NO831872L - Tre-komponent polymerblanding - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en trekomponent-polymerblanding

med god hårdhet og flammehemming for anvendelse ved fremstill-ing av støpte deler.

Slagfaste, værbestandige polymerblandinger som omfatter akrylat-, styren- og akrylnitril-komponenter er kjent. US-patent nr. 3 944 6 31, som åpenbarer én av komponentene som anvendes i blandingene i henhold til foreliggende oppfinnelse, beskriver en interpolymer som omfatter: (a) tverrbundet (met)akrylat; (b) tverrbundet styren/akrylnitril; og (c) ikke-tverrbundet styren/akrylnitril-polymerkomponenter. Dette mate-riale sies å ha overlegen værresistens i sammenligning med ABS-polymerer og læres i US-patent nr. 3 94 4 631 å ha anvendelse i seg selv uten blanding med andre polymere materialer.

Blandinger av den polymerblanding som er beskrevet i US-patentskrift nr. 3 944 631 og visse spesifikke termoplastiske polymerer er også beskrevet i litteraturen. Eksempelvis beskriver US-patent nr. 4 168 285 blandinger av vinylkloridpolymer og den polymerblanding som er vist i US-patentskrift nr. 3 944 6 31. Også blandinger av akrylpolymerer med denne blanding er beskrevet i den samtidige US-søknad nr. 176 887, innle-vert 11-. august 1980.

Trekomponent-blandinger som omfatter blandingen i henhold til US-patent nr. 3 944 631 er beskrevet i US-patentskrift nr. 4 160 793, hvor de andre to komponenter er vinylkloridpolymer og klorert vinylkloridpolymer.

Polymerblandingene i henhold til oppfinnelsen omfatter en overveiende mengde av den interpolymer som er vist i US-patentskrift nr. 3 944 631, med mindre mengder av en akrylpolymer og en vinylkloridpolymer. Slike blandinger har god overflatehård-het og flammehemmende virkning. De finner anvendelse ved frem-stilling av støpte deler (f.eks. stadionseter, havemøbler, buss-seter og veggdeler for utvendig bruk osv.).

Terminologien "interpolymer omfattende tverrbundet (met)-akrylat, tverrbundet styren/akrylnitril og ikke-tverrbundet styren/akrylnitrilkomponenter", slik den her benyttes, skal omfatte den type interpolymerblandinger som er beskrevet i US-patentskrift nr. 3 944 631. Disse interpolymerblandinger dannes ved en tretrinns, sekvensiell polymerisas jonsprosess ,■ som følger: 1. Emulsjonspolymerisering av en monomersats (her beteg-net "(met)akrylat" for formålene med foreliggende oppfinnelse), av minst ett C2-<C>l0-alkylakrylat, C8-C22<_>alkYlmetakrylat'el~ler forlikelige blandinger derav, i et vandig polymerisasjonsmiljø i nærvær av en effektiv mengde av et passende di- eller polyetylenisk umettet tverrbindingsmiddel for en slik monomer, hvor C^-Cg-alkylakrylåtene er de foretrukne (met)akrylatmono-merer for anvendelse i dette trinn; 2. emulsjonspolymerisering av en monomersats av styren og akrylnitril i et vandig polymerisasjonsmiljø, også i nærvær av en effektiv mengde av et egnet di- eller polyetylenisk umet tet tverrbindingsmiddel for en slik monomer, idet polymerisa-sjonen utføres i nærvær av produktet fra trinn 1 slik at de tverrbundne (met)akrylat- og tverrbundne styren/akrylnitril-komponenter danner en interpolymer hvor de respektive faser om-gir og gjennomtrenger hverandre; og 3. enten emulsjons- eller suspensjonspolymerisering av en monomersats av styren og akrylnitril, i fravær av et tverrbindingsmiddel, i nærvær av produktet som resulterer fra trinn 2. Om ønsket, kan trinn 1 og 2 ombyttes i den ovenfor beskrevne prosess.

Dette produkt, som anvendes som den overveiende ingredi-ens i blandingen i henhold til oppfinnelsen, omfatter fra ca.

5 til ca. 50 % i vekt av minst ett av de ovenfor identifiser-te tverrbundne (met)akrylater, fra ca. 5 til ca. 35 vekt% av den tverrbundne styren/akrylnitrilkomponent og fra ca. 15 til ca. 90 vekt% av den u-tverrbundne styren/akrylnitrilkomponent. Den inneholder lite podepolymerisasjon mellom styren/akryl-nitri-l-kopolymersegmentene og den tverrbundne (met) akrylat-polymerkomponent, og den har et optimalt forarbeidelsesområ-

de fra ca. 199 til ca. 232 ,2°C. Den spesielle optimale tem-peratur vil være avhengig av den nøyaktige mengde av hver av de tre forskjellige polymerfaser som er tilstede i blandingen. Ytterligere detaljer vedrørende denne type polymerblanding kan

finnes i US-patentskrift nr. 3 944 631, som herved inkorpore-res som referanse.

Terminologien "vinylkloridpolymer",- slik den her benyttes, er ment å omfatte polyvinylklorid-homopolymerer såvel som ko-polymerene av vinylklorid med komonomerer som er polymeriserbare dermed, hvor førstnevnte monomer er overveiende i forhold til sistnevnte hva mengde angår. Slike komonomerer inkluderer vinylestere av karboksylsyrer, f. eks. vinylacetat, C]_~C2o~ alkylesterne av akryl- og metakrylsyre, aryl-, halogen- og nitro-substituerte benzylestere av akryl- og metakrylsyre,

de etylenisk umettede mono- og dikarboksylsyrer og lignende.

Betegnelsen "akrylharpiks", slik den her benyttes, er ment å skulle omfatte slike akrylharpikser som fremstilles ved polymerisering.av akrylestermonomerer. Detaljer vedrøren-de strukturen til disse polymere materialer såvel som frem-gangsmåter for dannelse av dem er tilgjengelige fra en rekke kilder inklusive Modern Plastics Encyclopedia (1977-1978 utgave), s. 9-10; Handbook of Plastics and Elastomers, CA. Harper ed., Mc. Graw-Hill, Inc. 1975, s.1-71 til 1-75; og Polymers and Resins av B. Golding, Van Nostrand Co., 1959,

s. 448-46 2. Representative polymerer som er inkludert i denne klasse av akrylharpikser eller plaster inkluderer: polymetylmetakrylat, polyetylakrylat og polybutylakrylat. Kopoly-merer av disse akrylestere med små mengder av en eller flere polymeriserbare monomerer er også ment å skulle være inkludert, f.eks. kopolymeren av metylmetakrylat og styren og akrylnitril. Kommersielt tilgjengelige akrylharpikser inkluderer slike som selges under følgende varemerker: LUCITE (E.I.duPont de Nemours and Co.); og PLEXIGLAS (Rohm and Haas Co.).

De respektive vektmengder av de tre ovenfor beskrevne komponenter i blandingene i henhold til oppfinnelsen kan varieres

innen følgende vektprosentområder (basert på vekten av hele blandingen): interpolymerer - fra ca. 45 til ca. 65 %; vinylkloridpolymer - fra ca. 20 til ca. 35 %; og akrylharpiks - fra ca. 15 til ca. 30 %. Foretrukne blandinger vil generelt omfatte fra ca. 4 5 til ca. 50 vekt% av interpolymeren, fra ca. 30

til ca. 35 vekt% av vinylkloridpolymeren og fra ca. 20 til ca.

25 vekt% av akrylharpiksen.

Blandingene i henhold til oppfinnelsen har bedre flamme hemmende evne og slagresistens enn blandinger av interpolymeren og akrylharpiksen og har bedre overflateglans og varmeforvridningstemperatur enn blandinger av interpolymeren og vinylkloridpolymer .

I tillegg til de tre før nevnte komponenter kan blandingene i henhold til oppfinnelsen inneholde andre additiver, som forsterker spesifikke ønskede egenskaper ved blandingene. Representative additiver inkluderer varme- og lysstabilisatorer, antioksydanter, fyllstoffer (f.eks. kalsiumkarbonat, leire osv.), smøremidler, ytterligere slagfastmodifiserende midler, ytterligere flammeretarderende midler og/eller røkundertrykken-de additiver (f.eks. antimonoksyd, aluminiumtrihydrat osv.) og pigmenter (f.eks. titandioksyd, kjønrøk osv.).

Blandingene i henhold til oppfinnelsen kan settes sammen

- av komponentene ved hvilken som helst av de vanlig benyttede sammenblandingsteknikker inklusive enkelt- eller dobbeltskrue-ekstrudering, tovalse- eller Banbury-mølling og lignende. Fasonger eller gjenstander kan fabrikeres ut fra de sammensatte blandinger ved ekstrudering, kalandrering, sprøytestøping eller hvilken som helst annen fremstillingsmetode som er egnet for termoplastharpikser. Blandinger av komponentene i de forskjellige blandinger kan også fabrikeres direkte til forskjellige fasonger eller artikler ved hvilken som helst metode som på egnet måte vil forbinde dem under fremstillingens forløp. Oppfinnelsen skal videre gjøres forståelig ved hjelp av de føl-gende eksempler, som illustrerer visse utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse.

EKSEMPEL 1

Dette eksempel illustrerer den fysiske egenskapsprofil for visse blandinger inklusive en blanding i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse.

En interpolymer-modifiserende blanding ble laget ved å blande, ved 85°C i 10 minutter i en WELEX høyintensitetsbland-ér, 10 000 g av interpolymer (32 % tverrbundet polybutylakrylat, 10 % tverrbundet styren/akrylnitril og 58 %' ikke-tverrbundet styren/akrylnitril som beskrevet i US-patentskrift nr.

3 944 631), 10 g av tinnkarboksylat-stabilisator (kvalitet T-340 fra Carstab Chemicals), og 50 g av polyetylen-smøremid- del (kvalitet AC-392 fra Allied Chemical Company). Denne blanding skal i dette eksempel betegnes "interpolymerpulver".

Forskjellige blandinger ble ekstrudert, som angitt i føl-gende tabell, for senere testing. Blanding D er i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse og omfatter 50 vekt% interpolymer, 25 vekt% polymetylmetakrylat, 25 vekt% polyvinylklorid.

De ekstruderte prøver ble tørket ved ca. 80°C i over to timer før sprøytestøping. Den nedenstående tabell angir de fysiske egenskaper som ble registrert. De nedenstående verdier er gjennomsnitt av tester på fem prøvestykker, og verdien i parantes gjengir standard-avvik for dataene:

Et prøvestykke hver av prøvene A-D ble testet med hensyn på varmeforvridningstemperatur både før og etter varmebehand-

Ovenstående data indikerer at for prøve D er varmeavbøy-ningstemperaturen synergistisk, idet den er mer enn gjennomsnit-tet for verdiene for prøvene B og C.

Følgende IZOD-slagfasthetsdata ble registrert på ti prøve-stykker. Forkortelsen "G" under overskriften "Prøve" representerer at testingen ble gjort på den side av prøvestykket som er tilstøtende innløpet for sprøytestøpeprøvestykket, mens "V" representerer at testingen ble gjort på den side som tilstøter luftehullet for prøvestykket. Pendelkapasiteten var 107 J/m, med unntagelse av for prøve C hvor den var 267 J/m. De 95 % pålitelighetsgrenser er gitt etter tegnet "+".

EKSEMPEL 2

Dette eksempel illustrerer blanding, i henhold til hva som er aktuelt, av egnede mengder av : (1) interpolymer/PVC-blandinger; (2) interpolymer/polymetyl-metakrylat-blandinger;

(3) interpolymer; og (4) polymetylmetakrylat slik at man fikk

blandinger med varierende mengde av interpolymer, polyvinylklorid og polymetylmetakrylat i overensstemmelse med oppfinnelsen. De blandinger og de metoder som ble anvendt i eksempel 1, ble anvendt her.

Nedenstående tabell gjengir de gjennomsnittlige IZOD-slagfasthetsverdier for ti prøvestykker av hver prøve.

Dataene illustrerer at for de beste IZOD-verdier bør blandingen inneholde mindre enn ca. 25 vektdeler PMMA (akrylharpiks). og blandingen bør inneholde over 25 vektdelerPVC.

De foranstående eksempler illustrerer visse utførelses-former av foreliggende oppfinnelse og må ikke oppfattes på noen begrensende måte. Rammen for beskyttelse som kreves, er angitt i de medfølgende krav.

Claims (1)

1. Brannhemmende blanding med god slagfasthet og høy varmeavbøyningstemperatur, karakterisert ved at den omfatter:

(1) en overveiende mengde av en interpolymer som omfatter: (a) tverrbundet (met)akrylat; (b) tverrbundet styren/ akrylnitril; og (c) ikke-tverrbundet styren/akrylnitril-komponenter;

(2) en akrylharpiks; og

(3) en vinylkloridpolymer.

2. Blanding som angitt i krav 1, karakterisert ved at interpolymeren omfatter fra ca. 5 til ca.

50 vekt% av den tverrbundne (met)akrylatkomponent, fra ca. 5 til ca. 35 vekt% av den tverrbundne styren/akrylnitril-komponent og fra ca. 15 til ca. 90 vekt% av den ikke-tverrbundne styren/akrylnitril-komponent.

3. Blanding som angitt i krav 1, karakterisert ved at den omfatter fra ca. 45 til ca. 65 vekt%, av interpolymeren, fra ca. 20 til ca. 35 vekt% av vinylkloridpolymeren og fra ca. 15 til ca. 30 vekt% av akrylharpiksen.

4. Blanding som angitt i krav 1, karakterisert ved at den omfatter fra ca. 45 til ca. 50 vekt%, av interpolymeren, fra ca. 30 til ca. 35 vekt% av vinylkloridpolymeren, og fra ca. 20 til ca. 25 vekt% av akrylharpiksen.

5. Blanding som angitt i krav 2, karakterisert ved at den omfattter fra ca. 45 til ca. 65 vekt% av interpolymeren, fra ca. 20 til ca. 35 vekt% av vinylkloridpolymeren . og fra ca. 15 til ca. 30 vekt% av akrylharpiksen.

6". Blanding som angitt i krav 2, karakterisert ved at den omfatter fra ca. 45 til ca. 50 vekt% av interpolymeren, fra ca. 30 til ca. 35 vekt% av vinylkloridpolymeren og fra ca. 20 til ca. 25 vekt% av akrylharpiksen.

7. Blanding som angitt r krav' 1 eller 2, karakte- r i s e r t ved at den ikke inneholder mer enn ca. 2 5 vekt

deler akrylharpiks og over 25 vektdeler vinylkloridpolymer pr.

100 vektdeler av blandingen.

'8. Blanding som angitt i krav 1, 2, 3, 4, 5 eller 6, karakterisert ved at akrylharpiksen er polymetylmetakrylat.

9. Blanding som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at den inneholder mindre enn ca. 25 vektdeler polymetylmetakrylat og over 25 vektdeler vinylkloridpolymer pr. 100 vektdeler av blandingen.