NL9301621A

NL9301621A - Polymeermengsel dat een aromatisch polycarbonaathars, een entcopolymeer en koolstofvezels bevat; toepassing van koolstofvezels om de gloeidraad eigenschappen van polymeermengsels te verbeteren.

Info

Publication number: NL9301621A
Application number: NL9301621A
Authority: NL
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1993-09-20
Filing date: 1993-09-20
Publication date: 1995-04-18
Also published as: EP0646626A2; EP0646626A3; JPH07150026A

Description

Polymeermengsel dat een aromatisch polycarbonaathars, een entcopolymeer en koolstofvezels bevat; toepassing van koolstofvezels om de gloeidraad eigenschappen van polymeermengsels te verbeteren.

De uitvinding heeft betrekking op een polymeermengsel, dat de volgende bestanddelen bevat: A. een aromatisch polycarbonaat hars; en B. 3-12 gewichtsprocent van een entcopolymeer verkregen door een of meer monomeren op een rubbersubstraat met een glasovergangstemperatuur van minder dan 0° C te enten;en C. 0,1-1,0 gewichtsprocent koolstofvezels, waarbij de gewichtshoeveelheden zijn berekend ten opzichte van de som van de gewichtshoeveelheden van de bestanddelen A, B en C.

De uitvinding heeft tevens betrekking op de toepassing van koolstofvezels om de eigenschappen van een polymeermengsel dat een aromatisch polycarbonaathars en een entcopolymeer bevat dusdanig te wijzigen dat het polymeermengsel ten aanzien van de gloeidraadproef betere eigenschapppen bezit.

Aromatische polycarbonaatharsen zijn algemeen bekend. Zij bezitten tal van goede eigenschappen waaronder een goede slagsterkte. Het is bekend de eigenschappen van aromatische polycarbonaatharsen te verbeteren door deze met entcopolymeren verkregen door een of meer monomeren te enten op een rubbersubstraat met een glasovergangstemperatuur van minder dan 0° C te vermengen. Het toevoegen van dergelijke entcopolymeren bracht geheel onverwachts met zich mee dat het aromatisch polycarbonaat zich bij de gloeidraad proef veel ongunstiger gedraagt, waardoor het mengsel van het aromatisch polycarbonaat met het entcopolymeer voor sommige toepassingen in de elektro industrie niet meer geschikt is.

De uitvinding berust op de ontdekking dat het toevoegen van koolstofvezels aan de boven genoemde mengsels van aromatische polycarbonaatharsen en entcopolymeren het gedrag bij de gloeidraadproef verbetert.

Het polymeermengsel volgens de uitvinding bevat in elk geval de volgende bestanddelen: A. een aromatisch polycarbonaathars; B. een entcopolymeer zoals hierboven gedefinieerd en C. koolstofvezels, in de hierboven aangegeven hoeveelheden.

Het polymeermengsel volgens de uitvinding kan bovendien nog andere polymeren en gebruikelijke toeslagstoffen bevatten.

A. Aromatisch polycarbonaathars

Aromatische polycarbonaten zijn op zich bekende materialen. Ze worden over het algemeen bereid door een dihydrische fenolverbinding met een carbonaat precursor zoals fosgeen, een halogeenformiaat of een carbonaat ester te laten reageren. Aromatische polycarbonaten zijn polymeren, die eenheden bevatten met formule V

waarin A3 een tweewaardige aromatische radicaal voorstelt, die is afgeleid van het dihydrische fenol, dat bij de bereiding van het polymeer is toegepast Als dihydrische fenolen kunnen bij de bereiding van de aromatische polycarbonaten mononucleaire of polynucleaire aromatische verbindingen worden toegepast, die twee hydroxy radicalen bevatten, die ieder direkt aan een koolstofatoom van een aromatische nucleus zijn verbonden.

Ook geschikt zijn de op zich bekende vertakte (branched) polycarbonaten zoals bijvoorbeeld beschreven in US-A-4,001,184.

Geschikte aromatische polycarbonaten zijn ook de zogenaamde polyestercarbonaten, die worden verkregen door de polymerisatiereactie uit te voeren in aanwezigheid van een ester precursor zoals een difunctioneel carbonzuur zoals bijvoorbeeld tereftaalzuur of een ester vormend derivaat daarvan. Deze polyestercarbonaten bezitten in de polymere keten ester- en carbonaatverbindingen. Polyestercarbonaten zijn bijvoorbeeld beschreven in US-A-3,169,121.

Het is tevens mogelijk een mengsel van verschillende polycarbonaten toe te passen.

B. Entcopolymeer.

Het polymeermengsel volgens de uitvinding bevat een entcopolymeer dat is verkregen door een of meer monomeren op een rubbersubstraat met een glasovergangstemperatuur van minder dan 0° C te enten. Het rubbersubstraat kan uit verschillende materialen zijn opgebouwd zoals bij voorbeeld EPDM rubbers, acrylaatrubbers opgebouwd uit acrylaatesters zoals butylacrylaat, dieenrubbers zoals butadieen rubbers of butadieen-styreen rubbers. Bij voorkeur wordt een entcopolymeer toegepast met een rubbersubstraat dat voor 50 of meer gewichtsprocent, nog liever meer dan 70 gewichtsprocent is opgebouwd uit eenheden afgeleid van butadieen. Op het rubbersubstraat zijn een of meer monomeren geënt. Geschikte monomeren zijn vinylaromatische monomeren zoals styreen, acrylonitril, methacrylonitril, acrylesters zoals methylacrylaat en methylmethacrylaat, acrylzuur, methacrylzuur en maleine zuur, maleïmides en N-aryl maleï-mides. De voorkeur wordt gegeven aan de zogenaamde MBS of ABS entcopolymeren. Dit zijn entcopolymeren opgebouwd uit eenheden afgeleid van butadieen waarop methylmethacrylaat en styreen (MBS) of acrylonitril en styreen (ABS) zijn geënt.

C. Koolstofvezels

Ieder type koolstofvezels kan worden toegepast. De voorkeur wordt echter gegeven aan koolstofvezels met een relatief korte lengte van minder dan 10 millimeter.

Het polymeermengsel volgens de uitvinding bevat 2-12 gewichtsprocent van het entcopolymeer. Bij toepassing van hogere concentraties van het entcopolymeer blijven de resultaten bij de gloeidraad proef ook na toevoegen van koolstofvezels slecht. Toevoegen van minder dan 2 gewichtsprocent van het entcopolymeer leidt niet tot de gewenste verbetering van andere eigenschappen, zoals de slagsterkte eigenschappen, van het aromatisch polycarbonaat. De koolstofvezels worden in een hoeveelheid van 0,1 tot 1,0 gewichtsprocent toegevoegd. Grotere hoeveelheden zijn niet nodig om het gewenste effect te verkrijgen. Kleinere hoeveelheden leiden niet of nauwelijks tot een verbetering bij de gloeidraad proef.

Het polymeermengsel volgens de uitvinding kan behalve de hierboven genoemde bestanddelen nog andere polymeren en gebruikelijke additieven bevatten. Niet alle polymeren zijn geschikt. Het is van geval tot geval noodzakelijk te onderzoeken of de toegevoegde polymeren de verbetering bij de gloeidraadtest ten gevolge van de toevoeging van de koolstofvezels niet verstoren. Voorbeelden van gebruikelijke additieven zijn kleurstoffen, pigmenten, vulmiddelen, stabilisatoren, vormlosmiddelen, en vlamvertragende additieven.

Het polymeermengsel volgens de uitvinding kan volgens gebruikelijke technieken worden bereid. Het wordt bij voorkeur bereid door de gerwenste bestandddelen in een extruder te compounderen.

Voorbeelden en vergelijkende voorbeelden

Bij de volgende voorbeelden werden de volgende bestanddelen toegepast: PC : een aromatisch polycarbonaat homopolymeer afgeleid van bisphenol A en fosgeen met een intrinsieke viscositeit van 53 ml/g gemeten in methyleenchloride bij 25 °C.

MBS : een entcoplymeer opgebouwd uit 74 gewichtsprocent van een mbbersubstraat van butadieen waarop 12 gew. % styreen en 14 gew. % methylmethacrylaat zijn geënt ABS : een entcopolymeer opgebouwd uit 50 gewichtsprocent van een rabbersubstraat van butadieen waarop 37,5 gew.% styreen en 12,5 gew.

% acrylonitril zijn geënt.

CF : koolstofvezels met een lengte van 6 millimeter ST : een mengsel van gebruikelijke stabilisatoren.

TO : titaandioxyde

De hierboven genoemde bestanddelen werden in de hoeveelheden zoals aangegeven in de hieronder volgende tabel in een extrusiemachine geëxtrudeerd. De extrusiemachine was op een gemiddelde temperatur van ongeveer 295°C ingesteld. Het extrudaat werd tot pellets gehakt. Uit de verkregen pellets werden proefplaatjes gespuitgiet. De verkregen plaatjes werden getest volgens de glow wire test (IEC 695-2-1). Bij deze proef worden de plaatjes ingeklemd, verhit en 30 seconden tegen een gloeiende draad aangedrukt zodat het plaatje vlam vat. Daarna wordt de draad van het plaatje weggetrokken en wordt de tijd gemeten tot de vlam dooft. Om aan de specificatie te voldoen moet het plaatje binnen 30 seconden doven. De proef werd bij 960°C uitgevoerd. De dikte van de plaatjes bedroeg bij een eerste serie proeven 2,5 milimeter; bij een tweede serie proeven 3,2 millimeter.

Uit de verkregen pellets werden bovendien staatjes gespuitgiet voor het bepalen van de slagsterkte volgens Izod met kerf (ASTM D 256).De slagsterkte werd bij verschillende temperaturen gemeten om de overgang van ductiele naar brosse breuk te bepalen.

De verkregen resultaten zijn eveneens weergegeven in de hieronder volgende tabel.

TABEL

Voorbeeld nrA B C I Π UIIVVVI

Samenstelling (gew. delen) -PC 99.2 95.2 98.7 94.7 -MBS 4 - 4 4 9 12 -ABS - ------ 69 -CF - - .5 .5 -S .3 .3 .3 .3 -TO .5 .5 .5 .5

Eigenschap pen

Gloeidraad proef

Dooftijd 2,5 mm (sec) 4 >30 2 13 3,2 mm (sec) 9 25 >30 9 21

Slagsterkte (J/m) 750 650 190 650

Ductile/brittle -15 - 30 >25 -15 overgangs-temp (°C)

Uit de resultaten van de tabel kan men zien dat polycarbonaten zelf een goede slagsterkte en een redelijke lage ductile/brittle overgangstemperatuur bezitten. Ook bij de gloeidraad proef wordt een goed resultaat verkregen (vergelijkend voorbeeld A). Toevoegen van een entcoplymeer (vergelijkend voorbeeld B) leidt tot een forse verlaging van de ductile/brittle overgangstemperatuur, maar het polymeermengsel voldoet slecht bij de gloeidraad proef. Het toevoegen van koolstofvezels aan polycarbonaat (vergelijkend voorbeeld C) leidt tot een dramatische verslechtering van de slagsterkte en van de ductile/brittle overgangstemperatuur. De waarde voor de gloeiwaarde proef wordt iets verbeterd. Bij voorbeeld I volgens de uitvinding wordt een goede combinatie van eigenschappen verkregen: de gloeidraad proef geeft een redelijk resultaat, de slagsterkte is goed en de ductile/brittle overgangstemperatuur is net zo goed als van polycarbonaat zelf.

Claims

1. Polymeermengsel, dat de volgende bestanddelen bevat: A. een aromatisch polycarbonaat hars; en B. 2-12 gewichtsprocent van een entcopolymeer verkregen door een of meer monomeren op een rubbersubstraat met een glasovergangstemperatuur van minder dan 0° C te enten;en C. 0,1-1,0 gewichtsprocent koolstof vezels, waarbij de gewichtshoeveelheden zijn berekend ten opzichte van de som van de gewichtshoeveelheden van de bestanddelen A, B en C.

2. Polymeermengsel volgens conclusie 1, waarin bestanddeel B een entcopolymeer is dat is verkregen door een of meer monomeren op een rubber te enten, die voor 50 of meer gewichtsprocent is opgebouwd uit eenheden afgeleid van butadieen.

3. Toepassing van koolstofvezels voor het verbeteren vqan de eigenschappen ten aanzien van de gloeidraad proef (glow wire test) van polymeermengsels die een aromatisch polycarbonaat hars en een entcopolymeer verkregen door een of meer monomeren op een rubbersubstraat met een glasovergangstemperatuur van minder dan 0° C te enten bevatten.