WO1999065962A1 - Grafted copolymers with good low-temperature impact resistance - Google Patents

Grafted copolymers with good low-temperature impact resistance Download PDF

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WO1999065962A1
WO1999065962A1 PCT/EP1999/003735 EP9903735W WO9965962A1 WO 1999065962 A1 WO1999065962 A1 WO 1999065962A1 EP 9903735 W EP9903735 W EP 9903735W WO 9965962 A1 WO9965962 A1 WO 9965962A1
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graft
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PCT/EP1999/003735
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Michael Fischer
Heiner GÖRRISSEN
Hartmut Heinen
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Basf Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the present invention relates to graft copolymers P with a defined core-shell morphology and an average particle size (dso) of 300 to 750 nm, containing, based on P,
  • stage A 0.05 to 2.5% by weight of stage A with a glass transition temperature of at least 25 ° C., based on A,
  • stage B 9.8 to 30% by weight of a stage B with a glass transition temperature of at least 25 ° C. and an average particle size (dso) of 100 to 350 nm, based on B,
  • bl 50 to 99.8% by weight of at least one vinyl aromatic monomer, b2) 0 to 49.8% by weight of at least one monomer copolymerizable with the monomers bl), b3) 0.1 to 10% by weight a crosslinker component based on b3),
  • cl 50 to 100% by weight of at least one C 8 -C 8 alkyl acrylate c2) 0 to 50% by weight of at least one monomer copolymerizable with the monomers cl), and c3) 0.01 to 20% by weight of at least one crosslinking agent ⁇ or ⁇ or a mixture thereof,
  • dl 50 to 100% by weight of at least one vinyl aromatic monomer d2) 0 to 50% by weight of at least one monomer copolymerizable with the monomers dl).
  • the present invention relates to mixtures M containing the graft copolymers P and further graft copolymers P ', and thermoplastic molding compositions F containing P or M. Furthermore, the invention relates to the use of P or M as impact modifier for thermoplastic molding compositions. Finally, the invention relates to moldings or films containing P or M, and moldings or films made from F. Preferred embodiments can be found both in the subclaims and in the description. It goes without saying that the sum of the individual components of the graft copolymers P, mixtures M or molding compositions F each add up to 100% by weight.
  • Graft copolymers which are often also referred to as “core-shell” particles, are known, for example, as impact modifiers for plastics such as styrene-acrylonitrile copolymers, polyvinyl chloride (PVC), polymethyl methacrylate or polycarbonate. They can be structured in two or more stages.
  • the graft base, the "core” can be made of elastomeric "soft" material, i.e. those with glass transition temperatures of less than approx. 25 ° C, e.g. less than 0 ° C, or non-elastomeric, "hard” material, i.e. those with glass transition temperatures greater than about 25 ° C, e.g. more than 50 ° C.
  • the graft pads, "shell” or “shell” can be correspondingly hard or soft or alternately hard or soft in the case of multi-stage graft copolymers.
  • the glass transition temperature of the individual stages can in each case be influenced by the choice of the monomers and additionally by adding one or more crosslinking agents.
  • Monomers for example, have a crosslinking action and have two or more functional groups which can react with the monomers forming the graft base or supports. If all functional groups of the polyfunctional monomer react at the same rate, these monomers only have a crosslinking effect. However, if the crosslinkers contain functional groups of different reactivity, the unreacted functional groups can be used as grafting sites, for example for attaching a graft to the graft base. nen. Such crosslinkers therefore not only have a crosslinking action but also have a grafting action.
  • graft copolymers The purposes for which graft copolymers can be used and how they influence optical quality, colorability, weather stability or crack formation in molding compositions depends on their structure but also on their size and morphology.
  • graft copolymers for example, those composed of a polystyrene core, a first shell made of polybutyl acrylate and a second shell made of styrene-acrylonitrile copolymers
  • core and Shell materials were incompatible with one another (see, for example, H. Okubo, Makromol. Chem.,
  • the previously known graft copolymers with a defined core-shell structure whose core and shell materials are incompatible with one another have only small or only small core diameters in relation to the total size of the graft copolymers or they contain a graft base made of material which is compatible with that of the graft pads is.
  • the compatibility of two polymer components is generally understood to mean the miscibility of the components or the tendency of one polymer to dissolve in the other polymer component (see B. Vollmert, floor plan of macromolecular chemistry, Volume IV, p. 222 ff, E. Vollmert- Verlag 1979).
  • solubility can only be determined indirectly, for example by torsional vibration or DTA measurements.
  • a miscible, ie compatible, system consisting of two or more polymers can be assumed at least if it meets at least one of the following criteria:
  • a film made of mutually compatible polymers appears optically clear, but if they are incompatible, the film appears optically cloudy. If in doubt, an electron microscopic examination can determine the degree of segregation.
  • a very sensitive method is the determination of polymer miscibility by means of NMR relaxation time measurements.
  • NMR relaxation time measurements In the case of immiscible polymers, the spin-spin or spin-lattice relaxation times of the pure polymers are measured; in the case of miscible polymers, other relaxation times occur.
  • miscible polymers are extensively documented in various monographs (e.g. J. Brandrup, E.H. Immergut: Polymer Handbook, 3rd Edition, 1989).
  • US Pat. No. 4,108,946 shows a graft base with a particle size of up to 240 nm made from crosslinked monomer mixtures of styrene / acrylonitrile or styrene / acrylonitrile / methyl ethacrylate, which is provided with a graft coating of acrylic esters. Pure polystyrene as a graft base is said to be undesirable. From DE-A 33 00 526 graft copolymers were known, each of which is composed of a non-elastic core with diameters up to 500 nm, preferably up to 200 nm, and a cross-linked acrylic ester shell. Methyl ethacrylate is preferably predominantly used for the monomer material of the core.
  • DE-A-22 44 519 graft copolymers were found which each contain a graft base based on vinyl aromatic compounds and up to 10% by weight of crosslinking monomers.
  • DE-A-41 32 497 published graft copolymers whose graft bases are predominantly composed of vinylaromatic monomers and which can contain crosslinking agents which have a crosslinking and grafting action. According to the process described there, either graft copolymers can be obtained which contain small cores (up to approx. 150 nm) or those which have no defined core-shell morphology.
  • graft copolymers which contain a hard graft base with a particle size dso of at least 150 nm, a soft graft layer made from alkyl acrylate, and at least one further graft layer made from alkyl acrylate, and at least one further graft layer.
  • the hard graft base contains, as crosslinking agent, monomers with two or more functional groups of different reactivity, and 0.1 to 25, preferably 0.5 to 10, particularly preferably 1 to 5% by weight of monomers with two or more functional groups same reactivity.
  • the object of the present invention was to provide graft copolymers which consist of a crosslinked graft base and a graft overlay which is incompatible therewith have better impact strengths, especially at low temperatures, regardless of the processing temperature and which lead to low-temperature impact molding compounds.
  • these graft copolymers should have large particle diameters and have a real core-shell structure with a defined phase boundary between the graft base and layers.
  • the graft copolymers P contain 0.05 to 2.5, preferably 0.1 to 1 and particularly preferably 0.1 to 0.2% by weight, based on stages A to D, of a “hard” stage A.
  • Material of stage A has a glass transition temperature Tg of at least 25 ° C, preferably at least 50 ° C, particularly preferably 80 to 130 ° C.
  • Stage A is also called seed.
  • the glass transition temperatures were determined using differential scanning calorimetry (DSC). Details of this measurement method are described in Mark (ed.), Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Suppl. Vol., Wiley, New York, 1989, pp. 702-706. There were: T ⁇ t a r t: -100 ° C, T p st0: + 180 ° C, heating rate: 10 ° C / min, Bestim ⁇ mung the Tg in the second run.
  • DSC differential scanning calorimetry
  • Stage A is composed of 50 to 99.5, preferably 70 to 99.9 and particularly preferably 90 to 99.9% by weight, based on A, of at least one vinylaromatic monomer a1).
  • vinyl-aromatic monomers are styrene, ⁇ -methylstyrene or nuclear-alkylated styrenes such as p-methylstyrene or p-t-butylstyrene.
  • Styrene, ⁇ -methylstyrene or p-methylstyrene or mixtures thereof are particularly preferably used.
  • Styrene is very particularly preferably used.
  • stage A can also contain monomers a2) which can be copolymerized therewith.
  • monomers a2) which can be copolymerized therewith.
  • examples of such monomers are acrylonitrile, methacrylonitrile, acrylic acid, methacrylic acid, methyl methacrylate, glycidyl methacrylate, maleic anhydride or vinyl methyl ether.
  • Mixtures of different monomers a2) can of course also be used.
  • the preferred monomers a2) include acrylonitrile and methyl methacrylate.
  • the proportion of the mono- meren a2) from 0 to 49.9, preferably from 0 to 39% by weight, in particular from 0 to 38% by weight, based on A.
  • the graft base is made up of a crosslinking component a3). This is from 0.1 to 25% by weight, preferably from 0.5 to 10% by weight, particularly preferably from 1 to 5% by weight, based on A.
  • Crosslinking monomers a3) are bifunctional or polyfunctional comonomers, for example butadiene and isoprene, divinyl esters of
  • Dicarboxylic acids such as succinic acid and adipic acid, diallyl and divinyl ethers of bifunctional alcohols such as ethylene glycol and butane 1,4-diol, diesters of acrylic acid and methacrylic acid with the bifunctional alcohols mentioned, 1,4-divinyl benzene and triallyl cyanurate.
  • the acrylic acid ester of tricyclodecenyl alcohol of the formula I below is particularly preferred
  • DCPA dihydrodicyclopentadienyl acrylate
  • a particularly preferred seed level A consists of 95 to
  • Stage A is prepared in a manner known to the person skilled in the art, for example in suspension, mass, solution or emulsion, preferably in emulsion and particularly preferably in aqueous emulsion. Details of the emulsion polymerization are further described in step C.
  • the emulsion polymerization of stage A provides an aqueous dispersion of the smallest polymer particles, also called seed latex.
  • the process conditions are set in a known manner so that stage A has particle sizes dso of usually 20 to 100, preferably 20 to 40 and particularly preferably 20 to 30 nm.
  • the graft copolymers P contain 9.8 to 30, preferably 9.8 to 20 and particularly preferably 9.8 to 17% by weight, based on A to D, of a “hard” stage B.
  • Stage B consists of a material , which has a glass transition temperature of at least at least 25 ° C, preferably at least 50 ° C, in particular from 80 to 130 ° C.
  • Level B is also known as the graft base.
  • Stage B is composed of from 50 to 99.8% by weight, preferably from 60 to 99% by weight, particularly preferably from 60 to 98% by weight, based on B, of at least one vinylaromatic monomer b1), such as it has already been described for the monomers a1).
  • styrene, ⁇ -methylstyrene or p-methylstyrene or mixtures thereof are particularly preferably used.
  • Styrene is particularly preferably used.
  • stage B can also contain monomers b2) which are copolymerizable therewith, as have already been described for the monomers a2).
  • monomers b2) which are copolymerizable therewith, as have already been described for the monomers a2).
  • Mixtures of different monomers b2) can of course also be used.
  • the preferred monomers b2) include acrylonitrile and methyl methacrylate.
  • the proportion of monomers b2) is from 0 to 49.8, preferably from 0 to 39% by weight, in particular from 0 to 38% by weight, based on B.
  • stage B is made up of a crosslinker component b3).
  • This is from 0.1 to 10% by weight, preferably from 0.1 to 5% by weight, particularly preferably from 0.1 to 2.5% by weight, based on B.
  • the crosslinker component can be dihydrodicyclopentadienyl acrylate ( ⁇ ) of the formula (I) already given, alone or in combination with at least one other crosslinker with two or more functional groups of different reactivity ( ⁇ ).
  • the crosslinking component consists of 0.1 to 100, preferably from 25 to 100% by weight, based on b3), of ⁇ and from 0 to 99.9, preferably from 0 to 75% by weight, based on ⁇ and ß, from ß.
  • the crosslinking component particularly preferably contains from 50 to 100% by weight of ⁇ and from 0 to 50% by weight of ⁇ .
  • Suitable crosslinkers ⁇ are ethylenically unsaturated monomers which carry epoxy, hydroxyl, carboxyl, amino or acid anhydride groups. These include hydroxyalkyl acrylates or hydroxyalkyl methacrylates such as hydroxy-Ci to Cio-alkyl acrylates or hydroxy-Ci- to Cio-alkyl methacrylates, especially hydroxyethyl acrylate or hydroxy-n-propyl acrylate. Also come allyl methacrylate, methallyl methacrylate, acryloylalkoxysilanes or methacryloylalkyloxysilanes of the general formula (II)
  • OH 2 C CR 2 -C-0- (CH2) p-SiR 1 0 ( 3rd n ) / 2 (II) into which R 1 is C 1 -C 3 -alkyl or phenyl, preferably methyl, R 2 is hydrogen or methyl, n is an integer from 0 to 2 and p is an integer from 1 to 6, preferably from 1 to 4 represents. Examples are given
  • the preferred mixtures of the crosslinkers ⁇ and ⁇ include dihydrodicyclopentadienyl acrylate and hydroxy hylacrylate;
  • Dihydrodicyclopentadienyl acrylate and allyl methacrylate Dihydrodicyclopentadienyl acrylate and allyl methacrylate; Dihydrodicyclopentadienyl acrylate, hydroxyethyl acrylate and allyl methacrylate; Dihydrodicyclopentadienyl acrylate, allyl methacrylate and ⁇ -methacryloyloxyethyldimethoxymethylsilane; Dihydroxydicyclopenta - dienyl acrylate and ß-methacrylolyloxyethyldimethoxymethylsilane.
  • stage B is constructed according to the invention from 0.01 to below 0.5, preferably 0.01 to 0.4, particularly preferably 0.03 to 0.3 and very particularly preferably 0.04 to 0.28% by weight. %, based on B, of at least one crosslinker b4) with two or more functional groups of the same reactivity.
  • components b3) and b4) can be in any relation to one another.
  • Preferred stages B contain components b3) and b4) in a ratio of 1: 0.75 to 1: 5.
  • the proportion of component b4) can, however, also be less, for example up to 1: 0.5. Higher proportions of b4) are also possible.
  • the ratios from b3) to b4) can be up to 1:10.
  • the ratios of b3) to b4) are particularly preferably from 1: 0.8 to 1: 3, or 1: 1 to 1: 3, in particular from 1: 0.9 to 1: 2, for example 1: 1 or 1: 1.5.
  • Suitable crosslinkers b4) are, for. B .:
  • Mono-, di-, tri- or tetra -Alkylenglycoldiacrylate preferably C l - to C mono-alkylene glycol such as ethylene glycol diacrylate, n-propylene glycol, 1, 3-n-butylene glycol or 1, 4-n-butylene glycol diacrylate, Mono-, di-, tri- or tetra-alkylene glycol dimethacrylates, preferably C 1 -C 4 -mono-alkylene glycol dimethacrylates such as ethylene glycol dimethacrylate, n-propylene glycol dimethacrylate, 1, 3-n-butylene glycol dimethacrylate or 1, 4-n-butylene glycol dimethacrylate,
  • Acrylic or methacrylamides of ethylenediamine or other aliphatic diamines or polyamines Acrylic or methacrylamides of ethylenediamine or other aliphatic diamines or polyamines
  • Triacrylamides or trimethacrylamides are Triacrylamides or trimethacrylamides
  • Vinylbenzenes such as divinylbenzene or trivinylbenzene. Divinylbenzene is particularly preferably used as crosslinker b4).
  • crosslinker b4) depends on the type of network that stage B should have.
  • a compact network results, for example, when crosslinker ⁇ is used together with divinylbenzene, while a relatively loose network is obtained, e.g.
  • Crosslinker ⁇ is used together with tetraethylene glycol diacrylate or dimethacrylate.
  • the particularly preferred crosslinker mixtures include DCPA and butanediol diacrylate; DCPA and divinylbenzene; DCPA and diethylene glycol diacrylate as well as DCPA and tetraethylene glycol dimethacrylate.
  • a crosslinker mixture of DCPA and divinylbenzene is very particularly preferred.
  • DCPA butanediol and allyl methacrylate ⁇ ; DCPA, butanediol diacrylate and hydroxyethyl acrylate; DCPA, butanediol diacrylate and divinylbenzene; DCPA, hydroxyethyl acrylate and divinylbenzene or diethylene glycol diacrylate or tetraethylene glycol diacrylate; DCPA, hydroxyethyl acrylate, allyl methacrylate and divinylbenzene or diethylene glycol diacrylate or tetraethylene glycol dimethacrylate; DCPA, allyl methacrylate, ⁇ -methacryloyloxyethyldimethoxymethylsilane and divinylbenzene or diethylene glycol diacrylate or tetraethylene glycol dimethacrylate; DCPA, ⁇ -methacryloyloxyethyldimethoxymethylsilane and divinylbenzene or diethylene glycol diacryl
  • stage B has a particle size (dso) of 100 to 350 nm, preferably 150 to 350 nm and particularly preferably 180 to 300 nm.
  • the process conditions, in particular the polymerization time and temperature, and the type, amount and mode of addition of the emulsifier, are described in the Those skilled in the art are chosen in such a way that corresponding particle sizes result.
  • the average particle size is the weight average of the particle size, as determined using an analytical ultracentrifuge according to the method of W. Scholtan and H. Lange, Kolloid-Z. and Z. Polymers 250 (1972), pages 782 to 796.
  • the ultracentrifuge measurements provide the integral mass distribution of the particle diameter of a sample. From this it can be seen what percentage by weight of the particles have a diameter equal to or smaller than a certain size.
  • the average particle diameter which is also referred to as the dso value of the integral mass distribution, is defined as the particle diameter at which 50% by weight of the particles have a smaller diameter than the diameter which corresponds to the dso value. Likewise, 50% by weight of the particles then have a larger diameter than the dso value.
  • Stage B generally has a gel content of at least 90%, preferably at least 95%, the gel content being defined as the ratio of the mass insoluble in the solvent (toluene) to the total mass.
  • the swelling index is the ratio of swollen to unswollen mass in the solvent (toluene) and is generally from 7 to 15 for stage B.
  • the graft copolymers P contain 30 to 70, preferably 40 to 60 and particularly preferably 45 to 55% by weight, based on stages A to D, of a “soft” stage C.
  • Stage C is distinguished by the fact that their glass transition temperature is at most 0 ° C, preferably at most -20 ° C, in particular from -100 to -30 ° C.
  • At least one Ci-Ci ⁇ -alkyl acrylate cl) and, if desired, at least one monomer c2) and copolymerizable with the monomers cl) are used in the presence of stage B and polymerized at least one crosslinker ⁇ or ⁇ or their mixtures c3).
  • the proportion of the alkyl acrylates cl) is from 50 to 100% by weight, that of the monomers c2) from 0 to 50% by weight and that of the crosslinking agent c3 is 0.01 to 20% by weight.
  • Preferred stages C are composed of from 60 to 99.9, in particular from 65 to 99% by weight of cl), from 0 to 39.9, in particular from 0 to 30% by weight of c2) and from 0.1 to 10, in particular from 1 to 5 wt. c3).
  • the weights given relate to C.
  • acrylic acid alkyl esters acrylic acid phenylalkyl esters or acrylic acid phenoxyalkyl esters with up to 18 C atoms, in particular those with 2 to 8 C atoms in the alkyl radical, alone or as a mixture, come into consideration.
  • n-butyl acrylate and ethylhexyl acrylate e.g. Acrylaurethyl-n-hexyl ester as well as acrylic acid phenyl-n-propyl ester or acrylic acid phenoxy-ethyl ester are suitable.
  • Examples of the monomers c2) are acrylic acid or methacrylic acid derivatives different from cl), including preferably their esters or amides.
  • styrene, nucleus-substituted styrenes, ⁇ -methylstyrene, acrylonitrile, and further rubber-forming monomers such as 1,3-butadiene, isopes, chloroprene and organosiloxanes such as dimethylsiloxanes are possible as copolymerizable monomers c2).
  • Mixtures of different monomers c2) can of course also be used.
  • At least one crosslinker ⁇ or ⁇ or a mixture thereof is used according to the invention as component c3), the same crosslinkers ⁇ being used as for the preparation of stages A and B.
  • crosslinker ß can be used independently of stages A and B.
  • the graft copolymers according to the invention are produced, for example, in suspension, mass, solution or emulsion, preferably in emulsion and particularly preferably in aqueous emulsion.
  • the process conditions are adjusted in a known manner so that step C has particle sizes dso of usually 250 to 600, preferably 350 to 550 and particularly preferably 350 to 500 nm.
  • the usual emulsifiers such as alkali metal salts of alkyl or alkylarylsulphonic acids, alkyl sulphates, fatty alcohol sulphonates, salts of higher fatty acids with 10 to 30 carbon atoms or resin soaps can be used for the production in aqueous emulsion.
  • Sodium salts of alkyl sulfonates or of fatty acids with 10 to 18 carbon atoms are preferably used.
  • Emulsifiers in amounts of 0.3 to 5% by weight, in particular 1 to 2% by weight, based on the total weight of the monomers.
  • persulfates such as potassium peroxodisulfate
  • polymerization initiators e.g. from 0.1 to 1% by weight, based on the total weight of the monomers used for the preparation of the graft base A
  • amount of initiators depends in a known manner on the desired molecular weight.
  • the usual buffer substances by means of which pH values of preferably 6 to 9 are set, can be used as polymerization aids, e.g. Sodium bicarbonate or sodium pyrophosphate, and molecular weight regulators such as mercaptans, terpinols or dimeric ⁇ -methylstyrene can be used.
  • the molecular weight regulators are generally used in amounts of up to 3% by weight, based on the total weight of the monomers used for the preparation of the graft base A.
  • stage A ie a cross-linked seed latex made of vinyl aromatic and a cross-linking agent
  • the seed latex is then reacted to stage B with further monomers, crosslinking agents, emulsifiers, polymerization auxiliaries and initiators.
  • the emulsifiers, initiators and polymerization auxiliaries can each be introduced independently of one another or can be added independently during the polymerization at once, in several portions, as a gradient (e.g. ascending, descending, step function) or as a uniform feed. Mixed forms of these methods of addition are also possible.
  • Emulsifier, initiator and polymerization auxiliaries can each be introduced alone or in a mixture together with the emulsion of stage B. However, they can also be added to the emulsion of B alone or in a mixture together with the monomers used for stage C. It can be used for Example of the initiator and as a polymerization aid, a buffer substance is presented together with the emulsion of stage B, and then the monomers for the graft pads C are added dropwise together with the emulsifier. 5
  • Stage B (graft base) and stage C are preferably polymerized in succession in a one-pot process.
  • the graft copolymerization is generally controlled so that a mass ratio of stage B to stage C of preferably 1: 0.5 to 1:20, particularly preferably 1: 1 to 1:10 results.
  • Very particularly preferred graft copolymers according to the invention have mass ratios of B to C of 1: 3 to 1: 8.
  • the graft copolymers P contain 20 to 60, preferably 25 to 50 and particularly preferably 28 to 45% by weight, based on A to D, of a “hard” stage D.
  • the material of stage 20 has a glass transition temperature of at least 25 ° C, preferably at least 50 ° C, particularly preferably at least 90 ° C.
  • Stage D is composed of 50 to 100, preferably 60 to 99, particularly preferably 65 to 85 and very particularly preferably 70 to 25 80% by weight of at least one vinylaromatic monomer dl), as already mentioned in al).
  • Styrene or ⁇ -methylstyrene are preferably used, particularly preferably styrene.
  • stage D can also contain monomers d2) copolymerizable therewith, as have already been mentioned for a2). Mixtures of different monomers d2) can of course also be used.
  • Preferred monomers d2) are acrylonitrile and methacrylonitrile, in particular acrylonitrile. According to the invention, the proportion of d2) is 0 to 50, preferably 1 35 to 40, particularly preferably 15 to 35 and in particular 20 to 30% by weight, based on D.
  • Stage D preferably contains no crosslinking monomers.
  • D particularly preferably consists of styrene (and / or ⁇ -methylstyrene) and 40 acrylonitrile.
  • stage D it is advantageous to carry out the graft copolymerization of stage D again in an aqueous emulsion in the presence of the graft copolymer from A, B and C which serves as the graft base.
  • the graft polymerization can also take place in suspension, in bulk or in solution. It can be carried out in the same system as the polymerization of the graft copolymer from A, B and C, where further emulsifier and initiator can be added. These may, but do not need to be identical to those used to prepare stages A, B and C. For the rest, what has been said in the preparation of stage C applies to the choice and combination of emulsifiers and polymerization auxiliaries.
  • the graft copolymers P according to the invention have average particle sizes (dso) from 300 to 750, preferably from 400 to 600 nm. Particularly preferred graft copolymers of the invention have average particle diameters (dso) i m the range of 450 to 550 nm.
  • the graft copolymers of the invention may au violet both a narrow and broad particle size distribution. They preferably have a narrow particle size distribution.
  • the d ⁇ o or dgo value is defined analogously to the dso value, with the difference that it is based on 10 or 90% by weight of the particles.
  • Particularly preferred graft copolymers according to the invention have Q values of 0.3 or less, in particular 0.15 or less.
  • the graft copolymers according to the invention have an almost perfect core-shell morphology.
  • Stage B forms a core with a defined phase boundary to the stage C graft. It is essentially concentrically enveloped by the stage graft C.
  • the distance between the phase boundary B to C and that from C to D is on average at least 5, preferably at least 10 nm over the entire essentially concentric graft layer C, the distance being able to be determined by electron microscopy.
  • sections with a thickness of less than 100 nm are made using a cryo-ultramicro and these are steamed with ruthenium tetroxide at 30 ° C. for 20 minutes. Only the particles cut at the equator are measured and the mean value of the distance between the phase boundary B / C and C / D of 10 particles is determined.
  • the graft copolymers P according to the invention can be used both alone and as a mixture with other graft copolymers or copolymers. They are suitable as impact modifiers for thermoplastic molding compositions.
  • the graft copolymers according to the invention are particularly suitable as impact modifiers for thermoplastics which have a glass transition temperature of 25 ° C. or above, preferably above 60 ° C., in particular above 80 ° C. Examples are polyvinyl chloride (PVC), poly ethyl methacrylate, and copolymers of vinyl aromatic monomers and polar, copolymerizable ethylenically unsaturated monomers. Particularly preferred copolymers are Styrene-acrylonitrile copolymers or ⁇ -methylstyrene-acrylonitrile copolymers.
  • the thermoplastic molding compositions can contain other thermoplastics, in particular polycarbonates.
  • the mixtures M according to the invention contain, based on M, 5 to 95, preferably 10 to 60 and particularly preferably 10 to 40% by weight of the graft copolymers P and 5 to 95, preferably 40 to 90 and particularly preferably 60 to 90% by weight at least one further graft copolymer P 'with a defined core-shell morphology.
  • the further graft copolymer P ' consists of at least three stages, at least one of the stages having a glass transition temperature of at least 25 ° C (ie "hard”) and at least one of the stages having a glass transition temperature of at most 0 ° C (ie "soft”) ).
  • the line “dso" indicates the particle sizes d 50 , the preferred d 50 and the particularly preferred dso one below the other.
  • the dso values given relate to the mean diameters of the corresponding stages of the graft polymer.
  • the further graft copolymers P 'can have, for example, the following step sequences (H hard, W soft, H * hard with a smeared transition within the hard step):
  • Particularly preferred mixtures M contain, for example, P and one of the graft copolymers P 'selected from P'-1, P'-2, P'-3, P'-4, P'-5, P'-6 and P'-7.
  • the themoplastic molding compositions F according to the invention contain
  • the molding compositions F contain, as component ii), one or more copolymers in amounts of 5 to 95% by weight, based on F.
  • Preferred molding compositions contain from 20 to 79.9, in particular from 40 to 74.9,% by weight .-%, based on F, of component ii).
  • Particularly preferred copolymers ii) contain from 60 to 80% by weight, based on ii), of monomers iia) and from 20 to 40% by weight, based on ii), of monomers)).
  • Preferred copolymers ii) are those of at least one monomer from the group styrene, ⁇ -methylstyrene, nucleus-substituted styrenes such as p-methylstyrene and methyl methacrylate, copolymerized with at least one monomer from the group acrylonitrile, methacrylonitrile and maleic anhydride.
  • Particularly preferred copolymers ii) are those made from styrene, acrylonitrile and optionally methyl methacrylate.
  • Other particularly preferred copolymers ii) contain ⁇ -methylstyrene, acrylonitrile and optionally methyl methacrylate.
  • copolymers III of styrene and ⁇ -methylstyrene and acrylonitrile and optionally methyl methacrylate are particularly preferred.
  • copolymers of styrene and maleic anhydride are among the particularly preferred copolymers ii).
  • the copolymers ii) are generally resin-like, thermoplastic and rubber-free.
  • copolymers ii) are known per se or can be prepared by methods known per se, such as free-radical polymerization, in particular by emulsion, suspension, solution or bulk polymerization. They generally have viscosity numbers in the range from 40 to 160, preferably from 60 to 100 (ml / g). This corresponds to molecular weights (weight average) M w between 15,000 and 2,000,000 g / mol.
  • copolymers ii) are also frequently formed in the graft copolymerization to produce the graft copolymers P according to the invention or the graft copolymers P 'as by-products, particularly when large amounts of monomers are grafted onto small amounts of a graft base.
  • thermoplastic molding compositions F may contain additives as component iii). Their proportion is generally from 0 to 50, preferably from 0.1 to 20,% by weight, based on F.
  • Common additives are, for example, glass fibers, flame retardants, stabilizers and oxidation retardants, agents against heat decomposition and decomposition by ultraviolet light, lubricants and mold release agents, dyes and pigments or plasticizers.
  • Glass fibers made of E, A or C glass can be used.
  • the glass fibers are usually equipped with a size and an adhesion promoter.
  • the diameter of the glass fibers is generally between 6 and 20 ⁇ m.
  • Both continuous fibers (rovings) and chopped glass fibers with a length of 1 to 10 mm, preferably 3 to 6 mm, can be incorporated.
  • Pigments and dyes are generally present in amounts of up to 6, preferably from 0.5 to 5 and in particular from 0.5 to 3% by weight, based on F.
  • the pigments for coloring thermoplastics are generally known, see e.g. R. Gumbleter and H. Müller, Taschenbuch der Kunststoffadditive, Carl Hanser Verlag, 1983, pp. 494 to 510.
  • Oxidation retarders and heat stabilizers which can be added to the thermoplastic molding compositions according to the invention are e.g. Group I metals of the Periodic Table, e.g. Sodium, potassium, lithium halides, optionally in combination with copper (I) halides, e.g. Chlorides, bromides or iodides.
  • the halides, especially of copper can also contain electron-rich ⁇ ligands. Examples of such copper complexes are Cu halide complexes with e.g. Called triphenylphosphine. Zinc fluoride or zinc chloride can also be used.
  • Sterically hindered phenols hydroquinones, substituted representatives of this group, secondary aromatic amines, optionally in combination with phosphorus-containing acids or their salts, and mixtures of these compounds, preferably in concentrations of up to 1% by weight, based on F, can be used.
  • Lubricants and mold release agents which are generally added in amounts of up to 1% by weight of the thermoplastic molding compositions, are stearic acid, stearyl alcohol, alkyl stearates and amides, and esters of pentaerythritol with long-chain fatty acids. Salts of calcium, zinc or aluminum of stearic acid and dialkyl ketones, e.g. Distearyl ketone can be used.
  • thermoplastic molding compositions F can be prepared by processes known per se by mixing the components in conventional mixing devices such as screw extruders, Brabender mills or Banbury mills at temperatures of usually 150 to 5 350 ° C., preferably 200 to 280 ° C. and then extruded. After the extrusion, the extrudate is cooled and crushed.
  • They can be processed into shaped bodies, films or fibers.5 They can also be used, for example, by means of known coextrusion processes in the form of layers (preferably in layer thicknesses in the range from 100 ⁇ m to 10 mm) on surfaces, preferably on thermoplastics such as styrene-acrylonitrile copolymers , Acrylonitrile-butadiene-styrene terpolymers (ABS), polystyrene, impact-resistant polystyrene (HIPS) or PVC.
  • the molding compounds can be used, for example, in the automotive sector, household sector and for leisure articles. So you can e.g. into automotive parts, street signs, window profiles, lamp covers, garden furniture, boats, surfboards or children's toys.
  • the particle sizes were determined using an analytical ultracentrifuge according to the method described in W. Scholtan, H. Lange, Kolloid-Z. and Z.-Polymers 250 (1972) pages 782 to 796. 5
  • the ultracentrifuge measurement provides the integral mass distribution of the particle diameter of a sample. From this it can be seen what percentage by weight of the particles have a diameter equal to or smaller than a certain size.
  • the mean particle diameter which is also referred to as the d 50 value of the integral mass distribution, is defined as the value at which 50% by weight of the particles have a smaller diameter and 50% by weight of the particles have a larger diameter than the dso Have value. 5
  • the notched impact strengths (a * [kJ / m 2 ]) were measured at 0 ° C according to ISO 179 / leA on standard small bars injected at 270 ° C and then milled (A-notch). The mean value from the test of 10 samples is given in each case.
  • the solids content of the emulsions denotes the content of all solids contents in percent by weight based on the total mass of the respective emulsion.
  • stage A seed latex from cross-linked polystyrene
  • stage B hard stage from cross-linked polystyrene
  • Divinylbenzene see Table 2 Feed 2 : sodium salt of a C ⁇ 2 bis cis paraffinsulfonic acid,
  • the average particle size dso was 250 nm.
  • the dispersion had a solids content of 15%.
  • stage C soft stage from crosslinked polybutyl acrylate 360 g of water, 6 g of sodium hydrogen carbonate and 5 g of sodium persulfate were added to the dispersion obtained in b), the mixture being stirred and kept at 65.degree. Feeds 3 and 4 were then added simultaneously at 65 ° C. over the course of 2 hours. After the monomer addition had ended, the mixture was kept at 65 ° C. for a further 2 hours.
  • DCPA 35 g feed 4: as feed 2, but 26 g
  • the average particle size dso was 380 nm and the solids content of the dispersion was 39%.
  • stage D hard stage from uncrosslinked poly-15 styrene acrylonitrile
  • the dispersion obtained in c) was 2600 g of water, 4 g of sodium persulfate and 13 g of a 40 wt. -% solution of the sodium salt of a C ⁇ 2 - to C ⁇ -paraffinsulfonic acid in water with stirring at 20 65 ° C. Feed 5 was then added at 65 ° C. in the course of 2 hours. After the monomer addition had ended, the mixture was kept at 65 ° C. for a further 2 hours.
  • the mean particle size dso was 480 nm and the solids content was 35%.
  • the graft copolymers were precipitated from the dispersion obtained in d) by adding CaSO solution.
  • the separated polymer was washed with water and dried with warm air.
  • thermoplastic molding compounds F Production of the thermoplastic molding compounds F
  • the dried graft copolymer P was mixed with the copolymer CP on a twin-screw extruder ZSK 30 (Werner and Pfleiderer) in such a way that the resulting molding composition F had a graft copolymer P content of 29% by weight. Moldings were made from this molding compound by injection molding
  • graft copolymers according to the invention which contain the crosslinker b4) in a proportion of 0.01 to less than 0.5% by weight, based on B, give molding compositions with excellent notched impact strength in the cold (tests 2 to 5).

Abstract

The invention relates to grafted copolymers P with a defined core-shell morphology and a mean particle size (d50) of between 300 and 750 nm, containing, in relation to P, A) between 0,05 and 2.5 weight % of a stage A having a glass transition temperature of at least 25 °C on the basis of a vinyl aromatic monomer; B) between 9.8 and 30 weight % of a stage B having a glass transition temperature of at least 25 °C and a mean particle size (d50) of between 100 and 350 nm on the basis of a polymer made of a vinyl aromatic compound and several cross-linking agents; C) between 30 and 70 weight % of a stage C having a glass transition temperature of no more than 0 °C, on the basis of an alkyl acrylate; and D) between 20 and 60 weight % of a stage D having a glass transition temperature of at least 25 °C, on the basis of a vinyl aromatic monomer.

Description

Pfropfcopolymerisate mit guter KälteschlagzähigkeitGraft copolymers with good low-temperature impact strength
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft Pfropfcopolymerisate P mit definierter Kern- Schale-Morphologie und einer mittleren Teilchengröße (dso) von 300 bis 750 nm, enthaltend, bezogen auf P,The present invention relates to graft copolymers P with a defined core-shell morphology and an average particle size (dso) of 300 to 750 nm, containing, based on P,
A) 0,05 bis 2,5 Gew. -% einer Stufe A mit einer Glasübergangstem- peratur von mindestens 25°C aus, bezogen auf A,A) 0.05 to 2.5% by weight of stage A with a glass transition temperature of at least 25 ° C., based on A,
al) 50 bis 99,9 Gew. -% mindestens eines vinylaromatischen Monomeren, a2) 0 bis 49,9 Gew. -% mindestens eines mit den Monomeren al) copolymerisierbaren Monomeren, und a3) 0,1 bis 25 Gew. -% mindestens eines vernetzenden Monomeren,al) 50 to 99.9% by weight of at least one vinylaromatic monomer, a2) 0 to 49.9% by weight of at least one monomer copolymerizable with the monomers al), and a3) 0.1 to 25% by weight at least a crosslinking monomer,
B) 9,8 bis 30 Gew. -% einer Stufe B mit einer Glasübergangstempe- ratur von mindestens 25°C und einer mittleren Teilchengröße (dso) von 100 bis 350 nm aus, bezogen auf B,B) 9.8 to 30% by weight of a stage B with a glass transition temperature of at least 25 ° C. and an average particle size (dso) of 100 to 350 nm, based on B,
bl) 50 bis 99,8 Gew. -% mindestens eines vinylaromatischen Mo- nomeren, b2) 0 bis 49,8 Gew. -% mindestens eines mit den Monomeren bl) copolymerisierbaren Monomeren, b3) 0,1 bis 10 Gew. -% einer Vernetzerkomponente aus, bezogen auf b3 ) ,bl) 50 to 99.8% by weight of at least one vinyl aromatic monomer, b2) 0 to 49.8% by weight of at least one monomer copolymerizable with the monomers bl), b3) 0.1 to 10% by weight a crosslinker component based on b3),
α) 0,1 bis 100 Gew. -% Dihydrodicyclopentadienylacrylat, ß) 0 bis 99,9 Gew. -% mindestens eines weiteren Vernetzers mit zwei oder mehr funktioneilen Gruppen unterschiedlicher Reaktivität, undα) 0.1 to 100% by weight of dihydrodicyclopentadienyl acrylate, β) 0 to 99.9% by weight of at least one further crosslinking agent with two or more functional groups of different reactivity, and
b4) 0,01 bis unter 0,5 Gew. -% mindestens eines Vernetzers mit zwei oder mehr funktioneilen Gruppen gleicher Reaktivität,b4) 0.01 to less than 0.5% by weight of at least one crosslinking agent with two or more functional groups of the same reactivity,
C) 30 bis 70 Gew. - einer Stufe C mit einer Glasübergangste pe- ratur von höchstens 0°C, aus, bezogen auf C,C) 30 to 70% by weight - a stage C with a glass transition temperature of at most 0 ° C., based on C,
cl) 50 bis 100 Gew. -% mindestens eines Cι-Cχ8-Alkylacrylates c2) 0 bis 50 Gew. -% mindestens eines mit den Monomeren cl) copolymerisierbaren Monomeren, und c3) 0,01 bis 20 Gew.-% mindestens eines Vernetzers α oder ß oder deren Mischung,cl) 50 to 100% by weight of at least one C 8 -C 8 alkyl acrylate c2) 0 to 50% by weight of at least one monomer copolymerizable with the monomers cl), and c3) 0.01 to 20% by weight of at least one crosslinking agent α or β or a mixture thereof,
D) 20 bis 60 Gew. -% einer Stufe D mit einer Glasübergangstempe- ratur von mindestens 25°C, aus, bezogen auf D,D) 20 to 60% by weight of a stage D with a glass transition temperature of at least 25 ° C., based on D,
dl) 50 bis 100 Gew. -% mindestens einer vinylaromatischen Monomeren d2) 0 bis 50 Gew. - mindestens eines mit den Monomeren dl) copolymerisierbaren Monomeren.dl) 50 to 100% by weight of at least one vinyl aromatic monomer d2) 0 to 50% by weight of at least one monomer copolymerizable with the monomers dl).
Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung Mischungen M, enthaltend die Pfropfcopolymerisate P und weitere Pfropfcopolymerisate P' , sowie thermoplastische Formmassen F, enthaltend P oder M. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung von P oder M als Schlagzähmodif ier für thermoplastische Formmassen. Schließlich betrifft die Erfindung Formkörper oder Folien, enthaltend P oder M, sowie Formkörper oder Folien aus F. Bevorzugte Ausführungsformen sind sowohl den Unteransprüchen als auch der Be- Schreibung zu entnehmen. Es versteht sich, daß sich die Summe der einzelnen Komponenten der Pfropfcopolymerisate P, Mischungen M bzw. Formmassen F zu jeweils 100 Gew.-% ergänzt.Furthermore, the present invention relates to mixtures M containing the graft copolymers P and further graft copolymers P ', and thermoplastic molding compositions F containing P or M. Furthermore, the invention relates to the use of P or M as impact modifier for thermoplastic molding compositions. Finally, the invention relates to moldings or films containing P or M, and moldings or films made from F. Preferred embodiments can be found both in the subclaims and in the description. It goes without saying that the sum of the individual components of the graft copolymers P, mixtures M or molding compositions F each add up to 100% by weight.
Pfropfcopolymerisate, die häufig auch als "Kern- Schale" -Teilchen bezeichnet werden, sind beispielsweise als Schlagzähmodifier für Kunststoffe wie Styrol-Acrylnitril -Copolymere, Polyvinylchlorid (PVC) , Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat bekannt. Sie können zwei oder mehrstufig aufgebaut sein. Die Pfropfgrundlage, der "Kern", kann aus elastomerem "weichem" Material, d.h. solchem mit Glasübergangstemperaturen von weniger als ca. 25°C, z.B. weniger als 0°C, oder nicht elastomeren, "hartem" Material, d.h. solchem mit Glasübergangstemperaturen von mehr als etwa 25°C, z.B. mehr als 50°C, bestehen. Die Pfropfaufläge, "Schale" oder "Hülle", kann entsprechend hart bzw. weich oder im Fall von mehrstufigen Pfropfcopolymerisäten abwechselnd hart oder weich sein.Graft copolymers, which are often also referred to as “core-shell” particles, are known, for example, as impact modifiers for plastics such as styrene-acrylonitrile copolymers, polyvinyl chloride (PVC), polymethyl methacrylate or polycarbonate. They can be structured in two or more stages. The graft base, the "core", can be made of elastomeric "soft" material, i.e. those with glass transition temperatures of less than approx. 25 ° C, e.g. less than 0 ° C, or non-elastomeric, "hard" material, i.e. those with glass transition temperatures greater than about 25 ° C, e.g. more than 50 ° C. The graft pads, "shell" or "shell", can be correspondingly hard or soft or alternately hard or soft in the case of multi-stage graft copolymers.
Die Glasübergangstemperatur der einzelnen Stufen kann jeweils durch die Wahl der Monomeren und zusätzlich durch Zugabe eines oder mehrerer Vernetzer beeinflußt werden. Vernetzend wirken z.B. Monomere, die zwei oder mehr funktioneile Gruppen aufweisen, die mit den die Pfropfgrundlage oder -aufläge aufbauenden Monomeren reagieren können. Reagieren alle funktioneilen Gruppen des poly- funktionellen Monomeren gleichschnell ab, so wirken diese Monome - ren nur vernetzend. Enthalten die Vernetzer jedoch funktionelle Gruppen unterschiedlicher Reaktivität, so können die nicht abreagierten funktionellen Gruppen als Pfropfstellen beispielsweise für die Ahbindung einer Pfropfaufläge an die Pfropfgrundlage die- nen. Derartige Vernetzer wirken also nicht nur vernetzend sondern auch pfropfaktiv.The glass transition temperature of the individual stages can in each case be influenced by the choice of the monomers and additionally by adding one or more crosslinking agents. Monomers, for example, have a crosslinking action and have two or more functional groups which can react with the monomers forming the graft base or supports. If all functional groups of the polyfunctional monomer react at the same rate, these monomers only have a crosslinking effect. However, if the crosslinkers contain functional groups of different reactivity, the unreacted functional groups can be used as grafting sites, for example for attaching a graft to the graft base. nen. Such crosslinkers therefore not only have a crosslinking action but also have a grafting action.
Für welche Zwecke Pfropfcopolymerisate eingesetzt werden können, wie sie beispielsweise optische Qualität, Einfärbbarkeit, Witterungsstabilität oder Schlagrißbildung in Formmassen beeinflussen, hängt von deren Aufbau aber auch von deren Größe und Morphologie ab.The purposes for which graft copolymers can be used and how they influence optical quality, colorability, weather stability or crack formation in molding compositions depends on their structure but also on their size and morphology.
Bislang war es nicht möglich, Pfropfcopolymerisate (z.B. solche aufgebaut aus einem Polystyrolkern, einer ersten Schale aus Poly- butylacrylat und einer zweiten Schale aus Styrol-Acrylnitril -Co- polymeren) großer Teilchengröße mit wirklicher Kern-Schale -Struktur herzustellen, wenn Kern- und Schalenmaterialien miteinander unverträglich waren (siehe z.B. H. Okubo, Makromol. Chem. ,So far it has not been possible to produce graft copolymers (for example, those composed of a polystyrene core, a first shell made of polybutyl acrylate and a second shell made of styrene-acrylonitrile copolymers) of large particle size with a real core-shell structure, if core and Shell materials were incompatible with one another (see, for example, H. Okubo, Makromol. Chem.,
Macromol. Sym . 35/36 (1990) 307-325). Ab bestimmten Teilchendurchmessern der Pfropfgrundlage (ab ca. 100 bis 150 nm und Gesamtteilchengrößen ab ca. 200 nm) zeigt sich nämlich bei derartigen Pfropfcopolymerisaten, daß Pfropfgrundlage und -aufläge keine definierte Kern-Schale-Struktur bilden. Dabei ist der Kern nicht vollständig und im wesentlichen konzentrisch von der Pfropfaufläge umhüllt. Die Pfropfgrundlage und -aufläge sind teilweise vermischt oder das Kernmaterial bildet zum Teil die äußere Phasengrenze des "Kern- Schale" -Teilchens. Hierdurch entsteht eine himbeerartige Morphologie.Macromol. Sym. 35/36 (1990) 307-325). From certain particle diameters of the graft base (from approx. 100 to 150 nm and total particle sizes from approx. 200 nm) it is shown in such graft copolymers that the graft base and coatings do not form a defined core-shell structure. The core is not completely and essentially concentrically enveloped by the graft. The graft base and overlays are partially mixed or the core material partially forms the outer phase boundary of the "core-shell" particle. This creates a raspberry-like morphology.
Deshalb weisen die bislang bekannten Pfropfcopolymerisate mit definierter Kern -Schale -Struktur deren Kern- und Schalenmaterialien miteinander unverträglich sind, nur kleine bzw. im Verhältnis zur Gesamtgröße der Pfropfcopolymerisate nur kleine Kerndurchmesser auf oder sie enthalten eine Pfropfgrundlage aus Material, das mit dem der Pfropfaufläge verträglich ist.Therefore, the previously known graft copolymers with a defined core-shell structure whose core and shell materials are incompatible with one another have only small or only small core diameters in relation to the total size of the graft copolymers or they contain a graft base made of material which is compatible with that of the graft pads is.
Unter der Verträglichkeit zweier Polymerkomponenten versteht man im allgemeinen die Mischbarkeit der Komponenten oder die Neigung des einen Polymeren, sich in der anderen Polymerkomponente zu lösen (siehe B. Vollmert, Grundriß der makromolekularen Chemie, Band IV, S. 222 ff, E. Vollmert-Verlag 1979).The compatibility of two polymer components is generally understood to mean the miscibility of the components or the tendency of one polymer to dissolve in the other polymer component (see B. Vollmert, floor plan of macromolecular chemistry, Volume IV, p. 222 ff, E. Vollmert- Verlag 1979).
Zwei Polymere sind umso besser verträglich, je geringer die Differenz ihrer Löslichkeitsparameter ist. Derartige Parameter sowie die Mischungsenthalpie sind nicht einheitlich für alle Polymeren bestimmbar, so daß die Löslichkeit nur indirekt, z.B. durch Torsions-Schwingungs- oder DTA-Messungen bestimmbar ist. Von einem mischbaren, d.h. verträglichen System aus zwei oder mehreren Polymeren kann zumindest dann ausgegangen werden, wenn dieses zumindest eines der folgenden Kriterien erfüllt:The lower the difference in their solubility parameters, the better tolerated two polymers are. Such parameters and the enthalpy of mixing cannot be determined uniformly for all polymers, so that the solubility can only be determined indirectly, for example by torsional vibration or DTA measurements. A miscible, ie compatible, system consisting of two or more polymers can be assumed at least if it meets at least one of the following criteria:
- optische Klarheit- optical clarity
Ein Film aus miteinander verträglichen Polymeren erscheint optisch klar, sind diese aber unverträglich, so erscheint der Film optisch trübe. Im Zweifelsfall kann eine elektronenmikroskopische Untersuchung den Grad der Entmischung ermitteln.A film made of mutually compatible polymers appears optically clear, but if they are incompatible, the film appears optically cloudy. If in doubt, an electron microscopic examination can determine the degree of segregation.
- Glastemperatur:- Glass temperature:
Miteinander mischbare, d.h. verträgliche Polymere zeigen bei thermischen Belastungen (DTA- oder DSC -Messungen) nur eine Glas- temperatur, die zwischen denen der Ausgangspolymeren liegt. Bei teilverträglichen Polymeren können zwei verschiedene Glas- temperaturen nachgewiesen werden, die sich aber aufeinander zubewegen.Miscible with each other, i.e. Compatible polymers show only a glass temperature at thermal loads (DTA or DSC measurements), which lies between those of the starting polymers. In the case of partially compatible polymers, two different glass temperatures can be detected, but these move towards each other.
Kernspinresonanz- (NMR) -Relaxation:Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Relaxation:
Eine sehr empfindliche Methode ist die Bestimmung der Polymermischbarkeit durch NMR-Relaxationszeitmessungen. Im Falle nicht mischbarer Polymere werden die Spin- Spin- bzw. Spin-Gitter-Relaxationszeiten der reinen Polymere gemessen, im Falle mischbarer Polymere treten andere Relaxationszeiten auf.A very sensitive method is the determination of polymer miscibility by means of NMR relaxation time measurements. In the case of immiscible polymers, the spin-spin or spin-lattice relaxation times of the pure polymers are measured; in the case of miscible polymers, other relaxation times occur.
sonstige Methoden:other methods:
Andere anwendbare Verfahren, die zur Bestimmung der Mischbarkeit von Polymeren herangezogen werden können, sind Trübungsmessungen, Streumethoden (Lichtstreuung), IR- Spektroskopie und Fluoreszenz - techniken (L.A. Utracki "Polymer Alloys and Blends" , S. 34 - 42, New York 1989) .Other applicable methods that can be used to determine the miscibility of polymers are turbidity measurements, scattering methods (light scattering), IR spectroscopy and fluorescence techniques (LA Utracki "Polymer Alloys and Blends", pp. 34-42, New York 1989). .
Beispiele für miteinander mischbare Polymere sind in verschiedenen Monographien (z.B. J. Brandrup, E.H. Immergut: Polymer Handbook, 3rd Edition, 1989) ausführlich dokumentiert.Examples of miscible polymers are extensively documented in various monographs (e.g. J. Brandrup, E.H. Immergut: Polymer Handbook, 3rd Edition, 1989).
So ist der US-A-4 108 946 eine Pfropfgrundlage mit einer Teilchengröße bis 240 nm aus vernetzten Monomerengemisehen aus Styrol/Acrylnitril oder Styrol/Acrylnitril/Methyl ethacrylat zu entnehmen, die mit einer Pfropfaufläge aus Acrylestern versehen ist. Reines Polystyrol als Pfropfgrundlage wird als nicht wünschenswert bezeichnet. Aus der DE-A 33 00 526 waren Pfropfcopolymerisate bekannt, die jeweils aus einem nichtelastischen Kern mit Durchmessern bis 500 nm, bevorzugt bis 200 nm, und einer vernetzten Acrylester- hülle aufgebaut sind. Für das Monomermaterial des Kerns wird be- vorzugt überwiegend Methyl ethacrylat eingesetzt.For example, US Pat. No. 4,108,946 shows a graft base with a particle size of up to 240 nm made from crosslinked monomer mixtures of styrene / acrylonitrile or styrene / acrylonitrile / methyl ethacrylate, which is provided with a graft coating of acrylic esters. Pure polystyrene as a graft base is said to be undesirable. From DE-A 33 00 526 graft copolymers were known, each of which is composed of a non-elastic core with diameters up to 500 nm, preferably up to 200 nm, and a cross-linked acrylic ester shell. Methyl ethacrylate is preferably predominantly used for the monomer material of the core.
Ebenso waren in der US-A-3 793 402 Pfropfcopolymerisate offenbart, deren Pfropfgrundlagen vernetzt sind. Als Vernetzer für Pfropfgrundlagen, die bevorzugt aus Styrol oder substituierten Styrolen bestehen, werden Polyvinylbenzole wie Divinyl- oder Trivinylbenzol beschrieben.Likewise, US Pat. No. 3,793,402 graft copolymers were disclosed, the graft bases of which are crosslinked. Polyvinylbenzenes such as divinylbenzene or trivinylbenzene are described as crosslinking agents for graft bases, which preferably consist of styrene or substituted styrenes.
Darüber hinaus waren der DE-A- 22 44 519 Pfropfcopolymerisate zu entnehmen, die je eine Pfropfgrundlage auf der Basis vinylaroma- tischer Verbindungen und bis zu 10 Gew. -% vernetzender Monomerer enthalten. Ferner waren in der DE-A-41 32 497 Pfropfcopolymerisate veröffentlicht, deren Pfropfgrundlagen überwiegend aus vinylaromatischen Monomeren aufgebaut sind und die vernetzend als auch pfropfaktiv wirkende Vernetzer enthalten können. Nach dem dort beschriebenen Verfahren können entweder Pfropfcopolymerisate erhalten werden, die kleine Kerne (bis ca. 150 nm) enthalten, oder solche, die keine definierte Kern- Schale-Morphologie aufweisen.In addition, DE-A-22 44 519 graft copolymers were found which each contain a graft base based on vinyl aromatic compounds and up to 10% by weight of crosslinking monomers. Furthermore, DE-A-41 32 497 published graft copolymers whose graft bases are predominantly composed of vinylaromatic monomers and which can contain crosslinking agents which have a crosslinking and grafting action. According to the process described there, either graft copolymers can be obtained which contain small cores (up to approx. 150 nm) or those which have no defined core-shell morphology.
Aus der DE-A 195 23 080 waren Pfropfcopolymerisate bekannt, die eine harte Pfropfgrundlage mit einer Teilchengröße dso von mindestens 150 nm, eine weiche Pfropfaufläge aus Alkylacrylat, und mindestens eine weitere Pfropfaufläge aus Alkylacrylat, und mindestens eine weitere Pfropfaufläge enthalten. Die harte Pfropf - grundlage enthält als Vernetzer Monomere mit zwei oder mehr funk- tionellen Gruppen unterschiedlicher Reaktivität, sowie 0,1 bis 25, bevorzugt 0,5 bis 10, besonders bevorzugt 1 bis 5 Gew. -% Monomere mit zwei oder mehr funktionellen Gruppen gleicher Reaktivität.From DE-A 195 23 080 graft copolymers were known which contain a hard graft base with a particle size dso of at least 150 nm, a soft graft layer made from alkyl acrylate, and at least one further graft layer made from alkyl acrylate, and at least one further graft layer. The hard graft base contains, as crosslinking agent, monomers with two or more functional groups of different reactivity, and 0.1 to 25, preferably 0.5 to 10, particularly preferably 1 to 5% by weight of monomers with two or more functional groups same reactivity.
Aus der DE-A 196 39 360 waren Pfropfcopolymerisate mit einem harten Segment bekannt, welches als Vernetzer Monomere mit zwei oder mehr funktioneilen Gruppen unterschielicher Reaktivität, sowie 0,1 bis 25, bevorzugt 0,5 bis 10 und besonders bevorzugt 1 bis 7 Gew. -% Monomere mit zwei oder mehr funktioneilen Gruppen gleicher Reaktivität, enthält. Dabei variiert die Konzentration des Vernetzers im Hartsegment (Vernetzergradient entlang des Segmentes) .From DE-A 196 39 360 graft copolymers with a hard segment were known which, as crosslinking agents, had monomers with two or more functional groups of different reactivity, and 0.1 to 25, preferably 0.5 to 10 and particularly preferably 1 to 7% by weight. % Contains monomers with two or more functional groups of the same reactivity. The concentration of the crosslinker in the hard segment varies (crosslinker gradient along the segment).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, Pfropfcopolymerisate zur Verfügung zu stellen, die aus einer vernetzten Pfropfgrundlage und einer damit unverträglichen Pfropfaufläge bestehen, die insbesondere bei tiefen Temperaturen unabhängig von der Verarbeitungstemperatur bessere Schlagzähigkeiten aufweisen und die zu tief temperaturschlagzähen Formmassen führen. Darüber hinaus sollten diese Pfropfcopolymerisate große Teilchendurchmesser aufwei- sen und eine echte Kern-Schale-Struktur mit definierter Phasengrenze zwischen Pfropfgrundlage und -aufläge haben.The object of the present invention was to provide graft copolymers which consist of a crosslinked graft base and a graft overlay which is incompatible therewith have better impact strengths, especially at low temperatures, regardless of the processing temperature and which lead to low-temperature impact molding compounds. In addition, these graft copolymers should have large particle diameters and have a real core-shell structure with a defined phase boundary between the graft base and layers.
Diese Aufgabe wird von den eingangs definierten Pfropfcopoly- merisaten gelöst, die im Vergleich zum Stand der Technik, insbe- sondere zur DE-A 195 23 080 und zur DE-A 196 39 360, deutlich geringere Mengen an Vernetzermonomeren mit zwei oder mehr funktioneilen Gruppen gleicher Reaktivität enthalten.This object is achieved by the graft copolymers defined at the outset which, compared to the prior art, in particular DE-A 195 23 080 and DE-A 196 39 360, have significantly smaller amounts of crosslinking monomer with two or more functional groups contain the same reactivity.
Stufe ALevel A
Erfindungsgemäß enthalten die Pfropfcopolymerisate P 0,05 bis 2,5, bevorzugt 0,1 bis 1 und besonders bevorzugt 0,1 bis 0,2 Gew.-%, bezogen auf die Stufen A bis D, einer "harten" Stufe A. Das Material der Stufe A hat eine Glasübergangstemperatur Tg von mindestens 25°C, bevorzugt mindestens 50°C, besonders bevorzugt 80 bis 130°C. Die Stufe A wird auch als Saat bezeichnet.According to the invention, the graft copolymers P contain 0.05 to 2.5, preferably 0.1 to 1 and particularly preferably 0.1 to 0.2% by weight, based on stages A to D, of a “hard” stage A. Material of stage A has a glass transition temperature Tg of at least 25 ° C, preferably at least 50 ° C, particularly preferably 80 to 130 ° C. Stage A is also called seed.
Die Glasübergangstemperaturen wurden mit Differential Scanning Calorimetry (DSC) bestimmt. Details dieser Meßmethode sind in Mark (Hrg.), Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Suppl.Vol., Wiley, New York, 1989, S. 702-706, beschrieben. Es betrugen: TΞtart : -100°C, Tst0p: +180°C, Heizrate: 10°C/min, Bestim¬ mung der Tg im zweiten Lauf.The glass transition temperatures were determined using differential scanning calorimetry (DSC). Details of this measurement method are described in Mark (ed.), Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Suppl. Vol., Wiley, New York, 1989, pp. 702-706. There were: T Ξt a r t: -100 ° C, T p st0: + 180 ° C, heating rate: 10 ° C / min, Bestim ¬ mung the Tg in the second run.
Die Stufe A ist aufgebaut aus 50 bis 99,5, bevorzugt 70 bis 99,9 und besonders bevorzugt 90 bis 99,9 Gew.-%, bezogen auf A, mindestens eines vinylaromatischen Monomeren al) . Beispiele für vinyl - aromatische Monomere sind Styrol, α-Methylstyrol oder kernalky- lierte Styrole wie p-Methylstyrol oder p-t-Butylstyrol. Besonders bevorzugt werden Styrol, α-Methylstyrol oder p-Methylstyrol oder deren Mischungen eingesetzt. Ganz besonders bevorzugt wird Styrol verwendet.Stage A is composed of 50 to 99.5, preferably 70 to 99.9 and particularly preferably 90 to 99.9% by weight, based on A, of at least one vinylaromatic monomer a1). Examples of vinyl-aromatic monomers are styrene, α-methylstyrene or nuclear-alkylated styrenes such as p-methylstyrene or p-t-butylstyrene. Styrene, α-methylstyrene or p-methylstyrene or mixtures thereof are particularly preferably used. Styrene is very particularly preferably used.
Die Stufe A kann neben den Monomeren al) auch damit copoly- merisierbare Monomere a2) enthalten. Als Beispiele derartiger Monomerer seien Acrylnitril, Methacrylnitril, Acrylsäure, Meth- acrylsäure, Methylmethacrylat, Glycidylmethacrylat, Maleinsäure - anhydrid oder Vinylmethylether zu nennen. Selbstverständlich können auch Mischungen unterschiedlicher Monomerer a2) eingesetzt werden. Zu den bevorzugten Monomeren a2) zählen Acrylnitril und Methylmethacrylat. Erfindungsgemäß beträgt der Anteil der Mono- meren a2) von 0 bis 49,9, bevorzugt von 0 bis 39 Gew.-%, insbesondere von 0 bis 38 Gew.-%, bezogen auf A.In addition to the monomers a1), stage A can also contain monomers a2) which can be copolymerized therewith. Examples of such monomers are acrylonitrile, methacrylonitrile, acrylic acid, methacrylic acid, methyl methacrylate, glycidyl methacrylate, maleic anhydride or vinyl methyl ether. Mixtures of different monomers a2) can of course also be used. The preferred monomers a2) include acrylonitrile and methyl methacrylate. According to the invention, the proportion of the mono- meren a2) from 0 to 49.9, preferably from 0 to 39% by weight, in particular from 0 to 38% by weight, based on A.
Des weiteren ist die Pfopfgrundlage aus einer Vernetzerkompo- nente a3) aufgebaut. Diese beträgt von 0,1 bis 25 Gew.-%, bevorzugt von 0,5 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt von 1 bis 5 Gew.- , bezogen auf A.Furthermore, the graft base is made up of a crosslinking component a3). This is from 0.1 to 25% by weight, preferably from 0.5 to 10% by weight, particularly preferably from 1 to 5% by weight, based on A.
Vernetzende Monomere a3) sind bi- oder polyfunktionelle Comono- mere, beispielsweise Butadien und Isopren, Divinylester vonCrosslinking monomers a3) are bifunctional or polyfunctional comonomers, for example butadiene and isoprene, divinyl esters of
Dicarbonsäuren wie der Bernsteinsäure und Adipinsäure, Diallyl- und Divinylether bifunktioneller Alkohole wie des Ethylenglycols und des Butan- 1, 4 -diols, Diester der Acrylsäure und Methacryl- säure mit den genannten bifunktionellen Alkoholen, 1,4-Divinyl- benzol und Triallylcyanurat. Besonders bevorzugt sind der Acryl - säureester des Tricyclodecenylalkohols der nachstehenden Formel IDicarboxylic acids such as succinic acid and adipic acid, diallyl and divinyl ethers of bifunctional alcohols such as ethylene glycol and butane 1,4-diol, diesters of acrylic acid and methacrylic acid with the bifunctional alcohols mentioned, 1,4-divinyl benzene and triallyl cyanurate. The acrylic acid ester of tricyclodecenyl alcohol of the formula I below is particularly preferred
Figure imgf000009_0001
der unter dem Namen Dihydrodicyclopentadienylacrylat (DCPA) bekannt ist, sowie die Allylester der Acrylsäure und der Methacryl- säure.
Figure imgf000009_0001
which is known under the name dihydrodicyclopentadienyl acrylate (DCPA), and the allyl esters of acrylic acid and methacrylic acid.
Eine besonders bevorzugte Saatstufe A besteht aus 95 bisA particularly preferred seed level A consists of 95 to
99 Gew. -% Styrol und 1 bis 5 Gew. -% Vernetzer, insbesondere DCPA. Ganz besonders bevorzugt ist eine Saatstufe A sus 98 Gew. -% Sty¬ rol und 2 Gew.-% DCPA.99% by weight of styrene and 1 to 5% by weight of crosslinking agent, in particular DCPA. Very particularly preferably a seed stage A sus is 98 wt -.% Sty ¬ rol and 2 wt .-% DCPA.
Die Herstellung der Stufe A erfolgt in dem Fachmann bekannter Weise beispeilsweise in Suspension, Masse, Lösung oder Emulsion, bevorzugt in Emulsion und besonders bevorzugt in wässriger Emulsion. Einzelheiten der Emulsionspolymerisation werden weiter unter bei Stufe C beschrieben. Die Emulsionspolymerisation der Stufe A liefert eine wässrige Dispersion kleinster Polymerpartikel, auch Saatlatex genannt. Die Verfahrensbedingungen werden in bekannter Weise so eingestellt, daß die Stufe A Teilchengrößen dso von üblicherweise 20 bis 100, bevorzugt 20 bis 40 und besonders bevorzugt 20 bis 30 nm aufweist.Stage A is prepared in a manner known to the person skilled in the art, for example in suspension, mass, solution or emulsion, preferably in emulsion and particularly preferably in aqueous emulsion. Details of the emulsion polymerization are further described in step C. The emulsion polymerization of stage A provides an aqueous dispersion of the smallest polymer particles, also called seed latex. The process conditions are set in a known manner so that stage A has particle sizes dso of usually 20 to 100, preferably 20 to 40 and particularly preferably 20 to 30 nm.
Stufe BLevel B
Erfindungsgemäß enthalten die Pfropfcopolymerisate P 9,8 bis 30, bevorzugt 9,8 bis 20 und besonders bevorzugt 9,8 bis 17 Gew. -%, bezogen auf A bis D, einer "harten" Stufe B. Die Stufe B besteht aus einem Material, das eine Glasübergangstemperatur von minde- stens 25°C, bevorzugt mindestens 50°C, insbesondere von 80 bis 130°C aufweist. Stufe B wird auch als Pfropfgrundlage bezeichnet.According to the invention, the graft copolymers P contain 9.8 to 30, preferably 9.8 to 20 and particularly preferably 9.8 to 17% by weight, based on A to D, of a “hard” stage B. Stage B consists of a material , which has a glass transition temperature of at least at least 25 ° C, preferably at least 50 ° C, in particular from 80 to 130 ° C. Level B is also known as the graft base.
Die Stufe B ist aufgebaut aus von 50 bis 99,8 Gew.-%, bevorzugt von 60 bis 99 Gew.-%, besonders bevorzugt von 60 bis 98 Gew. -%, bezogen auf B, mindestens eines vinylaromatischen Monomeren bl) , wie es für die Monomeren al) bereits beschreiben wurde. Besonders bevorzugt werden, wie bei al) , Styrol, α-Methylstyrol oder p-Methylstyrol oder deren Mischungen eingesetzt. Ganz besonders be- vorzugt wird Styrol verwendet.Stage B is composed of from 50 to 99.8% by weight, preferably from 60 to 99% by weight, particularly preferably from 60 to 98% by weight, based on B, of at least one vinylaromatic monomer b1), such as it has already been described for the monomers a1). As with al), styrene, α-methylstyrene or p-methylstyrene or mixtures thereof are particularly preferably used. Styrene is particularly preferably used.
Die Stufe B kann neben den Monomeren bl) auch damit copoly- merisierbare Monomere b2) enthalten, wie sie bereits bei den Monomeren a2) beschrieben wurden. Selbstverständlich können auch Mischungen unterschiedlicher Monomerer b2) eingesetzt werden. Zu den bevorzugten Monomeren b2) zählen, wie bei a2), Acrylnitril und Methylmethacrylat. Erfindungsgemäß beträgt der Anteil der Monomeren b2) von 0 bis 49,8, bevorzugt von 0 bis 39 Gew.-%, insbesondere von 0 bis 38 Gew.-%, bezogen auf B.In addition to the monomers b1), stage B can also contain monomers b2) which are copolymerizable therewith, as have already been described for the monomers a2). Mixtures of different monomers b2) can of course also be used. As with a2), the preferred monomers b2) include acrylonitrile and methyl methacrylate. According to the invention, the proportion of monomers b2) is from 0 to 49.8, preferably from 0 to 39% by weight, in particular from 0 to 38% by weight, based on B.
Des weiteren ist die Stufe B aus einer Vernetzerkomponente b3) aufgebaut. Diese beträgt von 0,1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt von 0,1 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,1 bis 2,5 Gew. -%, bezogen auf B. Die Vernetzerkomponente kann Dihydrodicyclopentadienyl- acrylat (α) der bereits angegebenen Formel (I) alleine oder in Kombination mit mindestens einem anderen Vernetzer mit zwei oder mehr funktioneilen Gruppen unterschiedlicher Reaktivität (ß) enthalten. Erfindungsgemäß besteht die Vernetzerkomponente aus 0,1 bis 100, bevorzugt von 25 bis 100 Gew.-%, bezogen auf b3) , aus α und von 0 bis 99,9 , bevorzugt von 0 bis 75 Gew.-%, bezogen auf α und ß, aus ß. Besonders bevorzugt enthält die Vernetzerkomponente von 50 bis 100 Gew.-% α und von 0 bis 50 Gew.-% ß.Furthermore, stage B is made up of a crosslinker component b3). This is from 0.1 to 10% by weight, preferably from 0.1 to 5% by weight, particularly preferably from 0.1 to 2.5% by weight, based on B. The crosslinker component can be dihydrodicyclopentadienyl acrylate (α) of the formula (I) already given, alone or in combination with at least one other crosslinker with two or more functional groups of different reactivity (β). According to the invention, the crosslinking component consists of 0.1 to 100, preferably from 25 to 100% by weight, based on b3), of α and from 0 to 99.9, preferably from 0 to 75% by weight, based on α and ß, from ß. The crosslinking component particularly preferably contains from 50 to 100% by weight of α and from 0 to 50% by weight of β.
Beispiele geeigneter Vernetzer ß sind ethylenisch ungesättigte Monomere, die Epoxy-, Hydroxy-, Carboxyl-, Amino- oder Säureanhydridgruppen tragen. Hierzu zählen Hydroxyalkylacrylate oder Hydroxyalkylmethacrylate wie Hydroxy-Ci-bis Cio-alkylacrylate oder Hydroxy-Ci- bis Cio-alkylmethacrylate, insbesondere Hydroxyethyl - acrylat oder Hydroxy-n-propylacrylat. Ferner kommen Allylmeth- acrylat, Methallylmethacrylat, Acryloylalkoxysilane oder Metha- cryloylalkyloxysilane der allgemeinen Formel (II)Examples of suitable crosslinkers β are ethylenically unsaturated monomers which carry epoxy, hydroxyl, carboxyl, amino or acid anhydride groups. These include hydroxyalkyl acrylates or hydroxyalkyl methacrylates such as hydroxy-Ci to Cio-alkyl acrylates or hydroxy-Ci- to Cio-alkyl methacrylates, especially hydroxyethyl acrylate or hydroxy-n-propyl acrylate. Also come allyl methacrylate, methallyl methacrylate, acryloylalkoxysilanes or methacryloylalkyloxysilanes of the general formula (II)
O H2C=CR2-C-0-(CH2)p-SiR10(3.n)/2 (II) in Betracht, worin R1 Ci-bis C3- Alkyl oder Phenyl, bevorzugt Methyl bedeutet, R2 Wasserstoff oder Methyl ist, n eine ganze Zahl von 0 bis 2 und p eine ganze Zahl von 1 bis 6, bevorzugt von 1 bis 4 darstellt. Als Beispiele seien genanntOH 2 C = CR 2 -C-0- (CH2) p-SiR 1 0 ( 3rd n ) / 2 (II) into which R 1 is C 1 -C 3 -alkyl or phenyl, preferably methyl, R 2 is hydrogen or methyl, n is an integer from 0 to 2 and p is an integer from 1 to 6, preferably from 1 to 4 represents. Examples are given
ß-Methacryloyloxyethyldimethoxymethylsilan, γ-Methacryloyloxy-n-propyImethoxydimethylsilan , γ-Methacryloyloxy-n-propylmethoxymethylsilan, γ-Methacryloyloxy- - ropy1trimethoxysilan, γ-Methacryloyloxy-n-propyldimethoxymethylsilan, γ-Methacryloyloxy-n-propyldiethoxymethylsilan, δ-Methacryloyloxy-n-butyldiethoxymethylsilan..beta.-methacryloyloxyethyldimethoxymethylsilane, γ-methacryloyloxy-n-propyImethoxydimethylsilan, γ-methacryloyloxy-n-propylmethoxymethylsilan, γ-methacryloyloxy - ropy1trimethoxysilan, γ-methacryloyloxy-n-propyldimethoxymethylsilane, γ-methacryloyloxy-n-propyldiethoxymethylsilan, δ-methacryloyloxy-n-butyldiethoxymethylsilan .
Zu den bevorzugten Mischungen der Vernetzer α und ß zählen Dihydrodicyclopentadienylacrylat und Hydroxye hylacrylat;The preferred mixtures of the crosslinkers α and β include dihydrodicyclopentadienyl acrylate and hydroxy hylacrylate;
Dihydrodicyclopentadienylacrylat und Allylmethacrylat; Dihydrodi- cyclopentadienylacrylat, Hydroxyethylacrylat und Allylmethacrylat; Dihydrodicyclopentadienylacrylat, Allylmethacrylat und ß-Methacryloyloxyethyldimethoxymethylsilan; Dihydroxydicyclopenta - dienylacrylat und ß-Methacrylolyloxyethyldimethoxymethylsilan.Dihydrodicyclopentadienyl acrylate and allyl methacrylate; Dihydrodicyclopentadienyl acrylate, hydroxyethyl acrylate and allyl methacrylate; Dihydrodicyclopentadienyl acrylate, allyl methacrylate and β-methacryloyloxyethyldimethoxymethylsilane; Dihydroxydicyclopenta - dienyl acrylate and ß-methacrylolyloxyethyldimethoxymethylsilane.
Darüber hinaus ist die Stufe B erfindungsgemäß aufgebaut aus 0,01 bis unter 0,5, bevorzugt 0,01 bis 0,4, besonders bevorzugt 0,03 bis 0,3 und ganz besonders bevorzugt 0,04 bis 0,28 Gew.-%, bezo- gen auf B, mindestens eines Vernetzers b4) mit zwei oder mehr funktioneilen Gruppen gleicher Reaktivität.In addition, stage B is constructed according to the invention from 0.01 to below 0.5, preferably 0.01 to 0.4, particularly preferably 0.03 to 0.3 and very particularly preferably 0.04 to 0.28% by weight. %, based on B, of at least one crosslinker b4) with two or more functional groups of the same reactivity.
Prinzipiell können die Komponenten b3) und b4) in jedem Verhältnis zueinander stehen. Bevorzugte Stufen B enthalten je- doch die Komponenten b3) und b4) im Verhältnis von 1 : 0,75 bis 1 : 5. Der Anteil der Komponente b4) kann aber auch darunter liegen, beispielsweise bis 1 : 0,5 betragen. Auch kommen höhere Anteile an b4) in Betracht. So können die Verhältnisse von b3) zu b4) bis 1 : 10 betragen. Besonders bevorzugt betragen die Ver- hältnisse von b3) zu b4 ) von 1 : 0,8 bis 1 : 3, oder 1:1 bis 1:3, insbesondere von 1 : 0,9 bis 1 : 2, beispielsweise 1 : 1 oder 1 : 1,5.In principle, components b3) and b4) can be in any relation to one another. Preferred stages B, however, contain components b3) and b4) in a ratio of 1: 0.75 to 1: 5. The proportion of component b4) can, however, also be less, for example up to 1: 0.5. Higher proportions of b4) are also possible. The ratios from b3) to b4) can be up to 1:10. The ratios of b3) to b4) are particularly preferably from 1: 0.8 to 1: 3, or 1: 1 to 1: 3, in particular from 1: 0.9 to 1: 2, for example 1: 1 or 1: 1.5.
Geeignete Vernetzer b4) sind z. B.:Suitable crosslinkers b4) are, for. B .:
Mono-, Di-, Tri- oder Tetra -Alkylenglycoldiacrylate, bevorzugt Cl- bis C -Mono-Alkylenglycoldiacrylate wie Ethylen- glykoldiacrylat, n-Propylenglycoldiacrylat, 1 , 3 -n-Butylengly- coldiacrylat oder 1, 4 -n-Butylenglycoldiacrylat, Mono-, Di-, Tri- oder Tetra -Alkylenglykoldimethacrylate, bevorzugt Cl- bis C4-Mono-Alkylenglykoldimethacrylate wie Ethylenglykoldimethacrylat, n-Propylenglycoldimethacrylat, 1, 3 -n-Butylenglycoldimethacrylat oder 1 , 4 -n-Butylenglycoldi- methacrylat,Mono-, di-, tri- or tetra -Alkylenglycoldiacrylate, preferably C l - to C mono-alkylene glycol such as ethylene glycol diacrylate, n-propylene glycol, 1, 3-n-butylene glycol or 1, 4-n-butylene glycol diacrylate, Mono-, di-, tri- or tetra-alkylene glycol dimethacrylates, preferably C 1 -C 4 -mono-alkylene glycol dimethacrylates such as ethylene glycol dimethacrylate, n-propylene glycol dimethacrylate, 1, 3-n-butylene glycol dimethacrylate or 1, 4-n-butylene glycol dimethacrylate,
Acrylate oder Methacrylate von Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Inosit oder ähnlicher Zuckeralkohole,Acrylates or methacrylates of glycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol, inositol or similar sugar alcohols,
- Acryl- oder Methacrylamide von Ethylendiamin oder anderen aliphatischen Di- oder Polyaminen,Acrylic or methacrylamides of ethylenediamine or other aliphatic diamines or polyamines,
Diallylmaleat, Diallylfumarat oder Diallylphthalat ,Diallyl maleate, diallyl fumarate or diallyl phthalate,
- Triacryl- oder Trimethacrylamide,Triacrylamides or trimethacrylamides,
Triallycyanurat oder Triallylisocyanurat,Trially cyanurate or triallyl isocyanurate,
Vinylbenzole wie Divinylbenzol oder Trivinylbenzol. Besonders bevorzugt wird Divinylbenzol als Vernetzer b4) verwendet.Vinylbenzenes such as divinylbenzene or trivinylbenzene. Divinylbenzene is particularly preferably used as crosslinker b4).
Die Wahl des Vernetzers b4) richtet sich danach, welche Art Netzwerk die Stufe B aufweisen soll. Ein kompaktes Netzwerk ergibt sich beispielsweise, wenn Vernetzer α zusammen mit Divinylbenzol verwendet wird, während ein relativ lockeres Netzwerk erhalten wird, wenn z.B. Vernetzer α zusammen mit Tetraethylenglycoldia- crylat oder -dimethacrylat eingesetzt wird. Zu den besonders bevorzugten Vernetzermischungen zählen DCPA und Butandioldiacrylat; DCPA und Divinylbenzol; DCPA und Diethylenglycoldiacrylat sowie DCPA und Tetraethylenglycoldimethacrylat . Ganz besonders bevorzugt ist eine Vernetzermischung aus DCPA und Divinylbenzol.The choice of crosslinker b4) depends on the type of network that stage B should have. A compact network results, for example, when crosslinker α is used together with divinylbenzene, while a relatively loose network is obtained, e.g. Crosslinker α is used together with tetraethylene glycol diacrylate or dimethacrylate. The particularly preferred crosslinker mixtures include DCPA and butanediol diacrylate; DCPA and divinylbenzene; DCPA and diethylene glycol diacrylate as well as DCPA and tetraethylene glycol dimethacrylate. A crosslinker mixture of DCPA and divinylbenzene is very particularly preferred.
Des weiteren sind bevorzugt DCPA, Butandioldiacrylat und Allyl¬ methacrylat; DCPA, Butandioldiacrylat und Hydroxyethylacrylat; DCPA, Butandioldiacrylat und Divinylbenzol; DCPA, Hydroxyethylacrylat und Divinylbenzol oder Diethylenglycoldiacrylat oder Te- traethylenglycoldi ethacrylat; DCPA, Hydroxyethylacrylat, Allylmethacrylat und Divinylbenzol oder Diethylenglycoldiacrylat oder Tetraethylenglycoldimethacrylat; DCPA, Allylmethacrylat, ß-Metha- cryloyloxyethyldimethoxymethylsilan und Divinylbenzol oder Diethylenglycoldiacrylat oder Tetraethylenglycoldimethacrylat ; DCPA, ß-Methacryloyloxyethyldimethoxymethylsilan und Divinylbenzol oder Diethylenglycoldiacrylat oder Tetraethylenglycoldimethacrylat. Die Herstellung der Stufe B erfolgt nach Verfahren, die bekannt sind, wie Suspension, Masse, Lösung oder Emulsion, bevorzugt in Emulsion. Einzelheiten zur Emulsionspolymerisation werden weiter unten bei Stufe C genannt.Further preferred DCPA, butanediol and allyl methacrylate ¬; DCPA, butanediol diacrylate and hydroxyethyl acrylate; DCPA, butanediol diacrylate and divinylbenzene; DCPA, hydroxyethyl acrylate and divinylbenzene or diethylene glycol diacrylate or tetraethylene glycol diacrylate; DCPA, hydroxyethyl acrylate, allyl methacrylate and divinylbenzene or diethylene glycol diacrylate or tetraethylene glycol dimethacrylate; DCPA, allyl methacrylate, β-methacryloyloxyethyldimethoxymethylsilane and divinylbenzene or diethylene glycol diacrylate or tetraethylene glycol dimethacrylate; DCPA, β-methacryloyloxyethyldimethoxymethylsilane and divinylbenzene or diethylene glycol diacrylate or tetraethylene glycol dimethacrylate. Stage B is prepared by methods which are known, such as suspension, mass, solution or emulsion, preferably in emulsion. Details of emulsion polymerization are given below at level C.
Die Stufe B hat erfindungsgemäß eine Teilchengröße (dso) von 100 bis 350 nm, bevorzugt 150 bis 350 nm und besonders bevorzugt von 180 bis 300 nm. Die Verfahrensbedingungen, insbesondere Polymerisationsdauer, -temperatur sowie Art, Menge und Zugabeweise des Emulgators, werden in dem Fachmann bekannter Weise derart gewählt, daß entsprechende Teilchengrößen resultieren.According to the invention, stage B has a particle size (dso) of 100 to 350 nm, preferably 150 to 350 nm and particularly preferably 180 to 300 nm. The process conditions, in particular the polymerization time and temperature, and the type, amount and mode of addition of the emulsifier, are described in the Those skilled in the art are chosen in such a way that corresponding particle sizes result.
Bei der Angabe der mittleren Teilchengröße handelt es sich in allen Fällen um das Gewichtsmittel der Teilchengröße, wie sie mit- tels einer analytischen Ultrazentrifuge entsprechend der Methode von W. Scholtan und H. Lange, Kolloid-Z. und Z. -Polymere 250 (1972), Seiten 782 bis 796, bestimmt werden. Die Ultrazentrifugenmessungen liefert die integrale Massenverteilung des Teilchen - durchmessers einer Probe. Hieraus läßt sich entnehmen, wieviel Gewichtsprozent der Teilchen einen Durchmesser gleich oder kleiner einer bestimmten Größe haben. Der mittlere Teilchendurchmesser, der auch als dso-Wert der integralen Massenverteilung bezeichnet wird, ist dabei als der Teilchendurchmesser definiert, bei dem 50 Gew.- der Teilchen einen kleineren Durchmesser haben als der Durchmesser, der dem dso-Wert entspricht. Ebenso haben dann 50 Gew. -% der Teilchen einen größeren Durchmesser als der dso-Wert.In all cases, the average particle size is the weight average of the particle size, as determined using an analytical ultracentrifuge according to the method of W. Scholtan and H. Lange, Kolloid-Z. and Z. Polymers 250 (1972), pages 782 to 796. The ultracentrifuge measurements provide the integral mass distribution of the particle diameter of a sample. From this it can be seen what percentage by weight of the particles have a diameter equal to or smaller than a certain size. The average particle diameter, which is also referred to as the dso value of the integral mass distribution, is defined as the particle diameter at which 50% by weight of the particles have a smaller diameter than the diameter which corresponds to the dso value. Likewise, 50% by weight of the particles then have a larger diameter than the dso value.
Die Stufe B hat in der Regel Gelgehalte von mindestens 90, bevor - zugt mindestens 95 %, wobei der Gelgehalt als Verhältnis von im Lösungsmittel (Toluol) unlöslicher Masse zu Gesamtmasse definiert ist. Als Quellungsindex wird das Verhältnis von im Lösungsmittel (Toluol) gequollener zu ungequollener Masse bezeichnet und beträgt für Stufe B im allgemeinen von 7 bis 15.Stage B generally has a gel content of at least 90%, preferably at least 95%, the gel content being defined as the ratio of the mass insoluble in the solvent (toluene) to the total mass. The swelling index is the ratio of swollen to unswollen mass in the solvent (toluene) and is generally from 7 to 15 for stage B.
Stufe CLevel C
Erfindungsgemäß enthalten die Pfropfcopolymerisate P 30 bis 70, bevorzugt 40 bis 60 und besonders bevorzugt 45 bis 55 Gew. -%, be- zogen auf die Stufen A bis D, einer "weichen" Stufe C. Die Stufe C zeichnet sich dadurch aus, daß ihre Glasübergangstemperatur höchstens 0°C , bevorzugt höchstens -20°C, insbesondere von -100 bis -30°C beträgt.According to the invention, the graft copolymers P contain 30 to 70, preferably 40 to 60 and particularly preferably 45 to 55% by weight, based on stages A to D, of a “soft” stage C. Stage C is distinguished by the fact that their glass transition temperature is at most 0 ° C, preferably at most -20 ° C, in particular from -100 to -30 ° C.
Zur Pfropfung der Stufe B wird in Gegenwart von Stufe B mindestens ein Ci-Ciβ -Alkylacrylat cl) und gewünschtenfalls mindestens ein mit den Monomeren cl) copolymerisierbares Monomeres c2) sowie mindestens ein Vernetzer α oder ß oder deren Mischungen c3) poly- merisiert. Dabei beträgt der Anteil der Alklyacrylate cl) erfindungsgemäß von 50 bis 100 Gew.-%, der der Monomeren c2 ) von 0 bis 50 Gew.-% und der der Vernetzer c3 0,01 bis 20 Gew.-%. Be- vorzugte Stufen C sind aufgebaut aus von 60 bis 99,9, insbesondere von 65 bis 99 Gew.-% cl) , von 0 bis 39,9, insbesondere von 0 bis 30 Gew.-% c2) und von 0,1 bis 10, insbesondere von 1 bis 5 Gew.- c3). Die Gewichtsangaben beziehen sich dabei jeweils auf C.For the grafting of stage B, at least one Ci-Ciβ-alkyl acrylate cl) and, if desired, at least one monomer c2) and copolymerizable with the monomers cl) are used in the presence of stage B and polymerized at least one crosslinker α or β or their mixtures c3). According to the invention, the proportion of the alkyl acrylates cl) is from 50 to 100% by weight, that of the monomers c2) from 0 to 50% by weight and that of the crosslinking agent c3 is 0.01 to 20% by weight. Preferred stages C are composed of from 60 to 99.9, in particular from 65 to 99% by weight of cl), from 0 to 39.9, in particular from 0 to 30% by weight of c2) and from 0.1 to 10, in particular from 1 to 5 wt. c3). The weights given relate to C.
Als Monomere cl) kommen Acrylsäurealkylester, Acrylsäurephenylal - kylester oder Acrylsäurephenoxyalkylester mit bis zu 18 C -Atomen, insbesondere solche mit 2 bis 8 C-Atomen im Alkylrest allein oder in Mischung in Betracht. Insbesondere sind Acrylsäure-n-butyl - ester und Acryls ureethylhexylester, z.B. Acrylsaurethyl -n-hexyl - ester sowie Acrylsäurephenyl -n-propylester oder Acrylsäurephenox- yethylester geeignet.As monomers cl), acrylic acid alkyl esters, acrylic acid phenylalkyl esters or acrylic acid phenoxyalkyl esters with up to 18 C atoms, in particular those with 2 to 8 C atoms in the alkyl radical, alone or as a mixture, come into consideration. In particular, n-butyl acrylate and ethylhexyl acrylate, e.g. Acrylaurethyl-n-hexyl ester as well as acrylic acid phenyl-n-propyl ester or acrylic acid phenoxy-ethyl ester are suitable.
Beispiele für die Monomeren c2) sind von cl) unterschiedliche Acrylsäure- oder Methacrylsäurederivate, darunter bevorzugt deren Ester oder Amide. Daneben kommen bevorzugt Styrol, kernsubstituierte Styrole, α-Methylstyrol, Acrylnitril, sowie weitere kautschukbildende Monomere wie 1 , 3 -Butadien, Isopen, Chloropren und Organosiloxane wie Dimethylsiloxane als copolymerisierbare Monomere c2) in Betracht. Es können selbstverständlich auch Mischungen unterschiedlicher Monomerer c2) verwendet werden.Examples of the monomers c2) are acrylic acid or methacrylic acid derivatives different from cl), including preferably their esters or amides. In addition, styrene, nucleus-substituted styrenes, α-methylstyrene, acrylonitrile, and further rubber-forming monomers such as 1,3-butadiene, isopes, chloroprene and organosiloxanes such as dimethylsiloxanes are possible as copolymerizable monomers c2). Mixtures of different monomers c2) can of course also be used.
Zur Herstellung der Stufe C werden erfindungsgemäß als Komponente c3) mindestens ein Vernetzer α oder ß oder deren Mischung verwendet, wobei die gleichen Vernetzer ß verwendet werden wie für die Herstellung der Stufen A und B. Es können aber auch unabhängig von Stufe A und B andere Vernetzer ß verwendet werden.For the preparation of stage C, at least one crosslinker α or β or a mixture thereof is used according to the invention as component c3), the same crosslinkers β being used as for the preparation of stages A and B. However, others can also be used independently of stages A and B. Crosslinker ß can be used.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Pfropfcopolymerisate er- folgt beispielsweise in Suspension, Masse, Lösung oder Emulsion, bevorzugt in Emulsion und besonders bevorzugt in wässriger Emulsion. Die Verfahrensbedingungen (siehe auch bei Stufe B) werden in bekannter Weise so eingestellt, daß die Stufe C Teilchengrößen dso von üblicherweise 250 bis 600, bevorzugt 350 bis 550 und besonders bevorzugt 350 bis 500 nm aufweist.The graft copolymers according to the invention are produced, for example, in suspension, mass, solution or emulsion, preferably in emulsion and particularly preferably in aqueous emulsion. The process conditions (see also step B) are adjusted in a known manner so that step C has particle sizes dso of usually 250 to 600, preferably 350 to 550 and particularly preferably 350 to 500 nm.
Für die Herstellung in wäßriger Emulsion können die üblichen Emulgatoren wie Alkalisalze von Alkyl- oder Alkylarylsulfon- säuren, Alkylsulfate, Fettalkoholsulfonate, Salze höherer Fett- säuren mit 10 bis 30 C-Atomen oder Harzseifen verwendet werden. Vorzugsweise werden Natriumsalze von Alkylsulfonaten oder von Fettsäuren mit 10 bis 18 C-Atomen verwendet. Bevorzugt werden Emulgatoren in Mengen von 0,3 bis 5 Gew.-%, insbesondere von 1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomeren, eingesetzt.The usual emulsifiers such as alkali metal salts of alkyl or alkylarylsulphonic acids, alkyl sulphates, fatty alcohol sulphonates, salts of higher fatty acids with 10 to 30 carbon atoms or resin soaps can be used for the production in aqueous emulsion. Sodium salts of alkyl sulfonates or of fatty acids with 10 to 18 carbon atoms are preferably used. To be favoured Emulsifiers in amounts of 0.3 to 5% by weight, in particular 1 to 2% by weight, based on the total weight of the monomers.
Als Polymerisationsinitiatoren dienen insbesondere die gebräuchlichen Persulfate, wie Kaliumperoxodisulfat; es sind jedoch auch Redoxsysteme geeignet, die niedrigere Polymerisationstemperaturen erlauben. Die Menge an Initiatoren (z.B. von 0,1 bis 1 Gew. -%, bezogen auf das Gesamtgewicht der für die Herstellung der Pfropf - grundlage A verwendeten Monomeren) richtet sich in bekannter Weise nach dem gewünschten Molekulargewicht.The usual persulfates, such as potassium peroxodisulfate, are used in particular as polymerization initiators; however, redox systems which allow lower polymerization temperatures are also suitable. The amount of initiators (e.g. from 0.1 to 1% by weight, based on the total weight of the monomers used for the preparation of the graft base A) depends in a known manner on the desired molecular weight.
Als Polymerisationshilfsstoffe können die üblichen Puffersubstanzen, durch welche pH-Werte von bevorzugt 6 bis 9 einge- stellt werden, z.B. Natriumhydrogencarbonat oder Natriumpyro- phosphat, sowie Molekulargewichtsregler, wie Mercaptane, Terpinole oder dimeres α-Methylstyrol verwendet werden. Die Molekulargewichtsregler werden im allgemeinen in Mengen bis zu 3 Gew.- , bezogen auf das Gesamtgewicht der für die Herstellung der Pfropfgrundlage A verwendeten Monomeren, verwendet.The usual buffer substances, by means of which pH values of preferably 6 to 9 are set, can be used as polymerization aids, e.g. Sodium bicarbonate or sodium pyrophosphate, and molecular weight regulators such as mercaptans, terpinols or dimeric α-methylstyrene can be used. The molecular weight regulators are generally used in amounts of up to 3% by weight, based on the total weight of the monomers used for the preparation of the graft base A.
Für die Herstellung der Stufe B wird zunächst die Stufe A, also ein vernetzter Saatlatex aus Vinylaromat und einem Vernetzer erzeugt. Anschließend wird der Saatlatex mit weiteren Monomeren, Vernetzern, Emulgatoren, Polymerisationshilfsstoffen und Initiatoren zu Stufe B umgesetzt.For the production of stage B, stage A, ie a cross-linked seed latex made of vinyl aromatic and a cross-linking agent, is first produced. The seed latex is then reacted to stage B with further monomers, crosslinking agents, emulsifiers, polymerization auxiliaries and initiators.
Die Emulgatoren, Initiatoren und Polymerisationshilfsstoffe können jeweils unabhängig voneinander vorgelegt werden oder jeweils unabhängig voneinander während der Polymerisation auf einmal, in mehreren Portionen, als Gradient (z.B. auf-, absteigend, Stufenfunktion) oder als gleichmäßiger Feed zugefügt werden. Auch Mischformen dieser Zugabeweisen sind möglich.The emulsifiers, initiators and polymerization auxiliaries can each be introduced independently of one another or can be added independently during the polymerization at once, in several portions, as a gradient (e.g. ascending, descending, step function) or as a uniform feed. Mixed forms of these methods of addition are also possible.
Es ist vorteilhaft, die Pfropfcopolymerisation der die Stufe C bildenden Monomeren auf die Stufe B wiederum in wäßriger Emulsion durchzuführen .It is advantageous to again carry out the graft copolymerization of the monomers forming stage C to stage B in an aqueous emulsion.
Sie wird bevorzugt im gleichen System wie die Polymerisation der Stufe B vorgenommen, wobei weiterer Emulgator und Initiator zugegeben werden kann. Diese können zwar, brauchen aber nicht mit den zur Herstellung von B verwendeten Emulgatoren bzw. Initiatoren identisch sein. Emulgator, Initiator und Polymerisationshilfsstoffe können jeweils allein oder in Mischung zusammen mit der Emulsion der Stufe B vorgelegt werden. Sie können aber auch allein oder in Mischung zusammen mit den für die Stufe C verwendeten Monomeren zur Emulsion von B zugegeben werden. Es können zum Beispiel der Initiator und als Polymerisationshilfsmittel eine Puffersubstanz zusammen mit der Emulsion der Stufe B vorgelegt werden, und anschließend die Monomeren für die Pfropfaufläge C gemeinsam mit dem Emulgator zugetropft werden. 5It is preferably carried out in the same system as the polymerization in stage B, it being possible for further emulsifier and initiator to be added. These may, but need not be identical to the emulsifiers or initiators used to prepare B. Emulsifier, initiator and polymerization auxiliaries can each be introduced alone or in a mixture together with the emulsion of stage B. However, they can also be added to the emulsion of B alone or in a mixture together with the monomers used for stage C. It can be used for Example of the initiator and as a polymerization aid, a buffer substance is presented together with the emulsion of stage B, and then the monomers for the graft pads C are added dropwise together with the emulsifier. 5
Die Stufe B (Pfropfgrundlage) und die Stufe C werden bevorzugt nacheinander im Eintopfverfahren polymerisiert.Stage B (graft base) and stage C are preferably polymerized in succession in a one-pot process.
Die Pfropfcopolymerisation wird im allgemeinen so gesteuert, daß 10 ein Massenverhältnis von Stufe B zu Stufe C von bevorzugt 1:0,5 bis 1:20, besonders bevorzugt von 1:1 bis 1:10 resultiert. Ganz besonders bevorzugte erfindungsgemäße Pfropfcopolymerisate weisen Massenverhältnisse von B zu C von 1:3 bis 1:8 auf.The graft copolymerization is generally controlled so that a mass ratio of stage B to stage C of preferably 1: 0.5 to 1:20, particularly preferably 1: 1 to 1:10 results. Very particularly preferred graft copolymers according to the invention have mass ratios of B to C of 1: 3 to 1: 8.
15 Stufe D15 level D
Erfindungsgemäß enthalten die Pfropfcopolymerisate P 20 bis 60, bevorzugt 25 bis 50 und besonders bevorzugt 28 bis 45 Gew.-%, bezogen auf A bis D, einer "harten" Stufe D. Das Material der 20 Stufe D hat eine Glasübergangstemperatur von mindestens 25°C, bevorzugt mindestens 50°C, besonders bevorzugt mindestens 90°C.According to the invention, the graft copolymers P contain 20 to 60, preferably 25 to 50 and particularly preferably 28 to 45% by weight, based on A to D, of a “hard” stage D. The material of stage 20 has a glass transition temperature of at least 25 ° C, preferably at least 50 ° C, particularly preferably at least 90 ° C.
Die Stufe D ist aufgebaut aus 50 bis 100, bevorzugt 60 bis 99, besonders bevorzugt 65 bis 85 und ganz besonders bevorzugt 70 bis 25 80 Gew.-%, mindestens eines vinylaromatischen Monomeren dl), wie sie bei al) bereits genannt wurden. Bevorzugt werden Styrol oder α-Methylstyrol, besonders bevorzugt Styrol verwendet.Stage D is composed of 50 to 100, preferably 60 to 99, particularly preferably 65 to 85 and very particularly preferably 70 to 25 80% by weight of at least one vinylaromatic monomer dl), as already mentioned in al). Styrene or α-methylstyrene are preferably used, particularly preferably styrene.
Die Stufe D kann neben den Monomeren dl auch damit copolymeri- 30 sierbare Monomere d2) enthalten, wie sie für a2) bereits genannt wurden. Selbstverständlich können auch Mischungen unterschiedlicher Monomerer d2) eingesetzt werden. Bevorzugte Monomere d2) sind Acrylnitril und Methacrylnitril, insbesondere Acrylnitril. Erfindungsgemäß beträgt der Anteil von d2) 0 bis 50, bevorzugt 1 35 bis 40, besonders bevorzugt 15 bis 35 und insbesondere 20 bis 30 Gew.-%, bezogen auf D.In addition to the monomers d1, stage D can also contain monomers d2) copolymerizable therewith, as have already been mentioned for a2). Mixtures of different monomers d2) can of course also be used. Preferred monomers d2) are acrylonitrile and methacrylonitrile, in particular acrylonitrile. According to the invention, the proportion of d2) is 0 to 50, preferably 1 35 to 40, particularly preferably 15 to 35 and in particular 20 to 30% by weight, based on D.
Bevorzugt enthält Stufe D keine vernetzenden Monomere. Besonders bevorzugt besteht D aus Styrol (und/oder α-Methylstyrol) und 40 Acrylnitril.Stage D preferably contains no crosslinking monomers. D particularly preferably consists of styrene (and / or α-methylstyrene) and 40 acrylonitrile.
Es ist vorteilhaft, die Pfropfcopolymerisation der Stufe D wiederum in wäßriger Emulsion in Gegenwart des als Pfropfgrundlage dienenden Pfropfcopolymerisates aus A, B und C durchzuführen. Die 45 PfropfPolymerisation kann jedoch auch in Suspension, Masse oder Lösung erfolgen. Sie kann im gleichen System wie die Polymerisation des Pfropfcopolymerisates aus A, B und C vorgenommen werden, wobei weiterer Emulgator und Initiator zugegeben werden können. Diese können zwar, brauchen aber nicht mit den zur Herstellung der Stufen A, B und C identisch sein. Im übrigen gilt für die Wahl und Kombination von Emulgatoren und Polymerisationshilfs- Stoffen das bei der Herstellung der Stufe C Gesagte.It is advantageous to carry out the graft copolymerization of stage D again in an aqueous emulsion in the presence of the graft copolymer from A, B and C which serves as the graft base. However, the graft polymerization can also take place in suspension, in bulk or in solution. It can be carried out in the same system as the polymerization of the graft copolymer from A, B and C, where further emulsifier and initiator can be added. These may, but do not need to be identical to those used to prepare stages A, B and C. For the rest, what has been said in the preparation of stage C applies to the choice and combination of emulsifiers and polymerization auxiliaries.
Die erfindungsgemäßen Pfropfcopolymerisate P weisen mittlere Teilchengrößen (dso) von 300 bis 750, bevorzugt von 400 bis 600 nm auf. Besonders bevorzugte erfindungsgemäße Pfropfcopolymerisate haben mittlere Teilchendurchmesser (dso) im Bereich von 450 bis 550 nm. Die erfindungsgemäßen Pfropfcopolymerisate können sowohl eine enge als auch breite Teilchengrößenverteilung auweisen. Bevorzugt haben sie eine enge Teilchengrößenverteilung. Dabei ist die Teilchengrößenverteilung definiert als der Quotient Q = (dgo-dio) /dso. Der dχo bzw. dgo-Wert ist analog dem dso-Wert definiert mit dem Unterschied, daß er auf 10 bzw. 90 Gew. -% der Teilchen bezogen ist. Besonders bevorzugte erfindungsgemäße Pfropfcopolymerisate weisen Q-Werte von 0,3 oder kleiner, insbesondere von 0,15 oder kleiner auf.The graft copolymers P according to the invention have average particle sizes (dso) from 300 to 750, preferably from 400 to 600 nm. Particularly preferred graft copolymers of the invention have average particle diameters (dso) i m the range of 450 to 550 nm. The graft copolymers of the invention may auweisen both a narrow and broad particle size distribution. They preferably have a narrow particle size distribution. The particle size distribution is defined as the quotient Q = (dgo-dio) / dso. The dχo or dgo value is defined analogously to the dso value, with the difference that it is based on 10 or 90% by weight of the particles. Particularly preferred graft copolymers according to the invention have Q values of 0.3 or less, in particular 0.15 or less.
Selbst bei großen Teilchengrößen der Pfropfgrundlage oder großem Verhältnis von Stufe B zu Stufe C haben die erfindungsgemäßen Pfropfcopolymerisate eine nahezu perfekte Kern-Schale-Morphologie. Die Stufe B bildet einen Kern mit definierter Phasengrenze zur Pfropfauf läge Stufe C. Er wird im wesentlichen konzentrisch von der Pfropfaufläge C umhüllt. In der Regel beträgt der Abstand zwischen der Phasengrenze B zu C und der von C zu D im Mittel mindestens 5, bevorzugt mindestens 10 nm über die gesamte im wesentlichen konzentrische Pfropfaufläge C, wobei der Abstand elek- tronenmikroskopsich ermittelt werden kann. Hierzu werden Schnitte einer Dicke von weniger als 100 nm mittels eines Kryo-Ultramikro- toms angefertigt und diese 20 Minuten bei 30°C mit Rutheniumtetroxid bedampft. Nur die jeweils am Äquator geschnittenen Teilchen werden ausgemessen und der Mittelwert des Abstandes der Phasen- grenze B/C zu C/D von 10 Teilchen bestimmt.Even with large particle sizes of the graft base or a large ratio of stage B to stage C, the graft copolymers according to the invention have an almost perfect core-shell morphology. Stage B forms a core with a defined phase boundary to the stage C graft. It is essentially concentrically enveloped by the stage graft C. As a rule, the distance between the phase boundary B to C and that from C to D is on average at least 5, preferably at least 10 nm over the entire essentially concentric graft layer C, the distance being able to be determined by electron microscopy. For this purpose, sections with a thickness of less than 100 nm are made using a cryo-ultramicro and these are steamed with ruthenium tetroxide at 30 ° C. for 20 minutes. Only the particles cut at the equator are measured and the mean value of the distance between the phase boundary B / C and C / D of 10 particles is determined.
Die erfindungsgemäßen Pfropfcopolymerisate P können sowohl alleine als auch in Mischung mit anderen Pfropfcopolymerisaten oder Copolymerisaten verwendet werden. Sie eignen sich als Schlagzähmodifier für thermoplastische Formmassen. Die erfindungsgemäßen Pfropfcopolymerisate eignen sich insbesondere als Schlagzähmodifier für Thermoplaste, die eine Glasübergangs - temperatur von 25°C oder darüber, bevorzugt über 60°C, insbesondere über 80°C aufweisen. Beispiele sind Polyvinylchlorid (PVC) , Poly ethylmethacrylat, sowie Copolymere aus vinylaromatischen Monomeren und polaren, copolymerisierbaren ethylenisch ungesättigten Monomeren. Besonders bevorzugte Copolymere sind Styrol -Acrylnitril -Copolymere oder α-Methylstyrol -Acrylnitril -Copolymere. Zusätzlich können die thermoplastischen Formmassen andere Thermoplaste, insbesondere Polycarbonate enthalten.The graft copolymers P according to the invention can be used both alone and as a mixture with other graft copolymers or copolymers. They are suitable as impact modifiers for thermoplastic molding compositions. The graft copolymers according to the invention are particularly suitable as impact modifiers for thermoplastics which have a glass transition temperature of 25 ° C. or above, preferably above 60 ° C., in particular above 80 ° C. Examples are polyvinyl chloride (PVC), poly ethyl methacrylate, and copolymers of vinyl aromatic monomers and polar, copolymerizable ethylenically unsaturated monomers. Particularly preferred copolymers are Styrene-acrylonitrile copolymers or α-methylstyrene-acrylonitrile copolymers. In addition, the thermoplastic molding compositions can contain other thermoplastics, in particular polycarbonates.
Die erfindungsgemäßen Mischungen M enthalten, bezogen auf M, 5 bis 95, bevorzugt 10 bis 60 und besonders bevorzugt 10 bis 40 Gew. -% der Pfropfcopolymerisate P und 5 bis 95, bevorzugt 40 bis 90 und besonders bevorzugt 60 bis 90 Gew.-% mindestens eines weiteren Pfropfcopolymerisates P' mit definierter Kern-Schale- Morphologie. Das weitere Pfropfcopolymerisat P' besteht aus mindestens drei Stufen, wobei mindestens eine der Stufen eine Glasübergangstemperatur von mindestens 25°C hat (also "hart" ist) und mindestens eine der Stufen eine Glasübergangstemperatur von höchstens 0°C aufweist (also "weich" ist) .The mixtures M according to the invention contain, based on M, 5 to 95, preferably 10 to 60 and particularly preferably 10 to 40% by weight of the graft copolymers P and 5 to 95, preferably 40 to 90 and particularly preferably 60 to 90% by weight at least one further graft copolymer P 'with a defined core-shell morphology. The further graft copolymer P 'consists of at least three stages, at least one of the stages having a glass transition temperature of at least 25 ° C (ie "hard") and at least one of the stages having a glass transition temperature of at most 0 ° C (ie "soft") ).
Beispielhaft seien sieben weitere Pfropfcopolymerisate P'-l bis P' -7 angeführt. Die für die einzelnen Stufen verwendeten Monomeren, ihre Mengenanteile und die Teilchendurchmesser sind der nachfolgenden Tabelle 1 zu entnehmen. In der Zeile "Comonomere" geben die untereinander stehenden Zahlenbereiche die Gew. -%, bevorzugten Gew. -% und besonders bevorzugten Gew. -% an, jeweils bezogen auf die jeweilige Stufe. In der Zeile "Anteil an P'" geben die untereinander stehenden Zahlenbereiche die Gew. -%, bevorzugten Gew. - und besonders be- vorzugten Gew. -% an, jeweils bezogen auf das weitere Pfropfcopo- lymere P' .Seven further graft copolymers P'-1 to P '-7 are mentioned as examples. The monomers used for the individual stages, their proportions and the particle diameters are shown in Table 1 below. In the "Comonomers" line, the numerical ranges below one another indicate the% by weight, preferred% by weight and particularly preferred% by weight, in each case based on the particular stage. In the line "proportion of P '", the numerical ranges below one another indicate the% by weight, preferred% by weight and particularly preferred% by weight, in each case based on the further graft copolymer P'.
Die Zeile "dso" gibt untereinanderstehend die Teilchengrößen d50, die bevorzugten d50 und die besonders bevorzugten dso an. Die angegebenen dso -Werte beziehen sich auf die mittleren Durchmesser der entsprechenden Stufen des PfropfPolymerisates.The line "dso" indicates the particle sizes d 50 , the preferred d 50 and the particularly preferred dso one below the other. The dso values given relate to the mean diameters of the corresponding stages of the graft polymer.
Es bedeuten:It means:
AN Acrylnitril S Styrol DVB Divinylbenzol n-BA n-Butylacrylat DCPA Dihydrodicyclopentadienyl- acrylat AN acrylonitrile S styrene DVB divinylbenzene n-BA n-butyl acrylate DCPA dihydrodicyclopentadienyl acrylate
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Zunächst reines Styrol, danach S/AN, wobei man das Styrol nicht auspolymerisieren läßt, bevor man S/AN zufügt (verschmierter Übergang). Das Styrolseg ent macht 1/3, S/AN macht 2/3 der Stufe aus.First pure styrene, then S / AN, whereby the styrene is not allowed to polymerize before adding S / AN (smeared transition). The styrene seg makes 1/3, S / AN makes 2/3 of the level.
b) Styrol/AN-Mischung (kein Homopolystyrolsegment) b) styrene / AN mixture (no homopolystyrene segment)
Wie der Tabelle zu entnehmen ist, können die weiteren Pfropfcopo- lymerisate P' beispielsweise folgende Stufenfolgen aufweisen (H hart, W weich, H* hart mit verschmiertem Übergang innerhalb der harten Stufe) :As can be seen from the table, the further graft copolymers P 'can have, for example, the following step sequences (H hard, W soft, H * hard with a smeared transition within the hard step):
P ' - 1 H W H*P '- 1 H W H *
P ' - 2 H H W H*P '- 2 H H W H *
P ' - 3 H W HP '- 3 H W H
P ' - 4 H H W HP '- 4 H H W H
P ' - 5 W H W HP '- 5 W H W H
P ' - 6 H W HP '- 6 H W H
P ' - 7 H H W HP '- 7 H H W H
Die weiteren Pfropfcopolymerisate P'können in gleicher Weise hergestellt werden wie die Pfropfcopolymerisate P.The further graft copolymers P 'can be prepared in the same way as the graft copolymers P.
Besonders bevorzugte Mischungen M enthalten beispielsweise P und eines der Pfropfcopolymerisate P' ausgewählt aus P'-l, P'-2, P'-3, P'-4, P'-5, P'-6 und P'-7.Particularly preferred mixtures M contain, for example, P and one of the graft copolymers P 'selected from P'-1, P'-2, P'-3, P'-4, P'-5, P'-6 and P'-7.
Die erfindungsgemäßen themoplastischen Formmassen F enthaltenThe themoplastic molding compositions F according to the invention contain
i) 5 bis 95 Gew. -% mindestens eines Pfropfcopolymerisates P wie zuvor beschrieben,i) 5 to 95% by weight of at least one graft copolymer P as described above,
ii) 5 bis 95 Gew. -% mindestens eines Copolymerisates CP ausii) 5 to 95% by weight of at least one copolymer CP
iia) 50 bis 100 Gew.-% mindestens eines vinylaromatischen Monomeren, C]_- bis Ciβ -Alkylacrylates, Ci- bisiia) 50 to 100 wt .-% of at least one vinyl aromatic monomer, C] _- to Ciβ-alkyl acrylate, Ci bis
Ci8-Alkylmethacrylates oder deren Mischungen undCi 8 alkyl methacrylates or mixtures thereof and
üb) 0 bis 50 Gew.-% Acrylnitril, Methacrylnitril, Maleinsäureanhydrid, N-substituierten Maleimiden oder deren Mischungen, undü) 0 to 50 wt .-% acrylonitrile, methacrylonitrile, maleic anhydride, N-substituted maleimides or mixtures thereof, and
iii) 0 bis 50 Gew. -% Zusatzstoffen.iii) 0 to 50% by weight of additives.
Komponente ii)Component ii)
Neben der Komponente i) enthalten die Formmassen F als Komponente ii) ein oder mehrere Copolymerisate in Mengen von 5 bis 95 Gew.-%, bezogen auf F. Bevorzugte Formmassen enthalten von 20 bis 79,9, insbesondere von 40 bis 74,9 Gew.-%, bezogen auf F, der Komponente ii) . Besonders bevorzugte Copolymerisate ii) enthalten von 60 bis 80 Gew.-%, bezogen auf ii) , an Monomeren iia) sowie 20 bis 40 Gew.-%, bezogen auf ii) , an Monomeren üb). Bevorzugte Copolymerisate ii) sind solche aus wenigstens einem Monomeren aus der Gruppe Styrol, α-Methylstyrol, kernsubstitierter Styrole wie p- Methylstyrol und Methylmethacrylat, copolymerisiert mit wenigstens einem Monomeren aus der Gruppe Acrylnitril, Methacrynitril und Maleinsäureanhydrid.In addition to component i), the molding compositions F contain, as component ii), one or more copolymers in amounts of 5 to 95% by weight, based on F. Preferred molding compositions contain from 20 to 79.9, in particular from 40 to 74.9,% by weight .-%, based on F, of component ii). Particularly preferred copolymers ii) contain from 60 to 80% by weight, based on ii), of monomers iia) and from 20 to 40% by weight, based on ii), of monomers)). Preferred copolymers ii) are those of at least one monomer from the group styrene, α-methylstyrene, nucleus-substituted styrenes such as p-methylstyrene and methyl methacrylate, copolymerized with at least one monomer from the group acrylonitrile, methacrylonitrile and maleic anhydride.
Besonders bevorzugte Copolymerisate ii) sind solche aus Styrol, Acrylnitril und gegebenenfalls Methylmethacrylat. Andere besonders bevorzugte Copolymerisate ii) enthalten α-Methylstyrol, Acrylnitril und gegebenenfalls Methylmethacrylat. Daneben sind Copolymerisate III aus Styrol und α-Methylstyrol sowie Acryl - nitril und gegebenenfalls Methylmethacrylat besonders bevorzugt. Des weiteren zählen Copolymerisate aus Styrol und Maleinsäure - anhydrid zu den besonders bevorzugten Copolymerisaten ii) . Die Copolymerisate ii) sind in der Regel harzartig, thermoplastisch und kautschukfrei.Particularly preferred copolymers ii) are those made from styrene, acrylonitrile and optionally methyl methacrylate. Other particularly preferred copolymers ii) contain α-methylstyrene, acrylonitrile and optionally methyl methacrylate. In addition, copolymers III of styrene and α-methylstyrene and acrylonitrile and optionally methyl methacrylate are particularly preferred. Furthermore, copolymers of styrene and maleic anhydride are among the particularly preferred copolymers ii). The copolymers ii) are generally resin-like, thermoplastic and rubber-free.
Die Copolymerisate ii) sind an sich bekannt oder lassen sich durch an sich bekannte Methoden wie radikalische Polymerisation, insbesondere durch Emulsions-, Suspensions- , Lösung- oder Massepolymerisation herstellen. Sie weisen im allgemeinen Viskositäts- zahlen im Bereich von 40 bis 160, vorzugsweise von 60 bis 100 (ml/g) auf. Dies entspricht Molekulargewichten (Gewichtsmittelwert) Mw zwischen 15 000 und 2 000 000 g/mol .The copolymers ii) are known per se or can be prepared by methods known per se, such as free-radical polymerization, in particular by emulsion, suspension, solution or bulk polymerization. They generally have viscosity numbers in the range from 40 to 160, preferably from 60 to 100 (ml / g). This corresponds to molecular weights (weight average) M w between 15,000 and 2,000,000 g / mol.
Die Copolymerisate ii) entstehen auch häufig bei der Pfropf - copolymerisation zur Herstellung der erfindungsgemäßen Pfropf - copolymerisate P oder der Pfropfcopolymerisate P' als Nebenprodukte, besonders dann, wenn große Mengen Monomere auf kleine Mengen einer Pfropfgrundlage gepfropft werden.The copolymers ii) are also frequently formed in the graft copolymerization to produce the graft copolymers P according to the invention or the graft copolymers P 'as by-products, particularly when large amounts of monomers are grafted onto small amounts of a graft base.
Komponente iii)Component iii)
Die thermoplastischen Formmassen F können als Komponente iii) Zusatzstoffe enthalten. Deren Anteil beträgt im allgemeinen von 0 bis zu 50, vorzugsweise von 0,1 bis zu 20 Gew.%, bezogen auf F.The thermoplastic molding compositions F may contain additives as component iii). Their proportion is generally from 0 to 50, preferably from 0.1 to 20,% by weight, based on F.
Übliche Zusatzstoffe sind beispielsweise Glasfasern, Flammschutzmittel, Stabilisatoren und Oxidationsverzögerer, Mittel gegen Wärmezersetzung und Zersetzung durch ultraviolettes Licht, Gleit- und Entformungsmittel, Farbstoffe und Pigmente oder Weichmacher. Es können Glasfasern aus E,A oder C-Glas verwendet werden. Meist sind die Glasfasern mit einer Schlichte und einem Haftvermittler ausgerüstet. Der Durchmesser der Glasfasern liegt im allgemeinen zwischen 6 und 20 μm. Es können sowohl Endlosfasern (rovings) als auch Schnittglasfasern mit einer Länge von 1 bis 10 mm, bevorzugt von 3 bis 6 mm, eingearbeitet werden.Common additives are, for example, glass fibers, flame retardants, stabilizers and oxidation retardants, agents against heat decomposition and decomposition by ultraviolet light, lubricants and mold release agents, dyes and pigments or plasticizers. Glass fibers made of E, A or C glass can be used. The glass fibers are usually equipped with a size and an adhesion promoter. The diameter of the glass fibers is generally between 6 and 20 μm. Both continuous fibers (rovings) and chopped glass fibers with a length of 1 to 10 mm, preferably 3 to 6 mm, can be incorporated.
Pigmente und Farbstoffe sind allgemein in Mengen bis zu 6, bevorzugt von 0,5 bis 5 und insbesondere von 0,5 bis 3 Gew.-%, bezogen auf F, enthalten.Pigments and dyes are generally present in amounts of up to 6, preferably from 0.5 to 5 and in particular from 0.5 to 3% by weight, based on F.
Die Pigmente zur Einfärbung von Thermoplasten sind allgemein bekannt, siehe z.B. R. Gächter und H. Müller, Taschenbuch der Kunststoffadditive, Carl Hanser Verlag, 1983, S. 494 bis 510.The pigments for coloring thermoplastics are generally known, see e.g. R. Gächter and H. Müller, Taschenbuch der Kunststoffadditive, Carl Hanser Verlag, 1983, pp. 494 to 510.
Oxidationsverzögerer und Wärmestabilisatoren, die den thermoplastischen Formmassen gemäß der Erfindung zugesetzt werden können, sind z.B. Halogenide von Metallen der Gruppe I des Periodensystems, z.B. Natrium-, Kalium-, Lithium-Halogenide, gegebenen- falls in Verbindung mit Kupfer- (I) -Halogeniden, z.B. Chloriden, Bromiden oder Iodiden. Die Halogenide, insbesondere des Kupfers, können auch noch elektronenreiche π-Liganden enthalten. Als Beispiele für derartige Kupferkomplexe seien Cu-Halogenid -Komplexe mit z.B. Triphenylphosphin genannt. Weiterhin können Zinkfluorid oder Zinkchlorid verwendet werden. Ferner sind sterisch gehinderte Phenole, Hydrochinone , substituierte Vertreter dieser Gruppe, sekundäre aromatische Amine, gegebenenfalls in Verbindung mit phosphorhaltigen Säuren bzw. deren Salze, und Mischungen dieser Verbindungen, vorzugsweise in Konzentrationen bis zu 1 Gew.%, bezogen auf F, einsetzbar.Oxidation retarders and heat stabilizers which can be added to the thermoplastic molding compositions according to the invention are e.g. Group I metals of the Periodic Table, e.g. Sodium, potassium, lithium halides, optionally in combination with copper (I) halides, e.g. Chlorides, bromides or iodides. The halides, especially of copper, can also contain electron-rich π ligands. Examples of such copper complexes are Cu halide complexes with e.g. Called triphenylphosphine. Zinc fluoride or zinc chloride can also be used. Sterically hindered phenols, hydroquinones, substituted representatives of this group, secondary aromatic amines, optionally in combination with phosphorus-containing acids or their salts, and mixtures of these compounds, preferably in concentrations of up to 1% by weight, based on F, can be used.
Beispiele für UV-Stabilisatoren sind verschiedene substituierte Resorcine, Salicylate, Benzotriazole und Benzophenone, die im allgemeinen in Mengen bis zu 2 Gew.%, bezogen auf F, eingesetzt werden.Examples of UV stabilizers are various substituted resorcinols, salicylates, benzotriazoles and benzophenones, which are generally used in amounts of up to 2% by weight, based on F.
Gleit- und Entformungsmittel, die in der Regel in Mengen bis zu 1 Gew.% der thermoplastischen Formmassen zugesetzt werden, sind Stearinsäure, Stearylalkohol, Stearinsäurealkylester und -amide sowie Ester des Pentaerythrits mit langkettigen Fettsäuren. Es können auch Salze des Calciums, Zinks oder Aluminiums der Stearinsäure sowie Dialkylketone, z.B. Distearylketon, eingesetzt werden .Lubricants and mold release agents, which are generally added in amounts of up to 1% by weight of the thermoplastic molding compositions, are stearic acid, stearyl alcohol, alkyl stearates and amides, and esters of pentaerythritol with long-chain fatty acids. Salts of calcium, zinc or aluminum of stearic acid and dialkyl ketones, e.g. Distearyl ketone can be used.
Beispiele für Weichmacher sind Dialkylphthalate wie Dioctyl - phthalat. Die thermoplastischen Formmassen F können nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden, indem man die Komponenten in üblichen Mischvorrichtungen wie Schneckenextrudern, Brabender-Mühlen oder Banbury-Mühlen bei Temperaturen von üblicherweise 150 bis 5 350°C, bevorzugt 200 bis 280°C mischt und anschließend extrudiert. Nach der Extrusion wird das Extrudat abgekühlt und zerkleinert.Examples of plasticizers are dialkyl phthalates such as dioctyl phthalate. The thermoplastic molding compositions F can be prepared by processes known per se by mixing the components in conventional mixing devices such as screw extruders, Brabender mills or Banbury mills at temperatures of usually 150 to 5 350 ° C., preferably 200 to 280 ° C. and then extruded. After the extrusion, the extrudate is cooled and crushed.
Die thermoplastischen Formmassen zeichnen sich durch hohe Schlagzähigkeiten, insbesondere bei tiefen Temperaturen aus. Gleichzei-0 tig weisen die thermoplastischen Formmassen eine hohe Witterungsund Alterungsbeständigkeit auf. Außerdem lassen sie sich gut einfärben.The thermoplastic molding compositions are notable for high impact strength, particularly at low temperatures. At the same time, the thermoplastic molding compositions have a high resistance to weathering and aging. They can also be colored well.
Sie lassen sich zu Formkörpern, Folien oder Fasern verarbeiten.5 Sie können auch beispielsweise mittels bekannter Coextrusions- verfahren in Form von Schichten (bevorzugt in Schichtdicken im Bereich von 100 μm bis 10 mm) auf Oberflächen, bevorzugt auf Thermoplaste wie Styrol-Acrylnitril-Copolymere, Acrylnitril -Butadien- Styrol -Terpolymere (ABS), Polystyrol, schlagzähes Polystyrol0 (HIPS) oder PVC aufgebracht werden. Die Formmassen können beispielsweise im Automobilsektor, Haushaltsbereich und für Frei- zeitartikel eingesetzt werden. So können sie z.B. zu Automobilteilen, Straßenschildern, Fensterprofilen, Lampenabdeckungen, Gartenmöbeln, Booten, Surfbrettern oder Kinderspielzeug verarbei-5 tet werden.They can be processed into shaped bodies, films or fibers.5 They can also be used, for example, by means of known coextrusion processes in the form of layers (preferably in layer thicknesses in the range from 100 μm to 10 mm) on surfaces, preferably on thermoplastics such as styrene-acrylonitrile copolymers , Acrylonitrile-butadiene-styrene terpolymers (ABS), polystyrene, impact-resistant polystyrene (HIPS) or PVC. The molding compounds can be used, for example, in the automotive sector, household sector and for leisure articles. So you can e.g. into automotive parts, street signs, window profiles, lamp covers, garden furniture, boats, surfboards or children's toys.
BeispieleExamples
Anwendungstechnische Prüfungen 0Application tests 0
Die Teilchengrößen (Gewichtsmittelwerte dso) wurden mittels einer analytischen Ultrazentrifuge entsprechend der in W. Scholtan, H. Lange, Kolloid-Z. und Z. -Polymere 250 (1972) Seiten 782 bis 796 beschriebenen Methode bestimmt. 5The particle sizes (weight average values dso) were determined using an analytical ultracentrifuge according to the method described in W. Scholtan, H. Lange, Kolloid-Z. and Z.-Polymers 250 (1972) pages 782 to 796. 5
Die Ultrazentrifugenmessung liefert die integrale Massenverteilung des Teilchendurchmessers einer Probe. Hieraus läßt sich entnehmen, wieviel Gewichtsprozent der Teilchen einen Durchmesser gleich oder kleiner einer bestimmten Größe haben. Der0 mittlere Teilchendurchmesser, der auch als d50-Wert der integralen Masseverteilung bezeichnet wird, ist dabei als der Wert definiert, bei dem 50 Gew.-% der Teilchen einen kleineren und 50 Gew. -% der Teilchen einen größeren Durchmesser als der dso-Wert aufweisen. 5 Die Kerbschlagzähigkeiten (a* [kJ/m2] ) wurden bei 0°C gemäß ISO 179/leA an bei 270°C gespritzten und anschließend gefrästen (A- Kerbe) Normkleinstäben gemessen. Angegeben ist jeweils der Mittelwert aus der Prüfung von 10 Proben.The ultracentrifuge measurement provides the integral mass distribution of the particle diameter of a sample. From this it can be seen what percentage by weight of the particles have a diameter equal to or smaller than a certain size. The mean particle diameter, which is also referred to as the d 50 value of the integral mass distribution, is defined as the value at which 50% by weight of the particles have a smaller diameter and 50% by weight of the particles have a larger diameter than the dso Have value. 5 The notched impact strengths (a * [kJ / m 2 ]) were measured at 0 ° C according to ISO 179 / leA on standard small bars injected at 270 ° C and then milled (A-notch). The mean value from the test of 10 samples is given in each case.
Die Feststoffgehalte der Emulsionen bezeichnen den Gehalt aller Feststoffanteile in Gewichtsprozent bezogen auf die Gesamtmasse der jeweiligen Emulsion.The solids content of the emulsions denotes the content of all solids contents in percent by weight based on the total mass of the respective emulsion.
Herstellung der Pfropfcopolymerisate PProduction of the graft copolymers P
a) Herstellung der Stufe A: Saatlatex aus vernetz tem Polystyrola) Production of stage A: seed latex from cross-linked polystyrene
4500 g Wasser, 30 g des Na-Salzes einer Cχ2- bis Cis-Paraff in- sulfonsäure, 9 g Kaliumperoxodisulfat, 12 g Natriumhydrogen- carbonat und 1 g Natriumpyrophosphat wurden unter Rühren und unter Stickstoff auf 70°C erwärmt. Ein Gemisch aus 2940 g Styrol und 40 g Dihydrodicyclopentadienylacrylat (DCPA) wurde innerhalb von 3 Stunden zugegeben. Nach Beendigung der Monomerzugabe wurde die Emulsion noch 1 Stunde bei 60°C gehalten. Der so erhaltene PS- Saatlatex hatte einem mittleren Teilchendurchmesser dso von 85 nm. Der Feststoffgehalt der PS -Saatlatexemulsion betrug 15 %.4500 g of water, 30 g of the Na salt of a Cχ 2 - to cis paraffinsulfonic acid, 9 g of potassium peroxodisulfate, 12 g of sodium hydrogen carbonate and 1 g of sodium pyrophosphate were heated to 70 ° C. with stirring and under nitrogen. A mixture of 2940 g styrene and 40 g dihydrodicyclopentadienyl acrylate (DCPA) was added over 3 hours. After the monomer addition had ended, the emulsion was kept at 60 ° C. for 1 hour. The PS seed latex thus obtained had an average particle diameter dso of 85 nm. The solids content of the PS seed latex emulsion was 15%.
b) Herstellung der Stufe B: harte Stufe aus vernetztem Polysty- rolb) Production of stage B: hard stage from cross-linked polystyrene
3200 g Wasser, 2 g Natriumhydrogencarbonat, 1,5 g Natriumpersulfat und 127 g des Polystyrol -Saatlatex aus a) wurden unter Rühren und unter Stickstoff auf 70°C erwärmt. Anschließend wurden die Zu- laufe 1 und 2 gleichzeitig innerhalb einer Stunde bei 70°C zugefügt. Nach Beendigung der Monomerzugabe wurde noch eine Stunde bei 70°C gehalten.3200 g of water, 2 g of sodium hydrogen carbonate, 1.5 g of sodium persulfate and 127 g of the polystyrene seed latex from a) were heated to 70 ° C. with stirring and under nitrogen. Inlets 1 and 2 were then added simultaneously at 70 ° C. within one hour. After the monomer addition had ended, the mixture was kept at 70 ° C. for one hour.
Zulauf 1: Styrol: siehe Tabelle 2 DCPA: 11 gFeed 1: styrene: see table 2 DCPA: 11 g
Divinylbenzol: siehe Tabelle 2 Zulauf 2: Natriumsalz einer Cχ2-bis Cis-Paraff insulfonsäure,Divinylbenzene: see Table 2 Feed 2 : sodium salt of a Cχ 2 bis cis paraffinsulfonic acid,
40 Gew. -%ige Lösung in Wasser: 8 g40% by weight solution in water: 8 g
Die mittlere Teilchengröße dso betrug 250 nm. Die Dispersion hatte einen Feststoffgehalt von 15 %.The average particle size dso was 250 nm. The dispersion had a solids content of 15%.
c) Herstellung der Stufe C: weiche Stufe aus vernetztem Polybu- tylacrylat Der in b) erhaltenen Dispersion wurden 360 g Wasser, 6 g Natrium- hydrogencarbonat und 5 g Natriumpersulfat zugefügt, wobei gerührt und bei 65°C gehalten wurde. Anschließend wurden die Zuläufe 3 und 4 gleichzeitig innerhalb 2 Stunden bei 65°C zugefügt. Nach Beendigung der Monomerzugabe wurde noch 2 Stunden bei 65°C gehalten.c) Preparation of stage C: soft stage from crosslinked polybutyl acrylate 360 g of water, 6 g of sodium hydrogen carbonate and 5 g of sodium persulfate were added to the dispersion obtained in b), the mixture being stirred and kept at 65.degree. Feeds 3 and 4 were then added simultaneously at 65 ° C. over the course of 2 hours. After the monomer addition had ended, the mixture was kept at 65 ° C. for a further 2 hours.
Zulauf 3: n-Butylacrylat : 1730 gFeed 3: n-butyl acrylate: 1730 g
DCPA: 35 g Zulauf 4: wie Zulauf 2, jedoch 26 gDCPA: 35 g feed 4: as feed 2, but 26 g
1010
Die mittlere Teilchengröße dso betrug 380 nm und der Feststoffgehalt der Dispersion war 39 %.The average particle size dso was 380 nm and the solids content of the dispersion was 39%.
d) Herstellung der Stufe D: harte Stufe aus unvernetztem Poly- 15 styrolacrylnitrild) Preparation of stage D: hard stage from uncrosslinked poly-15 styrene acrylonitrile
Der in c) erhaltenen Dispersion wurden 2600 g Wasser, 4 g Natriumpersulfat und 13 g einer 40 gew. -%igen Lösung des Natriumsalzes einer Cχ2- bis C^-Paraffinsulfonsäure in Wasser unter Rühren bei 20 65°C zugefügt. Anschließend wurde Zulauf 5 innerhalb 2 Stunden bei 65°C zugefügt. Nach Beendigung der Monomerzugabe wurde noch 2 Stunden bei 65°C gehalten.The dispersion obtained in c) was 2600 g of water, 4 g of sodium persulfate and 13 g of a 40 wt. -% solution of the sodium salt of a Cχ 2 - to C ^ -paraffinsulfonic acid in water with stirring at 20 65 ° C. Feed 5 was then added at 65 ° C. in the course of 2 hours. After the monomer addition had ended, the mixture was kept at 65 ° C. for a further 2 hours.
Zulauf 5: Styrol: 785 g 25 Acrylnitril: 260 gFeed 5: styrene: 785 g 25 acrylonitrile: 260 g
Die mittlere Teilchengröße dso betrug 480 nm und der Feststoffgehalt war 35 %.The mean particle size dso was 480 nm and the solids content was 35%.
30 Isolierung der Pfropfcopolymerisate P30 Isolation of the graft copolymers P
Die Pfropfcopolymerisate wurden aus der in d) erhaltenen Dispersion durch Zugabe von CaS0 -Lösung ausgefällt. Das abgetrennte Polymerisat wurde mit Wasser gewaschen und mit Warmluft getrocknet.The graft copolymers were precipitated from the dispersion obtained in d) by adding CaSO solution. The separated polymer was washed with water and dried with warm air.
3535
Herstellung der thermoplastischen Formmassen FProduction of the thermoplastic molding compounds F
Als hartes Copolymeres CP wurde ein Styrol/Acrylnitril -Copolymerisat mit 35 Gew. -% Acrylnitril und einer Viskositätszahl VZ vonA styrene / acrylonitrile copolymer with 35% by weight acrylonitrile and a viscosity number VZ of
40 81 ml/g verwendet. Das getrocknete Pfropfcopolymerisat P wurde mit dem Copolymeren CP auf einem Zweischneckenextruder ZSK 30 (Fa. Werner und Pfleiderer) derart abgemischt, daß die resultierende Formmasse F einen Gehalt an Pfropfcopolymer P von 29 Gew. -% aufwies. Aus dieser Formmasse wurden durch Spritzguß Formteile40 81 ml / g used. The dried graft copolymer P was mixed with the copolymer CP on a twin-screw extruder ZSK 30 (Werner and Pfleiderer) in such a way that the resulting molding composition F had a graft copolymer P content of 29% by weight. Moldings were made from this molding compound by injection molding
45 hergestellt. Die nachfolgende Tabelle 2 fasst die Ergebnisse zusammen. Der "Anteil DVB" entspricht dabei den Gew. -Prozenten der Komponente b4) , bezogen auf B.45 manufactured. Table 2 below summarizes the results. The "DVB share" corresponds to the weight percent of component b4), based on B.
Tabelle 2:Table 2:
Figure imgf000027_0001
a) Anteil Divinylbenzol an den Monomeren von Stufe B
Figure imgf000027_0001
a) Share of divinylbenzene in the monomers of stage B
Die Tabelle zeigt, daß Pfropfcopolymere, deren Stufe B keinen Vernetzer b4) (hier Divinylbenzol) mit zwei oder mehr funktionel- len Gruppen gleicher Reaktivität einpolymerisiert enthält, Formmassen mit geringer Kälte-Kerbschlagzähigkeit ergeben (Vergleichsversuch IV) .The table shows that graft copolymers whose stage B contains no crosslinker b4) (here divinylbenzene) copolymerized with two or more functional groups of the same reactivity give molding compositions with low cold impact strength (comparative experiment IV).
Pfropfcoplymere, die - nicht erfindungsgemäß - den Vernetzer b4) mit einem Anteil von 0,5 Gew. -% oder mehr, bezogen auf Stufe B, enthalten, weisen ebenfalls niedrige aκ-Werte auf (Vergleichsversuche 6V bis 8V) .Graft copolymers which - not according to the invention - contain the crosslinking agent b4) in a proportion of 0.5% by weight or more, based on stage B, also have low a κ values (comparative experiments 6V to 8V).
Dagegen ergeben erfindungsgemäße Pfropfcopolymere, die den Ver- netzer b4) mit einem Anteil von 0,01 bis unter 0,5 Gew. -%, bezogen auf B, enthalten, Formmassen mit ausgezeichneter Kerbschlagzähigkeit in der Kälte (Versuche 2 bis 5) . In contrast, graft copolymers according to the invention which contain the crosslinker b4) in a proportion of 0.01 to less than 0.5% by weight, based on B, give molding compositions with excellent notched impact strength in the cold (tests 2 to 5).

Claims

Patentansprüche claims
1. Pfropfcopolymerisate P mit definierter Kern -Schale -Morpholo - gie und einer mittleren Teilchengröße (dso) von 300 bis 750 nm, enthaltend, bezogen auf P,1. Graft copolymers P with a defined core-shell morphology and an average particle size (dso) of 300 to 750 nm, containing, based on P,
A) 0,05 bis 2,5 Gew. -% einer Stufe A mit einer Glasübergangstemperatur von mindestens 25°C aus, bezogen auf A,A) 0.05 to 2.5% by weight of stage A with a glass transition temperature of at least 25 ° C., based on A,
al) 50 bis 99,9 Gew. -% mindestens eines vinylaromatischenal) 50 to 99.9% by weight of at least one vinylaromatic
Monomeren, a2) 0 bis 49,9 Gew. -% mindestens eines mit den Monomeren al) copolymerisierbaren Monomeren, und a3) 0,1 bis 25 Gew. -% mindestens eines vernetzenden Monomeren,Monomers, a2) 0 to 49.9% by weight of at least one monomer copolymerizable with the monomers al), and a3) 0.1 to 25% by weight of at least one crosslinking monomer,
B) 9,8 bis 30 Gew. -% einer Stufe B mit einer Glasübergangs - temperatur von mindestens 25°C und einer mittleren Teil- chengröße (dso) von 100 bis 350 nm aus, bezogen auf B,B) 9.8 to 30% by weight of a stage B with a glass transition temperature of at least 25 ° C. and an average particle size (dso) of 100 to 350 nm, based on B,
bl) 50 bis 99,8 Gew. -% mindestens eines vinylaromatischenbl) 50 to 99.8% by weight of at least one vinyl aromatic
Monomeren, b2) 0 bis 49,8 Gew. -% mindestens eines mit den Monomeren bl) copolymerisierbaren Monomeren, b3) 0,1 bis 10 Gew. -% einer Vernetzerkomponente aus, bezogen auf b3) ,Monomers, b2) 0 to 49.8% by weight of at least one monomer copolymerizable with the monomers b1), b3) 0.1 to 10% by weight of a crosslinking component, based on b3),
α) 0,1 bis 100 Gew. -% Dihydrodicyclopentadienyl - acrylat, ß) 0 bis 99,9 Gew. -% mindestens eines weiteren Vernetzers mit zwei oder mehr funktionellen Gruppen unterschiedlicher Reaktivität, undα) 0.1 to 100% by weight of dihydrodicyclopentadienyl acrylate, β) 0 to 99.9% by weight of at least one further crosslinking agent with two or more functional groups of different reactivity, and
b4) 0,01 bis unter 0,5 Gew. -% mindestens eines Vernetzers mit zwei oder mehr funktioneilen Gruppen gleicher Reaktivität,b4) 0.01 to less than 0.5% by weight of at least one crosslinking agent with two or more functional groups of the same reactivity,
C) 30 bis 70 Gew. -% einer Stufe C mit einer Glasübergangs - temperatur von höchstens 0°C, aus, bezogen auf C,C) 30 to 70% by weight of a stage C with a glass transition temperature of at most 0 ° C., based on C,
cl) 50 bis 100 Gew. -% mindestens eines Cι-Cι8-Alkylacry- lates, c2) 0 bis 50 Gew. -% mindestens eines mit den Monome- ren cl) copolymerisierbaren Monomeren, und c3) 0,01 bis 20 Gew. -% mindestens eines Vernetzers α oder ß oder deren Mischung,cl) 50 to 100% by weight of at least one -C 8 alkyl acrylate, c2) 0 to 50% by weight of at least one monomer copolymerizable with the monomers cl), and c3) 0.01 to 20% by weight of at least one crosslinking agent α or β or a mixture thereof,
D) 20 bis 60 Gew.-% einer Stufe D mit einer Glasübergangs - temperatur von mindestens 25°C, aus, bezogen auf D,D) 20 to 60% by weight of a stage D with a glass transition temperature of at least 25 ° C., based on D,
dl) 50 bis 100 Gew.-% mindestens einer vinylaromatischendl) 50 to 100% by weight of at least one vinyl aromatic
Monomeren d2) 0 bis 50 Gew.-% mindestens eines mit den Monome- ren dl) copolymerisierbaren Monomeren.Monomers d2) 0 to 50% by weight of at least one monomer copolymerizable with the monomers dl).
2. Pfropfcopolymerisate nach Anspruch 1, bei denen als vinylaro- matisches Monomer al) , bl) und/oder dl) Styrol oder α-Methylstyrol oder deren Mischung verwendet wird.2. Graft copolymers according to claim 1, in which styrene or α-methylstyrene or a mixture thereof is used as the vinyl aromatic monomer al), bl) and / or dl).
3. Pfropfcopolymerisate nach den Ansprüchen 1 bis 2, bei denen als Monomer cl) n-Butylacrylat oder 2 -Ethylhexylacrylat oder deren Mischung verwendet wird.3. Graft copolymers according to Claims 1 to 2, in which n) butyl acrylate or 2-ethylhexyl acrylate or a mixture thereof is used as monomer cl).
4. Pfropfcopolymerisate nach den Ansprüchen 1 bis 3, bei denen als Monomer d2) Acrylnitril oder Methacrylnitril oder deren Mischung verwendet wird.4. Graft copolymers according to claims 1 to 3, in which acrylonitrile or methacrylonitrile or a mixture thereof is used as monomer d2).
5. Pfropfcopolymerisate nach den Ansprüchen 1 bis 4, bei denen als Vernetzer b4) Divinylbenzol verwendet wird.5. Graft copolymers according to Claims 1 to 4, in which divinylbenzene is used as crosslinker b4).
6. Mischungen M, enthaltend, bezogen auf M,6. Mixtures containing M, based on M,
P) 5 bis 95 Gew. -% der Pfropfcopolymerisate P nach den An- Sprüchen 1 bis 5, undP) 5 to 95% by weight of the graft copolymers P according to claims 1 to 5, and
P' ) 5 bis 95 Gew.-% mindestens eines weiteren Pfropfcopolymerisates P' mit definierter Kern- Schale -Morphologie, das mindestens drei Stufen enthält, wobei mindestens eine der Stufen eine Glasübergangstemperatur von mindestens 25°C, und mindestens eine der Stufen eine Glasübergangstemperatur von höchstens 0°C aufweist.P ') 5 to 95% by weight of at least one further graft copolymer P' with a defined core-shell morphology which contains at least three stages, at least one of the stages having a glass transition temperature of at least 25 ° C. and at least one of the stages having a glass transition temperature of at most 0 ° C.
7. Thermoplastische Formmassen F, enthaltend, bezogen auf F,7. Thermoplastic molding compositions F containing, based on F,
i) 5 bis 95 Gew. -% Pfropfcopolymerisate P nach den Ansprüchen 1 bis 5 oder Mischungen M nach Anspruch 6, ii) 5 bis 95 Gew. -% mindestens eines Copolymerisates CP aus, bezogen auf CP,i) 5 to 95% by weight of graft copolymers P according to claims 1 to 5 or mixtures M according to claim 6, ii) 5 to 95% by weight of at least one copolymer CP based on CP,
iia) 50 bis 100 Gew.-% mindestens eines vinylaromatischen Monomeren, Ci-Cis-Alkylacrylates, Ci-Cia-Alkylmetha- crylates oder deren Mischungen, üb) 0 bis 50 Gew. -% Acrylnitril, Methacrylnitril, Maleinsäureanhydrid, N- substituierten Maleimiden oder deren Mischungen, undiia) 50 to 100% by weight of at least one vinylaromatic monomer, Ci-Cis-alkyl acrylate, Ci-Cia-alkyl methacrylate or mixtures thereof, ü) 0 to 50 wt .-% acrylonitrile, methacrylonitrile, maleic anhydride, N-substituted maleimides or mixtures thereof, and
iii) 0 bis 50 Gew. -% Zusatzstoffen.iii) 0 to 50% by weight of additives.
8. Verwendung der Pfropfcopolymerisate P gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 oder der Mischungen M gemäß Anspruch 6 als Schlagzähmo- difier für thermoplastische Formmassen.8. Use of the graft copolymers P according to claims 1 to 5 or the mixtures M according to claim 6 as an impact modifier for thermoplastic molding compositions.
1010
9. Formkörper oder Folien, enthaltend Pfropfcopolymerisate P gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 oder Mischungen M gemäß Anspruch 6.9. Shaped bodies or films containing graft copolymers P according to claims 1 to 5 or mixtures M according to claim 6.
15 10. Formkörper oder Folien, aus thermoplastischen Formmassen F gemäß Anspruch 7.15 10. Shaped bodies or films, made of thermoplastic molding compositions F according to claim 7.
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