DE60013729T2

DE60013729T2 - Polycarbonatzusammensetzung mit hoher Schlagzähigkeit

Info

Publication number: DE60013729T2
Application number: DE60013729T
Authority: DE
Inventors: Kyung-Hoon Seo; Sam-Joo Suwon-shi Yang
Original assignee: Cheil Industries Inc
Current assignee: Cheil Industries Inc
Priority date: 1999-10-28
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2020-10-28
Also published as: JP3394995B2; EP1095983A1; EP1095983B1; DE60013729D1; KR20010038924A; KR100505292B1; JP2001131401A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Polycarbonatharzzusammensetzung mit hoher Schlagzähigkeit. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine Polycarbonatharzzusammensetzung mit hohem Schlagwiderstand und geringem Verlust des Schlagwiderstands beim Recyceln. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Polycarbonatharzzusammensetzung mit hoher Schlagzähigkeit, umfassend ein Polycarbonatharz, ein Pfropfcopolymer oder ein Olefincopolymer als Schlagmodifikatoren, ein thermoplastisches Harz und ein Polyolefin mit einem niedrigen zahlenmittleren Molekulargewicht von 1.000 bis 20.000 g/mol.
Hintergrund der Erfindung
Polycarbonatharz wurde bisher häufig als technischer Kunststoff für Automobile und elektrische Anwendungen verwendet, da das Harz eine hohe Schlagzähigkeit, eine selbstlöschende Eigenschaft, Formbeständigkeit, Transparenz, mechanische Stärke und Wärmebeständigkeit aufweist. Im Gegensatz zu anderen, konventionellen schlagwiderstandsfähigen Harzen ist die Schlagzähigkeit von Polycarbonatharzen jedoch empfindlich in Bezug auf das Molekulargewicht des Polycarbonats, die Begleitumstände der Verwendung, die Anwesenheit von Einkerbungen im Polymer, sowie verbleibende Restspannung, welche unter bestimmten Anlässen eine starke Verringerung der Schlagzähigkeit des Polycarbonatharzes hervorrufen. Da ein Polycarbonatharz außerdem eine geringere Fließfähigkeit als andere thermoplastische Harze aufweist, benötigt man während des Schmelzprozesses hohe Schmelztemperaturen. Die hohe Temperatur verursacht entsprechend einen thermischen Abbau des Polycarbonatharzes, was eine Reduktion des Molekulargewichts zur Folge hat. Um außerdem die geringere Fließfähigkeit zu kompensieren, wurden während des Injektionsschmelzverfahrens hohe Einspritzdrücke und hohe Einspritzgeschwindigkeiten auf das Harz angewandt. Dieses Verfahren stellt einen speziellen Teil eines Formkörpers mit erheblicher verbleibender Restspannung dar. Solch thermischer Abbau und verbleibende Restspannung kann die Schlagzähigkeit des Formkörpers verschlechtern. Zusätzlich hängt die Schlagzähigkeit von Umständen wie der Verwendung des Formkörpers bei hohen Temperaturen sowie Aussetzung des Formteils an Chemikalien ab. Anders gesagt verschlechtert sich unter diesen Umständen die Schlagzähigkeit. Entsprechend ist die praktische Verwendung von Polycarbonatharzen eng limitiert.
Es wurden intensive Forschungen durchgeführt, um den thermischen Abbau, die verbleibende Restspannung und den Einfluss der Umstände bei der Verwendung des Formkörpers zu verringern, welche als Nachteile des Polycarbonatharzes gelten. Eines der konventionellen Verfahren zur Erhöhung der Schlagzähigkeit von Polycarbonatharz ist die Einführung von Schlagzähigkeitsmodifikatoren in das Polycarbonatharz. US-A-3,431,224 offenbart eine Harzmischung, umfassend (1) ein Polycarbonat und (2) einen Schlagzähigkeitsmodifikator, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen, Polypropylen, Ethylen-Propylencopolymer, Polyurethan usw. Die Harzmischung hatte eine erhöhte Schlagzähigkeit und Widerstand gegenüber Chemikalien. Wenn das Polyolefin, wie Polyethylen und Polypropylen, jedoch in mehr als einer gewissen Menge verwendet wird, ist die Schweißstärke extrem beeinträchtigt, und es tritt eine Delaminierung des Polycarbonats und des Polyolefins auf Grund der geringen Kompatibilität zwischen diesen auf. Der Schwerpunkt der Forschungen lag auf dem Effekt der Menge an Polyolefin und der Kompatibilität. Obwohl intensive Forschungen betrieben wurden, um diesen Nachteil zu verbessern, wurde kein bevorzugtes Resultat erhalten.
US-A-4,358,563 offenbart eine Harzzusammensetzung, umfassend 100 Gewichtsteile eines Polymers mit hohem Molekulargewicht und einer Wiederholungseinheit eines aromatischen Carbonats und ungefähr 1 bis 10 Teile eines Polyolefins, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen und Polypropylen. In der Harzzusammensetzung war die Kompatibilität zwischen Polycarbonat und Polyolefin durch Endcappen des Polycarbonats mit einer aliphatischen Kette, deren Struktur ähnlich der des Polyolefins war, verbessert.
US-A-4,496,693 offenbart eine Harzzusammensetzung, umfassend ein Polycarbonat, ein Polyolefin oder ein modifiziertes Polyolefin, und einen Katalysator, welcher die Kompatibilität zwischen dem Polycarbonat und dem Polyolefin verbessert. Der Katalysator ist ein Hydrid oder Oxid eines Alkalimetalls oder Erdalkalimetalls, und dieser Katalysator resultiert in einer Verbesserung der Schweißstärke sowie Ablösung durch Verbesserung der Kompatibilität zwischen dem Polycarbonat und Polyolefin.
US-A-4,245,058 offenbart eine Polycarbonatharzzusammensetzung, umfassend ein aromatisches Polycarbonat mit hohem Molekulargewicht, welches auf einem zweiwertigen Phenol basiert, ungefähr 2 bis 6 Gewichtsteile eines Acrylatcopolymers, und ungefähr 0,5 bis 4 Teile eines aromatischen Polycarbonats eines Polyolefins. Die Polycarbonatharzzusammensetzung hat durch die Einführung eines Acrylatcopolymers eine gute Schlagzähigkeit bei hohen Temperaturen sowie bei niedrigen Temperaturen, obwohl die Menge an Polyolefin reduziert wurde. Weil die Harzzusammensetzung jedoch ein Polyolefin mit hohem Molekulargewicht enthält, wie kommerziell erhältliches Polyethylen oder Polypropylen, ist die Dispersion dennoch schlecht, und es werden weiterhin große Mengen an Polyolefin benötigt, um eine entsprechende Schlagzähigkeit zu erreichen.
US-A-4,384,076 offenbart eine Harzzusammensetzung, umfassend 100 Gewichtsteile eines Polycarbonatharzes, 0,3 bis 10 Gewichtsteile eines Polyethylenharzes, 0,3 bis 10 Gewichtsteile eines elastomeren Acrylpfropfcopolymers und 0,3 bis 10 Gew.-Teile eines Isobutylencopolymergummis. Die Harzzusammensetzung hat eine gute Schlagzähigkeit und chemischen Widerstand gegenüber Benzin. Es werden jedoch große Mengen an Polyethylen benötigt, um die Schlagzähigkeit zu verbessern, da ein Polyethylen mit hohem Molekulargewicht verwendet wird.
Entsprechend haben die Erfinder eine neue Polycarbonatharzzusammensetzung mit guten Dispersionseigenschaften und hoher Schlagzähigkeit bei deutlich geringerer Menge an Polyolefin mit niedrigem Molekulargewicht entwickelt, anstatt ein Polyolefin mit hohem Molekulargewicht zu verwenden. Im Besonderen ist die Schlagzähigkeit ohne Verlust beim Recyceln erhalten worden. Es wird ein Polyolefin mit niedrigem Molekulargewicht mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 1.000 bis 20.000 g/mol in der Polycarbonatharzzusammensetzung verwendet.
Aufgaben der Erfindung
Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das zur Verfügung stellen einer Polycarbonatharzzusammensetzung mit hoher Schlagzähigkeit durch Einführen eines Polyolefins mit niedrigem Molekulargewicht von 1.000 bis 20.000 g/mol.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal ist das zur Verfügung stellen einer Polycarbonatharzzusammensetzung mit einem geringen Verlust an Schlagzähigkeit beim Recyceln durch Einführen eines Polyolefins mit niedrigem Molekulargewicht.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal ist das zur Verfügung stellen einer Polycarbonatharzzusammensetzung mit einer guten Dispersionseigenschaft durch Einführen eines Polyolefins mit niedrigem Molekulargewicht.
Die oben genannten sowie andere Aufgaben und Vorteile dieser Erfindung werden durch die folgende Beschreibung und die anhängenden Ansprüche deutlich.
Zusammenfassung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Polycarbonatharzzusammensetzung mit hoher Schlagzähigkeit umfasst (A) 100 Gewichtsanteile eines Polycarbonatharzes, (B) 0 bis 10 Gewichtsanteile eines Pfropfcopolymers oder Olefincopolymers, (C) 0 bis 10 Gewichtsanteile eines thermoplastischen Harzes, erhalten durch Polymerisieren von mindestens einem Monomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Styrol, einem α-Methylstyrol, einem halogen- oder alkylsubstituierten Styrol, einem Acrylonitril, einem Methacrylonitril, einem C₁–C₈-Alkylacrylat, einem C₁–C₈-Alkylmethacrylat, einem Maleinsäureanhydrid, einem alkyl- oder phenylsubstituierten C₁–C₄-Maleimid, und Mischungen davon, und (D) 0,1 bis 4 Gewichtsanteile eines Polyolefins mit einem niedrigen zahlenmittleren Molekulargewicht von 1.000 bis 20.000 g/mol.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Polycarbonatharzzusammensetzung, umfassend (A) ein Polycarbonatharz, (B) ein Pfropfcopolymer oder ein Olefincopolymerharz, (C) ein thermoplastisches Harz und (D) ein Polyolefin mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 1.000 bis 20.000 g/mol. Jede Komponente wird im Folgenden detailliert beschrieben.
(A) Polycarbonatharz
Das erfindungsgemäße Polycarbonatharz (A) wird hergestellt durch Reaktion eines Diphenols, dargestellt durch die folgende Formel (I), mit einem Phosgen, einem Halogenformat oder einem Carboxyldiester: worin A ein C₁~C₅-Alkylen, C₁~C₅-Alkyliden, C₅~C₆-Cycloalkyliden, S oder SO₂ ist, konjugiert durch eine Einfachbindung.
Die durch die Formel (I) repräsentierten Diphenole beinhalten Hydrochinon, Resorcinol, 4,4'-Dihydroxydiphenyl, 2,2-bis(4-Hydroxyphenyl)propan, 2,4-bis(4-Hydroxyphenyl)-2-methylbutan, 1,1-bis(4-Hydroxyphenyl)cyclohexan, 2,2-bis(3-Chlor-4-hydroxyphenyl)propan, 2,2-bis(3,5-Dichlor-4-hydroxyphenyl)propan usw. Bisphenole wie 2,2'-bis(4-Hydroxyphenyl)propan, 1,1-bis(4-Hydroxyphenyl)cyclohexan und 2,2-bis(3,5-Dichlor-4-hydroxyphenyl)propan sind bevorzugt. 2,2-bis(4-Hydroxyphenyl)propan, genannt "Bisphenol A", ist noch bevorzugter.
Ein Polycarbonat wird üblicherweise durch Reaktion eines Diphenols mit einem Phosgen über ein Interfaceverfahren oder ein homogenes Phasengemisch hergestellt. Das Molekulargewicht des Polycarbonats wird durch die Menge an bekannten Kettenterminatoren, wie Phenol, para-Kresol und para-Isooctylphenol, kontrolliert. Das gewichtsmittlere durchschnittliche Molekulargewicht des Polycarbonatharzes (A) der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt von 10.000 bis 200.000, und noch bevorzugter von 15.000 bis 80.000.
In der vorliegenden Erfindung kann das Polycarbonatharz als Homopolymer oder Copolymer von Diphenolen sowie Mischungen davon bestehen.
Erfindungsgemäß geeignete Polycarbonate können in bekannter Weise verzweigt sein, nämlich durch Einbau von 0,05 bis 2 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge an verwendeten Diphenolen, von trifunktionellen oder höheren als trifunktionellen Verbindungen, beispielsweise solche Verbindungen mit drei oder mehr Phenolgruppen. Weiterhin kann ein aromatisches Polyestercarbonatharz, hergestellt durch Polymerisation in Gegenwart eines Estervorläufers, beispielsweise eines bifunktionellen Carboxylats, an Stelle eines Teils oder des gesamten Polycarbonatharzes eingesetzt werden.
(B) Pfropfcopolymerharz oder Olefincopolymerharz
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Polycarbonatharzes kann optional ein Pfropfcopolymer oder ein Olefincopolymer als Schlagzähigkeitsmodifikator eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß geeignete Pfropfcopolymere werden durch Pfropfen von Vinylmonomeren auf die Kernstruktur eines Gummis hergestellt, um eine harte Hülle herzustellen. Das erfindungsgemäße Kern-Hüllencopolymer wird hergestellt durch Polymerisation von mindestens einem Monomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem C₄~C₆-Diengummi, einem C₄~C₆-Acrylatgummi und einem Silikongummi, und dann durch Pfropfen mindestens eines Monomers ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Styrol, einem α-Methylstyrol, einem halogen- oder alkylsubstituierten Styrol, einem Acrylonitril, einem Methacrylonitril, einem C₁–C₈-Alkylacrylat, einem C₁–C₄-Alkylmethacrylat, einem Maleinsäureanhydrid und einem C₁–C₄-alkyl- oder phenylsubstituierten Maleimid. Die Menge des Gummis ist bevorzugt von 20 bis 90 Gewichtsteilen pro Pfropfcopolymer.
Geeignete Beispiele des Acrylatgummis beinhalten Acrylatmonomere wie Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Propylacrylat, n-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Hexylmethacrylat und 2-Ethylhexylmethacrylat. Im Acrylgummi kann ein Vernetzungsmittel, wie Ethylenglykoldimethylacrylat, Propylenglykoldimethacrylat, 1,3-Butylenglykoldimethacrylat, 1,4-Butylenglykoldimethacrylat, Allylmethacrylat und Triallylcyanurat verwendet werden.
Der erfindungsgemäße Silikongummi wird aus einem Cyclosiloxan hergestellt, welches Hexamethylcyclotrisiloxan, Octamethylcyclotetrasiloxan, Dekamethylcyclopentasiloxan, Dodekamethylcyclohexasiloxan, Trimethyltriphenylcyclotrisiloxan, Tetramethyltetraphenylcyclotetrasiloxan und Octaphenylcyclotetrasiloxan beinhaltet. Zur Herstellung des Silikongummis kann ein Vernetzungsmittel verwendet werden, wie Trimethoxymethylsilan, Triethoxyphenylsilan, Tetramethoxysilan und Tetraethoxysilan.
Ein erfindungsgemäß geeignetes Olefincopolymer wird durch mindestens ein Olefinmonomer hergestellt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen, Propylen, Isopropylen, Butylen und Isobutylen. Das Olefincopolymer wird unter Verwendung eines Ziegler-Natta-Katalysators oder eines Metallocenkatalysators hergestellt. Zur Herstellung eines Olefincopolymers mit einer gewünschten Struktur ist es bevorzugt, einen Metallocenkatalysator zu verwenden. Zur Verbesserung der Dispersionseigenschaft des Olefincopolymers im Polycarbonat können funktionelle Monomere auf das Olefincopolymer gepfropft werden, um funktionelle Gruppen zu bilden. Ein Maleinsäureanhydrid wird bevorzugt als funktionelles Monomer verwendet.
Es wird bevorzugt, bis zu 10 Gewichtsanteile des Schlagzähigkeitsmodifikators pro 100 Teile des Polycarbonatharzes in der erfindungsgemäßen Harzzusammensetzung zu verwenden. Wenn der Schlagzähigkeitsmodifikators in einem Überschuss von mehr als 10 Gewichtsteilen verwendet wird, verschlechtern sich die physikalischen Eigenschaften wie Bruchfestigkeit, Biegefestigkeit und das Biegemodul drastisch.
(C) Thermoplastisches Harz
Ein thermoplastisches Harz wird optional zur Herstellung der Polycarbonatharzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet. Das thermoplastische Harz wird durch Polymerisation mindestens eines ungesättigten Monomers hergestellt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Styrol, einem α-Methylstyrol, einem halogen- oder einem alkylsubstituierten Styrol, einem Acrylonitril, einem Methacrylonitril, einem C₁–C₈-Alkylacrylat, einem C₁–C₈-Alkylmethacrylat, einem Maleinsäureanhydrid, einem alkyl- oder phenylsubstituierten C₁–C₄-Maleimid und Mischungen davon. Es ist bevorzugt, mindestens ein Monomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Styrol, einem Methacrylatmethylester und einem Acrylnitril zu polymerisieren.
Das erfindungsgemäß geeignete thermoplastische Harz wird durch Emulsionspolymerisation, Suspensionspolymerisation, Lösungspolymerisation oder Schmelzpolymerisation hergestellt. Es ist außerdem bevorzugt, thermoplastische Harze mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 15.000 bis 200.000 zu verwenden.
Das thermoplastische Harz kann allein oder als Mischung aus mindestens zwei Harzen bestehen. Das thermoplastische Harz wird in einer Menge von bis zu 10 Gewichtsteilen pro 100 Teile eines Polycarbonatharzes in der Zusammensetzung verwendet.
(D) Polyolefin mit niedrigen Molekulargewicht
Ein Polyolefin mit niedrigem Molekulargewicht wird für die Herstellung der erfindungsgemäßen Polycarbonatharzzusammensetzung verwendet, um die Schlagzähigkeit zu verbessern. Das zahlenmittlere durchschnittliche Molekulargewicht des erfindungsgemäßen Olefins mit niedrigem Molekulargewicht ist bevorzugt im Bereich von 1.000 bis 20.000 g/mol. Das Olefin mit niedrigem Molekulargewicht wird aus mindestens einem Olefinmonomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen, Propylen, Isopropylen, Butylen und Isobutylen hergestellt. Das Olefin mit niedrigem Molekulargewicht wird außerdem durch Spalten eines Polyolefins mit hohem Molekulargewicht hergestellt. Wenn das zahlenmittlere Molekulargwicht des Olefins mit niedrigem Molekulargewicht mehr als 20.000 g/mol beträgt, ist die Schlagzähigkeit der Harzzusammensetzung nicht gut.
Ein Polyolefin mit niedrigem Molekulargewicht kann unter Verwendung eines Ziegler-Natta-Katalysators, welcher der übliche Katalysator für Olefinpolymerisation ist, oder mit einem Metallocenkatalysator hergestellt werden. Zur Herstellung eines Olefincopolymers mit gewünschter Struktur ist es bevorzugt, einen Metallocenkatalysator zu verwenden. Außerdem kann das Polyolefin mit niedrigem Molekulargewicht durch Pyrolyse oder chemisches Spalten eines Polyolefins mit hohem Molekulargewicht, beispielsweise Polyethylen mit hoher Dichte, Polyethylen mit niedriger Dichte, Polypropylen, hergestellt werden.
Zur Verbesserung der Dispersionseigenschaft des Polyolefins mit niedrigem Molekulargewicht im Polycarbonat kann ein funktionelles Monomer auf das Polyolefin gepfropft werden, um funktionelle Gruppen zu bilden. Ein Maleinsäureanhydrid wird bevorzugt als funktionelles Monomer verwendet. Alternativ kann das Polyolefin in ein Pfropfcopolymer modifiziert werden, in dem ein drittes Harz, wie Polystyrol, auf das Polyolefin gepfropft wird, welches als Rückgrat fungiert. In dieser Struktur fungiert das dritte Harz als verzweigte Ketten.
Es ist bevorzugt, erfindungsgemäß 0,1 bis 4 Gewichtsanteile des Polyolefins mit niedrigem Molekulargewicht oder des modifizierten Olefins mit niedrigem Molekulargewicht pro 100 Gewichtsanteile des Polycarbonats zu verwenden. Es ist noch bevorzugter, 0,1 bis 2 Gewichtsanteile des Polyolefins mit niedrigem Molekulargewicht zu verwenden.
Wenn das Polyolefin mit niedrigem Molekulargewicht oder das modifizierte Polyolefin mit niedrigem Molekulargewicht in mehr als 4 Gewichtsanteilen pro 100 Teile Polycarbonat verwendet wird, verschlechtern sich die physikalischen Eigenschaften wie Bruchstärke, Biegungsstärke und Biegungsmodul drastisch.
Die erfindungsgemäße Polycarbonatharzzusammensetzung kann weitere Additive beinhalten, beispielsweise anorganische Füllstoffe, einen UV-Stabilisator, einen Wärmestabilisator, ein Antioxidanz, ein Flammschutzmittel, ein Schmiermittel, ein Pigment, ein Farbstoff und Mischungen davon. Bevorzugte Beispiele des anorganischen Füllstoffs sind Glasfasern, Karbonfasern, Talk, Siliziumoxid, Glimmer, Aluminiumoxid.
Die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung wird in Form von Pellets durch Extrudieren der Mischung mit einem konventionellen Extruder hergestellt.
Die Erfindung kann besser durch Bezug auf die folgenden Beispiele verstanden werden, welche dazu gedacht sind, die Erfindung zu illustrieren.
Beispiele
(A) Ein Polycarbonatharz, (B) ein Pfropfcopolymerharz, (C) ein Styrolacrylonitrilcopolymer, (D₁) ein Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht und (D₂) ein kommerziell erhältliches Polyethylen mit hoher Dichte in den Beispielen 1 bis 3 und den Vergleichbeispielen 1 bis 2 werden wie folgt beschrieben:
(A) Polycarbonatharz
Es wurden linearer Polycarbonate vom "Bisphenol A"-Typ verwendet. Das gewichtsmittlere Molekulargewicht ist ungefähr von 20.000 bis 30.000.
(B) Pfropfcopolymerharz
Ein Copolymer vom Kern-Hülle-Typ, in welchem 20 bis 30 Gewichtsteile Methacrylatmethylestermonomer auf 70 bis 80 Gewichtsteile eines Butadiengummis gepfropft wurden, mit ungefähr 0,1 μm gewichtsmittleren Partikeldurchmesser, wurde als Schlagzähigkeitsmodifikator in den erfindungsgemäßen Harzzusammensetzungen verwendet.
(C) Styrol-Acrylonitrilcopolymer (SAN Copolymer)
70 Gewichtsteile Styrol und 30 Gewichtsteile Acrylonitril wurden in 120 Gewichtsteile deionisiertes Wasser gegeben, und zu der Lösung wurden 0,2 Gewichtsteile Azobisisobutyronitril und 0,5 Gewichtsteile Tricalciumphosphat als Additive gegeben. Das Styrolacrylonitrilcopolymer wurde durch Suspensionspolymerisation hergestellt, gefolgt von Waschen, Dehydrieren und Trocknen. Das Styrolacrylonitrilcopolymer wurde in Pulverform erhalten.
(D₁) Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht
Ein Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht wurde durch Pyrolyse eines Polyethylens mit hoher Dichte hergestellt. Das zahlenmittlere Molekulargewicht des Polyethylens mit niedrigem Molekulargewicht ist ungefähr 4.000.
(D₂) Polyethylen mit hoher Dichte
Das zahlenmittlere Molekulargewicht des kommerziell erhältlichen Polyethylens mit hoher Dichte war ungefähr 50.000.
Das Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht wurde in Beispielen 1 bis 3 verwendet, während das kommerziell erhältliche Polyethylen mit hoher Dichte in dem Vergleichsbeispiel 2 verwendet wurde. Die Komponenten (D₁) und (D₂) wurden im Vergleichsbeispiel 1 nicht verwendet.
Die Mengen der Komponenten, welche in den Beispielen 1 bis 3 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 verwendet wurden, sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurden die Komponenten vermischt und ein Antioxidanz sowie ein Wärmestabilisator zu der Mischung zugegeben und vermischt. Das Gemisch wurde in einen Zwillingsschrauben-Extruder mit L/D 29 und c = 45 mm gegeben. Die Harzzusammensetzungen wurden in Pelletform durch Extrudieren des Gemischs mit einem Extruder hergestellt. Die resultierenden Pellets wurden bei 110°C für über drei Stunden getrocknet und anschließend bei einer Schmelztemperatur von 280 bis 320°C spritzgeformt, um Testteile zu erhalten. Testteile (64 mm × 12.7 mm × 3.2 mm) zur Messung der Izod Schlagzähigkeit und Testteile (127 mm × 127 mm × 2 mm) zur Beobachtung der sinkenden Schlagzähigkeit wurden hergestellt. Um die Veränderung der Schlagzähigkeit der recycelten Polycarbonatharze zu messen, wurden die Testteile gemahlen und recycelt, um neue Testteile herzustellen. Das Recyceln wurde einmal, zweimal und dreimal für jedes Beispiel und Vergleichsbeispiel wiederholt.
Die Notched Izod Schlagzähigkeit, abhängig von der Anzahl an Recyclingschritten für jedes Beispiel und jedes Vergleichsbeispiel, wurde in Übereinstimmung mit ASTM D256 gemessen. Die sinkende Schlagzähigkeit wurde in Übereinstimmung mit ASTM D3029 getestet, ausgeführt durch Fallen lassen eines Gewichtes von 2 kg auf die Testteile aus Höhen von 600, 800 und 1.000 mm. Die Notched Izod Schlagzähigkeit und sinkende Schlagzähigkeit für jedes Beispiel und Vergleichsbeispiel sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2
Formbare Zerstörung bedeutet, dass, wenn ein Gewicht von 2 kg fällt, das Testteil nicht gespalten wurde, sondern durch den Aufprall verformt wurde, während brüchige Zerstörung bedeutet, dass das Testteil gespalten wurde.
Wie in Tabelle 2 gezeigt, wenn ein Polycarbonatharz ein Polyolefin mit niedrigem Molekulargewicht und einem Schlagzähmodifikator als optionale Komponenten beinhaltet, war das Ergebnis der Testteile immer "formbar", und die Izod Schlagzähigkeit wurde nicht drastisch verringert, obwohl das Harz einmal, zweimal oder dreimal recycelt wurde.
Wie in Tabelle 2 gezeigt, zeigt das Vergleichsbeispiel 1, in welchem nur das Polycarbonatharz allein verwendet wurde, dass die Izod Schlagzähigkeit des ersten Testteils hoch ist, aber nach dem Recyceln ein schneller Übergang von "formbar" zu "brüchig" zu beobachten war, und dass die Izod Schlagzähigkeit schlecht war. Vergleichsbeispiel 2, in welchem ein konventionelles Polyethylen mit hoher Dichte verwendet wurde, welches ein hohes Molekulargewicht hat, zeigt, dass die Schlagzähigkeit des Polycarbonatharzes verbessert ist. In dem Vergleichsbeispiel ist die Schlagzähigkeit jedoch nur gering verbessert, wenn die Testteile recycelt werden, im Vergleich zu den Zusammensetzungen aus Beispielen 1 bis 3. Zusätzlich zeigt die Zusammensetzung aus Vergleichsbeispiel 2 eine Delamination auf Grund der niedrigen Dispersion des Polyethylens mit hoher Dichte im Polycarbonat.

Claims

Polycarbonatharzzusammensetzung mit hoher Schlagzähigkeit, umfassend: (A) 100 Gewichtsanteile eines Polycarbonatharzes; (B) 0 bis 10 Gewichtsanteile eines Pfropfcopolymers oder eines Olefincopolymers; (C) 0 bis 10 Gewichtsanteile eines thermoplastischen Harzes, erhalten durch Polymerisieren von mindestens einem Monomer ausgewählt aus der Gruppe aus einem Styrol, einem α-Methylstyrol, einem halogen- oder alkylsubstituierten Styrol, einem Acrylnitril, Methacrylnitril, einem C₁–C₈-Alkylacrylat, einem C₁–C₈-Alkylmethacrylat, einem Maleinsäureanhydrid, einem alkyl- oder phenylsubstituierten C₁–C₈-Maleimid, und Mischungen davon; und (D) von 0,1 bis 4 Gewichtsanteilen eines Polyolefins mit niedrigem Molekulargewicht, welches ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 1.000 bis 20.000 g/mol hat.
Polycarbonatharzzusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Pfropfcopolymer (B) hergestellt wird durch Polymerisieren von mindestens einem Monomer ausgewählt aus der Gruppe+ aus einem C₄~C₆-Diengummi, einem C₄~C₆-Acrylatgummi und einem Silikongummi, und dann durch Pfropfen von mindestens einem Monomer ausgewählt aus der Gruppe aus einem Styrol, einem α-Methylstyrol, einem halogen- oder alkylsubstituierten Styrol, einem Acrylnitril, einem Methacralnitril, einem C₁–C₈-Alkylacrylat, einem C₁–C₈-Alkylmethacrylat, einem Maleinsäureanhydrid und einem C₁–C₄-alkyl- oder phenylsubstituierten Maleimid, und die Menge des Gummis ist bevorzugt von 20 bis 90 Gewichtsteilen pro Pfropfcopolymer.
Polycarbonatharzzusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Olefincopolymer (B) hergestellt wird durch mindestens ein Olefinmonomer ausgewählt aus der Gruppe aus Ethylen, Propylen, Isopropylen, Butylen und Isobutylen.
Polycarbonatharzzusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Polyolefin mit niedrigem Molekulargewicht (D) erhalten wird aus mindestens einem Olefinmonomer ausgewählt aus der Gruppe aus Ethylen, Propylen, Isopropylen, Butylen und Isobutylen.
Polycarbonatharzzusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Polyolefin mit niedrigem Molekulargewicht (D) erhalten wird durch das Spalten eines Polyolefins mit hohem Molekulargewicht.
Polycarbonatharzzusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Polyolefin mit niedrigem Molekulargewicht (D) mit einem funktionellen Monomer gepfropft wird, um eine funktionelle Gruppe zu bilden.
Polycarbonatharzzusammensetzung nach Anspruch 6, worin das funktionelle Monomer Maleinsäureanhydrid ist.
Polycarbonatharzzusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Polyolefin mit niedrigem Molekulargewicht (D) zu einem Pfropfcopolymer modifiziert wird, bei dem ein drittes Harz auf das Polyolefin, welches als Rückgrat funktioniert, gepfropft wird, wobei das dritte Harz als verzweigte Ketten fungiert.
Polycarbonatharzzusammensetzung von Anspruch 8, wobei das dritte Harz ein Polystyrol ist.
Polycarbonatharzzusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Polyolefin mit niedrigem Molekulargewicht (D) ein Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht oder ein modifiziertes Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht ist.
Polycarbonatharzzusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Polyolefin mit niedrigem Molekulargewicht (D) in einer Menge von 0,1 bis 2 Gewichtsteilen verwendet wird.
Polycarbonatharzzusammensetzung nach Anspruch 1, weiter umfassend einen inorganischen Füllstoff, einen Wärmestabilisator, ein Antoxidianz, einen Lichtstabilisator, ein Pigment und/oder einen Farbstoff.
Formkörper, hergestellt aus der Polycarbonatharzzusammensetzung nach Anspruch 1.