DD149230A5 - Verfahren zur verbesserung der adhaesion zwischen dem fuellstoff und einem thermoplastischen polymeren - Google Patents

Verfahren zur verbesserung der adhaesion zwischen dem fuellstoff und einem thermoplastischen polymeren Download PDF

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DD149230A5
DD149230A5 DD80219134A DD21913480A DD149230A5 DD 149230 A5 DD149230 A5 DD 149230A5 DD 80219134 A DD80219134 A DD 80219134A DD 21913480 A DD21913480 A DD 21913480A DD 149230 A5 DD149230 A5 DD 149230A5
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Ryszard Kalinski
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Abstract

Das erfindungsgemaesze Verfahren besteht darin, dasz der Mineralfuellstoff vor dessen Vermischung mit dem thermoplastischen Polymeren mit einer Schicht von fluessigem Ethylenoxidoligomer, eventuell unter Anwesenheit eines Loesungsmittels, ueberzogen wird, wobei die verduennte Masse bei einer Temperatur von 50 bis 200 Grad C getrocknet wird. Durch Anwendung des erfindungsgemaeszen Verfahrens wird ein Produkt mit besseren Nutzeigenschaften und besseren Verarbeitungseigenschaften erhalten. Das erhaltene Produkt findet Anwendung in der Kunststoffindustrie.

Description

Berlin, 20. 8. 1980
19134 -Λ- · AP C 08 Κ/219 134
57 043 18
Verfahren zur Verbesserung der Adhäsion zwischen dem Füllstoff und einem thermoplastischen Polymeren
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Adhäsion zwischen dem Füllstoff und einem thermoplastischen Polymeren«
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Es ist bekannt, Füllstoffe in thermoplastische Polymere einzuführen, um deren Nutzeigenschaften oder Verarbeitungsbedingungen zu verbessern, wobei bei der Verbesserung der Nutzeigenschaften die Verarbeitungsbedingungen verschlechtert werden oder umgekehrt»
Bei Polyolefinen ist die Erreichung der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften wegen sehr kleiner physikalischer Adhäsion und fast völlig mangelnder chemischer Adhäsion zwischen den Polyolefinen und dem Mineralfüllstoff sehr schwierig.
Es sind Verfahren zur Verbesserung der Adhäsion bekannt, bestehend in der Veränderung der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Oberfläche der Füllstoffkörner.
Ein einfaches Präparationsverfahren besteht darin, dem Füllstoff eine oberflächliche "Azidität" durch Überziehen mit Aluminium oder Magnesiumsiliziumverbindungen zu
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21-9134
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verleihen (JV Hodgkin, D. Solomon, J· Macromol, Sei· A 8 (3) 635 (1974); D. Solomon - GB-PS 1 228 538 (1969)).
Es ist ein Verfahren zur Oberflächenpräparation der Füllstoffe mit Organotitanaten (Plast. Tech. 22. (4) 71 (1976), Plast. Tech. 22, (4) 81 (1976) bekannt. Pur die für Polyolefine bestimmten Füllstoffe v/erden Überzüge aus Triisopropylenoxytitanat in einer Menge von 0,5 bis 3 % (Gewichtsprozent) des Füllstoffes verwendet.
Zu den populärsten organischen Überzugsstoffen gehören die Stearinsäure, die Ca-, Ba-, Ha-Stearate und deren Verbindungen (Plast. Tech. 22, (4) 71 (1976), Plast. Tech. 22 (4) 81 (1976), Rev. Plast. Mod. 223, 8 (1975).
Ein bekanntes Überzugsmittel für die Mineralfüllstoffe Bind die in der Veröffentlichung Jap. Plastics Age,, Sep. - Oct. .33 (1975) Dow Corning Corp, (05. 08. 70) US-PS 061 505, Union Carbide Corp. (17. 05. 68) US-PS 862 027 beschriebenen Monosilane.
Die Monosilane mit der allgemeinen Formel R*Si(OR)~ besitzen zwei Arten von Funktionsgruppen, R* und OR. R* ist meistens eine durch eine aliphatische kurze Kette mit einem Siliziumatom verbundene, reaktive organische Gruppe (Amin-, Vinyl-, Epoxy- oder Methakrylatgruppe), und OR ist eine hydrolisierende Alkoholatgruppe. Über die OR-Gruppe werden die Monosilane an die Füllstoffoberfläche gebunden, während die Funktionsgruppen R* mit der Polymermatrix reagieren.
20. 8. 1980 AP C 08 K/219 134 57 043 18 - 3 - <
Eine bekannte Oberflächenpräparationsmethode der Füllstoffe besteht im Überziehen mit einer Polymerisatschicht durch Polymerisation eines reaktiven Monomers nach dem Radikaloder Kationenmechamismus.
Als Monomere v/erden Styrol, Pyridin, Divinylbenzen (Dirinylbenzol), Akrylsäure, Akrylate und dgl. verwendet (Jap. Plastic Age., Sep. - Oct. 33 (1975), J. Hacromol. Sei A 8 (3) 649 (1974) Asaki Chem. Ind. Co.'Ltd* (29.10*67) JA-PS 069 210 US Polywood Champion Papers Inc. (21.08,70) US-PS 066 107)). Die Polymer- und eigentlich die Oligomerüberzüge mit einem Molekulargewicht von 500 bis 800 bilden bis 3 % (Gewichtsprozent) derHillstoffmasse, und ihre Stärke schwankt in den Grenzen von 20 bis 30 Ä. Der Polymerüberzug kann auf die Püllstoffoberfläche entweder im gesonderten Präparationßverfahren oder bei Anwesenheit des Polyolefins bei der Vermischung aufgetragen werden. In diesem letzten Pail wird die Katalysatormenge so ausgewählt, daß .er die Polymerisation initiiert und nicht die Benetzung der Polyolefine verursacht.
Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der Verbesserung der Adhäsion zwischen einem Füllstoff und einem thermoplastischen Polymeren aufzuzeigen, bei dem sich die Nutzeigenschaften und die Verarbeitungsbedingungen der thermoplastischen Polymere verbessern.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Überzugsmittel für den Füllstoff zu verwenden, bei dem eine Verbesserung gegenüber den bisher verwendeten sowohl bei
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den Hutzeigenschaften als auch bei den Verarbeitungsbedingungen der thermoplastischen Polymeren erzielt wird.
Erfindungsgemäß besteht das Verfahren zur Verbesserung der Adhäsion darin, daß der Mineralfüllstoff vor dessen Vermischung mit dem thermoplastischen Polymeren mit einer Schicht von flüssigem Ethylenoxidoligomer mit einem Molekulargewicht M = (100 bis 800), eventuell in Anwesenheit eines Verdünnungsmittels überzogen wird.
Während der bei einer Temperatur von bis 250 0C verlaufenden Verarbeitungsprozesse unterliegt das Ethylenoxidoligomer keiner Zersetzung und bleibt im flüssigen Zustand. Das Ethylenoxidoligomer ist durch gute Benetzbarkeit von Polyethylen mit geringer Dichte und von einer Reihe von Mineralfüllstoffen, wie Talk, Kieselerde, Kreide, Kaolin, gekennzeichnet. Der flüssige Aggregatzustand der Appretur ist besonders vorteilhaft mit Rücksicht auf die Möglichkeit der Wiederherstellung von Adhäsionsbindungen nach deren Zerreißen durch Einwirken übermäßiger Kräfte. Auch die Alterungsversuche weisen eine wesentliche Verbesserung der Eigenschaften des Polyethylens mit geringer Dichte nach, welches mit einem erfindungsgemäß präparierten Füllstoff gefüllt wurde.
Die optimal anzuwendende Appreturmenge beträgt 1 bis 10 % (Gewichtsprozent) des Püllstoffanteiles in dem Gemisch je nach dessen Zerkleinerungsgrad. Gleichzeitig besteht die Möglichkeit, die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffes durch Änderung der zugegebenen Menge des flüssigen Ethylenoxidoligomeren zu verändern. Die Ethylenoxidoligomerappretur ist besonders wegen ihres niedrigen Preises, guter Zu-
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gängli.chkeit und des einfachen Überzugsverfahrene der Füllstoffkörner ausgezeichnet als Überzugsmittel geeignet· Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beispiele näher erläutert :
Ausführungsbeispiel
Beispiel 1
2 g des Ethylenoxidoligomeren mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 200 werden in 30 g Wasser gelöst, und dann werden 100 g Kaolin zugegeben, wobei es bis zur Ausbildung einer dichten Masse gerührt wird. Dann wird diese Masse in einem Trockner bei einer Temperatur von 80 0C getrocknet. So vorbereitetes Kaolin wird in einem Gewichtsverhältnis von 6:4 mit dem Polyethylen mit einer Dichte von 0,92 g/cnr vermischt und granuliert. ITach der Granulation erhält man das Produkt mit bedeutend besseren mechanischen Eigenschaften als beim Einsatz als Füllstoff des nichtpräparierten Kaolins«
Nachstehend werden die Ergebnisse angegeben:
nach Beispiel • 107 nach Beispiel 1
1 erhaltenes 106 7,7 ohne Oligomerzu-
Produkt 75 gäbe erhaltenes
. 102 106 Produkt
ο Elastizitätsmodul H/m
106
Reißfestigkeit H/m2 .
Bruchdehnung % / *
Schlagfestigkeit J/m
115
8,4
30
63,8
219134
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Beispiel 2
Das Produkt wird wie im Beispiel 1 vorbereitet, wobei jedoch das Kaolin durch Kreide ersetzt wird und 10 g des Ethylenoxidoligomeren verwendet werden. So präparierte Kreide wird in einem Verhältnis von 5:5 mit dem Polyethylen mit einer Dichte von 0,92 g/cm vermischt. Der erhaltene Werkstoff v/eist wesentlich bessere mechanische Eigenschaften auf als bsim Einsatz nichtpräparierter Kreide.
p C
Elastizitätsmodul N/nr . 10 Reißfestigkeit N/m2 . 106 Bruchdehnung % Schlagfestigkeit J/m2 . 102
nach Beispiel nach Beispiel 156
2 erhaltenes 2 ohne Oligo- 7,6
Produkt merzugabe er 20
haltenes Pro 57,9
dukt
74,2
6,5
215
222,8
Beispiel 3
Das Produkt wird wie im Beispiel 1 vorbereitet, wobei jedoch das Kaolin durch Quarzmehl ersetzt und 1 g des Ethylenoxidoligomeren verwendet wird. Der erhaltene Werkstoff weist wesentlich bessere mechanische Eigenschaften als beim Einsatz des nicht präparierten Quarzmehls auf.
Elastizitätsmodul N/m »10 Reißfestigkeit N/m2.1O6 Bruchdehnung % Schlagfestigkeit J/m2,102
20 • 8. 1980 18
AP C 08 K/219 134
57 043 Beispiel 3
- 7 - Oligomerzu-
nach'Beispiel nach örhaltenes
3 erhaltenes ohne Produkt
Produkt gäbe
90,2
7,1
90 135,4
139,3 7,4
50
92,2
Die Gemische mit nichtmodifizierten Füllstoffen' weisen ein hohes Elastizitätsmodul und niedrige Bruchdehnung auf· Diese Werkstoffe sind brüchig und nicht streckbar·
Die Einführung des Modifizierungsmittels, wie in den Beispielen 1t 2 und 3» bewirkt eine Verminderung des Elastizitätsmoduls, eine grundsätzlich unveränderte Reißfestigkeit und wesentlich erhöhte Bruchdehnung.
Die hohen Werte der Kerbschlagfestigkeit (Brüchigkeitsmaß) und große Bruchdehnung ergeben sich aus der bedeutenden Adhäsionserhöhung zwischen dem Füllstoff und dem Polyolefin infolge der Einführung des Modifizierungsmittels· Die bedeutende Erhöhung der Bruchdehnung bewirkt es, daß die aus den modifizierten Füllstoffen erhaltenen Werkstoffe streckbar und elastisch sind·
Beispiel 4
Das Produkt wird wie im Beispiel 1 vorbereitet, wobei das Polyethylen durch isotaktisches Polypropylen mit einer Dichte von 0,885 g/cm , das Kaolin durch Kreide ersetzt und '10 g des Ethylenoxidoligomeren verwendet v/erden. So präparierte Kreide wird in einem Gewichtsverhältnis von 5:5 mit dem isotaktischen Polypropylen vermischt· Der erhaltene
19.1
20, 8. 1980
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Werkstoff v/eist wesentlich bessere mechanische Eigenschaften als beim Einsatz nichtpräparierter Kreide und nicht gefüllten Polypropylens» Das ergibt sich aus den nachstehenden Angaben:
Gewichts- Elastizi- Pieß- Bruch- Schlagverhält- tätsmodul spannung dehnung festigkeit nis 5 :5
N/m2.106 N/m2.10*
J/m2.102
PP+ Kreide 940
PP+ Kreide
+10$ S Ölig.' 570
PP 480
16,8
15,8 22,5
90
420 850
48,5
79,7 55,0
Beispiel 5
Das Produkt wird wie im Beispiel 4 durch Vermischung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren präparierten Kreide in einem Gewichtsverhältnis von 6:4 mit dem isotaktischen Polypropylen mit einer Dichte von 0,885 g/cnr vorbereitet« Der erhaltene Werkstoff weist wesentlich bessere mechanische Eigenschaften auf als beim Einsatz der nichtpräparierten Kreide und des nicht gefüllten Polypropylens. Das ergibt sich aus den nachstehenden Angaben:
191-34
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AP C 08 K/219 134
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Gewichtsverhältnis
Elaetizi- Fließ-
Bruch-
Schlag-
tätsmodul spannung dehnung ^ festigkeit N/m2.106 N/m2.10^ %
PP + Kreide 1200 16, 9 30 31 ,4
PP + Kreide
+ 10 % Ölig. 550 11, 8 320 63 ,0
PP 480 22, 5 850 550

Claims (2)

  1. 20. 8. 1980
    AP C 08 K/219 134 .·* 57 043 18
  2. 2 19134 _10.
    Erfindun/^sanapruch
    Verfahren zur Verbesserung der Adhäsion zwischen dem Mineralfüllstoff und einem thermoplastischen Polymeren, gekennzeichnet dadurch, daß der Mineralfüllstoff vor dessen Vermischung mit dem thermoplastischen Polymeren mit einer
    Schicht von flüssigem Ethylenoxidoligomer, eventuell unter Anwesenheit eines Verdünnungsmittels überzogen wird, wobei die verdünnte Masse bei einer Temperatur von 50 bis 200 0C getrocknet wird·
DD80219134A 1979-02-21 1980-02-19 Verfahren zur verbesserung der adhaesion zwischen dem fuellstoff und einem thermoplastischen polymeren DD149230A5 (de)

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