Teilchenförmiger, teil- oder vollvernetzter Kautschuk und dessen VerwendungParticulate, partially or fully crosslinked rubber and its use
Die vorliegende Erfindung betrifft einen teilchenförmigen, teil- oder vollvernetzten Kautschuk und dessen Verwendung, in gepfropfter oder ungepfropfter Form. Derartige Kautschuke können beispielsweise zur Erhöhung der Kerbschlagzähigkeit von thermoplastischen oder duroplastischen Formmassen, aber auch für andere Zwecke verwendet werden. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kautschuks und eine Verfahren zur Kontrolle derartige Kautschuke bzw. aus diesen Kautschuken hergestellter Folgeprodukte.The present invention relates to a particulate, partially or fully crosslinked rubber and the use thereof, in grafted or ungrafted form. Such rubbers can be used, for example, to increase the notched impact strength of thermoplastic or thermosetting molding compositions, but also for other purposes. The invention also relates to a method for producing such a rubber and a method for checking such rubbers or derived products made from these rubbers.
Die Schlagfestigkeit von Kunststoffen wird meist dadurch erhöht, dass man der polymeren Matrix elastische Komponenten zumischt. Die Zumischung kann beispielsweise auch durch Copolymerisation oder Pfropfpolymerisation erfolgen. So werden elastische Polyme- risate zur Erhöhung der Kerbschlagzähigkeit von thermoplastischen oder duroplastischen Formmassen verwendet. Aus derartigen schlagzäh modifizierten Formmassen werden Formteile für unterschiedlichste Anwendungsbereiche hergestellt, beispielsweise für Haushaltsartikel, Kfz-Bauteile, Gehäuse für Elektrogeräte, Spiel- und Sportartikel, Rohre, usw.The impact resistance of plastics is usually increased by adding elastic components to the polymer matrix. The addition can also be carried out, for example, by copolymerization or graft polymerization. For example, elastic polymers are used to increase the impact strength of thermoplastic or thermosetting molding compounds. Such impact-modified molding compounds are used to produce molded parts for a wide variety of applications, for example for household items, motor vehicle components, housings for electrical appliances, toys and sports articles, pipes, etc.
Weit verbreitet sind beispielsweise sogenannte ABS-Polymerisate, bei denen man die Schlagzähigkeit von Styrol/Acrylnitril-Copoly- merisaten durch Einarbeiten eines Butadien-Kautschuks erhöht. Dies geschieht im allgemeinen durch Pfropfmischpolymerisation von Styrol und Acrylnitril in Gegenwart des Kautschuks, sowie gegebenenfalls durch nachträgliches Abmischen dieses Pfropfproduktes mit einer separat hergestellten Hartkomponente, die im allgemeinen aus einem Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat besteht. Eine derartige thermoplastische Formmasse ist beispielsweise in der Europäischen Patentanmeldung EP 0 022 200 AI beschrieben. Der Kautschuk wird dabei in Form von Teilchen in eine durch die Hartkomponente gebildete Matrix eingearbeitet. Gemäß EP 0 022 200 AI erhält man ABS-Formmassen mit verbesserter Schlagzähigkeit bei tieferen Temperaturen und gutem Glanz, wenn man als Schlagzähmo- difizierer ein Pfropfmischpolymerisat mit Polybutadien als Pfropfgrundlage und einer Pfropfhülle aus Styrol und Acrylnitril in Form von Teilchen verwendet, die einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,2 bis 0,45 um (dso-Wert der integralen Massenverteilung) aufweisen, wobei die transversale kernmagnetische Relaxationszeit (T2m-Relaxationszeit ) des aus der Formmasse isolierten, unlöslichen Anteils 0,7 bis 1,5 ms beträgt. Allerdings ist
die Schlagzähigkeit der Kautschuke bei höheren Temperaturen für viele Anwendungen noch nicht befriedigend.So-called ABS polymers are widely used, for example, in which the impact strength of styrene / acrylonitrile copolymers is increased by incorporating a butadiene rubber. This is generally done by graft copolymerization of styrene and acrylonitrile in the presence of the rubber, and, if appropriate, by subsequent mixing of this graft product with a separately produced hard component which generally consists of a styrene / acrylonitrile copolymer. Such a thermoplastic molding composition is described, for example, in European patent application EP 0 022 200 AI. The rubber is incorporated in the form of particles in a matrix formed by the hard component. According to EP 0 022 200 AI, ABS molding compositions with improved impact strength at lower temperatures and good gloss are obtained if, as an impact modifier, a graft copolymer with polybutadiene as the graft base and a graft shell made from styrene and acrylonitrile is used in the form of particles which have an average particle diameter from 0.2 to 0.45 µm (dso value of the integral mass distribution), the transverse nuclear magnetic relaxation time (T 2m relaxation time) of the insoluble fraction isolated from the molding composition being 0.7 to 1.5 ms. However the impact strength of the rubbers at higher temperatures is still unsatisfactory for many applications.
ABS-Kunststoffe sind wegen der im Butadienpolymerisat enthaltenen Doppelbindung gegen Sonnenlicht und Bewitterung empfindlich. Daher werden insbesondere für Verwendungsgebiete, bei denen die aus schlagzäh modifizierten Formmassen hergestellten Formteile Umwelteinflüssen ausgesetzt sind, vielfach Schlagzähmodifizierer verwendet, die auf der Grundlage von doppelbindungsfreien oder doppelbindungsarmen Kautschuken hergestellt werden. Als Beispiele sind hier insbesondere Polymerisate auf der Grundlage eines Al- kylacrylats, insbesondere auf der Grundlage von n-Butylacrylat oder 2-Ethylhexylacrylat zu nennen. Die entsprechenden teilchen- förmigen kauschukelastischen Polymerisate, die ungepfropft oder gepfropft als Schlagzähmodifizierer eingesetzt werden können, sind typischerweise aufgebaut aus einer Komponente ai) 50-100 Gew.% eines Alkylacrylats mit einem Alkylrest vonABS plastics are sensitive to sunlight and weathering due to the double bond contained in the butadiene polymer. Therefore, impact modifiers which are produced on the basis of double-bond-free or low-double-bond rubbers are often used, in particular for areas of use in which the molded parts produced from impact-modified molding compositions are exposed to environmental influences. Examples here are, in particular, polymers based on an alkyl acrylate, in particular based on n-butyl acrylate or 2-ethylhexyl acrylate. The corresponding particulate chewing-elastic polymers which can be used without grafting or grafted as impact modifiers are typically composed of a component ai) 50-100% by weight of an alkyl acrylate with an alkyl radical of
1-30 C-Atomen, und einer Komponente a2) 0-50 Gew.% Gewichtsprozent mindestens eines weiteren, mit aι) copolymerisierbaren Monomeren. Die Glasübergangstemperatur eines derartigen Polymerisats sollte niedriger als 0 °C, vorzugsweise niedriger als -15 °C sein.1-30 carbon atoms, and a component a 2 ) 0-50 wt.% By weight of at least one further monomer which can be copolymerized with a ι). The glass transition temperature of such a polymer should be lower than 0 ° C, preferably lower than -15 ° C.
unter dem Begriff "Glasübergangstemperatur" versteht man im vorliegenden Zusammenhang die nach dem DSC-Verfahren (Differential Scanning Calorimetry, 20 °C/min, midpoint) ermittelte Glasübergangstemperatur (vergl. ASTM D 3418-82). Der Fachmann wird zur Einstellung der gewünschten Glasübergangstemperatur bei der Her- Stellung eines entsprechenden Polymerisats von einer geeigneten Monomerenmischung ausgehen. Nach Fox (T.G. Fox, Bull Am. Phys . Soc . (Ser. II) 1, 123 [1956] und Ullmann's Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Aufl., Band 19, Verlag Chemie, Weinheim (1980), Seiten 17, 18) gilt nämlich für die Glasübergangstempera- tur Tg von Mischpolymerisaten bei großen Molmassen in guter Nährungin the present context, the term “glass transition temperature” means the glass transition temperature determined by the DSC method (differential scanning calorimetry, 20 ° C./min, midpoint) (see ASTM D 3418-82). The person skilled in the art will use a suitable monomer mixture to set the desired glass transition temperature when producing a corresponding polymer. According to Fox (TG Fox, Bull Am. Phys. Soc. (Ser. II) 1, 123 [1956] and Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 4th edition, Volume 19, Verlag Chemie, Weinheim (1980), pages 17, 18) applies to the glass transition temperature T g of copolymers with large molar masses in good nutrition
τg τ + τ - τ\ wobei X1, X2, ..., Xn die Massenbrüche der Monomeren 1, 2, ..., n und T1 g, T2 g, ... Tn g die Glasübergangstemperaturen der jeweils nur aus einem der Monomeren 1,2,..., n aufgebauten Polymeren in Grad Kelvin bedeuten. Die Glasübergangstemperaturen von Homopolymeren sind dem Fachmann beispielsweise aus Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 50th Edition, VDH, Weinheim, Volume A 21 (1992) Seite 169 oder J.Brandrup E.H. Immergut, Polymer Handbook,
2nd Edition, J. Wiley, New York 1975, Seiten 139-192, bekannt.τ g τ + τ - τ \ where X 1 , X 2 , ..., X n are the mass fractions of the monomers 1, 2, ..., n and T 1 g , T 2 g , ... T n g the Glass transition temperatures of the polymers built up in each case from one of the monomers 1, 2,..., N in degrees Kelvin. The glass transition temperatures of homopolymers are known to the person skilled in the art, for example from Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 50th Edition, VDH, Weinheim, Volume A 21 (1992) page 169 or J. Brandrup EH Immergut, Polymer Handbook, 2nd Edition, J. Wiley, New York 1975, pages 139-192.
Derartige teilchenförmige Alkylacrylatkautschuke werden bereits als Schlagzähmodifizierer für Acrylnitril-Styrol-Copolymerisate eingesetzt. Diese Systeme sind unter der Bezeichnung ASA bekannt und bestehen aus einer Poly(Styrol-Acrylnitril) -Matrix (PSAN), welche beispielsweise Polybutylacrylatpartikel enthält, die bevorzugt mit Polystyrol-Acrylnitryl gepfropft sind. Die Schlagzähigkeit der bekannten Copolymerisate ist aber für spezielle Anwendungsbereiche noch nicht ausreichend.Such particulate alkyl acrylate rubbers are already used as impact modifiers for acrylonitrile-styrene copolymers. These systems are known under the name ASA and consist of a poly (styrene-acrylonitrile) matrix (PSAN) which contains, for example, polybutyl acrylate particles which are preferably grafted with polystyrene-acrylonitrile. However, the impact strength of the known copolymers is not yet sufficient for special areas of application.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, neuartige teilchenförmige, teilvernetzte Kautschuke be- reitzustellen, welche die Herstellung von thermoplastischen und duroplastischen Formmassen mit wesentlich höherer Schlagzähigkeit ermöglichen.The present invention is therefore based on the technical problem of providing novel, particulate, partially crosslinked rubbers which enable the production of thermoplastic and thermosetting molding compositions with significantly higher impact strength.
Bislang war die Suche nach geeigneten Schlagzähmodifizierern äu- ßerst mühsam und aufwendig. Zunächst musste eine Vielzahl unterschiedlicher Kautschuke hergestellt werden. Die Kautschukteilchen wurden dann in den meisten Fällen gepfropft und anschließend unter definierten Bedingungen in eine thermoplatische oder duroplastische Matrix eingearbeitet. Aus der resultierenden Formmasse wurden dann geeignete Probenkörper hergestellt und diese mechanisch getestet. Erst anhand der Ergebnisse der mechanischen Untersuchungen an den Probekörpern konnte beurteilt werden, ob bestimmte Kautschukteilchen zu einer Verbesserung der Schlagzähigkeit der Formmassen führten oder nicht.So far, the search for suitable impact modifiers has been extremely tedious and time-consuming. First of all, a large number of different rubbers had to be manufactured. The rubber particles were then grafted in most cases and then incorporated into a thermoplastic or thermosetting matrix under defined conditions. Suitable test specimens were then produced from the resulting molding compound and tested mechanically. It was only on the basis of the results of the mechanical tests on the test specimens that it was possible to assess whether or not certain rubber particles led to an improvement in the impact strength of the molding compositions.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass teilchenförmige, teilvernetzte Kautschuke, deren polymeres Netzwerk Netzbögen, d.h. Polymerketten zwischen benachbarten Vernetzungspunkten, mit einer bestimmten Mindestlänge und einer bestimmten Beweglichkeit aufweist, bei Einarbeitung in eine thermoplastische oder duroplastische Matrix zu einer besonders starken Erhöhung der Schlagzähigkeit, insbesondere der Kerbschlagzähigkeit der resultierenden Formmassen führen.The present invention is based on the surprising finding that particulate, partially crosslinked rubbers, the polymeric network of which are arcs, i.e. Polymer chains between adjacent crosslinking points, with a certain minimum length and a certain mobility, when incorporated into a thermoplastic or thermosetting matrix lead to a particularly strong increase in impact strength, in particular the notched impact strength of the resulting molding compositions.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein teilchenförmiger, teil- oder vollvernetzter Kautschuk mit einer Glasübergangstemperatur, die niedriger als 0 °C ist, wobei der Kautschuk Vernetzungspunkte aufweist, die durch Netzbögen miteinander ver- bunden sind. Der erfindungsgemäße Kautschuk ist dadurch gekennzeichnet, dass das mittlere Molekulargewicht der Netzbögen zwischen 10.000 und 50.000 g/mol beträgt. Vorzugsweise beträgt das
mittlere Molekulargewicht der Netzbögen zwischen 13.000 und 40.000 g/mol und besonders bevorzugt zwischen 14.000 und 30.000 g/mol.The present invention therefore relates to a particulate, partially or fully crosslinked rubber with a glass transition temperature which is lower than 0 ° C., the rubber having crosslinking points which are connected to one another by network arches. The rubber according to the invention is characterized in that the average molecular weight of the mesh sheets is between 10,000 and 50,000 g / mol. This is preferably average molecular weight of the mesh sheets between 13,000 and 40,000 g / mol and particularly preferably between 14,000 and 30,000 g / mol.
Das mittlere Molekulargewicht der Netzbögen ist bei vorgegebenen Monomeren eine Maß für die Netzbogenlänge. Zur Abschätzung der Netzbogenlänge eines polymeren Netzwerkes sind verschiedene Methoden bekannt, beispielsweise Quellungsversuche. Bevorzugt wird die Netzbogenlänge aber über kernmagnetische Resonanzverfahren bestimmt, wie weiter unter ausführlicher erläutert wird. Kernmagnetische Verfahren, insbesondere eine Bestimmung der sog. transversalen Relaxationszeit T2 sind besonders geeignet, weil diese Verfahren auch Aussagen über die Beweglichkeit der Netzbögen erlauben. Es wurde nämlich gefunden, dass eine besonders signifikante Erhöhung der Schlagzähigkeit feststellbar ist, wenn die Netzbögen eine Beweglichkeit aufweisen, die durch eine transversale Relaxationszeit (T2m) von 1H-Kernen des Kautschuks beschreibbar ist, die im Bereich von 3 bis 15 ms liegt. Die Bestimmung der Relaxationszeit muss dabei bei einer Temperatur erfolgen, die oberhalb der NMR-Glastemperatur Tg' des Kautschuks liegt, wobei die NMR-Glastemperatur als Beginn des Steilanstiegs in einem T2 (T) -Diagramm definiert ist. Tg' ist wegen der effektiven Frequenz im kHz-Bereich im Vergleich zur statisch bestimmten Glasübergangstemperatur Tg zu höheren Temperaturen verschoben. Demnach sollte die Bestimmung der Relaxationszeit bei einer Probentemperatur von mindestens 30 - 50, vorzugsweise aber mehr als 80 °C oberhalb der statischen Glasübergangstemperatur Tg des Kautschuks durchgeführt werden. Besonders bevorzugt wird bei einer Temperatur von mehr als 100 °C über der statischen Glasübergangstemperatur gemessen, weil in diesem auch als T2-Plateau bezeichneten Temperaturbereich die gemessenen T2-Relaxationszeiten nur noch geringfügig mit zunehmender Temperatur ansteigen.For given monomers, the average molecular weight of the mesh arches is a measure of the mesh arch length. Various methods are known for estimating the network arc length of a polymer network, for example swelling tests. However, the network arc length is preferably determined using nuclear magnetic resonance methods, as will be explained in more detail below. Nuclear magnetic methods, in particular a determination of the so-called transverse relaxation time T 2, are particularly suitable because these methods also allow statements about the mobility of the network arcs. It has been found that a particularly significant increase in impact strength can be determined if the mesh arches have a mobility which can be described by a transverse relaxation time (T 2m ) of 1 H-nuclei of the rubber, which is in the range from 3 to 15 ms , The relaxation time must be determined at a temperature which is above the NMR glass transition temperature T g 'of the rubber, the NMR glass transition temperature being defined as the start of the steep rise in a T 2 (T) diagram. Because of the effective frequency in the kHz range, T g 'is shifted to higher temperatures in comparison to the statically determined glass transition temperature T g . Accordingly, the relaxation time should be determined at a sample temperature of at least 30-50, but preferably more than 80 ° C. above the static glass transition temperature T g of the rubber. It is particularly preferred to measure at a temperature of more than 100 ° C. above the static glass transition temperature, because in this temperature range, also referred to as the T 2 plateau, the measured T 2 relaxation times only increase slightly with increasing temperature.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher außerdem ein teilchenförmiger, teilvernetzter Kautschuk mit einer Glasübergangstemperatur, die niedriger als 0 °C ist, der dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Relaxation einer transversalen Magnetisierung von ^-Kernen des Kautschuks durch eine transversale Re- laxationszeit (T2m) beschreibbar ist, die im Bereich von 3 bis 15 ms liegt, wenn bei einer Temperatur von 140 °C gemessen wird.The present invention therefore also relates to a particulate, partially crosslinked rubber with a glass transition temperature which is lower than 0 ° C., which is characterized in that a relaxation of a transverse magnetization of ^ cores of the rubber by a transverse relaxation time (T 2m ) is writable, which is in the range of 3 to 15 ms when measuring at a temperature of 140 ° C.
Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäß jedoch Kautschuke, die sowohl hinsichtlich der Netzbogenlänge, als auch hinsichtlich der transversalen Relaxationszeit in dem beanspruchten Bereich liegen.
Die Bestimmung der transversalen kernmagnetischen Relaxationszeit (die auch als Spin-Spin-Relaxationszeit bezeichnet wird) eines Materials ist dem Fachmann geläufig. Als molekulare Sonden dienen dabei die Wasserstoffkerne (1H-Kerne) der Polymerketten. Eine Probe des Materials wird dazu in ein statisches Magnetfeld gebracht, welches den Kernspins der Wasserstoff-Kerne eine Vorzugs- richtung aufprägt. Nach resonanter Anregung mit Hochfrequenz-Impulsen wird eine Magnetisierung senkrecht zu der durch das statische Magnetfeld definierten Vorzugsrichtung erzeugt. Durch dipo- lare Wechselwirkung der Wasserstoffkerne untereinander nimmt die transversale Magnetisierung im Laufe der Zeit ab. Die Zeit, in welcher die Magnetisierung auf dem e-ten Teil ihres Ausgangswertes abgefallen ist, entspricht der transversale Relaxationszeit T . Im einfachsten Fall kann man also das Abklingen der transver- salen Magnetisierung durch eine Exponentialfunktion mit einer Zeitkonstante T2 beschreiben. Der Relaxationsprozeß in Polymernetzwerken zeigt aber meist ein komplexeres Verhalten, das nicht mehr durch eine einfache Exponetialfunktion beschrieben werden kann. Eine Analyse des gemessenen Relaxationsverlaufs der trans- versalen Magnetisierung kann dann durch eine Verteilung von T2- Werten beschrieben werden. So erhält man beispielsweise im Fall eines im wesentlichen biexponentiellen Relaxationsabfalls eine bimodale T2-Verteilung. Die Zeit, in der die transversale Magnetisierung auf den e-ten Teil ihres Ausgangswertes abgefällt, ent- spricht daher einem Mittelwert der verschieden transversalen Relaxationszeiten und wird in der vorliegenden Anmeldung mit T2m bezeichnet.However, according to the invention, particular preference is given to rubbers which are in the claimed range both in terms of the length of the mesh arch and in terms of the transverse relaxation time. The person skilled in the art is familiar with the determination of the transverse nuclear magnetic relaxation time (which is also referred to as spin-spin relaxation time). The hydrogen nuclei ( 1 H nuclei) of the polymer chains serve as molecular probes. For this purpose, a sample of the material is placed in a static magnetic field, which imparts a preferred direction to the nuclear spins of the hydrogen nuclei. After resonant excitation with high-frequency pulses, magnetization is generated perpendicular to the preferred direction defined by the static magnetic field. Due to the dipolar interaction of the hydrogen nuclei with each other, the transverse magnetization decreases over time. The time in which the magnetization has dropped to the e-th part of its initial value corresponds to the transverse relaxation time T. In the simplest case, the decay of the transverse magnetization can be described by an exponential function with a time constant T 2 . The relaxation process in polymer networks usually shows a more complex behavior that can no longer be described by a simple exponential function. An analysis of the measured relaxation curve of the transverse magnetization can then be described by a distribution of T 2 values. For example, in the case of an essentially biexponential relaxation drop, a bimodal T 2 distribution is obtained. The time in which the transverse magnetization drops to the e-th part of its initial value therefore corresponds to an average of the different transverse relaxation times and is referred to in the present application as T 2m .
Es ist bekannt, dass die transversale Relaxationszeit in Polymernetzwerken Aussagen über die Kettendynamik und die Vernetzungsdichte ermöglicht, da die Vernetzungspunkte das Spektrum der praktisch realisierbaren Kettenkonfor ationen einschränken und so eine isotrope Bewegungsmittelung der dipolaren Wechselwirkung zwischen den Wasserstoffkernen verhindern. Die transversale Relaxationszeit T2m stellt daher eine gemittelte Maßzahl für die Bewegung der Polymerketten dar. Die erfindungsgemäß gefundene transversale Relaxationszeit T2m im Bereich von 3-15 ms entspricht nun überraschenderweise einer Netzwerk-Topologie der Kautschukteilchen, die zu einer besonders vorteilhaften Erhöhung der Schlagzähigkeit von thermoplastischen und duroplastischen Formmassen führen.It is known that the transverse relaxation time in polymer networks enables statements to be made about the chain dynamics and the crosslinking density, since the crosslinking points limit the range of practically feasible chain conformations and thus prevent isotropic averaging of the dipolar interaction between the hydrogen nuclei. The transverse relaxation time T 2m therefore represents an averaged measure of the movement of the polymer chains. The transverse relaxation time T 2m found according to the invention in the range of 3-15 ms surprisingly corresponds to a network topology of the rubber particles which leads to a particularly advantageous increase in the impact strength of lead thermoplastic and thermosetting molding compounds.
Mit der Charakterisierung des erfindungsgemäßen Polymerisats durch die transversale kernmagnetische Relaxationszeit sind zahlreiche Vorteile verbunden: Kernmagnetische (NMR) Relaxationsmessungen zeichnen sich durch eine kurze Messzeit, gute Reproduzier-
barkeit und einfache Bedienbarkeit der Messinstrumente aus. NMR- Untersuchungen stellen im allgemeinen keine speziellen Anforderungen an Konsistenz und Form der Proben. Als besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung erweist sich aber, dass es möglich 5 ist, bereits die ungepfropfte Kautschuke auf ihre Eignung als Modifizierer zur Erhöhung der Schlagzähigkeit von Formmassen zu überprüfen. Es zeigt sich, dass die vorteilhaften Eigenschaften als Schlagzähmodfizierer ganz entscheidend von dem ungepfropften Polymerisat bestimmt werden. Liegen nämlich einerseits die gemes-Numerous advantages are associated with the characterization of the polymer according to the invention by the transverse nuclear magnetic relaxation time: Nuclear magnetic (NMR) relaxation measurements are characterized by a short measuring time, good reproducibility availability and ease of use of the measuring instruments. NMR investigations generally have no special requirements for the consistency and shape of the samples. A particular advantage of the present invention proves, however, that it is possible 5 to test the ungrafted rubbers for their suitability as modifiers for increasing the impact strength of molding compositions. It has been shown that the advantageous properties as impact modifiers are determined crucially by the ungrafted polymer. On the one hand, if the measured
10 senen Relaxationszeiten des ungepfropften Polymerisats nicht in dem erfindungsgemäß als vorteilhaft erkannten Bereich, so führt auch die spätere Pfropfstufe zu keinen befriedigenden Ergebnissen. Man kann demnach in vielen Fällen auf aufwendige Weiterverarbeitungsstufen verzichten. Andererseits ist ein auf der Grund-If the relaxation times of the ungrafted polymer are not in the range recognized as advantageous according to the invention, the subsequent grafting step does not lead to satisfactory results either. In many cases, one can therefore dispense with complex further processing stages. On the other hand, a
15 läge des erfindungsgemäßen teilchenformigen kautschukelastischen Polymerisats aufgebautes Pfropfmischpolymerisat besonders vorteilhaft als Schlagzähmodifizierer für thermoplastische oder duroplastische Formmassen geeignet.15 g of the graft copolymer composed of the particulate, rubber-elastic polymer according to the invention would be particularly advantageously suitable as an impact modifier for thermoplastic or thermosetting molding compositions.
20 Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein Pfropfmischpolymerisat, hergestellt durch Pfropfung von 0,1 bis 99,9 Gew. %, vorzugsweise 5 bis 95 Gew. % und besonders bevorzugt 10 bis 90 Gew. % einer Pfropfgrundlage, bestehend aus dem erfindungsgemäßen teilchenformigen, teil- oder vollvernetzten Kau¬The present invention therefore also relates to a graft copolymer prepared by grafting 0.1 to 99.9% by weight, preferably 5 to 95% by weight and particularly preferably 10 to 90% by weight of a graft base consisting of the particulate according to the invention , partially or fully cross-linked chewing
25 tschuk mit 0,1 bis 99,9 Gew. %, vorzugsweise 5 bis 95 Gew. % und besonders bevorzugt 10 bis 90 Gew. % Propfmonomeren. Die Pfropf- monomere bestehen bevorzugt aus Styrol, Acrylnitril, einen Ester der (Meth) arcrylsäure oder ein Gemisch dieser Monomere.25 chuk with 0.1 to 99.9% by weight, preferably 5 to 95% by weight and particularly preferably 10 to 90% by weight of graft monomers. The graft monomers preferably consist of styrene, acrylonitrile, an ester of (meth) acrylic acid or a mixture of these monomers.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung des erfindungsgemäßen teilchenformigen, teil- oder vollvernetzten Kautschuks und/oder des erfindungsgemäßen Propfmischpolymerisats zur Modifikation von Kunststoffformmasssen, insbesondere zur Er- 35 höhung der Kerbschlagzähigkeit von thermoplastischen oder duroplastischen Formmassen.The present invention also provides the use of teilchenformigen, partially or fully crosslinked rubber of the invention and / or the Propfmischpolymerisats according to the invention for the modification of Kunststoffformmasssen, in particular for ER- 3 5 notched impact resistance heightening of thermoplastic or thermosetting molding compositions.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist schließlich auch eine thermoplastische oder duroplastische Formmasse, enthaltend 1 bisThe present invention finally also relates to a thermoplastic or thermosetting molding composition containing 1 to
40 99 Gewichtsteile, vorzugsweise 5 bis 95 Gewichtsteile und besonders bevorzugt 10 bis 90 Gewichtsteile eines thermoplastischen oder duroplastischen Polymerisats als Matrix, 1 bis 99 Gewichtsteile, vorzugsweise 5 bis 95 Gewichtsteile und besonders bevorzugt 10 bis 90 Gewichtsteile des erfindungsgemäßen teilchenförmi-40 99 parts by weight, preferably 5 to 95 parts by weight and particularly preferably 10 to 90 parts by weight of a thermoplastic or thermosetting polymer as a matrix, 1 to 99 parts by weight, preferably 5 to 95 parts by weight and particularly preferably 10 to 90 parts by weight of the particulate
45 gen, teil- oder vollvernetzten Kautschuks und/oder des erfindungsgemäßen Propfmischpolymerisats, sowie bis zu 50 Gew. -teile üblicher Zusatzstoffe, wobei der aus der Formmasse isolierte un-
löslichen Anteil eine transversale Relaxationszeit (T2m) besitzt, die im Bereich von 3 bis 10 ms liegt, wenn bei einer Temperatur von 140 °C gemessen wird.45 genes, partially or fully crosslinked rubber and / or the graft copolymer according to the invention, and up to 50 parts by weight of conventional additives, the non-isolated from the molding composition soluble portion has a transverse relaxation time (T 2m ), which is in the range of 3 to 10 ms when measured at a temperature of 140 ° C.
Die erfindungsgemäßen Formmassen können je nach Zusammensetzung Kerbschlagzähigkeiten bei 23 °C von mehr als 40 kJ/m2, besonders bevorzugt mehr als 50 kJ/m2 aufweisen. Die Kerbschlagzähigkeit wird dabei nach ISO 179 mit einem Izod-Probekörper gemessen, der Abmessungen von 4 mm x 10 mm x 79,2 mm besitzt und der durch spritzen der Formmasse bei einer Temperatur von 270 °C in eine auf 50 °C temperierte Form hergestellt wird. Die hier angegebene Kerbschlagzähigkeit bezieht sich auf eine erfindungsgemäße Formmasse, die keine Zusatzstoffe enthält. Bevorzugt enthält die Formmasse aber bis zu 50 Gewichtsteile üblicher Zusatzstoffe. Bestimmte Zusatzstoffe, beispielsweise Glasfasern, können sich negativ auf die Kerbschlagzähigkeit auswirken, so dass erfindungsgemäße Formmassen, die derartige Zusatzstoffe enthalten, auch eine geringere Kerbschlagzähigkeit als die genannten 40 kJ/m2 aufweisen können.Depending on the composition, the molding compositions according to the invention can have notched impact strengths at 23 ° C. of more than 40 kJ / m 2 , particularly preferably more than 50 kJ / m 2 . The notched impact strength is measured in accordance with ISO 179 with an Izod test specimen which has dimensions of 4 mm × 10 mm × 79.2 mm and which is produced by injecting the molding compound at a temperature of 270 ° C. into a mold heated to 50 ° C. becomes. The notched impact strength given here relates to a molding composition according to the invention which contains no additives. However, the molding composition preferably contains up to 50 parts by weight of conventional additives. Certain additives, for example glass fibers, can have a negative impact on the notched impact strength, so that molding compositions according to the invention which contain such additives can also have a lower notched impact strength than the aforementioned 40 kJ / m 2 .
Weiterer Gegenstand der Erfindung sind auch Formteile aus derartigen Formmassen.The invention also relates to molded parts made from such molding compositions.
Besonders bevorzugt wird der erfindungsgemäße teilchenförmige Kautschuk nicht durch eine einzelne transversale Relaxationszeit charakterisiert, sondern durch eine Relaxationszeitenverteilung h(T2), wobei man die Relaxationszeit T2 üblicherweise logarithmisch skaliert, also h(lnT2). Dabei geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass das reale polymere Netzwerk (Gel) des Acry- latkautschuks Netzbögen, also Polymerketten zwischen benachbarten Vernetzungspunkten, mit unterschiedlicher Länge aufweist, deren unterschiedliche Beweglichkeit sich auch in unterschiedlichen Relaxationszeiten widerspiegelt. Außerdem existieren sogenannte freie Kettenenden, d.h. Polymerketten, die nur an einem Vernet- zungspunkt enden, sowie kürzere Kettenabschnitte und Monomere, die nicht in der Netzwerk eingebunden sind. Die freien Kettenenden und die freien Kettenabschnitte (Sol) zeichnen sich durch eine besonders hohe Beweglichkeit und dementsprechend auch durch hohe T2-Relaxationszeiten aus. Es wurde nun gefunden, dass das Polymerisat, welches als Grundlage für eine besonders ausgeprägte Erhöhung der Schlagzähgkeit von thermoplastischen oder duroplastischen Formmassen geeignet ist, eine zumindest bimodale Relaxationszeitenverteilung h(lnT ) aufweist, wobei eine erste Fraktion, deren Anteil wenigstens 70% bezogen auf die Anzahl der Wasser- stoffkerne beträgt, eine mittlere transversale Relaxationszeit T2s im Bereich von 2 bis 10 ms, bevorzugt von 2,8 bis 10 ms und besonders bevorzugt von 3,0 bis 8 ms aufweist. Man nimmt an, dass
diese erste Fraktion durch die Beweglichkeit der durch zwei Vernetzungspunkte fixierten Polymerketten, d.h. der sogenannten Netzbögen definiert wird. Die zweite, höher bewegliche Fraktion, welche gewissermaßen die Defekte des polymeren Netzwerkes, wie freie Kettenenden und Sol widerspiegelt, weist eine mittlere transversale Relaxationszeit T2f von mehr als 10 Millisekunden auf. Ihr Anteil beträgt vorteilhaft höchstens 15%. Die Indizees "s" bzw. "f" stehen dabei für "slow" bzw. "fast" und bezeichnen die weniger bewegliche (langsame) bzw. die höher bewegliche (schnelle) Fraktion.The particulate rubber according to the invention is particularly preferably not characterized by a single transverse relaxation time, but by a relaxation time distribution h (T 2 ), the relaxation time T 2 usually being scaled logarithmically, that is to say h (lnT 2 ). The invention is based on the consideration that the real polymer network (gel) of the acrylic rubber has network arches, that is to say polymer chains between adjacent cross-linking points, of different lengths, the different mobility of which is also reflected in different relaxation times. There are also so-called free chain ends, ie polymer chains that only end at a crosslinking point, as well as shorter chain segments and monomers that are not integrated in the network. The free chain ends and the free chain sections (sol) are characterized by a particularly high degree of mobility and, accordingly, also by long T 2 relaxation times. It has now been found that the polymer, which is suitable as a basis for a particularly pronounced increase in the impact resistance of thermoplastic or thermosetting molding compositions, has an at least bimodal relaxation time distribution h (lnT), a first fraction, the proportion of which at least 70% based on the The number of hydrogen cores is, has an average transverse relaxation time T 2s in the range from 2 to 10 ms, preferably from 2.8 to 10 ms and particularly preferably from 3.0 to 8 ms. One assumes that this first fraction is defined by the mobility of the polymer chains fixed by two cross-linking points, ie the so-called network arches. The second, more mobile fraction, which to a certain extent reflects the defects in the polymer network, such as free chain ends and sol, has an average transverse relaxation time T 2f of more than 10 milliseconds. Their share is advantageously at most 15%. The indices "s" or "f" stand for "slow" or "fast" and denote the less mobile (slow) or the more mobile (fast) fraction.
Zur Bestimmung der Verteilung der transversalen Relaxationszeiten kann der Fachmann wiederum auf zahlreiche an sich bekannte NMR- Verfahren zurückgreifen. Besonders vorteilhaft werden sogenannte Hahn 'sehe Spin-Echo-Verfahren eingesetzt, bei denen der ursprüngliche freie Induktionszerfall FID (Free Induction Decay) nach einer gewissen Entwicklungszeit mit Hilfe von Hochfrequenzimpulsfolgen refokussiert wird. Aus den experimentellen NMR-Daten wird die gesuchte T2-Verteilung durch numerische Methoden ermittelt. Dabei wird im wesentlichen durch eine inverse Laplace-Transforma- tion mit Hilfe einer vorgegebenen Basisfunktion aus dem zeitlichen Verlauf der Magnetisierung M(t) die Verteilungsfunktion h(InT2) bestimmt. Im vorliegenden Fall wählt man vorteilhaft eine Exponentialfunktion exp(-t/T2) als Basisfunktionen. Dabei wird vorausgesetzt, dass das Polymer so beweglich ist, dass für jede Einzelkette ein rein exponentieller T2-Zerfall resultiert. Diese Voraussetzung kann man experimentell dadurch annähern, dass die Relaxationsmessung deutlich oberhalb der Glastemperatur des Kautschuks, bei den erfindungsgemäßen Polymerisaten beispielsweise bei etwa 140 °C, durchgeführt wird. Das numerische Problem lässt sich auf die Lösung einer Fredholm-Integralgleichung erster Ordnung aus verrauschten experimentellen Daten zurückführen. Zur Lösung des Problems sind kommerzielle Softwarepakete erhältlich. Beispielhaft sei hier das Programm FTIKRG (Fast Tikhonov Regula- rization) der Scientific Consulting Group GmbH, Freiburg, genannt. Eine detailliertere Beschreibung des zugrundeliegenden numerischen Verfahrens findet sich beispielsweise in Continuum Me- chanics and Thermodynamics 2 (1990) 17-30 und Computer PhysicsTo determine the distribution of the transverse relaxation times, the person skilled in the art can again use numerous NMR methods known per se. So-called Hahn 'see spin echo methods are used particularly advantageously, in which the original free induction decay FID (Free Induction Decay) is refocused with the aid of high-frequency pulse sequences after a certain development time. The T 2 distribution sought is determined from the experimental NMR data using numerical methods. The distribution function h (InT 2 ) is essentially determined by an inverse Laplace transformation with the aid of a predefined basic function from the time profile of the magnetization M (t). In the present case, an exponential function exp (-t / T 2 ) is advantageously chosen as the basic functions. It is assumed that the polymer is so flexible that a purely exponential T 2 decay results for each individual chain. This requirement can be approximated experimentally by carrying out the relaxation measurement significantly above the glass transition temperature of the rubber, for example at about 140 ° C. in the case of the polymers according to the invention. The numerical problem can be traced back to the solution of a first-order Fredholm integral equation from noisy experimental data. Commercial software packages are available to solve the problem. The FTIKRG (Fast Tikhonov Regulatory) program from Scientific Consulting Group GmbH, Freiburg, is one example. A more detailed description of the underlying numerical method can be found, for example, in Continuum Mechanics and Thermodynamics 2 (1990) 17-30 and Computer Physics
Communications 69. (1992) 99-111.Communications 69. (1992) 99-111.
Aus der mittleren transversalen Relaxationszeit T2 kann man die mittlere Netzbogenlänge zwischen zwei benachbarten Vernetzungspunkten berechnen. Im sogenannten T2-Plateau, d.h. wenn die Pro- bentempertur wenigstens 100 °C oberhalb der Glastemperatur liegt, kann man die mittlere Zahl der statistischen Segmente z zwischen zwei Netzpunkten berechnen als
wobei a = 6,2 ± 0 , 1 ein theoretischer Wert für aliphatische Protonen der Hauptkette und T2r der T2-Wert der gequollenen Probe unterhalb der Glastemperatur ist (vgl. Fry et al., Macromolecules 21 (1988), 1292). Das mittlere Molekulargewicht lässt sich dann nach Simon et al., Macromolecules 25. (1992), 3624-3628 berechnen als Mc = MU z c n <χ T2 wobei Mu das Molekulargewicht einer Monomereinheit, c∞ die Zahl der Hauptkettenbindungen eines statistischen Segments und n die Zahl der Bindungen in der Hauptkette sind. T2s berücksichtigt nur solche Ketten, die Netzbögen ausbilden (Gel), während Netzdefekte zu T2f beitragen. Aus T2s lässt sich dann die effektive Netzbogenlänge des Gelanteils bestimmen als z=^ und die mittlere Molmasse der Netzbögen alsFrom the mean transverse relaxation time T 2 one can calculate the mean length of the network arc between two neighboring network points. In the so-called T 2 plateau, ie when the sample temperature is at least 100 ° C above the glass transition temperature, the average number of statistical segments z between two network points can be calculated as where a = 6.2 ± 0.1 is a theoretical value for aliphatic protons of the main chain and T 2r is the T 2 value of the swollen sample below the glass transition temperature (see Fry et al., Macromolecules 21 (1988), 1292). The average molecular weight can then be determined according to Simon et al., Macromolecules 25 . (1992), 3624-3628 calculate as M c = M U zcn < χ T 2 where M u is the molecular weight of a monomer unit, c ∞ the number of main chain bonds of a statistical segment and n the number of bonds in the main chain. T 2s only takes into account chains that form mesh arches (gel), while mesh defects contribute to T 2f . The effective net arc length of the gel fraction can then be determined from T 2s as z = ^ and the average molar mass of the net arcs as
M c g/mol] = MU z c ∞ /n ~ 5505 T^ [ms] .M c g / mol] = M U zc ∞ / n ~ 5505 T ^ [ms].
Erfindungsgemäß beträgt die mittlere Netzbogenlänge des erfin- dungsgemäßen Polymerisats vorteilhaft mehr als 10.000 g/mol, vorzugsweise mehr als 13.000 g/mol und besonders bevorzugt mehr als 14.000 g/mol.According to the invention, the mean network arc length of the polymer according to the invention is advantageously more than 10,000 g / mol, preferably more than 13,000 g / mol and particularly preferably more than 14,000 g / mol.
Überraschend wurde festgestellt, dass auch das Pfropfen des Kautschuks und das anschießende Einarbeiten in die harte Matrix die oben beschriebenen T2-Relaxationszeiten nicht wesentlich verändern. Im allgemeinen misst man nach dem Pfropfen des Grundkautschuks um bis zu 20% reduzierte T2-Relaxationszeiten und entsprechend kürzere Netzbogenlängen. So beträgt die T2m-Relaxationszeit des gepfropften Kautschuks vorteilhaft 2,7 bis 10 ms, bevorzugt 2,8 bis 10 ms und besonders bevorzugt 2,9 bis 8 ms. Die Netzbogenlänge ist bei den erfindungsgemäßen Pfropfkautschuken jedenfalls größer als 10.000 g/mol, vorzugsweise 10.300 g/mol und besonders bevorzugt größer als 10.500 g/mol. Die Relaxationszeit T2s des gepfropften Kautschuks liegt dann vorteilhaft im Bereich von 2,4 ms bis 10 ms, bevorzugt 2,6 ms bis 10 ms und besonders bevorzugt 2,65 bis 8 ms. Die Relaxationszeitenverteilung des gepfropften Kautschuks ist allerdings komplizierter als diejenige des ungepfropften Kautschuks, da insbesondere bei kürzeren Relaxationszeiten zusätzliche unbeweglichere Fraktionen auftauchen, die beispielsweise Spins der Pfropfhülle zugeordnet werden können.
Auch nach Einbau des gepfropften Kautschuks als Schlagzähmodifi- zierer in eine Hartstoffmatrix lassen sich die charakteristischen Relaxationszeiten der erfindungsgemäßen Kautschukdispersion nachweisen. Es werden gegenüber der Pfropfstufe erhöhte Werte gemes- sen, die nahezu die Werte des Grundkautschuks erreichen können. Der Tm-Wert in derartigen Abmischungen beträgt vorteilhaft mehr als 3,1 ms, bevorzugt mehr als 3,15 ms und besonders bevorzugt mehr als 3,2 ms. Die Netzbogenlänge der Grundkautschuks in der Hartstoffmatrix beträgt mehr als 11.500 g/mol, vorzugsweise mehr als 11.750 g/mol und besonders bevorzugt mehr als 12.000 g/mol. Die T2s-Relaxationszeit liegt vorzugsweise im Bereich von 2,7 bis 10 ms, bevorzugt 2,8 bis 10 ms und besonders bevorzugt 2,9 bis 10 ms .It was surprisingly found that the grafting of the rubber and the subsequent incorporation into the hard matrix did not significantly change the T 2 relaxation times described above. In general, after the base rubber has been grafted, T 2 relaxation times are reduced by up to 20% and the length of the net arch is correspondingly shorter. The T 2m relaxation time of the grafted rubber is advantageously 2.7 to 10 ms, preferably 2.8 to 10 ms and particularly preferably 2.9 to 8 ms. In the case of the graft rubbers according to the invention, the mesh length is in any case greater than 10,000 g / mol, preferably 10,300 g / mol and particularly preferably greater than 10,500 g / mol. The relaxation time T 2s of the grafted rubber is then advantageously in the range from 2.4 ms to 10 ms, preferably 2.6 ms to 10 ms and particularly preferably 2.65 to 8 ms. The relaxation time distribution of the grafted rubber is, however, more complicated than that of the ungrafted rubber, since in particular with shorter relaxation times additional immobile fractions appear, which can be assigned, for example, spins to the graft shell. Even after installing the grafted rubber as an impact modifier in a hard material matrix, the characteristic relaxation times of the rubber dispersion according to the invention can be demonstrated. Compared to the grafting stage, increased values are measured, which can almost reach the values of the base rubber. The T m value in such mixtures is advantageously more than 3.1 ms, preferably more than 3.15 ms and particularly preferably more than 3.2 ms. The mesh length of the base rubber in the hard material matrix is more than 11,500 g / mol, preferably more than 11,750 g / mol and particularly preferably more than 12,000 g / mol. The T 2s relaxation time is preferably in the range from 2.7 to 10 ms, preferably 2.8 to 10 ms and particularly preferably 2.9 to 10 ms.
Der in die Hartstoffmatrix eingearbeitete Kautschuk kann als unlöslicher Anteil durch Lösungsmittelextraktion aus der Matrix wiedergewonnen werden. Dieser unlösliche Anteil zeigt nach Entfernen der thermoplastischen oder duroplastischen Matrix Netzbogenlänge und Relaxationszeiten die im wesentlichen denen des erfindungsgemäßen teilchenformigen, teil- oder vollvernetzten Kautschuks entsprechen. Der T2s-Wert beträgt dann vorteilhaft mehr als 2,9 ms, bevorzugt mehr als 3,0 ms und besonders bevorzugt mehr als 3,1 ms.The rubber incorporated into the hard material matrix can be recovered from the matrix as an insoluble fraction by solvent extraction. After removal of the thermoplastic or thermosetting matrix, this insoluble portion shows the length of the net arch and relaxation times which essentially correspond to those of the particulate, partially or fully crosslinked rubber according to the invention. The T 2s value is then advantageously more than 2.9 ms, preferably more than 3.0 ms and particularly preferably more than 3.1 ms.
Erfindungsgemäß geeignete teilchenförmige, teilvernetzte Kautschuke mit der beanspruchten Netzwerkstruktur sind beispielsweise aufgebaut aus folgenden Monomeren, deren Polymere eine Tg unter 0 °C besitzen: Cι-Ci8-Alkyl(meth)acrylate, insbesondere, Cι-Cι2-Alkyl(meth)acrylate, Siloxane wie Dimethylsiloxan oder Di- phenylsiloxan, C2-C32-01efine, Di-Olefine, wie z.B. 1,3-Butadien, 2 , 3-Dimethyl-l , 3-butadien, 2-Methyl-l , 3-butadien, 2-Ethyl-l , 3-bu- tadien, 1, 3-Pentadien, 2-Methyl-l,3-pentadien, 1, 3-Hexadien, 2-Phenyl-l, 3-Butadien, 3,4-Dimethyl-l,3-Hexadien, 1,3-Heptadien, 1, 3-Octadien, 4,5-Diethyl-l,3-Octadien, 3-Methyl-l,3-Pentadien und 4-Methyl-l, 3-Pentadien. Die Monomere können mit anderen Monomeren copolymerisiert werden, deren Tg über 0 °C liegt, wie z.B. Syrol, (Meth) acrylnitril, (Meth)acrylsäure und seine Derivate. Bevorzugte Kautschuktypen sind verzweigte Polyethylene, Copoly- mere von Olefinen (miteinander und mit Polyolefinen) , wie z.B. EP- und EPDM-Kautschuke, Ethen-Copolymere mit C - bis Cio-Olefi- nen, Polybutadiene, Polyisoprene und ihre Copolymere mit Styrol, Acrylnitril und (Meth) acrylaten, sowie Polysiloxane. Besonders bevorzugt sind aber Acrylatkauschuke, die aufgebaut sind aus ai) 50 bis 100 Gew.% eines Alkylacrylats mit einem Alkylrest von 1 bis 30 C-Atomen und nur eine C=C Bindung, und
a2 ) 0 bis 50 Gew.% mindestens eines weiteren, mit al) copoly- merisierbaren MonomerenParticulate, partially crosslinked rubbers which are suitable according to the invention and have the claimed network structure are composed, for example, of the following monomers whose polymers have a T g below 0 ° C.: -C 1 -C 8 -alkyl (meth) acrylates, in particular, -C 1 -C 2 -alkyl (meth) acrylates, siloxanes such as dimethylsiloxane or diphenylsiloxane, C 2 -C 32 -01efins, di-olefins such as 1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-methyl-1,3- butadiene, 2-ethyl-l, 3-butadiene, 1, 3-pentadiene, 2-methyl-l, 3-pentadiene, 1, 3-hexadiene, 2-phenyl-l, 3-butadiene, 3,4- Dimethyl-1,3-hexadiene, 1,3-heptadiene, 1,3-octadiene, 4,5-diethyl-1,3-octadiene, 3-methyl-1,3-pentadiene and 4-methyl-1,3- pentadiene. The monomers can be copolymerized with other monomers whose T g is above 0 ° C., such as, for example, syrene, (meth) acrylonitrile, (meth) acrylic acid and its derivatives. Preferred types of rubber are branched polyethylenes, copolymers of olefins (with one another and with polyolefins), such as, for example, EP and EPDM rubbers, ethene copolymers with C - to Cio-olefins, polybutadienes, polyisoprenes and their copolymers with styrene, acrylonitrile and (meth) acrylates and polysiloxanes. However, particularly preferred are acrylate rubbers which are composed of ai) 50 to 100% by weight of an alkyl acrylate with an alkyl radical of 1 to 30 C atoms and only one C = C bond, and a 2 ) 0 to 50% by weight of at least one further monomer which can be copolymerized with al)
Der erfindungsgemäße Kautschuk ist vorteilhaft aus 80 bis 99,9 Gewichtsprozent der Komponente ai) und 0,1 bis 20 Gew.% der Komponente a2), vorzugsweise aus 90 bis 99,8 Gew.% ai) und 0,2 bis 10 Gew.% a2 ) aufgebaut.The rubber according to the invention is advantageously from 80 to 99.9% by weight of component ai) and 0.1 to 20% by weight of component a 2 ), preferably from 90 to 99.8% by weight of ai) and 0.2 to 10% by weight .% a 2 ) built up.
Die Komponente ax) ist besonders bevorzugt ausgewählt unter n-Bu- tylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat .Component ax) is particularly preferably selected from n-butyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate.
Vorzugsweise enthält die Komponente a2) 0,1 bis 10 Gew.% bezogen auf ai) + a2) eines Vernetzers. Der Vernetzer kann beispielsweise wenigstens zwei, vorzugsweise unterschiedlich reaktiven Doppelbindungen aufweisen. Bevorzugte Vernetzer sind dabei Dihydrodicy- clopentadienylacrylat (DCPA, siehe DP 1 260 135)) und Al- lyl(meth)acrylat.Component a 2 ) preferably contains 0.1 to 10% by weight, based on ai) + a 2 ), of a crosslinking agent. The crosslinker can have, for example, at least two, preferably differently reactive, double bonds. Preferred crosslinking agents are dihydrodicyclopentadienyl acrylate (DCPA, see DP 1 260 135)) and alkyl (meth) acrylate.
Im Fall von Acrylatkautschuken besteht die Propfhülle bevorzugt aus Styrol, Acrylnitril, einem Ester der (Meth)acrylsäure oder einem Gemisch von vorzugsweise zwei oder drei dieser Monomere.In the case of acrylate rubbers, the graft shell preferably consists of styrene, acrylonitrile, an ester of (meth) acrylic acid or a mixture of preferably two or three of these monomers.
Die Kautschukdispersion kann durch alle an sich bekannten Polymerisationsmethoden, beispielsweise in Lösung, in Dispersion, in Suspension, als Mikrosuspension, Emulsion, Mini-Emulsion usw. hergestellt werden, wobei radikalische, anionische, kathionische oder koordinative Polymerisationsverfahren angewandt werden kön- nen. Bevorzugt werden Verfahren eingesetzt, die bereits zu teilchenartigen Polymerisaten führen, beispielsweise Emulsions-, Mi- niemulsions-, Suspensions- und Mikrosuspensionsverfahren. Besonders bevorzugt wird dabei radikalisch polymerisiert .The rubber dispersion can be prepared by all known polymerization methods, for example in solution, in dispersion, in suspension, as microsuspension, emulsion, mini-emulsion, etc., radical, anionic, cathionic or coordinative polymerization processes being able to be used. Processes are preferably used which already lead to particle-like polymers, for example emulsion, mini-emulsion, suspension and microsuspension processes. Radical polymerization is particularly preferred.
Die resultierende Polymerdispersion hat dann typischerweise einen Feststoffgehalt von 5 bis 80 Volumenprozent, vorzugsweise von 10 bis 75 und besonders bevorzugt von 15 bis 70 Vol. %. Der mittlere Teilchendurchmesser liegt im Bereich von 25 nm bis 1 mm, vorzugsweise 50 nm bis 100 μm und besonders bevorzugt 50 nm bis 10 μm.The resulting polymer dispersion then typically has a solids content of 5 to 80% by volume, preferably 10 to 75 and particularly preferably 15 to 70% by volume. The average particle diameter is in the range from 25 nm to 1 mm, preferably 50 nm to 100 μm and particularly preferably 50 nm to 10 μm.
Typische mit ai) copolymerisierbare Monomere umfassen Diene, vorzugsweise Butadien, Derivate der (Meth)acrylate mit einem Alkoholrest von bis zu 32 C-Atomen, Glycidyl (meth) acrylat, (Meth)acrylamid, wobei Butadien, Isopren, Styrol, Acrylnitril und Vernetzer wie DCPA und Allyl (meth) acrylat besonders bevorzugte Comonomere a2 ) darstellen. Das teilchenförmige kautschukelastische Polymerisat wird so hergestellt, dass die transversale kernmagne-
tische Relaxationszeit in dem oben angegebenen Bereich liegt. Ein derartiges Polymerisat ist beispielsweise durch Dispergieren der Komponenten ai) und a2) in Wasser ggf. unter Verwendung eines Emulgators erhältlich. Die Komponente a2) enthält dabei bis zu 50 Gew.%, bevorzugt 0,1 bis 20 Gew.% und besonders bevorzugt 0,2 bis 10 Gew.% bezogen auf ai) und a2) eines Vernetzers, beispielsweise eine Vernetzers mit wenigstens zwei, vorzugsweise unterschiedlich reaktiven Doppelbindungen. Anschließend wird die Dispersion mit einem radikalischen Polymerisations-Initiator bei einer Tempera- tur im Bereich von 0 bis 150 °C, vorzugsweise 20 bis 80 °C und besonders bevorzugt etwa 20 bis 60 °C polymerisiert.Typical monomers copolymerizable with ai) include dienes, preferably butadiene, derivatives of (meth) acrylates with an alcohol residue of up to 32 carbon atoms, glycidyl (meth) acrylate, (meth) acrylamide, butadiene, isoprene, styrene, acrylonitrile and crosslinking agents such as DCPA and allyl (meth) acrylate represent particularly preferred comonomers a 2 ). The particulate rubber-elastic polymer is produced in such a way that the transverse core magnet table relaxation time is in the range specified above. Such a polymer can be obtained, for example, by dispersing components ai) and a 2 ) in water, if appropriate using an emulsifier. Component a 2 ) contains up to 50% by weight, preferably 0.1 to 20% by weight and particularly preferably 0.2 to 10% by weight, based on ai) and a 2 ) of a crosslinker, for example a crosslinker with at least one two, preferably differently reactive double bonds. The dispersion is then polymerized with a radical polymerization initiator at a temperature in the range from 0 to 150 ° C., preferably 20 to 80 ° C. and particularly preferably about 20 to 60 ° C.
Mit diesem Verfahren erhält man durch die Kombination eines Vernetzers mit wenigstens zwei, vorzugsweise unterschiedlich reaktiven Doppelbindungen wie DCPA oder Allyl (meth) acrylat, ein Netzwerk mit relativ großer Netzbogenlänge, die zu T2-Relaxationszei- ten in dem beanspruchten Bereich führt. Da die Polymerisation bei vergleichsweise niedriger Temperatur durchgeführt wird, erfolgt nämlich bevorzugt eine Kettenverlängerung an der reaktiveren Doppelbindung, während eine Quervernetzung an der weniger reaktiven Doppelbindung seltener stattfindet.With this method, by combining a crosslinker with at least two, preferably differently reactive, double bonds, such as DCPA or allyl (meth) acrylate, a network with a relatively long network arc length is obtained, which leads to T 2 relaxation times in the claimed range. Since the polymerization is carried out at a comparatively low temperature, chain extension is preferably carried out on the more reactive double bond, while crosslinking takes place less frequently on the less reactive double bond.
Das erfindungsgemäße Polymerisat kann gepfropft oder ungepfropft als Schlagzähmodifizierer eingesetzt werden. Bei Verwendung als Pfropfmischpolymerisat wird die Pfropfhülle bevorzugt aus den gleichen Monomeren aufgebaut, aus denen auch die zu modifizierende harte Matrix besteht. Der Alkylacrylatkautschuk wird als Pfropfgrundlage zur Modification eines Styrol-Acrylnitril-Copoly- merisats (PSAN-Matrix) vorzugsweise mit Styrol-Acrylnitril (SAN, Methylmethacrylat (MMA) oder SAN-MMA gepfropft. (Ebenso eine P-a-Methylstyrol-AN-Matrix, eine Poly-Buthylen-Glykol-Terephtha- lat (PBT-Matrix) oder eine Matrix aus Polycarbonat (PC), aus Poly-Oxymethylen (POM), aus Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen- Glykol-Terephthalat (PET) und Polyethylen-Naphthalat (PEN) , oder Polymethylmethacrylat (PMMA) . Zur Schlagzähmodifikation von Polyamid werden neben MMA vorzugsweise Acrylate oder reaktive Gruppen wie beispielsweise Carboxalsäure, Maleinsäure und deren Anhydride verwendet. Auch zur Modifikation von thermoplastischem Urethan (TPU) kommen neben SAN und SAN-MMA reaktive Gruppen in Betracht. Zur Modifikation einer Polyphenylether-Matrix (PPE) wird vorzugsweise Polystyrol (PS) als Pfropfhülle verwendet. Zur Modifikation einer Poly(ether)sulphon-Matrix kann die Kautschukdispersion ungepfropft oder mit SAN gepfropft verwendet werden. Styrol wird vorzugsweise als Pfropfhülle zur Modifikation einer syndiotakti- schen Polystyrol (SPS) -Matrix verwendet.
Eine duroplastische Matrix, wie beispielsweise Epoxidharz, kann durch die ungepfropfte oder mit SAN gepfropfte Kautschukdispersion modifiziert werden. Zur Modifikation Styrol/Polyester-Duro- mere werden vorzugsweise durch eine ungepfropfte oder mit PS ge- pfropfte Kautschukdispersion modifiziert.The polymer according to the invention can be used grafted or ungrafted as an impact modifier. When used as a graft copolymer, the graft shell is preferably constructed from the same monomers from which the hard matrix to be modified is made. The alkyl acrylate rubber is preferably grafted with styrene-acrylonitrile (SAN, methyl methacrylate (MMA) or SAN-MMA) as a graft base for modifying a styrene-acrylonitrile copolymer (PSAN matrix) (likewise a Pa-methylstyrene-AN matrix, a Poly-butylene-glycol terephthalate (PBT matrix) or a matrix of polycarbonate (PC), of poly-oxymethylene (POM), of polyvinyl chloride (PVC), polyethylene-glycol terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate ( PEN), or polymethyl methacrylate (PMMA) In addition to MMA, acrylates or reactive groups such as carboxalic acid, maleic acid and their anhydrides are preferably used for the impact modification of polyamide. In addition to SAN and SAN-MMA, reactive groups are also used for the modification of thermoplastic urethane (TPU) To modify a polyphenyl ether matrix (PPE), polystyrene (PS) is preferably used as the graft shell, and the rubber dispersion can be used to modify a poly (ether) sulfone matrix on ungrafted or grafted with SAN. Styrene is preferably used as a graft shell to modify a syndiotactic polystyrene (SPS) matrix. A thermosetting matrix, such as epoxy resin, can be modified by the ungrafted or SAN-grafted rubber dispersion. For modification styrene / polyester duromers are preferably modified by an ungrafted or PS grafted rubber dispersion.
Das erfindungsgemäße teilchenförmige kautschukelastische Polymerisat kann auch in Abmischungen (Blends) verwendet werden wie beispielsweise ASA/PC, PBT/ASA, PA/ASA, PVC/ASA, ASA/TPU, PPE/PA- ASA, PET/ASA, PEN/ASA, PP-ASA, PE-ASA, PC-P-Ester-ASA, PC-TPU- ASA.The particulate rubber-elastic polymer according to the invention can also be used in blends such as, for example, ASA / PC, PBT / ASA, PA / ASA, PVC / ASA, ASA / TPU, PPE / PA-ASA, PET / ASA, PEN / ASA, PP-ASA, PE-ASA, PC-P-Ester-ASA, PC-TPU-ASA.
Erfindungsgemäße Butylacrylatkautschuke haben eine Netzbogenlänge zwischen 11.500 und 50.000, vorzugsweise zwischen 13.000 und 40.000 und besonders bevorzugt zwischen 14.000 und 30.000 g/mol. Bei einer Probentemperatur von 140 °C findet man transversale Relaxationszeiten T2m von 3,2 bis 15 ms. Bei Bestimmung des Relaxationszeitenverteilung findet man wenigstens 70 % einer schnellen Fraktion mit einer mittleren transversalen Relaxationszeit T2s im Bereich von 2,7 bis 10 ms, bevorzugt von 2,8 bis 10 ms und insbesondere von 3,0 bis 8 ms.Butyl acrylate rubbers according to the invention have a mesh length between 11,500 and 50,000, preferably between 13,000 and 40,000 and particularly preferably between 14,000 and 30,000 g / mol. At a sample temperature of 140 ° C, transverse relaxation times T 2m of 3.2 to 15 ms are found. When determining the relaxation time distribution, at least 70% of a fast fraction with an average transverse relaxation time T 2s is in the range from 2.7 to 10 ms, preferably from 2.8 to 10 ms and in particular from 3.0 to 8 ms.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Erkenntnisse lasse sich auch bei der Produktions- und Qualitätskontrolle einsetzen. So kann in jeder beliebigen Produktionsstufe, d.h. nach Herstellung des Kautschuks, nach dem Propfen des Kautschuks oder auch nach Herstellung einer Formmasse eine Probe untersucht und die oben beschrieben Relaxationszeiten oder die Relaxationszei- tenverteilung kontrolliert werden. Gegenstand der Erfindung das somit auch ein Verfahren zur Qualitätskontrolle von teilchenformigen, teilvernetzten Kautschuken, wobei man eine Probe des teilchenformigen, teilvernetzten Kautschuks oder eines auf der Basis des Kautschuks hergestellten Propfmischpolymerisats oder einer den Kautschuk oder das Propfmischpolymerisat enthaltenden Formmasse gewinnt und mittels eines kernmagnetischen Resonanzverfahrens die Relaxationszeitenverteilung h(T2) bzw. h(2nT ))der transversalen Magnetisierung bestimmt.The knowledge on which the present invention is based can also be used in production and quality control. In any production stage, ie after the rubber has been produced, after the rubber has been grafted or after the molding compound has been produced, a sample can be examined and the relaxation times or the distribution of the relaxation times described above can be checked. The invention thus also relates to a process for the quality control of particulate, partially crosslinked rubbers, a sample of the particulate, partially crosslinked rubber or a graft copolymer prepared on the basis of the rubber or a molding composition containing the rubber or graft copolymer being obtained and by means of a nuclear magnetic resonance method Relaxation time distribution h (T 2 ) or h (2nT)) of the transverse magnetization was determined.
Im folgenden wird die Erfindung durch Beispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail below by examples.
Herstellung des teilchenformigen kautschukelastischen Polymerisats :Production of the Particulate Rubber-Elastic Polymer:
Soweit nicht anders erwähnt, wurden die folgenden Chemikalien verwendet :
Deionisiertes mit Stickstoff gesättigtes Wasser;Unless otherwise stated, the following chemicals were used: Deionized water saturated with nitrogen;
Emulgator: das Natriumsalz der Cι2-Cιs-Paraffinsulphonsäure in 40%iger wässriger Lösung (Emulgator K30 der Fa. Bayer); n-Butylacrylat (BA): nach Destillation in einem Rotationsverdamp- fer;Emulsifier: the sodium salt of the C 2 -C paraffin sulfonic acid in 40% aqueous solution (emulsifier K30 from Bayer); n-butyl acrylate (BA): after distillation in a rotary evaporator;
Vernetzer: DCPA;Crosslinker: DCPA;
Katalysator: Disolvine E-Fe 13 der Firma Akzonobel (dabei handelt es sich um eine 0,l%ige wässrige Lösung von einem Eisensalz von Ethylendiamintetraesigsäure (EDTA Eisen III-Natriumsalz) . Styrol und Acrylnitril wurden von der BASF AG bezogen und ohne weitere Reinigung verwendet.Catalyst: Disolvine E-Fe 13 from Akzonobel (this is a 0.1% aqueous solution of an iron salt of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA iron III sodium salt). Styrene and acrylonitrile were obtained from BASF AG and without further purification used.
Herstellung des Saat-Latex:Production of the seed latex:
3.353 g deionisiertes Wasser, 55,5 g Emulgator K 30 als einer 40%ige wässrige Lösung, 6,7 g Kaliumpersulphat und 8,6 g NaHC03 wurden in einen Glas-Rundkolben gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde unter Stickstoff auf 60 °C erwärmt. 217,6 g Butylacrylat und ' g DCPA wurden schnell zugegeben. Weitere 1.958,4 g Butylacrylat und 39,6 g DCPA wurden über die folgenden dreieinhalb Stunden zugegeben. Die Nachreaktionszeit betrug 2 Stunden. Der Feststoffgehalt des so erhaltenen Latex betrug 39,8%.3,353 g of deionized water, 55.5 g of emulsifier K 30 as a 40% aqueous solution, 6.7 g of potassium persulfate and 8.6 g of NaHC0 3 were placed in a round glass flask. The reaction mixture was heated to 60 ° C under nitrogen. 217.6 g butyl acrylate and 'g DCPA were added quickly. Another 1,958.4 g butyl acrylate and 39.6 g DCPA were added over the following three and a half hours. The post-reaction time was 2 hours. The solids content of the latex thus obtained was 39.8%.
Bestimmung der Kerbschlagzähigkeit:Determination of notched impact strength:
Die Bestimmung der Kerbschlagzähigkeit erfolgte nach ISO 179 mit einem Jzod-Probekörper der Abmessungen 4 mm x 10 mm x 79,2 mm. Dazu wurde das in den Beispielen 1 und 2 und den Vergleichsbeispielen 3 und 4 hergestellte Pfropfmischpolymerisat in eine Matrix eines aus 67 Gew.% Styrol und 33 Gew.% Acrylnitril bestehenden Mischpolymerisats eingearbeitet, wobei eine 0,5%ige Lösung des Mischpolymerisats in Dirnethylformamid eine Viskosität von 80 ml/g besaß (gemessen bei 23 °C; DIN 53726). Dazu wurden 41,7Gew. % des Pfropfmischpolymerisats in 58,3Gew.% des Mischpolymerisats in einem Extruder (ZSK 30, Werner & Pfleiderer) gemischt und bei 270 °C in eine auf 50 °C temperierte Form extrudiert. Die Formmasse besaß einen Schmelzvolumenindex von mehr als 30 ml/10 Min. (gemessen gemäß ISO 1133 B mit einem Granulat der Formmasse bei 220 °C und einer Belastung von 2,16 kg).The notched impact strength was determined in accordance with ISO 179 using a Jzod test specimen measuring 4 mm × 10 mm × 79.2 mm. For this purpose, the graft copolymer prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 3 and 4 was incorporated into a matrix of a copolymer consisting of 67% by weight of styrene and 33% by weight of acrylonitrile, a 0.5% solution of the copolymer in dimethylformamide being one Has a viscosity of 80 ml / g (measured at 23 ° C; DIN 53726). For this, 41.7% % of the graft copolymer in 58.3% by weight of the copolymer in an extruder (ZSK 30, Werner & Pfleiderer) and extruded at 270 ° C into a mold at 50 ° C. The molding compound had a melt volume index of more than 30 ml / 10 min. (Measured according to ISO 1133 B with a granulate of the molding compound at 220 ° C. and a load of 2.16 kg).
Bestimmung der Relaxationszeitenverteilung (NMR-Messungen)Determination of the relaxation time distribution (NMR measurements)
Die Dispersionen wurden in ca. 1 mm Schichtdicke ausgegossen und das Wasser der Dispersionen 12 Stunden bei 23 °C im Abzug und 3 Stunden bei 80 °C im Vakuumschrank abgelüftet. Ca. 500 mg getrock-
nete Grund- bzw. Pfropfstufe wurden in ein Messröhrchen eingebracht (Füllhöhe 10 mm), das freie Volumen mit gasförmigem Stickstoff gespült und das Messröhrchen abgeschmolzen. Die T2-Messungen wurden bei einer Probentemperatur von 140 °C in einem NMR-Analyser (Modell MQ20 der Firma Bruker) durchgeführt. Mess- und Auswerteverfahren zur T2-Bestimmung sind dem Fachmann bekannt. In den Beispielen wurde ein Verfahren verwendet, das in Andreis et al., AdvPol . Sci . 69. (1989), 89 detaillierter beschrieben ist.The dispersions were poured out in a layer thickness of approximately 1 mm and the water of the dispersions was vented for 12 hours at 23.degree. Approximately 500 mg dried The basic or grafting stage was introduced into a measuring tube (filling height 10 mm), the free volume was flushed with gaseous nitrogen and the measuring tube was melted off. The T 2 measurements were carried out at a sample temperature of 140 ° C. in an NMR analyzer (model MQ20 from Bruker). Measurement and evaluation methods for T 2 determination are known to the person skilled in the art. In the examples, a method was used that is described in Andreis et al., AdvPol. Sci. 69. (1989), 89.
Zur Bestimmung der Relaxationszeitenverteilung des "unlöslichen" Gelanteils der Formmasse wird 10g der Formmasse zu 160 ml Methy- lethylketon bei 23 °C gegeben und 24 Stunden stehen gelassen. Danach wird 1,5 Stunden mit 14.000 Umdrehungen pro Minute zentri- fugiert und anschliessend dekantiert. Dieser Vorgang wird noch zweimal wiederholt. Danach wird der erhaltene "unlösliche" Anteil 16 Stunden lang bei 60 °C im Vakuum bei einem Druck von 1 Torr getrocknet. Anschließend wird die Relaxationszeitenverteilung bestimmt.To determine the relaxation time distribution of the "insoluble" gel portion of the molding composition, 10 g of the molding composition is added to 160 ml of methyl ethyl ketone at 23 ° C. and left to stand for 24 hours. Then centrifuge for 1.5 hours at 14,000 revolutions per minute and then decant. This process is repeated two more times. Thereafter, the "insoluble" portion obtained is dried for 16 hours at 60 ° C. in vacuo at a pressure of 1 torr. The relaxation time distribution is then determined.
Beispiel 1example 1
Zur Herstellung der Kautschuk-Grundstufe wurden 1.310 g deionisiertes Wasser , 23,7 g Emulgator K 30 (40%ige wässrige Lösung) (1% bezogen auf Monomeren), 929,0 g Butylacrylat und 19,0 g DCPA in einen Glasreaktor gegeben und unter Stickstoff auf 40 °C erwärmt. Über einen Zeitraum von 2 Stunden wurden 120,0 g Wasser und 5,7 g Kaliumpersulfat dem Reaktionsgemisch zugegeben, dessen Temperatur auf 40 °C gehalten wurde. Die Nachreaktionszeit betrug 9 stunden. Eine Probe der so erhaltenen Dispersion wurde entnommen und analysiert. Der Feststoffgehalt der Probe betrug 38,2 %. Die T2-Relaxationszeitenverteilung und die Netzbogenlänge des Kautschuks sind in Tabelle 1 zusammengefasst (Zeile IG).To prepare the basic rubber stage, 1,310 g of deionized water, 23.7 g of emulsifier K 30 (40% aqueous solution) (1% based on monomers), 929.0 g of butyl acrylate and 19.0 g of DCPA were added to a glass reactor and heated to 40 ° C under nitrogen. Over a period of 2 hours, 120.0 g of water and 5.7 g of potassium persulfate were added to the reaction mixture, the temperature of which was kept at 40 ° C. The post-reaction time was 9 hours. A sample of the dispersion thus obtained was taken and analyzed. The solids content of the sample was 38.2%. The T 2 relaxation time distribution and the mesh length of the rubber are summarized in Table 1 (row IG).
Zur Herstellung der Pfropfstufe wurden zunächst 2.195,0 g Wasser zugegeben und das Reaktionsgemisch auf 60 °C aufgeheizt. Nach Zugabe von 2,4 g Kaliumpersulfat ließ man innerhalb von 130 Minuten 457,3 g Styrol und 152,4 g Acrylnitril zulaufen. Bei einer Temperatur von 60 °C wurde weitere 2 Stunden polymerisiert . Nach Beendigung der Reaktion wurde eine Probe der Pfropfstufe entnommen und analysiert (Tabelle 1: 1P) . Der Feststoffgehalt der Probe betrug 29,5 %. Die mittlere Teilchengröße lag bei 170 nm.To prepare the graft stage, 2,195.0 g of water were first added and the reaction mixture was heated to 60.degree. After adding 2.4 g of potassium persulfate, 457.3 g of styrene and 152.4 g of acrylonitrile were run in over the course of 130 minutes. Polymerization was carried out at a temperature of 60 ° C. for a further 2 hours. After the reaction had ended, a sample of the grafting stage was taken and analyzed (Table 1: 1P). The solids content of the sample was 29.5%. The average particle size was 170 nm.
Entsprechend wurde eine wie oben beschriebene Formmasse hergestellt und analysiert (Tabelle 1: 1B) . Die Kerbschlagzähigkeit der Formmasse (gemessen bei 23 °C) lag bei 51,5 kJ/m2. Anschlie-
ßend wurde der unlösliche Gelanteil wie oben beschrieben aus der Formmasse extrahiert und ebenfalls analysiert (Tabelle 1: 1U) .A molding composition as described above was produced and analyzed accordingly (Table 1: 1B). The notched impact strength of the molding composition (measured at 23 ° C.) was 51.5 kJ / m 2 . subse- The insoluble gel fraction was extracted from the molding composition as described above and also analyzed (Table 1: 1U).
Beispiel 2Example 2
55
1.055,0 g deionisiertes Wasser wurden in einem Glasreaktor vorgelegt. 12,7 g Saat-Latex, 3,8 g NaHC03 und 4,0 g Disolvine-Lösung wurden zugegeben und das Gemisch unter Stickstoff auf 40 °C er¬1,055.0 g of deionized water were placed in a glass reactor. 12.7 g of seed latex, 3.8 g of NaHC0 3 and 4.0 g of disolvine solution were added and the mixture was brought to 40 ° C. under nitrogen
10 wärmt. Innerhalb von 5 Stunden ließ man zulaufen:10 warms. The following was run in within 5 hours:
1) 1000 g Butylacrylat und 20,4 g DCPA;1) 1000 g butyl acrylate and 20.4 g DCPA;
2) 243,0 g deionisiertes Wasser, 4,5 g Ascorbinsäure und 15,3 g 40%iger K30-Lösung;2) 243.0 g deionized water, 4.5 g ascorbic acid and 15.3 g 40% K30 solution;
3) 243,0 g deionisiertes Wasser und 15,0 g 30%ige Wasser- 15 stoffperoxidlösung in Wasser.3) 243.0 g deionized water and 15.0 g 30% hydrogen peroxide solution in water.
Man polymerisierte weitere 100 Minuten unter Rühren. Der Feststoffgehalt der so erhaltenen Grundstufe betrug 38,7 % (Messergebnisse in Tabelle 1: 2G) .The polymerization was continued for 100 minutes with stirring. The solids content of the basic stage thus obtained was 38.7% (measurement results in Table 1: 2G).
2020
Zur Herstellung der Pfropfstufe wurden 1578,9 g deionisiertes Wasser und 4,7 g der 40%igen K30-Lösung der Dispersion zugegeben und das Gemisch anschließend auf 60 °C erhitzt. Danach erfolgt die Zugabe von 1,8g Kalium persulfat. Innerhalb von 60 Minuten erfolgt die Zugabe von 221 g Styrol. Nach einer NachreaktionszeitTo prepare the grafting step, 1578.9 g of deionized water and 4.7 g of the 40% K30 solution of the dispersion were added and the mixture was then heated to 60.degree. Then 1.8 g of potassium persulfate are added. 221 g of styrene are added within 60 minutes. After a post-reaction time
25 von 60 Minuten ließ man innerhalb von 2 Stunden ein Gemisch aus 344,3 g Styrol und 114,7 g Acrylnitril zulaufen. Anschließend wurde für 3 Stunden nachpolymerisiert. Der Feststoffgehalt der so erhaltenen Pfropfstufe betrug 34,1 % und die mittlere Teilchengröße lag bei 150 nm (Analyseergebnisse in Tabelle 1: 2P) .25 of 60 minutes, a mixture of 344.3 g of styrene and 114.7 g of acrylonitrile was run in within 2 hours. The mixture was then polymerized for 3 hours. The solids content of the grafting stage thus obtained was 34.1% and the average particle size was 150 nm (analysis results in Table 1: 2P).
3030
Formmasse und unlöslicher Anteil der Formmasse wurden wir in Beispiel 1 hergestellt und analysiert (Ergebnisse in Tabelle 1: 2B bzw. 2U).Die Kerbschlagzähigkeit der so erhaltenen Formmasse (ge- 35 messen bei 23 °C) lag bei 49,3 kJ/m2.We produced and analyzed the molding compound and the insoluble fraction of the molding compound (results in Table 1: 2B and 2U). The notched impact strength of the molding compound thus obtained (measured at 23 ° C.) was 49.3 kJ / m 2nd
Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel)Example 3 (comparative example)
40 4140,4 g deionisiertes Wasser und 51,9 g Saat-Latex wurden in einem Glasreaktor vorgelegt und unter Stickstoff auf 65 °C erhitzt. 9,3 g Kaliumpersulfat und 11,9 g NaHC03 wurden zugegeben. Man ließ folgende Gemische in den Reaktor zulaufen: 40 4,140.4 g deionized water and 51.9 g seed latex were placed in a glass reactor and heated to 65 ° C. under nitrogen. 9.3 g of potassium persulfate and 11.9 g of NaHC0 3 were added. The following mixtures were allowed to run into the reactor:
1) 3031,0 g Butylacrylat und 61,9 g DCPA; 45 2) 518,0 g Wasser und 46,3 g 40%ige K30-Lösung.1) 3031.0 g butyl acrylate and 61.9 g DCPA; 45 2) 518.0 g water and 46.3 g 40% K30 solution.
Dabei wurden 10 % des Gemischs 1) innerhalb von 20 Sekunden und der Rest innerhalb von 5 Stunden zugegeben. Gemisch 2) ließ man
innerhalb von 5,5 Stunden zulaufen. Dabei wurde die Temperatur des Reaktionsgemisches auf 65 °C gehalten. Anschließend wurde für 135 Minuten weiter polymerisiert und eine Probe der so erhaltenen Kautschuk-Grundstufe entnommen. Der Feststoffgehalt der Probe betrug 39,2 %. (Tabelle 1: 3G) .10% of the mixture 1) were added within 20 seconds and the rest within 5 hours. Mixture 2) was left run in within 5.5 hours. The temperature of the reaction mixture was kept at 65 ° C. Polymerization was then continued for 135 minutes and a sample of the basic rubber stage thus obtained was taken. The solids content of the sample was 39.2%. (Table 1: 3G).
Zur Herstellung der Pfropfstufe wurde die Grundstufendispersion filtriert (Maschenweite: 500 μm) . 3765 g der Dispersion, 1467 g Wasser und 12,8 g Emulgator K30 (40%ige wässrige Lösung) wurden in einen Glas-Rundkolben gegeben und auf 65 °C erhitzt. Anschließend wurden 3,9 g Kaliumpersulfat zugegeben. Die Dispersion wurde in einem zweistufigen Prozess gepfropft. Innerhalb von 90 Minuten wurden 320,6 g Styrol zugegeben. Daran schloss sich eine Nachreaktionszeit von 1 Stunde an. Anschließend wurden 499,4 g Styrol und 166,5 g Acrylnitril innerhalb von 90 Minuten zugegeben. Das Gemisch ließ man für zwei Stunden weiter polymerisieren. Der Feststoffgehalt der so erhaltenen Pfropfstufe betrug 39,1 %. Die mittlere Teilchengröße lag bei 580 nm. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 (3P) zusammengefasst . Formmasse und unlöslicher Anteil der Formmasse wurden entsprechend Beispiel 1 analysiert (3B bzw. 3U).Die Kerbschlagzähigkeit der so hergestellten Formmasse (gemessen bei 23 °C) lag lediglich bei 13,2 kJ/m .To prepare the graft stage, the basic stage dispersion was filtered (mesh size: 500 μm). 3765 g of the dispersion, 1467 g of water and 12.8 g of emulsifier K30 (40% strength aqueous solution) were placed in a round glass flask and heated to 65.degree. Then 3.9 g of potassium persulfate were added. The dispersion was grafted in a two-step process. 320.6 g of styrene were added within 90 minutes. This was followed by a post-reaction time of 1 hour. Then 499.4 g of styrene and 166.5 g of acrylonitrile were added within 90 minutes. The mixture was allowed to polymerize further for two hours. The solids content of the graft stage thus obtained was 39.1%. The mean particle size was 580 nm. The results are summarized in Table 1 (3P). The molding compound and the insoluble fraction of the molding compound were analyzed in accordance with Example 1 (3B and 3U). The notched impact strength of the molding compound produced in this way (measured at 23 ° C.) was only 13.2 kJ / m.
Beispiel 4 (Vergleichsbeispiel)Example 4 (comparative example)
2966 g deionisiertes Wasser und 28,5 g Saat-Latex wurden in einem Glas-Rundkolben vorgelegt und unter Stickstoff auf 60 °C erhitzt. Anschließend wurden 6,6 g Kaliumpersulfat und 8,5 g NaHC03 zugege- ben. Ein Gemisch aus 2165 g Butylacrylat und 44,2 g DCPA ließ man innerhalb von 3,5 und ein Gemisch aus 370 g Wasser und 33,1 g K30-Lösung innerhalb von 4 Stunden zulaufen. Die Nachpolymerisationszeit betrug 2 Stunden. Oet so erhaltene Grundkautschuk hatte einen Feststoffgehalt von 38,9 % (Tabelle 1: 4G) .2966 g of deionized water and 28.5 g of seed latex were placed in a round glass flask and heated to 60 ° C. under nitrogen. Then 6.6 g of potassium persulfate and 8.5 g of NaHC0 3 were added. A mixture of 2165 g of butyl acrylate and 44.2 g of DCPA was run in within 3.5 hours and a mixture of 370 g of water and 33.1 g of K30 solution in the course of 4 hours. The post-polymerization time was 2 hours. The base rubber thus obtained had a solids content of 38.9% (Table 1: 4G).
Zum Pfropfen des Kautschuks wurden der Grundstufe bei 60 °C 2229 g deionisiertes Wasser, 19,3 g K30-Lösung und 5,9 g Kaliumpersulfat zugegeben. Innerhalb einer Stunde ließ man 481 g Styrol zulaufen. Daran schloss sich eine Nachpolymerisationszeit von 1 Stunde an. Anschließend ließ man ein Gemisch aus 749 g Styrol und 250 g Acrylnitril innerhalb von 2 Stunden zulaufen und das Reaktionsgemisch anschließend 2 Stunden weiter polymerisieren. Die so erhaltene Pfropfstufe hatte einen Feststoffgehalt von 39,1 % und eine mittlere Teilchengröße von 500 nm (Messergebnisse in Tabelle 1: 4P) .
Die Formmasse und der unlösliche Anteil der extrahierten Formmasse wurden entsprechend Beispiel 1 analysiert (Tabelle 1: 4B bzw. 4U) .Die Kerbschlagzähigkeit der so erhaltenen Formmasse (gemessen bei 23 °C) lag lediglich bei 18,5 kJ/m2.To graft the rubber, 2229 g deionized water, 19.3 g K30 solution and 5.9 g potassium persulfate were added to the basic stage at 60 ° C. 481 g of styrene were run in within one hour. This was followed by a post-polymerization time of 1 hour. A mixture of 749 g of styrene and 250 g of acrylonitrile was then allowed to run in over the course of 2 hours, and the reaction mixture was then polymerized further for 2 hours. The grafting stage thus obtained had a solids content of 39.1% and an average particle size of 500 nm (measurement results in Table 1: 4P). The molding composition and the insoluble fraction of the extracted molding composition were analyzed in accordance with Example 1 (Table 1: 4B and 4U, respectively). The notched impact strength of the molding composition thus obtained (measured at 23 ° C.) was only 18.5 kJ / m 2 .
Tabelletable