WO2001034699A1 - Thermoplastic molding materials with low inherent color and good processability - Google Patents

Thermoplastic molding materials with low inherent color and good processability Download PDF

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WO2001034699A1
WO2001034699A1 PCT/EP2000/010773 EP0010773W WO0134699A1 WO 2001034699 A1 WO2001034699 A1 WO 2001034699A1 EP 0010773 W EP0010773 W EP 0010773W WO 0134699 A1 WO0134699 A1 WO 0134699A1
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WO
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block
weight
molding compositions
thermoplastic molding
styrene
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Application number
PCT/EP2000/010773
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Inventor
Norbert Güntherberg
Peter Ittemann
Axel Gottschalk
Original Assignee
Basf Aktiengesellschaft
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L25/00Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L25/02Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08L25/04Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08L25/08Copolymers of styrene
    • C08L25/12Copolymers of styrene with unsaturated nitriles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L53/00Compositions of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L53/02Compositions of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers of vinyl-aromatic monomers and conjugated dienes

Definitions

  • Thermoplastic molding compounds with low intrinsic color and easy to process
  • the present invention relates to thermoplastic molding compositions containing improved processing properties
  • glass transition temperature T g of block B A is above 25 ° C and that of block B B / A is below 25 ° C and
  • phase volume ratio of block B A to block B B / A is chosen so that the proportion of the hard phase in the total block copolymer is 1 to 40 vol. % and the weight fraction of the diene in the entire block copolymer is less than 50% by weight,
  • (C) 0-300% by weight, based on (A) and (B) of at least one polymer selected from polycarbonates, styrene-maleic anhydride copolymers, imidized styrene-maleic anhydride copolymers, polymethyl methacrylates, polymethacrylimides, styrene -Phenyl-maleimide copolymers and styrene -acrylonitrile-phenylmaleimide copolymers.
  • polycarbonates styrene-maleic anhydride copolymers, imidized styrene-maleic anhydride copolymers, polymethyl methacrylates, polymethacrylimides, styrene -Phenyl-maleimide copolymers and styrene -acrylonitrile-phenylmaleimide copolymers.
  • the invention further relates to the use of these molding compositions for the production of moldings, foils, fibers and foams, and to shaped bodies, foils, fibers and foams made from these molding compositions. Finally, the invention relates to a method for producing the molding compositions.
  • thermoplastic copolymers based on vinyl aromatic polymers are known as SAN polymers
  • Blends of such SAN polymers with other thermoplastics in particular polycarbonates or imidized styrene-maleic anhydride copolymers, are also known.
  • additives are generally used to optimize these properties, but these often only improve one parameter and negatively influence another desired property. Additives to improve the flowability and the deep-drawing properties often lead to a loss of mechanical properties, while additives to improve the demoldability often impair the flowability.
  • SAN (styrene-acrylonitrile) polymers are transparent, they can be dyed particularly well in any color, either transparent or non-transparent (opaque), by adding colorants (for example dyes and / or pigments).
  • colorants for example dyes and / or pigments.
  • the slightly yellowish intrinsic color of the SAN polymer (yellow tinge) is annoying, since it falsifies the desired shade and makes it difficult to obtain the desired shade right away.
  • the yellow tinge is made by adding a soluble one Blue dye is compensated ("toned up") or higher amounts of colorant are used to obtain the desired shade. Both measures make the product more expensive because colorants are comparatively expensive.
  • DE Az. 198 58 141.6 discloses molding compositions of the ABS and ASA type which are impact-resistant due to the rubber-elastic graft polymer they contain.
  • the molding compositions described therein contain a block copolymer made from hard vinylaromatic blocks and soft vinylaromatic die blocks.
  • DE Az mentions rubber-free molding compositions. 198 58 141.6 not.
  • the task was to remedy the disadvantages described.
  • the object of the present invention was, in particular, to provide thermoplastic molding compositions based on vinylaromatic copolymers which have a balanced spectrum of properties.
  • the task was to provide molding compositions with good mechanical properties (high impact strength and flexural strength, good heat resistance), good processing properties (good flowability and demoldability) and at the same time a low intrinsic color (low yellow tinge).
  • the molding compositions according to the invention contain 80 to 99.995%, preferably 85 to 99.99% by weight, particularly preferably 90 to 99.9% by weight, based on the total weight of the molding composition, of a copolymer
  • R 1 , R 2 independently of one another H or -CC 8 alkyl
  • n 0, 1, 2 or 3
  • Such products can e.g. are produced by the process described in DE-A 10 01 001 and DE-A 10 03 436.
  • Such copolymers are also commercially available.
  • the weight-average molecular weight determined by light scattering is preferably in the range from 40,000 to 2,000,000, in particular from 40,000 to 1,000,000, particularly preferably from 80,000 to 250,000, which viscosity numbers are in the range from 40 to 200, in particular from 40 to 160 and particularly preferably 50 to 110 ml / g, corresponds (measured according to DIN 53726 in 0.5% by weight solution in dimethylformamide at 25 ° C).
  • Preferred monomers (ai) are styrene, ⁇ -methylstyrene and mixtures thereof.
  • Preferred monomers (a) are acrylonitrile, methacrylonitrile and mixtures thereof.
  • the polymer (A) can also be a mixture of different copolymers e.g. B. of styrene or ⁇ -methylstyrene and acrylonitrile, which differ for example in the content of acrylonitrile or in the average molecular weight.
  • the proportion of component (B) in the molding compositions is 0.005 to 20, preferably 0.01 to 15 and particularly preferably 0.1 to 10 wt .-%.
  • Component (B) is a rubber-elastic block copolymer
  • the glass transition temperature T g of block B A is above 25 ° C., preferably above 50 ° C., and that of block B B / A is below 25 ° C., preferably below 5 ° C., and
  • phase volume ratio of block B A to block B B / A is selected such that the proportion of the hard phase in the entire block copolymer is 1 to 40% by volume and the proportion by weight of the diene is less than 50% by weight, where
  • the relative proportion of 1,2-linkages of the polydiene, based on the sum of 1,2- and 1,4-cis / trans linkages, is below approximately 15%, preferably below 12%.
  • component B Detailed information on the structure and manufacture of component B is disclosed in DE-A 19 615 533, to which reference is made here.
  • Preferred vinylaromatic compounds are styrene and also ⁇ -methylstyrene, 1, 1-diphenylethylene and vinyltoluene and mixtures of these compounds.
  • Preferred dienes are butadiene and isoprene, also piperylene, 1-phenylbutadiene and mixtures of these compounds.
  • a particularly preferred monomer combination is butadiene and styrene. All of the weight and volume information below relates to this combination; if the technical equivalents of styrene and butadiene are used, the information may have to be converted accordingly.
  • the B B / A block is composed, for example, of 75-30% by weight of styrene and 25-70% by weight of butadiene.
  • a soft block particularly preferably has a butadiene content between 35 and 70% and a styrene content between 65 and 30%.
  • the weight fraction of the diene in the entire block copolymer is 15-65% by weight in the case of the styrene / butadiene monomer combination, and that of the vinylaromatic component accordingly
  • butadiene-styrene block copolymers with a monomer composition of 25-60% by weight of diene and are particularly preferred
  • a block copolymer B can e.g. through one of the general
  • Formulas 1 through 11 are shown: (1) (B A -B ( B / A) ) n;
  • B A stands for the vinylaromatic block and B (B / A ) for the soft phase, that is to say the block built up statistically from diene and vinylaromatic units
  • X the rest of an n-functional initiator
  • Y the rest of an m-functional coupling agent
  • m and n are natural numbers from 1 to 10.
  • Block copolymers of one of the general formulas B A -B (B / A ) - B A - X- [-B (B / A) -BA32 and Y- [-B (B / A) ⁇ B A ] 2 ( meaning From the cuts ⁇ as above) and a block copolymer whose soft phase is divided into blocks is particularly preferred
  • the blocks being constructed differently or their vinylaromatic / diene ratio in the individual blocks B ⁇ B / A ) changing such that a composition gradient B ( ⁇ / A) pl ⁇ B ( B / A ) P2 ⁇ : B ( B / A) p3 ... occurs, the glass transition temperature T g of each sub-block being below 25 ° C.
  • the p Monomers are formed, where p is an integer between 2 and 10.
  • the portionwise addition can serve, for example, to control the heat balance in the reaction mixture.
  • a block copolymer which has a plurality of blocks B ( B / A ) and / or B A , each with a different molecular weight per molecule, is also preferred.
  • the block polymers are preferably produced by anionic polymerization in a non-polar solvent, the initiation being carried out using organometallic compounds.
  • organometallic compounds Compounds of alkali metals, especially lithium, are preferred. Examples of initiators are methyl lithium, ethyl lithium, propyllithium, n-butyllithium, sec. Butyllithium and tert. Butyl lithium.
  • the organometallic compound is added as a solution in a chemically inert (inert) hydrocarbon. The dosage depends on the desired molecular weight of the polymer, but is generally in the range from 0.002 to 5 mol%, if it is based on the monomers. Aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane or methylcyclohexane are preferably used as solvents.
  • the statistical blocks of the block copolymers which simultaneously contain vinylaromatic and diene are preferably prepared with the addition of a soluble potassium salt, in particular a potassium alcoholate.
  • potassium salt enters into a metal exchange with the lithium carbanion ion pair, potassium carbanions forming, which preferably attach styrene, while lithium cabanions preferably add butadiene.
  • potassium carbanions are much more reactive, a small fraction, namely 1/10 to 1/40, is enough to make the incorporation of styrene and butadiene equally likely on average, together with the predominant lithium carbanions.
  • potassium salts are potassium alcoholates, in particular tertiary alcoholates with at least 7 carbon atoms.
  • Typical corresponding alcohols are, for example, 3-ethyl-3-pentanol and 2, 3-dimethyl-3-pentanol.
  • Tetrahydrolinalool (3, 7-dimethyl-3-octanol) proved to be particularly suitable.
  • potassium alcoholates there are also other potassium salts which are inert towards metal alkyls. These include dialkyl potassium amides, alkylated diaryl potassium amides, alkyl thiolates and alkylated aryl thiolates.
  • the potassium salt is added to the reaction medium, the following should be said.
  • the solvent and the monomer for the first block are placed in the reaction vessel. It is not advisable to add the potassium salt at this point as it is at least partially hydrolyzed to KOH and alcohol by traces of protic impurities. The potassium ions are then irreversibly deactivated for the polymerization. Therefore, the lithium organyl should be added and mixed in first, then the potassium salt. If the first block is a homopolymer, it is advisable to add the potassium salt just before the statistical block is polymerized.
  • the potassium alcoholate can easily be prepared from the corresponding alcohol by stirring a cyclohexane solution in the presence of excess potassium-sodium alloy. After 24 hours at 25 ° C, the evolution of hydrogen and thus the reaction is complete. The reaction can also be shortened to a few hours by refluxing at 80 ° C.
  • An alternative implementation is to use alcohol with a small excess
  • a high-boiling inert solvent such as decalin or ethylbenzene
  • the proportion of 1, 2 linkages in relation to the sum of 1,2 and 1, 4 linkages of diene is achieved by adding the potassium compound in general. between 11 and 9%.
  • the proportion of 1,2- or 1,4-linkages of the diene units when using a Lewis base according to DE-A 44 20 952 e.g. a value of 15-40% for the 1,2- and 85-60% for the 1,4-linkages, in each case based on the total amount of diene units polymerized.
  • the polymerization temperature can be between 0 and 130 ° C.
  • the temperature range between 30 and 100 ° C. is preferred.
  • the volume fraction of the soft phase B B / A composed of diene and vinyl aromatic sequences is 60 to 99, preferably 70 to 90 and particularly preferably 80 to 90% by volume.
  • the from the Blocks B A formed from vinyl aromatic monomers form the hard phase, the volume fraction of which corresponds to 1 to 40, preferably 10 to 30 and particularly preferably 10 to 20% by volume.
  • the volume fraction of the two phases can be measured by means of contrasted electron microscopy or solid-state NMR spectroscopy.
  • the proportion of the vinyl aromatic blocks can be determined by osmium breakdown of the polydiene fraction by precipitation and weighing.
  • the future phase ratio of a polymer can also be calculated from the amounts of monomer used if it is allowed to polymerize completely each time.
  • the quotient of the volume fraction in percent of the soft phase formed from the B ( B / A ) blocks and the proportion of diene units in the soft phase for the styrene / butadiene combination is between 25 and 70% by weight.
  • the glass transition temperature (T g ) is influenced by the static incorporation of the vinylaromatic compounds into the soft block of the block copolymer and the use of potassium alcoholates during the polymerization.
  • a glass transition temperature between -50 and + 25 ° C, preferably -50 to + 5 ° C is typical.
  • the glass transition temperature is on average 2 to 5 ° C. lower than that of the corresponding Lewis base-catalyzed products, because the latter have an increased proportion of 1,2-butadiene linkages.
  • 1,2-polybutadiene has a glass transition temperature that is 70-90 ° C higher than 1,4-polybutadiene.
  • the molecular weight of the block B A is generally between 1000 and 200,000, preferably between 3,000 and 80,000 [g / mol].
  • the B blocks can have different molar masses within one molecule.
  • the molecular weight of block B ( B / A ) is usually between 2,000 and 250,000 [g / mol], values between 5,000 and 150,000 [g / mol] are preferred.
  • a block B ( B / A ) can also, like a block B A, within a
  • the coupling center X is formed by the reaction of the living anion chain ends with an at least bifunctional coupling agent.
  • an at least bifunctional coupling agent examples of such compounds can be found in US 3,985,830, US 3,280,084, US 3,637,554 and US 4,091,053.
  • epoxidized glycerides such as epoxidized linseed oil or soybean oil are used; divinylbenzene is also suitable.
  • Dichlorodialkylsilanes, dialdehydes such as terephthalaldehyde and esters such as ethyl formate or ethyl benzoate are particularly suitable for dimerization.
  • Preferred polymer structures are B A -B ( B / A ) ⁇ CA; X ⁇ [ _ ( B / A) _ BA] 2 and Y- [-B ( B / A ) "B A ] 2 'where the statistical block B ( B / A) itself again in blocks B (BI / AI ) -B (B2 / A2) ⁇ B (B3 / A3) - • • • can be divided Before Trains t ⁇ is the random block of 2 to 15 random part-blocks, particularly preferably from 3 to 10 sub-blocks, the division of the random block B..
  • the block copolymers according to the invention have a spectrum of properties which is very similar to that of soft PVC, but can be produced completely free of migratable, low molecular weight plasticizers. They are stable against crosslinking under the usual processing conditions (180 to 220 ° C). The excellent stability of the polymers according to the invention against crosslinking can be clearly demonstrated by means of rheography.
  • the experimental setup corresponds to that of the MVR measurement. With a constant melt flow rate, the pressure rise is recorded as a function of time. The polymers according to the invention show no pressure rise even after 20 minutes at 250 ° C. and result in a smooth melt strand, while in a comparison sample produced according to DE-A 44 20 952 with tetrahydrofuran, the pressure triples and the pressure increases under the same conditions A barbed wire-like strand typical of networking
  • the polymerization is carried out in several stages and, for example, in the case of monofunctional initiation, the production of the hard block B A begins. Some of the monomers are placed in the reactor and the polymerization is started by adding the initiator. In order to achieve a defined chain structure that can be calculated from the monomer and initiator metering, it is advisable to carry out the process up to a high conversion (over 99%) before the second monomer is added. However, this is not absolutely necessary.
  • the sequence of the monomer addition depends on the selected block structure.
  • the vinylaromatic compound is either initially introduced or metered in directly. A cyclohexane solution of the potassium alcoholate is then added. Then diene and vinyl aromatic should be added at the same time if possible. The addition can take place in several portions.
  • the statistical structure and the composition of block B ( B / A ) are determined by the quantitative ratio of diene to vinylaromatic compound, the concentration of the potassium salt and the temperature. The diene takes up a proportion by weight of 25% to 70% relative to the total mass, including vinyl aromatic compound.
  • Block B A can then be polymerized by adding the vinylaromatic. Instead, the required polymer blocks can also be connected to one another by a coupling reaction. In the case of functional initiation, the B ( B / A ) block is built up first, followed by the B A block.
  • the thermoplastic molding compositions according to the invention can contain 0 to 300% by weight, based on the sum of (A) and (B), preferably 0 to 200% by weight of at least one polymer selected from polycarbonates, styrene-maleic anhydride copolymers - Ren, imidized styrene-maleic anhydride copolymers, poly methyl methacrylates, polymethacrylimides, styrene - phenyl aleinini - mid copolymers, styrene - acrylonitrile - phenyl maleimide copolymers and methyl methacrylate - phenyl maleimide copolymers.
  • polycarbonates styrene-maleic anhydride copolymers - Ren, imidized styrene-maleic anhydride copolymers, poly methyl methacrylates, polymethacrylimides, styrene - phenyl alein
  • Suitable polycarbonates are, for example, those based on diphenols of the general formula II
  • Z is a single bond, a C ⁇ ⁇ to C 3 alkylene, a C 2 - to C 3 alkylidene, a C 3 - to C ⁇ cycloalkylidene, and -S- or -S0 2 - means.
  • Preferred diphenols of the formula II are, for example, 4,4'-dihydroxydiphenyl, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane,
  • the suitable polycarbonates can be branched in a known manner, preferably by incorporating 0.05 to 2.0 mol%, based on the sum of the diphenols used, of at least trifunctional compounds, for example those with three or more than three phenolic OH- Groups.
  • the polycarbonates suitable as component (C) on the aromatic units can be substituted one to three times with halogen atoms, preferably with chlorine and / or bromine.
  • halogen-free compounds are particularly preferred.
  • the diphenols of the general formula II are known per se or can be prepared by known processes.
  • the polycarbonates can be prepared, for example, by reacting the diphenols with phosgene by the interfacial process or with phosgene by a process in a homogeneous phase (the so-called pyridine process), the molecular weight to be set in each case being achieved in a known manner by a corresponding amount of known chain terminators , (Regarding polydiorganosiloxane-containing polycarbonates, see for example DE-A 33 34 782).
  • Suitable chain terminators are, for example, phenol, p-tert-butylphenol but also long-chain alkylphenols such as 4- (1,3-tetramethyl-butyl) phenol, according to DE-A 28 42 005 or monoalkylphenols or dialkylphenols with a total of 8 to 20 carbon atoms in the alkyl substituents according to DE-A 35 06 472, such as p-nonylphenyl, 3, 5-di-tert-butylphenol, p-tert. -Octylphenol, p-dodecylphenol, 2- (3, 5-dimethyl-heptyl) -phenol and 4- (3, 5-dimethyl-heptyl) -phenol.
  • alkylphenols such as 4- (1,3-tetramethyl-butyl) phenol, according to DE-A 28 42 005 or monoalkylphenols or dialkylphenols with a total of 8 to 20 carbon atoms in the al
  • polycarbonates are those based on hydroquinone or resorcinol.
  • Suitable copolymers of styrene and maleic anhydride are e.g. prepared by radical copolymerization of styrene with MA, preferably in solution or in bulk.
  • the molar ratio MSA: styrene is preferably 1: 1 to 0.01: 1.
  • Suitable imidized styrene-MSA copolymers are obtained by subsequent reaction of the styrene-MSA copolymers with amines.
  • the functional group of the MSA units is first amidated in a two-stage reaction, after which the ring closure to the maleic imide takes place.
  • Suitable amines are e.g. Methylamine, ethylamine, cyclohexylamine and aniline.
  • the reaction with the amines can e.g. in solution (for example in a stirred tank reactor) or in the melt (e.g. continuously, in particular in an extruder, reactive extrusion).
  • Suitable polymethyl methacrylate is, for example, polymerization in bulk, emulsion, solution or suspension of methyl methacrylate (MMA) or MMA mixtures containing up to 20% by weight of comonomers.
  • Suitable comonomers are, for example, methyl, ethyl and butyl acrylate.
  • Polymerization is usually carried out by free radicals at preferred temperatures of 40 to 150 ° C., or anionically at low temperatures, or coordinatively using transition metal catalysts. Radically and coordinatively polymerized PMMA contains prefers products with certain steric configurations. Bulk products are usually manufactured in bulk, solution or suspension. The specialist can find more information, for example, H. Raudi-Puntigam, T. Völker: Chemistry, Physics and Technology of Plastics in Individual Presentations, Volume 9: Acrylic and Methacrylic Compounds, Springer-Verlag 1967.
  • Suitable polymethacrylimides are prepared analogously to the imidized styrene-MSA copolymers by reacting PMMA with amines, as described, for example, in DE-A 41575, EP-A 549922, EP-A 576877 and DE-AS 1165861 is.
  • Suitable styrene-phenyl maleimide copolymers, styrene-acrylonitrile-phenyl maleimide copolymers and methyl methacrylate-phenyl maleimide copolymers are e.g. prepared by radical solution polymerization of the corresponding monomers. Details are given, for example, in J. Macromol. Be. All, p. 267 (1977), U.S. Patent 4,451,617 and U.S. Patent 4,491,647.
  • thermoplastic molding compositions may also contain conventional additives and processing aids as component (D) in an amount of 0 to 30% by weight, based on the total weight of the molding compositions.
  • additives and processing aids are lubricants and mold release agents, colorants such as pigments and dyes, flame retardants, antioxidants, light stabilizers, fibrous and powdery fillers and reinforcing agents and antistatic agents in the amounts customary for these agents.
  • the molding compositions according to the invention can be produced by mixing processes known per se, for example by melting in an extruder, Banbury mixer, kneader, roller mill or calender at temperatures of 150 to 300 ° C.
  • the components can also be mixed "cold" without melting and the powdery or granular mixture is only melted and homogenized during processing.
  • the present invention therefore furthermore relates to a process for producing the thermoplastic molding compositions according to the invention by mixing the components by mixing processes known per se.
  • Moldings of all kinds in particular foils and flat structures, can be produced from the molding compositions.
  • the films can be produced by extrusion, rolling, calendering and other processes known to the person skilled in the art.
  • the molding compositions according to the invention are formed by heating and / or friction alone or with the use of plasticizing or other additives to form a processable film or a sheet (plate).
  • the processing into three-dimensional shaped bodies of all kinds takes place, for example, by injection molding.
  • thermoplastic molding compositions according to the invention for the production of moldings, films, fibers and foams. Furthermore, the molded articles obtainable by using the thermoplastic molding compositions are films, fibers and foams.
  • thermoplastic molding compositions according to the invention have better flowability than, at the same time, improved mold release properties, deep-drawing strength and, in particular, a lower intrinsic color (less yellow tinge) and are largely free of evaporating and exuding components. They can be colored precisely and with small amounts of colorant.
  • They are suitable for the production of moldings, foils (especially sheets), fibers and foams, which can be further processed by thermoforming and deep drawing, and especially for the production of injection molded parts, especially for fast processing with short cycle times.
  • Component A was produced by the process of continuous solution polymerization, as described in the plastics handbook, ed. R. Vieweg and G. Daumiller, vol. V "Polystyrene", Carl-Hanser-Verlag, Kunststoff 1969, pages 122 to 124, is described.
  • AI component AI: A copolymer of styrene and acrylonitrile with 25 wt .-% acrylonitrile (AN) and a viscosity number of 60 ml / g, measured as a 0.5% solution in dimethylformamide according to DIN 53726 at 25 ° C.
  • component B a 50 liter stainless steel autoclave that could be heated and cooled simultaneously and was equipped with a crossbar stirrer was used by flushing with nitrogen, boiling with a solution of sec-butyllithium and 1,1-diphenylethylene in a molar ratio of 1: 1 prepared in cyclohexane and drying.
  • the temperature of the reaction mixture was controlled by heating or cooling the reactor jacket. After the end of the reaction (consumption of the monomers), titration was carried out until the mixture was colorless and the mixture was acidified with a 1.5-fold excess of formic acid. (Ciba-Geigy, Basel Irganox ® 3052) and 82 g of tris-nonylphenyl phosphite are added last 34 g of a commercially available stabilizer were. The solution was worked up on a degassing extruder (three domes, forward and backward degassing) at 200 ° C. The granules obtained in this way were used to produce the molding composition.
  • a degassing extruder three domes, forward and backward degassing
  • the average molar masses (in g / mol) of the polymer were determined by gel permeation chromatography (calibration against polystyrene).
  • M n means number average, M v viscosity average and M w weight average.
  • the glass transition temperatures T g were determined by DSC and were -55 ° C to -25 ° C for the soft phase and + 60 ° C to + 100 ° C for the hard phase.
  • the melt volume index MVI was determined at 200 ° C. and a load of 5 kg according to DIN 53 735 and was 8.5 ml / 10 min.
  • the molding compositions according to the invention and the comparison compositions were produced on a ZSK-30 extruder from Werner and Pfleiderer at 250 ° C. with 200 rpm and 10 kg / h throughput.
  • the product was cooled in a water bath, granulated and sprayed into test specimens on an injection molding machine (Arburg Allrounder).
  • Yellowness index YI The yellowness index is a measure of the intrinsic color of the
  • the yellowness index YI was determined by determining the color coordinates X, Y, Z according to DIN 5033 with standard light D 65 and 10 ° normal observer using the following definition equation:
  • Melt index MVR it was determined on the granulate according to DIN 53735/30 at 220 ° C melting temperature and 10 kg load.
  • a n the Charpy impact strength a n was determined on standard small bars according to ISO 179-2 / lell at 23 and at -30 ° C.
  • Vicat The heat resistance according to Vicat (method B) was determined on pressing plates according to ISO 306 / B with a load of 50 N and a heating rate of 50 K / h.
  • ⁇ f B the bending strength was determined on test specimens 80 x 10 x 4 mm according to ISO 178 at 23 ° C and 50% relative humidity (RH).
  • the impact strength at room temperature and in the cold is better than in the case of molding compositions which do not contain B (not according to the invention) (a n values are higher for molding compositions according to the invention).

Abstract

Thermoplastic molding materials containing (A) 80 -99.995 wt. %, in relation to the total weight of the molding material, of a copolymer comprised of (a1) 50 -99 wt. %, in relation to (A), of at least one vinyl aromatic monomer, and (a2) 1 - 50 wt.- %, in relation to (A), of at least one polar, copolymerizable comonomer, (B) 0.005 - 20 wt. %, in relation to (A), (B), and optionally (C), a rubber elastic block copolymer consisting of at least one polymerized unit block BA comprising aromatic monomers and forming a hard phase and at least one elastomer bock BB/A consisting of at least one polymerized unit comprising vinyl aromatic monomers in addition to a diene and forming a soft phase, wherein the glass transition temperature Tg of block BA is above 25 °C and the glass transition temperature of clock BB/A is below 25 °C, and (C) 0-300 wt. %, in relation to (A) and (B) of at least one other polymer, (D) 0 -30 wt. %, in relation to the total weight of the molding materials, of other additives and auxiliary processing agents.

Description

Thermoplastische Formmassen mit geringer Eigenfarbe und guter Verarbeitbar eitThermoplastic molding compounds with low intrinsic color and easy to process
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft thermoplastische Formmassen mit verbesserten Verarbeitungseigenschaften enthaltendThe present invention relates to thermoplastic molding compositions containing improved processing properties
(A) 80 bis 99,995 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmasse, eines Copolymerisats aus(A) 80 to 99.995% by weight, based on the total weight of the molding composition, of a copolymer
(ai) 50 bis 99 Gew.-%, bezogen auf (A) , mindestens eines vinyl- aromatischen Monomeren, und(ai) 50 to 99% by weight, based on (A), of at least one vinyl aromatic monomer, and
(a2) 1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf (A) , mindestens eines polaren, copolymerisierbaren Comonomeren aus der Gruppe Acrylnitril, Methacrylnitril, Ester der Acrylsäure oder Methacrylsäure mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylrest, Maleinsäureanhydrid und dessen Imide, (Meth) acrylamid und/oder Vinylalkylether mit 1 bis 8 C-Atomen im Alkylrest oder deren Mischung,(a 2 ) 1 to 50% by weight, based on (A), of at least one polar, copolymerizable comonomer from the group acrylonitrile, methacrylonitrile, esters of acrylic acid or methacrylic acid having 1 to 4 carbon atoms in the alkyl radical, maleic anhydride and its imides , (Meth) acrylamide and / or vinyl alkyl ether with 1 to 8 carbon atoms in the alkyl radical or a mixture thereof,
(B) 0,005 bis 20 Gew.-%, bezogen auf (A) , (B) , und gegebenenfalls (C) , eines kautschukelastischen Blockcopolymerisates aus(B) 0.005 to 20% by weight, based on (A), (B), and optionally (C), of a rubber-elastic block copolymer
mindestens einer einpolymerisierten Einheit eines aus vinylaromatische Monomere aufweisenden, eine Hartphase bildenden Blocks BA undat least one polymerized unit of a block B A and comprising vinyl aromatic monomers which forms a hard phase
mindestens einer einpolymerisierten Einheit eines vinylaromatische Monomere sowie ein Dien aufweisenden elastomeren, eine Weichphase bildenden Blocks BB/A at least one polymerized unit of a vinyl aromatic monomer and a diene-containing elastomeric block B B / A forming a soft phase
wobei die Glasübergangstemperatur Tg des Blocks BA über 25°C und die des Blocks BB/A unter 25°C liegt undwherein the glass transition temperature T g of block B A is above 25 ° C and that of block B B / A is below 25 ° C and
das Phasenvolumen-Verhältnis von Block BA zu Block BB/A so gewählt ist, daß der Anteil der Hartphase am gesamten Block- copolymerisat 1 bis 40 Vol . -% und der Gewichtsanteil des Diens im gesamten Blockcopolymerisat weniger als 50 Gew.- beträgt,the phase volume ratio of block B A to block B B / A is chosen so that the proportion of the hard phase in the total block copolymer is 1 to 40 vol. % and the weight fraction of the diene in the entire block copolymer is less than 50% by weight,
wobei der relative Anteil an 1, 2-Verknüpfungen des Polydiens, bezogen auf die Summe an 1,2- und 1, 4-cis/trans-Verknüpfun- gen, unterhalb von 15% liegt. undthe relative proportion of 1,2-linkages of the polydiene, based on the sum of 1,2- and 1,4-cis / trans linkages, is below 15%. and
(C) 0-300 Gew.-%, bezogen auf (A) und (B) mindestens eines Polymeren ausgewählt aus Polycarbonaten, Styrol -Maleinsäureanhy- drid-Copolymeren, imidierten Styrol -Malein- Säureanhydrid- Copoly eren, Polymethylmethacrylaten, Polymethacrylimiden, Styrol -Phenyl-maleinimiden-Copolymeren und Styrol -Acryl- nitril-Phenylmaleinimid-Copolymeren.(C) 0-300% by weight, based on (A) and (B) of at least one polymer selected from polycarbonates, styrene-maleic anhydride copolymers, imidized styrene-maleic anhydride copolymers, polymethyl methacrylates, polymethacrylimides, styrene -Phenyl-maleimide copolymers and styrene -acrylonitrile-phenylmaleimide copolymers.
(D) 0 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmassen, üblicher Zusatzstoffe und Verarbeitungshilfsmittel.(D) 0 to 30% by weight, based on the total weight of the molding compositions, customary additives and processing aids.
Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung dieser Formmassen zur Herstellung von Formkörpern, Folien, Fasern und Schäumen, so- wie Formkörper, Folien, Fasern und Schäume aus diesen Formmassen. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Formmassen.The invention further relates to the use of these molding compositions for the production of moldings, foils, fibers and foams, and to shaped bodies, foils, fibers and foams made from these molding compositions. Finally, the invention relates to a method for producing the molding compositions.
Mischungen thermoplastischer Copolymere auf der Basis vinylaroma- tischer Polymere sind als sogenannte SAN- Polymerisate demMixtures of thermoplastic copolymers based on vinyl aromatic polymers are known as SAN polymers
Fachmann bekannt und kommerziell erhältlich. Auch Blends solcher SAN- Polymerisate mit anderen Thermoplasten, insbesondere Polycarbonaten oder imidierten Styrol -Maleinsäureanhydrid-Copolymeren sind bekannt.Known to those skilled in the art and commercially available. Blends of such SAN polymers with other thermoplastics, in particular polycarbonates or imidized styrene-maleic anhydride copolymers, are also known.
Bedingt durch die Einführung immer schnellerer Verarbeitungs- maschinen wird von solchen Produkten insbesondere eine hohe Fließfähigkeit bei der Verarbeitung im Spritzguß und eine bruchlose Entformbarkeit gefordert. Bei der Formgebung durch Tief- ziehen kommt es besonders auf eine hohe Bruchdehnung an.As a result of the introduction of ever faster processing machines, such products in particular require a high level of fluidity during processing in injection molding and unbroken demouldability. In the shaping by deep drawing, a high elongation at break is particularly important.
Zur Optimierung dieser Eigenschaften werden in der Regel verschiedene Additive eingesetzt, die jedoch oft nur einen Parameter verbessern und dabei eine andere gewünschte Eigenschaft negativ beeinflussen. So führen Additive zur Verbesserung der Fließfähigkeit und der Tiefzieheigenschaften oft zu Einbußen bei den mechanischen Eigenschaften, während Additive zur Verbesserung der Ent- formbarkeit häufig die Fließfähigkeit beeinträchtigen.Various additives are generally used to optimize these properties, but these often only improve one parameter and negatively influence another desired property. Additives to improve the flowability and the deep-drawing properties often lead to a loss of mechanical properties, while additives to improve the demoldability often impair the flowability.
Da SAN (Styrol-Acrylnitril) -Polymerisate transparent sind, lassen sie sich besonders gut in einem beliebigen Farbton transparent oder auch nicht- transparent (gedeckt) einfärben, indem Farbmittel (z.B. Farbstoffe und/oder Pigmente) zugegeben werden. Störend ist jedoch die leicht gelbliche Eigenfarbe des SAN-Polymeren (Gelb- stich) , da sie den gewünschten Farbton verfälscht und es erschwert, auf Anhieb den gewünschten Farbton zu erhalten. Üblicherweise wird der Gelbstich durch Zugabe eines löslichen Blaufarbstoffs kompensiert ("geschönt") oder man verwendet höhere Farbmittelmengen, um den gewünschten Farbton zu erhalten. Beide Maßnahmen verteuern das Produkt, weil Farbmittel vergleichsweise teuer sind.Since SAN (styrene-acrylonitrile) polymers are transparent, they can be dyed particularly well in any color, either transparent or non-transparent (opaque), by adding colorants (for example dyes and / or pigments). However, the slightly yellowish intrinsic color of the SAN polymer (yellow tinge) is annoying, since it falsifies the desired shade and makes it difficult to obtain the desired shade right away. Usually the yellow tinge is made by adding a soluble one Blue dye is compensated ("toned up") or higher amounts of colorant are used to obtain the desired shade. Both measures make the product more expensive because colorants are comparatively expensive.
Die ältere, noch nicht veröffentlichte Anmeldung DE Az. 198 58 141.6 offenbart Formmassen vom ABS- und ASA-Typ, die aufgrund des enthaltenen kautschukelastischen PfropfPolymerisates schlagzäh sind. Die darin beschriebenen Formmassen enthal- ten ein Blockcopolymerisat aus harten Vinylaromat-Blöcken und weichen Vinylaromat-Die -Blöcken. Kautschukfreie Formmassen erwähnt die DE Az . 198 58 141.6 nicht.The older, as yet unpublished application DE Az. 198 58 141.6 discloses molding compositions of the ABS and ASA type which are impact-resistant due to the rubber-elastic graft polymer they contain. The molding compositions described therein contain a block copolymer made from hard vinylaromatic blocks and soft vinylaromatic die blocks. DE Az mentions rubber-free molding compositions. 198 58 141.6 not.
Es bestand die Aufgabe, den geschilderten Nachteilen abzuhelfen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es insbesondere, thermoplastische Formmassen auf der Basis von Vinylaromat-Copolymeren zur Verfügung zu stellen, die ein ausgewogenes Eigenschafts- spektrum aufweisen. Insbesondere bestand die Aufgabe, Formmassen mit guten mechanischen Eigenschaften (hohe Schlagzähigkeit und Biegefestigkeit, gute Wärmeformbeständigkeit), guten Verarbeitungseigenschaften (gute Fließfähigkeit und Entformbarkeit) und zugleich einer geringen Eigenfarbe (geringer Gelbstich) bereitzustellen.The task was to remedy the disadvantages described. The object of the present invention was, in particular, to provide thermoplastic molding compositions based on vinylaromatic copolymers which have a balanced spectrum of properties. In particular, the task was to provide molding compositions with good mechanical properties (high impact strength and flexural strength, good heat resistance), good processing properties (good flowability and demoldability) and at the same time a low intrinsic color (low yellow tinge).
Demgemäß wurden die eingangs definierten Formmassen gefunden.Accordingly, the molding compositions defined at the outset were found.
Weiterhin wurde die Verwendung der Formmassen zur Herstellung von Formkörpern, Folien, Fasern und Schäumen, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Formmassen gefunden, schließlich die Formkörper, Folien, Fasern und Schäume.Furthermore, the use of the molding compositions for the production of moldings, films, fibers and foams, and a process for the production of the molding compositions, finally the moldings, films, fibers and foams, were found.
Als Komponente (A) enthalten die erfindungsgemäßen Formmassen 80 bis 99,995 vorzugsweise 85 bis 99,99 Gew.-%, besonders bevorzugt 90 bis 99,9 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmasse, eines Copolymerisats ausAs component (A), the molding compositions according to the invention contain 80 to 99.995%, preferably 85 to 99.99% by weight, particularly preferably 90 to 99.9% by weight, based on the total weight of the molding composition, of a copolymer
(ai) 50 bis 99, vorzugsweise 55 bis 90 und insbesondere 65 bis 85 Gew.-%, bezogen auf (A) , vinylaromatischen Monomeren, vorzugsweise Styrol und/oder substituierten Styrolen der allgemeinen Formel I(ai) 50 to 99, preferably 55 to 90 and in particular 65 to 85% by weight, based on (A), of vinyl aromatic monomers, preferably styrene and / or substituted styrenes of the general formula I
R2R2
Figure imgf000004_0001
mit R1, R2: unabhängig voneinander H oder Cι-C8-Alkyl,
Figure imgf000004_0001
with R 1 , R 2 : independently of one another H or -CC 8 alkyl,
n: 0, 1, 2 oder 3n: 0, 1, 2 or 3
undand
(a ) 1 bis 50, vorzugsweise 10 bis 45 und insbesondere 15 bis(a) 1 to 50, preferably 10 to 45 and in particular 15 to
35 Gew.-%, bezogen auf (A) , mindestens eines polaren, copoly- merisierbaren Comonomeren aus der Gruppe Acrylnitril, Methacrylnitril, Ester der Acrylsäure oder Methacrylsäure mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylrest, Maleinsäureanhydrid und dessen Imide, (Meth) acryla id und/oder Vinylalkylether mit 1 bis 8 C-Atomen im Alkylrest oder deren Mischung.35% by weight, based on (A), of at least one polar, copolymerizable comonomer from the group acrylonitrile, methacrylonitrile, esters of acrylic acid or methacrylic acid with 1 to 4 carbon atoms in the alkyl radical, maleic anhydride and its imides, (meth) acrylic id and / or vinyl alkyl ether having 1 to 8 carbon atoms in the alkyl radical or a mixture thereof.
Derartige Produkte können z.B. nach dem in den DE-A 10 01 001 und DE-A 10 03 436 beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Auch im Handel sind solche Copolymere erhältlich. Vorzugsweise liegt der durch Lichtstreuung bestimmte Gewichtsmittelwert des Molekulargewichts im Bereich von 40.000 bis 2.000.000, insbesondere von 40.000 bis 1.000.000, besonders bevorzugt von 80.000 bis 250.000, was Viskositätszahlen im Bereich von 40 bis 200, insbesondere von 40 bis 160 und besonders bevorzugt 50 bis 110 ml/g, entspricht (gemessen nach DIN 53726 in 0,5 gew.-%iger Lösung in Dimethyl- formamid bei 25°C) .Such products can e.g. are produced by the process described in DE-A 10 01 001 and DE-A 10 03 436. Such copolymers are also commercially available. The weight-average molecular weight determined by light scattering is preferably in the range from 40,000 to 2,000,000, in particular from 40,000 to 1,000,000, particularly preferably from 80,000 to 250,000, which viscosity numbers are in the range from 40 to 200, in particular from 40 to 160 and particularly preferably 50 to 110 ml / g, corresponds (measured according to DIN 53726 in 0.5% by weight solution in dimethylformamide at 25 ° C).
Bevorzugte Monomere (ai) sind Styrol, α-Methylstyrol und deren Mischungen. Bevorzugte Monomere (a ) sind Acrylnitril, Methacrylnitril und deren Mischungen.Preferred monomers (ai) are styrene, α-methylstyrene and mixtures thereof. Preferred monomers (a) are acrylonitrile, methacrylonitrile and mixtures thereof.
Das Polymere (A) kann auch eine Mischung verschiedener Copolymere z. B. von Styrol bzw. α-Methylstyrol und Acrylnitril sein, die sich beispielsweise im Gehalt an Acrylnitril oder in der mittleren Molmasse unterscheiden.The polymer (A) can also be a mixture of different copolymers e.g. B. of styrene or α-methylstyrene and acrylonitrile, which differ for example in the content of acrylonitrile or in the average molecular weight.
Der Anteil der Komponente (B) an den Formmassen beträgt, bezogen auf die Summe der Komponenten (A) , (B) , und gegebenenfalls (C) , 0,005 bis 20, bevorzugt 0,01 bis 15 und besonders bevorzugt 0,1 bis 10 Gew.-%.The proportion of component (B) in the molding compositions, based on the sum of components (A), (B) and, if appropriate, (C), is 0.005 to 20, preferably 0.01 to 15 and particularly preferably 0.1 to 10 wt .-%.
Komponente (B) ist ein kautschukelastisches Blockcopolymerisat ausComponent (B) is a rubber-elastic block copolymer
mindestens einer einpolymerisierten Einheit eines vinylaromatische Monomere aufweisenden, eine Hartphase bildenden Blocks BA und mindestens einer einpolymerisierten Einheit eines vinylaromatische Monomere sowie ein Dien aufweisende elastomere, eine Weichphase bildenden Blocks BB/A, wobeiat least one polymerized unit of a block B A and having vinyl aromatic monomers and forming a hard phase at least one polymerized unit of a vinyl aromatic monomer and a diene-containing elastomeric, soft phase-forming block B B / A , where
die Glasübergangstemperatur Tg des Blocks BA über 25°C, bevorzugt über 50°C, und die des Blocks BB/A unter 25°C, bevorzugt unter 5°C, liegt undthe glass transition temperature T g of block B A is above 25 ° C., preferably above 50 ° C., and that of block B B / A is below 25 ° C., preferably below 5 ° C., and
das Phasenvolumen-Verhältnis von Block BA zu Block BB/A so gewählt ist, daß der Anteil der Hartphase am gesamten Blockcopolymerisat 1 bis 40 Vol.-% und der Gewichtsanteil des Diens weniger als 50 Gew.-% beträgt, wobeithe phase volume ratio of block B A to block B B / A is selected such that the proportion of the hard phase in the entire block copolymer is 1 to 40% by volume and the proportion by weight of the diene is less than 50% by weight, where
der relative Anteil an 1, 2-Verknüpfungen des Polydiens, bezogen auf die Summe an 1,2- und 1, 4-cis/trans-Verknüpf ngen unterhalb von etwa 15%, bevorzugt unterhalb von 12%, liegt.the relative proportion of 1,2-linkages of the polydiene, based on the sum of 1,2- and 1,4-cis / trans linkages, is below approximately 15%, preferably below 12%.
Detaillierte Angaben zum Aufbau und zur Herstellung der Komponente B sind in DE-A 19 615 533 offenbart, auf die hier verwiesen wird.Detailed information on the structure and manufacture of component B is disclosed in DE-A 19 615 533, to which reference is made here.
Bevorzugt als vinylaromatische Verbindungen sind Styrol und ferner α-Methylstyrol, 1, 1-Diphenylethylen und Vinyltoluol sowie Mischungen dieser Verbindungen. Bevorzugte Diene sind Butadien und Isopren, ferner Piperylen, 1-Phenylbutadien sowie Mischungen dieser Verbindungen.Preferred vinylaromatic compounds are styrene and also α-methylstyrene, 1, 1-diphenylethylene and vinyltoluene and mixtures of these compounds. Preferred dienes are butadiene and isoprene, also piperylene, 1-phenylbutadiene and mixtures of these compounds.
Eine besonders bevorzugte Monomerkombination ist Butadien und Styrol. Alle nachstehenden Gewichts- und Volumenangaben beziehen sich auf diese Kombination; bei Verwendung der technischen Äquivalente von Styrol und Butadien muß man gegebenenfalls die Angaben entsprechend umrechnen.A particularly preferred monomer combination is butadiene and styrene. All of the weight and volume information below relates to this combination; if the technical equivalents of styrene and butadiene are used, the information may have to be converted accordingly.
Der BB/A-Block wird z.B. aus 75-30 Gew.-% Styrol und 25-70 Gew.-% Butadien aufgebaut. Besonders bevorzugt hat ein Weichblock einen Butadienanteil zwischen 35 und 70% und einen Styrolanteil zwischen 65 und 30%.The B B / A block is composed, for example, of 75-30% by weight of styrene and 25-70% by weight of butadiene. A soft block particularly preferably has a butadiene content between 35 and 70% and a styrene content between 65 and 30%.
Der Gewichtsanteil des Diens im gesamten Blockcopolymer liegt im Falle der Monomerkombination Styrol/Butadien bei 15-65 Gew.-%, derjenige der vinylaromatischen Komponente entsprechend beiThe weight fraction of the diene in the entire block copolymer is 15-65% by weight in the case of the styrene / butadiene monomer combination, and that of the vinylaromatic component accordingly
85-35 Gew.-%. Besonders bevorzugt sind Butadien-Styrol-Blockcopo- lymere mit einer Monomerzusammensetzung aus 25-60 Gew.-% Dien und85-35% by weight. Butadiene-styrene block copolymers with a monomer composition of 25-60% by weight of diene and are particularly preferred
75-40 Gew.-% an vinylaromatischer Verbindung.75-40% by weight of vinyl aromatic compound.
Ein Blockcopolymerisat B kann z.B. durch eine der allgemeinenA block copolymer B can e.g. through one of the general
Formeln 1 bis 11 dargestellt werden: (1) (BA-B(B/A))n;Formulas 1 through 11 are shown: (1) (B A -B ( B / A) ) n;
(2) (BA-B(B/A))n-BA;(2) (B A -B ( B / A )) n -B A ;
(3) B(B/A)_(BA-B(B/A))ιι; (3) B (B / A) _ (B AB (B / A)) ιι ;
(4) X-[(BA-B(B/A))n-π_+i;(4) X - [(BA-B (B / A)) n-π_ + i;
(5) X- (B(B/A)-BA) n] m+1»'(5) X- (B (B / A) - B A) n] m + 1 »'
(6) X- (BA-B (B/A) ) n_BAl m+1• '(6) X- (B A -B (B / A)) n _B Al m + 1 • '
(7) X- (B (B/A) -BA) n_B (B/A) 1 m+1;(7) X- (B (B / A) -BA) n _B (B / A) 1m + 1;
(8) Y- (BA-B(B/A) ) i m+1»'(8) Y- (BA-B ( B / A)) i m + 1 »'
(9) Y- (B(B/A)-BA) IJ m+1/'(9) Y- ( B (B / A) - B A) IJ m + 1 / '
(10) y- (BA_B (B/A) ) Π_BA] m+1/* (10) y- (B A _B (B / A)) Π _ BA] m + 1 / *
(11) Y- (B(B/A) -BA) n_B (B/A) 1 m+1;(11) Y- (B (B / A) -B A) n _ B (B / A) 1m + 1;
wobei BA für den vinylaromatisehen Block und B(B/A) für die Weichphase, also den statistisch aus Dien- und vinylaromatischen Ein- heiten aufgebauten Block steht, X den Rest eines n-funktionellen Initiators, Y den Rest eines m-funktionellen Kopplungsmittels und m und n natürliche Zahlen von 1 bis 10 bedeuten.where B A stands for the vinylaromatic block and B (B / A ) for the soft phase, that is to say the block built up statistically from diene and vinylaromatic units, X the rest of an n-functional initiator, Y the rest of an m-functional coupling agent and m and n are natural numbers from 1 to 10.
Bevorzugt sind Blockcopolymerisate einer der allgemeinen Formeln BA-B(B/A)-B A- X- [-B(B/A)-BA32 und Y- [-B(B/A) ~BA] 2 (Bedeutung der Ab¬ kürzungen wie vorstehend) und besonders bevorzugt ist ein Blockcopolymerisat, dessen Weichphase unterteilt ist in BlöckeBlock copolymers of one of the general formulas B A -B (B / A ) - B A - X- [-B (B / A) -BA32 and Y- [-B (B / A) ~ B A ] 2 ( meaning From the cuts ¬ as above) and a block copolymer whose soft phase is divided into blocks is particularly preferred
(12) B(B/A)I-B(B/A)2;(12) B (B / A) I-B (B / A) 2;
(13) B (B/A) I-B (B/A) 2-B(B/A) l ;(13) B (B / A) I-B (B / A) 2-B (B / A) l;
(14) B(B/A)1-B(B/A)2-B(B/A)3;(14) B ( B / A) 1-B (B / A) 2-B (B / A) 3;
wobei die Blöcke unterschiedlich aufgebaut sind bzw. sich deren Vinylaromat/Dien-Verhältnis in den einzelnen Blöcken B<B/A) derart ändert, daß in jedem Teilabschnitt (Teilblock) ein Zusammenset- zungsgradient B(ß/A)pl < B(B/A)P2 <<: B(B/A)p3 ... vorkommt, wobei die Glasübergangstemperatur Tg jedes Teilblocks unter 25°C liegt. Sol- ehe Blockcopolymerisate, die innerhalb eines Blocks B (B/A) z.B. p sich wiederholende Abschnitte (Teilblöcke) mit wechselndem Monomeraufbau aufweisen, können durch p-portionsweise Zugabe der Monomeren gebildet werden, wobei p eine ganze Zahl zwischen 2 und 10 bedeutet. Die portionsweise Zugabe kann z.B. dazu dienen, den Wärmehaushalt im Reaktionsgemisch zu kontrollieren.the blocks being constructed differently or their vinylaromatic / diene ratio in the individual blocks B < B / A ) changing such that a composition gradient B (β / A) pl < B ( B / A ) P2 <<: B ( B / A) p3 ... occurs, the glass transition temperature T g of each sub-block being below 25 ° C. Before block copolymers, which have, for example, p repeating sections (sub-blocks) with a changing monomer structure within a block B ( B / A), the p Monomers are formed, where p is an integer between 2 and 10. The portionwise addition can serve, for example, to control the heat balance in the reaction mixture.
Ein Blockcopolymerisat, das mehrere Blöcke B(B/A) und/oder BA mit jeweils unterschiedlicher Molmasse je Molekül aufweist, ist ebenfalls bevorzugt.A block copolymer which has a plurality of blocks B ( B / A ) and / or B A , each with a different molecular weight per molecule, is also preferred.
Die Blockpolymere werden bevorzugt durch anionische Polymeri- sation in einem unpolaren Lösungsmittel hergestellt, wobei die Initiierung mittels metallorganischer Verbindungen erfolgt. Bevorzugt sind Verbindungen der Alkalimetalle, besonders des Lithiums. Beispiele für Initiatoren sind Methyllithium, Ethyl- lithium, Propyllithium, n-Butyllithium, sek. Butyllithium und tert. Butyllithium. Die metallorganische Verbindung wird als Lösung in einem chemisch indifferenten (inerten) Kohlenwasserstoff zugesetzt. Die Dosierung richtet sich nach dem angestrebten Molekulargewicht des Polymeren, liegt aber in der Regel im Bereich von 0,002 bis 5 Mol-%, wenn man sie auf die Monomeren be- zieht. Als Lösungsmittel werden bevorzugt aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Cyclohexan oder Methylcyclohexan verwendet.The block polymers are preferably produced by anionic polymerization in a non-polar solvent, the initiation being carried out using organometallic compounds. Compounds of alkali metals, especially lithium, are preferred. Examples of initiators are methyl lithium, ethyl lithium, propyllithium, n-butyllithium, sec. Butyllithium and tert. Butyl lithium. The organometallic compound is added as a solution in a chemically inert (inert) hydrocarbon. The dosage depends on the desired molecular weight of the polymer, but is generally in the range from 0.002 to 5 mol%, if it is based on the monomers. Aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane or methylcyclohexane are preferably used as solvents.
Die statistischen, gleichzeitig Vinylaromat und Dien enthaltenden Blöcke der Blockcopolymeren werden bevorzugt unter Zusatz eines löslichen Kaliumsalzes, insbesondere eines Kaliumalkoholates, hergestellt.The statistical blocks of the block copolymers which simultaneously contain vinylaromatic and diene are preferably prepared with the addition of a soluble potassium salt, in particular a potassium alcoholate.
Es besteht dabei die Vorstellung, daß das Kaliumsalz mit dem Lithium-Carbanion-Ionenpaar einen Metallaustausch eingeht, wobei sich Kalium-Carbanionen bilden, die bevorzugt Styrol anlagern, während Lithium-Cabanionen bevorzugt Butadien addieren. Weil Kalium-Carbanionen wesentlich reaktiver sind, genügt schon ein kleiner Bruchteil, nämlich 1/10 bis 1/40, um zusammen mit den überwiegenden Lithium-Carbanionen im Mittel den Einbau von Styrol und Butadien gleich wahrscheinlich zu machen. Ferner besteht die Vorstellung, daß es während des Polymerisationsvorgangs häufig zu einem Metallaustausch zwischen den lebenden Ketten sowie zwischen einer lebenden Kette und dem gelösten Salz kommt, so daß dieselbe Kette einmal bevorzugt Styrol und dann wieder Butadien addiert. Im Ergebnis sind die Copolymerisationsparameter dann für Styrol und Butadien annähernd gleich.There is the idea that the potassium salt enters into a metal exchange with the lithium carbanion ion pair, potassium carbanions forming, which preferably attach styrene, while lithium cabanions preferably add butadiene. Because potassium carbanions are much more reactive, a small fraction, namely 1/10 to 1/40, is enough to make the incorporation of styrene and butadiene equally likely on average, together with the predominant lithium carbanions. There is also the idea that during the polymerization process there is often a metal exchange between the living chains and between a living chain and the dissolved salt, so that the same chain preferably adds styrene and then butadiene again. As a result, the copolymerization parameters are then approximately the same for styrene and butadiene.
Als Kaliumsalze eignen sich vor allem Kaliumalkoholate, hier insbesondere tertiäre Alkoholate mit mindestens 7 Kohlenstoffatomen. Typische korrespondierende Alkohole sind z.B. 3-Ethyl-3-pentanol und 2, 3-Dimethyl-3-pentanol. Als besonders geeignet erwies sich Tetrahydrolinalool (3 ,7-Dimethyl-3-oktanol) . Grundsätzlich geeig- net sind neben den Kaliumalkoholaten auch andere Kaliumsalze, die sich gegenüber Metallalkylen inert verhalten. Zu nennen sind hier Dialkylkaliumamide, alkylierte Diarylkaliumamide, Alkylthiolate und alkylierte Arylthiolate.Particularly suitable potassium salts are potassium alcoholates, in particular tertiary alcoholates with at least 7 carbon atoms. Typical corresponding alcohols are, for example, 3-ethyl-3-pentanol and 2, 3-dimethyl-3-pentanol. Tetrahydrolinalool (3, 7-dimethyl-3-octanol) proved to be particularly suitable. Basically suitable In addition to potassium alcoholates, there are also other potassium salts which are inert towards metal alkyls. These include dialkyl potassium amides, alkylated diaryl potassium amides, alkyl thiolates and alkylated aryl thiolates.
Zum Zeitpunkt, zu dem das Kaliumsalz dem Reaktionsmedium zugegeben wird ist folgendes zu sagen. Üblicherweise werden zumindest Teile des Lösungsmittels und das Monomer für den ersten Block im Reaktionsgefäß vorgelegt. Es empfiehlt sich nicht, zu diesem Zeitpunkt das Kaliumsalz zuzugeben, da es durch Spuren an protischen Verunreinigungen zumindest teilweise zu KOH und Alkohol hydrolysiert wird. Die Kaliumionen sind dann irreversibel für die Polymerisation desaktiviert. Daher sollte zuerst das Li- thiumorganyl zugegeben und eingemischt werden, dann erst das Kaliumsalz. Ist der erste Block ein Homopolymerisat, empfiehlt es sich, das Kaliumsalz erst kurz vor der Polymerisation des statistischen Blocks hinzuzufügen.At the time when the potassium salt is added to the reaction medium, the following should be said. Usually at least parts of the solvent and the monomer for the first block are placed in the reaction vessel. It is not advisable to add the potassium salt at this point as it is at least partially hydrolyzed to KOH and alcohol by traces of protic impurities. The potassium ions are then irreversibly deactivated for the polymerization. Therefore, the lithium organyl should be added and mixed in first, then the potassium salt. If the first block is a homopolymer, it is advisable to add the potassium salt just before the statistical block is polymerized.
Das Kaliumalkoholat kann aus dem entsprechenden Alkohol leicht durch Rühren einer Cyclohexanlosung in Gegenwart von überschüssiger Kalium-Natrium-Legierung hergestellt werden. Nach 24 Stunden bei 25°C ist die Wasserstoffentwicklung und damit die Umsetzung beendet. Die Umsetzung kann aber auch durch Refluxieren bei 80°C auf wenige Stunden verkürzt werden. Als alternative Umsetzung bietet sich an, den Alkohol mit einem geringen Überschuß anThe potassium alcoholate can easily be prepared from the corresponding alcohol by stirring a cyclohexane solution in the presence of excess potassium-sodium alloy. After 24 hours at 25 ° C, the evolution of hydrogen and thus the reaction is complete. The reaction can also be shortened to a few hours by refluxing at 80 ° C. An alternative implementation is to use alcohol with a small excess
Kaliummethylat, Kaliumethylat oder Kaliumtertiärbutylat in Gegenwart eines hochsiedenden inerten Lösungsmittels wie Dekalin oder Ethylbenzol zu versetzen, den niedersiedenden Alkohol, hier Methanol, Ethanol oder Tertiärbutanol abzudestillieren, den Rück- stand mit Cyclohexan zu verdünnen und von überschüssigem schwerlöslichem Alkoholat abzufiltrieren.Potassium methylate, potassium ethylate or potassium tert-butylate in the presence of a high-boiling inert solvent such as decalin or ethylbenzene, to distill off the low-boiling alcohol, here methanol, ethanol or tertiary butanol, to dilute the residue with cyclohexane and to filter off excess poorly soluble alcoholate.
Der Anteil an 1, 2-Verknüpfungen im Verhältnis zur Summe aus 1,2- und 1, 4-Verknüpfungen des Diens erreicht durch den Zusatz der Kaliumverbindung i.a. zwischen 11 und 9 %. Demgegenüber erreicht der Anteil an 1,2- bzw 1, 4-Verknüpf ngen der Dieneinheiten bei Verwendung einer Lewis-Base nach DE-A 44 20 952 z.B. einen Wert von 15-40 % für die 1,2- und 85-60 % für die 1, 4-Verknüpfungen, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge an einpolymerisierten Dien- einheiten.The proportion of 1, 2 linkages in relation to the sum of 1,2 and 1, 4 linkages of diene is achieved by adding the potassium compound in general. between 11 and 9%. In contrast, the proportion of 1,2- or 1,4-linkages of the diene units when using a Lewis base according to DE-A 44 20 952 e.g. a value of 15-40% for the 1,2- and 85-60% for the 1,4-linkages, in each case based on the total amount of diene units polymerized.
Die Polymerisationstemperatur kann zwischen 0 und 130°C betragen. Bevorzugt wird der Temperaturbereich zwischen 30 und 100°C.The polymerization temperature can be between 0 and 130 ° C. The temperature range between 30 and 100 ° C. is preferred.
Der Volumenanteil der aus Dien- und vinylaromatischen Sequenzen aufgebauten Weichphase BB/A liegt bei 60 bis 99, bevorzugt bei 70 bis 90 und besonders bevorzugt bei 80 bis 90 Vol.-%. Die aus den vinylaromatischen Monomeren entstandenen Blöcke BA bilden die Hartphase, deren Volumenanteil entsprechend 1 bis 40, bevorzugt 10 bis 30 und besonders bevorzugt 10 bis 20 Vol-% ausmacht.The volume fraction of the soft phase B B / A composed of diene and vinyl aromatic sequences is 60 to 99, preferably 70 to 90 and particularly preferably 80 to 90% by volume. The from the Blocks B A formed from vinyl aromatic monomers form the hard phase, the volume fraction of which corresponds to 1 to 40, preferably 10 to 30 and particularly preferably 10 to 20% by volume.
Es ist darauf hinzuweisen, daß zwischen den oben erwähnten Mengenverhältnissen von vinylaromatischer Verbindung und Dien, den vorstehend angegebenen Grenzwerten der Phasenvolumina und der Zusammensetzung, die sich aus den erfindungsgemäßen Bereichen der Glastemperatur ergibt, keine strenge Übereinstimmung besteht, da es sich um jeweils auf volle Zehnerstellen gerundete Zahlenwerte handelt. Dies könnte vielmehr nur zufällig der Fall sein.It should be noted that there is no strict correspondence between the above-mentioned quantitative ratios of vinylaromatic compound and diene, the limit values of the phase volumes and the composition given above, which result from the ranges of the glass temperature according to the invention, since they are in full tens rounded numerical values. Rather, this could only happen accidentally.
Meßbar ist der Volumenanteil der beiden Phasen mittels kontra- stierter Elektronenmikroskopie oder Festkörper-NMR-Spektroskopie. Der Anteil der vinylaromatischen Blöcke läßt sich nach Osmiumabbau des Polydienanteils durch Fällen und Auswiegen bestimmen. Das künftige Phasenverhältnis eines Polymeren läßt sich auch aus den eingesetzten Monomermengen berechnen, wenn man jedesmal vollständig auspolymerisieren läßt.The volume fraction of the two phases can be measured by means of contrasted electron microscopy or solid-state NMR spectroscopy. The proportion of the vinyl aromatic blocks can be determined by osmium breakdown of the polydiene fraction by precipitation and weighing. The future phase ratio of a polymer can also be calculated from the amounts of monomer used if it is allowed to polymerize completely each time.
Im Blockcopolymeren liegt der Quotient aus dem Volumenanteil in Prozent der aus den B (B/A) -Blöcken gebildeten Weichphase und dem Anteil an Dieneinheiten in der Weichphase für die Kombination Styrol/Butadien zwischen 25 und 70 Gew.%.In the block copolymer, the quotient of the volume fraction in percent of the soft phase formed from the B ( B / A ) blocks and the proportion of diene units in the soft phase for the styrene / butadiene combination is between 25 and 70% by weight.
Durch den statischen Einbau der vinylaromatischen Verbindungen in den Weichblock des Blockcopolymeren und die Verwendung von Kaliumalkoholaten während der Polymerisation wird die Glas- übergangstemperatur (Tg) beeinflußt. Eine Glasübergangstemperatur zwischen -50 und +25°C, bevorzugt -50 bis +5°C ist typisch. Bei den erfindungsgemäßen kaliumkatalysierten statistischen Copolymeren liegt die Glasübergangstemperatur im Schnitt um 2 bis 5°C niedriger als bei den entsprechenden Lewis-Base-katalysierten Produkten, weil letztere einen erhöhten Anteil an 1, 2-Butadien- Verknüpfungen aufweisen. 1, 2-Polybutadien hat eine um 70-90°C höhere Glasübergangstemperatur als 1, 4-Polybutadien.The glass transition temperature (T g ) is influenced by the static incorporation of the vinylaromatic compounds into the soft block of the block copolymer and the use of potassium alcoholates during the polymerization. A glass transition temperature between -50 and + 25 ° C, preferably -50 to + 5 ° C is typical. In the case of the potassium-catalyzed statistical copolymers according to the invention, the glass transition temperature is on average 2 to 5 ° C. lower than that of the corresponding Lewis base-catalyzed products, because the latter have an increased proportion of 1,2-butadiene linkages. 1,2-polybutadiene has a glass transition temperature that is 70-90 ° C higher than 1,4-polybutadiene.
Das Molekulargewicht des Blocks BA liegt dabei i.a. zwischen 1000 und 200 000, bevorzugt zwischen 3 000 und 80 000 [g/mol] . Inner- halb eines Moleküls können die B -Blöcke unterschiedliche Molmasse haben.The molecular weight of the block B A is generally between 1000 and 200,000, preferably between 3,000 and 80,000 [g / mol]. The B blocks can have different molar masses within one molecule.
Das Molekulargewicht des Blocks B(B/A) liegt üblicherweise zwischen 2 000 und 250 000 [g/mol] , bevorzugt werden Werte zwischen 5 000 und 150 000 [g/mol] . Auch ein Block B(B/A) kann ebenso wie ein Block BA innerhalb einesThe molecular weight of block B ( B / A ) is usually between 2,000 and 250,000 [g / mol], values between 5,000 and 150,000 [g / mol] are preferred. A block B ( B / A ) can also, like a block B A, within a
Moleküls unterschiedliche Molekulargewichtswerte einnehmen.Different molecular weight values.
Das KupplungsZentrum X wird durch die Umsetzung der lebenden an- ionischen Kettenenden mit einem mindestens bifunktionellen Kopplungsmittel gebildet. Beispiele für derartige Verbindungen sind in den US 3,985,830, US 3,280,084, US 3,637,554 und US 4,091,053 zu finden. Bevorzugt werden z.B. epoxidierte Glyceride wie epoxi- diertes Leinsamenöl oder Sojaöl eingesetzt; geeignet ist auch Divinylbenzol . Speziell für die Dimerisierung sind Dichlordi- alkylsilane, Dialdehyde wie Terephthalaldehyd und Ester wie Ethylfor iat oder Ethylbenzoat geeignet.The coupling center X is formed by the reaction of the living anion chain ends with an at least bifunctional coupling agent. Examples of such compounds can be found in US 3,985,830, US 3,280,084, US 3,637,554 and US 4,091,053. For example, epoxidized glycerides such as epoxidized linseed oil or soybean oil are used; divinylbenzene is also suitable. Dichlorodialkylsilanes, dialdehydes such as terephthalaldehyde and esters such as ethyl formate or ethyl benzoate are particularly suitable for dimerization.
Bevorzugte Polymerstrukturen sind BA-B (B/A)~CA; X~ [_ (B/A)_BA] 2 und Y- [-B(B/A)"BA] 2' wobei der statistische Block B(B/A) selbst wieder in Blöcke B(BI/AI) -B(B2/A2) ~B(B3/A3) - • • • unterteilt sein kann. Bevor¬ zugt besteht der statistische Block aus 2 bis 15 statistischen Teilblöcken, besonders bevorzugt aus 3 bis 10 Teilblöcken. Die Aufteilung des statistischen Blocks B(B/A) in möglichst viele Teilblöcke BBn/An bietet den entscheidenden Vorteil, daß sich auch bei einer sich kontinuierlich ändernden Zusammensetzung (einem Gradienten) innerhalb eines Teilblocks BBn/An/ wie er sich in der anionischen Polymerisation unter praktischen Bedingungen nur schwer vermeiden läßt (s.u.), der B(B/A)-Block insgesamt wie ein nahezu perfektes statistisches Polymer verhält. Es bietet sich deshalb an, weniger als die theoretische Menge an Kaliumalkoholat zuzusetzen. Ein größerer oder ein kleinerer Anteil der Teilblöcke kann mit einem hohen Dienanteil ausgestattet werden. Dies bewirkt, daß das Polymer auch unterhalb der Glastemperatur der überwiegenden B(B/A) -Blöcke eine Restzähigkeit behält und nicht vollständig versprödet.Preferred polymer structures are B A -B ( B / A ) ~ CA; X ~ [ _ ( B / A) _ BA] 2 and Y- [-B ( B / A ) "B A ] 2 'where the statistical block B ( B / A) itself again in blocks B (BI / AI ) -B (B2 / A2) ~ B (B3 / A3) - • • • can be divided Before Trains t ¬ is the random block of 2 to 15 random part-blocks, particularly preferably from 3 to 10 sub-blocks, the division of the random block B.. ( B / A ) in as many sub-blocks B Bn / A n offers the decisive advantage that even with a continuously changing composition (a gradient) within a sub-block B Bn / An / as it occurs in anionic polymerization under practical conditions is difficult to avoid (see below) that the B ( B / A ) block as a whole behaves like an almost perfect statistical polymer, so it makes sense to add less than the theoretical amount of potassium alcoholate be endowed with a high proportion of diene ate the polymer, even below the glass transition temperature of the predominant B ( B / A ) blocks, retains a residual toughness and did not become completely brittle.
Die erfindungsgemäßen Blockcopolymere besitzen ein dem Weich-PVC sehr ähnliches Eigenschaftsspektrum, können jedoch vollkommen frei von migrationsfähigen, niedermolekularen Weichmachern herge- stellt werden. Sie sind unter den üblichen Verarbeitungsbedingungen (180 bis 220°C) gegen Vernetzung stabil. Die hervorragende Stabilität der erfindungsgemäßen Polymerisate gegen Vernetzung kann mittels Rheographie eindeutig belegt werden. Die Versuchsanordnung entspricht derjenigen der MVR-Messung. Bei konstanter Schmelzflußrate wird der Druckanstieg in Abhängigkeit von der Zeit aufgezeichnet. Die erfindungsgemäßen Polymere zeigen selbst nach 20 Minuten bei 250°C keinen Druckanstieg und ergeben einen glatten Schmelzestrang, während sich bei einer nach der DE-A 44 20 952 mit Tetrahydrofuran hergestellten Vergleichsprobe unter den gleichen Bedingungen der Druck verdreifacht und der Strang ein für die Vernetzung typisches stacheldrahtähnlichesThe block copolymers according to the invention have a spectrum of properties which is very similar to that of soft PVC, but can be produced completely free of migratable, low molecular weight plasticizers. They are stable against crosslinking under the usual processing conditions (180 to 220 ° C). The excellent stability of the polymers according to the invention against crosslinking can be clearly demonstrated by means of rheography. The experimental setup corresponds to that of the MVR measurement. With a constant melt flow rate, the pressure rise is recorded as a function of time. The polymers according to the invention show no pressure rise even after 20 minutes at 250 ° C. and result in a smooth melt strand, while in a comparison sample produced according to DE-A 44 20 952 with tetrahydrofuran, the pressure triples and the pressure increases under the same conditions A barbed wire-like strand typical of networking
Aussehen annimmt.Appearance.
Die Polymerisation wird mehrstufig durchgeführt und bei mono- funktioneller Initiierung z.B. mit der Herstellung des Hartblocks BA begonnen. Ein Teil der Monomeren wird im Reaktor vorgelegt und die Polymerisation durch Zugabe des Initiators gestartet. Um einen definierten, aus der Monomer- und Initiatordosierung berechenbaren Kettenaufbau zu erzielen, ist es empfehlenswert, den Prozeß bis zu einem hohen Umsatz (über 99%) zu führen, bevor die zweite Monomerzugabe erfolgt. Zwingend erforderlich ist dies jedoch nicht.The polymerization is carried out in several stages and, for example, in the case of monofunctional initiation, the production of the hard block B A begins. Some of the monomers are placed in the reactor and the polymerization is started by adding the initiator. In order to achieve a defined chain structure that can be calculated from the monomer and initiator metering, it is advisable to carry out the process up to a high conversion (over 99%) before the second monomer is added. However, this is not absolutely necessary.
Die Abfolge der Monomerzugabe richtet sich nach dem gewählten Blockaufbau. Bei monofunktioneller Initiierung wird z.B. zuerst die vinylaromatische Verbindung entweder vorgelegt oder direkt zudosiert. Anschließend wird eine Cyclohexanlosung des Kaliumal- koholats zugegeben. Danach sollten Dien und Vinylaromat möglichst gleichzeitig zugegeben werden. Die Zugabe kann in mehreren Por- tionen geschehen. Durch das Mengenverhältnis von Dien zu vinyl- aromatischer Verbindung, die Konzentration des Kaliumsalzes sowie die Temperatur wird der statistische Aufbau und die Zusammensetzung des Blocks B(B/A) bestimmt. Das Dien nimmt relativ zur Gesamtmasse einschließlich vinylaromatischer Verbindung einen Gewichtsanteil von 25% bis 70% ein. Anschließend kann Block BA durch Zugabe des Vinylaromaten anpolymerisiert werden. Stattdessen können benötigte Polymerblöcke auch durch eine Kopplungsreaktion miteinander verbunden werden. Im Falle der bif nktionellen Initiierung wird zuerst der B(B/A) -Block aufgebaut, gefolgt vom BA-Block.The sequence of the monomer addition depends on the selected block structure. In the case of monofunctional initiation, for example, the vinylaromatic compound is either initially introduced or metered in directly. A cyclohexane solution of the potassium alcoholate is then added. Then diene and vinyl aromatic should be added at the same time if possible. The addition can take place in several portions. The statistical structure and the composition of block B ( B / A ) are determined by the quantitative ratio of diene to vinylaromatic compound, the concentration of the potassium salt and the temperature. The diene takes up a proportion by weight of 25% to 70% relative to the total mass, including vinyl aromatic compound. Block B A can then be polymerized by adding the vinylaromatic. Instead, the required polymer blocks can also be connected to one another by a coupling reaction. In the case of functional initiation, the B ( B / A ) block is built up first, followed by the B A block.
Die weitere Aufarbeitung erfolgt nach den üblichen Verfahren. Es empfiehlt sich, dabei in einem Rührkessel zu arbeiten und mit einem Alkohol wie Isopropanol die Polymerisation abzubrechen, vor der weiteren Aufarbeitung in üblicher Weise mit C0/Wasser schwach sauer zu stellen, das Polymer mit einem Oxidationsinhibitor und einem Radikalfänger (handelsübliche Produkte wie Trisnonylphenyl- phosphit (TNPP) oder α-Tocopherol (Vitamin E) bzw. unter dem Handelsnamen Irganox 1076 oder Irganox 3052 erhältliche Produkte) zu stabilisieren, das Lösungsmittel nach den üblichen Verfahren zu entfernen, zu extrudieren und zu granulieren.Further processing takes place according to the usual procedures. It is advisable to work in a stirred kettle and terminate the polymerization with an alcohol such as isopropanol, to make it weakly acidic with CO / water in the usual way before further processing, to polymerize with an oxidation inhibitor and a radical scavenger (commercial products such as trisnonylphenyl stabilize phosphite (TNPP) or α-tocopherol (vitamin E) or products available under the trade name Irganox 1076 or Irganox 3052), remove the solvent by conventional methods, extrude and granulate.
Als Komponente (C) können die erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmassen 0 bis 300 Gew.-%, bezogen auf die Summe von (A) und (B) vorzugsweise 0 bis 200 Gew.-% mindestens eines Polymeren ausgewählt aus Polycarbonaten, Styrol -Maleinsäureanhydrid-Copolyme- ren, imidierten Styrol -Maleinsäureanhydrid-Copolymeren, Poly- methylmethacrylaten, Polymethacrylimiden , Styrol - Phenyl aleini - mid- Copolymeren , Styrol -Acrylnitril - Phenylmaleinimid- Copolymeren und Methylmethacrylat - Phenylmaleinimid- Copolymeren .As component (C), the thermoplastic molding compositions according to the invention can contain 0 to 300% by weight, based on the sum of (A) and (B), preferably 0 to 200% by weight of at least one polymer selected from polycarbonates, styrene-maleic anhydride copolymers - Ren, imidized styrene-maleic anhydride copolymers, poly methyl methacrylates, polymethacrylimides, styrene - phenyl aleinini - mid copolymers, styrene - acrylonitrile - phenyl maleimide copolymers and methyl methacrylate - phenyl maleimide copolymers.
Geeignete Polycarbonate sind beispielsweise solche auf Basis von Diphenolen der allgemeinen Formel IISuitable polycarbonates are, for example, those based on diphenols of the general formula II
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worin Z eine Einfachbindung, eine Cι~ bis C3-Alkylen-, eine C2- bis C3-Alkyliden-, eine C3- bis Cδ-Cycloalkylidengruppe, sowie -S- oder -S02- bedeutet.wherein Z is a single bond, a Cι ~ to C 3 alkylene, a C 2 - to C 3 alkylidene, a C 3 - to C δ cycloalkylidene, and -S- or -S0 2 - means.
Bevorzugte Diphenole der Formel II sind beispielsweise 4 , 4 ' -Dihydroxydiphenyl, 2, 2-Bis- (4-hydroxyphenyl) -propan,Preferred diphenols of the formula II are, for example, 4,4'-dihydroxydiphenyl, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane,
2, 4-Bis- (4-hydroxyphenyl) -2-methylb an, 1, 1-Bis- (4-hydroxy- phenyl) -cyclohexan. Besonders bevorzugt sind 2, 2-Bis- (4-hydroxy- phenyl) -propan und 1, 1-Bis- (4-hydroxyphenyl) -cyclohexan. Sowohl Homopolycarbonate als auch Copolycarbonate sind als Komponente (C) geeignet, bevorzugt sind neben dem Bisphenol A-Homopolymeri - s t die Copolycarbonate von Bisphenol A.2, 4-bis (4-hydroxyphenyl) -2-methylb an, 1, 1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane. 2,2-Bis- (4-hydroxyphenyl) propane and 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane are particularly preferred. Both homopolycarbonates and copolycarbonates are suitable as component (C); in addition to the bisphenol A homopolymer, the copolycarbonates of bisphenol A are preferred.
Die geeigneten Polycarbonate können in bekannter Weise verzweigt sein, vorzugsweise durch den Einbau von 0,05 bis 2,0 mol-%, bezogen auf die Summe der eingesetzten Diphenole, an mindestens trifunktionellen Verbindungen, beispielsweise solchen mit drei oder mehr als drei phenolischen OH-Gruppen. Weiterhin können die als Komponente (C) geeigneten Polycarbonate an den aromatischen Einheiten ein- bis dreifach mit Halogenatomen, bevorzugt mit Chlor und/oder Brom, substituiert sein. Besonders bevorzugt sind jedoch halogenfreie Verbindungen.The suitable polycarbonates can be branched in a known manner, preferably by incorporating 0.05 to 2.0 mol%, based on the sum of the diphenols used, of at least trifunctional compounds, for example those with three or more than three phenolic OH- Groups. Furthermore, the polycarbonates suitable as component (C) on the aromatic units can be substituted one to three times with halogen atoms, preferably with chlorine and / or bromine. However, halogen-free compounds are particularly preferred.
Als besonders geeignet haben sich Polycarbonate erwiesen, die relative Viskositäten hreι von 1,10 bis 1,50, insbesondere von 1,25 bis 1,40 aufweisen. Dies entspricht mittleren Molekulargewichten Mw (Gewichtsmittelwert) von 10 000 bis 200 000, vorzugsweise von 20 000 bis 80 000.Polycarbonates which have relative viscosities h re of 1.10 to 1.50, in particular 1.25 to 1.40, have proven to be particularly suitable. This corresponds to average molecular weights M w (weight average) of 10,000 to 200,000, preferably 20,000 to 80,000.
Die Diphenole der allgemeinen Formel II sind an sich bekannt oder nach bekannten Verfahren herstellbar. Die Herstellung der Polycarbonate kann beispielsweise durch Umsetzung der Diphenole mit Phosgen nach dem Phasengrenzflächenverfahren oder mit Phosgen nach einem Verfahren in homogener Phase (dem sogenannten Pyridinverfahren) erfolgen, wobei das je- weils einzustellende Molekulargewicht in bekannter Weise durch eine entsprechende Menge an bekannten Kettenabbrechern erzielt wird. (Bezüglich polydiorganosiloxanhaltigen Polycarbonaten siehe beispielsweise DE-A 33 34 782) .The diphenols of the general formula II are known per se or can be prepared by known processes. The polycarbonates can be prepared, for example, by reacting the diphenols with phosgene by the interfacial process or with phosgene by a process in a homogeneous phase (the so-called pyridine process), the molecular weight to be set in each case being achieved in a known manner by a corresponding amount of known chain terminators , (Regarding polydiorganosiloxane-containing polycarbonates, see for example DE-A 33 34 782).
Geeignete Kettenabbrecher sind beispielsweise Phenol, p-tert.-Bu- tylphenol aber auch langkettige Alkylphenole wie 4- (1, 3-Tetrame- thyl-butyl) -phenol, gemäß DE-A 28 42 005 oder Monoalkylphenole oder Dialkylphenole mit insgesamt 8 bis 20 C-Atomen in den Alkyl- substituenten gemäß DE-A 35 06 472, wie beispielsweise p-Nonyl- phenyl, 3 , 5-di-tert.-Butylphenol, p-tert. -Octylphenol, p-Dodecyl- phenol, 2- (3 , 5-Dimethyl-heptyl) -phenol und 4- (3, 5-Dimethyl- heptyl) -phenol .Suitable chain terminators are, for example, phenol, p-tert-butylphenol but also long-chain alkylphenols such as 4- (1,3-tetramethyl-butyl) phenol, according to DE-A 28 42 005 or monoalkylphenols or dialkylphenols with a total of 8 to 20 carbon atoms in the alkyl substituents according to DE-A 35 06 472, such as p-nonylphenyl, 3, 5-di-tert-butylphenol, p-tert. -Octylphenol, p-dodecylphenol, 2- (3, 5-dimethyl-heptyl) -phenol and 4- (3, 5-dimethyl-heptyl) -phenol.
Weitere geeignete Polycarbonate sind solche auf Basis von Hydro- chinon oder Resorcin.Other suitable polycarbonates are those based on hydroquinone or resorcinol.
Geeignete Copolymere aus Styrol und Maleinsäureanhydrid (MSA) werden z.B. durch radikalische Copolymerisation von Styrol mit MSA hergestellt, bevorzugt in Lösung oder in Masse. Das molare Verhätnis MSA: Styrol beträgt bevorzugt 1:1 bis 0,01:1. Weitere Einzelheiten entnimmt der Fachmann z.B. Ullmann's Encyklopädie der Technischen Chemie, 14. Auflage, Verlag Chemie, Weinheim 1980, Band 19, Kap. Polystyrol Nr. 4.3 und 5.8.3.Suitable copolymers of styrene and maleic anhydride (MSA) are e.g. prepared by radical copolymerization of styrene with MA, preferably in solution or in bulk. The molar ratio MSA: styrene is preferably 1: 1 to 0.01: 1. Those skilled in the art can take further details e.g. Ullmann's Encyklopadie der Technischen Chemie, 14th edition, Verlag Chemie, Weinheim 1980, Volume 19, Chap. Polystyrene No. 4.3 and 5.8.3.
Geeignete imidierte Styrol -MSA-Copolymere erhält man durch nachträgliche Umsetzung der Styrol -MSA-Copolymere mit A inen. Dabei wird die funktionelle Gruppe der MSA-Einheiten in einer zweistufigen Reaktion zunächst amidiert, wonach dann der Ringschluß zum Malein-Imid erfolgt. Geeignete Amine sind z.B. Methylamin, Ethylamin, Cyclohexylamin und Anilin. Die Umsetzung mit den Aminen kann z.B. in Lösung (etwa in einem Rührkessel -Reaktor) oder auch in der Schmelze (z.B. kontinuierlich, insbesondere in einem Extruder, Reaktivextrusion) erfolgen.Suitable imidized styrene-MSA copolymers are obtained by subsequent reaction of the styrene-MSA copolymers with amines. The functional group of the MSA units is first amidated in a two-stage reaction, after which the ring closure to the maleic imide takes place. Suitable amines are e.g. Methylamine, ethylamine, cyclohexylamine and aniline. The reaction with the amines can e.g. in solution (for example in a stirred tank reactor) or in the melt (e.g. continuously, in particular in an extruder, reactive extrusion).
Geeignetes Polymethylmethacrylat (PMMA) wird z.B. Polymerisation in Masse, Emulsion, Lösung oder Suspension von Methylmethacrylat (MMA) oder MMA-Mischungen enthaltend bis zu 20 Gew. -% Comonomere hergestellt. Geeignete Comonomere sind z.B. Methyl,- Ethyl- und Butylacrylat. Üblicherweise polymerisiert man radikalisch bei be- vorzugten Temperaturen von 40 bis 150°C, oder anionisch bei tiefen Temperaturen, oder koordinativ mittels Übergangsmetall -Katalysatoren. Radikalisch und koordinativ polymerisiertes PMMA enthält bevorzugt Produkte mit bestimmten sterischen Konfigurationen. Massenprodukte werden üblicherweise in Masse, Lösung oder Suspension hergestellt. Näheres entnimmt der Fachmann z.B. H. Raudi-Puntigam, T. Völker: Chemie, Physik und Technologie der Kunststoffe in Einzeldarstellungen, Band 9: Acryl- und Methacryl - verbindungen, Springer-Verlag 1967.Suitable polymethyl methacrylate (PMMA) is, for example, polymerization in bulk, emulsion, solution or suspension of methyl methacrylate (MMA) or MMA mixtures containing up to 20% by weight of comonomers. Suitable comonomers are, for example, methyl, ethyl and butyl acrylate. Polymerization is usually carried out by free radicals at preferred temperatures of 40 to 150 ° C., or anionically at low temperatures, or coordinatively using transition metal catalysts. Radically and coordinatively polymerized PMMA contains prefers products with certain steric configurations. Bulk products are usually manufactured in bulk, solution or suspension. The specialist can find more information, for example, H. Raudi-Puntigam, T. Völker: Chemistry, Physics and Technology of Plastics in Individual Presentations, Volume 9: Acrylic and Methacrylic Compounds, Springer-Verlag 1967.
Geeignete Polymethacrylimide werden analog zu den imidierten Styrol -MSA-Copolymeren durch Umsetzung von PMMA mit Aminen herge- stellt, wie es beispielsweise in der DE-A 41575, der EP-A 549922, der EP-A 576877 und der DE-AS 1165861 beschrieben ist.Suitable polymethacrylimides are prepared analogously to the imidized styrene-MSA copolymers by reacting PMMA with amines, as described, for example, in DE-A 41575, EP-A 549922, EP-A 576877 and DE-AS 1165861 is.
Geeignete Styrol -Phenylmaleinimid-Copolymere, Styrol -Acrylnitril - Phenylmaleinimid-Copolymere und Methylmethacrylat-Phenylmalein- imid-Copolymere werden z.B. durch radikalische Lösungspolymerisation der entsprechenden Monomeren hergestellt. Einzelheiten sind beispielsweise in J. Macromol. Sei. All, S. 267 (1977), der US-PS 4 451 617 und der US-PS 4 491 647 beschrieben.Suitable styrene-phenyl maleimide copolymers, styrene-acrylonitrile-phenyl maleimide copolymers and methyl methacrylate-phenyl maleimide copolymers are e.g. prepared by radical solution polymerization of the corresponding monomers. Details are given, for example, in J. Macromol. Be. All, p. 267 (1977), U.S. Patent 4,451,617 and U.S. Patent 4,491,647.
Alle genannten Polymeren (C) sind bekannt und im Handel erhältlich.All of the polymers (C) mentioned are known and commercially available.
Außer den Komponenten (A) , (B) , (C) können die thermoplastischen Formmassen noch übliche Zusatzstoffe und Verarbeitungshilfsmittel als Komponente (D) in einer Menge von 0 bis 30 Gew. -%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmassen, enthalten. Solche Zusatzstoffe und Verarbeitungshilfsmittel sind Gleit und Entformungs- ittel, Farbmittel wie Pigmente und Farbstoffe, Flammschutzmittel, Antioxidantien, Stabilisatoren gegen Lichteinwirkung, faser- und pulverförmige Füll- und Verstärkungsmittel und Anti- statika in den für diese Mittel üblichen Mengen.In addition to components (A), (B), (C), the thermoplastic molding compositions may also contain conventional additives and processing aids as component (D) in an amount of 0 to 30% by weight, based on the total weight of the molding compositions. Such additives and processing aids are lubricants and mold release agents, colorants such as pigments and dyes, flame retardants, antioxidants, light stabilizers, fibrous and powdery fillers and reinforcing agents and antistatic agents in the amounts customary for these agents.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Formmassen kann nach an sich bekannten Mischverfahren erfolgen, beispielsweise unter Auf- schmelzen in einem Extruder, Banbury-Mischer, Kneter, Walzenstuhl oder Kalander bei Temperaturen von 150 bis 300°C. Die Komponenten können jedoch auch ohne Schmelzen "kalt" vermischt werden und das pulvrige oder aus Granulaten bestehende Gemisch wird erst bei der Verarbeitung aufgeschmolzen und homogenisiert.The molding compositions according to the invention can be produced by mixing processes known per se, for example by melting in an extruder, Banbury mixer, kneader, roller mill or calender at temperatures of 150 to 300 ° C. However, the components can also be mixed "cold" without melting and the powdery or granular mixture is only melted and homogenized during processing.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmassen durch Mischen der Komponenten nach an sich bekannten Mischverfahren. Aus den Formmassen lassen sich Formkörper aller Art, insbesondere Folien und Flächengebilde, herstellen. Die Herstellung der Folien kann durch Extrudieren, Walzen, Kalandrieren und andere dem Fachmann bekannte Verfahren erfolgen. Die erfindungsgemäßen Form- massen werden dabei durch Erwärmen und/oder Friktion allein oder unter Mitverwendung von weichmachenden oder anderen Zusatzstoffen zu einer verarbeitungsfähigen Folie oder einem Flächengebilde (Platte) geformt. Die Verarbeitung zu dreidimensionalen Formkörpern aller Art erfolgt beispielsweise durch Spritzguß.The present invention therefore furthermore relates to a process for producing the thermoplastic molding compositions according to the invention by mixing the components by mixing processes known per se. Moldings of all kinds, in particular foils and flat structures, can be produced from the molding compositions. The films can be produced by extrusion, rolling, calendering and other processes known to the person skilled in the art. The molding compositions according to the invention are formed by heating and / or friction alone or with the use of plasticizing or other additives to form a processable film or a sheet (plate). The processing into three-dimensional shaped bodies of all kinds takes place, for example, by injection molding.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit die Verwendung der erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmassen zur Herstellung von Formkörpern, Folien, Fasern und Schäumen. Des weiteren sind die durch Verwendung der thermoplastischen Form- massen erhältlichen Formkörper Folien, Fasern und Schäume Gegenstand der vorliegenden Erfindung.Another object of the present invention is thus the use of the thermoplastic molding compositions according to the invention for the production of moldings, films, fibers and foams. Furthermore, the molded articles obtainable by using the thermoplastic molding compositions are films, fibers and foams.
Die erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmassen weisen gegenüber vergleichbaren Formmassen eine bessere Fließfähigkeit bei gleichzeitig verbesserter Entformbarkeit, Tiefziehfestigkeit und insbesondere eine geringere Eigenfarbe (geringerer Gelbstich) auf und sind weitgehend frei von ausdünstenden und ausschwitzenden Bestandteilen. Sie lassen sich farbtongenau und mit geringen Farbmittelmengen einfärben.The thermoplastic molding compositions according to the invention have better flowability than, at the same time, improved mold release properties, deep-drawing strength and, in particular, a lower intrinsic color (less yellow tinge) and are largely free of evaporating and exuding components. They can be colored precisely and with small amounts of colorant.
Sie eignen sich zur Herstellung von Formkörpern, Folien (besonders Platten) , Fasern und Schäumen, die durch Thermoformen und Tiefziehen hervorragend weiterverarbeitet werden können, und ganz besonders zur Herstellung von Spritzgußteilen, insbesonders für schnelle Verarbeitung mit kurzen Taktzeiten.They are suitable for the production of moldings, foils (especially sheets), fibers and foams, which can be further processed by thermoforming and deep drawing, and especially for the production of injection molded parts, especially for fast processing with short cycle times.
BeispieleExamples
Es wurden folgende Bestandteile hergestellt (alle %-Angaben sind Gew.-%)The following components were produced (all percentages are% by weight)
A: Herstellung der Komponente A:A: Production of component A:
Die Herstellung der Komponente A erfolgte nach dem Verfahren der kontinuierlichen Lösungspolymerisation, wie es im Kunststoff- Handbuch, Hrsg. R. Vieweg und G. Daumiller, Bd V "Polystyrol", Carl-Hanser-Verlag, München 1969, Seite 122 bis 124, beschrieben ist.Component A was produced by the process of continuous solution polymerization, as described in the plastics handbook, ed. R. Vieweg and G. Daumiller, vol. V "Polystyrene", Carl-Hanser-Verlag, Munich 1969, pages 122 to 124, is described.
AI: Komponente A-I: Ein Copolymer aus Styrol und Acrylnitril mit 25 Gew.-% Acrylnitril (AN) und einer Viskositätszahl von 60 ml/g, gemessen als 0,5 %ige Lösung in Dimethylformamid gemäß DIN 53726 bei 25°C.AI: component AI: A copolymer of styrene and acrylonitrile with 25 wt .-% acrylonitrile (AN) and a viscosity number of 60 ml / g, measured as a 0.5% solution in dimethylformamide according to DIN 53726 at 25 ° C.
A2 : Komponente A-IIA2: component A-II
Ein Copolymer aus Styrol und Acrylnitril mit 35 Gew. -% Acrylnitril und einer Viskositätszahl von 80 ml/g, gemessen als 0,5%ige Lösung in Dimethylformamid gemäß DIN 53726 bei 25°C.A copolymer of styrene and acrylonitrile with 35% by weight acrylonitrile and a viscosity number of 80 ml / g, measured as a 0.5% solution in dimethylformamide according to DIN 53726 at 25 ° C.
A3: Komponente A-III:A3: Component A-III:
Ein Copolymer aus Styrol und Acrylnitril mit 24 Gew.-%, Acrylnitril und einer Viskositätszahl von 64 ml/g, gemessen als 0,5%ige Lösung in Dimethylformamid gemäß DIN 53726 bei 25°C.A copolymer of styrene and acrylonitrile with 24 wt .-%, acrylonitrile and a viscosity number of 64 ml / g, measured as a 0.5% solution in dimethylformamide according to DIN 53726 at 25 ° C.
A4: Komponente A-IVA4: component A-IV
Ein Copolymer aus Styrol und Acrylnitril mit 24 Gew.-% Acryl - nitril und einer Viskositätszahl von 80 ml/g, gemessen als 0,5%ige Lösung in Dimethylformamid gemäß DIN 53726 bei 25°C.A copolymer of styrene and acrylonitrile with 24% by weight acrylonitrile and a viscosity number of 80 ml / g, measured as a 0.5% solution in dimethylformamide according to DIN 53726 at 25 ° C.
B: Herstellung der Komponente B:B: Production of component B:
Zur Herstellung der Komponente B wurde ein simultan heiz- und kühlbarer 50 Liter-Edelstahlautoklav, der mit einem Kreuzbalken- rührer ausgerüstet war, durch Spülen mit Stickstoff, Auskochen mit einer Lösung von sec-Butyllithium und 1, 1-Diphenylethylen im Molverhältnis 1:1 in Cyclohexan und Trocknen vorbereitet.To produce component B, a 50 liter stainless steel autoclave that could be heated and cooled simultaneously and was equipped with a crossbar stirrer was used by flushing with nitrogen, boiling with a solution of sec-butyllithium and 1,1-diphenylethylene in a molar ratio of 1: 1 prepared in cyclohexane and drying.
Dann wurden 22,8 1 Cyclohexan eingefüllt und die in Tabelle 1 angegebenen Mengen an Initiator, Monomeren und Kaliumalkoholat zugesetzt. Angegeben ist auch die Polymerisationsdauer, Anfangsund Endtemperatur TA bzw. TE/ wobei die Monomerzulaufdauer stets klein gegen die Polymerisationsdauer war.Then 22.8 l of cyclohexane were introduced and the amounts of initiator, monomers and potassium alcoholate given in Table 1 were added. The polymerization time, start and end temperatures T A and T E / are also given , the monomer feed time always being small compared to the polymerization time.
Die Temperatur des Reaktionsgemisches wurde durch Heizung oder Kühlung des Reaktormantels gesteuert. Nach Umsetzungsende (Verbrauch der Monomeren) wurde mit Ethylfor iat bis zur Farblosig- keit titriert und die Mischung mit einem 1,5-fachen Überschuß an Ameisensäure sauer gestellt. Zuletzt wurden 34 g eines handelsüblichen Stabilisators (Irganox® 3052; Ciba-Geigy, Basel) und 82 g Trisnonylphenylphosphit zugesetzt . Die Lösung wurde auf einem Entgasungsextruder (drei Dome, Vorwärts- und Rückwärtsentgasung) bei 200°C aufgearbeitet. Das auf diese Weise erhaltene Granulat wurde zur Herstellung der Formmasse verwendet .The temperature of the reaction mixture was controlled by heating or cooling the reactor jacket. After the end of the reaction (consumption of the monomers), titration was carried out until the mixture was colorless and the mixture was acidified with a 1.5-fold excess of formic acid. (Ciba-Geigy, Basel Irganox ® 3052) and 82 g of tris-nonylphenyl phosphite are added last 34 g of a commercially available stabilizer were. The solution was worked up on a degassing extruder (three domes, forward and backward degassing) at 200 ° C. The granules obtained in this way were used to produce the molding composition.
Tabelle 1: Polymerisation und Analytik eines S-SB-S-Blockcopoly- meren (Komponente B)Table 1: Polymerization and analysis of an S-SB-S block copolymer (component B)
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Die mittleren Molmassen (in g/mol) , des Polymeren wurden durch Gelpermeationschromatographie (Kalibration gegen Polystyrol) ermittelt. Dabei bedeuten Mn Zahlenmittel, Mv Viskositätsmittel und Mw Gewichtsmittel.The average molar masses (in g / mol) of the polymer were determined by gel permeation chromatography (calibration against polystyrene). M n means number average, M v viscosity average and M w weight average.
Die Glasübergangstemperaturen Tg wurden mittels DSC bestimmt und betrugen -55°C bis -25°C für die Weichphase und +60°C bis +100°C für die Hartphase. Der Schmelzvolumenindex MVI wurde bei 200°C und einer Belastung von 5 kg nach DIN 53 735 bestimmt und betrug 8,5 ml/10 min.The glass transition temperatures T g were determined by DSC and were -55 ° C to -25 ° C for the soft phase and + 60 ° C to + 100 ° C for the hard phase. The melt volume index MVI was determined at 200 ° C. and a load of 5 kg according to DIN 53 735 and was 8.5 ml / 10 min.
Thermoplastische FormmassenThermoplastic molding compounds
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Formmassen und der Vergleichsmassen erfolgte auf einem ZSK-30 Extruder von Werner und Pfleiderer bei 250°C mit 200 UPM und 10 kg/h Durchsatz. Das Produkt wurde in einem Wasserbad abgekühlt, granuliert und auf einer Spritzgußmaschine (Arburg Allrounder) zu Probekörpern abgespritzt.The molding compositions according to the invention and the comparison compositions were produced on a ZSK-30 extruder from Werner and Pfleiderer at 250 ° C. with 200 rpm and 10 kg / h throughput. The product was cooled in a water bath, granulated and sprayed into test specimens on an injection molding machine (Arburg Allrounder).
Folgende Eigenschaften wurden ermittelt:The following properties were determined:
Gelbwert YI : Der Gelbwert ist ein Maß für die Eigenfarbe derYellowness index YI: The yellowness index is a measure of the intrinsic color of the
Formmasse. Die Bestimmung des Yellowness- Index YI erfolgte durch Bestimmung der Farbkoordinaten X, Y, Z nach DIN 5033 bei Normlicht D 65 und 10°-Normalbeobachter nach folgender Definitions- Gleichung:Molding compound. The yellowness index YI was determined by determining the color coordinates X, Y, Z according to DIN 5033 with standard light D 65 and 10 ° normal observer using the following definition equation:
YI = (131.48 X - 116.46 Z) /YYI = (131.48 X - 116.46 Z) / Y
Je kleiner YI, desto geringer die Eigenfarbe.The smaller YI, the lower the intrinsic color.
Schmelzindex MVR: er wurde bestimmt am Granulat nach DIN 53735/30 bei 220°C Schmelztemperatur und 10 kg Belastung.Melt index MVR: it was determined on the granulate according to DIN 53735/30 at 220 ° C melting temperature and 10 kg load.
an: die Charpy-Schlagzähigkeit an wurde an Norm-Kleinstäben nach ISO 179-2/lell bei 23 und bei -30°C bestimmt.a n : the Charpy impact strength a n was determined on standard small bars according to ISO 179-2 / lell at 23 and at -30 ° C.
Vicat: die Wärmeformbeständigkeit nach Vicat (Methode B) wurde an Preßplättchen nach ISO 306/B mit einer Belastung von 50 N und einer Aufheizrate von 50 K/h bestimmt.Vicat: The heat resistance according to Vicat (method B) was determined on pressing plates according to ISO 306 / B with a load of 50 N and a heating rate of 50 K / h.
θfB: die Biegefestigkeit wurde an Proberkörpern 80 x 10 x 4 mm nach ISO 178 bei 23°C und 50 % relativer Feuchte (r.F.) bestimmt.θf B : the bending strength was determined on test specimens 80 x 10 x 4 mm according to ISO 178 at 23 ° C and 50% relative humidity (RH).
Tabelle 2 faßt die Ergebnisse zusammen. Tabelle 2Table 2 summarizes the results. Table 2
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1) Schmelztemperatur [°C] / Belastung [kg] 2> V zum Vergleich 1) Melting temperature [° C] / load [kg] 2 > V for comparison
Die Beispielpaare zeigen, daß bei jeweils identischer Komponente A der erfindungsgemäße Zusatz von nur 5 Gew. -% des Blockcopolymeren B den Gelbwert deutlich verbessert (kleinerer Gelb- wert = geringere Eigenfarbe) . Gleichzeitig vebessert das Block- copolymere die Fließfähgkeit (größerer MVR), d.h. die erfindungsgemäßen Formmassen lassen sich besser im Spritzguß verarbeiten.The pairs of examples show that with component A identical in each case, the addition according to the invention of only 5% by weight of block copolymer B significantly improves the yellowness index (lower yellowness index = lower intrinsic color). At the same time, the block copolymer improves the fluidity (larger MVR), i.e. the molding compositions according to the invention can be better processed by injection molding.
Außerdem ist die Schlagzähigkeit bei Raumtemperatur und in der Kälte besser als bei - nicht erfindungsgemäßen - Formmassen, die kein B enthalten (an-Werte bei erfindungsgemäßen Formmassen höher) .In addition, the impact strength at room temperature and in the cold is better than in the case of molding compositions which do not contain B (not according to the invention) (a n values are higher for molding compositions according to the invention).
Die erzielten Verbesserungen gehen nicht auf Kosten anderer wich- tiger Eigenschaften: Biegefestigkeit und Wärmeformbeständigkeit bleiben im Wesentlichen konstant.The improvements achieved are not at the expense of other important properties: bending strength and heat resistance remain essentially constant.
Durch das insgesamt verbesserte und ausgewogene Eigenschafts - profil der erindungsgemäßen Formmassen wird bei besserer Eigen- färbe eine höhere Verarbeitungsgeschwingkeit und bessere Entform- barkeit gewährleistet. Due to the overall improved and balanced property profile of the molding compounds according to the invention, with better intrinsic color, a higher processing speed and better mold release are guaranteed.

Claims

Patentansprüche claims
1. Thermoplastische Formmassen, enthaltend1. Thermoplastic molding compositions containing
(A) 80 bis 99,995 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmasse, eines Copolymerisats aus(A) 80 to 99.995% by weight, based on the total weight of the molding composition, of a copolymer
(ai) 50 bis 99 Gew.-%, bezogen auf (A) , mindestens eines vinylaromatischen Monomeren, und(ai) 50 to 99% by weight, based on (A), of at least one vinylaromatic monomer, and
(a2) 1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf (A) , mindestens eines polaren, copolymerisierbaren Comonomeren aus der Gruppe Acrylnitril, Methacrylnitril, Ester der Acrylsäure oder Methacrylsäure mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylrest, Maleinsäureanhydrid und dessen Imide, (Meth) acrylamid und/oder Vinylalkylether mit 1 bis 8 C-Atomen im Alkylrest oder deren Mischung,(a 2 ) 1 to 50% by weight, based on (A), of at least one polar, copolymerizable comonomer from the group acrylonitrile, methacrylonitrile, esters of acrylic acid or methacrylic acid having 1 to 4 carbon atoms in the alkyl radical, maleic anhydride and its imides , (Meth) acrylamide and / or vinyl alkyl ether with 1 to 8 carbon atoms in the alkyl radical or a mixture thereof,
(B) 0,005 bis 20 Gew.-%, bezogen auf (A) , (B) , und gegebenenfalls (C) , eines kautschukelastischen Block- copolymerisates aus(B) 0.005 to 20% by weight, based on (A), (B), and optionally (C), of a rubber-elastic block copolymer
mindestens einer einpolymerisierten Einheit eines aus vinylaromatische Monomere aufweisenden, eine Hartphase bildenden Blocks BA undat least one polymerized unit of a block B A and comprising vinyl aromatic monomers which forms a hard phase
mindestens einer einpolymerisierten Einheit eines vinylaromatische Monomere sowie ein Dien aufweisenden elasto- meren, eine Weichphase bildenden Blocks BB/A/at least one polymerized unit of a vinyl aromatic monomer and a diene-containing elastomeric block B B / A / forming a soft phase
wobei die Glasübergangstemperatur Tg des Blocks BA über 25°C und die des Blocks BB/A unter 25°C liegt undwherein the glass transition temperature T g of block B A is above 25 ° C and that of block B B / A is below 25 ° C and
das Phasenvolumen-Verhältnis von Block BA zu Block BB/A so gewählt ist, daß der Anteil der Hartphase am gesamten Blockcopolymerisat 1 bis 40 Vol.-% und der Gewichtsanteil des Diens im gesamten Blockcopolymerisat weniger als 50 Gew.-% beträgt,the phase volume ratio of block B A to block B B / A is selected such that the proportion of the hard phase in the entire block copolymer is 1 to 40% by volume and the proportion by weight of the diene in the entire block copolymer is less than 50% by weight,
wobei der relative Anteil an 1, 2-Verknüpfungen des Poly- diens, bezogen auf die Summe an 1,2- und 1, 4-cis/transVerknüpfungen, unterhalb von 15% liegt,wherein the relative proportion of 1,2-linkages of the polydene, based on the sum of 1,2- and 1,4-cis / trans-linkages, is below 15%,
und (C) 0-300 Gew.-%, bezogen auf (A) und (B) mindestens eines Polymeren ausgewählt aus Polycarbonaten, Styrol -Malein - säureanhydrid-Copolymeren, imidierten Styrol -Maleinsäureanhydrid-Copolymeren, Polymethylmethacrylaten, Poly- methacrylimiden, Styrol -Phenylmaleinimid-Copolymeren,and (C) 0-300% by weight, based on (A) and (B) of at least one polymer selected from polycarbonates, styrene-maleic anhydride copolymers, imidized styrene-maleic anhydride copolymers, polymethyl methacrylates, polymethacrylimides, styrene - phenylmaleimide copolymer,
Styrol -Acrylnitril -Phenylmaleinimid-Copolymeren, und Methylmethacrylat-Phenylmaleinimid-Copoloymeren,Styrene-acrylonitrile-phenyl maleimide copolymers, and methyl methacrylate-phenyl maleimide copolymers,
(D) 0 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Form- massen, üblicher Zusatzstoffe und Verarbeitungshilfsmittel.(D) 0 to 30% by weight, based on the total weight of the molding compositions, customary additives and processing aids.
2. Thermoplastische Formmassen nach Anspruch 1, wobei als Komponente (ai) Styrol oder α-Methylstyrol oder deren Mischungen eingesetzt werden.2. Thermoplastic molding compositions according to claim 1, wherein styrene or α-methylstyrene or mixtures thereof are used as component (ai).
3. Thermoplastische Formmassen nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei als Komponente (a ) Acrylnitril oder Methacrylnitril oder deren Mischungen eingesetzt werden.3. Thermoplastic molding compositions according to one of claims 1 and 2, wherein as component (a) acrylonitrile or methacrylonitrile or mixtures thereof are used.
4. Thermoplastische Formmassen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Komponente (B) der relative Anteil an 1, 2-Verknüpfungen des Polydiens, bezogen auf die Summe an 1,2- und 1, 4-cis/trans-Verknüpfungen, unterhalb von 12% liegt.4. Thermoplastic molding compositions according to one of claims 1 to 3, characterized in that in component (B) the relative proportion of 1, 2 linkages of the polydiene, based on the sum of 1,2- and 1, 4-cis / trans links, is below 12%.
5. Thermoplastische Formmassen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Komponente (B) die Glasübergangstemperatur Tg des Blocks BA über 50°C und die des Blocks BB/A unter 5°C liegt.5. Thermoplastic molding compositions according to one of claims 1 to 4, characterized in that in component (B) the glass transition temperature T g of block B A is above 50 ° C and that of block B B / A is below 5 ° C.
6. Thermoplastische Formmassen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Komponente (B) das vinylaromatische Monomere ausgewählt ist aus Styrol, α-Methyl- styrol, Vinyltoluol, 1, 1-Diphenylethylen sowie Mischungen dieser Verbindungen und das Dien aus Butadien, Isopren, Piperylen, 1-Phenylbutadien sowie Mischungen dieser Verbindungen.6. Thermoplastic molding compositions according to one of claims 1 to 5, characterized in that in component (B) the vinyl aromatic monomer is selected from styrene, α-methyl styrene, vinyl toluene, 1, 1-diphenylethylene and mixtures of these compounds and the diene from butadiene, isoprene, piperylene, 1-phenylbutadiene and mixtures of these compounds.
7. Thermoplastische Formmassen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in denen die Komponente (B) durch eine der allgemeinen Formeln 1 bis 11 dargestellt wird: (1) (BA-B(B/A))n;
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7. Thermoplastic molding compositions according to one of claims 1 to 6, in which component (B) is represented by one of the general formulas 1 to 11: (1) (B A -B (B / A)) n ;
Figure imgf000024_0001
(3) B(B/A)- (BA-B(B/A) )n;(3) B (B / A) - (B A -B ( B / A)) n ;
(4) X- (BA-B(B/A) )ι π_+i; (5) X- ( (B/A)- A)n]m+i; (6) X- (BA-B(B/A) JΠ-BAIΠI+I; (7) X- (B (B/A) -BA) n_B (B/A) ] m+1 ? (8) Y- (BA-B(B/A) )n-m+i; (9) Y- (B(B/A)-BA)Π] m+1/'(4) X- (B A -B (B / A)) ι π_ + i; (5) X- ((B / A) - A) n] m + i; (6) X- (B A -B (B / A) JΠ-BAIΠI + I; (7) X- (B (B / A) -BA) n _ B (B / A)] m + 1? ( 8) Y- (BA-B ( B / A)) n-m + i; (9) Y- (B (B / A) -BA) Π] m + 1 / '
10 (10) Y- (BA-B(B/A) )n-BA] +l* 10 (10) Y- (B A -B (B / A)) n-BA] + l *
(11) Y- (B (B/A) -BA) n-B (B/A) ] m+1 wobei BA für den vinylaromatischen Block und B(B/A) für die Weichphase, also den statistisch aus Dien- und vinylaroma¬(11) Y- (B (B / A) -BA) nB (B / A)] m + 1 where B A for the vinylaromatic block and B ( B / A ) for the soft phase, i.e. the statistically from diene and vinylaroma¬
15 tischen Einheiten aufgebauten Block steht, X den Rest eines n-funktionellen Initiators, Y den Rest eines m-funktionellen Kopplungsmittels und m und n natürliche Zahlen von 1 bis 10 bedeuten.15 table units, X is the rest of an n-functional initiator, Y is the rest of an m-functional coupling agent and m and n are natural numbers from 1 to 10.
20 8. Thermoplastische Formmassen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Komponente (B) das Molekulargewicht des Blocks BA zwischen 1000 und 200 000 liegt und das des Blocks B(B/A) zwischen 2 000 und 250 000 [g/mol] .8. Thermoplastic molding compositions according to one of claims 1 to 7, characterized in that in the component (B) the molecular weight of block B A is between 1000 and 200,000 and that of block B ( B / A ) is between 2,000 and 250 000 [g / mol].
25 9. Verfahren zur Herstellung thermoplastischer Formmassen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten nach an sich bekannten Mischverfahren gemischt werden.25 9. Process for the preparation of thermoplastic molding compositions according to one of claims 1 to 8, characterized in that the components are mixed according to known mixing methods.
30 10. Verwendung der thermoplastischen Formmassen nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstellung von Formkörpern, Folien, Fasern und Schäumen.30 10. Use of the thermoplastic molding compositions according to any one of claims 1 to 8 for the production of moldings, films, fibers and foams.
11. Formkörper, Folien, Fasern und Schäume erhältlich unter 35 Verwendung der thermoplastischen Formmassen nach einem der Ansprüche 1 bis 8.11. Moldings, foils, fibers and foams obtainable using the thermoplastic molding compositions according to one of claims 1 to 8.
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