium perfluorooctane sulfate, sodium or potassium diphenylsulfone sulfonate or mixtures thereof are preferably used.
  • Potassium perfluoro-1-butanesulfonate which is commercially available, inter alia as Bayowet® C 4 from Lanxess, Leverkusen, Germany, is very particularly preferred.
  • the amounts of alkali metal, alkaline earth metal and/or ammonium salts of aliphatic or aromatic sulfonic acid, sulfonamide and sulfonimide derivatives in the composition are preferably a total of 0.05% by weight to 0.5% by weight %, more preferably 0.06% by weight to 0.3% by weight, particularly preferably 0.06% by weight to 0.2% by weight, very particularly preferably 0.065% by weight to 0 .12% by weight.
  • Component F Component F
  • further additives are optional, preferably up to 10.0% by weight, more preferably 0.1% by weight to 6.0% by weight, particularly preferably 0.1% by weight to 3.0% by weight. %, very particularly preferably 0.2% by weight to 1.0% by weight, in particular up to 0.5% by weight, of other customary additives (“further additives”).
  • the group of other additives does not include heat stabilizers, as these have already been described as component D.
  • the group of other additives does not include any flame retardants according to component E.
  • component F does not include titanium dioxide or any triacylglycerol containing epoxy groups, nor does it include epoxidized soybean oil, since these are already included as components B and C and C1 are described.
  • Such other additives as are usually added to polycarbonates are, in particular, antioxidants, mold release agents, flame retardants other than component E, anti-dripping agents such as polytetrafluoroethylene (Teflon) or SAN-encapsulated PTFE (e.g. Blendex 449), UV absorbers, IR absorbers , impact modifiers, antistatic agents, optical brighteners, fillers other than component B, e.g. B. talc, silicates or quartz, light scattering agents, colorants such as organic pigments, inorganic pigments other than component B and / or additives for laser marking.
  • antioxidants such as polytetrafluoroethylene (Teflon) or SAN-encapsulated PTFE (e.g. Blendex 449)
  • UV absorbers such as polytetrafluoroethylene (Teflon) or SAN-encapsulated PTFE (e.g. Blendex 449)
  • UV absorbers e.g. B. talc, silicate
  • additives are described, for example, in EP-A 0 839 623, WO-A 96/15102, EP-A 0 500 496 or in the "Plastics Additives Handbook", Hans Zweifel, 5th Edition 2000, Hanser Verlag, Kunststoff, in particular anti-dripping agents, in the usual amounts for polycarbonate. These additives can be added individually or as a mixture.
  • UV stabilizers which have the lowest possible transmission below 400 nm and the highest possible transmission above 400 nm.
  • Ultraviolet absorbers which are particularly suitable for use in the composition according to the invention are benzotriazoles, triazines, benzophenones and/or arylated cyanoacrylates.
  • Particularly suitable ultraviolet absorbers are hydroxybenzotriazoles, such as 2-(3',5'-bis-(1,1-dimethylbenzyl)-2'-hydroxyphenyl)benzotriazole (Tinuvin® 234, BASF SE, Ludwigshafen ), 2-(2'-hydroxy-5'-(tert.-octyl)-phenyl)-benzotriazole (Tinuvin® 329, BASF SE, Ludwigshafen), bis-(3-(2H-benzotriazolyl)-2- hydroxy-5-tert-octyl)methane (Tinuvin® 360, BASF SE, Ludwigshafen), 2-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-5-(hexyloxy)-phenol (Tinuvin® 1577, BASF SE, Ludwigshafen), 2-(5chloro-2H-benzotriazol-2-yl)-6-(1,1-dimethylethyl)-4-methyl-phenol
  • Particularly preferred special UV stabilizers are Tinuvin 360, Tinuvin 329, Tinuvin 326, Tinuvin 1600, Tinuvin 312, Uvinul 3030 and/or Hostavin B-Cap, Tinuvin 329 and Tinuvin 360 are very particularly preferred.
  • the composition preferably contains ultraviolet absorbers in an amount of up to 0.8% by weight, preferably 0.05% by weight to 0.5% by weight, more preferably 0.08% by weight. -% to 0.4% by weight, very particularly preferably 0.1% by weight to 0.35% by weight, based on the total composition.
  • compositions according to the invention can also contain phosphates or sulfonic acid esters as transesterification stabilizers.
  • Triisooctyl phosphate is preferably present as a transesterification stabilizer.
  • Triisooctyl phosphate is preferably used in amounts of from 0.003% to 0.05% by weight, more preferably from 0.005% to 0.04% by weight and particularly preferably from 0.01% to 0 .03% by weight, based on the total composition.
  • the composition can be free from pentaerythritol tetrastearate and glycerol monostearate, in particular free from mold release agents customarily used for polycarbonate, further free from any mold release agents.
  • At least one thermal stabilizer (component D) and/or at least one flame retardant according to component E is particularly preferably present in the compositions according to the invention.
  • An impact modifier can also be present as a further additive (component F) in compositions according to the invention.
  • impact modifiers are: acrylate core-shell systems or butadiene rubbers (Paraloid grades from DOW Chemical Company); Olefin-acrylate copolymers such as. B. Elvaloy® grades from DuPont; Silicone acrylate rubbers such. B. the Metablen® grades from Mitsubishi Rayon Co., Ltd.
  • At least one anti-dripping agent is preferably included as a further additive according to component F, more preferably in an amount of 0.05% by weight to 1.5% by weight, in particular 0.1% by weight to 1.0% by weight %.
  • thermoplastic compositions according to the invention can in principle also contain blending partners.
  • Thermoplastic polymers suitable as blend partners are, for example, polystyrene, styrene copolymers, aromatic polyesters such as polyethylene terephthalate (PET), PET-cyclohexanedimethanol copolymer (PETG), polyethylene naphthalate (PEN), Polybutylene terephthalate (PBT), cyclic polyolefin, poly- or copolyacrylate, poly- or co-polymethacrylate such as poly- or copolymethyl methacrylate (such as PMMA), and copolymers with styrene such as transparent polystyrene acrylonitrile (PS AN), thermoplastic polyurethanes and/or polymers Based on cyclic olefins (eg TOPAS®, a commercial product from Ticona).
  • cyclic olefins eg TOPAS®, a commercial product from Ticon
  • compositions consist of
  • flame retardants selected from the group of alkali metal, alkaline earth metal or ammonium salts of aliphatic or aromatic sulfonic acid, sulfonamide or sulfonimide derivatives and combinations thereof, and
  • compositions consist of
  • flame retardants selected from the group of alkali metal, alkaline earth metal or ammonium salts of aliphatic or aromatic sulfonic acid, sulfonamide or sulfonimide derivatives and combinations thereof, and
  • compositions according to the invention containing the components A to C (or C1) and optionally D and/or optionally E and/or optionally F and optionally blending partners, is carried out using common incorporation methods by combining, mixing and homogenizing of the individual components, with the homogenization in particular preferably taking place in the melt under the action of shearing forces. If appropriate, the bringing together and mixing takes place before the melt is homogenized using powder premixes.
  • Premixes of granules or granules and powders with components B, C or C1 and optionally D, E and/or F can also be used. It is also possible to use premixes which have been produced from solutions of the mixture components in suitable solvents, with the solution being homogenized if appropriate and the solvent then being removed.
  • components B to F of the composition according to the invention can be introduced into the polycarbonate, optionally into the polycarbonate with a blend partner, by known methods or as a masterbatch.
  • masterbatches are preferred for introducing components B to F, individually or as a mixture.
  • composition according to the invention can be brought together, mixed, homogenized and then extruded in customary devices such as screw extruders (for example twin-screw extruders, ZSK), kneaders, Brabender or Banbury mills. After extrusion, the extrudate can be cooled and chopped up. Individual components can also be premixed and then the remaining starting materials can be added individually and/or also mixed.
  • the combination and mixing of a premix in the melt can also take place in the plasticizing unit of an injection molding machine.
  • the melt is transferred directly into a shaped body.
  • compositions according to the invention can be processed in a customary manner on customary machines, for example on extruders or injection molding machines, to give any shaped articles, such as for example films, sheets or bottles.
  • compositions or moldings from the compositions appear “radiant white” to the observer.
  • the molded parts are preferably produced by injection molding, extrusion or from a solution in a casting process.
  • compositions according to the invention are suitable for producing multilayer systems.
  • the polycarbonate-containing composition is applied in one or more layer(s) to a molded article made of a plastic or itself serves as a substrate layer to which one or more further layers are applied.
  • the application can take place at the same time as or immediately after the shaping of the shaped body, for example by back-injecting a film, coextrusion or multi-component injection molding.
  • it can also be applied to the finished base body, for example by lamination with a film, overmoulding of an existing shaped body or by coating from a solution.
  • compositions according to the invention are suitable for producing components in the lighting sector, such as lamp reflectors, in particular LED lamps or LED arrays, in the automotive sector, for example for covers, switches, headlight reflectors or frames, and for the production Positioning of frames or frame parts or housing or housing parts in the EE (electrical/electronics) and IT area. Due to the very good reflection values, the compositions according to the invention are preferably used for the production of reflectors.
  • compositions according to the invention consisting of the compositions according to the invention or comprising - e.g. in the case of multi-component injection molding - these, including the molded parts which represent a layer of a multi-layer system or an element of an above-mentioned component or are such a component, from (“ consisting of") these compositions according to the invention are also the subject of this application.
  • the compositions according to the invention can also be used in the form of filaments, as granules or powder as a material in 3D printing.
  • compositions according to the invention also apply--where applicable--to the uses according to the invention.
  • epoxidized triacylglycerol in particular in the form of epoxidized soybean oil, to improve the reflection of titanium dioxide-containing polycarbonate compositions, with the reflection preferably being determined according to ASTM E 1331-2015 with a layer thickness of 2 mm
  • epoxidized triacylglycerol especially in the form of epoxidized soybean oil, to improve the yellowness index, preferably determined according to ASTM E 313-15 (observer 10°/light type: D65) on sample plates with a layer thickness of 2 mm , whereby both goals can stand alone or in combination with each other.
  • the polycarbonate-based compositions described in the following examples were produced by compounding on a ZE 25 extruder from Berstorff with a throughput of 10 kg/h.
  • the melt temperature was 275°C.
  • Component Al Linear polycarbonate based on bisphenol A with a melt volume flow rate MVR of 19 cm 3 /(10 min) (according to ISO 1133:2012-03, at a test temperature of 300°C and a load of 1.2 kg).
  • Component A-2 Linear polycarbonate in powder form based on bisphenol A with a melt volume flow rate MVR of 19 cm 3 /(10 min) (according to ISO 1133:2012-03, at a test temperature of 300°C and 1, 2 kg load).
  • Component A-3 Linear polycarbonate in powder form based on bisphenol A with a melt volume flow rate MVR of 19 cm 3 /(10 min) (according to ISO 1133:2012-03, at a test temperature of 300°C and 1, 2 kg load) containing 250 p ⁇ m triphenylphosphine from BASF SE as component Dl.
  • Component B Kronos 2230 titanium dioxide from Kronos Titan GmbH, Leverkusen.
  • Component C Epoxidized soybean oil (“soya oil D65”) from Avokal GmbH, Wuppertal, with an acid number ⁇ 0.5 mg KOH/g, determined using DIN EN ISO 2114:2006-11, an oxirane value (epoxy oxygen ES , calculated from the epoxide number EEW, indicates how many grams of oxygen are contained in 100 g of oil; EEW determined according to DIN EN 1877-1:2000-12) of ⁇ 6.3 g O 2 /100 g.
  • epoxy oxygen ES calculated from the epoxide number EEW, indicates how many grams of oxygen are contained in 100 g of oil; EEW determined according to DIN EN 1877-1:2000-12
  • triacylglycerols which are a mixture of triesters of glycerine with oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, palmitic acid and/or stearic acid.
  • Component D1 triphenylphosphine, commercially available from BASF SE, Ludwigshafen.
  • Component El potassium perfluoro-1-butanesulfonate, commercially available as Bayowet® C 4 from Lanxess AG, Leverkusen, Germany, CAS no. 29420-49-3.
  • Component F1 Blendex® B449 (approx. 50% by weight PTFE and approx. 50% by weight SAN [from 80% by weight styrene and 20% by weight acrylonitrile]) from Chemtura Corporation. anti-drip agent.
  • Component F2 Paraloid EXL2300 from Dow. Acrylic core/shell impact modifier based on butyl acrylate rubber.
  • Component F3 Tinuvin 329, UV stabilizer with a benzotriazole structure, commercially available from BASF SE, Ludwigshafen.
  • the melt volume flow rate (MVR) was determined according to ISO 1133:2012-03 (mainly at a test temperature of 300° C., mass 1.2 kg) using the Zwick 4106 device from Zwick Roell. In addition, the MVR value was measured after 20 minutes of preheating (IMVR20'). This is a measure of melt stability under increased thermal stress.
  • IMVR20' 20 minutes of preheating
  • the total reflectance spectrum was measured using a spectrophotometer based on the ASTM E 1331-04 standard.
  • the total transmission spectrum was measured using a spectrophotometer based on the ASTM E 1348-15 standard.
  • the layer thickness was 2 mm.
  • the visual transmission Ty (according to illuminant D65, observer 10°) or the visual reflection Ry (according to illuminant D65, observer 10°) were calculated in accordance with ASTM E 308-08. This also applies to the color values L*a*b*.
  • the yellowness index (Y.I.) was determined according to ASTM E 313-10 (observer: 10° / light type: D65) at a layer thickness of 2 mm.
  • the glass transition temperature Tg was measured by DSC in a differential heat flow calorimeter (Mettler DSC 3+) at a heating rate of 10 K/min (atmosphere: 50 ml/min nitrogen) in standard crucibles over a temperature range of 0 °C - 280 °C .
  • the value determined in the 2nd heating process was given. The measurement was carried out according to ISO 11357-2:2014-07.
  • the flammability of the tested samples was also assessed and classified according to UL94.
  • specimens measuring 125 mm x 13 mm x d(mm) were produced, with the thickness d corresponding to the smallest wall thickness in the intended application.
  • a VO classification means that the flame goes out by itself after a maximum of 10 s. Burning dripping does not occur. An afterglow after the second flaming occurs for a maximum of 30 s.
  • the sample plates were each produced by injection molding at the melt temperatures given in the tables below.
  • epoxidized triacylglycerol does not reduce the effect of the added flame retardant.
  • epoxidized triacylglycerol is present, even when flame retardants are present in different amounts (E-6 to E-9), higher reflection values are still achieved than is the case without the presence of epoxidized triacylglycerol (V-5).
  • flame retardants only the presence of flame retardants makes it possible for compositions with the same titanium dioxide content to achieve a VO classification according to UL94 with a wall thickness of only 1.5 mm.
  • UV stabilizers As expected, the addition of UV stabilizers has a slightly negative effect on the yellowness index (V-33 with V-34, V-35; inherent color of the UV absorber). However, this effect is canceled out again by the addition of epoxidized tricyclic glycerol (E-36, E-37), with a slight improvement in reflection occurring at the same time.

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Abstract

Beschrieben sind für Reflektoren geeignete, Titandioxid-haltige auf Polycarbonat basierende thermoplastische Zusammensetzungen, die epoxidiertes Triacylglycerol enthalten. Die Zusammensetzungen weisen einen verbesserten Reflexionsgrad und einen geringeren Yellowness-Index gegenüber Vergleichszusammensetzungen ohne epoxidiertes Triacylglycerol auf.

Description

Polycarbonat-Zusammensetzungen enthaltend Titandioxid und Epoxy-Gruppen enthaltendes Triacylglycerol
Gegenstand der Erfindung sind Titandioxid enthaltende Polycarbonat-basierte Zusammensetzungen mit hoher Reflexion und bevorzugt guten Flammschutzeigenschaften. Weiterhin betrifft die vorlie- gende Erfindung Formteile aus diesen Zusammensetzungen, etwa für Gehäuse bzw. Gehäuseteile oder sonstige Elemente im EE- und IT-Bereich, z.B. für Blenden und Schalter für die Automobilin- nenbeleuchtung und insbesondere für Reflektoren von Beleuchtungseinheiten wie LED-Lampen oder LED-Arrays.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Kunststoffen wie Polycarbonat Titandioxid hinzuzufügen, um die Reflexion zu verbessern.
CN 109867941 A etwa beschreibt ein reflektierendes Polycarbonat-Material, welches Titandioxid, ein flüssiges Silicon und weitere polymere Bestandteile enthält.
Weiterhin ist eine Vielzahl von Flammschutzmitteln bekannt, die für Polycarbonat geeignet sind und dem Kunststoffmaterial für Anwendungen im EE- und IT- Bereich bevorzugt zugesetzt werden.
TW 200743656 A offenbart flammgeschützte, halogenfreie, reflektierende Polycarbonatzusammen- setzungen, die neben Titandioxid anorganische Füllstoffe wie Ton oder Silica sowie weitere organi- sche Komponenten wie optische Aufheller, Perfluoralkylenverbindungen und Metallsalze von aro- matischen Schwefelverbindungen enthalten.
JP 2010138412 A beschreibt flammgeschützte Titandioxid-haltige Polycarbonatzusammensetzun- gen, die Silikonverbindungen, PTFE und anorganische Bestandteile wie Talk, Glimmer oder Glas enthalten.
Es besteht für Bauteile, z.B. für Reflektoren, eine Nachfrage nach Zusammensetzungen mit immer höherer Reflexion, um die eingesetzte Energie so gut wie möglich zu nutzen.
Zur Erreichung hoher Reflexionsgrade sind aber hohe Mengen an Titandioxid erforderlich. Dies ist von Nachteil, da Titandioxid zum Abbau der Polycarbonatmatrix führen kann, womit es zu Schmel- zeinstabilitäten kommen kann und die Viskosität des Compounds abnimmt, wodurch sich auch die thermischen und mechanischen Eigenschaften verschlechtern.
Die Menge an Titandioxid wirkt sich auch sehr deutlich auf den Preis der Polycarbonat-Zusammen- setzungen aus, so dass es wünschenswert ist, die Reflexion durch andere Maßnahmen als durch den Zusatz noch größerer Mengen Titandioxid zu erhöhen. Optische Aufheller, die zugesetzt werden könnten, haben wiederum den Nachteil, dass sie bei Einsatz zu einer nicht-linearen Reflexionskurve fuhren, was zu in einem blauen Farbstich des Materials fuh- ren kann, der als störend empfunden wird.
Aufgrund des Einsatzes vieler reflektierender Bauteile im EE-Bereich ist häufig ein ausreichender Flammschutz gewünscht. Der Zusatz von Flammschutzmitteln aber wirkt sich üblicherweise negativ auf diverse Eigenschaften aus.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, Titandioxid-haltige, Polycarbonat-basierte Zu- sammensetzungen mit verbesserter Reflexion und bevorzugt einer Flammwidrigkeit von UL94 V-0 bei 2 mm Wandstärke sowie entsprechende Formteile bereitzustellen, wobei die Zusammensetzun- gen bei Erzielung der genannten Eigenschaften möglichst kein signifikant schlechteres Fließverhal- ten bei der Verarbeitung aufweisen sollten und möglichst auch ohne störenden Farbstich sein sollten.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass Titandioxid-haltige Zusammensetzungen auf Basis von Polycarbonat erhöhte Reflexionswerte aufweisen, wenn epoxidiertes Triacylglycerol, insbesondere in Form von epoxidiertem Sojabohnenöl, enthalten ist. Gleichzeitig ist grundsätzlich ein positiver Effekt auf den Yellowness-Index zu beobachten. Dabei wird das Fließverhalten der Zusammenset- zungen nicht signifikant beeinflusst und die gute Verarbeitbarkeit im Spritzguss bleibt erhalten. Überraschenderweise bleiben auch bei Einsatz von Flammschutzmitteln die Flammschutzeigen- schaften, ermittelt nach UL94, nahezu unverändert erhalten.
Bevorzugt sind erfindungsgemäß solche Zusammensetzungen, die gute Reflexions-, aber auch Flammschutzeigenschaften aufweisen.
Gegenstand der Erfindung sind somit thermoplastische Zusammensetzungen, enthaltend
A) aromatisches Polycarbonat,
B) Titandioxid,
C) epoxidiertes Triacylglycerol, insbesondere in die Zusammensetzung eingebracht in Form von epoxidiertem Sojabohnenöl.
Bevorzugte erfindungsgemäße Zusammensetzungen sind thermoplastische Zusammensetzungen, enthaltend
A) 59,99 Gew.-% bis 96,99 Gew.-% aromatisches Polycarbonat,
B) 3,0 Gew.-% bis 40,0 Gew.-% Titandioxid,
C) 0,01 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% epoxidiertes Triacylglycerol, insbesondere in die Zusammenset- zung eingebracht in Form von epoxidiertem Sojabohnenöl, wobei sich die Gew.-%-Angaben auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzungen beziehen. Weiter bevorzugt enthalten die Zusammensetzungen
A) 69,99 Gew.-% bis 96,99 Gew.-% aromatisches Polycarbonat,
B) 3,0 Gew.-% bis 30,0 Gew.-% Titandioxid,
C) 0,01 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% epoxidiertes Triacylglycerol, insbesondere in die Zusammenset- zung eingebracht in Form von epoxidiertem Sojabohnenöl,
D) 0,0 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% Thermostabilisator,
E) 0,0 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% Flammschutzmittel, ausgewählt aus der Gruppe der Alkali-, Erdalkali-, Ammoniumsalze von aliphatischen oder aromatischen Sulfonsäure-, Sulfonamid- oder Sulfonimidderivaten und Kombinationen aus diesen, und
F) 0,0 Gew.-% bis 10,0 Gew.-% weitere Additive.
Besonders bevorzugt enthalten die Zusammensetzungen
A) 77,985 Gew.-% bis 96,985 Gew.-%, bevorzugt 77,945 Gew.-% bis 96,945 Gew.-%, insbeson- dere 79,79 Gew.-% bis 89,79 Gew.-%, aromatisches Polycarbonat,
B) 3,0 Gew.-% bis 22 Gew.-%, insbesondere 10 bis 20 Gew.-%, Titandioxid,
C) 0,01 bis 0,8 Gew.-%, bevorzugt 0,05 Gew.-% bis 0,8 Gew.-%, des epoxidiertes Triacylglycerols, insbesondere in die Zusammensetzung eingebracht in Form von epoxidiertem Sojabohnenöl,
D) 0,005 Gew.-% bis 0,5 Gew.-%, insbesondere 0,01 bis 0,2 Gew.-%, Thermostabilisator,
E) 0,0 Gew.-% bis 0,5 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 0,5 Gew.-%, Flammschutzmittel, ausge- wählt aus der Gruppe der Alkali-, Erdalkali-, Ammoniumsalze von aliphatischen oder aromati- schen Sulfonsäure-, Sulfonamid- oder Sulfonimidderivaten und Kombinationen aus diesen, und
F) 0,0 Gew.-% bis 3 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 3 Gew.-%, weitere Additive.
Ganz besonders bevorzugt ist mindestens ein Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumsalz eines alipha- tischen oder aromatischen Sulfonsäure-, Sulfonamid- oder Sulfonimidderivates oder eine Kombina- tion von zwei oder mehreren aus dieser Gruppe enthalten, bevorzugt in einer Menge von 0,05 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung. Es versteht sich, dass als Flammschutzmittel gemäß Komponente E auch Mischungen der vorgenannten Verbindungen enthalten sein können, die unter denselben Oberbegriff fallen. Insbesondere bevorzugt ist mindestens Kaliumperfluor-l-butan- sulfonat enthalten.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beziehen sich die angegebenen Gew.-% der Komponenten A, B, C - bzw. C1- und ggf. D und/oder ggf. E und/oder ggf. F - soweit nicht explizit anders ange- geben - jeweils auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Es versteht sich, dass sämtliche in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthaltenen Komponenten zusammen 100 Gew.-% er- geben. Die Zusammensetzung kann neben den Komponenten A, B, und C weitere Komponenten, etwa weitere Additive in Form der Komponente F, enthalten. Auch kann die Zusammensetzung einen oder mehrere weitere Thermoplasten als Blendpartner enthalten, welche durch keine der Komponen- ten A bis F abgedeckt sind. Ganz besonders bevorzugt enthalten die vorbeschriebenen Zusammen- setzungen aber keine weiteren Komponenten, sondern die Mengen der Komponenten A, B, C (bzw. C1 - epoxidiertes Sojabohnenöl, enthaltend epoxidiertes Triacylglycerol bzw. epoxidiertes Tri- acylglycerol-) und ggf. D und/oder ggf. E und/oder ggf. F, insbesondere in den beschriebenen bevor- zugten Ausfuhrungsformen, ergänzen sich zu 100 Gew.-%, d.h. die Zusammensetzungen bestehen aus den Komponenten A, B, C (ggf. Cl), ggf. D, ggf. E und/oder ggf. F.
Es versteht sich, dass die eingesetzten Komponenten übliche Verunreinigungen, die beispielsweise aus ihren Herstellungsprozessen herrühren, enthalten können. Es ist bevorzugt, möglichst reine Kom- ponenten einzusetzen. Es versteht sich weiterhin, dass diese Verunreinigungen auch bei einer ge- schlossenen Formulierung der Zusammensetzung enthalten sein können.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen werden vorzugsweise zur Herstellung von Formteilen verwendet. Die Zusammensetzungen weisen bevorzugt eine Schmelze-Volumenfließrate (MVR) von 3 bis 40 cm3/(10 min), weiter bevorzugt von 6 bis 30 cm3/(10 min), noch weiter bevorzugt von 8 bis 25 cm3/(10 min), besonders bevorzugt von 9 bis 24 cm3/(10 min), bestimmt nach ISO 1133:2012-3 (Prüftemperatur 300°C, Masse 1,2 kg), auf.
Alternativ, bevorzugt zusätzlich, weisen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eine Einstu- fung im Brandtest UL94 (2,0 mm Wandstärke) von V0 auf.
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verbesserung der Reflexion, vorzugsweise bestimmt gemäß ASTM E 1331-2015 bei einer Schichtdicke von 2 mm, von Titandioxid-haltigen Polycarbonat-Zu- sammensetzungen, durch den Zusatz von epoxidiertem Triacylglycerol, insbesondere in Form eines epoxidierten Sojabohnenöls. Die Verbesserung der Reflexion bezieht sich auf die entsprechenden Zusammensetzungen ohne epoxidiertes Triacylglycerol, insbesondere in Form eines epoxidiertes So- jabohnenöls. Es wird bevorzugt zudem auch eine Verbesserung des Yellowness-Index, bevorzugt bestimmt nach ASTM E 313 - 15 (Beobachter 10° / Lichtart: D65) an Musterplatten mit einer Schicht- dicke von 2 mm, erzielt. Auch hier ist die Referenz dieselbe wie vorstehend beschrieben. Die als bevorzugt für die Zusammensetzung genannten Merkmale gelten selbstverständlich auch in Hinblick auf die erfindungsgemäße Verwendung.
Die Reflexion der Zusammensetzungen, bei denen die Reflexion durch den Zusatz der Komponente C noch weiter verbessert wird, beträgt vor dem Zusatz der Komponente C bevorzugt mindestens 93,5 %, weiter bevorzugt mindestens 95 %, bestimmt nach ASTM E 1331-2015 bei einer Schichtdicke von 2 mm Die einzelnen Bestandteile der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sind im Folgenden noch näher erläutert:
Komponente A
Unter „Polycarbonat“ im erfindungsgemäßen Sinne werden sowohl aromatische Homopolycarbo- nate als auch aromatische Copolycarbonate verstanden. Dabei können die Polycarbonate in bekann- ter Weise linear oder verzweigt sein. Erfindungsgemäß können auch Mischungen von Polycarbona- ten verwendet werden.
Erfindungsgemäße Zusammensetzungen enthalten als Komponente A) vorzugsweise 59,99 Gew.-% bis 96,99 Gew.-% aromatisches Polycarbonat. Ein Anteil von mindestens 59,99 Gew.-% aromati- schem Polycarbonat an der Gesamtzusammensetzung bedeutet erfindungsgemäß, dass die Zusam- mensetzung auf aromatischem Polycarbonat basiert. Vorzugsweise beträgt die Menge des aromati- schen Polycarbonats in der Zusammensetzung 69,99 Gew.-% bis 96,99 Gew.-%, weiter bevorzugt 69,95 Gew.-% bis 96,985 Gew.-%, insbesondere bis 96,95 Gew.-%, noch weiter bevorzugt 77,985 Gew.-% bis 96,985 Gew.-%, besonders bevorzugt 77,945 Gew.-% bis 96,945 Gew.-%, ganz beson- ders bevorzugt 79,79 Gew.-% bis 89,79 Gew.-%, äußerst bevorzugt bist 89,7 Gew.-%, wobei ein einzelnes Polycarbonat oder eine Mischung mehrerer Polycarbonate vorliegen kann.
Die Herstellung der Polycarbonate, die in den Zusammensetzungen enthalten sind, erfolgt in bekann- ter Weise aus Dihydroxyarylverbindungen, Kohlensäurederivaten, gegebenenfalls Kettenabbrechern und Verzweigern.
Einzelheiten der Herstellung von Polycarbonaten sind in vielen Patentschriften seit etwa 40 Jahren niedergelegt. Beispielhaft sei hier auf Schnell, "Chemistry and Physics of Polycarbonates", Polymer Reviews, Volume 9, Interscience Publishers, New York, London, Sydney 1964, auf D. Freitag, U. Grigo, P.R. Müller, H. Nouvertne, BAYER AG, "Polycarbonates" in Encyclopedia of Polymer Sci- ence and Engineering, Volume 11, Second Edition, 1988, Seiten 648-718 und schließlich auf U. Grigo, K. Kirchner und P.R. Müller "Polycarbonate" in Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch, Band 3/1, Polycarbonate, Polyacetale, Polyester, Celluloseester, Carl Hanser Verlag München, Wien 1992, Seiten 117 bis 299 verwiesen.
Die Herstellung aromatischer Polycarbonate erfolgt z.B. durch Umsetzung von Dihydroxyarylver- bindungen mit Kohlensäurehalogeniden, vorzugsweise Phosgen, und/oder mit aromatischen Dicar- bonsäuredihalogeniden, vorzugsweise Benzoldicarbonsäuredihalogeniden, nach dem Phasengrenz- flächenverfahren, gegebenenfalls unter Verwendung von Kettenabbrechern und gegebenenfalls unter Verwendung von trifunktionellen oder mehr als trifunktionellen Verzweigern. Ebenso ist eine Herstellung über ein Schmelzepolymerisationsverfahren durch Umsetzung von Dihydroxyarylver- bindungen mit beispielsweise Diphenylcarbonat möglich.
Für die Herstellung der Polycarbonate geeignete Dihydroxyarylverbindungen sind beispielsweise Hydrochinon, Resorcin, Dihydroxydiphenyle, Bis-(hydroxyphenyl)-alkane, Bis-(hydroxyphenyl)- cycloalkane, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfide, Bis-(hydroxyphenyl)-ether, Bis-(hydroxyphenyl)-ketone, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfone, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfoxide, a-a'-Bis-(hydroxyphenyl)-diisopro- pylbenzole, Phthalimidine, abgeleitet von Isatin- oder Phenolphthaleinderivaten, sowie deren kern- alkylierte, kemarylierte und kemhalogenierte Verbindungen.
Bevorzugte Dihydroxyarylverbindungen sind 4,4'-Dihydroxydiphenyl, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)- propan (Bisphenol A), 2,4-Bis-(4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan, 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-p- diisopropylbenzol, 2,2-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-propan, Dimethyl-Bisphenol A, Bis-(3,5- dimethyl-4-hydroxyphenyl)-methan, 2,2-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-propan, Bis-(3,5-di- methyl-4-hydroxyphenyl)-sulfon, 2,4-Bis-(3 ,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan, 1 , 1 -Bis- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-p-diisopropylbenzol und 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trime- thylcyclohexan, sowie die Bisphenole (I) bis (III) in denen R‘ jeweils für C1- bis C4-Alkyl, Aralkyl oder Aryl, bevorzugt für Methyl oder Phenyl, ganz besonders bevorzugt für Methyl, steht.
Besonders bevorzugte Bisphenole sind 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan (Bisphenol A), 2,2-Bis- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-propan, 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan, 1,1-Bis-(4-hydro- xyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan, 4,4'-Dihydroxydiphenyl und Dimethyl-Bisphenol A sowie die Bisphenole der Formeln (I), (II) und (III).
Diese und weitere geeignete Dihydroxyarylverbindungen sind z.B. in US 3 028 635 A, US 2 999 825 A, US 3 148 172 A, US 2 991 273 A, US 3 271 367 A, US 4 982 014 A und US 2 999 846 A, in DE 1 570 703 A, DE 2063 050 A, DE 2 036 052 A, DE 2 211 956 A und DE 3 832 396 A, in FR 1 561 518 A, in der Monographie "H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Interscience Publishers, New York 1964" sowie in JP 62039/1986 A, JP 62040/1986 A und JP 105550/1986 A beschrieben.
Im Fall der Homopolycarbonate wird nur eine Dihydroxyarylverbindung eingesetzt, im Fall der Co- polycarbonate werden mehrere Dihydroxyarylverbindungen eingesetzt.
Geeignete Kohlensäurederivate sind beispielsweise Phosgen oder Diphenylcarbonat.
Geeignete Kettenabbrecher, die bei der Herstellung der Polycarbonate eingesetzt werden können, sind Monophenole. Geeignete Monophenole sind beispielsweise Phenol selbst, Alkylphenole wie Kresole, p-tert.-Butylphenol, Cumylphenol sowie deren Mischungen.
Bevorzugte Kettenabbrecher sind die Phenole, welche ein- oder mehrfach mit C1- bis C30-Alkylres- ten, linear oder verzweigt, bevorzugt unsubstituiert, oder mit tert-Butyl substituiert sind. Besonders bevorzugte Kettenabbrecher sind Phenol, Cumylphenol und/oder p-tert-Butylphenol.
Die Menge an einzusetzendem Kettenabbrecher beträgt bevorzugt 0,1 bis 5 Mol-%, bezogen auf Mole an jeweils eingesetzten Dihydroxyarylverbindungen. Die Zugabe der Kettenabbrecher kann vor, während oder nach der Umsetzung mit einem Kohlensäurederivat erfolgen.
Geeignete Verzweiger sind die in der Polycarbonatchemie bekannten tri- oder mehr als trifunktio- nellen Verbindungen, insbesondere solche mit drei oder mehr als drei phenolischen OH-Gruppen.
Geeignete Verzweiger sind beispielsweise 1,3,5-Tri-(4-hydroxyphenyl)-benzol, 1,1,1-Tri-(4-hydro- xyphenyl)-ethan, Tri-(4-hydroxyphenyl)-phenylmethan, 2,4-Bis-(4-hydroxyphenylisopropyl)-phe- nol, 2,6-Bis-(2-hydroxy-5'-methyl-benzyl)-4-methylphenol, 2-(4-Hydroxyphenyl)-2-(2,4-dihydro- xyphenyl)-propan, T etra-(4-hydroxyphenyl)-methan, T etra-(4-(4-hydroxyphenylisopropyl)-phen- oxy)-methan und l,4-Bis-((4',4"-dihydroxytriphenyl)-methyl)-benzol und 3,3-Bis-(3-methyl-4-hyd- roxyphenyl)-2-oxo-2,3-dihydroindol.
Die Menge der gegebenenfalls einzusetzenden Verzweiger beträgt bevorzugt 0,05 Mol-% bis 2,00 Mol-%, bezogen auf Mole an jeweils eingesetzten Dihydroxyarylverbindungen.
Die Verzweiger können entweder mit den Dihydroxyarylverbindungen und den Kettenabbrechern in der wässrig alkalischen Phase vorgelegt werden oder in einem organischen Lösungsmittel gelöst vor der Phosgenierung zugegeben werden. Im Fall des Umesterungsverfahrens werden die Verzweiger zusammen mit den Dihydroxyarylverbindungen eingesetzt.
Besonders bevorzugte Polycarbonate sind das Homopolycarbonat auf Basis von Bisphenol A, die Copolycarbonate auf Basis von 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan und 4,4'- Dihydroxydiphenyl sowie die Copolycarbonate auf Basis der beiden Monomere Bisphenol A und 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan, sowie von den Dihydroxyarylverbindungen der Formeln (I), (II) und (III) in denen R‘ jeweils für C1- bis C4 -Alkyl, Aralkyl oder Aryl, bevorzugt für Methyl oder Phenyl, ganz besonders bevorzugt für Methyl, steht, abgeleitete Homo- oder Copolycarbonate.
Bevorzugt sind auch Copolycarbonate, zu deren Herstellung Diphenole der allgemeinen Formel (la) eingesetzt wurden:
(1a), wobei
R5 für Wasserstoff oder C1- bis C4- Alkyl, C1- bis C3 -Alkoxy, vorzugsweise für Wasserstoff; Me- thoxy oder Methyl, steht,
R6, R7, R8 und R9 jeweils unabhängig voneinander für C1- bis C4-Alkyl oder C&- bis C12-Aryl, vor- zugsweise für Methyl oder Phenyl stehen,
Y für eine Einfachbindung, SO2-, -S-, -CO-, -O-, C1- bis C6-Alkylen, C2- bis C5-Alkyliden, C6- bis C12-Arylen, welches gegebenenfalls mit weiteren Heteroatome enthaltenden aromatischen Ringen kondensiert sein kann oder für einen C5- bis C6-Cycloalkylidenrest, der ein- oder mehrfach mit C1- bis C4-Alkyl substituiert sein kann, bevorzugt für eine Einfachbindung, -O-, Isopropyliden oder für einen C5- bis C6-Cycloalkylidenrest, der ein- oder mehrfach mit C1- bis C4-Alkyl substituiert sein kann, steht, V für Sauerstoff, C2- bis C6-Alkylen oder C3- bis C6-Alkyliden, bevorzugt für Sauerstoff oder C3- Alkylen, p, q und r jeweils unabhängig für 0 oder 1 stehen, wenn q = 0 ist, W für eine Einfachbindung steht, wenn q = 1 und r = 0 ist, W für Sauerstoff, C2- bis C6-Alkylen oder C3- bis C6-Alkyliden, bevorzugt für Sauerstoff oder C3-Alkylen steht, wenn q = 1 und r = 1 ist, W und V jeweils unabhängig für C2- bis C6-Alkylen oder C3- bis C6- Alkyliden, bevorzugt C3 -Alkylen steht,
Z für ein C1 - bis C6-Alkylen, bevorzugt C2-Alkylen steht,
0 für eine durchschnittliche Anzahl von Wiederholungseinheiten von 10 bis 500, bevorzugt 10 bis 100 steht, und m für eine durchschnittliche Anzahl von Wiederholungseinheiten von 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 6, weiter bevorzugt 1,5 bis 5 steht. Ebenso ist es möglich, dass Diphenole verwendet werden, in denen zwei oder mehrere Siloxanblöcke der allgemeinen Formel (la) über Terephthalsäure und/oder Isoph- thalsäure miteinander unter Ausbildung von Estergruppen verknüpft sind.
Insbesondere bevorzugt sind (Poly)Siloxane der Formeln (2) und (3) wobei RI für Wasserstoff, C1- bis C4 -Alkyl, vorzugsweise für Wasserstoff oder Methyl steht und insbesondere bevorzugt für Wasserstoff,
R2 unabhängig voneinander für Aryl oder Alkyl, bevorzugt für Methyl, X für eine Einfachbindung, -SO2-, -CO-, -O-, -S-, C1- bis C6-Alkylen, C2- bis C5-Alkyliden oder für C6- bis C12-Arylen, welches gegebenenfalls mit weiteren Heteroatome enthaltenden aromatischen Ringen kondensiert sein kann, steht,
X bevorzugt für eine Einfachbindung, C1- bis C5-Alkylen, C2- bis C5-Alkyliden, C5- bis C12-Cycloal- kyliden, -O-, -SO- -CO-, -S-, -SO2-, besonders bevorzugt steht X für eine Einfachbindung, Isopro- pyliden, C5- bis C12-Cycloalkyliden oder Sauerstoff, und ganz besonders bevorzugt für Isopropyliden steht, n eine durchschnittliche Zahl von 10 bis 400, bevorzugt 10 und 100, insbesondere bevorzugt 15 bis 50 bedeutet und m für eine durchschnittliche Zahl von 1 bis 10, bevorzugt von 1 bis 6 und insbesondere bevorzugt von 1,5 bis 5 steht.
Ebenso bevorzugt kann der Siloxanblock von folgender Struktur abgeleitet sein wobei a in Formel (IV), (V) und (VI) für eine durchschnittliche Zahl von 10 bis 400, bevorzugt 10 bis 100 und besonders bevorzugt für 15 bis 50 steht. Dabei ist es ebenso bevorzugt, dass mindestens zwei gleiche oder verschiedene der Siloxanblöcke der allgemeinen Formeln (IV), (V) oder (VI) über Terephthalsäure und/oder Isophthalsäure mitei- nander unter Ausbildung von Estergruppen verknüpft sind.
Ebenso ist es bevorzugt, wenn in der Formel (la) p = 0 ist, V für C3-Alkylen steht, r = 1 ist, Z für C2- Alkylen steht, R8 und R9 für Methyl stehen, q = 1 ist, W für C3-Alkylen steht, m = 1 ist, R5 für Wasserstoff oder C1- bis C4-Alkyl, vorzugsweise für Wasserstoff oder Methyl, steht, R6 und R7 je- weils unabhängig voneinander für C1- bis C4-Alkyl, vorzugsweise für Methyl stehen und 0 für 10 bis 500 steht.
Copolycarbonate mit Monomereinheiten der Formel (la) und insbesondere auch deren Herstellung sind in der WO 2015/052106 A2 beschrieben.
Die thermoplastischen Polycarbonate einschließlich der thermoplastischen, aromatischen Polyester- carbonate haben bevorzugt gewichtsmittlere Molekulargewichte Mw von 15.000 g/mol bis 40.000 g/mol, weiter bevorzugt bis 34.000 g/mol, besonders bevorzugt von 17.000 g/mol bis 33.000 g/mol, insbesondere von 19.000 g/mol bis 32.000 g/mol, ermittelt durch Gelpermeationschromotographie, kalibriert gegen Bisphenol A-Polycarbonat Standards unter Verwendung von Dichlormethan als Elutionsmittel, Kalibrierung mit linearen Polycarbonaten (aus Bisphenol A und Phosgen) bekannter Molmassenverteilung der PSS Polymer Standards Service GmbH, Deutschland, Kalibrierung nach der Methode 2301 -0257502 -09D (aus dem Jahre 2009 in deutscher Sprache) der Currenta GmbH & Co. OHG, Leverkusen. Das Elutionsmittel ist Dichlormethan. Säulenkombination aus vernetzten Styrol-Divinylbenzolharzen. Durchmesser der analytischen Säulen: 7,5 mm; Länge: 300 mm. Parti- kelgrößen des Säulenmaterials: 3 μm bis 20 μm. Konzentration der Lösungen: 0,2 Gew.-%. Fluss- rate: 1,0 ml/min, Temperatur der Lösungen: 30°C. Verwendung einer UV- und/oder RI-Detektion.
Zur Einarbeitung von Additiven wird die Komponente A bevorzugt in Form von Pulvern, Granulaten oder von Gemischen aus Pulvern und Granulaten eingesetzt.
Komponente B
Erfindungsgemäße Zusammensetzungen enthalten 3,0 Gew.-% bis 40,0 Gew.-%, bevorzugt 5,0 Gew.-% bis 35 Gew.-%, weiter bevorzugt 6,0 Gew.-% bis 30 Gew.-%, noch weiter bevorzugt 7,0 Gew.-% bis 25 Gew.-%, noch weiter bevorzugt 8,0 Gew.-% bis 22 Gew.-%, besonders bevorzugt 9,0 Gew.-% bis 20 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 10,0 Gew.-% bis 15,0 Gew.-%, äußerst be- vorzugt 10,0 Gew.-% bis 12,0 Gew.-%, Titandioxid.
Das Titandioxid gemäß Komponente B der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen weist bevor- zugt eine mittlere Partikelgröße D50, bestimmt mittels Rasterelektronenmikroskopie (STEM), von 0,1 bis 5 μm, bevorzugt 0,2 μm bis 0,5 μm, auf. Das Titandioxid kann aber auch eine andere Partikelgröße aufweisen, z.B. eine mittlere Partikelgröße D50, bestimmt mittels Rasterelektronenmik- roskopie (STEM), von > 0,5 μm, etwa 0,65 bis 1,15 μm.
Das Titandioxid weist bevorzugt eine Rutilstruktur auf.
Das erfindungsgemäß eingesetzte Titandioxid ist ein Weißpigment, Ti(IV)O2. Farbige Titandioxide enthalten neben Titan noch Elemente wie Sb, Ni, Cr in signifikanten Mengen, so dass sich ein anderer Farbeindruck als „weiß“ ergibt. Es versteht sich, dass beim Weißpigment Titandioxid auch Spuren anderer Elemente als Verunreinigungen enthalten sein können. Diese Mengen sind jedoch so gering, dass das Titandioxid hierdurch keinen Farbstich bekommt.
Geeignete Titandioxide sind bevorzugt solche, welche nach dem Chlorid- Verfahren hergestellt, hyd- rophobiert, speziell nachbehandelt und für den Einsatz in Polycarbonat geeignet sind. Grundsätzlich kann in erfindungsgemäßen Zusammensetzungen statt beschlichtetem Titandioxid auch unbeschlich- tetes Titandioxid oder eine Mischung aus beidem eingesetzt werden. Der Einsatz von beschlichtetem Titandioxid ist jedoch bevorzugt.
Zu möglichen Oberflächenmodifikationen von Titandioxid zählen anorganische und organische Mo- difikationen. Hierzu zählen z.B. Oberflächenmodifikationen auf Aluminium- oder Polysiloxanbasis. Eine anorganische Beschichtung kann 0,0 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% Siliciumdioxid und/oder Alumi- niumoxid enthalten. Eine Modifikation auf organischer Basis kann 0,0 Gew.-%bis 3,0 Gew.-% eines hydrophoben Benetzungsmittels enthalten. Das Titandioxid hat bevorzugt eine Ölabsorptionszahl, bestimmt nach DIN EN ISO 787-5: 1995-10, von 12 bis 18 g/100 g Titandioxid, weiter bevorzugt von 13 bis 17 g/ 100 g Titandioxid, besonders bevorzugt von 13,5 bis 15,5 g/100 g Titandioxid.
Besonders bevorzugt ist Titandioxid mit der Normbezeichnung R2 gemäß DIN EN ISO 591-1 :2001 - 08, welches mit Aluminium- und/oder Siliciumverbindungen stabilisiert ist und einen Titandioxid- Gehalt von mindestens 96,0 Gew.-% aufweist. Derartige Titandioxide sind unter den Markennamen Kronos 2233 und Kronos 2230 erhältlich.
Komponente C
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten als Komponente C epoxidiertes Triacylgly- cerol. Es kann sich bei Komponente C um ein bestimmtes oder um eine Mischung verschiedener Epoxygruppen-enthaltender („epoxidierter“) Triacylglycerole handeln. Bevorzugt handelt es sich um eine Mischung verschiedener Triacylglycerole. Bevorzugt enthält Komponente C eine Mischung von Triestern aus Glycerin mit Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Palmitinsäure und/oder Stearinsäure. Weiter bevorzugt umfassen die Ester gemäß Komponente C nur Ester aus Glycerin mit den genann- ten Fettsäuren. Besonders bevorzugt wird Komponente C in Form von epoxidiertem Sojabohnenöl (C1) in die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eingebracht. Die CAS -Nummer von epoxidier- tem Sojabohnenöl lautet 8013-07-8.
Die Epoxy-Gruppen in Komponente C können in dem Fachmann geläufigen Verfahren eingeführt werden. Solche sind insbesondere die Epoxidierung mit Peroxiden oder Persäuren, d.h. Ester von Glycerin mit Doppelbindungen enthaltenden Carbonsäuren werden mit Peroxiden oder Persäuren umgesetzt. Die C=C-Doppelbindungen in den Triacylglycerolen reagieren dabei teilweise oder voll- ständig zu Epoxidgruppen. Die Triacylglycerole sind also teilweise oder vollständig epoxidiert. Be- vorzugt sind mindestens 90 %, weiter bevorzugt mindestens 95 %, noch weiter bevorzugt mindestens 98 % der aus den ungesättigten Carbonsäuren stammenden C=C-Doppelbindungen der Triacylgly- cerole epoxidiert. Bei Komponente C handelt es sich bevorzugt um eine Mischung verschiedener Verbindungen, wie sie z.B. durch den Einsatz von epoxidiertem Sojabohnenöl gegeben ist. Die OH- Zahlen dieser Mischungen liegen vorzugsweise zwischen 180 und 300 mg KOH/g (Methode 2011- 0232602 -92D der Currenta GmbH & Co. OHG, Leverkusen, entsprechend DIN EN 1802554: 1998- 10 mit Pyridin als Lösungsmittel). Die Säurezahlen dieser Mischungen liegen vorzugsweise unter 1 mg KOH/g, weiter bevorzugt sind sie ≤ 0,5 mg KOH/g, bestimmt mittels DIN EN ISO 2114:2006- 11. Die Jodzahl der Mischungen nach Wijs beträgt vorzugsweise ≤ 5,0 g Jod/100 g, weiter bevorzugt ≤ 3,0 g Jod/100 g (Methode 2201-0152902-95D der Currenta GmbH & Co. OHG, Leverkusen). Die Oxiranzahl, bestimmt nach DIN EN 1877-1 :2000-12, beträgt bevorzugt 5 bis 10 g O2/100 g, beson- ders bevorzugt 6,3 bis 8,0 g O2/100 g.
Die Polycarbonat-haltigen Zusammensetzungen enthalten bevorzugt mindestens 0,01 Gew.-%, wei- ter bevorzugt 0,01 Gew.-% bis 5,0 Gew.-%, noch weiter bevorzugt 0,05 Gew.-% bis 2,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 Gew.-% bis 0,8 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt bis 0,6 Gew.-%, insbe- sondere bis 0,4 Gew.-%, der Komponente C.
Komponente D
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können weiterhin Thermostabilisatoren D enthalten. Als Thermostabilisatoren sind insbesondere Phosphor-basierte Stabilisatoren, ausgewählt aus der Gruppe der Phosphate, Phosphite, Phosphonite, Phosphine und deren Mischungen, geeignet. Es kön- nen auch Mischungen von verschiedenen Verbindungen aus einer dieser Untergruppen eingesetzt werden, z.B. zwei Phosphite.
Als Thermostabilisatoren werden bevorzugt Phosphor-Verbindungen mit der Oxidationszahl +III, insbesondere Phosphine und/oder Phosphite, eingesetzt.
Als Thermostabilisatoren eignen sich besonders bevorzugt Triphenylphosphin, Tris-(2,4-di-tert- butylphenyl)phosphit (Irgafos® 168), Tetrakis-(2,4-di-tert-butylphenyl)-[1,1-biphenyl]-4,4'- diylbisphosphonit, Octadecyl-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat (Irganox® 1076), Bis-(2,4-dicumylphenyl)-pentaerythritoldiphosphit (Doverphos® S-9228), Bis-(2,6-di-tert-butyl-4- methylphenyl)-pentaerythritoldiphosphit (ADK STAB PEP-36).
Sie werden allein oder im Gemisch, z. B. Irganox® B900 (Gemisch aus Irgafos® 168 und Irganox® 1076 im Verhältnis 4: 1) oder Doverphos® S-9228 mit Irganox® B900 bzw. Irganox® 1076, einge- setzt.
Die Thermostabilisatoren werden bevorzugt in Mengen bis zu 1,0 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,003 Gew.-% bis 1,0 Gew.-%, noch weiter bevorzugt 0,005 Gew.-% bis 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,01 Gew.-% bis 0,2 Gew.-%, eingesetzt.
Komponente E
Die Zusammensetzungen enthalten bevorzugt mindestens ein Flammschutzmittel, ausgewählt aus der Gruppe der Alkali-, Erdalkali-, Ammoniumsalze von aliphatischen bzw. aromatischen Sulfon- säure-, Sulfonamid- und Sulfonimidderivaten, oder auch Kombinationen aus diesen.
Unter „Derivaten“ werden erfindungsgemäß an dieser und anderer Stelle solche Verbindungen verstanden, deren Molekülstruktur an der Stelle eines H-Atoms oder einer funktionellen Gruppe ein anderes Atom oder eine andere Atomgruppe besitzt bzw. bei denen ein oder mehrere Atome/Atomgruppen entfernt wurden. Die Stammverbindung ist somit noch weiterhin erkennbar.
Besonders bevorzugt umfassen erfindungsgemäße Zusammensetzungen als Flammschutzmittel ein oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Natrium- oder Kaliumper- fluorbutansulfat, Natrium- oder Kaliumperfluormethansulfonat, Natrium- oder Kaliumperflu- oroctansulfat, Natrium- oder Kalium-2,5-dichlorbenzolsulfat, Natrium- oder Kalium-2,4,5-trichlor- benzolsulfat, Natrium- oder Kaliumdiphenylsulfonsulfonat, Natrium- oder Kalium-2-formylben- zolsulfonat, Natrium- oder Kalium-(N-benzolsulfonyl)-benzolsulfonamid oder deren Mischungen.
Bevorzugt werden Natrium- oder Kaliumperfluorbutansulfat, Natrium- oder Kaliumperfluoroctan- sulfat, Natrium- oder Kaliumdiphenylsulfonsulfonat oder deren Mischungen eingesetzt. Ganz beson- ders bevorzugt ist Kaliumperfluor- 1 -butansulfonat, welches kommerziell erhältlich ist, unter ande- rem als Bayowet® C4 von der Firma Lanxess, Leverkusen, Deutschland.
Die Mengen von Alkali-, Erdalkali- und/oder Ammoniumsalzen von aliphatischen bzw. aromati- schen Sulfonsäure-, Sulfonamid- und Sulfonimidderivaten in der Zusammensetzung, sofern diese eingesetzt werden, betragen bevorzugt insgesamt 0,05 Gew.-% bis 0,5 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,06 Gew.-% bis 0,3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,06 Gew.-% bis 0,2 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,065 Gew.-% bis 0,12 Gew.-%. Komponente F
Zusätzlich sind optional weitere Additive, bevorzugt bis zu 10,0 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,1 Gew.- % bis 6,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 Gew.-% bis 3,0 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,2 Gew.-% bis 1,0 Gew.-%, insbesondere bis 0,5 Gew.-% sonstige übliche Additive („weitere Addi- tive“) enthalten. Die Gruppe der weiteren Additive umfasst keine Thermostabilisatoren, da diese bereits als Komponente D beschrieben sind. Ebenso umfasst die Gruppe der weiteren Additive keine Flammschutzmittel gemäß Komponente E. Es versteht sich, dass Komponente F auch kein Titandi- oxid und auch kein Epoxy -Gruppen enthaltendes Triacylglycerol, auch kein epoxidiertes Sojaboh- nenöl umfasst, da diese bereits als Komponenten B und C bzw. C1 beschrieben sind.
Solche weiteren Additive, wie sie üblicherweise bei Polycarbonaten zugesetzt werden, sind insbe- sondere Antioxidantien, Entformungsmittel, von Komponente E verschiedene Flammschutzmittel, Antidrippingmittel wie Polytetrafluorethylen (Teflon) oder SAN-gekapseltes PTFE (z.B. Blendex 449), UV-Absorber, IR- Absorber, Schlagzähmodifikatoren, Antistatika, optische Aufheller, von Komponente B verschiedene Füllstoffe wie z. B. Talk, Silikate oder Quarz, Lichtstreumittel, Farb- mittel wie organische Pigmente, von Komponente B verschiedene anorganische Pigmente und/oder Additive zur Lasermarkierung. Derartige Additive sind beispielsweise in EP-A 0 839 623, WO-A 96/15102, EP-A 0 500 496 oder im „Plastics Additives Handbook“, Hans Zweifel, 5th Edition 2000, Hanser Verlag, München beschrieben, insbesondere Antidrippingmittel, in den für Polycarbonat üb- lichen Mengen. Diese Additive können einzeln oder auch im Gemisch zugesetzt werden.
Weitere bevorzugte Additive sind spezielle UV-Stabilisatoren, die eine möglichst geringe Transmis- sion unterhalb 400 nm und eine möglichst hohe Transmission oberhalb von 400 nm besitzen. Für den Einsatz in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung besonders geeignete Ultraviolett-Absorber sind Benzotriazole, Triazine, Benzophenone und/oder arylierte Cyanoacrylate.
Besonders geeignete Ultraviolett-Absorber sind Hydroxy-Benzotriazole, wie 2-(3',5'-Bis-(1,1-dime- thylbenzyl)-2'-hydroxy-phenyl)-benzotriazol (Tinuvin® 234, BASF SE, Ludwigshafen), 2-(2'-Hyd- roxy-5'-(tert.-octyl)-phenyl)-benzotriazol (Tinuvin® 329, BASF SE, Ludwigshafen), Bis-(3-(2H- benztriazolyl)-2-hydroxy-5-tert.-octyl)methan (Tinuvin® 360, BASF SE, Ludwigshafen), 2-(4,6- Diphenyl-l,3,5-triazin-2-yl)-5-(hexyloxy)-phenol (Tinuvin® 1577, BASF SE, Ludwigshafen), 2- (5chloro-2H-benzotriazol-2-yl)-6-(1,1-dimethylethyl)-4-methyl-phenol (Tinuvin® 326, BASF SE, Ludwigshafen), sowie Benzophenone wie 2,4-Dihydroxybenzophenon (Chimasorb® 22 , BASF SE, Ludwigshafen) und 2-Hydroxy-4-(octyloxy)-benzophenon (Chimassorb® 81, BASF SE, Ludwigsha- fen), 2, 2 -Bis [ [(2-cyano- 1 -oxo-3 ,3 -diphenyl-2-propenyl)oxy]-methyl] - 1 ,3 -propandiylester (9CI) (U - vinul 3030, BASF SE, Ludwigshafen), 2-[2-Hydroxy-4-(2-ethylhexyl)oxy]phenyl-4,6-di(4-phe- nyl)phenyl-l,3,5-triazine (Tinuvin 1600, BASF SE, Ludwigshafen), Tetraethyl-2,2'-(l,4-phenylen- dimethyliden)-bismalonat (Hostavin B-Cap, Clariant AG) oder N-(2-Ethoxyphenyl)-N'-(2-ethylphe- nyl)-ethandiamid (Tinuvin 312, CAS-Nr. 23949-66-8, BASF SE, Ludwigshafen).
Besonders bevorzugte spezielle UV-Stabilisatoren sind Tinuvin 360, Tinuvin 329, Tinuvin 326, Ti- nuvin 1600, Tinuvin 312, Uvinul 3030 und/oder Hostavin B-Cap ganz besonders bevorzugt sind Tinuvin 329 und Tinuvin 360.
Es können auch Mischungen der genannten Ultraviolett-Absorber eingesetzt werden.
Sofern UV-Absorber enthalten sind, enthält die Zusammensetzung bevorzugt Ultraviolett-Absorber in einer Menge bis 0,8 Gew.-%, bevorzugt 0,05 Gew.-% bis 0,5 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,08 Gew.-% bis 0,4 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,1 Gew.-% bis 0,35 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können auch Phosphate oder Sulfonsäureester als U- mesterungsstabilisatoren enthalten. Bevorzugt ist Triisooctylphosphat als Umesterungsstabilisator enthalten. Triisooctylphosphat wird bevorzugt in Mengen von 0,003 Gew.-% bis 0,05 Gew.-%, wei- ter bevorzugt 0,005 Gew.-% bis 0,04 Gew.-% und besonders bevorzugt von 0,01 Gew.-% bis 0,03 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, eingesetzt.
Die Zusammensetzung kann frei von Pentaerythrittetrastearat und Glycerinmonostearat sein, insbe- sondere frei von üblicherweise für Polycarbonat eingesetzten Entformungsmitteln, weitergehend frei von jeglichen Entformungsmitteln. Besonders bevorzugt ist mindestens ein Thermostabilisator (Komponente D) und/oder mindestens ein Flammschutzmittel gemäß Komponente E, in den erfin- dungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten.
Als weiteres Additiv (Komponente F) kann in erfindungsgemäßen Zusammensetzungen auch ein Schlagzähmodifikator enthalten sein. Beispiele für Schlagzähmodifikatoren sind: Acrylat-core-shell- Systeme oder Butadienkautschuke (Paraloid-Typen von DOW Chemical Company); Olefin-Acrylat- Copolymere wie z. B. Elvaloy®-Typen von DuPont; Siliconacrylatkautschuke wie z. B. die Metab- len®-Typen von Mitsubishi Rayon Co., Ltd.
Bevorzugt ist als weiteres Additiv gemäß Komponente F mindestens ein Antidrippingmittel enthal- ten, weiter bevorzugt in einer Menge von 0,05 Gew.-% bis 1,5 Gew.-%, insbesondere 0,1 Gew.-% bis 1,0 Gew.-%.
Es versteht sich, dass die erfmdungsgemäßen thermoplastischen Zusammensetzungen grundsätzlich auch Blendpartner enthalten können. Als Blendpartner geeignete thermoplastische Polymere sind beispielsweise Polystyrol, Styrol-Copolymere, aromatische Polyester wie Polyethylenterephthalat (PET), PET-Cyclohexandimethanol-Copolymer (PETG), Polyethylennaphthalat (PEN), Polybutylenterephthalat (PBT), cyclisches Polyolefin, Poly- oder Copolyacrylatem, Poly- oder Co- polymethacrylat wie z.B. Poly- oder Copolymethylmethacrylate (wie PMMA), sowie Copolymere mit Styrol wie z.B. transparentes Polystyrolacrylnitril (PS AN), thermoplastische Polyurethane und/oder Polymere auf Basis von zyklischen Olefmen (z.B. TOPAS®, ein Handelsprodukt der Firma Ticona).
Besonders bevorzugte Zusammensetzungen bestehen aus
A) 69,79 Gew.-% bis 94,79 Gew.-% aromatischem Polycarbonat,
B) 5,0 Gew.-% bis 30,0 Gew.-% Titandioxid,
C) 0,01 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% epoxidiertem Triacylglycerol, insbesondere in die Zusammenset- zung eingebracht in Form von epoxidiertem Sojabohnenöl,
D) 0,0 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% Thermostabilisator,
E) 0,1 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% Flammschutzmittel, ausgewählt aus der Gruppe der Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumsalze von aliphatischen oder aromatischen Sulfonsäure-, Sulfona- mid-, oder Sulfonimidderivaten und Kombinationen aus diesen, und
F) 0,1 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% weiteren Additiven, wobei als weiteres Additiv mindestens Anti- drippingmittel enthalten ist.
Äußerst bevorzugte Zusammensetzungen bestehen aus
A) 84,7 Gew.-% bis 89,7 Gew.-% aromatischem Polycarbonat,
B) 10,0 Gew.-% bis 15,0 Gew.-% Titandioxid,
C) 0,1 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% epoxidiertem Triacylglycerol, insbesondere in die Zusammenset- zung eingebracht in Form von epoxidiertem Sojabohnenöl,
D) 0,0 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% Thermostabilisator,
E) 0,1 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% Flammschutzmittel, ausgewählt aus der Gruppe der Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumsalze von aliphatischen oder aromatischen Sulfonsäure-, Sulfona- mid-, oder Sulfonimidderivaten und Kombinationen aus diesen, und
F) 0,1 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% weiteren Additiven, wobei als weiteres Additiv mindestens Anti- drippingmittel enthalten ist.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, enthaltend die Komponenten A bis C (bzw. C1) sowie ggf. D und/oder ggf. E und/oder ggf. F sowie ggf. Blendpartner, erfolgt mit gän- gigen Einarbeitungsverfahren durch Zusammenführung, Vermischen und Homogenisieren der ein- zelnen Bestandteile, wobei insbesondere die Homogenisierung bevorzugt in der Schmelze unter Einwirkung von Scherkräften stattfindet. Gegebenenfalls erfolgt das Zusammenfuhren und Vermi- schen vor der Schmelzehomogenisierung unter Verwendung von Pulvervormischungen.
Es können auch Vormischungen aus Granulaten oder Granulaten und Pulvern mit den Komponenten B, C bzw. C1 und ggf. D, E und/oder F verwendet werden. Es können auch Vormischungen verwendet werden, die aus Lösungen der Mischungskomponenten in geeigneten Lösungsmitteln hergestellt worden sind, wobei gegebenenfalls in Lösung homogeni- siert wird und das Lösungsmittel anschließend entfernt wird.
Insbesondere können hierbei die Komponenten B bis F der erfindungsgemäßen Zusammensetzung durch bekannte Verfahren oder als Masterbatch in das Polycarbonat, ggf. in das Polycarbonat mit Blendpartner, eingebracht werden.
Die Verwendung von Masterbatchen ist zum Einbringen der Komponenten B bis F, einzeln oder in Mischung, bevorzugt.
In diesem Zusammenhang kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung in üblichen Vorrichtungen wie Schneckenextrudem (zum Beispiel Zweischneckenextruder, ZSK), Knetern, Brabender- oder Banbury-Mühlen zusammengeführt, vermischt, homogenisiert und anschließend extrudiert werden. Nach der Extrusion kann das Extrudat abgekühlt und zerkleinert werden. Es können auch einzelne Komponenten vorgemischt werden und dann können die restlichen Ausgangsstoffe einzeln und/oder ebenfalls gemischt hinzugegeben werden.
Die Zusammenführung und Durchmischung einer Vormischung in der Schmelze kann auch in der Plastifiziereinheit einer Spritzgussmaschine erfolgen. Hierbei wird die Schmelze im anschließenden Schritt direkt in einen Formkörper überfuhrt.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können auf üblichen Maschinen, beispielsweise auf Extrudern oder Spritzgussmaschinen, zu beliebigen Formkörpem, wie beispielsweise Folien, Platten oder Flaschen, in üblicher Weise verarbeitet werden.
Die Zusammensetzungen bzw. Formteile aus den Zusammensetzungen erscheinen dem Betrachter „strahlend-weiß“.
Die Herstellung der Formteile erfolgt vorzugsweise durch Spritzguss, Extrusion oder aus Lösung in einem Gießprozess.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sind zur Herstellung von Mehrschichtsystemen geeig- net. Hierbei wird die Polycarbonat-haltige Zusammensetzung in einer oder mehreren Schicht(en) auf einen geformten Gegenstand aus einem Kunststoff aufgebracht bzw. dient selber als Substratschicht, auf welche eine oder mehrere weitere Schichten aufgebracht werden. Das Aufbringen kann zugleich mit oder unmittelbar nach der Formgebung des Formkörpers geschehen, zum Beispiel durch Hinter- spritzen einer Folie, Coextrusion oder Mehrkomponentenspritzguss. Das Aufbringen kann aber auch auf den fertig geformten Grundkörper geschehen, z.B. durch Lamination mit einem Film, Umspritzen eines vorhandenen Formkörpers oder durch Beschichtung aus einer Lösung. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sind zur Herstellung von Bauteilen im Beleuchtungs- sektor, wie etwas Reflektoren von Lampen, insbesondere LED-Lampen oder LED-Arrays, im Auto- motive-Bereich, etwa für Blenden, Schalter, Scheinwerferreflektoren oder -rahmen, sowie zur Her- stellung von Rahmen bzw. Rahmenteilen bzw. Gehäuse- oder Gehäuseteilen im EE (Elektro/Elekt- ronik)- und IT -Bereich geeignet. Aufgrund der sehr guten Reflexionswerte werden die erfindungs- gemäßen Zusammensetzungen bevorzugt zur Herstellung von Reflektoren eingesetzt.
Diese und sonstige Formteile, bestehend aus den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen oder um- fassend - z.B. bei Mehrkomponentenspritzguss - diese, einschließlich der Formteile, die eine Schicht eines Mehrschichtsystems bzw. ein Element eines oben genannten Bauteils darstellen oder ein sol- ches Bauteil sind, aus („bestehend aus“) diesen erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, sind eben- falls Gegenstand dieser Anmeldung. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sind auch in Form von Filamenten, als Granulat oder Pulver einsetzbar als Material im 3D-Druck.
Die für die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen gelten - soweit anwendbar - auch für die erfindungsgemäßen Verwendungen.
Diese sind die Verwendung von epoxidiertem Triacylglycerol, insbesondere in Form von epoxidier- tem Sojabohnenöl, zur Verbesserung der Reflexion von Titandioxid-haltigen Polycarbonat-Zusam- mensetzungen, wobei die Reflexion vorzugsweise bestimmt wird gemäß ASTM E 1331-2015 bei einer Schichtdicke von 2 mm, sowie die Verwendung von epoxidiertem Triacylglycerol, insbeson- dere in Form von epoxidiertem Sojabohnenöl, zur Verbesserung der Yellowness-Index, vorzugs- weise bestimmt nach ASTM E 313-15 (Beobachter 10° / Lichtart: D65) an Musterplatten mit einer Schichtdicke von 2 mm, wobei beide Ziele alleine oder in Kombination miteinander stehen können.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung illustrieren, ohne sie jedoch einzuschränken.
Beispiele
1. Beschreibung der Rohstoffe und Prüfmethoden
Die in den folgenden Beispielen beschriebenen Polycarbonat-basierten Zusammensetzungen wurden auf einem Extruder ZE 25 der Fa. Berstorff mit einem Durchsatz von 10 kg/h durch Compoundierung hergestellt. Die Schmelzetemperatur betrug 275 °C. Komponente A-l: Lineares Polycarbonat auf Basis von Bisphenol A mit einer Schmelze-Volumen- fließrate MVR von 19 cm3/(10 min) (gemäß ISO 1133:2012-03, bei einer Prüftemperatur 300°C und 1,2 kg Belastung).
Komponente A-2: Lineares Polycarbonat in Pulverform auf Basis von Bisphenol A mit einer Schmelze-Volumenfließrate MVR von 19 cm3/(10 min) (gemäß ISO 1133:2012-03, bei einer Prüf- temperatur von 300°C und 1,2 kg Belastung).
Komponente A-3: Lineares Polycarbonat in Pulverform auf Basis von Bisphenol A mit einer Schmelze-Volumenfließrate MVR von 19 cm3/(10 min) (gemäß ISO 1133:2012-03, bei einer Prüf- temperatur von 300°C und 1,2 kg Belastung), enthaltend 250 pμm Triphenylphosphin der Firma BASF SE als Komponente Dl.
Komponente B: Titandioxid Kronos 2230 der Firma Kronos Titan GmbH, Leverkusen.
Komponente C: Epoxidiertes Sojabohnenöl („Sojaöl D65“) der Firma Avokal GmbH, Wuppertal, mit einer Säurezahl ≤ 0,5 mg KOH/g, bestimmt mittels DIN EN ISO 2114:2006-11, einem Oxiran- wert (Epoxid-Sauerstoff ES, berechnet aus der Epoxid-Zahl EEW, gibt an wieviel Gramm Sauerstoff pro 100 g Öl enthalten sind; EEW bestimmt nach DIN EN 1877-1:2000-12) von ≥ 6,3 g O2/100 g. Überwiegend vollständig epoxidierte Triacylglycerole, welche eine Mischung aus Triestern aus Gly- cerin mit Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Palmitinsäure und/oder Stearinsäure sind.
Komponente Dl: Triphenylphosphin, kommerziell erhältlich bei der BASF SE, Ludwigshafen.
Komponente El: Kaliumperfluor- 1 -butansulfonat, kommerziell erhältlich als Bayowet® C4 der Firma Lanxess AG, Leverkusen, Deutschland, CAS-Nr. 29420-49-3.
Komponente Fl: Blendex® B449 (ca. 50 Gew.-% PTFE und ca. 50 Gew.-% SAN [aus 80 Gew.-% Styrol und 20 Gew.-% Acrylnitril]) der Firma Chemtura Corporation. Antitropfmittel.
Komponente F2: Paraloid EXL2300 der Firma Dow. Acrylischer Kern/Schale-Schlagzähmodifika- tor basierend auf Butylacrylat-Kautschuk.
Komponente F3: Tinuvin 329, UV-Stabilisator mit Benzotriazolstruktur, kommerziell erhältlich bei der BASF SE, Ludwigshafen.
Die Bestimmung der Schmelze-Volumenfließrate (MVR) erfolgte nach ISO 1133:2012-03 (über- wiegend bei einer Prüftemperatur von 300 °C, Masse 1,2 kg) mit dem Gerät Zwick 4106 der Firma Zwick Roell. Zusätzlich wurde der MVR-Wert nach 20 Minuten Vorwärmzeit gemessen (IMVR20'). Dies ist ein Maß für die Schmelzestabilität unter erhöhtem thermischem Stress. Die Bestimmung des Aschegehaltes erfolgte nach DIN 51903:2012-11 (850°C, 30 min halten).
Das totale Reflexionsspektrum wurde mit einem Spektralphotometer auf Basis der Norm ASTM E 1331-04 gemessen. Das totale Transmissionsspektrum wurde mit einem Spektralphotometer auf Basis der Norm ASTM E 1348 -15 gemessen. Die Schichtdicke betrug 2 mm.
Aus dem so erhaltenen Transmissions- oder Reflexionsspektrum wurden die visuelle Transmis- sion Ty (nach Lichtart D65, Beobachter 10°) oder die visuelle Reflexion Ry (nach Lichtart D65, Beobachter 10°) jeweils nach ASTM E 308 -08 berechnet. Die gilt auch für die Farbwerte L*a*b*.
Der Glanz wurde nach ASTM D 523-14 bestimmt.
Der Yellowness-Index (Y.I.) wurde nach ASTM E 313-10 (Beobachter: 10° / Lichtart: D65) bei einer Schichtdicke von 2 mm bestimmt.
Die Glasübergangstemperatur Tg wurde mittels DSC im Wärmestromdifferenzkalorimeter (Mett- ler DSC 3 +) bei einer Aufheizrate von 10 K/min (Atmosphäre: 50 ml/min Stickstoff) in Standard- tiegeln über einen Temperaturbereich von 0 °C - 280 °C gemessen. Es wurde der im 2. Aufheizvor- gang ermittelte Wert angegeben. Die Messung erfolgte nach ISO 11357-2:2014-07.
Es wurde außerdem die Brennbarkeit der untersuchten Proben beurteilt und klassifiziert, und zwar nach UL94. Dazu wurden Probenkörper der Abmessung 125 mm x 13 mm x d(mm) hergestellt, wobei dabei die Dicke d der kleinsten Wandstärke in der vorgesehenen Anwendung entspricht. Eine VO-Klassifizierung bedeutet, dass die Flamme nach maximal 10 s von selbst erlischt. Ein brennendes Abtropfen tritt nicht auf. Ein Nachglimmen nach der zweiten Beflammung erfolgt für maximal 30 s.
Die Musterplatten wurden jeweils durch Spritzguss bei den in den nachfolgenden Tabellen angege- benen Massetemperaturen hergestellt.
Erfindungsgemäße Versuche sind in der nachfolgenden Tabelle mit „E“ bezeichnet, Vergleichsver- suche mit „V“.
Tabelle 1:
Ein Vergleich von V-l, ohne epoxidiertes Triacylglycerol, mit E-2 bis E-4 zeigt, dass mit steigender Menge an expoxidiertem Triacylglycerol eine signifikante Erhöhung des Reflexionswertes von 95,99 % auf 96,69 % erfolgt. Durch den Zusatz von epoxidiertem Triacylglycerol ist außerdem auch der Yellowness-Index leicht verbessert. Erstaunlicherweise sind die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen trotz recht hoher Y.I.-Werte strahlend-weiß. Ein Einfluss auf die Viskosi- tät ist nicht zu erkennen.
Tabelle 2:
Der Zusatz von epoxidiertem Triacylglycerol reduziert nicht die Wirkung des zugesetzten Flammschutzmittels. Bei Anwesenheit von epoxidiertem Triacylglyce- rol werden auch bei Anwesenheit von Flammschutzmittel in unterschiedlichen Mengen (E-6 bis E-9) immer noch höhere Reflexionswerte erzielt, als es ohne die Anwesenheit von epoxidiertem Triacylglycerol (V-5) der Fall ist. Erst durch die Anwesenheit von Flammschutzmittel ist aber für Zusammensetzungen mit dem gleichen Titandioxid-Gehalt die Erzielung einer VO-Klassifizierung nach UL94 bei nur 1 ,5 mm Wandstärke erst möglich.
Tabelle 3:
Ein Vergleich von V-13 mit E-15 zeigt, dass der Zusatz von epoxidiertem Triacylglycerol den Reflexionsgrad erhöht, während kein signifikanter Einfluss auf den MVR-Wert gegeben ist. Der Yellowness-Index ist verbessert.
Tabelle 4:
Der Zusatz von epoxidiertem Triacylglycerol (V-16 mit E-17, E-18; V-19 mit E-20, E-21, V-22 mit E-23, E-24 zu vergleichen) bewirkt jeweils eine signifikante Erhöhung des Reflexionsgrades. Gleichzeitig wird der Yellowness-Index verbessert. Eine relevante Veränderung des MVR-Wertes erfolgt nicht.
Tabelle 5:
Der Zusatz von nur 0,20 Gew.-% epoxidiertem Triacylglycerol führt zu einer deutlichen Verbesserung des Reflexionsgrades (E-26 im Vergleich zu V-25). Der Zusatz von Komponente F2, Paraloid EXL 2300, scheint eine weitere leichte Steigerung zu bewirken. Parallel dazu ist jeweils eine Verbesserung des Yellow- ness-Index zu beobachten.
Tabelle 6:
Gleiche Beobachtungen wie zuvor (Tabelle 5) werden bei Zugabe von UV-Stabilisator gemacht.
Tabelle 7:
Der Zusatz von UV-Stabilisator wirkt sich erwartungsgemäß leicht negativ auf den Yellowness- Index aus (V-33 mit V-34, V-35; Eigenfarbe des UV-Absorbers). Dieser Effekt wird durch den Zu- satz von epoxidiertem Triacyclglycerol aber wieder aufgehoben (E-36, E-37), wobei gleichzeitig eine leichte Verbesserung der Reflexion auftritt.
Tabelle 8:
Mit steigender Konzentration von epoxidiertem Triacyclglycerol (E-39 bis E-43) nimmt die Refle- xion im Vergleich zur Einstellung V-38, welche kein Triacylglycerol enthält, zu. Auch der Yellow- ness-Index wird verringert. Höhere Mengen an Triacylglycerol fuhren erwartungsgemäß zu einer Erniedrigung der Glasübergangstemperatur.

Claims

Patentansprüche
1. Thermoplastische Zusammensetzung, enthaltend
A) aromatisches Polycarbonat,
B) Titandioxid,
C) epoxidiertes Triacylglycerol.
2. Thermoplastische Zusammensetzung nach Anspruch 1, enthaltend
A) 59,99 Gew.-% bis 96,99 Gew.-% aromatisches Polycarbonat,
B) 3,0 Gew.-% bis 40,0 Gew.-% Titandioxid,
C) 0,01 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% epoxidiertes Triacylglycerol, wobei sich die Gew. -%-Angaben auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung beziehen.
3. Thermoplastische Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, enthaltend
A) 69,99 Gew.-% bis 96,99 Gew.-% aromatisches Polycarbonat,
B) 3,0 Gew.-% bis 30,0 Gew.-% Titandioxid,
C) 0,01 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% epoxidiertes Triacylglycerol,
D) 0,0 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% Thermostabilisator,
E) 0,0 Gew.% bis 0,5 Gew.-% Flammschutzmittel, ausgewählt aus der Gruppe der Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumsalze von aliphatischen oder aromatischen Sulfonsäure-, Sul- fonamid-, oder Sulfonimidderivaten und Kombinationen aus diesen, und
F) 0,0 Gew.-% bis 10,0 Gew.-% weitere Additive, wobei sich die Gew. -%-Angaben auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung beziehen.
4. Thermoplastische Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zu- sammensetzung
A) 77,945 Gew.-% bis 96,945 Gew.-% aromatisches Polycarbonat,
B) 3,0 Gew.-% bis 22 Gew.-% Titandioxid,
C) 0,05 Gew.-% bis 0,8 Gew.-% epoxidiertes Triacylglycerol,
D) 0,005 bis 0,5 Gew.-% Thermostabilisator,
E) 0,0 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% Flammschutzmittel, ausgewählt aus der Gruppe der Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumsalze von aliphatischen oder aromatischen Sulfonsäure-, Sulfona- mid-, oder Sulfonimidderivaten und Kombinationen aus diesen, und
F) 0,0 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% weitere Additive, enthält, wobei sich die Gew. -%-Angaben auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung beziehen. Thermoplastische Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die thermoplastische Zusammensetzung aus
A) 77,945 Gew.-% bis 96,945 Gew.-% aromatischem Polycarbonat,
B) 3,0 Gew.-% bis 22 Gew.-% Titandioxid,
C) 0,05 Gew.-% bis 0,8 Gew.-% epoxidiertem Triacylglycerol, insbesondere in die Zusam- mensetzung eingebracht in Form von epoxidiertem Sojabohnenöl,
D) 0,005 Gew.-% bis 0,5 Gew.-%, Thermostabilisator,
E) 0,0 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% Flammschutzmittel, ausgewählt aus der Gruppe der Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumsalze von aliphatischen oder aromatischen Sulfonsäure-, Sul- fonamid-, oder Sulfonimidderivaten und Kombinationen aus diesen, und
F) 0,0 Gew.-% bis 3 Gew.-% weiteren Additiven sowie ggf. Blendpartnem, besteht. Thermoplastische Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, wobei die Menge an Komponente E 0,05 Gew.-% bis 0,15 Gew.-% beträgt. Thermoplastische Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das epoxidierte Triacylglycerol eine Mischung von Triestern aus Glycerin mit Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Palmitinsäure und/oder Stearinsäure enthält. Thermoplastische Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei min- destens 90 Gew.-% der C=C-Doppelbindungen aus den Carbonsäureanteilen der Triacylglyce- role vollständig epoxidiert sind. Thermoplastische Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Komponente C durch die Zumischung von epoxidiertem Sojabohnenöl (CAS-Nummer 8013- 07-8) in die thermoplastische Zusammensetzung gelangt. Thermoplastische Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei als weiteres Ad- ditiv gemäß Komponente F mindestens Antidrippingmittel enthalten ist. Thermoplastische Zusammensetzung nach Anspruch 10, wobei mindestens 0,1 Gew.-% Anti- drippingmittel enthalten sind. Formteil aus einer thermoplastischen Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden An- sprüche.
13. Formteil nach Anspruch 12, wobei das Formteil ein Reflektor oder Teil eines Reflektors für eine LED-Beleuchtungseinheit ist. 14. Verwendung von epoxidiertem Triacylglycerol, insbesondere in Form von epoxidiertem Soja- bohnenöl, zur Verbesserung der Reflexion von Titandioxid-haltigen Polycarbonat-Zusammen- setzungen.
15. Verwendung nach Anspruch 14, wobei das epoxidierte Triacylglycerol außerdem zur Verbes- serung des Yellowness-Index verwendet wird.
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