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Formmasse, die Gegenstände mit hoher Schlag- und Kerbschlagzähigkeit
ergibt Gegenstand des Patents 1 053 779 ist die Herstellung von Gegenständen mit
hoher Schlag- und Kerbschlagzähigkeit aus Mischungen von thermoplastischen Mischpolymerisaten
aus Styrol und Acrylnitril einerseits und kautschukartigen Mischpolymerisaten aus
Butadien und Acrylnitril andererseits, wobei die kautschukartigen Mischpolymerisate
dieser Gemische durch Einpolymerisieren von Monomeren, die Carbonylgruppen bzw.
selbstvernetzende Gruppein, wie z. B. Carboxyl-, Carbonamid- oder Aldehydgruppen,
enthalten, modifiziert sind. Weiterhin wurde vorgeschlagen, als selbstvernetzende
Gruppen Methylol-, Methyloläther-, Dioxolan- und Ureidogruppen einzupolymerisieren
oder die Eigenschaften dieser Mischungen dadurch zu verbessern, daß zu ihrer Herstellung
thermoplastische Polymerisate verwendet werden, die bis zu etwa 10 Gewichtsprozent
eines konjugierten Diolefins gebunden enthalten, wobei es auch zweckmäßig sein kann,
einen Teil des Styrols dieser thermoplastischen Mischpolymerisate durch kernalkyliertes
Styrol zu ersetzen. Ferner können die genannten Mischpolymerisate auch durch Einpolymerisieren
von geringen Mengen an Vernetzern, wie z. B. Divinylbenzol, modifiziert sein. Die
kautschukartigen Mischpolymerisate enthalten im allgemeinen etwa 5 bis 45 Gewichtsprozent
an Acrylnitril und 0,1 bis 20 Gewichtsprozent an Monomeren mit den genannten reaktionsfähigen
Gruppen gebunden, während als thermoplastische Komponenten solche in Frage kommen,
die etwa 5 bis 45 Gewichtsprozent Acrylnitril einpolymerisiert enthalten. Zur Herstellung
dieser Gemische wird die kautschukartige Komponente in Mengen von etwa 10 bis 75
Teilen und die thermoplastische Komponente in Mengen von etwa 90 bis 25 Teilen eingesetzt.
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Die genannten Komponenten werden nach ihrem Vermischen kurze Zeit
auf Temperaturen von 130 bis 220"C erhitzt, wobei eine Vernetzung der elastischen
Komponente eintritt. Es hat sich nun gezeigt, daß die mechanischen Eigenschaften,
insbesondere die Kerbschlagzähigkeit der aus solchen Gemischen erhaltenen Formkörper,
durch zu langes Erhitzen beeinträchtigt werden. Da es aber in der Praxis von Vorteil
ist, die Vernetzung bei relativ hohen Temperaturen, z. B. im Bereich von 160 bis
1900C, vorzunehmen, hierbei aber relativ kurze Behandlungszeiten eingehalten werden
müssen, um das Absinken der mechanischen Eigenschaften zu vermeiden, können diese
Bedingungen bei der Herstellung der Mischungen im fabrikatorischen Maßstab nur schwierig
eingehalten -werden.
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Es wurde nun gefunden, daß die Formmasse aus 10 bis 25 Gewichtsprozent
von kautschukartigen Mischpolymerisaten auf Basis von Butadien und Acrylnitril einerseits
und 90 bis 25 Gewichtsprozent von thermoplastischen Mischpolymerisaten auf Basis
von Styrolen und Acrylnitril andererseits gegen ein zu langes Erhitzen bei hohen
Temperaturen wesentlich weniger empfindlich wird, wenn dies kautschukartige Mischpolymerisat
bei der Herstellung auf Ausbeuten über 900/0 polymerisiert worden ist. Im Gegensatz
zu den Erfahrungen, die bei dem Einsatz von synthetischen Elastomeren auf anderen
Gebieten gemacht wurden, führt die höhere Ausbeute bei der Herstellung überraschenderweise
nicht zu einer Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften der Kunststoffgemische.
Mischungen, die derartige elastische Komponenten enthalten, sind wesentlich sicherer
verarbeitbar als solche, bei denen die Polymerisationsausbeute auf nur 80°/o eingestellt
wurde, wie sie auf anderen Gebieten bisher allgemein üblich war. Darüber hinaus
ergibt sich noch der technische Vorteil, daß sich die Wiedergewinnung der Monomeren
nach der Polymerisation erübrigt.
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Die Herstellung der Mischungen beider Komponenten kann in bekannter
Weise entweder über die Latizes durch Ausfällen, Waschen und Trocknen geschehen,
aber auch durch Vermischen der isolierten Mischpolymerisate auf dem Walzwerk, im
Innenmischer oder auf dem Extruder.
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In den nachfolgenden Versuchen und Beispielen bedeuten die angeführten
Teile Gewichtsteile.
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Versuch 1 900 Teile eines 33,40/oigen Latex, der durch Emulsionspolymerisation
von 61,5 Teilen Butadien mit 35 Teilen Acrylnitril, 3 Teilen Methacrylsäure und
0,5 Teilen Divinylbenzol bis zu einer Ausbeute von 800/0 erhalten wird, werden mit
2000 Teilen des 350/oigen Latex eines Mischpolymerisates aus 80 Teilen Styrol mit
20 Teilen Acrylnitril gemischt, so daß auf 300 Teile der elastischen Komponente
700 Teile des Acrylnitril-Styrol-Mischpolymeri sates kommen. Das Gemisch der Latizes
wird durch Zugabe von konzentrierter Kochsalzlösung koaguliert, das Koagulat abfiltriert
und mit Wasser bis zum Verschwinden der Reaktion auf gebundenes Chlor ausgewaschen.
Nach dem Trocknen bei 700 C erhält man ein weißes Pulver, das auf einem auf 170°C
erhitzten Walzwerk
10, 15, 20 und 30 Minuten lang verarbeitet wird. Das homogenisierte
Material wird in Streifen geschnitten und auf einer Schlagmühle zerkleinert. Prüfkörper,
die bei einer Temperatur von 220°C hergestellt werden, zeigen die in der Tabelle
1 unter la angegebenen Eigenschaften.
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Beispiel 1 Verwendet man an Stelle der oben eingesetzten elastischen
Komponente 850 Teile eines 35,30/oigen Latex, der durch Mischpolymerisation von
61,5 Teilen Butadien mit 35 Teilen Acrylnitril, 3 Teilen Methacrylsäure und 0,5
Teilen Divinylbenzol bis zu einer Ausbeute von 96°/o erhalten wird, so gelangt man
zu einem Kunststoff mit den unter 1b angegebenen Eigenschaften. Tabelle 1
| 1a nach 1b nach |
| Mechanische Eigenschaften |
| 10 Min. 15 Min. 20 Min. 30 Min. 10 Min. 15 Min. 20 Min. 30
Min. |
| Schlagzähigkeit, kgcm/cm2 .......... >100 >100 >100
>100 >100 >100 >100 >100 |
| Kerbschlagzähigkeit, kgcm/cm2 ...... 28 27 25 23 29 28 26 26 |
| Biegefestigkeit, kglcm2 . . . . . . . 580 588 581 600 595 581
586 584 |
| Zerreißfestigkeit, kglcm2 ........... 354 375 371 355 360 j
375 1 365 361 |
Aus diesen Werten ergibt sich, daß mit der höheren Polymerisationsausbeute der elastischen
Komponente die Kerbschlagzähigkeit weniger stark bei längerer thermischer Behandlung
abfällt. Die übrigen mechanischen Eigenschaften sind in einem geringen Maße von
der Dauer der thermischen Behandlung abhängig.
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Versuch 2 Auf einem Walzwerk, dessen Temperatur auf 1750C eingestellt
wird, werden 300 Teile eines Mischpolymerisates aus 62 Teilen Butadien mit 35 Teilen
Acrylnitril und 3 Teilen Methacrylsäure (Polymerisationsausbeute 800/o) innerhalb
von 25 Minuten mit 700 Teilen eines Mischpolymerisates aus 80 Teilen Styrol mit
20 Teilen Acrylnitril unter Zusatz von 150 g Titandioxyd gemischt. Prüfkörper, die
aus der Mischung hergestellt werden, zeigen die in Tabelle 2 unter 2a angegebenen
Eigenschaften.
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Beispiel 2 Verwendet man an Stelle des genannten Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisates
ein Mischpolymerisat der gleichen Zusammensetzung, das aber auf eine Polymerisationsausbeute
von etwa 98 0/o eingestellt wird, so erhält man unter den gleichen Bedingungen die
unter 2b angegebenen mechanischen Eigenschaften.
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Tabelle 2
| 2a 2b |
| Schlagzähigkeit, kgcmlcm2 >100 >100 |
| Kerbschlagzähigkeit, kgcm/cm2 22,5 25,0 |
| Biegefestigkeit, kg/cm . . . . . . . 625 620 |
| Zerreißfestigkeit, kglcm2 385 376 |
Versuch 3 610 Teile des 28,70/oigen Latex des bis auf 80°/o Ausbeute polymerisierten
Mischpolymerisates aus 61,5 Teilen Butadien mit 35 Teilen Acrylnitril, 3 Tei-
len
Methacrylsäure und 0,5 Teilen Divinylbenzol werden mit 590 Teilen des 29,70/oigen
Latex des auf 80°/o Ausbeute polymerisierten Mischpolymerisates aus 70,5 Teilen
Butadien mit 26 Teilen Acrylnitril, 3 Teilen Methacrylsäure, 0,5 Teilen Divinylbenzol
und 2100 cm3 des 3l,00/oigen Latex eines Mischpolymerisates aus 75 Teilen Styrol
mit 25 Teilen Acrylnitril gemischt. Das Mengenverhältnis der einzelnen Komponenten
wird so eingestellt, daß auf je 175 Teile der elastischen Komponenten 650 Teile
des Acrylnitril-Styrol-Mischpolymerisates kommen. Das Gemisch der Latizes wird,
wie in Versuch 1 angegeben, koaguliert. Das getrocknete Gemisch wird auf einem auf
170°C erhitzten Walzwerk 10 und 30 Minuten lang unter gelegentlichem Einschneiden
des Felles behandelt. Nach den angegebenen Zeiten werden kleine Streifen von der
Walze abgezogen, die nach dem Zerkleinern in einer Schlagmühle zu Prüfkörpern verformt
werden. Diese haben die in Tabelle 3 unter 3a angegebenen Eigenschaften.
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Beispiel 3 Wenn an Stelle der oben angegebenen elastischen Komponenten
solche verwendet werden, deren Polymerisationsausbeute auf über 960/o eingestellt
wurde, so erhält man unter den gleichen Bedingungen einen Kunststoff mit den Eigenschaften
unter 3b.
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Tabelle 3
| 3a nach 3b nach |
| 10 Min. 30Min. 10 Min. 30 Min. |
| Schlagzähigkeit, |
| kgcni/cm . . . . . . . . 100 100 100 100 |
| Kerbschlagzähigkeit, |
| kgcm/cm2 . . . . . . . . 36 29 37 32 |
| Biegefestigkeit, |
| kgScm .......... 525 530 515 525 |
| Zerreißfestigkeit, |
| kg/cm2 . . . . . . . . . . . 320 310 330 325 |
Auch hieraus ergibt sich, daß Mischungen, die eine auf höhere Ausbeute
eingestellt elastische Komponente enthalten, vor allem in der Kerbschlagzähigkeit
nach länger dauernder thermischer Behandlung einen nur geringen Abfall zeigen.
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Versuch 4 300 Teile eines durch Emulsionspolymerisation von 61,5
Teilen Butadien mit 35 Teilen Acrylnitril, 3 Teilen Methacrylsäure und 0,5 Teilen
Divinylbenzol erhaltenen Mischpolymerisates, das auf eine Ausbeute von 800/0 eingestellt
wird, werden mit 700 Teilen eines Mischpolymerisates aus 75 Teilen Styrol mit 20
Teilen Acrylnitril und 5 Teilen Butadien auf einem auf 170°C erhitzten Walzwerk
25 Minuten lang unter gelegentlichem Einschneiden des Felles homogenisiert. Aus
der auf diesem Wege vorbehandelten Mischung werden Prüfkörper hergestellt, deren
Eigenschaften in Tabelle 4 unter 4a angeführt sind.
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Beispiel 4 Verwendet man an Stelle der oben angegebenen elastischen
Komponente ein Mischpolymerisat, das auf 97% Ausbeute eingestellt wird, so entsteht
eine Mischung, die, unter den gleichen Bedingungen behandelt, die unter 4b angegebenen
Eigenschaften hat.
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Tabelle 4
| 4a 4b |
| Schlagzähigkeit, kgcm/cm2 100 100 |
| Kerbschlagzähigkeit, kgcm/cm2 28,5 31,5 |
| Biegefestigkeit, kg/cm2 . . . . . . . 620 615 |
| Zerreißfestigkeit, kg/cm2 ....... 375 360 |
Auch hierbei zeigt es sich, daß Mischungen, deren elastische Komponente auf eine
höhere Polymerisationsausbeute gebracht wurde, wesentlich weniger empfindlich gegen
eine längere thermische Behandlung sind.