DE1520506A1 - Verfahren zur Herstellung von im festen Zustand ionische Vernetzungen aufweisenden Mischpolymerisaten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von im festen Zustand ionische Vernetzungen aufweisenden MischpolymerisatenInfo
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Description
E.I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY 10th and Market Streets, Wilmington, DeIn 19ß98,V,St,A(
Verfahren zur Herstellung von im festen Zustand ionische Vernetzungen aufweisenden Mischpolymerinaben
Die Erfindung betrifft neue Kohlenwasserstoffpolymerisate, ins besondere Kohlenwasserstoffpolymerisate, welche ionisch vernetzt
sind bzw« ionische Querverbindungen aufweisen«
Die Vernetzung von Kohlenwasserstoffpolymerisaten ist bekannte
So werden polymere Kohlenwasserstoff-Elastomere, wie Naturkautschuk, unter Verwendung von Schwefel vernetzt oder vulkanisiert,
der mit dem Kohlenstoff, der an den ungesättigten Bindungen in PolymeratolekUlen beteiligt ist, unter Bildung einer Brücke
jswiaohen zwei Molekülen reagiert, so dass ein PolymermolekUl
kovalent an ein zweites PolymermolekUl gebunden wird» Wenn genügend
Querverbindungen dieser Art in dem Polymeren Kohlenwasserstoff eintreten, sind alle Moleküle zu einem einzigen Rie»
senmolekUl vereinigt, Die charakteristische Eigenschaft eines
vernetzten Polymerisates besteht in der Schwerbearbeitbarkeit oberhalb des bei dem nicht vernetzten Orundpolymerisat
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normalerweise beobachteten Erweichunga- oder Schmelzpunktes
Das vernetzte Polymerisat behält auf diese v/eiae eeine Forn
bei und sucht bei Deformation bei jeglichen Temperaturenv
bei denen dao Polymerisat beetHndig ist, diese Porn wieder
anzunehmen und kann nicht bleibend deformiert werden, wHhrend
due nicht vernetzte Polymerisat einen ausgeprägten Erweiobunga-
oder Schmelzpunkt aufweist, oberhalb dessen ee flieaefHhig
und deformierbar ist Obwohl ein einmal vernetetee Polynerisat
abgesehen von den möglichen Ausnahmefall einer spanenden Bearbeitung nicht mehr bearbeitbar iet, haben vernetzte Polymerisate
auf Grund der wesentlichen Yerbeeoerung ihrer physikalischen
Eigenachaften, die durch das Vernetien erhalten wird»
eine ?/eite Anwendung gefunden. So werden I -öh die ¥alkanieation
des Kautsahuka diesato Mat®FiaI Elaetifeitöt» Schlagfestigkeit·
PJLexibilitHt« WftrmebeetftndigiEeit unä viele ander® Eigeasohüften
verliehen od©r di@a® Einenacteften TOS^eaeert., Duroh die
Vernetzung von siioiit elaitom®r@n ?©lymeri3at@n werde» di® Zähigkeit
ü-'j'x Ab£>i@bf©@tlgkeit ire^stMrlct uwä9 b®@0Qderef dl·
Tempera'uarö:· ^xiJ^i , bei ümm ias Material elngeastst werden kann,
Über die YulkanlsaäiM >:m Dien-Kohlenvraseeretoffpolynerisaten
unter Varweßi^iig ^&n Schwefel hinaus sind ander« Method «a sun
Verneta@*i von Kohlenwasserstoff polymerisaten entwickelt worden«
bei denem kslae Doppelbindung notwendig let und dl· ohne Schwefel
arbeit®*! So werden gesHttigte Kohlenwaeoeretoffpolyaerisa··
$&t insbesondere Polyäthylen, duroh Uneetaungen νernst»t„ die
0^3 8 08/1 5 70 -.". V2 ■--
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eich auB den Zusutκ eines Peroxydea bei erhöhten Temperatur«·*!
zu den Polymerisat ergeben Peroxyde zersetzen sich unter Bildung freier Iiadika,les welche ihrerseits die Polynerkett* unter
Bildung von Vernetzungastellen angreifen, an welchen dann
die Reaktion unter BiLdung von Querverbindungen erfolgt Eine
Bestrahlung von Polyäthylen führt ebenfalls Ruch im wesentlichen
dem gleichen Menhanianus au einen vernetzten Produkt,wobei jedoch die freien Radikale dur-^h Zersetzung des Polymerisates
selbst gebildet werden Jede der Methoden führt jedoch zu
einem Prcdukt, das senwerbearbeitbar ist und sich nach den
Techniken die normalerweise bei der Verarbeitung von Polyäthylen Anwendung flnäen wie das Strangpressen der Schmelze
oder der Spritzguss^, nicht weiterverarbeiten laaaen. Die durch
Vernetzung «?.rhaltene Verbesserung der Eigenschuften eines Koh- '
lenwasuerat« ffpolymerisates im festen Zustand war daher
stets not einein Verlust der Verarbeitbarker'.t verbundenp und
im lirgebnig haben vernetzte Kohlenwasserstoff polymerisate mit
Ausnahme-'d«r Glaetomeren Kohlenwasserstoffpolymerismte im
Vergleich mit den ntc nt vernetzten KohlenwaBewicstgff polymerisaten
keine grosee wirtschaftlicheBedeutung erlangen können
Die Vernetzung vermindert ferner die Kr.vstallin.ltat von gesqt-.
tigten Kohlenwasserstoffpolymerisaten und setze auf diese Weise
die Steifigkeit und Starrheit des Produktes herab'
Die vorlubgende Erfindung stellt eine neue KXaese von Kohlenwas8er8toffpolymerisaten
zur Verfügung; deren Eigenschaften im festen Zustand wesentlich verbessert sind Sie stellt
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Kohlenwasserstoffpolynerisate zur Verfügung, welche die erwünschten
Eigenschaftim vernetzter Kohlenwasserstoffpolymerisate
im festen Zustand mit den Schmelzflusseigenschaften von nicht vernetzten Kohlonwasserstoffpolymerisaten vereinigen«
Weitere Vorteile und Uweckangaben der Erfindung ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von im festen Zustand ion:,sehe Vernetzungen aufweisenden Mischpolymerisaten,
die Äthyleneinheiten und Einheiten von α,β-ungesättigten
Mono- oder Dicarbonsäuren sowie Metallionen enthalten,
bei dem man ein Mischpolymerisat mit einem Sohmeliindex
von 0,1 bis 100 g/10 Min«, das wenigstens 50 MoIJi Xthyleneinhelten
und 0,2 bis 25 MoI^ Einheiten von α,β-ungesMttigten Mono*
oder Dicarbonsäuren büw,- Halbestern oder Anhydriden der Dicarbonsäuren
und gegebenenfalls Einheiten eines dritten Comonomeren enthält und In bekannter Weise durch direkte Mischpolymerisation
der Monomeren hergestoilfc worden 1st, mit einem oder mehreren
Metallionen von ionischen Metallverbindungen, die bei Baumtemperatur zumindest :su 2 Oew.jG in Wasser löslich sind, und
deren Nichtmetallrest mit dem Wasserstoff aus der Carbonsäure
unter den Reaktionsbe<'ingungen entfernt werden kann, mischt und dabei wenigstens :.O # der Carboxylgruppen neutralisiert,
■.'_.. - 4 - ■
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wobei man ein- bis dreiwertige Metallionen einsetst, wenn
die Carboxygruppen des Mischpolymerisats von einer Honocarbonsäure
stammen, dagegen einwertige Metal Honen,, wenn 41* Car=
boxygruppen des Mischpolymerisats von einer Dicarbonsäure
stammen· ■
Die bei der Bildung der ionischen Mischpolymerisate genäse
der Erfindung verwendeten a-Oiefinpolyaorisate sind Mischpolymerisate
von a-Olefinen alt Mthylenartig ungesättigten Säuren
0 Die a-Olefine, die in de« Mischpolymerisat verwendet wer«
den, sind solche der allgemeinen. Formel RCH-CH2* worin R Wasserstoff
oder eine Alkyigruppe mit vorzugsweise Γ bis 8
Kohlenstoffatomen darstellt» Zu geeigneten Olefinen gehören
somit Äthylen, Propylen» Buten-1, Fenten-1, Ηβχβη-1, Hepteti-1,
>-Methylbuten»l, 4-Mothylpenten-l usw. Polymerisate von Olefinen
mit höherer Kohlenstoffzahl sind der Brfindung sugSnglioh*
stellen aber Stoffe dar, die nicht leicht erhält11oh oder verfügbar
sind. Die Konsentration des Äthylen in d«n Miiohpolymerisat
beträgt mindeetene 50 MolJ<
und vorsugsweise aebr als
80
Die «weite wesentliche Komponente des Grundpolymerisatβ wird
von einem eine a,ß-Mthylenartig ungesättigte Carbonsäuregrupp·
enthaltenden Monomeren gebildet, das vorsugsweise 3 bis 8 Kohlenstoff
atome aufweist· Beispiele für solche Monomere sind
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Acrylsäure, Methacrylsäure, Xthacryistture, ItaoonsKure, Malein·
sKure, PumarsKure» Memoes t er dieser Dicarbonsäuren, wie Methyl·
hydrogenmaleat, Methylhydrogenfuinarat, Xthylhydrogenfumarat
und Maleinsäureanhydrid. Das Maleinsäureanhydrid ist fcwar
insoweit nicht als Carbonsäure anzusprechen, als es keinen an den Carboxylgruppen sitzenden Wasserstoff aufweist, kann
aber für die Zwecke der Erfindung als Stture betrachtet werden,
da seine chemische Reaktionsfähigkeit derjenigen elntr Sture
entspricht« Xn slmiieher Weise lcönnea ander« ayß-«onoäthyl*iiartig
ungesättigte CarboissÄurs&iihyäFii® wjrw«ttd@t werden«,
Wit? ®rwümte betritt die Konseiitr&ticß ά®& meohpelys^i^ieatee
an dem ßauren M©2km8®f®!s 0,2. bis §5 'Bfel^P w- -isgsweie·- 1 bis
10
Die
polymer!eat©
durete üFtkfce
vor
der beiden der freien
Peroxyd »in ®lne
werden,
'?®ρίAirtß rar Herstellung
sind -in der Literatur Verfahr·» wird ein 0«ri»üh
nit einetn naoh dia Meehaniaeue
arbeitenden Polymerisationserreger, wie «inca
Polymer! sationßuagebung elnetftlhft, die auf
- 6
,109808/1570
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hohen Drücken, 50 bis JOOO Atm., und erhöhten Temperaturen,
bis JjOO0 C, gehalten wird« Man kann mit einem Inerten Lösungsmittel für das System, vrie Wasser oder Benzol, arbeiten oder die
Polymerisation im wesentlichen als Polymerisation in Masse durchführen.
Zur Bildung von ionischen Mischpolymerisaten, die sioh als
Platte eignen, werden vorzugsweise hochmolekulare Mischpolymerisate verwendet, um die aussergewOfanllohe Kombination der
Eigenschaften vernetzter Polyolefine im festen Zustand mit der
Verarbeitbarkeit von nicht vernetzten Polyolefinen in der
Schmelze iu erhalten. Die Erfindung ergibt zwar eine Verbesserung
der mechanischen Eigenschaften niedrigmolekularer Mischpolymerisate,
aber d&a anfallende Produkt lit in seinen mechanischen
Eigenschaften dem gleichen, niofat modifizierten Mischpolymerisat
bei hohe« Molekulftrgewlf&t nicht besonder« überlegen.
Das Molekülargewlott der als Orundharz« geeigneten Mischpolymerisate wird an besten in Form des 3sskr:ls;$.ndex definiert«
der ein Maas für die Schmelivieooeität darstellt (im einzelnen
in ASTM-Prüfnorm D"1258-57T beeohrieben). Zur Bildung von
ionlsohen Mischpolymerisaten, die sioh als Plaste eignen, werden
vorzugsweise Mischpolymerisate verwendet, deren Sohmelsindex Im Bereich von 0,1 bis 100, insbesondere von 1,0 bis 20 g/10 Min.
liegt« Ss sei Jedoch herausgestellt, dass niedermolekulare Mischpolymerisate
zu ionischen Mischpolymerisaten führen, dl· eioh
zwar nicht als Plaste eignen, aber hervorragende Klebstoffe und
Laminierharz« darstellen·
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stellt keine Bedingung dar* So soll zwar der Olefingehalt des
Mischpolymerisates mindestens 50 Molji betragen, kann aber zur
Ausbildung der Kohlenwasserstoffnatur der Mischpolymerisat* Grundlage mehr als ein Olefin herangezogen werden«, ZusKtzlioh
kann man in Kombination mit dem Clefin und dem Carbonsäure-Comonomeren
Jedes dritte mischpolyraerieierbare Monomere einsetzen.
Die folgenden Beispiele erläutern den Rahmen der für die Zwecke der Erfindung geeigneten Grund-Mischpolymerisate:
Xthylen-Aorylsäure-Mischpolyiaerieate, Äthylen-Methaorylelur·=*
Mischpolymerisate, Äthylrn-Itaaoneäure-Mieohpolyrnftrieate,, Xthylen-ffethylhydrog«nmaleat«Mi8ohpoljmerl8at·,
Xthyltn-Maleinelureliiachpolymerieate.,
Xthylen-Acrylßäure-Methylmethacrylat-Mischpc?Jlyinerisate;
Äthylen M&thacrylaÖure-Acryleiiureeater-Kiecrhpolymerieate,
AHhylen-Itaconaäure-lIethyloethacrylat-MischpolymerX"
aate Ä'thyien-Methylhydrogemaaleat-Acrylsäureeeter-MlschpolyraeriBüteρ
Äthylen-Methacrylefture-Vinylacetat-MlBohpolymerisate,
A'tliylen-Acryleäure-Vlnylalkohol-Hisohpolyiaerleate» Kthylen-Propylen-Aarylaäure-Mischpolymerisatet,
Xthylen-Styrol-Acryloäure-Mißchpolymerieate,
Xthylen-Methacryleäure-Aoryinitril-Miechpolymerisatey
Kthylen-PumaraHura-Vinylffiethyläther-Miöohpolymerieate,
A'thylen-Vinylchlorid-Acrylaäure-MiechpolyiBtrieate, Kthylen-Vinylidenchloriä-Acrylsfiure-Iliachpolyiaerieates
Kthylen-Vinylfluorid-MethacryloSure-Mischpölymerieats.
Kthylen-Chlortrifluoräthylen-üethacryleHure-MiBchpolyaerieate.
Die Miechpolymerieate können auch .- nach der Polymerisation„
aber vor der ionischen Vernetzung - durch verschiedene Umsetzungen
weiter modifiziert werden, welche zu Polymermodifik·-
ίψηάίΒ ionisch· Vernetzung nicht stören. Ein
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Beispiel für eine solche' Polymermodifizierung Ist die Halogenierung
eines Xthylen-Säure-liischpalymerlsatea
Vorzugsweise werden die Grundmischpolymerieate eingesetzt,
die man durch direkte Mischpolymerisation von Äthylen ηιΐ
einem llonocarbonsriure-Comonomeren in Abwesenheit oder Gegenwart
eines dritten nischpolymerlöierbaren,, einfach äthylenartig ungesättigten Monomeren erhält
Die ionischen Mischpolymerisate gemäas der Erfindung werden
durch Umsetzung der beschriebenen Mischpolymerisat-Grundlage
mit einer ionislerbaren Metallverbindung erhalten, wobei die"
se Reaktion hier als "Neutralisation11 bezeichnet wird
Der bei der Dlldung der ionischen Mischpolymerisation beteiligte
Reaktioneneohaniaraus und die genau· Struktur der Mischpolymerisate
sind noch nicht völlig geklärt« Sin Vergleich
des Ultrarot-Spektrums der Mischpolymerisat-Grundlage mit
demjenigen dee ionlochen Hischpolynerieates zeigt jedoch
das Auftreten einer Absorptionebande bei etwa 6,4 py welche
für die ionisierte Carboxylgruppe, COO"» charakteristisch
let, «ine Vernlnderuitg der IristallinitHteband· bei 13.7 u
und ein·, von den Neutralieationegrad abhfingig·, weientliche
Verminderung einer Band« bei 10,6 u, welche für di· nicht
ionisierte Carboxylgrupp·» COOH9 oharalcterietiech lit Kan
kann hieraus ableiten, data die überraschenden Eigenschaften
der ionischen Miochpolymerisate das Ergebnis einer ionischen
Ansiehung sw is one η den Metall ion und eir.ar oder mehreren
ionisierten CarbonsHuregruppen sind,
00« 08/1570 '** 8AD ORjQfNAt.
ο -
■■■(: :*
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Bleie tonleche Ansiehung führt zu einer Form einer Vernetzung,
die in festen Zustande auftritt Wenn jedoch ein Sohnelz·η erfolgt und die Scherbeanspruchungen einwirken, die sich «rührend
der Schmelzverarbeitung ergeben, werden die ionischen Querverbindungen dieser Polymerisate aufgebrochen und aeigen die PoIymerioute
im wesentlichen den gleichen Schmelzfluss wie das Iineare
Grund-Mischpolymerisat, Beim Abkühlen der 5 chisel β β und
Wegfall der während der Verarbeitung auftretenden Scherbeunspruchung
werden die Querverbindungen auf Grund ihrer Ionischen
Natur wieder gebildetp und da· verfestigt· Mleohpolyaerisat
zeigt wieder die Eigenschaften βineβ vernetzten Hateriale
Die Veränderung der Eigenschaften, die βloh aus der Neutralisation des Grund-Mischpolymerisates unter Bildung des ioniuchen
Mischpolymerisates ergibt, wird stark von den Neutralisationsgrad
und daher der Zahl der ionischen Querverbindungen und der Hatür der beteiligten Vernetzung beeinflusst Bin· Verbesserung
der Eigenschaften im festen Zustand wird schon bsi einer Neutralisation eines kleinen Proientanteils der S^uregruppen erhalten,
aber im allgemeinen ist ein· merkliche Verbesserung
•rat nach Neutralisation von 10 Ji der Säuregruppe festeustel-
len Zur Erzielung der optimalen Eigenschaften im festen Zustand,
die bei ionischen Mischpolymerisation ersltlbar sind*
soll jedoch die Zahl der Querverbindungen genügen, ua ein
unbegrenztes He t «werk von vernet et en Polymer ketten tu bilden.,
was naturgemHss nicht nur von dem Neutraiieationsgrad,. sondern
auch von der Zahl an Vernetzungasteilen und dem Molekulargewicht
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des Grund-MiBchpolymerieates abhängt· Im allgemeinen hüben
Grund-liischpolymeriaate mit einem Molekulargewicht, das
einem Schmelzindex von l bie 5 g/10 Min, entspricht, und
einer !!on ocarbonsäure-Konzentrat ion von 5 bie
<0 i» optimale Eigenschaften im festen Zustand bei einer Neutralisation von
50 biß 80 i* ergeben Der Neutral is at i onegrad kann bei zunehmendem
Molekulargewicht der Mischpolymerisat-Grundlage oder zunehmendem Säuregehalt der Mischpolymerisat-Grundlage vermindert
werden, ohne die Eigenschaften im festen Zustand wesentlich zu verändern. Bei einer VTeiterfUhrung der Vernetzung
über den Punkt hinaus, an dem uich ein unbegrenztes
Netzwerk gebildet hatr wird in allgemeinen koine wesentliche
weitere Verbesserung der Eigenschaften im festen Zustand erhalten.
Mit zunehmender Zahl der Querverbindungen Über die
zur Erzielung eines unbegrenzten Netzwerks notwendige Menge hinaus nimmt jedoch die Scherbeanspruchung^ die sum Aufbrechen
der ionischen Querverbindung und somit Schmelxverarbeitbarmachen
des Mischpolymerisates notwendig let,, stetig «u,
Die Vorarbeitbarkeit des ionischen Mischpolymerisates in der
Schmelze wird nicht nur von der Zahl der Querverbindungenp
sondern auch, und in einem viel stärkeren Grades von der Natur
der Querverbindung beeinflusst. So hat sich gezeigt■, 4ase
eine Kombination gewisser Arten von Sfiuren au echwerbearbeitbaren
Materialien fuhrt t die ala solche der Schotelzverarbeitüng
nicht leicht »ugänglioh sind So fUhren Grund-Mischpolymerleatemit
DlcErbonefture-Comonomeren» auch mit solchenp
009808/157 0 " bad original
AD-2682
bei denen ein SUurereat verestert worden isty beim Meutralieleren
nit Metallionen, die ewei- oder höherwertig sind«bei
den Neutralieationewert, der zur Brzielung einer wesentlichen
Verbeeeerung der Eigenschaften im festen Zustand wesentlich
ist β zu schwerbearbeitbaren ionischen Mischpolymerisaten
In ähnlicher Welse ergaben Grund-Miecnpolymerisat· nit MonocarbonsHure-Comonomeren Bchwerbeerbeitbare ionisch« Miechpolymeriaate, wenn sie mit vierwertigen Metallionen in dem genannten Grade neutraliniert werden Es wird angenommen,, dass die ionische Bindung in diesen Füllen ihrer Natur nach eu fest ist, um eine Eignung sur Bildung ionischer lliaohpolymerieate su ergeben, welche die fiigenachaften verneteter Harze in festen Zustand und die Eigenschaften nicht vernetiter Harse in der Schmelze ergeben
In ähnlicher Welse ergaben Grund-Miecnpolymerisat· nit MonocarbonsHure-Comonomeren Bchwerbeerbeitbare ionisch« Miechpolymeriaate, wenn sie mit vierwertigen Metallionen in dem genannten Grade neutraliniert werden Es wird angenommen,, dass die ionische Bindung in diesen Füllen ihrer Natur nach eu fest ist, um eine Eignung sur Bildung ionischer lliaohpolymerieate su ergeben, welche die fiigenachaften verneteter Harze in festen Zustand und die Eigenschaften nicht vernetiter Harse in der Schmelze ergeben
Zu Metallionen, die eich zur Bildung der ionischen Mischpolymerisate
genäas der Erfindung eignen, gehören daher ftttf
dl« Xth3rl«n-Mpnocarbohei:ure-Ml&chpolyBeris«te die ein-,
zwei- und dreiwertigen MetaIlionen, Ottlffnete ?ern#t*unßB-Metallionen
stellen inebeeonüert die ein-« «wet- und dreiwertigen
Ionen von tie tall en der Gruppen X,-Ii, IXX9 XY-A und TIIX
des Periodischen Systease der Elemente (gtmäss "Handbook of
Chemistry and PhyaicaM„ Chemical ßubber Fubliehing Conpany9
37 Ed,, S 592) dar Einwertige Mctalliontn der Metall· in
diesen Gruppen sind auch but Bildung der ionischen Mischpolymerisate
gemftas der Erfindung mit MIbchpolymerisäten von
12 -
00 9 8 0 8/15 7 0
AD-2682 Λ3
und äthylenartig ungesättigten DicnrboneUuren geeignet
Geeignete einwertige Metallionen sind Na+ p K+, Li+, Ca*»
Ag+p Hg+ und Cu+r Geeignete sweiwertige Metallionen lind
Co+*, Ni+* und Zn++ 9 geeignete dreiwertige Metallionen
Al+*+, Sc++*, Pe+*+ und Y*+*.
Als Metalle werden unabhängig von der Natur der Mieohpolymerisat-Orundlage
die Alkalimetalle bevoreugt, da die mit ihnen er
haltenen ionischen Mischpolymerisate die beste Koabination
einer Verbesserung der Eigenschaften la festen Zustand mit
einer Beibehaltung der Verarbeitbarkeit in der Schmelze aufwei
een, Be stellt keine Bedingung dar» bei der Bildung der ionischen
Mischpolymerisate mit nur einem Metallion su arbeiten»
und bei gewissen Anwendungsewecken kann ein Arbeiten mit mehr
als einem Metallion zu bevorsugen sein..
Pie angewandte Menge an Ionen oder der Neutrelieationegrad
ändern »ich mit dem gewünschten Orad der Veränderung der
Eigenschaften im festen Zustand und der Veränderung der Schmel«eigenschaft - Im allgemeinen hat sioh geseigt,, daas
man eur Brslelung einer wesentlichen Veränderung der Bigensohaften
aindestene mit einer solchen Metallion-Konjientration
arbeiten sollt dass das Metallion mindesten· 10 J* der CarbonsHuregruppen
neutraliaierto Wie oben erwähnt, ändert sich
der Neutralisatlonsgradv bei dem optimale Eigenschaften erhalten
werden» mit der SHurekonzentratlon und dem Molekulargewicht
des Mifiohpolymarisatea Im allgemeinen ist es jedoch
009808/1570 -IJ- 8AD 0RIGINAL
AD-2682 Ji
erwünschte mindestens 50 f» der Säuregruppe η su neutralisieren, Die Bestimmung iea Neutralisationsgrades kann nach verschiedenen
Methoden erfolgen- So kann man die Ultrarotanalyse
heranziehen und den.Neutralisationegrad aus den Verände- t
rungen errechnen, die sich bei den Absorptions'oandsn ergeben
Eine andere Methode besteht darin6 eine Lösung des ionischen
Mischpolymerisates mit einer starken Base zu titrieren Es
hat sich gezeigt, dass im allgemeinen das zugesetzte Metallion
mit der Carbonsäure in den Polymerisat bis zu Neutralisationegrad
en von 90 # stöohiometriaoh reagiert. Un die Neutralisation.bis
zu Ende durchzuführen» «erden kleine Überschüsse des Vernetzungsmittel^ benötigt drosse Überschüsse des Vernetzungsmittels
tragen jedoch zu den Eigenschaften des ionischen Mischpolymerisates genäse der Erfindung nicht bei; da ·
nach einmal erfolgter ionischer Vernetzung aller Carbonafluregruppen
keine weiteren Querverbindungen gebildet «erden
Die Vernetzung des ionischen Mischpolymerisates wird durchgeführt,
inden man den Orund-Mischpolymerisat tine Metal1-verblndung
zusetzt.. Di· Metall verbindung nuss das Metall anstatt in kovalenter Bindung im ionischen Zustand enthalten
Zur Erzielung der ionischen Vernetzung ist es «flnafthstiawwrt,
eine wasserlösliche Vernetzungsverbindung zu verwenden, wobei die Eigenschaft der Wasserlöslichkeit für die Zwecke der Erfindung
dadurch definiert ist» dass eine Verbindung wasserlöslich ist, wenn sie in Wasser bei Raumtemperatur su 2 Gewojt
löslich ist. Diese Bedingung dient dazu» diejenigen ionischen
000808/1570 ■"U "
BAD ORiGINAL
1520606
AD-2682
Verbindungen, welche ssma Austausch eines Metallions gegen
dae.wasserstofflon der Carbonoäuregruppe in dem Mischpolymerisat
befähigt sind« von denjenigen su trennen» welche
mit der SHure nicht in Wechselwirkung treten- Das dritte Erfordernis der Metallverbindunßv mit welcher die ionische Vernetzung
bewirkt wird, besteht-darin» daee der mit dem Wasserstoff
der Carbonsäuregruppe reagierende Salsrest eine Verbindung bilden muss,, die von dem Mischpolymerisat .bei den
Reaktionsbedingungen entfernt werden kann Diese Bedingung
ist wesentlich, um die CarboneHuregruppe de· Miechpolymerisates
in ionischer Form su erhalten und ferner den Salsrest τοπ den Mischpolymerisat su entfernen, so dass die Anitehung
zwischen den ionisierten Carboneäuregruppen dee Misohpolyae«
rieates und dem Metallion nicht duroh die Anslenung den Metallions
und seines ursprünglichen Salsrestee überdeckt wird Mit den vorgenannten Begrenzungen werden »war die Metallverbindungen
umschrieben, die sich sur Bildung von Mttallionen
in dem SHure^KlsohpolymeriSüt unter Attobildune löalsoher Vernetsuntfon
eignen, aber gewitse Artem von Verbindungen werden
auf Grund ihrer leichten Verfügbarkeit Und 1«lohten Reaktion
bevorsugt. Zu beνorEUgten Metails*lien gehören Pormiate, Ac·«
täte« Hydroxyde genügender Löslichkeit, Uethoxyde, Xthoxyde^
Hitrate, Carbonate und Bicarbonate. Zu Metallverbindungen*
die uich im allgemeinen nicht dazu eignen, Ionische Vernetstiogen
euesubilden, gehören besondere Metalloide auf Grund ümr
mangelnden Löelichkeit, Metallsalze von FettsKuren« die in
den Polymerisat verbleibende, nicht fluchtige Rückstände
009808/1570 - 15 -
BAD ORIGINAL
AD-2682 ■'//·■■■'■"
bilden, und HetalikoordinatlonsYerbindungen, denen der notwendige
ionische Charakter fehlt
Pie Verrietzungsreüktion wird bei Bedingungen durohgefUhrt t
welche eine homogene Verteilung dee Vernetsungenittsle in
der Iliechpolyinerisat-Srundlage erlauben. Beeondere lieaktionebedingungen
brauchen nicht eingehalten au werden; die Bedingungen sollen lediglich die Verflüchtigung dee Waeoeretoff-Salrreet-Reaktioneproduktee
erlauben. Da die homogene Verteilung des Verneteunssnittele und die notwendige Verflüchtigung
dee Waeeeretoff-Salszest-Beaktionsproduktes bei Raunten peratur
schwierig eind« arbeitet man in allgemeinen bei erhöhten
Temperaturen. Speeieller wj.rd die Verneteung durchgeführt;
indem man das Polymer ieat mit der VernetBUnfts- Metall verbindung
β ohneIb miecht« die voriugeweiee in Löeung eingeeetit
wird, oder dae Vernetsuncomittel direkt oder in gelöster form
einer LiSaung der Uieohpolytitrieat-Orundlag· sueettt und dann
bei der ümeetiung das erhaltene Polys>erieat auefHllt und abtrennte Von diesen Techniken wird die erete Arbeitaveiee weitaus bevorzugt, da sie Terha^LtnltoMeeig einfach iet, Sie jeweils
angewandte epesielle Arbeitsteohnlk ist jedooh unkritieoh*
solange den obengenannten βpesieilen Erforflerniseen
genügt wird *. . . ·
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Brläuterung der
eur Bildung dar ionischen Mieohpolymerisate gemass der Erfindung
angewandten Arbeitsweisen ·
- 16 -
009808/1570
BAD ORIGINAL
1520508
AD·2682
B e i β ρ j el 1
Eine 500-g-Probe eir.ee Xthylen-Methacrylifiure-Mieohpolymerieatee*
das 10 Gewji Jethacryleäure enthält und einen Schaelzindex τοη
5ρθ g/10 Min (ASTl^Prüfnorm D-1238-57T) aufweist* wird auf
einem 1552-cm·· Kaut se hukmahl werk bei 150° C au einem Pell durchgearbeitet
Nachdem das Mischpolymerisat die Mahlwerk-i'enperatur
erreicht hat, setzt man ihm unter fortßeeetztea Mahlen im
Verlaufe von 5 Min 24g Natriummethoxyd in VOO ml Methanol ββ-löst
hinzu Das Schmelsmlschen der Maaae wird weitere 15 Min,
fortgesetzt? wobei die anfänglich weiche» flieaefähige üchmelae
auf dem Mahlwerk steif und kautaehukartig wird, das Polynerieat
aber auf dem MahJwerk noch"leicht handhabbar iat Das erhaltene
Produkt ergibt einen Schmelzindex von.weniger ale 0ti g/iO Min
und liefert Formlinge wesentlich verbesserter Zugfeatigkeite- ■
eigenschaften, die, verglichen mit der opaken MischpolyBsrisat-Grundlage^
durchsichtig sind
Bl i # pi el 2
Zu einer auf 100° 0 gehaltenen LtJeung von $O g «int· Xthylen-MethuorylBäure-IIiochpolymeriaatea»
da· 10 Oew^ Methaorylefture
enthält und einen Schmelzindex von 5,8 g/l0 Min aufweist, in
250 ml Xylol wird eine LSoung von 3 g Sxrontiuahydroxyd in 50 al
Wasser zußesetet K» tritt sofort ein· Oelierung ein Da« Produkt
wird durch Auefällen mit Methanol gewonnen und gründlich
mit Wasser und Aceton gewaeohen Das endgültig«, trockne Produkt
009808/ 1570 -' bad original
1520508
AD-2682 Λ?
hat einen Schmelaindex von 0,19 g/10 Hin« und liefert glasklare
yormlinße
B e i β ρ 1 e 1 3
Zu 50 g eines Xthylen-MethacrylsRure-lIinchpolynarieatea, daa
to Gev» # Methacrylsäure enthält und einen Sohstelsindax τοη
5,8 g/10 Hin aufweist, «erden unter Behandlung auf einen
15,2-cm-Kuutschukmahlwerk bei einer Temperatur von 125 bia
135° C allmählich 6,3 g Magnesiumacetat (4 Hol Hydratwaeoer)
in 25 ml Wasser zugesetzt. Sie Uahlbehandlung wird 15 Min
fortgesetzty worauf die Essigsäure-Entwicklung aufgehurt hat
DaB Produkt ν das einen Schneisindex von 0,12 g/10 Min. aufweist, liefert, klare, elastische Formlinge
Bei a ρ i e 1 4
Zu 50 g eines Xthylen-Itaconeäure-MiechpoiynerieateSv dae
einen Soheelilndex τοη 9 g/10 Min. aufweist und Itaoonatture
in %i.mt Meng· von 3 t rom Oewicht dea Misohpolyaieriaatee
enthält, warden unter Bearbeitung daa Polymeriaatee auf
einen 15,2-cm-Kautechukajüilwerk bei 150° C allerthlioh 3 β
Ifatriumhydroxyd in 20 al Wasser augeaatät Bai· iuaata daa
Hydroxydes wird diePolyweraohaelie steif, durchsichtig und
elastomer, - ■" - ■ '■"' ■■■ - :
009808/15 70 1Ä
" *e, "■ · BAD OHiGlNAt.
AD-2682 JS
Man arbeitet aus einem Äthylen-Methacrylsäure-Mischpolymerisat,
das 10 $ Methacrylsäure enthält, auf einem Zwei-Walzen-Maftwerk
bei 1700 C ein Fell und gibt im Verlaufe von 2 Min,
3,6 Qew.ji gepulvertes Uatriumhydroxyd hinzu. Das Mahlen wird
10 Min. fortgesetzt, um die Homogenität sicherzustellen. Das erhaltene, ionische Mischpolymerisat zeigt eine mehr als
zehnfache Senkung des Sohmelzindex und ist glasklar und ,
elastisch. Beim Auspressen des ionischen Mischpolymerisates aus der Schmelze lassen sich Fäden ziehen, die eine betonte '
elastische Erholung aufweisen.
Spezielle Bej&plele für die ionischen Mischpolymerisate ge«
m&ss der Erfindung sind neben den Eigenschaften in den folgenden
Tabellen zusammengefasst«
Die Tabelle I zeigt physikalische Eigenschaften ionischer Mischpolymerisate, die aus einem Äthylen-Methacrylsäure-Mischpolymerisat
(Säuregehalt 10 £, Schmelzindex 5*8 g/10 Min.)
mit ein», zwei- und dreiwertigen Metallionen erhalten werden. Diese Ionischen Mischpolymerisate zeigen über die in der Tabelle genannten Verbesserungen hinaus eine ausgezeichnete
Biegeerholung, die mit der Mischpolymerisat»Grundlage nicht
erhalten wirdo Die Versuche sind an formgepressten Folien
aus dem ionischen Mischpolymerisat durchgeführt wordene
- 19..
BAD ORIGJNAU
009808/1570
OO
oo
cn Vernetzungemittel,
Tabelle I
-n-
Zn
Al
+■>
OH"
2,8
OH
9,6
8,4
12,8
14
5,8 0,03 0,12 0,19 0,12 0,09 0,25
62,6. t35,0 134,0 137*4 153,0 135,4 - 72,8
! Streokgrente ? kg/c»fc +) . .
1 Dehnung,*+) . 553 330 31? 370 326 313 347
Durohmichtigkeit
(i!!)
(i!!)
trüb * klar
klar
klar
klar
kl»r
♦) ASTM-Frurnora
♦♦) ABW-Prttf nor» D-747-58t
AD-2682
Die Tabelle II zeigt die Auswirkung einer Veränderung der Konzentrationen des Vernetgungsmittels und der Konzentrationen
der Carbonsäuregruppen auf die Eigenschaften eines Äthylen Methacryleäure-Miechpolyoerieatea unter Verwendung von
Natriummethoxyd als Vernetzungsmittel-
BAD ORIGINAL - 81 -
009808/1570
Ta b e 11 e II
10
10
to
tr»
co
ro
α» | Nötriumzueat«, % | im | * | 70 ( | * | SM | b | 90 : | % | SM |
ο | (SM '> stöchiometrieche | Über*- | der | der | ||||||
β» | Menge) | achuaa | ||||||||
*·* | über SM | 09 | ö | |||||||
cn | Schiuelsiudex dir üiech- | 5 | 5» | 5# | ||||||
•α ο |
polyraerisat «Grundlage, | |||||||||
g/iO Min-, | 05 | |||||||||
Schraelziadex de« vernet»- * | 0,34 | 0, | 0, | |||||||
ten Polymerieatee, | ||||||||||
g/'iO Min ■ | ||||||||||
Festigkeit an2der· Streckgrenze,
kg/ea +)
Dehnung^ $>
·■ * SM
5,8
0,02
im
Über-
Über-
8ChU83
über SM
5,8
0,01
135,3 133,6 133,6 137,1
273
330
300 340
190
in
über-
über-
BChUBS
Über SM 25
0,01
168,0
250
XO
leichte Trübung
klar
1842
klar-1912
klar
1730
2742
klar . klar
: ASTM-PrUfnorm
AD-2682,
Die Tabelle III-erläutert"-die ionische Vernetzung von Äthylen-Dicarbonsäure-Miachpolymerieaten
unter Verwendung von Natriuraacetat als Vernetzungsmittel- Die Tabelle erläutert weiter,
daes die -Yernetfeung bei hochmolekularen liisohpol^mtrlaatan wirkearner
als, bei niedermolekularen Miachpoljmerieaten let, wenngleich auch bei beiden, «ie die Prüfung auf dem Schmelζindex-PrUfgerät
zei£ti eit.e wesentliche Abnahme des Schmelzflusses
erhalten wird-
00 980 8/157 0
! a b e 1 1 8
III
0098 | I | Mischpolymerisat | Hatrium- hydroxydj ^ . ■ |
SchmelSE- indez, g/10 Min. |
Faatig- iceit an ά·τ Streok- |
Zug festig keit^ kg/cm +' |
Deh nung, ) |
Steifig- kg/cB2 ++) |
Durch- cd sichtig- *» keit |
KJ Q |
ο co |
M r/ |
^remsa, kjt/cn |
||||||||
•»j | Xthylen/3 Gew.·* Maleinsäureanhy&rid |
1000 | 83,3 | 82,9 | 200 | 1266 | undurch sichtig |
|||
O | Xthylen/3 Sew.jt Maleinsäureanhydrid |
1,2 | 0,1 | 91,4 | 147,6 | 290 | 1233 | trübe | ||
Äthylen/2 bie 3 Gen JL Methylhydra- genoaleat |
6,8 | 87,9 | 140,6 | 520 | 1336 | undurch sichtig |
||||
33 ο |
Xthylen/2 bis 3 Gew.* üetiorlhydro- genoaleat |
1,8 | 0,1 | 94,9 | 218,0 | 380 | 1652 | trübe | ||
D | Xthylen/2 bis 3 0ew»£ Maleinsäure |
44,5 | 9998 | 126,6 | 450 | 1730 | undureh- eichtlg |
|||
Xthylen/2 bis 3 Gew.$ Mftlelneäure |
6 | flieset nicht |
101 f 2 | 210,9 | 260 | 1195 | trüb· | |||
lthylen/6 Gev.jt Itaconsäur· |
- ' | 9,0 | 92,3 | 126,6 | 433 | 1111 | undurch sichtig |
|||
Xthylen/6 &««.?( Xtaconefture |
2,0 | o,ir | 107,4 | 133,6 | 180 | 2109 | trübe | |||
+ J ASTM-PrüTnor» D-4t2-5iT ♦4·; ASfM-Prüfno» D-747-58T |
||||||||||
AD-2682 K*
Die Tabelle IV zeigt die überraschenden Schmelzeigenschaften
der ionischen Mischpolymerisate^ Die genannten Mischpolymerisate wurden hergestellt, indem man wässrige oder methanol!»
sehe Lösungen der in der Tabelle genannten Vernetzungsmittel
mit den genannten Mischpolymerisaten auf einem Zweiwalzen-Mahl
wer Ic bei Temperaturen von 150 bis 200° C umsetzt, bis
homogene Massen vorliegen- In jedem Falle «erden genügende
Anteile des Vernetzungsnittels zugesetzt, um alle Säuregruppen
zu neutralisierenr In der Tabelle sind die Schmeleindicee der
Miechpolynerieut-Grundluge und des ionischen Mischpolymerlaats
einander gegenübergestellt und nit der Fliesezahl verglichen, die
mit der Abänderung dem Sohmelzindex entspricht, dass eise Tem"
peratur von 250° C und ein Gewicht von 5000 g verwendet wird.
Ein Polyäthylen, das duroh Peroxyde oder ionisierend« Strahlung
vernetzt worden ist, zeigt bei den Bedingungen, bei denen die Fliesszahl bestimmt wird» kein Fllessen.. Wie die
Tabelle zeigt, weisen die ionischen Mischpolymerisate bei
niedrigen Soherbeanepruchungen, d* b. bei den Bedingungen,
bei denen der Sohmelzlndex gesessen wird, 1> Yergleioh alt
den Grund-Mischpolyaerieaten niedrige Sohmel«indices auf Bei
höheren Temperaturen und1 bei höheren Scherbeanapruohun
gen zeigen cie ionischen Hleohpol^merleate dagegen ein stark
verbessertes Plieseen-
Die Tabelle IY erläutert weiter einige aer Erfordernisse,
denen zur Erzielung der ionischen Mischpolymer!eate gemäße
der Erfindung genügt werden muss So führt Üe Verwendung von Zir&metalX (Produkt 7), das nicht ionisiert ist9 zu
das beim Auflösen
AD-2682 . ?t> .
in Wasser ionisch ν.lrd, ergibt beim Eineatz ale Vernetzungemittel (Produkt 8) rur ein teilweise ionisches Mischpolymerisat, da Zinkoxyd Eich in Waeeer oder anderen polaren Losungsmitteln
nicht genügend löet Zinxeteqrat (Produkt 9) als Vernetzungsmittel führt nicht zu einem ionischen Mischpolymerisat,
weil dar Stearatreat in dem Polymerisat verbleibt Vie
die Tabelle zeigt, vird bei einer Kombination einer Monocarbonsäure
mit einem dreiwertigen Metall (Produkt 6) eine an dar Grenze liegende Verbesserung dar Soh-nelzflüsseigenschaften
bei höheren Scherbeenspruchungen erhalten, die sich aus der ■ ■
stärkeren ionischen Anziehung awlsohen 4em Metallion in eintm
höheren Werti£keites;uetand und der Carbonsäuregrupp· «rirlärt,- ·
'.."■■' · . l'(
> tallionen Und Dicartonsäuregruppen (Produkt« 21 und 17), zu
ionischen Mischpolymerisaten genäse der Erfindung au führen, ^
Diese Polymerisate durften so starke' ionische Bindungen aufweisen,
dass sie in der Auswirkung wtt. ftgttlär vernetzte Polyolefine rirken Die Tabelle zeigt ««!tor dia Vielfalt Ton als
Vernetzungenitteln geeigneten Metall ionen Darüberhinaus zeigt
die Tabelle auch, ds se di® Gegenwart einea dritten Monomeren
die Bildung der ionischen Mischpolymerisate gemüse der Erfin-r
dung nicht störend teeinflusst
S@if®a/15fQ ·■... : BAD.ORlQWAL
Pro- ComonomereCe)
dukt
dukt
Vinylacetat
.+ Methacrylsäure
Vinylacetat
+·Methacrylsäure
Methylmethaerylat/
liethacrylsäur* ' ;
Styrol/Metheory1-säure
.+ Methacrylsäure
Vinylacetat
+·Methacrylsäure
Methylmethaerylat/
liethacrylsäur* ' ;
Styrol/Metheory1-säure
mer-Kon-
zentra~
tion
10,0 10,0 10,0 10,0
ro, ο
10,0 10,0 10,0 λ 10,0 10,0 10,0
10,0 10,0 10,0
6
6
3
3
6
3
3
15
5
15
15
5
.15
.15
5)
α ■
Zinkoxyd
Zinkoxyd
Magnesiumaoetat
»atriumhydroxyd
Natriunhydroxyd
Schmelzindex | dee | Plieee- |
der | ioni | zahl ρ |
Misch- | schen | g/10 Min- |
polym.= | Miach« | |
Grund | polym-, | |
lage, | - ß/iOMin- | |
«/1 OMin | OiOi^. | |
6B3 | i.n-+) | 4,9 |
5,8 | 0,12 | 5,5 |
5,8 | 0,13 | 6,5 |
5,8 | Q, »07 | 7,0 |
5,8 | 0,2 | 6,5 |
5,8 | 6,5 | 0,5 |
5,8 | 0,98 | - |
5,8 | 4,8 | |
5.8 | 0T25 | - |
5,8 | 0,15 | - |
5,8 | 0,05 | |
5,8 | 0,17 | |
5,8 | 0,03 | - |
5.8 | 0,08 | - |
5,8 | 0,n- | |
9,0 | f ,h. | 0,8 |
9,0 | f-n- ' | |
9.0 | i-n. | |
300 | 0,008 | 1,2 |
300 | f.n- | 1,66 |
300 | 0,45 | ■f-n. |
5,5 | 0,12 | 7,2 |
5,5 | 0,i6 | 5,8 |
3,6 | 0,13 | 6,2 , |
6,0 | 7,5 |
ί
to
to
*fli esst nicht
AD-2682
BeiBpiel 6
BeiBpiel 6
Ein Äthylen-MethacryleHure-Mi8chpolymerlsat mit einen Gehalt von
10 $> an Methacrylsäure wird unter Verwendung Von Natriumhydroxyd
ionisch vernetzt, bis 76 $> der Carboxylgruppen neutralioiert
sind , Due erhaltene Polymerisat weist einen Schnelzindex von 0,65 g/10 Min, auf, Dieses Harz wird auf einer 2,5-cm-Strangpresse,
die mit einer DUaβ und Abziehvorrichtung zur Herstellung
von Schlauchfolien ausgestattet ist, bei einer Temperatur
des Massezylinders von 225° C und einer DUeentetaperatür von
250° C zu einer 0,013-Bm-Folie ausgepresst, Die erhaltene
Folie ist völlig trUbungsfrei und durchsichtige Die Pf«ll-Fallprüfung
ergibt einen Wert'von 375 g bei 0,013 mm Dicke, wtthrtnd
ein vergleichbarer Wert für Polyäthylen ( P ■ 0,92 g/cm5) 50 g
beträgt.. Die pneumatische Schlagzähigkeit beträgt 7,4 kgocm/Oy025 mn, während eine Polyterephthalatester- ·
Folie einen Wert von 6,5 kg ,en/0,025 πόα ergibt. Über diese ausgezeichnete
Schlagzähigkeit hinaus eeigt die Folie beim Eintauchen
in kochendes Wasser eine deutliche Schrumpfung, «as si·
fUr viele Verpackungszwecke ideal erscheinen IHast Die Höntßenanalyoe
zeigt, dass die Folie biaxial orientiert ist..
Ein Kupferdraht von 1,6 mm Durchmesser (Nr* 14) wird auf einer
8,3~cm-Drahtum8pritzvorrichtung der Bauart Davis-Standard, die
mit einer sich verjüngenden 3,1-mm-Druckdüae ausgestattet ist,
unter Verwendung des ionischen Mischpolymerisates von Beispiel 8
009808/1570 "
; <Hi BAD ORIGINAL
AD-2682
ait einem 0,76-mm-Überzug verseheno Die Umepritzung erfolgt bei
137 jn/Hino und bei Einstellung einer Temperatur des Hasaezylinäere
von 246° C und der Düse von 254° C unter Abschreckung von
93 auf 22° C- Es wird ein aehr glatter, glasiger überzug erhalten» der eine ausgezeichnete ZHhigkeit und ausgezeichnete elektrische Eigenschaften zeigt Ein Versuch, Polyäthylen
mit dem gleichen Schicelzindex bei diesen Bedingungen zu einem
kontinuierlichen, glatten Drahtüberzug auszupressen, bleibt
ohne Erfolg,
B ei 8 ρ i e 1 8
Unter Verwendung des ionieehen Miechpolymerieatea nach Beispiel
6 werden im Spritzgussverfahren auf einer 1-Ouno·« fluld-Nasehinep
die mit einen: 22~nm-Zylinder ausgestattet iute KämmeP
Kettenglieder« Zahnräder, spiralförmige Körper und Chips (Plättchen) hergestellt. Die Maschine wird bei einer Zylindertenperatur
von 225° C und einer Formtemp«ratur ro% 55° O
betrieben, Die Drücke reichen voft 211 bis 422 kg/oa2; ein
Formun[;szyklus von 30/30 SeM- erweist eich als lufriedenetellend
Die Formlinge Bind zäh und durchsichtig und zeigen die
feinsten Details der verwandten Formen - Bei Verwendung von
Polyäthylen des gleichen Schmelzindexes lassen sich dia For- , men
bei diesen Bedingungen nicht füllen, . ,
Beispiel 9 ~
Unter Verwendung des ionischen Mischpolymerisates nach
009608/157 0 - 29 - '. 8AD original''
AD-2682 SO
Beispiel 6 werden runde 112-ml-Flaschen (4 ounces) des Type
"Boston Round" hergestellt, Das Harz wird mittels einer 5,1~cm~Strangpreoae auegepresst; an welche ein Rohrdüsen-Querkopf
(17„5 mm Auesenduvchmeeeerv 12,7 mm Innendurchmesser)
angesetzt iatr und unter Verwendung einer entsprechenden
Form zur Flasche verblasen. Dabei wird das Hare in der Strangpresse auf 175° C erhitzt und die Pressschnecke
mit 25 U/Min, betrieben Die erhaltenen Flaschen sind starr,,
durchsichtig und direkt bedruckbar.
Die vorstehenden Beispiele und Vereuohawerte Beigen dl· Überraschende
Kombination einer Verbesserung der Eigenschaften in festen Zustand und der Beibehaltung der Sohmelseigensohaften,
die mit den Massen genäse der Erfindung erhalten wird,
Bine der offensichtlichsten Verbesserungen die sich ergeben,
besteht in der Durchsichtigkeit; Kohlenwasserstoffpolymerisate
sind im allgeneinen mit Ausnahme dünnwandiger Formlinge
überhaupt nicht durchsichtig oder transparent, und selbst bei dünnen Formungen müssen Spezialtechniken» wie
Abschrecken und Recken, ungewandt werden, im ein gewisses
Mass an Durchsichtigkeit zu erhalten·. Die Mischpolymerisate
gemäss der Erfindung jedoch sind selbst in Fora dicker Formteile
durchsichtig erzielbar. Eine andere Eigenschaft in festen
Zustand, die durch die lohische Vernetzung wesentlich
verbessert wird; ist die Elastizität oder Biegeerholung dee Mischpolymerisates>
Im Gegensatz zu Kohlenwasserstoffpolymer!·
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BAD
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säten« die eich von Biegung langsan und unvollständig erholen;
zeigen die Mischpolymerisate gemäas der Erfindung bei Deformation ein Zurückfedern unter Annahme ihrer ursprünglichen Fora,
Die erhaltene Verbesserung der Feotigkeitseigenschaften und
Steifigkeit ergibt sich-aus den Tabellenwerten Die Mischpolymerisate
gemäß8 der Erfindung zeigen in dieser Hinsicht sehr
überraschende Eigenschaften*· In Gegensatz zu einem peroxydvernetzten
Polyäthylen, bei welchem die Steifigkeit durch Vernetzung
abnimmt., zeigen die ionischen Mischpolymerisate genftea
der Erfindung eine noch grosser* Steifigkeit und Starrheit als
das nicht modifizierte Grundpolymerisat, Andere Eigenschaften
Im festen Zustand, die durch die ionische Vernetzung verbessert
werden., sind die Zähigkeit und die Beständigkeit gegen Hissbildung
unter Spannung (Stress-Crack-ßeständigkeit). Die Schlagzähigkeit
aus den ionischen Mischpolymerisaten hergestellter dünner Folien ist gleich derjenigen oder besser als diejenige
von Polyterephthalat.~Folien». die als die zähe st en im Handel verfügbaren
Plastfolien gelten., Bei Prüfungen, mit denen die Beständigkeit
von Kohlenwasserstoff polymerisaten gegen Rissbildung unter Spannung ermittelt wird, unter Vervyendung der bei solchen
Prüfungen herkönmlicherweise verwendeten Detergentien konnte ein
Versagen nicht erreicht werden, so dass man die ionischen Mischpolymerisate als von Rissbildungen unter Spannung frei betrachten
kann . - .
Die ionischen Mischpolymerisate gemäSB der Erfindung zeigen auch
sehr überraschende rheologische Eigenschaften. So weisen die
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SADORfGfNAL
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ionischen Mischpolymerisate Bwar extrem niedrige Schmelzindiceo
8Uf1, was ein Anreichen dafür sein sollte; dass ale der
Verarbeitung in der Sohmelee nicht augünglich sind, während
sie eich in Wahrheit in der Sohne läse mit Leichtigkeit strung·*
preeeen, apritagiessen und forzapreeean lassen» Dies erklärt
eich naturgemäss aus dem Unterschied der Scherbeanspruchungen«
die auf die Sehmelee in einem Schmelsindex-PrUfgerät und
in beispielsweise einer Strangpresse einwirken Bei niedrigen
Scherbeanspruonungen ergibt die hohe Schtielcenfestigkelt des
Polymerieates einen geringen Öohmelifluss, aber nachdem diese
einmal von höheren Scherbeanspruchuhgen überwunden lot» fliessen
die ioniechen Mischpolymerisate leicht Die Kombination
einer hohen Schmelsenfestigkelt bei niedrigen Scherbeanepruohungen
und eines guten Sohmelsflueses bei hohen Soherbeanipruohungen
let bei allen Zwecken βehr erwünscht, bei denen die Sohmelse
anechlieeeend an eine Auopreeeung geformt werden muss* wie
beim Blasen von Piacohen» bei welches ein ausgepresster Külbel
su einer Flasche verblasen wird» und bei der Thermoverformung,
bei welcher eine Sonaelsenfolle mittels Vakuum gegen eint Form
getrieben wird, Bei beiden Verarbeitunesteohniken 1st die Polymer
ie ate ohael« β während eines TeHo des Vererbeituneseyklus*
ohne Unterstu.teung, und es 1st daher sehr erwünscht, dues da« Polyoerlsat
eine hohe Sohmelsenfestlgkelt aufweist und tin· gute
Pormbeibehultung eeigt. In llhnllohtr Weise tlgntn tioh dit ionischen
Hlsohpolymerisate gemlies der Erfindung aueeerordentlloh
gut für die Herstellung von Schaumstoffen, da mit Ihnen der
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Hangel der ausserordentlich geringen Festigkeit des geschäumten,
aber noch nicht erstarrten Polymerisat es * der
beim Auspressen von Schäumen ein Hauptproblem gebildet und häufig zum Zusamnenfallen des Schaume geführt hat» überwunden wird
Ein weiterer Vorteil, der bei den Mischpolymer!säten genäse
der Erfindung realisierbar ist, besteht in der Färbung
Durch geeignete Wahl der Metallionen und von Kombinationen
von Metallionen lassen sich viele Färbungen der ionischen
Mischpolymerisate erzielen·, Biese Arbeitsweise zur Färbung
ist gegenüber einer Anfärbung des Polymerisates vorteilhafte
da Farbstoffe eine Neigung sum Ausschwitzen aus Kohlenwasserstoff
polymer! säten zeigen und häufig mit ihnen nicht
verträglich sind Sie hat auch gegenüber der Pigmentfärbung
den Vorteile gleichiaässlger und ausgeglichener t besonders bei
hellen Farben, zu sein. Ferner sind gefärbte Massen im duransicht igen Zustand erzielbar..
Die ionischen Mischpolymerisate können« wenn gewünscht., durch
Zusatz von Antioxydationsmitteln, Stabilisatoren» Füllstoffen und anderen gewöhnlich in Kohlenwasseretoffpolymerisaten eingesetzten
Zusatzmitteln modifiziert werden In allgemeinen
sind Zusatzmittel zu bevorzugen* welche die ionischen Querverbindungen
nicht störend beeinflussen„ d h Verbindungen»
welche den oben für die Vernetzungsverbindungen genannten
Erfordernis nicht genügen oder» wenn sie ionisch geartet
sindν Metaliionen einer Art darstellen! welche die beim
00 9808/15 70 -
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Vernetsen verwandten Metallionen ergHnst. (compliment)
Im allgemeinen beeinflussen Zusatzmittel jedoch die ionischen Querverbindungen nicht störend« da sie ihrer Art
nach nicht zu Metallionen führen und ferner in sehr kleinen
Mensen verwendet werden Wenn gewünscht, kann man die Mischpolymerisate
genHs8 der Erfindung auch mit anderen Kohlenwasserstoff
polymerisaten vermischen» um besonderen Anforderungen eines Anwendungszwecks zu genügen Zur Realisierung
der bei ionischen Mischpolymerisaten erhaltenen, überraschenden
Eigenschaften ist es wichtig, dass die ionischen Mischpolymerisate
keine wesentliche Zahl an kovalentan Querverbindungen
aufweisen» da die letztgenannten die ionlsohe Vernetzung
herabsetzen und überdecken würden>
Durch Auspressen der hochmolekularen ionischen Mischpolymerisate gemäss der Erfindung lassen sich Folien erhalten,» die
eine ausgezeichnete Klarheit aufweisenc Fasern, die eine
hervorragende Elastizität und Federkraft besitzen., Rohre„
die in überlegener Welse gegen Rissbildung unter Spannung
bestfindig, sind9 Drahtüberzüge» die «int verbesserte Durchaohneidefestlgkeit
und trots des Vorliegens von Metallionen
gute dielektrische Slgenschaften aufweisen? und geschäumte
flächenhafte Gebilde Man kann die ionischen Mischpolymerisate durch Spritzguss zu verwickelten Formungen verarbeiten0
welche die Dimension der Form eng beibehalten, und sie leichter als lineare Kohlenwaseerstoffpolymerisate unttfr Erzielung
besserer Eigenschaften nach dem Vakuumvorfahren; durch Blasen
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BAD
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und Pormpreseen verarbeiten, Ionicehe Mischpolymerisate lassen
aich ferner recken und uni- und biajtial orientieren .
Die Oberflächen von ionischen Mischpolymerisaten sind weites
bedruckbar und zeigen eine gute Haftung gegenüber Klebstoffen dee Handele Man kann sie auf diese Weise mit Papier»
Metallfolie und anderen Plastflächen laminieren Bas ionische
Mischpolymerisat seigt eine so gute Haftung,, data es
als solches ala Klebstoff, verwendbar ist. Niedermolekulare
ionische Mischpolymerisate eignen eich besondere gut fUr solche Zwecke Dem Fachmann «erden sich aus der vorliegenden
Beschreibung heraus viele «eitere Zwecke und Abwandlungen uer ionischen Mischpolymerisate ergeben, die im Babjura der
Erfindung liegen-
- 55.-009808/157
0
BAÖ ORIGINAL
Claims (2)
- Patentansprüche1« Verfahren zur Herstellung von im festen Zustand ionische Vernetzungen aufweisenden Mischpolymerisaten« die Xthyleneinheiten und Einheiten von a,e<-ungesättigten Mono- oder Diourbon«Kuren sowie Metallionen enthalten, daduroh gekennzeichnet, dass man ein Mischpolymerisat mit einen Schmelzindex von 0,1 bis 100 g/10 Min., daa wenigstens 50 Mol£ Xthyleneinhelten und 0.2 bis 25 MoIJi Einheiten von α,β-ungesltttlgten Mono« oder Dicarbonsäuren bzw« HaIhestern oder Anhydriden der Dicarbonsäuren und gegebenenfalls Einheiten eines dritten Coraonomeren enthält und in bekannter Weise durch direkte Mischpolymerisation der Monomeren hergestellt worden lot, mit einem oder mehreren Metal Honen von ionischen Metallverbindungen» die bei Rau»- temperatur zumindest zu 2 Qew.Ji in Wasser löslich sind« und deren Nichtmetallreet mit dem Wasserstoff aus der Car» bonsäure unter den Reaktionsbedingungen entfernt werden kann« misoht und dabei wenigstens 10 % der Carboxylgruppen neutralisiert, wobei man ein« bis dreiwertige Metall-Ionen einsetzt, wenn die Carboxygruppen des Mischpoly-0 0 9 8ÖÖ Ϋ^ψ^ΜάΜBADORiGlNALAD-2682merisats von einer Monocarbonsäure stammen, dagegen ein« wertige Metaliionen, wenn die Carboxygruppe des Mischpolymerisats von einer Dlcarbonsäure stammen·
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Mischpolymerisat einsetzt, dessen Kthylengehalt wenigstens 80 MoIJi beträgt ο>· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Mischpolymerisat einsetzt, das einen Gehalt an ungesättigter Mono carbonsäure von 1 bis 10 Jfol£ aufweist«4a Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Mischpolymerisat einsetzt, das als ungesättigte MonooarbonsMure Acrylsäure oder Methacrylsäure enthält· .5· Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden An· Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man wenigstens 50 % der Carbonsäuregruppen des eingesetzten Mischpolymerisats durch die Metallionen neutralisiertoVerfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man als Misohpolymeri· sat ein Terpolymerisat einsetzt, welches als dritten Mono«00980871570 MDOWOIIWL . ·.AD-2682merbestandteil Einheiten eines polymerisierbaren ungesättigten Monoesters einer Carbonsäure, insbesondere Vinylacetat* einholten, enthält·7, Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man Zonen von Metallen der I« oder II· Gruppe de» Periodensystems der Elemente, besondere Natriumionen, einsetzt»Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden An» sprUohe, dadurch gekennzeichnet, dass man die Metallionen in Form ihrer Acetate, formiate, tydroaqrde oder Hetbylate einsetzt·9· Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden An» Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Mieobpolymerlsat einsetzt, welches einen 8oheelzindejc von 1 bis 20 g/10 Wn. aufweist.-38 -009808/1570BAD ORIGINAL
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