NO783429L - Blanding av vinylkloridpolymer og et slagstyrkeforbedrende middel - Google Patents

Description

Blanding av vinyIkleridpolymer og et slagstyrkeforbedrende middel

Oppfinnelsen vedrører en blanding av en vinylkloridpolymer og et slagfastmodifiserende middel som gir forbedret slagresistens i sammenligning med vinylkloridpolymeren alene. Det slagfastmodifiserende middel funksjonerer også som et varraeforvridningstemperatur-forbedrende middel og forarbeidelses-hjelpemiddel for vinylkloridpolymeren.

Anvendelsen av tre-trinns akryl-elastoarer-slagfåst-modifiserende midler i blandinger som inneholder en vinylkloridpolymer er kjent og beskrevet i US-patentskrift 3 655 826. I dette tidligere publiserte patentskrift beskrives et tverrbundet (met)akrylat/tverrbundet styren/ikke-tverrbuhdet met-akrylat-eéller akrylatprodukt, og dette additiv sies å funk-sjonere som slagfastmodifiserende middel i blanding med vinyl-kloridpolyraereh. (Spalte 5, linjene 49-52 og 65-70).

Foreliggende oppfinnelse angåt en blanding av (1) en vinylkloridpolymer og (2) en effektiv mengde av et tverrbundet (met)akrylat/tverrbundet styren-akrylnitril/ikke-tverrbuhdet styren-akryinitril-slagfastmodifiserende middel som gir forbedret slagresistens for blandingen i sammenligning med dé til-svarende egenskaper for vinyIkloridpolymeren alene, og som funksjonerer som varmeforvridningstemperatur-forbedrende middel og forarbeidélseshjelpemiddel for vinylkloridpolymeren. Uventet viser blandingen i henhold til foreliggende oppfinnelse for-bedrede strekkverdier og Izod-slagfasthetsverdier i sammenligning med den blandingstype som er beskrevet i US-patentskrift 3 655 826 hvis det redje trinn er et ikke-tverrbundet styren/akrylnitril-produkt. Blandingen i henhold til oppfinnelsen inneholder en vinylkloridpolymer og et tverrbundet (met)akrylat/tverrbundet atyren-akrylnitril/ikke-tverrbundet styren-akrylnitril-slagfastmodifiserende preparat.

Betegnelsen "vinylkloridpolymer" for formålet med foreliggendeoppfinnelse, er definert som omfattende både homo- og kopolymerer av vinylklorid. Betegnelsen anvendes

også for henvisning til klorerte vinylkloridpolymerer som generelt har et klorinnhold på fra 56 til ca. 70 yekt%. Den foretrukne polymer er en homopolymer av vinylklorid, men vinylkloridpolymeren kan også inneholde opp til ca. 50 vekt% av andre etylenisk umettede forbindelser som er kopolymeriserbare med vinylkloridraonomer. Representative etylenisk umettede komonomerer inkluderer: vinylalkanoatene, for eksempel viny1-acetat, vinylpropionat og lignende; vinylidenhalogenidene, for eksempel vinylidenbromid, vinylidenklorid, vinylidenfluorklorid og lignende; umettede hydrokarboner, for eksempel etylen, propyl-

en og isobutylenr halogérierte hydrokarboner, for eksempel klor-

ert etylen og lignende? allylforbindelsene, for eksempel ally1-acetat, allylklorid, allyletyleter og lignende.

Terminologien "tverrbundet (met)akrylat/tverrbundet styren-akrylhitril/ikke-tverrbundet styren-akrylnitrilpolymer-preparat" skai forstås som refererende til den type polymerprodukt som er beskrevet i US-patentskrift 3 944 631. St slikt produkt kan dannes ved følgende tretrinns sekvensielle poly-merisasjohsreaksjon: 1. emulsjonspolymerisering av en monomersats (her be-tegnet "(met)akrylat" for foreliggende oppfinaelses formål),

av minst ett<C>^<->C^Q-alkylakrylat, Cg-C22~a^yinietakrylåt, eller forlikelige blandinger, i et vandig polymerisasjonsmedium.i nær-vear av en effektiv mengde av et egnet di- eller polyetylenisk umettet tverrbindingsmidde1 for en slik monomer, sammen med de C^-Cg-alkylakrylater som er de foretrukne (met)akryiatmonomerer for" anvendelse i dette trinnj

2. emulsjonspolymerisering av en monomersats av styren og akrylnitril.i et vandig polymerisasjonsmedium, også i nærvær av en effektiv mengde av et passende di- eller polyetylenisk umettet tverrbindingsmiddel for en slik monomer, idet polymerisasjonen utføres i nærvær av produktet fra trinn 1 slik at det tverrbundné (met)akrylat og de tverrbundne styren/akryinitril-kompdnenter danner en interpolymer i hvilken de respektive faser omgir og gjennomtrenger hverandre? og 3. enten emulsjons- eller suspensjonspolymérisering av

en monomersats av styren og akrylnitril, i fravær av et tverrbindingsmiddel, i nærvær av det produkt som resulterer f ra. trinn 2.

Om ønskes, kan trinn 1 og 2 reverseres i den ovenfor beskrevne prosess..

Dette produkt, som anvendes som additiv i blandingen

i henhold til oppfinnelsen, omfatter fra ca. 5 til ca. 50 vekt% av minst ett av denovenfor identifiserte tverrbundné (met)-akrylater, fra ca. 5 til ca. 35 vekt% av den tvefrbundne styren/- akrylnitrilkomponent og fra ca. 15 til ca. 90 vekt% av den ikke-tverrbundne styren/akrylnitrilkomponent. De inneholder lite podepolymerisasjon mellom styren/akrylnitril-kopolymersegmentene og den tverrbundné (met)akrylatkomponent„ og det har et be-arbeidelsesområde på fra ca. 199 tii ca. 232,2°C, hvilket skyldes nærvær av potensielt varierende mengder av tre av-vikende polymerfaser i produktet,<y>tterligere detaljer an-gående denne type polymerprodukt kan finnes i US-patentskrift 3 944 631, som herved tas med som referanse.

Blandingen i henhold til oppfinnelsen inneholder:

(1) en vinylkloridpolymer (eventuelt, i kombinasjon med ett eller flere additiver utvalgt blant de konvensjonelle og forlikelige forarbeidelseshjelpemidler, smøremidler, stabilisa-torer, fyllstoffer, andre slagfastmodif!serende midler, flamme-hemmende midler, farvemidler og lignende) og.(2) en effektiv mengde av det ovenfor beskrevne slagfastmodifiserende middel for forbedret slagfast-resistens og forbedret varmeforvridningstemperatur. Generelt vil den mengde av det slagfastmodifiserende middel som anvendes i henhold til oppfinnelsen som vil bli brukt, varierer fra ca. 5 til ca. 95 %, i vekt av hble blandingen, for-trinnsvis fra ca. 25 til ca. 75 %, i vekt av nevnte blanding. Det slagfastmodifiserende middel bør tilsettes i partikkelform med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse som varierer fra cå. 10 til ca. 100 yura i den hensikt å sikre ialt vesentlig jevn

fordeling av modifiseringsmiddel i blandingen. I den hensikt å gi en kommersielt ønskelig grad av slagfastresistens blir den gjennomsnittlige partikkelstørrelse for (raet)akrylat-delen i den modifiserende middel også være fra ca. 0,3 til ca.

1 ^um, med den største grad av slagfastresistens-forbedring

nær øvre del av et slikt område. Det er godt innenfor mulig-hetene til fagmannen på området å utvelge passende reaksjons-betingelser slik at mån får (met)akrylatpartikler som har dette gjennomsnittlige partikkelstørrelsesoraråde. Slike fak-torer som typen av emulgator, konsentrasjonen av emulgatoren, pH-verdien til reaksjpnsmediet og initiatorkonsentrasjonen har

alle innvirkning på partikkelstørrelsen. Generelt sagt vil . anvendelse av mindre initiator, lavere konsentrasjon av emulgator/anvendelse av emulgator som er mindre effektiv

med hensyn til emulger ing monomer ene, samt én-pH-verdi i området fra ca. 5 til ca. 7, være tilbøyelig til å gi større par tikke ls tørr eiser., -

Oppfinnelsen skal i det følgende illustreres ved eksempler.

Eksempel 1 ( for sammenligning) Dette eksempel illusteerer de uventet større Izod-verdier og strekk-slagfasthetsverdier som ble oppnådd for poly-blandingen i henhold til oppfinnelsen, i sammenligning med

den type polyblanding som er beskrevet i US-patentskrift

, 3 655' 826.... ■'.

Fremstilling av de respektive slaqfastmodifiserende addit& aer Trinn 1; Begge additiver ble fremstilt ved at det først ble laget en tverrbundet polybutylakrylatkompohent ved polymerisering i kolbe av den følgende reaksjonsblanding (i hver av seks kolber) i 4)5 timer ved 65°C:

Trinn 2?I dette trinn ble lateksen fra trinn 1 polymeriéert i de reaksjonsmedia som er angitt nedenunder, i nærvær av reaktanter for enten en tverrbundet polystyren-annét-trinirskomponent, i henhold til US-patent 3 655 826 (kolber nr. 1 og 2), eller reaktanter for et tverrbundet styren/åkrylnitril-annet-trinn, i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse (kolbe nr. 3 og 4). Reaksjonen ble ut-ført i 2,5 timer ved 70°C.

Trinn 3: I dette trinn ble de respektive latekser fra trinn 2 polymerisert i de reaksjonsmedia som er angitt nedenunder, for dannelse enten av det additiv som er kjent fra teknikkens standi beskrevet i US-patentskrift 3 655 826 (kolber nr. 1-3) eller det additiv som ble anvendt i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse (kolber nr. 4-6) Polymerisasjonen ble kjørt i 3,25 timer ved 70°C.

Den beregnede sammensetning av additivet i henhold til teknikkens stand i kolber nr. 1-3 (i vekt%) var: Tverrbundet polybutylakrylat - 27,5 % Tverrbundet styren - 10 % Ikke-tverrbundet styren/akrylnitril - 62,5%

Den beregnede sammensetning av additivet i henhold til oppfinnelsen i kolber nr. 4-6 (i vekt%) vårs '

Tverrbundet polybutylakrylat - 27,5 %

Tverrbundet styren/akrylnitril - 10 % ikké-rtyerrbundet styren/akrylnitril 6,2,5 %

Testing av blandinger som inneholder de respektive additiver

Additivene fra henholdsvis kolbene 1-3 og 4-6, ble hver anbrakt i et polyvinylkloridpreparat, og den resulterende blandings fysikalske egenskaper ble målt. Blandingen ble

formet ved blanding av de ingredienser som er angitt nedenunder og anbringelse i en tovalse-mølle som hadde sin front-valse på en témperatur på 179°C og sin bakvalse på en temperatur

på 182 • oC for dannelse av et ark med tykkelse ca. 3 mm. Alle mengder som er angitt nedenunder, er i gram: De fysikalske egenskaper for hver av de ovennevnte satser ble så bestemt Under anvendelse av standard ASTM test-metoder. Sats A er produktet i henhold til oppfinnelsen; mens sats B er blandingen i henhold til US-patent 3,65.5 826 #

r Blandingen i henhold til oppfinnelsen (satsAA) har signifikant høyere strekk- og Izod-slagfasthetsverdier enn blandingen i henhold til teknikkens stand (sats B) , hvilket indikerer større slagfastresistens for blandingen.

Eksempel 2 ■'

En serie blandinger av polyvinylklorid (PVC) og det additiv som ønskes anvendt i forbindelse med oppfinnelsen, ble laget og vurdert med hensyn til Izod-slagfasthét^ "Gardner dart drop" og vafmeforvridningstemperatur. ' Den prosess som ble anvendt for å lage prøvene var som følger: l.y En PVCHmastér baten ble fremstilt i en Henschel-mikser ved sammenblanding av følgende ingrediensér ved 3800 opm: Stabilisatoren blé tilsatt til PVC da denne hadde en temperatur på 60°C, forarbeidelseshjelpemidlet da temperaturen var 71,1°C, smøreraidlet ved en temperatur på 93,3°C, og hele satsen ble så oppvarmet til 110°C til den var homogen, og den ble så avkjølt til romtemperatur; 2. PVC-master batch'en fra trinn 1 blé blandet med varierende mengder av den type additiv som blé anvendt i sammenligningseksempel 1, med en gjennomsnitlig partikkel-størrelse for (met)akrylatkomponenten på fra ca. 0,65 +0,15^um. Blandingen ble.utført i en Henschel-mikser ved 3800 opm og en temperatur på ca. 48,9°C» og 3. De forskjellige blandinger av PVC og additiv ble sprøytestøpt (mating: 176,7°C: overføringsseksjons 193,3°C;

dyse: 198,9°C; form, ASTk-type: 51,7°C). :/ k

De følgende tabeller viser resultatene som ble oppnådd for blandinger som inneholdt to forskjellige typer PVC-... harpiks... • •-..v,

Eksempel 3

Dette eksempel illustrerer foreliggende oppfinnelse for blandinger som omfatter klorert polyvinylklorid.

Følgende produkter ble blandet ved en temperatSr på 182 ,■2-187,8°C til dé var homogene, og d©ble støpt til test-plater for testing ved 198,9°C. Alle mengder er gitt i vektdeler;

Izod-slågstyrkeverdiene var 37,0 cm-kg/cm-hakk for produkt nr. 1, 81,6 cm-kg/cm-hakk for produkt nr. 2 og 4,36 cm-kg/cm-hakk for produkt nr. 3 (kontrollerøve).

Eksempel 4

/Dette eksempel illustrerer den økede Isod-slagstyrke når den gjennomsnittlige partikkelstørrelse for (met)akrylatet

i additivet ligger i området fra ca. 0,6 til ca. 0,8^um, sammenlignet med en mindre partikkelstørrelse på 0,18-0,26 yum;

Følgende homogene master batch av PVC ble fremstilt

som beskrevet i eksempel 3 ut fra de følgende ingredienser (alle mengder er gitt i vektdeler):

Master batch'en ble så blandet ved fra ca. 182,2°C til ca. 187,8°Cmed to forskjellige, additiver laget i overensstemmelse med US-patent 3 944 631, idet hvert av disse hadde forskjellige gjennomsnittlige partikkeistørrelser, inntil .det fremkom en homogen blanding. Sammensetningene var:

Testplatene ble laget som beskrevet i eksempel 3, og følgende Izod-slagstyrke-verdier ble oppnådds

Produkt nr» Is 43,5 cm-kg/cm-hakk

Produkt nr. 2: 130,6 cm-kg/cm-hakk.

Ovenstående eksempler illustrerer visse karakteristika og foretrukne utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse og skal ikke forståes i noen begrensende betydning. Rammen for beskyttelsen som kreves, er gitt i de følgende patentkrav.

Claims (10)

1. X. Blanding., karakt er i'sert ved at den består av

   (1) en vinylkloridpolymers© g

   (2) en effektiv mengde av et fev@rrbundét (met)akry-lat/tverrbundet styron/akrylnitril/ikke-tverrbiandet styron/- akrylnitril-slaf fastE rødifiocringsmiddel som gir forbedret slagfasthetsresisteno for blandingen i sammenligning mod vinylklorid-polymeren alene, og som funksjonerer som for-arbeidelseshjelpemiddel og varmeforvridningstemperatur-forbedrende middel fer vinylklorid-polymer© n.
2. 2. Blanding gora angitt i krav 1, k a r a k fe e r i eert vsd at det slagfastmbdifioerG nde middel osaf atter fra ca. 5 til 50 VQkt%-^ tverrbusidet .(mot)akrylat, fra ea. 5 til ca. 35 vekt% tverrbundet styren/akrylnitril, og fra ca.

   15 til ca. 90 vekt% ikke-tverrbundet© feyren/akrylnitril.
3. 3. Blanding som angitt i krav i, karakteri-ss e r t''-'v © d at det slagfastlietBHE ©difi£ i©r@s^ d(^ ■ miéld©!© r til sted© i'ca. 5. til ca. 95 vekt%, regnet-p^ blandingon.
4. 4. Blanding oom angitt i krav 1, k a r a k t@ r i - o e r t v © d, at det slagfasthetsmodifisesrende middel er til stede i ea. 25 til ca.. 75 vektSé, regnet på blandingen*
5. 5. Blanding som angitt i krav 2, karakterisert ved at ået slagfastmodifiserende middel er til stede i en mengde av ca. 5 til ca. 95 vektSé, regnet på blandingen..
6. 6. Blanding som angitt i krav 2, kara k teri-s© r t ved at dot slagfastmodifiserende middel er til ' stede i en.mQ ngd© av-ca. 25 til ca. 75 vektSS, regnet på' blandingen.
7. 7. B£ctå£&9@' sota angitt i krav 1, k a r akt e r i ~ s© r t v © d at åen gjennomsnittlige partikkelstørrelse for det slagfastmedifiserende middel i blandingen varierer fra ca. 10 til ca. 100^ um. o
8. 8. , Blanding som angitt i krav 5, k a r a k t© r i

   sort vedat dén gjennomsnittlige partikkelstørrelse fer det slagfastmodifiserende middel i blandingen varierer

   fra ca, 10 til ca. 100^ ura.
9. 9 a Blanding som angitt i krav 6, karakter i s e r t v © & at don gjennomsnittlige partikkelstørrelse f@ r dot slagfastiaedifi serande middel i blandingen vafierer fra ca. 10 til ca. 100 ymi.
10. 10. Blanding som angitt i krav 1, k a r a kt© r i - s e r t v q d at den gjennomsnittlige partikkelstørrelse for den tverrbundné (met)akrylatkomponent er fra ca. 0,3.til ca. 1,0 yum.