DE2750989A1 - Plastifizierte polycarbonatzusammensetzung - Google Patents
Plastifizierte polycarbonatzusammensetzungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine plastifizierte Polycarbonatzusammensetzung,
die in Mischung ein hochmolekulares aromatisches Carbonatpolymer und eine geringe Menge eines oligomeren-polymeren
Organophosphoresters enthält.
Polycarbonatpolymere sind ausgezeichnete Formmassen, da die
daraus hergestellten Erzeugnisse hohe Schlagfestigkeit, Zähigkeit,
hohe Transparenz, weite. Temperatürgrenzen (hohe Schlagbeständigkeit
unter -6O°C und eine thermische Haltbarkeit gemüse der Bewertung nach Underwriter Laboratories bei 115°C
unter Schlag), gute Dimensionsstabilität, hohe Kriechdehnungsbeständigkelt
und elektrische Eigenschaften aufweisen, die
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Ζ750989
dieselben als einzigen Träger für stromführende Teile geeignet
machen.
Polycarbonate sind jedoch sehr schwierig aus Schmelzen zu verarbeiten,
weil die Schmelzen ausserordentlich hohe Viskositäten besitzen. Es sind bereits Versuche durchgeführt worden um diese
Schwierigkeiten zu beheben, indem andere Materialien dem PoIycarbonat
einverleibt werden, um die Viskosität herabzusetzen. Diese Versuche sind indessen im allgemeinen nicht erfolgreich
verlaufen. Viele Standardmittel zur Einstellung der Viskosität scheinen gar keine oder nur geringe Wirkung auf die Viskosität
von Polycarbonat zu haben. Andere Verbindungen, von denen bekannt ist, dass sie die Viskosität von Kunstharzen verringern,
haben eine abbauende Wirkung auf die Polycarbonatharze. Einige Verbindungen die üblicherweise verwendet werden jum die Verarbeitbarkeit
von Polymeren zu verbessern, erzeugen eine Versprödung der Polycarbonate wenn sie damit gemischt werden und das
Harz erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird, wie es beispielsweise beim Ausformen der Fall ist. Weitere Materialien, die
fUr die Modifizierung von anderen Kunststoffen zufriedenstellend sind, haben eine zu grosse Flüchtigkeit um in Polycarbonate
einverleibt zu werden, weil die Polycarbonate wesentlich höhere Schmelzpunkte besitzen als viele andere Thermoplasten.
Es wurde nunmehr überraschenderweise gefunden, dass durch die Zumischung einer geringen Menge eines oligomeren-polymeren
Organophosphoresters zu einem hochmolekularen aromatischen Carbonatpolymeren die erhaltene Polycarbonatzusammensetzung
verringerte Schmelzviskosität besitzt und beim Ausformen nicht spröde wird oder abgebaut wird und so ihre charakteristische
hohe Schlagfestigkeit beibehält.
Bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung sind die oligomeren-polymeren Organophosphorester durch die
folgende Formel gekennzeichnet:
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H-
-O—
O-P-
0-<
-OT-
worin die R1-Reste Jeweils unabhängig voneinander ausgewählt
sind aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff, Halogen oder C1 bis C12-Alkyl, die R2-Reste jeweils unabhängig voneinander
ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff oder C1 bis C5-Alkyl, die R3-Reste jeweils unabhängig voneinander
ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff, Halogen oder C1 bis C3-Alkyl; X ist ausgewählt aus der Gruppe
bestehend aus
(a)
0-2
worin A der Formel S/ \— entspricht und R. Wasserstoff
oder C1 bis C4-Alkyl ist; die R-Reste jeweils unabhängig voneinander
ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff, C1 bis C15-Alkyl, Aryl mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen
und substituiertem Aryl, worin die Substituenten C1 bis C--Alkyl
sind;
worin B C1 bis Cjg-Alkylen oder Arylen mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen
ist;
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(CH0)
worin a eine ganze Zahl von 3 bis 15 ist;
ist,
Y ist O1 S oder ein Elektronenpaar; M ist ausgewählt aus der
Gruppe, bestehend aus C. bis CjQ-Alkyl, Aryl mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen,
C- bis C30-AIkOXy, Aryloxy mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen,
Alkylthio mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, Arylthio mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen, Alkylamino mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen,
Arylamino mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen und substituiertem
Aryl, worin die Substituenten C- bis C30 Alkyl,
Aryloxy mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen, Alkylthio mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, Arylthio mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen sind,
0 Υ T ist -C-
oder -P-, worin Y und M die vorstehend gegebene De-M
finition besitzen, m und η sind ganze Zahlen von 0 bis 80 mit
der Massgabe, dass die Summe von m und η wenigstens 2 ist; Z entspricht den Formeln:
-/Q)-OH
oder
— 0
worin R1, R
sitzen und ρ eine ganze Zahl von 0 bis 5 ist.
Die Bezeichnung "Alkyl", wie sie in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, umfasst primäre, sekundäre und tertiäre Alkyl-
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- JBT-
reste.
Diese oligomeren-polymeren Organophosphorester werden nach an
sich bekannten Verfahren hergestellt. Beispielsweise können sie aus Phosphordihalögenidvorläufer, einem Bisphenol und
einer Base, hergestellt werden, wie es von G.M.Kosolapoff in
"Organophosphorus Compounds" John Wiley & Sons, Inc., 1950,
sowie in der Reihe "Organic Phosphorus Compounds" G.M. Kosolapoff und A.Maier, Wiley-Interscience (1972) beschrieben
ist.
Bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung können diese oligomeren-polymeren Organophosphorester entweder
Homopolymere, Copolymere, willkürliche Copolymere, Block-Copolymere
oder willkürliche Block-Copolymere oder Mischungen dieser
Stoffe sein.
Die Menge der oligomeren-polymeren Organophosphorester, die bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung
verwendet wird, kann von 0,05 bis etwa 5,0 Teile pro 100 Teile des aromatischen Carbonatpolymeren variieren .Vorzugswelse
werden diese oligomeren-polymeren Organophosphorester in Mengen von 0,25 bis 2,0 Teile pro 100 Teile des aromatischen Carbonatpolymeren
verwendet.
Die hochmolekularen aromatischen Polycarbonate, die bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet
werden können, sind Homopolymere oder Copolymere und Mischungen derselben, die eine grundmolare Viskositätszahl (I.V.)
von 0,40 bis 1,0 dl/g, gemessen in Methylenchlorid bei 25°C, aufweisen und die durch Reaktion eines zweiwertigen Phenols
mit einem Carbonatvorläufer hergestellt werden. Typische Beispiele
für die zweiwertigen Phenole, die bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet'werden können,
sind Bisphenol-A, (2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)-propan), Bis(4-hydroxypheny1)-methan, 2,2-Bis(4-hydroxy-3-methylpheny1)-propan,
4,4-Bis(4-hydroxyphenyl)-heptan, 2,2-(3,5,3·,S'-Tetra-
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— 45 —
chlor-4,4'-dihydroxydiphenyl)-propan, 2,2-(3,5,3',S'-Tetrabrom-4,4'-dihydroxydipheny1)-propan,
(3,3'-Dichlor-4,4·-dihydroxydiphenyD-methan.
Andere zweiwertige Phenole vom Bisphenol-Typ sind ebenfalls verfügbar und sind beispielsweise
in den US-Patenten 2 999 835, 3 028 365 und 3 334 154 offenbart.
Es ist selbstverständlich möglich, zwei oder mehr unterschiedliche
zweiwertige Phenole oder ein Copolymer aus einem zweiwertigen Phenol mit einem Glycol oder mit Hydroxy- oder Säure
endendem Polyester oder mit einer zweibasischen Säure zu verwenden im Falle, dass ein Carbonatcopolymer oder Interpolymer
statt einem Homopolymer für die Verwendung bei der Herstellung des aromatischen Carbonatpolymeren der vorliegenden Erfindung
gewünscht wird. Ebenfalls können bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung Mischungen aus beliebigen der
obengenannten Materialien verwendet werden, um das aromatische Carbonatpolymer zu erzeugen.
Der Carbonatvorläufer kann entweder ein Carbonylhalogenid,
ein Carbonatester oder ein Halogenformiat sein. Die Carbonylhalogenide, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden
können, sind Carbonylbromid, Carbonylchlorid und Mischungen derselben. Typische Beispiele für die Carbonatester, die hierin
Verwendung finden können, sind Diphenylcarbonat, Di-(halogenphenyD-carbonate
wie Di-(chlorphenyl)-carbonat, Di-(bromphenyD-carbonat,
Di-(trich)lorphenyl)-carbonat, Di-(tribromphenyD-carbonat
usw. , Di-(alkylphenyl)-carbonate wie Di(tolyl)-carbonat usw., Di-(naphthyl)-carbonat, Di-(chlornaphthyl)-carbonat,
Phenyltolylcarbonat, Chlorphenylchlornaphthylcarbonat usw. oder Mischungen derselben. Die Halogenformiate, die
für die Verwendung geeignet sind, umfassen Bis-halogenformiate von zweiwertigen Phenolen (Bischloroformiate des Hydrochinons
usw.) oder der Glycole (Bishalogenformiate des Äthylenglycols,
Neopentylglycols, Polyäthylenglycols usw.). Obgleich andere Carbonatvorläufer dem Fachmann ohne weiteres geläufig sind,
so ist doch Carbonylchlorid, das auch als Phosgen bekannt ist, der bevorzugte Carbonatvorläufer.
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- JT V
Ebenfalls umfasst werden die polymeren Derivate eines zweiwertigen
Phenols, einer Dicarbonsäure und der Kohlensäure. Dieselben sind in dem US-Patent 3 169 121 offenbart, dessen Offenbarungsgehalt
durch diese Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
Die aromatischen Carbonatpolymeren der vorliegenden Erfindung können unter Verwendung eines Molekulargewichtregulators, eines
Säureakzeptors und eines Katalysators hergestellt werden. Die Molekulargewichtsregulatoren, die bei der Durchführung des erfindungsgemässen
Verfahrens verwendet werden können, umfassen einwertige Phenole wie Phenol, Chroman-I, para-tert.-Butylphenol,
Parabromphenol, primäre und sekundäre Amine usw. Vorzugsweise wird Phenol als Molekulargewichtsregulator verwendet.
Ein geeigneter Säureakzeptor kann entweder ein organischer oder ein anorganischer Säureakzeptor sein. Ein geeigneter organischer
Säureakzeptor ist ein tertiäres Amin und umfasst Materialien wie Pyridin, Triäthylamin, Dimethylanilin, Tributylamin
usw. Der anorganische Säureakzeptor kann ein solcher sein, der entweder aus einem Hydroxid, einem Carbonat, einem Bicarbonat
oder einem Phosphat von einem Alkali-oder Erdalkalimetall
besteht.
Als Katalysator kann jeder beliebige Katalysator verwendet werden der geeignet ist, die Polymerisation von Bisphenol-A
mit Phosgen zu unterstutzen. Geeignete Katalysatoren umfassen tertiäre Amine wie beispielsweise Triäthylamin, Tripropylamin,
N,N-Di»ethylanilin, quaternäre Ammoniumverbindungen wie beispielsweise
Tetraäthylammoniumbromid, Cetyltriäthylaaunoniumbromid,
Tetra-n-butylammoniumiodid, Tetra-n-heptylammoniumiodid,
Tetra-n-propylammoniumbromid, Tetramethylammoniumchlorid,
Tetramethylammoniumhydroxid, Benzoltrimethylammoniumchlorid
und quaternäre Phosphoniumverbindungen wie beispielsweise n-Butyltriphenylphosphoniumbromid ilfier^itriphenylphosphoniumbromid.
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Ebenfalls umfasst werden verzweigte Polycarbonate,in denen eine
polyfunktionelle aromatische Verbindung mit dem zweiwertigen
Phenol und dem Carbonatvorläufer umgesetzt worden ist um ein thermoplastisches, willkürlich verzweigtes Polycarbonat zu
ergeben.
Diese polyfunktionellen aromatischen Verbindungen enthalten
wenigstens drei funktionelle Gruppen, bei denen es sich um die Carboxylgruppe, die Carbonsäureanhydridgruppe, die Halogenformylgruppe
oder um Mischungen derselben handelt.
Beispiele dieser polyfunktionellen aromatischen Verbindungen, die bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung
verwendet werden können, sind: Trimellitsäureanhydrid, Trieellitsäure, Trimellityltrichlorid, 4-Chlorforfliy!phthalsäureanhydrid,
Pyromellitsäure, Pyromellitsäuredianhydrid, Mellitsäure,
Mellitsäureanhydrid, Trimesinsäure, Benzophenontetracarbonsäure,
Benzophenontetracarbonsäureanhydrid und dergleichen. Die bevorzugten polyfunktionellen aromatischen Verbindungen
sind Trimellitsäureanhydrid oder Trimellitsäure oder ihre Halogenformylderivate.
Ebenfalls umfasst werden Mischungen aus einem linearen Polycarbonat
und einem verzweigten Polycarbonat.
Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann durch Zusammenmischen
des hochmolekularen aromatischen Polycarbonate mit dem Zusatzstoff unter Verwendung herkömmlicher Verfahrenstechniken
hergestellt werden.
Es ist offensichtlich, dass andere Materialien ebenfalls mit dem aromatischen Carbonatpolymeren der vorliegenden Erfindung
verwendet werden können und solche anderen Materialien umfassen: antistatische Mittel, Pigmente, thermische Stabilisatoren,
Ultraviolettlicht-Stabilisatoren, verstärkende Füllstoffe und dergleichen.
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Um die vorliegende Erfindung näher und klarer zu erläutern, werden nachfolgend Beispiele angeführt. Diese Beispiele sollen
jedoch lediglich zur Erläuterung dienen und die Erfindung, wie sie in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen offenbart
und beansprucht ist, in keiner Weise beschränken. In den Beispielen beziehen sich alle Teile und Prozentsätze auf das
Gewicht, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
100 Teile eines aromatischen Polycarbonate, welches aus 2,2-Sis(4-hydroxyphenyl)-propan
und Phosgen in Anwesenheit eines 3aurejk£<?ptors und eines Molekulargewichtregulators hergestellt
worden war und eine grundmolare Viskositätezahl (intrinsic
viscosity) von etwa 0,57 aufwies, wurde mit dem Zusatzstoff gemischt, der in der Tabelle aufgeführt ist, indem
die Ingredienzien in einem Laboratoriumstrommelmischer zusammengemischt wurden. Die erhaltene Mischung wurde dann einem
etwa o
Extruder zugeführt, der bei einer Temperatur von/265 C betrieben wurde und das Extrudat wurde zu Pellets zerkleinert.
Die Pellets wurden dann einem Plastometer zugeführt und die
Fliessrate des Polymeren wurde gemäss ASTM D1238-7O, Bedingung 0 gemessen. Die Schmelzflussrate ist in der nachfolgenden
Tabelle aufgeführt.
Darüber hinaus wurden die Pellets im Spritzgussverfahren bei etwa 315°C zu Testprobestücken mit den Abmessungen von 127 mm
χ 12,7 mm χ 3,8 mm ausgeformt. Die Schlagfestigkeit dieser Proben wurde dann gemäss dem Izod-Test, ASTM D-256 gemessen.
Die Schlagfestigkeit ist ebenfalls in der Tabelle aufgeführt. Die als Vergleichsversuch bezeichnete Probe wurde aus PoIycarbonat
ohne Zusatz hergestellt.
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Menge des Schmelz- Schlag-Zusatzstoffs flußrate festigkeit
Teile/100 g/10 Min. Ft. Lbs/In
Teile/100 g/10 Min. Ft. Lbs/In
Kontrollversuch
CH
O (O OO
C5H11
O Oi O
C4H9-
CH-
20
CH-
CH3
OC6H5
CH3
J3.2 S
CH3 OC6H5
0.6
10.26 15.0
0.50 15#75 11.6
1.0
4n9
14.36 13·6
°·20 12.11 14.8
ro —α cn
CD CD OO CO
Zusatzstoffs flußrate festigkeit Teile/100 g/10 Min. Ft. Lbs./In.
0.50
0.30
0.50
12.88 15.2
12.43 15.1
12.52 14.5
50 | 13. | 05 | 15. | 2 | cn | |
.0 | 20 | .51 | 14 | .9 | CD | |
O. | CO OO |
|||||
1 | <£> | |||||
Zusatzstoffs flußrate festigkeit
Teile/100 g/10 Min. Ft. Lbs./I"·
Teile/100 g/10 Min. Ft. Lbs./I"·
O (O OO
CH.
CH.
(Q)
•0-P-
8.9 0.50
0.50
11.03
11.03
14.7
14.5
CD CO 00
Aus den Daten dieser Tabellen ist zu ersehen, dass dann, wenn der vorliegende oligomere-polyaere Organophosphorester-Zusatz
zu einem hochmolekularen aromatischen Polycarbonat gegeben wird, die erhaltene Polycarbonatzusammensetzung eine verminderte
Schmelzviskosität aufweist, was aus der höheren Schmelzflussrate resultiert, während gleichzeitig die Schlagfestigkeit
beibehalten wird.
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Claims (6)
- PatentansprüchePlastifizierte Polycarbonatzusammensetzung. , dadurch gekennzeichnet, dass sie in Mischung ein hochmolekulares aromatisches Carbonatpolymer und eine geringe Menge eines oligxeren-polymeren Organophosphoresters der folgenden Formel enthält:H-worin die R.-Reste jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff, Halogen oder C1 bis Cj^-Alkyl; dle R2-Reste jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff oder C1 bis C5-Alkyl; die R3-Reste jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff, Halogen oder C1 bis C2-Alkyl; X ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus:809824/0607(a) (A) C0-2 jworin A der Formel 4-y/ \ entspricht und R Wasserstoff oder C1 bis C4-Alkyl ist, die R-Reste jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff, C1 bis C15-Alkyl, Aryl mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen und substituiertem Aryl, worin die Substituenten C1 bis C5~Alkyl sind;(b)(c) CH2B-CH2worin B C1 bis Clß-Alkylen oder Arylen mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen ist;(d)worin a eine ganze Zahl von 3 bis 15 ist;(e) O(f) s ;Y ist O, S oder ein Elektronenpaar; M ist ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus C1 bis CoQ-Alkyl, Aryl rait 6 bis 14 Kohlenstoffatomen, C1 bis C30-AIkOXy, Aryloxy mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen, Mkylthio mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, Arylthio mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen, Alkylamino mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, Arylamino mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen und substituiertem Aryl, worin die Substituenten C1 bis C30 Alkyl, Aryloxy mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen, Alkylthio mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, Arylthio mit 1 bis809824/060730 Kohlenstoffatomen, Arylthio mit 6 bis 14 Kohlenstoff atomen sind;O Y ti IT ist -C- oder -P- , worin Y und H die vorstehend ge-gebene Definition besitzen; m und η sind ganze Zahlen
von O bis 80 mit der Massgabe, dass die Summe von m und η wenigstens 2 ist und Z entspricht den Formeln:oder — 0worin R1, R„, R3 und X die vorstehend gegebene Definition besitzen und ρ eine ganze Zahl von 0 bis 5 ist. - 2. Zusammensetzung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , dass der oligoraere-polymere
Organophosphorester in einer Menge von 0,05 bis etwa
5,0 Teile pro 100 Teile des aromatischen Carbonatpolymeren vorliegt. - 3. Zusammensetzung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , dass das aromatische Carbonatpolymer von Bisphenol-A abgeleitet ist.
- 4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das aromatische Carbonatpolymer ein Copolymer ist, welches aus Bisphenol-A und Tetrabrombisphenol-A abgeleitet ist.
- 5. Zusammensetzung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der oligomere-polymere
Organophosphoreeter wiederkehrende Einheiten der folgenden Formel aufweist:809824/0607 - 6. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der oligomere-polymere Organophosphorester wiederkehrende Einheiten der folgenden Formel aufweist:809824/0607
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