DD203063A1 - Kombinationen aus thermoplasten und partikulaeren verstaerkerstoffen - Google Patents

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DD203063A1 DD23539481A DD23539481A DD203063A1 DD 203063 A1 DD203063 A1 DD 203063A1 DD 23539481 A DD23539481 A DD 23539481A DD 23539481 A DD23539481 A DD 23539481A DD 203063 A1 DD203063 A1 DD 203063A1
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particulate
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ethylene
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Konrad Buehler
Klaus Gruber
Juergen-Peter Koinzer
Adolf Wurbs
Hans-Joachim Derdulla
Ulrich Langbein
Birgitt Putzer
Karl-Heinz Maedebach
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Leuna Werke Veb
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Abstract

Es sollten Thermoplastkombinationen entwickelt werden, die eine hohe Waermeformbestaendigkeit, Maszhaltigkeit, Haerte, Steifigkeit und gute dielektrische Eigenschaften besitzen. Diese Anforderungen werden durch Kombinationen aus 20 bis 99 % Ethylen-Norbornen-Kopolymeren und 1 bis 70 % partikulaeren Verstaerkerstoffen, gegebenenfalls unter Zusatz von Elasten und Thermoplasten, erfuellt. Geeignete partikulaere Verstaerkerstoffe sind anorganische partikulaere Verstaerkerstoffe wie Kreide, Silikate, Metalloxide oder organische partikulaere Verstaerkerstoffe wie Holzmehl oder Duroplastmikrokugeln. Die Kombinationen aus Ethylen-Norborne-Kopolymeren und partikulaeren Verstaerkerstoffen koennen in der Elektrotechnik sowie im Maschinenbau und Fahrzeugbau und im Behaelterbau eingesetzt werden.

Description

235 3 9 4
Λ —
VEB Leuna-Werke Leuna, 20. 11. 1981
"Walter Ulbricht" -
LP 81 104
Titel der Erfindung
Kombinationen aus Thermoplasten und partikulären Yerstärkerstoffen
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft mit partikulären Verstärkerstoffen gefüllte Thermoplaste, die unter hohen Dauerbela3tungen und bei hohen Temperaturen eingesetzt werden. Die Anwendung der Kombinationen erfolgt auf Einsatzgebieten, bei denen eine hohe Wärmestandfestigkeit, Druckfestigkeit, Hydrolysebeständigkeitr und gute dielektrische Eigenschaften gefordert werden.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Mit partikulären Yerstärkerstoffen gefüllte Thermoplaste werden in Anwendungsgebieten eingesetzt, bei denen Halbzeuge und Plastformteile hohen statischen Bauerbelastungen ausgesetzt sind.
-t. OtL 1331*975654
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Die Auswahl der speziellen Thermoplast-Verstärkerstoff-Kombinationen erfolgt nach den spezifischen Anforderungen des konkreten Anwendungsfalles· Dabei wird die 7/ärmeformbeständigkeit der mit partikulären Verstärkerstoffen gefüllten Thermoplaste weitgehend durch die Wärmeformbeständigkeit der Plastmatrix bestimmt. Eine besondere Bedeutung für gute Werkstoffeigenschaften besitzt die Teilchengröße des partikulären Verstärkerstoffs und dessen homogene Verteilung in der Polymeraatrix sowie der Zusatz von Haftvermittlern zur Verbesserung der Grenzflächenhaftung zwischen Verstärkerstoff und Plastmatrix (K. Thinius, Plaste und Kautschuk 17 (1970) 9, 653 - 59; S. Sinbinder, Mech. Kunststoffe (1969) 5, 1038-45; R. Hauser, ?la3t. Technol. 15 (1969) 12, 33; Japan Plastics Age 18 (1980) 173, 38-44, DD-PS 111 086, DE-OS 2425 259).
Polyamid-6 und Polyamid-6,6 das mit partikulären Verstärkerstoffen wie Alumosilikate, Kreide oder Mikroglaskugeln gefüllt ist, besitzt gegenüber ungefülltem Polyamid-o bzw. Polyamid-6,б eine verbesserte Festigkeit, Zähigkeit und geringere Verzugsneigung, ebenfalls bei längerem Gebrauch bei höheren Temperaturen (Chem. Rundschau (Solothuern) 33 (1980) 1/2, 1-12; Chem· Industrie (Düsseldorf 103 (1980) 3, A 110). Kombinationen aus Polyamid und feinteiligem Eisenoxid bzw. Barimnierrit besitzen magnetische Eigenschaften (Modern Plastics (Lausanne) 10 (1980) 3, 44) und werden in Kleinstmotoren eingesetzt.
Ir. PVG-hart bewirkt der Zusatz partikulärer Füllstoffe -л-іе Kalziumkarbonat eine bedeutende Verbesserung der Kerbschlagzähigkeit, wenn die Teilchendimension bei etwa 1μπ liegt (H. Schlumpf, Kunststoffe 70 (1980) 6, 331-336).
Der Zusatz partikulärer Füllstoffe wie Talkum und Glimmer führt in Kombinationen mit Polypropylen su einer Verbesserung der Harte, Steifheit, Zeitstandfestigkeit und WärmeformbestänGigkeiT;, die Pcmstcffa besitzen eine verringerte Scawindung und einen niedrigen ,Värmeausdeanung3koeffizienten.
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Kombinationen aus PE-niederer Dichte mit 50 % Kaolin und 10 % Ethylen-Vinylazetat-Kopolymer besitzen eine dreifach höhere Biegespannung gegenüber nichtmodifiziertem PE-niederer Dichte, Zugfestigkeit und Kerbschlagzähigkeit bleiben trotz des hohen Anteils an partikulärem- Verstärkerstoff erhalten.
Paserförmige Verstärkerstoffe sind partikulären Verstärkerstoffen in Bezug auf die Erhöhung der Wärmeformbeständigkeit und Biegefestigkeit zwar überlegen, die hohen Kosten faserförmiger Verstärkerstoffe gegenüber partikulären Verstärkerstoffen führen jedoch zu einer Einschränkung des Einsatzes dieser Kombinationen. Kombinationen mit partikulären Verstärkerstoffen liegen im Preisniveau dagegen niedriger als der nichtmodifizierte Plast.
Pur spezifische Einsatzgebiete im Maschinen- und Automobilbau, in der Peinwerktechnik, Elektrotechnik und Elektronik, bei denen gute dielektrische Eigenschaften, eine hohe Wärmeform— beständigkeit, Maßhaltigkeit und Steifigkeit gefordert werden, sind vorgenannte Kombinationen ungeeignet. Bei Kombinationen aus Polyamiden und sphärischen Verstärkerstoffen führt die Was8eraufnähme der Polyamidmatrrx zu einem Abfall der dielektrischen Eigenschaften, der Steifigkeit und zu Dxmensionsänderungen· Der HacJJiteil von PE- und pVC-Verstärkerstoff-Kombinationen liegt in der geringen Dauergebrauchstemperatur. Polyethylen- und Polypropylen/Verstärkerstoff-Kombinationen besitzen für vorgenannte''Einsatzgebiete1 "eine zu niedrige Steifigkeit. .
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung sind Thermoplasxkombinationen mit partikulären Verstärkerstoffen, die über gute anwendungstechnische Eigenschaften verfügen.
Darlegung des Wesens der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Thermoplastkombinationen zu entwickeln, die eine hohe Wärmeformbeständigkeit, Maßhaltigkeit, Härte, Steifigkeit und gute dielektrische Eigenschaften besitzen.
Diese Aufgabe wird durch Kombinationen aus Thermoplasten und partikulären Verstärkerstoffen, gegebenenfalls unter Zusatz ▼on Stabilisatoren, Haftvermittlern, Vernetzern, Glasfasern, Gleitmitteln und Pigmenten gelöst, wobei erfindungsgemäß die Kombinationen 1 bis 70 % partikuläre Verstärkerstoffe, 20 bis 99 % Ethylen-Sorbornen-Kopolymer und gegebenenfalls 1 bis 60 # eines weiteren Thermoplaste und/oder 1 bis 35 % Elast enthalten·
Mit Vorteil enthalten die Kombinationen als partikuläre Verstärkerstoffe anorganische Verstärkerstoffe wie Kreide, geaahlener Kalkstein, gemahlener Marmor, Kaoline, Glimmer, Talkum, Tone, Silikate, Siliziumdioxid, hochdisperse Kieselsäuren, Mikroglaskugeln, Mikrohohlglaskugeln, gemahlene Glasfasern, Gesteinsmehi, Asbestmehl, Ruß, Metallpulver, Metalloxide, sowie partikuläre organische Verstärkerstoffe 'wie Duroplastmikrokugeln, Thermoplastregenerate, Holzmehl, bTußschalenmehl u.a.
Die Grenzflächenhaftung zwischen dem partikulärem Verstärkerstoff und dem Ethylen-Norborned^Kopolymer kaoa.-xiurch Haftvermittler wie Silane und deren Derivate, Fettsäuresalze, Зроху-verbindungen, Titanate, modifizierte Fettsäuren, Ester, durca Monomere wie Akrylsäure, Methakrylsäure und deren Derivate, polymere und Kopolymere der Akrylsäure, Methakrylsäure and deren Derivate erfolgen, weiterhin wird die Grenzflächenhaftung Verstärkerstoff/Ethylen-Norbornen-Kopolymer mintela Vorbehandlung des Füllstoffs durch Schwingmahlen, Bestraolung, Ultra3challbehandlung u.a. verbessert.
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Des weiteren können die Werkstoffeigenschaften von Kombinationen aus Ethylen-Norbornen-Kopolymeren and partikulären Verstärkerstoffen durch Zusatz weiterer Thermpplaste wie Polyethylen, Polypropylen, Polyamide, Polyester, Polykarbonate, Polyether, Polyphenylenoxid, Polyfluorolefine modifiziert werden*
Die Schlagzähigkeit und Kerbschlagzähigkeit der Kombinationen aus Ethylen-Norbornen-Kopolymeren und partikulären Verstärkerstoffen werden durch Zusatz von Elasten wie Naturkautschuk, elastomere Ethylen-Ko-und-Terpolymere bzw. -Pfropfkopolymere, Polybutadien, elastomere Butadien Ko-und-Terpolymere bzw. -Pfropfkopolymere, chloriertes und chlorsulfonrertes Polyethylen, Polyisobutylen, Polyisopren, Polychloropren, Chlorhydrin- Kautschuke , Butylkautschuk, Silikonkautschuk, PoIysulfidkautschuk, Pluorkarbonkautscb.uk, Nitrosokautschuk,' Karboxynitrosokautschuk, Polyakrylatkautschuk und Polyurethankautschuk oder Mischungen aus diesen Elasten verbessert.
Die. Herstellung der Kombinationen erfolgt in Einschneckenoder Doppelschneckenextrudern mit guter Homogenisierwirkung bei Verarbeitungstemperaturen ia. Bereich von 500 bis 560 K. Dabei können die Komponenten gleichzeitig dosiert werden, oder es erfolgt «ine Vorhomogenisierung von Einzelkomponenten, z.B. Herstellung eines Bateas von partikulärem Verstärkerstoff mit dem Elast, Abmischung des Batchs mit dem Sthylen-Norbornen-Kopolymer und Homogenisierung im Extruder.
Mit steigendem Gehalt an partikulärem Verstärkerstoff nehmen 3iegemodul, Härte, Vicat-Temperatur und Lösungsmittelbeständigkeit der Kombinationen zu.
Von wesentlichem Einfluß auf die Werkstoffeigenschaften der Kombination sind ebenfalls Zusammensetzung und Morphologie des partikulären Verstärkerstoffs, Art and Konzentration des
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Haftvermitilers und des Elastzusatzes sowie Zusammensetzung und Molinassenverteilung des Ethylen-Norbornen-Kopolymers.
Ausftihrungsbeispiele Beispiel 1
70 Teile eines mit 0,2 % 4,4 '-Thio-bis-O-methyl-o-tert.-butylphenol) stabilisierten Sthylen-Norbornen-Kopolymers mit einer Yicat-Temperatur von 402 K, einem Biege-E-Modul von
2 2
3800 N/mm , einer Kugeldruckhärte von I46 H/mm , einer Kerb-
schlagfestigkeit von 1,2 KJ/m und einer Heρtanaufnähme von 21 % nach 170 Std. Lagerung bei 298 K werden mit 30 Teilen unbehandelter Kreide gemischt und bei 520 K im Extruder homogenisiert.
Die Vica-c-Temperatur des mit Kreide als partikulärem Yerstärkeratoff gefüllten Sthylen-Norbornen-KoDolymers beträgt 411 K,
ρ ρ
der Biege-B-Modul 4500 IT/mm , die Kugeldruckhärte 171 U/mm ,
— 2
die ^erbschlagfestigkeit 1,3 KJ/m und die Heρtanaufnähme
13 % nach 170 Std«. Lagerung bei 298 K· Beispiel 2
48 Teile eines mit 0,2 % 4,4'-Thio-bi3-(3-methyl-6-tert.-butylphenol) stabilisierten Ethjlen-iiorbomen-Kopolymers gemäß Beispiel 1 werden mit 40 Teilen unbehand^iter Kreide und 12 Teilen eines Sthylen-Yinylazetat-Kopolymers (Vinylazetatgehalt von 32 % und Schmelzindex β g/Min bei 373 K) bei 520 K im Extruder homogenisiert.
Die Yicat-Temperatur der Kombination beträgt 407 K,der Biege-S-Modul 3300 N/mm2, die Kugeldruckhärte 120 ^Т/літ2, die Kerb-
Schlagfestigkeit 2,8 KJ/m und die Heptanaufnahne 18 % nach 170 Std· Lagerung bei 298 K-
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Beispiel 3
63 Teile des in Beispiel 1 eingesetzten Ethylen-Norbornen-Kopolymers werden mit 30 Teilen Mikroglaskugeln 0 1 bis 2^m and 7 Teilen Ethylen-Propylen-Terpolymerkautschuk gemischt und bei 5Ю K im Extruder homogenisiert· Die Kombination besitzt eine Vicat-Temperatur von 404 K, einen Biege-E-Modul von 3800 N/mm , eine Kerbschlagfestigkeit von 2,2 KJ/m2 und eine Härte von 150 U/mm ·
Beispiel 4
50 Teile des in Beispiel 1 eingesetzten Ethylen-üorbornen-r Kopolymers werden mit 15 Teilen Polyamid-6 und 35 Teilen gemahlenen Duroplastabfällen gemischt und im Extruder bei 520 K homogenisiert» Die Kombination besitzt eine Visat-Temperatür von 416 K, einen Biege-E-Modul von 4400 11/mm , eine Kerb-
Schlagfestigkeit von 1,4 KJ/m , eine Härte von 158 N/mm und eine Heptanaufnahme von 9 % nach 170 Std· Lagerung bei 298 K.
Beispiel 5
80 Teile des in Beispiel 1 eingesetzten Ethylen-Norbornen-Sopolymers werden mit 20 Teilen Kaolin bei 520 K im Ssxruder homogenisiert· Die Kombination besitzt eine Yicat-Temperatür
2 von 420 K, einendBiege-E-Modul von 4300 N/mm , eine Kerb-
• 2 2
Schlagfestigkeit von 1,8 mj/mm und eine Härte von 138 N/mm .
Beispiel б
20 Teile des in Beispiel 1 eingesetzten Ethylen-Norbornen-Kopolymers werden mit 35 Teilen Polyphenylenoxid, 15 Teilen Styrol-Butadien-Kautschuk und 30 Teilen Asbestmehl bei 525 K im Extruder homogenisiert· Die Kombinaxion besitzt eine
2 Temperatur von 405 K, einen Biege-E-Modul von 3800 U/mm ,
2 eine Kerbschlagzähigkeit von 2,8 mJ/mm und eine Härte von
130 ϊί/mm2.

Claims (2)

  1. 235394 1
    Erfindungsanspruch
    1. Kombinationen aus Thermoplasten und partikulären Verstärkerstoffen, gegebenenfalls unter Zusatz von Stabilisatoren, Haftvermittlern, Vernetzern, Glasfasern, Gleitmitteln und Pigmenten, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinationen 1 bis 70 % partikuläre Verstärkerstoffe, 20 bis 99 % Ethylen-Uorbornen-Kopolymer und gegebenenfalls 1 bis.60 % eines weiteren Thermoplaste und/oder 1 bis 35 % Blast enthalten.
  2. 2. Kombinationen nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinationen als partikuläre Verstärkerstoffe anorganische partikuläre Verstärkerstoffe wie Kalziumkarbonat, Glimmer, Kaoline, Tone, Silikate, Siliziumdioxid, Metallpulver, « Metalloxide, Salze, Ruß und/oder organische partikuläre Ver3täa:kerstoffe wie Duroplastmikrokugeln, Holzmehl, Thermoplastregenerate enthalten.
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