NL7809450A

NL7809450A - Propeenpolymeercompositie met talk.

Info

Publication number: NL7809450A
Application number: NL7809450A
Authority: NL
Original assignee: Stamicarbon
Priority date: 1978-09-16
Filing date: 1978-09-16
Publication date: 1980-03-18
Also published as: EP0009276B1; EP0009276A1; ATE2541T1; DE2964821D1

Description

<- • * STAMICARBON B.V.

Door aanvraagster wordt als uitvinder genoemd:

Nicolaas G.U. HOEN te Elsloo (L) 1 3024

PROPEENPOLYMEEBCOBPOSITIE MET TALK

De uitvinding heeft betrekking op een polymeercompositie op basis van een kristallijn propeenpolymeer en talk, die geschikt is voor het vervaardigen van gevormde voorwerpen.

Men heeft reeds getracht (Brits octrooischrift 1.362.912 en 5 Nederlandse terinzageleggimg 7604935) een polymeercompositie op basis van een kristallijn propeenpolymeer en een vulstof te bereiden, waarbij gestreefd werd naar een hoog vulstofgehalte om de verbrandings-warmte van de compositie laag te houden en naar een hoge mate van slagvastheid bij voldoende Stijfheid. Als propeenpolymeer gebruikt 10 men bv. een propeenetheenblokcopolymeer met een etheengehalte tot circa 30 gew.-%. Als vulstof wordt bv. talk genoemd. De slagvastheid van een dergelijke compositie ligt bij voldoende stijfheid evenwel op een verre van bevredigend laag niveau.

Voor het vervaardigen van op papier lijkende folie voor 15 gebruik als onderlaag voor lichtgevoelige lagen heeft men composities beschreven uit een blokcopolymeerachtig zgn. propeenetheen-'polyallo-meer' met 15-25 gew.-% talk, 5-15 gew.-% titaandioxide en 5-13 'gew.-% rubberachtig etheenpropeencopolymeer. Het mengsel kan voorts propeen-homopolymeer en/of een kleine hoeveelheid, bv. 9 gew.-% lineair poly-20 etheen bevatten. (Brits octrooischrift 1.440.659 en Frans octrooischrift 2.114.725). De mengverhouding talk : titaandioxide is bij .deze composities essentiêel. Voor het vervaardigen vein gevormde voorwerpen zijn deze composities vanwege hun mechanische eigenschappen minder geschikt. Het noodzakelijke hoge gehalte aan titaandioxide is een 25 duidelijk bezwaar voor laatstgenoemde, bij de uitvinding in het bij- 7809450 2 zonder beoogde toepassing.

De uitvinding verschaft nu een polymeercompositie met een hoog vulstofgehalte die zowel een grote stijfheid als een hoge mate van slagvastheid bezit. De polymeercompositie volgens de uitvinding 5 bevat 30-68 gew.-% van een propeenetheenblokcopolymeer met 2-30 gew.-% etheeneenheden, 30-60 gew.-% talk en 2-20 gew.-% van een rubberachtig etheenpropeencopolymeer, alles betrokken op de totale compositie.

Het propeenetheenblokcopolymeer kan op iedere bekende wijze 10 bereid zijn. Men kan bv. een meertrapswerkwijze toepassen, waarbij men in een eerste trap prppeen polymeriseert, desgewenst in aanwezigheid van een ondergeschikte hoeveelheid etheen, en in een tweede trap hetzij etheen alleen, hetzij een mengsel van propeen en etheen samen polymeriseert in aanwezigheid van het in de eerste trap gevormde 15 polymeer. Men kan desgewenst een derde trap gelijk aan de eerste laten volgen enz. Indien gewenst kan men tussen de trappen in niet-omgezet monomeer verdrijven, bv. door afdampen al of niet onder doorleiden van een inert gas, bv. stikstof. Men kan ook een andere volgorde van de trappen toepassen, of meer dan twee trappen met onderling verschillen-20 de propeenetheenverhoudingen gebruiken.

Het etheengehalte in het produkt van de propeenpolymerisatie-stap, de kristallijne polypropeenblokken, bedraagt bij voorkeur 0-3 gew.-%. De polypropeenblokken kunnen een ondergeschikte hoeveelheid, bv. tot 5 gew.-%, van een ander alkeen-1 met ten hoogste. 8 koolstof-25 atomen per molekuul bevatten, bv. buteen-1 of hexeen-l.

Hét etheengehalte in het totale propeenetheenblokcopolymeer-produkt is bij voorkeur 5-15 gew.-%. De voorkeur wordt gegeven aan blokcopolymeren waarin naast kristallijne polypropeenblokken rubberachtige propeenetheencopolymeerblokken voorkomen.

30 De smeltindex van het blokcopolymeer, gemeten volgens ASTM

D-1238; 230 °C; 10 kg, bedraagt bij voorkeur 0,8-20 g/min.

78 0 9 4 50 - w· 3

De polymerisatie ter bereiding van het blokcopolymeer kan plaats vinden in de gasfase, in massa of in een vloeibaar verdeel-middel, bv. een koolwaterstof met 4-12 koolstofatomen per molekuul.

Als katalysator kan men iedere bekende Ziegler-katalysator gebruiken, 5 in het bijzonder een kombinatie van een tltaanhalogenide en een organische aluminiumverbinding, bv. de kombinatie titaantrichloride-diethylaluminiumchloride of triëthylaluminium, desgewenst met een van de bekende katalysatortoevoégsels, bv. een Lewisbase. Aan het bij de polymerisatie verkregen polymeerprodukt kan al of niet propeenhomo-10 polymeer worden toegevoegd om het gewenste propeenetheenblokcopolymeer, dat in de compositie gebruikt wordt, te verkrijgen,

Ook het rubberachtige etheenpropeencopolymeer kan op bekende wijze met behulp van een Zieglerkatalysator worden bereid, in het bijzonder met een katalysator op basis van een vanadiumverbinding.

15 Het copolymeer bevat bij voorkeur 68-82 mol.-% etheeneenheden. Het bevat voorts bij voorkeur 0,1-3 mol.-% eenheden van een diëenmonomeer, bv. hexadieen, dicyclopentadieen of ethylideennorborneen. Voorts kan het rubberachtige polymeer nog een ondergeschikte hoeveelheid, bv. tot 10 mol.-%,van een ander alkeen-l met 2-8 koolstofatomen per 20 molekuul bevatten. De Mooney-viskositeit bedraagt bij voorkeur tenminste 20, gemeten volgens XS0-R 289 met een koude rotor.

Het optimaal gehalte aan rubberachtig etheenpropeenpolymeer in de compositie neemt af naarmate het talkgehalte toeneemt. Bij voorkeur bedraagt de som van de gewichtspereentages rubberachtig 25 copolymeer en talk 45-62. Het gehalte aan rubberachtig etheenpropeencopolymeer bedraagt bij voorkeur 5-15 gew.-%.

Het talkgehalte in de compositie bedraagt bij voorkeu?· 35-55, liefst 40-50 gew.-%. De talk kan op bekende wijze zijn voorbehandeld met hechtingsverbeterende middelen e.d.

30 De compositie volgens de uitvinding kan voorts polyetheen bevatten, in het bijzonder polyetheen met een dichtheid van tenminste 0,94 g/cm** en een smeltindex (ASTM D-1238; 190 °C; 2,16 kg) van ten hoogste 30, bij voorkeur 0,5-10 dg/min. Hierdoor kan men een beter vloei-gedrag van de compositie bereiken. Het polyetheen kan aanwezig zijn in 35 een hoeveelheid van bv, 1-10 gew.-% betrokken op de totale compositie, 780 9 4 5 0 4 in het bijzonder 2-5 gew.-%. Het polyetheen kan een ondergeschikte hoeveelheid van bv. ten hoogste 10 mol.-% van een of meer andere alkenen-1 met 3-8 koolstofatomen per molekuul, in het bijzonder buteen-1, bevatten. Indien polyetheen aanwezig is kan men de aanwe-5 zige hoeveelheid rubberachtig copolymeer verlagen binnen de aangegeven grenzen. Bij voorkeur bedraagt dan de som van de gewichtsper-centages rubberachtig copolymeer, talk en polyetheen weer 45-62. Het polyetheen kan op bekende wijze, bv. met een Ziegler-katalysator, bereid zijn.

10 De compositie kan naast de genoemde komponenten nog de gebruikelijke toevoegsels zoals stabiliseermiddelen, pigmenten, anti-statische middelen, losmiddelen, neutraliseermiddelen, opschuim-middelen en dergelijke in gebruikelijke hoeveelheden bevatten. Titaandioxide als pigment is daarbij in een koncentratie beneden 5 gew.-% 15 aanwezig, bij voorkeur in een koncentratie van 1-3 gew.-%.

De compositie volgens de uitvinding kan op;eenvoudige wijze worden bereid door het mengen van de komponenten, bv. met behulp van een wals, een Banbury-menger of een extruder.

Voor het vervaardigen van gevormde voorwerpen stelt men in 2 20 de praktijk meestal een minimumeis aan de E-modulus van 2200 N/mm 2 en liefst van 2500 N/mm . Bij de composities volgens de uitvinding wordt aan deze eis gemakkelijk voldaan, terwijl de composities daarbij zeer slagvast zijn, hetgeen tot uitdrukking komt in een zeer hoge Izod-waarde.

De smeltindex (230 °C; 10 kg) van de compositie kan'bv.

25 liggen tussen 0,5 en 6 g/min, afhankelijk van de gewenste toepassing. Bij een smeltindex van 0,8 tot 1,4 g/min is de compositie volgens de uitvinding bijzonder geschikt om door middel van een spuitgiet- of schuimspuitgietprocédé te worden verwerkt tot draagborden (zgn. pallets). De compositie volgens de uitvinding is echter ook voor 30 velerlei andere toepassing geschikt.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de volgende niet-beperkende voorbeelden en vergelijkende experimenten.

7809450 5 :

Vergelijkende experimenten A-D

Op een walswerk met twee rollen met een walsroltemperatuur van 190 °C werd een propeenetheenblokcopolymeer met 10 gew.-% etheen en een smeltindex (230 °C, 10 kg) van 2,9 g/min gemengd met een 5 hoeveelheid talk (deeltjesgrootte 50 % > 10 μι). Na 5 min werd het walsvel van de wals verwijderd. Van de walsvellen werden persplaten met een dikte van 3,2 mm vervaardigd. Hieruit werden proefstukken gezaagd, waaraan de elastieiteitsmodulus (volgens ASTM D-790) met behulp van een driepuntsbulgproef en de ïzod kerfslagvastheid (volgens 10 IS0-R 180 bij 23 °C en -30 °C) werden bepaald. Aan de brokstukken van de walsvellen werd verder de smeltlndex (volgens ASTM D-1238) bij 230 °C met een gewicht van 10 kg bepaald.

De samenstelling van de composities en de bijbehorende eigenschappen zijn weergegeven in bijgaande tabel. Uit de resultaten 15 is duidelijk te zien, dat toevoeging van uitsluitend talk de elasti-citeitsmodulus verhoogt, hetgeen echter gepaard gaat met een sterke daling van de kerfslagvastheid.

Voorbeelden I-VII

Volgens de methode beschreven bij de Vergelijkende Experi-20 ment A-D werden composities bereid en getest, waaraan naast de talk en het propeenetheenblokcopolymeer een rubberachtig etheenpropeenco-polymeer met 67,5 gew.-% (ca. 74,5 mol.-%) etheeneenheden en 6 gew.-% (ca. 1,7 mol.-%) ethylideennorborneeneenheden met een Mooney-viskosi-teit van 70 was toegevoegd. De samenstelling en eigenschappen van deze 25 composities zijn eveneens weergegeven in bijgaande tabel.

De resultaten tonen aan, dat door toevoeging van het .rubberachtige etheenpropeencopolymeer de slagvastheid van composities uit propeenetheenblokcopolymeer en talk aanzienlijk kan worden verbeterd onder behoud van voldoende stijfheid. Vergelijking van Voorbeeld II 30 met Vergelijkend Experiment B toont bv. aan, dat bij een ongeveer gelijke elastieiteitsmodulus veel grotere kerfslagvastheden bereikt kunnen worden, terwijl een hoger talkgehalte tolerabel is.

7809450 t 6 * /-s a •rt a

N

bo w bfl

X

<0 o Ö H 3 \ •Η © •P 0 φ O © O' 01 ® CO t- N C* © ® CO 01 00 g CO ·.·.«» «»->**- .«« 01 CO NWHH HHOHOOO H © © ^ /\

N

s

V

>-s .¾ "d •H 0 _ φ o ΛΟ t* CO 00 ¢0 01 01 rt 01 W © » 0Ί CO © +» CO « ~ « - - - - . - © 01 I O' CO CO CO © TP TP N 00 I> « ® Ö 'Ü1 Λ > bO *

CO

H

01

<H

u o * Ü eo CO Tp COWCOrHWOOM t*· CO ® 0 * ·> CO 00 ~ “ N CO 1-1© ««OMfflC-COTPOl ο o co

M CO CO H t* © CO CO Η Λ W © © CO CO

01 3 Η /·\

3 CO

•a s oa © w © o « ο © ο © ο o ©wo g \ co τρ © w CO CO ® 00 00 ¢0 ® tp © ©

l2!HOO®«OHCMCqt«t»NNO H'-'HCOTPTPCOCOCOCOCOeOi-ieOCOCO

SS

• X

> o ©

• X

0} Κ W Μ > Μ Μ Μ X

Ε-Ι Η < CQ Ο Q Μ Μ Μ Μ > > > > Μ X

Voorbeelden VIII-X

Volgens de methode beschreven bij de Voorbeelden I-VII werden composities bereid en getest, waaraan naast de talk, het propeen-etheenblokcopolymeer en het rubberachtige etheenpropeencopolymeer nog 5 een polyetheen met een dichtheid van 0,948 en een smeltindex van 3 (190 °C; 2,16 kg) werd toegevoegd. De gewichtshoeveelheid polyetheen werd in deze voorbeelden gelijk gehouden aan de gewichtshoeveelheid rubberachtig etheenpropeencopolymeer. De samenstelling en eigenschappen van de verkregen composities zijn eveneens weergegeven in bij-10 gaande tabel. PE betekent hier polyetheen.

Uit de resultaten, in vergelijking met die van de Voorbeelden IV-VI, blijkt dat men door combinatie van hét rubberachtige etheenpropeencopolymeer met hogedichtheidspolyetheen een beter vloeigedrag kan bereiken onder behoud fan gunstige mechanische eigenschappen van 15 de composities.

7809450

Claims

0.. * δ 3024

1. Polymeercompositie, bevattende 30-68 gew.-% van een propeenetheen-blokcopolymeer met 2-30 gew.-% etheeneenheden, 30-60 gew.-% talk, en 2-20 gew.-% van een rubberachtig etheenpropeencopolymeer.

2. Polymeercompositie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de 5 som van de gewichtspercentages rubberachtig copolymeer en talk 45-62 bedraagt.

3. Polymeercompositie volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het gewichtspercentage rubberachtig etheenpropeencopolymeer 5-15 gew.-% bedraagt.

4. Polymeercompositie volgens een der conclusies 1-3, met het ken merk, dat het gewichtspercentage talk 35-55 bedraagt.

5. Polymeercompositie volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het gewichtspercentage talk 40-50 bedraagt.

6. Polymeercompositie volgens een der conclusies 1-5, met heft kenmerk, 15 dat het etheengehalte van het propeenetheenblokcopolymeer 5-15 gew.-% bedraagt.

7. Polymeercompositie volgens een der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat het propeenetheenblokcopolymeer kristallijne polypropeenblokken met een etheengehalte van 0-3 gew.-% bevat.

8. Polymeercompositie volgens een der conclusies 1-7, met het kenmerk, dat het propeenetheenblokcopolymeer naast kristallijne polypropeen-blokken rubberachtige propeenetheencopolymeerblokken bevat.

9. Polymeercompositie volgens een der conclusies 1-8, met het kenmerk, dat het rubberachtige etheenpropeencopolymeer 68-82 mol.-% etheen-25 eenheden bevat. 78 0 9 4 50 %' · 9

10. Polymeercompositie volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het rubberachtige etheenpropeencopolymeer 0,1-3 mol.-% eenhedep van een dieenmonomeer bevat.

11. Polymeercompositie volgens een der conclusies 1-10, met het kenmerk, 5 dat de compositie 1-10 gew.-% polyetheen met een dichtheid van 3 tenminste 0,94 g/cm bevat.

12. Polymeercompositie volgens conclusie 1, zoals in hoofdzaak is be-schreven in de beschrijving en/of de voorbeelden.

13. Gevormd voorwerp, vervaardigd uit een polymeercompositie volgens 10 een der conclusies 1-12.

14. Draagbord, vervaardigd, uit een polymeercompositie met een smeltin-dex van 0,8-1,4 g/min (230 °C; 10 kg) volgens een der conclusies 1-12. v 7809450