ITMI950083A1 - Polimeri e copolimeri propilenici graffati - Google Patents
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Abstract
Polimeri e copolimeri propilenici, del tipo ottenuto per degradazione termica in presenza di iniziatori radicalici ed unità di graffaggio, comprendenti dal 0% al 5% in peso di vinilbutadiene graffato e/o dal 1,5% al 20% in peso di polialchenilene graffato, sono utilizzati come finta pelle per la produzione di pannelli e componenti per autoveicoli, in particolare per coiniezione.
Description
Descrizione dell’invenzione che ha per titolo :
"POLIMERI E COPOLIMERI PROPILENICI GRAFFATI"
La presente invenzione concerne polimeri e copolimeri propilenici graffati, o innestati, con 1,2-polidieni e/o con polialchenileni.
Più in particolare, la presente invenzione concerne una resina utilizzabile come finta pelle per articoli quali ad esempio pannelli per interni di autoveicoli.
Nella produzione di pannelli interni, elementi per plancia ed altri componenti per autoveicoli, e più in generale per la produzione di articoli analoghi, si è operato per lungo tempo accoppiando uno strato di cosiddetta finta pelle ad un elemento di supporto della stessa. Tale accoppiamento viene normalmente effettuato in due modi : per incollaggio della finta pelle su di un elemento rigido termoindurente, o per accoppiamento a caldo, in pressa, della finta pelle con un elemento di supporto termoplastico. La presente richiedente ha messo a punto un procedimento per realizzare pannelli od analoghi elementi mediante coiniezione di uno strato superficiale (che costituisce la cosiddetta finta pelle) e di uno strato interno di supporto che impartisce al pezzo la necessaria rigidità. Uno dei problemi derivanti da tale sistema è quello di avere una resina per lo strato superficiale, di finta pelle, che presenti caratteristiche reologiche adatte allo stampaggio per coiniezione e che dia al contempo un prodotto gradevole al tatto.
Sono noti da tempo nella tecnica polimeri del tipo sopra menzionato. Questi polimeri sono utilizzati per ottenere resine con proprietà simili alle gomme termoplastiche, pur mantenendo un costo molto minore. Altri utilizzi di questi polimeri derivano dalla loro capacità di essere verniciati senza pretrattamento e dalla loro migliorata adesione a metalli ed altri materiali.
I polimeri in oggetto sono ottenuti per via reattiva, mediante un processo che prevede di ridurre la lunghezza delle catene polimeriche per ottenere una migliorata fluidità della resina.
La degradazione controllata di omopolimeri e copolimeri del polipropilene mediante iniziatori radicalici perossidici o non-perossidici al fine di migliorare la processabilità è nota.
L’utilizzo di iniziatori radicalici perossidici quali quelli dialchilici come il dicumilperossido (DCUP) o il di(ter-butil)perossido (DTBP) o di iniziatori nonradicalici come il 2,3-dimetil-2,3-difenilbutano (CCDFB) o il 3,4-dimetil-3,4-difenilesano (CCDFH) in concentrazioni comprese tra lo 0.1 e lo 1.0 portano ad un aumento della processabilità dei polimeri del polipropilene accompagnata oltre che da una diminuzione delle proprietà meccaniche (modulo e resistenza all’impatto) anche dalla formazione di catene molecolari corte a basso punto di fusione.
Questi prodotti tendono per effetto della temperatura a fondere e migrare sulla superficie del manufatto rendendolo appiccicoso e non idoneo all’utilizzo.
E’ noto l’innesto e/o aggraffaggio di omopolimeri o copolimeri di α,-olefine come 1-butene in presenza di perossidi {brevetto Europeo 261.786) o di iniziatori radicalici non-perossidici (brevetto Europeo 542.253); in entrambi i casi non viene realizzata la riorganizzazione delle catene polimeriche a basso peso molecolare e quindi non si ottiene la riduzione del fenomeno di appiccicosità del manufatto finale anche a temperature relativamente basse (<60°C).
Innesti di polialchenileni con agenti di reticolazione sono parimenti noti (Plastic, Rubber and Composite Processing and Application, 18, Pag. 47-58, 1992 e brevetto europeo EP 642.622 A2). In entrambi i casi le resine ottenute mostrano una riduzione del fenomeno della appiccicosità accompagnato però da una sostanziale riduzione della fluidità allo stato fuso, tale da renderli inadatti ad essere processati in stampaggio ad iniezione o in co-iniezione.
Scopo della presente invenzione è quello di risolvere i sopracitati problemi per mezzo di polimeri propilenici aventi le proprietà richieste.
Sono pertanto un oggetto della presente invenzione (co)polimeri propilenici caratterizzati secondo al rivendicazione 1.
Un altro oggetto dell’invenzione è costituito da un procedimento per la sintesi dei detti (co)polimeri, caratterizzato secondo la rivendicazione 5.
Un ulteriore oggetto dell’invenzione è l’uso dei polimeri sopra citati per la realizzazione di pannelli ed elementi interni per autoveicoli. Tali pannelli costituiscono pertanto un ulteriore oggetto della presente invenzione. Secondo un aspetto preferenziale dell’invenzione, i (co)polimeri comprendono dal 0,1% al 5% in peso di vinilpolibutadiene graffato e dal 1,5% al 20% di polialchenilene graffato.
Secondo un altro aspetto preferenziale, i polimeri sono ottenuti per degradazione termica in presenza di iniziatori perossidici.
Polimeri di partenza preferiti sono i polimeri etilenepropilene, tuttavia esso può essere utilizzato ed adattato anche ad altri polimeri di partenza.
I polimeri oggetto dell’invenzione possono essere preparati mediante un processo di trasformazione reattiva quali l’estrusione o direttamente durante lo stampaggio ad iniezione o co-iniezione.
La fluidità dei materiali potrà essere mantenuta costante, aumentata o ridotta e, nello stesso tempo, ne verrà incrementata la morbidezza, rendendoli simili in termini di durezza superficiale alle gomme termoplastiche. Il processo secondo la presente invenzione consiste nel miscelare intimamente a temperature comprese tra 160'C e 310‘C una miscela di polimeri del propilene con poiialchenileni ed eventualmente, ma non necessariamente, con α-olefine in presenza di iniziatori radicalici, sia del tipo perossidico che non-perossidico.
Sono un oggetto della presente invenzione sia i copolimeri che gli omopolimeri del polipropilene, in particolare i (co)polimeri aventi un grado di isotatticità > di 80%; i copolimeri cristallini contenenti piccole percentuali di α-olefine aventi 2-10 atomi di carbonio, per esempio etilene, 1-butene, 1-pentene; i polimeri ottenuti per polimerizzazione del polipropilene con etilene e/o aolefine; leghe di polimeri del propilene con EP(D)M.
I polimeri del propilene hanno un meltflow index (MFI) compreso tra 0.1 e 100 preferibilmente tra 0.2 e 70 dg/min secondo la norma ASTM 12382 a 230‘C - 21.6 N.
I vinilbutadieni sono preparati per polimerizzazione anionica del butadiene catalizzata da organo-metalli in solvente, di solito toluene, che viene eliminato alla fine della reazione.
La polimerizzazione anionica del butadiene porta alla produzione fondamentale di tre strutture
la struttura 1,4 può essere in forma cis o trans.
Il polibutadiene utilizzato contiene almeno il 20% di segmenti 1,2 ed il peso molecolare medio (Mn) è compreso tra 900 e 6000.
Nel caso di polimeri del polipropilene un quantitativo pari al 10% di vinipolibutadiene non dovrebbe essere superata. Preferibilmente viene usato un quantitativo compreso tra 0.1 e 5%.
Il polialchenilene utilizzato è preferibilmente il pol ioctenilene, il quale viene ottenuto per polimerizzazione del cicloottene. Il prodotto di reazione è costituito da macromolecole sia lineari che cicliche non ramificate che contengono un doppio legame ogni otto atomi di carbonio. I doppi legami possono essere nella configurazione cis o trans. Il grado di cristallinità del materiale dipende dal contenuto di configurazioni trans. Esempi di polioctenileni sono il Vestenamer 8012 e 6213 commercializzati dalla Hiils AG. La quantità di polialchenileni usati nel processo sotto invenzione può variare in un intervallo abbastanza largo, generalmente il quantitativo è inferiore al 30% e preferibilmente compreso tra 1 e 20% in peso.
L’iniziatore radicalico può essere scelto tra quelli perossidici, in particolare tra i dialchilperossidi come: il dicumilperossido (DCUP ), il ter-butilcumilperossido (BCUP), il 2,5 dimetil 2 ,5-di(terbutilperossi(esano (DHBP); mentre tra i non perossidici possono essere utilizzati gli iniziatori di radicali carbonio-carbonio come il 2 ,3-dimetil-2,3-difenilbutano (CCDFB) commercializzati da AKZO Chemicals con il nome di Trigonox e dalla Peroxid chemie con il nome di Interox (CCDFB CCDFH). Il contenuto di iniziatori di radicali nel processo secondo l’invenzione può variare, a seconda dell’effetto che si vuole raggiungere, tra lo 0,05 e il 2% preferibilmente tra lo 0.1 e 1.0%.
Al fine di prevenire fenomeni di ossidazione termica durante il processo reattivo, vengono utilizzati agenti antiossidanti e stabilizzanti.
Tra gli antiossidanti primari sono particolarmente indicati i fenoli stericamente impediti, dei quali il 2,6di-t-butil-p-cresolo (BHT) può essere considerato il precursore, e le animine secondarie; mentre tra gli antiossidanti secondari sono indicati i tioeteri, i fosfoniti e i fosfiti aromatici.
Il contenuto di antiossidanti utilizzato di norma non è superiore a 1,5% e preferibilmente tra 0.1 e 1.0%
I (co)polimeri secondo la presente invenzione risolvono il problema tecnico sopra menzionato in quanto il pezzo stampato è privo di appicicosità e di difetti estetici e presenta una fluidità sufficiente per essere stampato ad iniezione.
L’invenzione verrà ora ulteriormente descritta con riferimento agli esempi qui di seguito riportati a titolo illustrativo e non limitativo.
Negli esempi seguenti si utilizza come indice della bontà del polimero (vale a dire assenza di polimeri a catena corta in grado di migrare sulla superficie del pezzo stampato) il "valore di fogging". Il valore di fogging esprime un valore percentuale di trasmissione della luce attraverso una lastra di vetro perfettamente trasparente , presa come riferimento, sulla quale vengono fatte depositare le sostanze che per effetto della temperatura migrano dapprima sulla superficie del provino e quindi evaporano sulla lastra. Tanto più basso è il valore di trasmissione della luce e tanto più alto è il fenomeno di migrazione in superficie.
Esempio 1
500 parti in peso di un polipropilene copolimero (EP) con un melt flow index = 0.6 dg/min (norma ASTM D 1238L), durezza shore D = 32 punti (norma ASTM D2240) e un valore di fogging > 95% (norma DIN 75201) prodotto da Himont Italia (nome commerciale Hifax CA 10A) vengono mescolate uniformamente con 0.75 parti in peso di uno stabilizzante fenolico (Inganox 1035 prodotto da Ciba Geigy) e con 1.15 parti di un iniziatore radìcalico perossidico 2,5-bis (terbutilperossi )-2,5 dimetilesano (Trigonox 101/50 prodotto da AKZO Chemicals).
La miscela viene quindi alimentata nella tramoggia di un estrusore bi-vite tipo MD 30 della Bausano con un diametro di 30 ram ed un rapporto L/D 19. La miscela viene quindi estrusa ad una temperatura compresa tra i 200°- 220° C ad una portata di circa 10 Kg/ora.
La velocità di rotazione é di 20-60 rpm con un tempo di permanenza compreso tra 30-60 sec.
Il materiale estruso sotto forma di "spaghetto" viene quindi raffreddato e pellettizzato.
Il pranulo così prodotto, caratterizzato secondo norma ASTM D 1238L (melt flow index) fornisce un valore di 16 dg/min, una durezza shore D= 35 punti ed un valore di fogging (norma din 75201) < 85%.
I valori di caratterizzazione indicano un notevole decadimento del valore di fogging al quale si somma una eccessiva appiccicosità della superficie del provino. Entrambi i fenomeni sono da ascriversi alla degradazione (riduzione dei pesi molecolari) dovuta all’impiego dell’iniziatore radicalico.
Esempio 2 (esempio di riferimento)
Ulteriori 1,15 parti in peso di Trigonox 101/50 vengono aggiunte alla formulazione descritta nell’esempio 1 di riferimento. L’estrusione e la pellettizzazione sono eseguite secondo l’esempio n. 1.
Il valore di melt flow index secondo la norma ASTM D 1238L è uguale a 100 dg/min, la durezza shore D ( ASTM D 2240) è uguale a 38 punti ed il valore di fogging (DIN 75201) risulta > 70%.
Esempio 3
5 parti in peso di un vinil poiibutadiene liquido, avente un peso molecolare medio di 2600 e una viscosità a 25° C di 85 Poise, prodotto dalla Revertex Ldt. commercializzato come Lithene PH viene aggiunto alla formulazione riportata nell’esempio di riferimento 2. L’estrusione e la pellettizzazione sono eseguite secondo l’esempio 1. Il valore di MEI (melt flow index) diviene = 20 dg/min, la durezza shore D= 35 punti e il valore di fogging risulta inferiore di 85.
Esempio 4
15 parti in peso di un polialchilene costituito da un polimero a basso molecolare, ottenuto per polimerizzazione del ciclo ottene , costituito da molecole lineari e/o cicliche non ramificate che contengono un doppio legame ogni 8 atomi di carbonio (TOR), prodotto dalla HULS e commercializzato con il nome Vestenamer 8012 vengono aggiunte alla formulazione n. 3, L’estrusione e la pellettizzazione sono eseguite secondo l’esempio n. 1. I valori relativi alla caratterizzazione sono i seguenti: - MFI 13 dg/min
- Durezza shore D= 25 punti
- fogging > 93%
Esempio 5
25 parti in peso di Vestenamer 8012 vengono aggiunte alla formulazione n. 2 di riferimento. L’estrusione e la pellettizzazione sono eseguite secondo l’esempio n. 1. I valori relativi alla caratterizzazione sono i seguenti - MFI= 16 dg/min
- Durezza shore D= 25 punti
- Fogging > 95%
Esempio 6
75 parti in peso di Vestenamer 8012 vengono aggiunte alla formulazione n. 2 di riferimento. L’estrusione e la pellettizzazione sono eseguite secondo l’esempio n. 1. I valori relativi alla caratterizzazione sono i seguenti: - MFI = 5 dg/min
- Durezza shore D - 25 punti
- fogging > 95%
I (co)polimeri ottenuti secondo gli esempi 4, 5 e 6 presentano tutti caratteristiche reologiche (fluidità) adatte allo stampaggio ad iniezione, assenza di appicicosità ed ottimo aspetto estetico.
Claims (11)
- RIVENDICAZIONI 1. Polimeri e copolimeri propilenici, del tipo ottenuto per degradazione termica in presenza di iniziatori radicalici ed unità di graffaggio, caratterizzati dal fatto di comprendere dal 0% al 5% in peso di vinilbutadiene graffato e/o dal 1,5% al 20% in peso di polialchenilene graffato.
- 2. Polimeri e copolimeri secondo la rivendicazione 1, caratterizzati dal fatto di comprendere dal 0,1% al 5% in peso di vinilbutadiene graffato e dal 1,5% al 20% di polialchenilene graffato.
- 3. Polimeri e copolimeri secondo la rivendicazione l o 2, caratterizzati dal fatto di essere ottenuti per degradazione termica in presenza di iniziatori perossidici.
- 4. Polimeri e copolimeri secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzati dal fatto di essere (co)polimeri etilene-propilene.
- 5. Procedimento per la preparazione di polimeri e copolimeri propilenici graffati, del tipo comprendente la degradazione termica di detti (co)polimeri propilenici in presenza di iniziatori radicalici ed unità graffanti, caratterizzato dal fatto di utilizzare unità graffanti comprendenti da 0% a 5% di vinilbutadieni e da 1,5% a 20% di polialchenilene.
- 6. Procedimento secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto di utilizzare dal 0,1% al 5% di vinilbutadiene e dal 1,5% al 20% di polialchenilene.
- 7. Procedimento secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzato dal fatto di utilizzare iniziatori radicalici di tipo perossidico.
- 8. Procedimento secondo una delle rivendicazioni da 5 a 7, caratterizzato dal fatto che detto vinilbutadiene contiene almeno il 20% di segmenti 1,2 e che detto polialchenilene è un polioctenilene.
- 9. Uso di un (co)polimero secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4 per la realizzazione di un rivestimento esterno di pannelli interni o componenti per autoveicoli.
- 10. Pannello interno od analogo componente per autoveicolo, caratterizzato dal fatto di comprendere un rivestimento esterno realizzato con un (co)polimero secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4.
- 11. Pannello secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto di essere realizzato per coiniezione.
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