WO2005033186A1 - Mikrogele in vernetzbaren, organischen medien - Google Patents

Mikrogele in vernetzbaren, organischen medien Download PDF

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WO2005033186A1
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microgels
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
    • C08J3/075—Macromolecular gels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04—Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2220/00—Compositions for preparing gels other than hydrogels, aerogels and xerogels

Definitions

  • the invention relates to a composition which has at least one specific organic, crosslinkable medium and at least one microgel which is not crosslinked by high-energy radiation, processes for its preparation, uses of the compositions, microgel-containing polymers prepared therefrom and those produced therefrom Moldings or coatings.
  • rubber gels including modified rubber gels, in mixtures with a wide variety of rubbers, for example in order to improve the rolling resistance in the manufacture of motor vehicle tires (see, for example, DE 4220 563, GB PS 10 78 400 EP 405 216 and EP 854 171 ).
  • the rubber gels are always incorporated into solid matrices.
  • Resin compositions in the production of which radiation-crosslinked microgel particles are also mixed with thermosetting prepolymers (see also EP 1262510 A1).
  • a radioactive cobalt source is mentioned as the preferred radiation source for producing the microgel particles.
  • radiation crosslinking very homogeneously crosslinked microgel particles are obtained.
  • a disadvantage of this type of networking is that a transfer of this method from the laboratory scale to a large-scale plant is not realistic, both from an economic point of view and from an occupational safety perspective.
  • Microgels which are not crosslinked by high-energy radiation are not used in the publications mentioned. Furthermore, when using completely radiation-crosslinked microgels, the module change from the matrix phase to the dispersed phase is immediate.
  • Rubber particles with monomers known. These are prepared by adding the monomers to an aqueous rubber latex with the addition of a dispersant. These writings also mention the possibility of removing the water resulting from the latex. Anhydrous dispersions are not described, however. Dispersions which are anhydrous can practically not be obtained by this process (see also the assessment in DE-A-3742180, page 2, line 10, by the same applicant). However, this is disadvantageous in numerous applications. Furthermore, the dispersions described in the patents mentioned necessarily contain dispersants or emulsifiers by one to achieve homogeneous distribution of the aqueous and organic phases. However, the presence of such emulsifiers or dispersants is very troublesome in many applications.
  • the rubber particles described there are relatively coarse.
  • the inventors of the present invention have now found that it is possible to finely distribute microgels which are not crosslinked by high-energy radiation in crosslinkable, organic media of certain viscosity, for example using a homogenizer.
  • the division of the microgels in the crosslinkable, organic medium down to the primary particle area is, for example, a prerequisite for making the nano-properties of the microgels reproducible in any use, for example when incorporating them into plastics. Thanks to the fine dispersion, critical application properties can be reproducibly adjusted.
  • the compositions according to the invention which contain the special microgels and crosslinkable organic media can open up a large number of new applications for microgels which were not previously accessible with the microgels themselves.
  • microgel-containing liquids open up new application options such as B. pouring, spraying, coating, which have the liquid state as a prerequisite.
  • plastics with completely new properties can be obtained, for example, owing to the fine distributions which can be achieved.
  • the microgel-containing compositions according to the invention can be used in a large number of fields, for example in elastomeric PU systems (cold casting systems and hot casting systems).
  • incompatible materials surprisingly form a homogeneous distribution which remains stable even after prolonged storage (6 months). P.
  • the present invention thus provides a composition comprising at least one crosslinkable organic medium (A) which has a viscosity of less than 30,000 mPas at a temperature of 120 ° C.
  • the viscosity of the crosslinkable organic medium (A) at a temperature of 120 ° C. is preferably less than 10,000 mPas.
  • the viscosity of the crosslinkable organic medium (A) at a temperature of 120 ° C. is less than 1000 mPas.
  • the viscosity of the crosslinkable organic medium (A) is more preferably less than 750 mPas at a temperature of 120 ° C., more preferably less than 500 mPas at a temperature of 120 ° C.
  • the viscosity of the crosslinkable, organic medium (A) is determined at a speed of 5 s "1 using a cone and plate measuring system according to DIN 53018 at 120 ° C.
  • Microgels (B) The microgel (B) used in the composition according to the invention is a microgel which is not crosslinked by high-energy radiation.
  • High-energy radiation here expediently means electromagnetic radiation with a wavelength of less than 0.1 ⁇ m.
  • the use of microgels which are completely homogeneously crosslinked by high-energy radiation is disadvantageous because it is practically impractical to carry out on an industrial scale and raises occupational safety problems.
  • the primary particles of the microgel (B) have an approximately spherical geometry.
  • primary particles are microgel particles that can be recognized as individuals and are dispersed in the coherent phase by suitable physical methods (electron microscope) (cf. e.g. Rompp Lexikon, Lacke und Druckmaschine, Georg Thieme Verlag, 1998).
  • an "approximately spherical" geometry means that the dispersed primary particles of the microgels, when viewed in the composition, for example with an electron microscope, essentially form a circular area. Since the microgels essentially shape when crosslinking the crosslinkable organic medium (A) do not change, the above and following explanations apply in the same way to the microgel-containing compositions obtained by crosslinking the composition according to the invention In the primary particles of microgel (B) contained in the composition according to the invention, the deviation of the diameter of an individual primary particle is defined as
  • d1 and d2 are any two diameters of the primary particle and d1> d2, preferably less than 250%, more preferably less than 200%, more preferably less than 100%, more preferably less than 80%, still more preferably less than 50%.
  • at least 80%, more preferably at least 90%, even more preferably at least 95% of the primary particles of the microgel have a deviation in the diameter, defined as
  • d1 and d2 are any two diameters of the primary particle and d1> d2, from less than 250%, more preferably less than 200%, more preferably less than 100%, more preferably less than 80%, still more preferably less than 50%.
  • Particles are determined using the following procedure. First, as described in the examples, a thin section of the composition according to the invention is produced. Then a transmission electron micrograph is produced with a magnification of, for example, 10,000 times or 200,000 times. In an area of 833.7 nm x 828.8 nm, the largest and smallest diameters are determined manually on 10 microgel primary particles as d1 and d2. If the deviation defined above is at least 80%, more preferably at least 90%, even more preferably at least 95% of the measured microgel primary particles in each case less than 250%, more preferably less than 100%, more preferably less than 80%, even more preferably less than 50% the microgel primary particles have the characteristic of the deviation defined above.
  • the concentration of the microgels in the composition is so high that there is a strong overlay of the visible microgel primary particles, the evaluability can be improved by prior, suitable dilution of the measurement sample.
  • the primary particles of microgel (B) preferably have an average particle diameter of 5 to 500 nm, more preferably 20 to 400 nm, more preferably 20 to 300 nm, more preferably 20 to 250 nm, still more preferably 20 to 99 nm more preferably 40 to 80 nm (diameter specifications according to DIN 53206).
  • Particularly fine-particle microgels are produced by emulsion polymerization by controlling the reaction parameters in a manner known per se (see, for example, HG Elias, Makromolekule, Volume 2, Technology, 5th Edition, 1992, page 99 ff). Since the morphology of the microgels during the polymerization or
  • the average particle diameter of the dispersed primary particles essentially corresponds to the average particle diameter of the dispersed primary particles in the composition obtained by polymerization or crosslinking.
  • the microgels (B) expediently have toluene-insoluble fractions (gel content) of at least about 70% by weight, more preferably at least about 80% by weight, even more preferably at least about 90% by weight , The part insoluble in toluene is thereby in toluo! determined at 23 ° C. 250 mg of the microgel are swollen in 20 ml of toluene with shaking at 23 ° C. for 24 hours.
  • the microgels (B) expediently have a swelling index in toluene at 23 ° C. of less than about 80, more preferably less than 60, even more preferably less than 40.
  • the swelling indices of the microgels (Qi) can particularly preferably be between 1-15 and 1-10. The swelling index is calculated from the weight of the solvent-containing microgel swollen in toluene at 23 ° C. for 24 hours (after centrifugation at 20,000 rpm) and the weight of the dry microgel:
  • Qi wet weight of the microgel / dry weight of the microgel.
  • the microgels (B) expediently have glass transition temperatures Tg from -100 ° C. to + 120 ° C., more preferably from -100 ° C. to + 100 ° C., more preferably from -80 ° C. to +80 ° C. In rare cases, it is also possible to use microgels that do not have a glass transition temperature due to their high degree of crosslinking.
  • Glass temperatures of the microgels (B) below room temperature (20 °) are particularly advantageous in order to leave the tear resistance and hardness largely unaffected in microgel-containing polymer compositions, whereas the rheology of the compositions to be polymerized is influenced in the desired manner.
  • Glass temperatures of the microgels (B) above room temperature (20 °) are advantageous in order to achieve an increase in hardness, greater reinforcement, improved tear propagation resistance in microgel-containing polymer compositions and to influence the rheology of the compositions to be polymerized in the desired manner.
  • the microgels (B) used in the composition according to the invention expediently have a glass transition width of greater than 5 ° C., preferably greater than 10 ° C., more preferably greater than 20 ° C.
  • Microgels which have such a width of the glass transition, are - as opposed to completely homogeneously radiation-crosslinked microgels - generally not completely homogeneously crosslinked. This means that the change in module from the matrix phase to the dispersed phase is not immediate in the crosslinkable or polymerized compositions produced from the compositions according to the invention. As a result, when these compositions are suddenly subjected to stress, there are no tear-off effects between the matrix and the dispersed phase, as a result of which the mechanical properties, the swelling behavior and stress corrosion cracking etc. are advantageously influenced.
  • the glass transition temperatures (Tg) and the width of the glass transition ( ⁇ Tg) of the microgels are determined by differential thermal analysis (DTA, DSC) under the following conditions: For the determination of Tg and ⁇ Tg, two cooling / heating cycles are carried out. Tg and ⁇ Tg are determined in the second heating cycle. For the determinations, 10-12 mg of the selected microgel are placed in a DSC Sample container (standard aluminum pan) from Perkin-Elmer used. The first DSC cycle is performed by first cooling the sample to -100 ° C with liquid nitrogen and then heating it to + 150 ° C at a rate of 20K / min. The second DSC cycle is started by immediately cooling the sample as soon as a sample temperature of + 150 ° C is reached.
  • DTA differential thermal analysis
  • the cooling takes place at a speed of approximately 320 K / min.
  • the sample is heated again to + 150 ° C as in the first cycle.
  • the heating rate in the second cycle is again 20K / min.
  • Tg and ⁇ Tg are determined graphically on the DSC curve of the second heating process. For this purpose, three are on the DSC curve
  • the 1st straight line is created on the curve part of the DSC curve below Tg, the 2nd straight line on the curved branch with Tg passing through Tg and the 3rd straight line on the curved branch of the DSC curve above Tg. In this way, three straight lines with two intersections are obtained. Both intersection points are each characterized by a characteristic temperature.
  • the microgels (B) which are not crosslinked by high-energy radiation and are preferably based on homopolymers or random copolymers can be prepared in the composition according to the invention in a manner known per se (see, for example, EP-A-405 216, EP -A- 854171, DE-A 4220563, GB-PS 1078400, DE 197 01 489.5, DE 197 01 488.7, DE 198 34 804.5, DE 198 34 803.7, DE 198 34802.9, DE 199 29 347.3, DE 199 39 865.8, DE 199 42 620.1, DE 19942 614.7, DE 100 21 070.8, DE 100 38488.9, DE 100 39749.2, DE 100 52 287.4, DE 100 56 311.2 and DE 100 61 174.5).
  • EP-A 405 216, DE-A 4220563 and GB-PS 1078400 claim the use of CR, BR and NBR microgels in mixtures with rubbers containing double bonds.
  • DE 19701 489.5 describes the use of subsequently modified microgels in mixtures with rubbers containing double bonds, such as NR, SBR and BR.
  • Microgels are expediently understood to mean rubber particles which are obtained in particular by crosslinking the following rubbers: BR: polybutadiene, ABR: butadiene / acrylic acid-C1 -4 alkyl ester copolymers,
  • SBR styrene-butadiene copolymers with styrene contents of 1-90, preferably 5-50 percent by weight
  • X-SBR carboxylated styrene-butadiene copolymers
  • FKM fluororubber
  • ACM acrylic rubber
  • NBR polybutadiene-acrylonitrile copolymers with acrylonitrile contents of 5-60, preferably 10-50 percent by weight
  • X-NBR carboxylated nitrile rubbers
  • IIR isobutylene / isoprene copolymers with isoprene contents of 0.5-10 percent by weight
  • BIIR brominated isobutylene / isoprene copolymers with bromine contents of 0.1-10 percent by weight
  • CIIR chlorinated isobutylene / isoprene copolymers with bromine contents of 0.1-10 percent by weight
  • HNBR partially and fully hydrogenated nitrile rubbers
  • EPDM ethylene-propylene-diene copolymers
  • EAM ethylene / acrylate copolymers
  • ENR epoxidized natural rubber or mixtures thereof.
  • the non-crosslinked microgel starting products are expediently prepared by the following methods: 1. Emulsion polymerization
  • the microgels (B) used are preferably those which can be obtained by emulsion polymerization and crosslinking.
  • the following free-radically polymerizable monomers are used for example in the preparation of the microgels used according to the invention by emulsion polymerization: butadiene, styrene, acrylonitrile, isoprene, esters of acrylic and methacrylic acid.
  • Tetrafluoroethylene, vinylidene fluorine, hexafluoropropene, 2-chlorobutadiene, 2,3-dichlorobutadiene and double bond-containing carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid etc., double bond-containing hydroxy compounds such as hydroxyethyl methacrylate, hydroxyethyl acrylate, hydroxybutyl methacrylate, acrylate, methacrylate, methacrylate, methacrylate, acrylate, methacrylate, Vinyl-2-pyrollidone, N-allyl-urea and N-allyl-thiourea as well as secondary amino- (meth) - acrylic acid esters such as 2-tert-butylaminoethyl methacrylate and 2-tert-butylaminoethyl methacrylamide etc.
  • carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid etc.
  • the rubber gel can be crosslinked directly during the emulsion polymerization, as can be achieved by copolymerization with cross-linking multifunctional compounds or by subsequent cross-linking as described below.
  • the use of directly crosslinked microgels is a preferred embodiment of the invention.
  • the acrylates and methacrylates of polyvalent, preferably 2- to 4-valent C2 to C10 alcohols such as ethylene glycol, 1,2-propanediol, butanediol, hexanediol, polyethylene glycol with 2 to 20, preferably 2 to 8, oxyethylene units, neopentyl glycol are suitable , Bisphenol-A, glycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol with unsaturated polyesters from aliphatic di- and polyols as well as maleic acid, fumaric acid and / or itaconic acid.
  • polyvalent, preferably 2- to 4-valent C2 to C10 alcohols such as ethylene glycol, 1,2-propanediol, butanediol, hexanediol, polyethylene glycol with 2 to 20, preferably 2 to 8, oxyethylene units, neopentyl glycol are suitable , Bisphenol-A,
  • the crosslinking to rubber microgels during the emulsion polymerization can also be carried out by continuing the polymerization up to high conversions or in the monomer feed process by polymerization with high internal sales. Another possibility is to carry out the emulsion polymerization in the absence of regulators.
  • the latices which are obtained from the emulsion polymerization. In principle, this method can also be used for non-aqueous polymer dispersions that are accessible in other ways, such as by redissolving. Natural rubber latices can also be crosslinked in this way.
  • Suitable crosslinking chemicals are, for example, organic peroxides, such as dicumyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, bis- (t-butyl-peroxy-isopropyl) benzene, di-t-butyl peroxide, 2,5-dimethylhexane-2,5-dihydroperoxide, 2, 5- Dimethylhexin-3,2,5-dihydroperoxide, dibenzoyl peroxide, bis (2,4-dichlorobenzoyl) peroxide, t-butyl perbenzoate and organic azo compounds such as azo-bis-isobutyronitrile and azo-bis-cyclohexanenitrile as well as di- and
  • Polymer capto compounds such as dimercaptoethane, 1,6-dimercaptohexane, 1,3,5-
  • Trimercaptotriazine and mercapto-terminated polysulfide rubbers such as mercapto-terminated reaction products of bis-chloroethyl formal with sodium polysulfide.
  • the optimum temperature for carrying out the postcrosslinking is of course dependent on the reactivity of the crosslinking agent and can be
  • Particle enlargement can be carried out by agglomeration.
  • microgels which are not completely homogeneously crosslinked are always obtained, which may have the advantages described above.
  • Rubbers which are produced by solution polymerization, can also serve as starting products for the production of the microgels. In these cases, the solutions of these rubbers in suitable organic solutions are used.
  • the desired sizes of the microgels are produced by mixing the rubber solution in a liquid medium, preferably in water, if appropriate with the addition of suitable surface-active auxiliaries, such as, for example, surfactants, using suitable aggregates, so that a dispersion of the rubber in the suitable particle size range is obtained.
  • the crosslinking of the dispersed solution rubbers is carried out as described above for the subsequent crosslinking of emulsion polymers.
  • the aforementioned compounds are suitable as crosslinking agents, and the solvent used for the preparation of the dispersion can optionally be removed, for example by distillation, before the crosslinking.
  • reactive chemicals are, in particular, those compounds with the aid of polar groups such as, for example, aldehyde, hydroxyl, carboxyl, nitrile, etc., and sulfur-containing groups, such as, for example, mercapto, dithiocarbamate, polysulfide, xanthate, thiobenzothiazole and / or dithiophosphoric acid groups and / or unsaturated dicarboxylic acid groups can be chemically bound to the microgels. This also applies to N, N'-m-phenylenediamine.
  • microgel modification is to improve microgel compatibility if the composition according to the invention is used to produce the later matrix into which the microgel is incorporated, or the composition according to the invention is used to incorporate it into a matrix in order to ensure good distributability during production and good coupling to reach.
  • Particularly preferred methods of modification are the grafting of the microgels with functional monomers and the reaction with low molecular weight agents.
  • aqueous microgel dispersion which is used with polar monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) -acrylate, acrylamide, methacrylamide, acrylonitrile, acrolein, N-vinyl-2-pyrollidone, N-allyl-urea and N-allyl-thiourea as well as secondary amino (meth) acrylic acid esters such as 2-tert-butylaminoethyl methacrylate and 2-tert-
  • polar monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) -acrylate, acrylamide, methacrylamide, acrylonitrile, acrolein, N-vinyl-2-
  • microgels with a core / shell morphology are obtained, the shell being said to be highly compatible with the matrix.
  • the monomer used in the modification step be grafted onto the unmodified microgel as quantitatively as possible.
  • the functional monomers are expediently metered in before the microgels have completely crosslinked. In principle, grafting of the microgels in non-aqueous systems is also conceivable, whereby modification with monomers by ionic polymerization methods is also possible in this way.
  • the following reagents are particularly suitable for surface modification of the microgels with low-molecular-weight agents: elemental sulfur, hydrogen sulfide and / or alkyl polymercaptanes, such as 1,2-dimercaptoethane or 1,6-dimercaptohexane, furthermore dialkyl- and dialkylaryldithiocarbamate, such as the alkali metal salts of dimethyl or dibenzyldithiocarbamate, further alkyl and aryl xanthates, such as potassium ethyl xanthate and sodium isopropyl xanthate, and the reaction with the alkali or alkaline earth metal salts of dibutyldithiophosphoric acid and dioctyldithiophosphoric acid and dodecyldithiophosphoric acid.
  • alkyl polymercaptanes such as 1,2-dimercaptoethane or 1,6-dimercaptohexane
  • the reactions mentioned can advantageously also be carried out in the presence of sulfur, the sulfur being incorporated with the formation of polysulfidic bonds.
  • Free radical initiators such as organic and inorganic peroxides and / or azo initiators can be added to add this compound.
  • a modification of microgels containing double bonds, such as by ozonolysis and by halogenation with chlorine, bromine and iodine, are also possible.
  • Another implementation of modified microgels such as the production of hydroxyl group-modified microgels from epoxidized microgels, is also understood as a chemical modification of microgels.
  • the microgels are modified by hydroxyl groups, in particular also on the surface thereof.
  • the hydroxyl group content of the microgels is determined by reaction with acetanydride and titration of the acetic acid released in this process with KOH according to DIN 53240 as the hydroxyl number with the dimension mg KOH / g polymer.
  • the hydroxyl number of the microgels is preferably between 0.1-100, more preferably between 0.5-50 mg KOH / g polymer.
  • the amount of the modifier used depends on its effectiveness and the requirements made in individual cases and is in the range from 0.05 to 30 percent by weight, based on the total amount of rubber microgel used, particularly preferably 0.5-10 percent by weight based on the total amount on rubber gel.
  • the modification reactions can be carried out at temperatures of 0-180 ° C, preferably 20-95 ° C, optionally under pressure of 1-30 bar.
  • the modifications can be carried out on rubber microgels in bulk or in the form of their dispersion, in which case inert organic solvents or else water can be used as the reaction medium in the latter case.
  • the modification is particularly preferably carried out in aqueous dispersion of the crosslinked rubber.
  • compositions according to the invention which contain crosslinkable media which lead to the formation of nonpolar thermoplastic materials (A), such as, for example, polypropylene, polyethylene and block copolymers based on styrene, butadiene and isoprene (SBR, SIR) and hydrogenated isoprene-styrene block copolymers (SEBS), and customary TPE-Os and TPE-Vs, etc.
  • A nonpolar thermoplastic materials
  • A such as, for example, polypropylene, polyethylene and block copolymers based on styrene, butadiene and isoprene (SBR, SIR) and hydrogenated isoprene-styrene block copolymers (SEBS), and customary TPE-Os and TPE-Vs, etc.
  • modified microgels is particularly preferred in compositions according to the invention which contain crosslinkable media which are used to form polar thermoplastic materials (A) to lead, such as PA, TPE-A, PU, TPE-U, PC, PET, PBT, POM, PMMA, PVC, ABS, PTFE, PVDF, etc.
  • A polar thermoplastic materials
  • the average diameter of the microgels produced can, for example, be 0.1 with high accuracy Micrometers (100 nm) + 0.01 micrometers (10 nm) are set so that, for example, a particle size distribution is achieved in which at least 75% of all microgel particles are between 0.095 micrometers and 0.105 micrometers in size.
  • microgels in particular in the range between 5 to 500 nm, can be measured with the same accuracy (at least 75% by weight of all particles lie around the maximum of the integrated grain size distribution curve (determined by light scattering) in a range of + 10% above and below the Maximums) and use.
  • the morphology of the microgels dispersed in the composition according to the invention can be set practically “precisely” and the properties of the composition according to the invention and the plastics produced therefrom, for example, can be adjusted.
  • the processing of the microgels thus produced is preferably based on BR, SBR, NBR, SNBR or Acrylonitrile or ABR can be obtained, for example, by evaporation, coagulation, by co-coagulation with a further latex polymer, by freeze coagulation (cf. US Pat. No. 2,187,146) or by spray drying.
  • flow aids such as CaCO 3 or silica can also be added
  • the microgel (B) is based on rubber, in a preferred embodiment of the composition according to the invention
  • the microgel (B) has a swelling index in toluene at 23 ° C. of 1 to 15.
  • the composition according to the invention preferably has a viscosity of 25 mPas up to 5000000 mPas, more preferably 200 mPas up to 3000000 mPas at a speed of 5 s "1 in a cone plate viscometer according to DIN 53018 at 20 ° C.
  • Organic, crosslinkable medium (A) contains at least one organic medium (A) which, at a temperature of 120 ° C., has a viscosity of less than 30,000 mPas, preferably less than 10,000 mPas, more preferably less than 1,000, more preferably less than 750 mPas, and more preferably less than 500 mPas.
  • the viscosity of the crosslinkable, organic medium (A) is determined at a speed of 5 s "1 using a cone and plate measuring system according to DIN 53018 at 120 ° C.
  • Such a medium is liquid to solid at room temperature (20 ° C), Preferably liquid or flowable.
  • Organic medium in the sense of the invention means that the medium contains at least one carbon atom.
  • C further component
  • liquid, crosslinkable, organic media (A) which are suitable for the preparation of the compositions according to the invention are, for example, polyols based on polyester, polyether or polyether polyester and epoxy resins, unsaturated polyester resins and acrylate resins.
  • the resins or Resin mixtures and their hardener or hardener mixtures are preferably characterized in that one component has a functionality close to 2.0 and the other component has a functionality of preferably 1.5 to 2.5, more preferably 2 to 2.5, so that polymers are formed that are linear or weakly branched but not chemically cross-linked 0) .
  • Polyester polyols are produced by condensation of dicarboxylic acids with excess amounts of di- or polyols or are based on caprolactones 1) .
  • polyether polyols 1 ' Those based on propylene oxide and / or ethylene oxide are preferably used as polyether polyols 1 '.
  • Polyoxytetramethylene glycols 1 ' are also used.
  • alkylene oxides to di- or polyamines leads to nitrogen-containing basic polyethers 1 '.
  • aromatic isocyanates such as TDI (tolylene diisocyanate) or MDI (methylene diphenyl diisocyanate), in certain cases also with NDI (naphthalene-1,5-diisocyanate) or TODI (3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanato) -biphenyl) and their derivatives, aromatic polyisocyanates based on the same or aliphatic isocyanates (HDI, IPDI, H- ⁇ 2 MDI (4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate), HTDI (methylcyclohexyl diisocyanate), XDI (xyylene diisocyanate), TMDI (trimethylhexamethylene diisocyanate) (Dimeryl diisocyanate)) or aliphatic polyisocyanates based on the same basis as the trimers of HDI (hexamethylene diisocyanate) or MDI (trimethylhe
  • Epoxy resins are made by reacting phenols or alcohols with epichlorohydrin. The most important resin in terms of quantity is the bisphenol A diglycidyl ether in addition to the bisphenol F diglycidyl ether 3 '. Other epoxy resins are the diluents such as hexane diglycidyl ether, the epoxy novolaks, the glycidyl esters, the glycidyl amines, the glycidyl isocyanurates and the cycloaliphatic epoxides.
  • Important amines are the aliphatic and cycloaliphatic amines such as diethylenetriamine (DETA), triethylenetetramine (TETA), 3,3 ', 5-trimethylhexamethylenediamine (TMD), isophoronediamine (IPD), m-xylylenediamine (MXDA), the aromatic amines such as methylenedianiline (MDA ), 4,4'-diaminodiphenyl sulfone (DDS), amine adduct such.
  • DETA diethylenetriamine
  • TETA triethylenetetramine
  • TMD 3,3 ', 5-trimethylhexamethylenediamine
  • IPD isophoronediamine
  • MXDA m-xylylenediamine
  • the aromatic amines such as methylenedianiline (MDA ), 4,4'-diaminodiphenyl sulfone (DDS), amine adduct such.
  • Cyclic acid anhydrides are e.g. B. phthalic anhydride (PSA) and
  • Hexahydrophthalic anhydride 4 ' Unsaturated polyester resins are linear, soluble polycondensation products consisting mainly of maleic or fumaric acid and dihydric alcohols, which can be dissolved in a monomer capable of copolymerization, usually styrene, and are polymerized by adding peroxides 5 '.
  • Adipic acid, phthalic acid, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, tetrachlorophthalic acid, tetrabromophthalic acid, heteroacid and endo-methylene-tetrahydrophthalic anhydride can be used as acids in the UP resins.
  • the main diols used for UP resins are 1, 2 and 1, 3-propanediol, ethylene glycol, diethylene glycol, dipfopylene glycol and monoallyl ether of glycerol and trimethylolpropane 5 '.
  • Monomers used in addition to other polymerizable monomers are, for. B. styrene, alpha-methyl styrene, methyl acrylate, methyl methacrylate and vinyl acetate 5 '.
  • the crosslinking of the crosslinkable composition according to the invention is preferably carried out peroxidically or by UV light or electron beams 5 '.
  • the vinyl esters are similar to the unsaturated polyester resins, e.g. B.
  • the liquid, crosslinkable, organic media (A) suitable for the preparation of the compositions according to the invention further include, for example: multifunctional alcohols, such as difunctional alcohols, such as Ethylene glycol, propanediol, butanediol, hexanediol, octanediol, polyether polyols, such as diethylene glycol, dipropylene glycol, polyalkylene oxide diols, such as polyethylene and / or propylene oxide diols, polyhexamethylene carbonate diols, multifunctional alcohols, such as glycerol, trimethylol propane, etc., multifunctional carboxylic acid dihydric acids, cyclic multifunctional carboxylic acids, cyclic acids, cyclic multifunctional carboxylic acids, cyclic acids
  • Tolylene diisocyanate (Tolylene diisocyanate), MDI (methylene diphenyl diisocyanate), NDI (naphthalene-1, 5-diisocyanate), TODI (3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanato-biphenyl) and their derivatives, HDI, IPDI, H i2 MDI ( 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate), HTDI (methylcyclohexyl diisocyanate), XDI (xylylene diisocyanate), TMDI (trimethylhexamethylene diisocyanate), DMI (dimeryl diisocyanate)) or aliphatic polyisocyanates on the same basis as the trimer of HDI (hexamethylene diisocyanate) isocyanate or the IP , in particular oligomerized diisocyanates, blocked polyisocyanates, multifunctional amines, such as those mentioned above
  • crosslinkable media are methyl methacrylate, alkyl methacrylates, alkyl acrylates or mixtures with comonomers such as methacrylates or acrylates, which are cured by peroxides or UV radiation / electron radiation.
  • Particularly preferred crosslinkable organic media are polyols,
  • Polyether polyols polyether diols, polyester diols, polyether ester diols, polyhexamethylene carbonate diols, diisocyanates, polyisocyanate prepolymers. It is also possible to mix the polyfunctional compounds usually referred to as crosslinked (C) of a polymer system as crosslinkable medium in the sense of the invention with the microgels, and to implement the composition obtained with the corresponding component to be crosslinked. In principle, care must be taken to ensure that the microgels can be reactive towards the crosslinkable medium. Polymers or copolymers of the monomers mentioned can also be dissolved in the materials described above. For curing with UV radiation / electron radiation, monomers such as. B. 2-ethylhexyl acrylate (EHA), stearyl acrylate and polyether acrylates such as. B. polyethylene glycol diacrylate 400 (PEG400DA),
  • Polyester acrylates e.g. B. from polyester polyols or corresponding polyol / polycarboxylic acid mixtures by esterification with acrylic acid, urethane acrylates and acrylated polyacrylates used 6 '.
  • the invention further relates to the use of the composition according to the invention for the production of microgel-containing polymers, as explained above. If those components which would lead to the formation of thermoplastic polymers are used as crosslinkable component (A), it is found, quite surprisingly, that microgel-containing polymers are obtained which behave like thermoplastic elastomers.
  • the invention thus relates in particular to thermoplastic elastomers which are obtained by the polymerization or crosslinking of the compositions according to the invention which contain component (A).
  • the invention also relates to the polymers or crosslinking products, in particular the thermoplastic elastomers, which are obtained by crosslinking or polymerizing the compositions containing the microgels and the crosslinkable component (A), and to the moldings and coatings produced therefrom by customary processes.
  • the compositions according to the invention allow particularly simple and uniform incorporation of microgels into polymers, as a result of which the polymers obtained have surprisingly improved properties.
  • the invention thus also relates to a process for the preparation of microgel-containing polymer compositions which comprises mixing at least one crosslinkable, organic medium (A) which is carried out at a temperature of 120 ° C. has a viscosity of less than 30,000 mPas, and comprises at least one microgel (B) which is not crosslinked by high-energy radiation, the subsequent addition of a crosslinking agent (C) for the crosslinkable medium (A) and the subsequent crosslinking or polymerization of the composition ,
  • a crosslinking agent (C) for the crosslinkable medium (A) and the subsequent crosslinking or polymerization of the composition
  • Elastomers are obtained, d. H. Polymers that, due to the presence of the microgel phase, behave like elastomers at low temperatures (such as room temperature), but can be processed like thermoplastics at higher temperatures.
  • the crosslinkable organic medium (A) is a polyol, more preferably a diol, or a mixture thereof and the crosslinking agent (C) is a polyisocyanate, preferably a diisocyanate, or a mixture thereof.
  • monofunctional so-called chain terminators can also be present.
  • the composition according to the invention preferably contains 1 to 60% by weight.
  • composition according to the invention further preferably contains 10 to 99% by weight, more preferably 30 to 95% by weight, even more preferably 40 to 90% by weight, furthermore preferably 50 to 85% by weight of the crosslinkable organic medium (A) .
  • the composition according to the invention preferably consists of the crosslinkable, organic medium (A) and the microgel (B) and optionally the further components below. The presence of water is not preferred
  • compositions containing less than 0.8 wt .-%, more preferably less than 0.5 wt .-% ⁇ water.
  • the presence of water is most preferably excluded ( ⁇ 0.1% by weight).
  • the composition according to the invention can, for example, additionally contain non-crosslinkable organic
  • Media such as in particular organic solvents, saturated or aromatic hydrocarbons, polyether oils, ester oils, polyether ester oils, phosphoric acid esters, silicon-containing oils and halogenated hydrocarbons or combinations thereof, fillers, pigments, catalysts and additives, such as Contain dispersing aids, deaerators, flow agents, leveling agents, aids for substrate wetting, adhesion improvers for controlling the substrate wetting, for controlling conductivity, aids for controlling the color stability, the gloss and the floating.
  • the additives mentioned can be incorporated particularly uniformly into the compositions according to the invention, which in turn leads to an improvement in the polymer compositions produced therefrom.
  • Particularly suitable pigments and fillers for the production of the compositions according to the invention which contain the crosslinkable medium (A) and microgel-containing plastics made therefrom are, for example: inorganic and organic pigments, silicate fillers such as kaolin, talc, carbonates such as calcium carbonate and dolomite, barium sulfate, Metal oxides, such as zinc oxide, calcium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, highly disperse silicas (precipitated and thermally produced silicas), metal hydroxides, such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide, glass fibers and glass fiber products (slats, strands or micro glass balls), carbon fibers, thermoplastic fibers (polyamide, polyester, aramid), Rubber gels based on polychloroprene and / or polybutadiene or also all other previously described gel particles which have a high degree of crosslinking and particle size 5 to 1000 nm.
  • silicate fillers such as kaolin, talc
  • carbonates such as calcium
  • the fillers mentioned can be used alone or in a mixture.
  • 1-30 parts by weight of rubber gel (B), optionally together with 0.1 to 40 parts by weight of fillers, and 30-99 parts by weight of liquid, crosslinkable medium (A) are used to prepare the compositions according to the invention.
  • the compositions according to the invention can contain other auxiliaries such as crosslinking agents, reaction accelerators, anti-aging agents, heat stabilizers, light stabilizers, anti-ozone agents, plasticizers, tackifiers, blowing agents, dyes, waxes, extenders, organic acids, retarders, and filler activators, such as trimethoxysilane, polyethylene glycol, solvents, such as above, or others known in the industries described.
  • auxiliaries are used in customary amounts, which depend, among other things, on the intended use. Usual amounts are, for example, amounts of 0.1 to 80% by weight, preferably 0.1 to 50% by weight, based on the amount of liquid, crosslinkable medium (A) used. In a preferred embodiment, the invention
  • Composition by mixing at least one crosslinkable organic medium (A) which has a viscosity of less than 30,000 mPas at a temperature of 120 ° C. and at least one dry microgel powder (B) (preferably less than 1% by weight) more preferably less than 0.5% by weight of volatile components (no microgel latices are used when mixing components (A) and (B)), which is not crosslinked by high-energy radiation, by means of a homogenizer, a bead mill, a three-roller , a single or multi-shaft extruder screw, a kneader and / or a dissolver, preferably produced by means of a homogenizer, a bead mill or a three-roll.
  • A crosslinkable organic medium
  • B dry microgel powder
  • the kneader in which only very highly viscous (almost solid to solid) compositions can preferably be used, is the most limited, ie it can only be used in special cases.
  • a disadvantage of the pearl mill is the comparatively restricted viscosity range (tends to be preferred for thin compositions), high cleaning effort, expensive product changes in the compositions that can be used, and the abrasion of balls and grinding equipment.
  • the compositions according to the invention are particularly preferably homogenized by means of a homogenizer or a three-roller.
  • compositions according to the invention are very preferably homogenized by means of a homogenizer.
  • the homogenizer allows thin and thick compositions to be processed at high throughput (high flexibility). Product changes are comparatively quick and easy.
  • the microgels (B) are dispersed in the liquid medium (A) in the homogenizer in the homogenizing valve (see Fig. 1).
  • agglomerates are broken down into aggregates and / or primary particles. Agglomerates are physically separable units whose dispersion does not change the primary particle size.
  • valve seat valve seat
  • Homogenized product Homogenized product).
  • the product to be homogenized enters the homogenizing valve at a slow speed and becomes high in the homogenizing gap
  • the dispersion takes place behind the gap mainly due to turbulence and cavitation 7 '.
  • the temperature is expediently from -40 to 140 ° C., preferably from 20 to 80
  • the composition to be homogenized is advantageously homogenized in the device at a pressure of 20 to 4000 bar, preferably 100 to 4000 bar, preferably 200 to 4000 bar, preferably 200-2000 bar, very preferably 500-1500 bar.
  • the number of runs depends on the desired dispersion quality and can vary between one and 40, preferably one to 20, more preferably one to four runs.
  • compositions produced according to the invention have a particularly fine particle distribution, which is achieved in particular with the homogenizer, which is also extremely advantageous with regard to the flexibility of the process with regard to varying viscosities of the liquid media and the resulting compositions and necessary temperatures and the dispersion quality (example 4).
  • the invention further relates to the use of the compositions according to the invention for the production of molded articles and to the molded articles obtainable from the compositions according to the invention.
  • molded articles include: plug connections, damping elements, in particular vibration and shock absorbing elements, acoustic damping elements, profiles, foils, in particular damping foils, floor mats, clothing, in particular shoe inserts, shoes, in particular ski shoes, shoe soles, electronic components, housings for electronic components,
  • the molded articles according to the invention can be produced from the compositions according to the invention by customary processing methods, such as by pouring and spraying via 2-component systems, melt extrusion, calendering, IM, CM, and RIM etc.
  • customary processing methods such as by pouring and spraying via 2-component systems, melt extrusion, calendering, IM, CM, and RIM etc.
  • Example 1 Hydroxyl group-modified SBR gel (RFL 403A) in Desmophen 1150 In the example described below it is shown that under
  • microgel composition according to the invention with particle diameters of 220 nm and smaller can be produced.
  • the table below shows the composition of the microgel composition according to the invention:
  • Desmophen 1150 is a branched polyalcohol with ester and ether groups from Bayer AG for the production of tough elastic coatings.
  • Tego Airex 980 an organically modified polysiloxane, is a deaerator from Tego Chemie Service GmbH.
  • RFL 403A is a cross-linked, surface-modified rubber gel based on SBR from RheinChemie Rheinau GmbH.
  • RFL 403 A consists of 70% by weight butadiene, 22% by weight styrene, 5% by weight
  • Ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) and 3% by weight hydroxyethyl methacrylate (HEMA).
  • 350 g of the Na salt of a long-chain alkylsulfonic acid (368.4 g Mersolat K30 / 95 from Bayer AG)
  • 27 g of the Na salt of methylene-bridged naphthalenesulfonic acid (Baykanol PQ from Bayer AG) are dissolved in 2.03 kg of water and submitted in a 5 l autoclave.
  • the autoclave is evacuated three times and pressurized with nitrogen. Then 872 g of butadiene, 274 g of styrene, 69 g of ethylene glycol dimethacrylate (90%), 38.5 g of hydroxyethyl methacrylate (96%) are added. The reaction mixture is heated to 30 ° C. with stirring. Then an aqueous solution consisting of 25 g of water, 180 mg of ethylenediaminetetraacetic acid (Merck-Schuchardt), 150 mg of iron (II) sulfate * 7H 2 0, 400 mg of Rongalit C (Merck-Schuchardt) and 500 mg of trisodium phosphate * 12H 2 O added.
  • the reaction is started by adding an aqueous solution of 350 mg of p-menthane hydroperoxide (Trigonox NT 50 from Akzo-Degussa) and 25 g of Mersolat K 30/95, dissolved in 25 g of water. After a reaction time of 2.5 hours, the reaction temperature is raised to 40.degree. After a reaction time of 5 hours, the mixture is reactivated with an aqueous solution consisting of 25 g of water in which 25 g of Mersolat K30 / 95 and 350 mg of p-menthane hydroperoxide (Trigonox NT 50) are dissolved. When a polymerization conversion of 95-99% is reached, the polymerization is carried out by adding an aqueous solution of 2.5 g
  • RFL 403B consists of 80% by weight styrene, 12% by weight butadiene, 5% by weight
  • RFL 403 B is produced in analogy to RFL 403 A, with 996 g of styrene, 149 g of butadiene, 62 g of ethylene glycol dimethacrylate and 37 g of hydroxyethyl methacrylate being used in the polymerization.
  • RFL 403A and RFL 403B were obtained from the latex by spray drying.
  • Desmophen 1150 was introduced for the preparation of the composition according to the invention and RFL 403A and Tego Airex 980 were added with stirring using a dissolver.
  • the mixture was left to stand for a day and then further processed with the homogenizer.
  • the composition according to the invention was added to the homogenizer at room temperature and passed through the homogenizer 19 times at 900 to 1000 bar in batch mode.
  • the composition heats up to approx. 40 ° C in the first pass and to approx. 70 ° C in the second pass. It was made sure that the temperature of the composition does not exceed 120 ° C, which was achieved by cooling in the refrigerator.
  • the mean particle diameter of the microgel particles was measured by means of an LS 230 Beckman-Coulter device using laser light scattering.
  • the d50 value of the microgel particles is 112 ⁇ m before the homogenization and 220 nm after the homogenization.
  • the (theoretical) primary particle diameter of 70 nm is achieved in 10% of the particles in the composition. It should be noted that static laser light scattering, in contrast to the ultracentrifuge, does not provide absolute values. With this composition, the values tend to be too high.
  • the LS 230 Beckman-Coulter device uses a static method, laser diffractometry (LD). The measuring range can be expanded by switching on the PIDS technology (PIDS: polarization intensity differential scattering) from 2000 ⁇ m down to 40 nm.
  • compositions according to the invention which contain particles or particle agglomerates with particle diameters mainly in the range from 50 nm to 500 nm, with an average particle diameter of approximately 250 nm, in a homogenizer can be manufactured using 900 to 1000 bar.
  • the following table shows the composition of the microgel paste:
  • RC-PUR KE 8306 is an activated polyol blend for the production of PUR in the cold casting process from RheinChemie Rheinau GmbH.
  • RC-DUR 120 an aromatic polyisocyanate from RheinChemie Rheinau GmbH, is used as the crosslinking component.
  • Byk-LP X 6331 is a breather for PU systems from Byk-Chemie GmbH.
  • RFL 403A is a cross-linked, surface-modified rubber gel based on SBR from Rhein Chemie Rheinau GmbH.
  • RFL 403 B has been described above.
  • RC-PUR KE 8306 was submitted and Byk-LP X 6331 and RFL 403A or RFL 403 B were added with stirring.
  • the mixture was left to stand for at least one day and then further processed with the homogenizer.
  • the composition according to the invention was added to the homogenizer at room temperature and passed twice through the homogenizer at 900 to 1000 bar in batch mode. The first time the microgel paste heats up to approx. 40 ° C, the second time to approx. 70 ° C.
  • the composition according to the invention was then reacted with RC-DUR 120 to form a polymer which belongs to the class of cold cast elastomers (PUR-E).
  • PUR-E cold cast elastomers
  • the particle sizes of the rubber gel particles and agglomerates and the structure of the rubber gel agglomerates in the PU-E obtained were examined by means of TEM images (see FIGS. 2 and 3). Due to the particularly homogeneous distribution of the microgels in the
  • Polyol components of RC-PUR KE 8306 achieve special properties such as improved tear resistance and better impact resistance (see table below). MG content Shore D tear resistance impact resistant
  • the Shore D hardness was measured based on DIN 53505 and the tear propagation resistance based on DIN 53515 at room temperature (approx. 23 ° C).
  • the Charpy impact strength was measured in accordance with DIN EN ISO 179 at 22 ° C.
  • the test rods sent for testing had the dimensions approx. 15.3 cm x 1.5 cm x 1 cm.
  • the morphology is verified with the help of transmission electron microscopy (TEM) images.
  • TEM transmission electron microscopy
  • the thin sections were transferred to copper nets, dried and first examined extensively in the TEM. Thereupon with 80 kV
  • Acceleration voltage with a suitable magnification an area of 833.7 nm * 828.8 nm of a characteristic image section is stored and evaluated using digital image software for documentation purposes.
  • Fig. 2 TEM image of a PUR system (E), produced from a composition according to the invention and RC-DUR 120; Scale 5 ⁇ m (5000 times).
  • Fig. 3 TEM image of a PUR system (E), made from a composition according to the invention and RC-DUR 120; Scale 500 nm (50,000 times).
  • the TEM images show that particles or particle agglomerates with particle diameters are mainly in the range from 50 nm to 500 nm, with an average particle diameter of approx. 250 nm, whereas experience shows that after incorporation of the microgels using a dissolver, the average particle diameter is approx. 120 nm (RFL 403A).
  • the particle sizes found directly in this example support the values determined indirectly in example 1 in the rubber gel paste (D) by means of laser diffractometry (LD). Due to the particularly fine distribution of the microgels in the plastic matrix, improved properties such as higher tear propagation resistance and higher impact strength are achieved.
  • Example 3 Hydroxyl group-modified SBR gel (RFL 403B or RFL 403A) in RC-Phen E 123
  • compositions according to the invention which have been dispersed with the homogenizer have improved properties after curing which are caused by the nanoparticles.
  • the following table shows, for example, the composition of a microgel paste which is nineteen percent microgel:
  • the blends used differ in the amount and type of microgel added.
  • the activator mixture consists mainly of RC-PUR activator 105E and 50% by weight Mesamoll (Bayer AG).
  • RC-Phen E 123 is an inactivated polyol blend for the production of PUR in the cold casting process from RheinChemie Rheinau GmbH.
  • RC-DUR 110 an aromatic polyisocyanate from RheinChemie Rheinau GmbH, is used as the crosslinking component
  • RC-PUR activator 105E is a PU additive from RheinChemie Rheinau
  • Byk-LP X 6331 is a breather for PU systems from Byk-Chemie GmbH.
  • RFL 403A is a cross-linked, surface-modified rubber gel based on SBR from RheinChemie Rheinau GmbH.
  • T-Paste is a filler-containing commercial product from UOP.
  • RC-Phen E 123 was introduced and the activator mixture, Byk-LP X 6331, RFL 403A and T-Paste were added with stirring using a dissolver. The mixture was left to stand for at least one day and then further processed with the homogenizer.
  • the composition according to the invention was added to the homogenizer at room temperature and passed twice through the homogenizer at 900 to 1000 bar in batch mode.
  • the composition according to the invention was then reacted with RC-DUR 110 to form a polymer which belongs to the class of cold cast elastomers.
  • Fig. 7 shows that the hardness increases from 46 Shore A to 71 Shore A when microgel is added.
  • Fig. 8 Tear resistance of the “RC-Phen123- RFL 403B - RC DUR110 system; RT (machine processing).
  • Fig. 8 shows that the tear propagation resistance increases by adding microgel from 6 Nmm “1 to 13 Nrnm " 1 .
  • Example 4 Hydroxyl group modified SBR gel (OBR 1212) in Desmophen 1600U
  • compositions according to the invention which mainly contain primary particles with an average particle diameter mainly of approximately 60 nm, can be produced in a homogenizer by using 900 to 1000 bar ,
  • Desmophen 1600U is a commercial product / polyol (polyether) from Bayer AG.
  • OBR 1212 is a cross-linked, surface-modified rubber gel based on SBR from RheinChemie Rheinau GmbH.
  • OBR 1212 consists of 46.5% by weight of butadiene, 31% by weight of styrene, 12.5% by weight of trimethylolpropane trimethacrylate (TMPTMA) and 10% by weight
  • HEMA Hydroxyethyl methacrylate
  • Desmophen 1600U submitted and add OBR 1212 with stirring using a dissolver.
  • the mixture was left to stand for at least one day and then further processed with the homogenizer.
  • the composition according to the invention was added to the homogenizer at room temperature and passed 4 times through the homogenizer at 900 to 1000 bar in batch mode. The first time the microgel paste heats up to approx. 40 ° C, the second time to approx. 70 ° C. After that was Microgel paste cooled to room temperature and dispersed a third and fourth time.
  • the particle diameter of the latex particles is determined by means of ultracentrifugation (W. Scholtan, H. Lange, "Determination of the Particle Size Distribution of Latices with the Ultracentrifuge", Colloid Journal and Journal for Polymers (1972) Volume 250, Issue, 8).
  • Fig. 9 Differential and integral particle size distribution of OBR 1212 in Desmophen 1600U.
  • Fig. 9 clearly shows that it was possible to redisperse solid OBR 1212 in Desmophen 1600U.
  • the mean particle diameter of the OBR latex and the redispersed OBR 1212 hardly differ (see Fig. 10).
  • Primary particles are primarily present in both materials.
  • Fig. 10 Differential particle size distribution of OBR 1212 latex and of OBR 1212, redispersed in Desmophen 1600U, in comparison.
  • Example 5 Hydroxyl group-modified SBR gels with glass transition temperatures below 20 ° C. in RC-Phen E 123
  • T-Paste is a commercial product from UOP.
  • RC-Phen E 123 is an inactivated polyol blend for the production of PUR in the cold casting process from RheinChemie Rheinau GmbH.
  • RC-DUR 110 an aromatic polyisocyanate from RheinChemie Rheinau GmbH, is used as the crosslinking component.
  • the activator mixture consists mainly of RC-PUR activator 105E and 50% by weight Mesamoll.
  • RC-PUR Aktivator 105E is a PU additive from RheinChemie Rheinau GmbH.
  • the microgels OBR 1211, OBR 1212 and OBR 1223 are cross-linked, surface-modified rubber gels based on SBR from RheinChemie Rheinau GmbH.
  • the microgels are produced analogously to Example 1 for RFL 403 A (see the following table).
  • the density of RC-Phen E 123 is 1.0 g / ml; the density of microgels is usually around 0.96 g / ml, ie due to the Incorporation of microgels, in contrast to inorganic fillers, hardly changes their density in polyols.
  • RC-Phen E 123 was introduced for the preparation of the composition according to the invention and the respective OBR microgel was added with stirring using a dissolver. The mixture was left to stand for at least one day and then further processed with the homogenizer.
  • the composition according to the invention was added to the homogenizer at room temperature and passed through the homogenizer four times at 900 to 1000 bar in batch mode. The first time the microgel paste heats up to approx. 40 ° C, the second time to approx. 70 ° C. The microgel paste was then allowed to cool to room temperature by standing and the process repeated until four passes were reached.
  • the activator mixture and T-paste were then added. The amount of activator was chosen so that a processing time of about 3 minutes was achieved.
  • composition according to the invention was converted with RC-DUR 110 (based on the hydroxyl numbers determined analytically on the microgel + polyol system, the amount of isocyanate was chosen such that a 6% excess was used in each case) to give a polymer which belongs to the class of cold casting elastomers.
  • the properties described below are achieved by adding the microgels in the polyoic component of RC-Phen E 123 (see the following tables).
  • the Shore A hardness was based on DIN 53505, the rebound resilience based on DIN 53512, the tensile properties based on EN ISO 527-1 (standard bars S2 prepared according to DIN 53504) and the tear resistance based on DIN 53515 at room temperature (approx . 23 ° C) measured.
  • the investigated low Tg microgels show that the ratio of the stress values at 300% elongation and 100% elongation is increased compared to microgel-free PU.
  • microgels can advantageously be used to modify the rheology of the polyol component, the density of the system remaining almost unchanged.
  • the microgel-free RC-Phen 123 shows Newtonian flow behavior;
  • the RC-Phen 123 which is five percent of OBR 1212, also has Newtonian flow behavior to a first approximation.
  • the 15 percent RC-Phen 123 on OBR 1223 is strongly thixotropic.
  • the table above shows that the thickening (thixotropy or structural viscosity) is most pronounced for the undispersed mixtures.
  • OBR 1212 is well dispersed even in one pass through the homogenizer, so that the resulting viscosities of the mixtures are low and even similar at 15% OBR 1212.
  • OBR 1223 thickens significantly more than OBR 1212; the mixtures are strongly thixotropic. This shows that the rheological behavior depends on the nature of the microgel. This can be used to easily influence the rheological behavior by selecting the microgel.
  • microgels with glass transition temperatures above room temperature in RC-Phen E 123.
  • Example 6 Hydroxyl group-modified microgels with glass transition temperatures above room temperature (20 °) in RC-Phen E 123
  • compositions according to the invention which have been dispersed with the homogenizer have improved properties after curing which are caused by the nanoparticles.
  • compositions of various microgel pastes 1. RC-Phen 123 89.98 74.955 89.97 79.85 74.8 0.02 0.045 0.03 0.15 0.2
  • RC-Phen E 123 is an inactivated polyol blend for the production of PUR in the cold casting process from RheinChemie Rheinau GmbH.
  • RC-DUR 110 an aromatic polyisocyanate from RheinChemie Rheinau GmbH, is used as the crosslinking component.
  • the activator mixture consists of 10% RC-PUR activator 201 N and 90% by weight Mesamoll (Bayer AG).
  • RC-PUR Aktivator 201 N is a PU additive from RheinChemie Rheinau GmbH.
  • the microgels are cross-linked, surface-modified rubber gels based on SBR, ACN or SNBR from RheinChemie Rheinau GmbH. The microgels are prepared as described in Example 1 for RFL 403 A.
  • L-Paste is a commercial product from UOP.
  • Levasil 300/30 is a commercial product from H.C. Starck.
  • Acticide MBS is a commercial product of Thor GmbH.
  • RC-Phen E 123 was presented and the respective OBR microgel was added with stirring using a dissolver.
  • the mixture was Let stand for at least one day and then further processed with the homogenizer.
  • the composition according to the invention was added to the homogenizer at room temperature and passed through the homogenizer six times at 900 to 1000 bar in batch mode. The first time the microgel paste heats up to approx. 40 ° C, the second time to approx. 70 ° C. The microgel paste was then allowed to cool to room temperature by standing and the process repeated until six runs were reached.
  • the activator mixture and L-paste were then added. The amount of activator was chosen so that a processing time of about 3 minutes was achieved.
  • composition according to the invention was converted with RC-DUR 110 (based on the hydroxyl numbers determined analytically on the microgel + polyol system, the amount of isocyanate was chosen such that a 6% excess was used in each case) to give a polymer which belongs to the class of cold casting elastomers.
  • the properties described below are obtained by adding the microgels to the polyol component of RC-Phen E 123.
  • the Shore A hardness was based on DIN 53505, the
  • the table above shows that the tear strength, the reinforcing effect, the Shore A hardness and the resilience of the resulting microgel-containing polymer compositions are influenced by the type and amount of the microgels used.
  • hydroxyl modified microgels can provide positive compression set of the resulting microgel-containing polymer compositions.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, die mindestens ein spezifisches organisches, vernetzbares Medium und mindestens ein nicht durch energiereiche Strahlen vernetztes Mikrogel aufweist, Verfahren zu ihrer Herstellung, Verwendungen der Zusammensetzungen, daraus hergestellte Mikrogelenthaltende Polymere und daraus hergestellte Formkörper oder Beschichtungen.

Description

MIKROGELE IN VERNETZBAREN, ORGANISCHEN MEDIEN BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, die mindestens ein spezifisches organisches, vernetzbares Medium und mindestens ein nicht durch energiereiche Strahlen vernetztes Mikrogel aufweist, Verfahren zu ihrer Herstellung, Verwendungen der Zusammensetzungen, daraus hergestellte Mikrogel-enthaltende Polymere und daraus hergestellte Formkörper oder Beschichtungen. Es ist bekannt, Kautschukgele, auch modifizierte Kautschukgele, in Abmischungen mit verschiedensten Kautschuken einzusetzen, um beispielsweise den Rollwiderstand bei der Herstellung von KFZ-Reifen zu verbessern (siehe z.B. DE 4220 563, GB-PS 10 78 400 EP 405 216 und EP 854 171). Hierbei werden die Kautschukgele immer in feste Matrices eingearbeitet. Bekannt ist auch Druckfarbenpigmente in dafür geeigneten flüssigen Medien fein verteilt einzuarbeiten, um letztendlich Druckfarben herzustellen (siehe z. B. EP 0 953 615 A2, EP 0 953 615 A3). Hierbei werden Teilchengrößen von bis zu 100 nrn erreicht. Für die Dispergierung können verschiedene Dispergierapparate wie
Perlmühle, Dreiwalze oder Homogenisator verwendet werden. Die Verwendung von Homogenisatoren sowie deren Funktionsweise ist beschrieben im Marketing Bulletin der Fa. APV Homogeniser Group - „High-pressure homogenisers processes, product and applications" von William D. Pandolfe und Peder Baekgaard, hauptsächlich für die Homogenisierung von Emulsionen. Nicht beschrieben in den genannten Dokumenten wird der Einsatz von Kautschukgelen als Feststoffkomponente in Mischungen mit vemetzbaren organischen Medien bestimmter Viskosität mit dem Ziel, feinstverteilte Kautschukgeldispersionen mit Teilchendurchmessern deutlich unter einem μm herzustellen sowie deren Homogenisierung mittels eines Homogenisators. In Chinese Journal of Polymer Science, Band 20, Nr. 2, (2002), 93 - 98, werden durch energiereiche Strahlung vollständig vernetzte Mikrσgele und ihre Verwendung zur Erhöhung der Schlagzähigkeit von Kunststoffen beschrieben. Bei der Herstellung spezieller Epoxyharzzusammensetzungen tritt intermediär eine Mischung aus einem strahlenvernetzten carboxylendgestoppten Nitril-Butadien- Mikrogel und dem Diglycidylether von Bisphenol A auf. Weitere flüssige Mikrogel- enthaltende Zusammensetzungen werden nicht beschrieben. Ähnlich offenbart die US 20030088036 A1 verstärkte wärmehärtende
Harzzusammensetzungen, bei deren Herstellung ebenfalls strahlenvernetzte Mikrogelpartikel mit wärmehärtenden Prepolymeren vermischt werden (s. a. EP 1262510 A1). In diesen Druckschriften wird als bevorzugte Strahlungsquelle zur Herstellung der Mikrogelpartikel eine radioaktive Cobaltquelle erwähnt. Durch den Einsatz der Strahlenvernetzung werden sehr homogen vernetzte Mikrogel-Partikel erhalten. Nachteilig ist an dieser Art der Vernetzung jedoch insbesondere, dass eine Übertragung dieses Verfahrens aus dem Labormaßstab in eine großtechnische Anlage sowohl unter ökonomischen Gesichtspunkten als auch unter Arbeitssicherheitsaspekten nicht realistisch ist. Nicht durch energiereiche Strahlung vernetzte Mikrogele werden in den genannten Druckschriften nicht verwendet. Weiterhin ist bei der Verwendung vollständig strahlenvemetzter Mikrogele die Moduländerung von der Matrixphase zur dispergierten Phase unmittelbar. Hierdurch kann es bei schlagartiger Beanspruchung zu Abreißeffekten zwischen Matrix und dispergierter Phase kommen, wodurch die mechanischen Eigenschaften, das Quellverhalten und die Spannungsrisskorrόsion etc. beeinträchtigt werden. Hinweise auf die Verwendung nicht durch energiereiche Strahlung vernetzter Mikrogele finden sich in den genannten Druckschriften nicht. Aus den DE 2910153 und DE 2910168 sind Dispersionen von
Kautschukteilchen mit Monomeren bekannt. Diese werden durch Versetzen eines wässrigen Kautschuk-Latex mit den Monomeren unter Zusatz eines Dispergators hergestellt. Zwar erwähnen diese Schriften auch die Möglichkeit, dass aus dem Latex resultierende Wasser zu entfernen. Wasserfreie Dispersionen werden jedoch nicht beschrieben. Dispersionen, die wasserfrei sind, können nach diesem Verfahren praktisch nicht erhalten werden (s. a. die Würdigung in der DE-A- 3742180, Seite 2, Zeile 10, des selben Anmelders). Dies ist jedoch bei zahlreichen Anwendungen nachteilig. Weiterhin enthalten die in den genannten Patenten beschriebenen Dispersionen zwingend Dispergatoren bzw. Emulgatoren um eine homogene Verteilung der wässrigen und der organischen Phasen zu erzielen. Die Anwesenheit solcher Emulgatoren bzw. Dispergatoren ist jedoch in vielen Anwendungen sehr störend. Außerdem sind die dort beschriebenen Kautschuk- Partikel relativ grobteilig. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung fanden nun, dass es möglich ist, nicht durch energiereiche Strahlung vernetzte Mikrogele in vernetzbaren, organischen Medien bestimmter Viskosität beispielsweise mit einem Homogenisator fein zu verteilen. Die Zerteilung der Mikrogele in dem vemetzbaren, organischen Medium bis in den Primärpartikelbereich ist beispielsweise eine Voraussetzung, um die Nanoeigenschaften der Mikrogele in jedweden Verwendungen, beispielsweise bei der Einarbeitung in Kunststoffen, insbesondere reproduzierbar nutzbar zu machen. Durch die feine Dispergierung gelingt eine reproduzierbare Einstellung kritischer anwendungstechnischer Eigenschaften. Die erfindungsgemäßen, die speziellen Mikrogele und vernetzbare, organische Medien, enthaltenden Zusammensetzungen können eine Vielzahl neuer Anwendungen von Mikrogelen erschließen, die mit den Mikrogelen selbst bislang nicht zugänglich waren. So eröffnen die mikrogelhaltigen Flüssigkeiten neue Applikations- mögiichkeiten wie z. B. Gießen, Spritzen, Beschichten, die den flüssigen Zustand als Voraussetzung haben. Durch Polymerisation der erfindungsgemäßen, vernetzbare organische Medien und Mikrogel, enthaltenden Zusammensetzungen können aufgrund der erzieibaren feinen Verteilungen beispielsweise Kunststoffe mit völlig neuen Eigenschaften erhalten werden. Die erfindungsgemäßen Mikrogel-enthaltenden Zusammensetzungen können auf einer Vielzahl von Gebieten Anwendung finden, wie z.B. in elastomeren PU-Systemen (Kaltgießsysteme und Heißgießsysteme). In den erfindungsgemäßen Mikrogel-enthaltenden Zusammensetzungen bilden an sich unverträgliche Materialien überraschend eine homogene Verteilung, die auch bei längerer Lagerung (6 Monate) stabil bleibt. P. Pötschke et al., Kautschuk Gummi Kunststoffe, 50 (11 ) (1997) 787 zeigen, dass bei unverträglichen Materialien wie z.B. p-Phenylendiamin-Derivat als dispergierte Phase und TPU als umgebender Phase keine Domänen kleiner als 1,5 μm realisiert werden können. Es ist überraschend, dass mit den Mikrogelen der vorliegenden Erfindung derartig kleine dispergierte Phasen erreicht werden, die die Größe der Primärpartikel (< 100 nm) besitzen. Es wurden weiterhin Mikrogel-haltige Zusammensetzungen vemetzbarer Medien gefunden, für die unterschiedlichstes rheologisches Verhalten festgestellt wurde. In geeigneten Mikrogel-haltigen Zusammensetzungen wurde überraschenderweise eine sehr starke Strukturviskosität oder Thixotropie gefunden. Dies kann genutzt werden, um neben anderen Eigenschaften, das Fließverhalten von beliebigen flüssigen, vernetzbaren Zusammensetzungen durch Mikrogele gezielt zu steuern. Dies kann beispielsweise vorteilhaft ausgenutzt werden bei Füllstoff-haltigen Zusammensetzungen, die zum Sedimentieren neigen. Weiterhin wurde überraschenderweise in aus den erfindungsgemäßen Mikrogel-haltigen Zusammensetzungen hergestellten Kunststoffen eine verbesserte Weiterreißfestigkeit und eine erhöhte Verstärkung, ausgedrückt als das Verhältnis der Spannungswerte bei 300% und 100% Dehnung, festgestellt. Weiterhin kann durch die Wahl der Mikrogel-Glastemperatur die Härte der resultierenden Polymerzusammensetzungen eingestellt werden. Die vorliegende Erfindung stellt somit eine Zusammensetzung bereit, enthaltend mindestens ein vernetzbares, organisches Medium (A), welches bei einer Temperatur von 120°C eine Viskosität von weniger als 30000 mPas aufweist, und mindestens ein Mikrogel (B), das nicht durch energiereiche Strahlen vernetzt ist. Bevorzugt ist die Viskosität des vernetzbaren, organischen Mediums (A) bei einer Temperatur von 120°C weniger als 10000 mPas. Bevorzugter ist die Viskosität des vernetzbaren, organischen Mediums (A) bei einer Temperatur von 120°C weniger als 1000 mPas. Noch bevorzugter ist die Viskosität des vernetzbaren, organischen Mediums (A) weniger als 750 mPas bei einer Temperatur von 120°C, noch bevorzugter weniger als 500 mPas bei einer Temperatur von 120°C. Die Viskosität des vernetzbaren, organischen Mediums (A) wird bei einer Drehzahl von 5 s"1 mit einem Kegel-Platte-Meßsystem nach DIN 53018 bei 120°C bestimmt. Mikrogele (B) Das in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendete Mikrogel (B) ist ein nicht durch energiereiche Strahlung vernetztes Mikrogel. Energiereiche Strahlung meint hier zweckmäßig elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge von weniger als 0,1 μm. Die Verwendung von durch energiereiche Strahlung vollständig homogen vernetzten Mikrogelen ist nachteilig, weil sie im großtechnischen Maßstab praktisch nicht durchführbar ist und Probleme der Arbeitssicherheit aufwirft. Weiterhin kommt es in Zusammensetzungen, die unter Verwendung von durch energiereiche Strahlung vollständig homogen vernetzter Mikrogelen hergestellt wurden, bei schlagartiger Beanspruchung zu Abreißeffekten zwischen Matrix und dispergierter Phase, wodurch die mechanischen Eigenschaften, das Quellverhalten und die Spannungsrisskorrosion etc. beeinträchtigt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Primärpartikel des Mikrogels (B) eine annähernd kugelförmige Geometrie auf. Als Primärpartikel werden nach DIN 53206:1992-08 die durch geeignete physikalische Verfahren (Elektronenmikroskop), als Individuen erkennbare, in der kohärenten Phase dispergierten Mikrogelteilchen bezeichnet (Vgl. z.B. Rompp Lexikon, Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, 1998). Eine „annähernd kugelförmige" Geometrie bedeutet, dass die dispergierten Primärpartikel der Mikrogele bei der Ansicht der Zusammensetzung, beispielsweise mit einem Elektronenmikroskop, erkennbar im wesentlichen eine kreisförmige Fläche abbilden. Da die Mikrogele bei der Vernetzung des vernetzbaren organischen Mediums (A) ihre Form im wesentlichen nicht verändern, gelten die vorstehenden und nachstehenden Ausführungen in gleicher Weise auch für die durch Vernetzung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung erhaltenen mikrogel-enthaltenden Zusammensetzungen. In den in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthaltenen Primärpartikeln des Mikrogels (B) beträgt die Abweichung der Durchmesser eines einzelnen Primärpartikels, definiert als
[(d1 - d2) / d2] x 100, worin d1 und d2 zwei beliebige Durchmesser des Primärpartikels sind und d1 > d2 ist, bevorzugt weniger als 250 %, bevorzugter weniger als 200 %, noch bevorzugter weniger als 100 %, noch bevorzugter weniger als 80 %, noch bevorzugter weniger als 50%. Bevorzugt weisen mindestens 80 %, bevorzugter mindestens 90 %, noch bevorzugter mindestens 95% der Primärpartikel des Mikrogels eine Abweichung der Durchmesser, definiert als
[ (d1 - d2) / d2] x 100,
worin d1 und d2 zwei beliebige Durchmesser des Primärpartikels sind und d1 > d2 ist, von weniger als 250 %, bevorzugter weniger als 200 %, noch bevorzugter weniger als 100 % auf, noch bevorzugter weniger als 80 %, noch bevorzugter weniger als 50%. Die vorstehend erwähnte Abweichung der Durchmesser der einzelnen
Partikel wird nach folgendem Verfahren bestimmt. Zunächst wird wie in den Beispielen beschrieben ein Dünnschnitt der erfindungsgemäßen Zusammensetzung hergestellt. Dann wird eine transmissionselektronen- mikroskopische Aufnahme bei einer Vergrößerung von beispielsweise 10.000fach oder 200.000fach hergestellt. In einer Fläche von 833,7 nm x 828,8 nm wird manuell an 10 Mikrogel-Primärpartikeln der größte und der kleinste Durchmesser als d1 und d2 bestimmt. Liegt die oben definierte Abweichung bei mindestens 80 %, bevorzugter mindestens 90 %, noch bevorzugter mindestens 95% der vermessenen Mikrogel-Primärpartikeln jeweils unter 250 %, bevorzugter unter 100 %, noch bevorzugter weniger als 80 %, noch bevorzugter unter 50 %, so weisen die Mikrogel-Primärpartikeln das oben definierte Merkmal der Abweichung auf. Liegt in der Zusammensetzung die Konzentration der Mikrogele so hoch, dass eine starke Überlagerung der sichtbaren Mikrogel-Primärpartikel erfolgt, kann die Auswertbarkeit durch vorheriges, geeignetes Verdünnen der Messprobe verbessert werden. In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung weisen die Primärpartikel des Mikrogels (B) bevorzugt einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 bis 500 nm, bevorzugter von 20 bis 400 nm, bevorzugter 20 bis 300 nm, bevorzugter von 20 bis 250 nm, noch bevorzugter 20 bis 99 nm, noch bevorzugter 40 bis 80 nm auf (Durchmesserangaben nach DIN 53206). Die Herstellung besonders feinteiliger Mikrogele durch Emulsionspolymerisation erfolgt durch Steuerung der Reaktionsparameter in an sich bekannterWeise (s. z.B. H.G. Elias, Makromoleküle, Band 2, Technologie, 5. Auflage, 1992, Seite 99 ff). Da sich die Morphologie der Mikrogele bei der Polymerisation bzw.
Vernetzung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung im wesentlichen nicht verändert, entspricht der durchschnittliche Teilchendurchmesser der dispergierten Primärpartikel im wesentlichen dem durchschnittlichen Teilchendurchmesser der dispergierten Primärpartikel in der durch Polymerisation bzw. Vernetzung erhaltenen Zusammensetzung. In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung weisen die Mikrogele (B) zweckmäßig in Toluol bei 23°C unlösliche Anteile (Gelgehalt) von mindestens etwa 70 Gew.-%, bevorzugter mindestens etwa 80 Gew.-%, noch bevorzugter mindestens etwa 90 Gew.-% auf. Der in Toluol unlösliche Anteil wird dabei in Toluo! bei 23°C bestimmt. Hierbei werden 250 mg des Mikrogels in 20 ml Toluol 24 Stunden unter Schütteln bei 23°C gequollen. Nach Zentrifugation mit 20.000 Upm wird der unlösliche Anteil abgetrennt und getrocknet. Der Gelgehalt ergibt sich aus dem Quotienten des getrockneten Rückstandes und der Einwaage und wird in Gewichtsprozent angegeben. In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung weisen die Mikrogele (B) zweckmäßig in Toluol bei 23°C einen Quellungsindex von weniger als etwa 80, bevorzugter von weniger als 60, noch bevorzugter von weniger als 40 auf. So können die Quellungsindizes der Mikrogele (Qi) besonders bevorzugt zwischen 1 - 15 und 1-10 liegen. Der Quellungsindex wird aus dem Gewicht des in Toluol bei 23°C für 24 Stunden gequollenen, lösungsmittelhaltigen Mikrogels (nach Zentrifugation mit 20.000 Upm) und dem Gewicht des trockenen Mikrogels berechnet:
Qi = Naßgewicht des Mikrogels /Trockengewicht des Mikrogels.
Zur Ermittlung des Quellungsindex läßt man 250 mg des Mikrogels in 25 ml Toluol 24 h unter Schütteln quellen. Das Gel wird abzentrifugiert und feucht gewogen und anschließend bei 70 °C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und nochmals gewogen. In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung weisen die Mikrogele (B) zweckmäßig Glastemperaturen Tg von -100°C bis +120°C, bevorzugter von -100°C bis +100°C, noch bevorzugter von -80°C bis +80 °C auf. In seltenen Fällen können auch Mikrogele verwendet werden, die aufgrund ihres hohen Vernetzungsgrades keine Glastemperatur aufweisen. Glastemperaturen der Mikrogele (B) unterhalb von Raumtemperatur (20°) sind insbesondere vorteilhaft, um in mikrogelhaltigen Polymerzusammensetzungen die Weitereißfestigkeit und die Härte weitestgehend unbeeinflusst zu lassen, wohingegen die Rheologie der zu polymerisierenden Zusammen- Setzungen in gewünschter Weise beeinflusst wird. Glastemperaturen der Mikrogele (B) oberhalb von Raumtemperatur (20°) sind vorteilhaft, um in mikrogelhaltigen Polymerzusammensetzungen eine Erhöhung der Härte, eine größere Verstärkung, eine verbesserte Weiterreißfestigkeit zu erzielen und die Rheologie der zu polymerisierenden Zusammensetzungen in gewünschter Weise zu beeinflussen. Weiterhin weisen die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung eingesetzten Mikrogele (B) zweckmäßig eine Breite des Glasübergangs von größer als 5 °C, bevorzugt größer als 10°C, bevorzugter größer als 20 °C auf. Mikrogele, die eine solche Breite des Glasübergangs aufweisen, sind in der Regel - im Gegensatz zu vollständig homogen strahlenvernetzten Mikrogelen - nicht vollständig homogen vernetzt. Dies führt dazu, dass die Moduländerung von der Matrixphase zur dispergierten Phase in den aus den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen hergestellten vernetzbaren bzw. polymerisierten Zusammensetzungen nicht unmittelbar ist. Hierdurch kommt es bei schlagartiger Beanspruchung dieser Zusammensetzungen nicht zu Abreißeffekten zwischen Matrix und dispergierter Phase, wodurch die mechanischen Eigenschaften, das Quellverhalten und die Spannungsrisskorrosion etc. vorteilhaft beeinflusst werden. Die Bestimmung der Glasübergangstemperaturen (Tg ) und der Breite des Glasübergangs (ΔTg) der Mikrogele erfolgt durch Differentialthermoanalyse (DTA, engl. DSC) unter folgenden Bedingungen: Für die Bestimmung von Tg und ΔTg werden zwei Abkühl-/Aufheizzyklen durchgeführt. Tg und ΔTg werden im zweiten Aufheizzyklus bestimmt. Für die Bestimmungen werden 10-12 mg des ausgewählten Mikrogels in einem DSC- Probenbehälter (Standard-Aluminium-Pfanne) von Perkin-Elmer eingesetzt. Der erste DSC-Zyklus wird durchgeführt, indem die Probe zuerst mit flüssigem Stickstoff auf-100°C abgekühlt und dann mit einer Geschwindigkeit von 20K/min auf +150°C aufgeheizt wird. Der zweite DSC-Zyklus wird durch sofortige Abkühlung der Probe begonnen, sobald eine Probentemperatur von +150°C erreicht ist. Die Abkühlung erfolgt mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 320 K/min. Im zweiten Aufheizzyklus wird die Probe wie im ersten Zyklus noch einmal auf +150°C aufgeheizt. Die Aufheizgeschwindigkeit im zweiten Zyklus ist erneut 20K/min. Tg und ΔTg werden graphisch an der DSC-Kurve des zweiten Aufheizvorgangs bestimmt. Für diesen Zweck werden an die DSC-Kurve drei
Geraden angelegt. Die 1. Gerade wird am Kurventeil der DSC-Kurve unterhalb Tg, die 2. Gerade an dem durch Tg verlaufenden Kurvenast mit Wendepunkt und die 3. Gerade an dem Kurvenast der DSC- Kurve oberhalb Tg angelegt. Auf diese Weise werden drei Geraden mit zwei Schnittpunkten erhalten. Beide Schnittpunkte sind jeweils durch eine charakteristische Temperatur gekennzeichnet. Die
Glastemperatur Tg erhält man als Mittelwert dieser beiden Temperaturen und die Breite des Glasübergangs ΔTg erhält man aus der Differenz der beiden Temperaturen. Die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthaltenen, nicht durch energiereiche Strahlung vernetzten Mikrogele (B), die bevorzugt auf der Basis von Homopolymeren oder statistischen Copolymeren sind, können in an sich bekannter Weise hergestellt werden (s. zum Beispiel EP-A- 405 216, EP-A- 854171 , DE-A 4220563, GB-PS 1078400, DE 197 01 489.5, DE 197 01 488.7, DE 198 34 804.5, DE 198 34 803.7, DE 198 34802.9, DE 199 29 347.3, DE 199 39 865.8, DE 199 42 620.1 , DE 19942 614.7, DE 100 21 070.8, DE 100 38488.9, DE 100 39749.2, DE 100 52 287.4, DE 100 56 311.2 und DE 100 61 174.5). In den Patent(anmeldungen) EP-A 405 216, DE-A 4220563 sowie in GB-PS 1078400 wird die Verwendung von CR-, BR- und NBR-Mikrogelen in Mischungen mit doppelbindungshaltigen Kautschuken beansprucht. In DE 19701 489.5 wird die Verwendung von nachträglich modifizierten Mikrogelen in Mischungen mit doppelbindungshaltigen Kautschuken wie NR, SBR und BR beschrieben. Unter Mikrogelen werden zweckmäßig Kautschukpartikel verstanden, die insbesondere durch Vernetzung folgender Kautschuke erhalten werden: BR: Polybutadien, ABR: Butadien/Acrylsäure-C1 -4Alkylestercopolymere,
IR: Polyisopren,
SBR: Styrol-Butadien-Copolymerisate mit Styrolgehalten von 1-90, vorzugsweise 5-50 Gewichtsprozent, X-SBR: carboxylierte Styrol-Butadien-Copolymerisate
FKM: Fluorkautschuk,
ACM: Acrylatkautschuk,
NBR: Polybutadien-Acrylnitril-Copolymerisate mit Acrylnitrilgehalten von 5- 60, vorzugsweise 10-50 Gewichtsprozent, X-NBR: carboxlierte Nitrilkautschuke
CR: Polychloropren
IIR: Isobutylen/Isopren-Copolymerisate mit Isoprengehalten von 0,5-10 Gewichtsprozent, BIIR: bromierte Isobutylen/Isopren-Copolymerisate mit Bromgehalten von 0,1-10 Gewichtsprozent,
CIIR: chlorierte Isobutylen/Isopren-Copolymerisate mit Bromgehalten von 0,1-10 Gewichtsprozent,
HNBR: teil- und vollhydrierte Nitrilkautschuke
EPDM: Ethylen-Propylen-Dien-Copolymerisate, EAM: Ethylen/Acrylatcopolymere,
EVM: Ethylen/Vinylacetatcopolymere
CO und
ECO: Epichlorhydrinkautschuke,
Q: Silikonkautschuke, AU: Polyesterurethanpolymerisate,
EU: Polyetherurethanpolymerisate
ENR: Epoxydierter Naturkautschuk oder Mischungen davon. Die Herstellung der unverπetzten Mikrogel-Ausgangsprodukte erfolgt zweckmäßig durch folgende Methoden: 1. Emulsionspolymerisation
2. Lösungspolymerisation von Kautschuken, die über Variante 1 nicht zugänglich sind,
3. Außerdem können natürlich vorkommende Latices wie z.B. Naturkautschuklatex eingesetzt werden. In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung sind die verwendeten Mikrogele (B) bevorzugt solche, die durch Emulsionspolymerisation und Vernetzung erhältlich sind. Bei der Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Mikrogele durch Emulsionspolymerisation werden beispielsweise folgende, radikalisch polymerisierbare Monomere eingesetzt: Butadien, Styrol, Acrylnitril, Isopren, Ester der Acryl- und Methacrylsäure. Tetrafluorethylen, Vinylidenfluord, Hexafluorpropen, 2-Chlorbutadien, 2,3-Dichlorbutadien sowie doppelbindungshaltige Carbonsäuren wie z.B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Itakonsäure etc., doppelbindungshaltige Hydroxyverbindungen wie z.B. Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxyethylacrylat, Hydroxybutylmethacrylat, Aminfunktionalisierte (Meth)acrylate, Acrolein, N-Vinyl-2-pyrollidon, N-Allyl- Hamstoff und N-Allyl-Thioharnstoff sowie sekundäre Amino-(meth)- acrylsäureester wie 2-tert-Butylaminoethylmethacrylat und 2-tert- Butylaminoethylmethacrylamid etc. Die Vernetzung des Kautschukgels kann direkt während der Emulsionspolymerisation, wie durch Copolymerisation mit vernetzend wirkenden multifunktionellen Verbindungen oder durch anschließende Vernetzung wie untenstehend beschrieben erreicht werden. Die Verwendung von direkt vernetzten Mikrogelen stellt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar. Bevorzugte multifunktionelle Comonomere sind Verbindungen mit mindestens zwei, vorzugsweise 2 bis 4 copolymerisierbaren C=C- Doppelbindungen, wie Diisopropenylbenzol, Divinylbenzol, Divinylether, Divinylsulfon, Diallylphthalat, Triallylcyanurat, Triallylisocyanurat, 1 ,2-Polybutadien, N,N'-m-Phenylenmaleimid, 2,4-Toluylenbis(maleimid) und/oder Triallyltrimellitat. Darüber hinaus kommen in Betracht die Acrylate und Methacrylate von mehrwertigen, vorzugsweise 2- bis 4-wertigen C2 bis C10 Alkoholen, wie Ethylenglykol, Propandiol-1,2, Butandiol, Hexandiol, Polyethylenglykol mit 2 bis 20, vorzugsweise 2 bis 8 Oxyethyleneinheiten, Neopentylglykol, Bisphenol-A, Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Sorbit mit ungesättigten Polyestern aus aliphatischen Di- und Polyolen sowie Maleinsäure, Fumarsäure, und/oder Itaconsäure. Die Vernetzung zu Kautschuk-Mikrogelen während der Emulsionspolymerisation kann auch durch Fortführung der Polymerisation bis zu hohen Umsätzen oder im Monomerzulaufverfahren durch Polymerisation mit hohen internen Umsätzen erfolgen. Eine andere Möglichkeit besteht auch in der Durchführung der Emulsionspolymerisation in Abwesenheit von Reglern. Für die Vernetzung der unvemetzten oder der schwach vernetzten Mikrogel-Ausgangsprodukte im Anschluß an die Emulsionspolymerisation setzt man am besten die Latices ein, die bei der Emulsionspolymerisation erhalten werden. Prinzipiell kann diese Methode auch bei nichtwässrigen Polymerdispersionen angewandt werden, die auf andere Weise wie z.B. durch Umlösung zugänglich sind. Auch Naturkautschuklatices können auf diese Weise vernetzt werden. Geeignete, vernetzend wirkende Chemikalien sind beispielsweise organische Peroxide, wie Dicumylperoxid, t-Butylcumylperoxid, Bis-(t-butyl-peroxy- isopropyl)benzol, Di-t-butylperoxid, 2,5-Dimethylhexan-2,5-dihydroperoxid, 2,5- Dimethylhexin-3,2,5-dihydroperoxid, Dibenzoylperoxid, Bis-(2,4- dichlorobenzoyl)peroxid, t-Butylperbenzoat sowie organische Azoverbindungen, wie Azo-bis-isobutyronitril und Azo-bis-cyclohexannitril sowie Di- und
Polymercaptoverbindungen, wie Dimercaptoethan, 1,6-Dimercaptohexan, 1,3,5-
Trimercaptotriazin und Mercapto-terminierte Polysulfidkautschuke wie Mercapto- terminierte Umsetzungsprodukte von Bis-Chlorethylformal mit Natriumpolysulfid. Die optimale Temperatur zur Durchführung der Nachvernetzung ist naturgemäß von der Reaktivität des Vernetzers abhängig und kann bei
Temperaturen von Raumtemperatur bis ca. 180 °C gegebenenfalls unter erhöhtem Druck durchgeführt werden (siehe hierzu Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, 4. Auflage, Band 14/2, Seite 848). Besonders bevorzugte Vernetzungsmittel sind Peroxide. Die Vernetzung C=C-Doppelbindungen enthaltender Kautschuke zu
Mikrogelen kann auch in Dispersion bzw. Emulsion bei gleichzeitiger, partieller, ggf. vollständiger, Hydrierung der C=C- Doppelbindung durch Hydrazin wie in US 5,302,696 oder US 5,442,009 beschrieben oder ggf. andere Hydrierungsmitteln, beispielsweise Organometailhydridkomplexe erfolgen. Vor, während oder nach der Nachvernetzung kann ggf. eine
Teilchenvergrößerung durch Agglomeration durchgeführt werden. Bei dem erfindungsgemäß verwendeten Herstellungsverfahren werden stets nicht vollständig homogen vernetzte Mikrogele erhalten, die die oben beschriebenen Vorteile aufweisen können. Auch Kautschuke, die durch Lösungspolymerisation hergestellt werden, können als Ausgangsprodukte für die Herstellung der Mikrogele dienen. In diesen Fällen geht man von den Lösungen dieser Kautschuke in geeigneten organischen Lösungen aus. Man stellt die gewünschten Größen der Mikrogele dadurch her, daß man die Kautschuklösung in einem flüssigen Medium, vorzugsweise in Wasser gegebenenfalls unter Zugabe geeigneter oberflächenaktiver Hilfsmitteln wie z.B. Tensiden mittels geeigneter Aggregate mischt, so daß eine Dispersion des Kautschuks im geeigneten Teilchengrößenbereich erhalten wird. Für die Vernetzung der dispergierten Lösungskautschuke geht man wie zuvor für die nachträgliche Vernetzung von Emulsionspolymerisaten beschriebenen, vor. Als Vernetzer eignen sich die zuvor genannten Verbindungen, wobei man das für die Herstellung der Dispersion eingesetzte Lösungsmittel gegebenenfalls vor der Vernetzung z.B. destillativ entfernen kann. Als Mikrogele zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung können sowohl nicht-modifizierte Mikrogele, die im wesentlichen keine reaktiven Gruppen insbesondere an der Oberfläche aufweisen als auch, modifizierte, mit funktioneilen Gruppen, insbesondere an der Oberfläche modifizierte Mikrogele verwendet werden. Letztere können durch chemische Umsetzung der bereits vernetzten Mikrogele mit gegenüber C=C-Doppelbindungen reaktiven Chemikalien hergestellt werden. Diese reaktiven Chemikalien sind insbesondere solche Verbindungen, mit deren Hilfe polare Gruppen wie z.B. Aldehyd-, Hydroxyl-, Carboxyl-, Nitril- etc. sowie schwefelhaltige Gruppen, wie z.B. Mercapto-, Dithiocarbamat-, Polysulfid-, Xanthogenat-, Thiobenzthiazol- und/oder Dithiophosphorsäuregruppen und/oder ungesättigte Dicarbonsäuregruppen an die Mikrogele chemisch gebunden werden können. Dies trifft auch auf N,N'-m- Phenylendiamin zu. Ziel der Mikrogelmodifizierung ist die Verbesserung der Mikrogelverträglichkeit, wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung zur Herstellung der späteren Matrix, in die das Mikrogel eingearbeitet ist, oder die erfindungsgemäße Zusammensetzung zur Einarbeitung in eine Matrix verwendet wird, um eine gute Verteilbarkeit bei der Herstellung sowie eine gute Ankopplung zu erreichen. Besonders bevorzugte Methoden der Modifizierung sind die Pfropfung der Mikrogele mit funktioneilen Monomeren sowie die Umsetzung mit niedermolekularen Agentien. Für die Pfropfung der Mikrogele mit funktionellen Monomeren geht man zweckmäßigerweise von der wässrigen Mikrogeldispersion aus, die man mit polaren Monomeren wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Itakonsäure, Hydroxyethyl- (meth)-acrylat, Hydroxypropyl-(meth)-acrylat, Hydroxybutyl-(meth)-acrylat, Acrylamid, Methacrylamid, Acrylnitril, Acrolein, N-Vinyl-2-pyrollidon, N-Allyl- Hamstoff und N-Allyl-Thiohamstoff sowie sekundären Amino-(meth)- acrylsäureester wie 2-tert-Butylaminoethylmethacrylat und 2-tert-
Butylaminoethylmethacrylamid unter den Bedingungen einer radikalischen Emulsionspolymerisation umsetzt. Auf diese Weise werden Mikrogele mit einer Kern/Schale-Morphologie erhalten, wobei die Schale eine hohe Verträglichkeit mit der Matrix aufweisen soll. Es ist wünschenswert, daß das im Modifikationsschritt verwendete Monomer möglichst quantitativ auf das unmodifizierte Mikrogel aufpfropft. Zweckmäßigerweise werden die funktioneilen Monomere vor der vollständigen Vernetzung der Mikrogele hinzudosiert. Prinzipiell denkbar ist auch eine Pfropfung der Mikrogele in nichtwässrigen Systemen, wobei auf diese Weise auch eine Modifikation mit Monomeren durch ionische Polymerisationsmethoden möglich wird. Für eine Oberflächenmodifikation der Mikrogele mit niedermolekularen Agentien kommen insbesondere folgende Reagentieή in Frage: elementarer Schwefel, Schwefelwasserstoff und/oder Alkylpolymercaptanen, wie 1,2- Dimercaptoethan oder 1 ,6-Dimercaptohexan, desweiteren Dialkyl- und Dialkylaryldithiocarbamat, wie den Alkalisalzen von Dimethyldithiocarbamat und/oder Dibenzyldithiocarbamat, ferner Alkyl- und Arylxanthogenaten, wie Kaliumethylxanthogenat und Natriumisopropylxanthogenat sowie die Umsetzung mit den Alkali- oder Erdalkalisalzen der Dibutyldithiophosphorsäure und Dioctyldithiophosphorsäure sowie Dodecyldithiophosphorsäure. Die genannten Reaktionen können vorteilhafterweise auch in Gegenwart von Schwefel durchgeführt werden, wobei der Schwefel unter Bildung polysulfidischer Bindungen mit eingebaut wird. Zur Addition dieser Verbindung können Radikalstarter wie organische und anorganische Peroxide und/oder Azoinitiatoren, zugesetzt werden. Auch eine Modifikation doppelbindungshaltiger Mikrogele wie z.B. durch Ozonolyse sowie durch Halogenierung mit Chlor, Brom und Jod kommen infrage. Auch eine weitere Umsetzung modifizierter Mikrogele wie z.B. die Herstellung hydroxylgruppenmodifizierter Mikrogele aus epoxydierten Mikrogelen wird als chemische Modifikation von Mikrogelen verstanden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Mikrogele durch Hydroxyl- Gruppen insbesondere auch an der Oberfläche davon modifiziert. Der Hydroxylgruppengehalt der Mikrogele wird durch Umsetzung mit Acetanydrid und Titration der hierbei frei werdenden Essigsäure mit KOH nach DIN 53240 als Hydroxyl-Zahl mit der Dimension mg KOH/g Polymer bestimmt. Die Hydroxylzahl der Mikrogele liegt bevorzugt zwischen 0,1-100, noch bevorzugter zwischen 0,5- 50 mg KOH/g Polymer. Die Menge des eingesetzten Modifizierungsmittels richtet sich nach dessen Wirksamkeit und den im Einzelfall gestellten Anforderungen und liegt im Bereich von 0,05 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge an eingesetztem Kautschuk-Mikrogel, besonders bevorzugt sind 0,5-10 Gewichtsprozent bezogen auf Gesamtmenge an Kautschukgel. Die Modifizierungsreaktionen können bei Temperaturen von 0-180 °C, bevorzugt 20-95 °C, ggf. unter Druck von 1-30 bar, durchgeführt werden. Die Modifizierungen können an Kautschuk-Mikrogelen in Substanz oder in Form ihrer Dispersion vorgenommen werden, wobei beim letzten Fall inerte organische Lösungsmittel oder auch Wasser als Reaktionsmedium verwendet werden können. Besonders bevorzugt wird die Modifizierung in wäßriger Dispersion des vernetzten Kautschuks durchgeführt. Die Verwendung von unmodifizierten Mikrogelen ist insbesondere bei erfindungsgemäßen Zusammensetzungen bevorzugt, die vernetzbare Medien enthalten, die zur Bildung von unpolaren thermoplastischen Werkstoffen (A) führen, wie zum Beispiel Polypropylen, Polyethylen und Blockcopolymeren auf Basis von Styrol, Butadien und Isopren (SBR, SIR) sowie hydrierten Isopren- Styrol-Blockcopolymeren (SEBS), und üblichen TPE-Os und TPE-Vs, etc. Die Verwendung von modifizierten Mikrogelen ist insbesondere bei erfindungsgemäßen Zusammensetzungen bevorzugt, die vernetzbare Medien enthalten, die zur Bildung von polaren thermoplastischen Werkstoffen (A) führen, wie zum Beispiel PA, TPE-A, PU, TPE-U, PC, PET, PBT, POM, PMMA, PVC, ABS, PTFE, PVDF, etc. Der mittlere Durchmesser der hergestellten Mikrogele kann mit hoher Genauigkeit beispielsweise auf 0,1 Mikrometer (100 nm) + 0,01 Mikrometer (10 nm) eingestellt werden, so dass beispielsweise eine Teilchengrößenverteilung erreicht wird, bei der mindestens 75 % aller Mikrogel-Partikel zwischen 0,095 Mikrometer und 0,105 Mikrometer groß sind. Andere mittlere Durchmesser der Mikrogele insbesondere im Bereich zwischen 5 bis 500 nm lassen sich mit gleicher Genauigkeit (mindestens Gew.-75 % aller Teilchen liegen um das Maximum der integrierten Korngrößenverteilungskurve (bestimmt durch Lichtstreuung) in einem Bereich von + 10 % oberhalb und unterhalb des Maximums) herstellen und einsetzen. Dadurch kann die Morphologie der in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung dispergierten Mikrogele praktisch „punktgenau" eingestellt und damit die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Zusammensetzung sowie der daraus beispielsweise hergestellten Kunststoffe eingestellt werden. Die Aufarbeitung der so hergestellten Mikrogele vorzugsweise auf Basis von BR, SBR, NBR, SNBR oder Acrylnitril oder ABR kann beispielsweise durch Eindampfen, Koagulation, durch Co-koagulation mit einem weiteren Latexpolymer, durch Gefrierkoagulation (vgl. US-PS 2187146) oder durch Sprühtrocknung erfolgen. Bei der Aufarbeitung durch Sprühtrocknung können auch handelsübliche Fließhilfen wie beispielsweise CaCO3 oder Kieselsäure zugesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zusammensetzung basiert das Mikrogel (B) auf Kautschuk. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Zusammensetzung ist das Mikrogel (B) durch funktionelle, gegenüber C=C- Doppelbindungen reaktive Gruppen modifiziert. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Mikrogel (B) einen Quellungsindex in Toluol bei 23 °C von 1 bis 15 auf. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung weist bevorzugt eine Viskosität von 25 mPas bis zu 5000000 mPas, bevorzugter 200 mPas bis zu 3000000 mPas bei einer Drehzahl von 5 s"1 in einem Kegelplattenviskosimeter nach DIN 53018 bei 20°C auf. Organisches, vernetzbares Medium (A) Die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält mindestens ein organisches Medium (A), welches bei einer Temperatur von 120°C eine Viskosität von weniger als 30000 mPas, bevorzugt weniger als 10000 mPas, bevorzugter weniger als 1000, noch bevorzugter weniger als 750 mPas und noch bevorzugter weniger als 500 mPas aufweist. Die Viskosität des vernetzbaren, organischen Mediums (A) wird bei einer Drehzahl von 5 s"1 mit einem Kegel-Platte-Meßsystem nach DIN 53018 bei 120°C bestimmt. Ein solches Medium ist bei Raumtemperatur (20°C) flüssig bis fest, bevorzugt flüssig bzw. fließfähig. Organisches Medium im Sinne der Erfindung bedeutet, dass das Medium mindestens ein Kohlenstoffatom enthält. Bevorzugt handelt es sich bei den vernetzbaren, organischen Medien (A) um solche, die über Heteroatome enthaltende funktionelle Gruppen oder C=C- Gruppen vernetzbar sind. Diese weisen im allgemeinen die oben genannten Viskositäten auf, es ist erfindungsgemäß jedoch auch möglich vernetzbare Medien mit höheren Viskositäten zu verwenden und diese mit weiteren vernetzbaren Medien niedrigerer Viskosität zu mischen, um die vorstehend genannten Viskositäten einzustellen. Als Komponente (A) werden bevorzugt bei Raumtemperatur (20°C) flüssige, vernetzbare Medien eingesetzt, die im allgemeinen durch Reaktion mit einer weiteren Komponente (C), beispielsweise durch radikalische, insbesondere peroxidische Vernetzung in Gegenwart von Radikalstartern oder durch UV- Strahlung, durch Polyaddition oder Polykondensation, wie im folgenden aufgeführt, zu Kunststoffen ausgehärtet werden. Die Wahl einer zur Vernetzung geeigneten Komponente (C) für ein geeignetes vernetzbares organisches Medium (A) ist an sich dem Fachmann geläufig, und es kann auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen werden. Die für die Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen geeigneten flüssigen, vernetzbaren, organischen Medien (A) sind beispielsweise Polyole auf Polyester-, Polyether- oder Polyetherpolyesterbasis und Epoxidharze, ungesättigte Polyesterharze und Acrylatharze. Die hier beschriebenen Harze bzw. Harzmischungen und ihre Härter bzw. Härtermischungen sind bevorzugt dadurch gekennzeichnet, dass eine Komponente eine Funktionalität nahe 2,0 hat und die andere Komponente eine Funktionalität von bevorzugt 1 ,5 bis 2,5 bevorzugter von 2 bis 2,5 besitzt, so dass Polymere entstehen, die linear oder schwach verzweigt, aber nicht chemisch vernetzt sind0). Es können auch Zusätze mono- und multi- funktionellen Komponenten mit der Funktionalität 1 bis ca. 4, bevorzugt 1 - 3 eingesetzt werden, wobei in der Summe Funktionalitäten von etwa 1 ,5 bis 2,5 resultieren. Polyesterpolyole werden durch Kondensation von Dicarbonsäuren mit überschüssigen Mengen von Di- oder Polyolen hergestellt oder beruhen auf Caprolactonen1). Als Polyetherpolyole werden bevorzugt solche auf Basis Propylenoxid und/oder Ethylenoxid eingesetzt1'. Auch kommen Polyoxytetramethylenglykole zum Einsatz1'. Die Anlagerung von Alkylenoxiden an Di- oder Polyamine führt zu stickstoffhaltigen basischen Polyethern1'. Die genannten Polyole werden bevorzugt mit aromatischen Isocyanaten, wie TDI (Toluylendiisocyanat) oder MDI (Methylendiphenyldiisocyanat), in bestimmten Fällen auch mit NDI (Naphthalin- 1 ,5-diisocyanat) oderTODI (3,3'-Dimethyl-4,4'-diisocyanato-biphenyl) und deren Derivaten, aromatischen Polyisocyanaten auf gleicher Basis oder aliphatischen Isocyanaten (HDI, IPDI, H-ι2MDI (4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat), HTDI (Methylcyclohexyldiisocyanat), XDI (Xyiylendüsocyanat), TMDI (Trimethylhexamethylendiisocyanat), DMI (Dimeryldiisocyanat)) oder aliphatischen Polyisocyanaten auf gleicher Basis wie dem Trimeren des HDI (Hexamethylendiisocyanat) oder des IPDI (Isophorondiisocyanat) umgesetzt2'. Epoxidharze werden mit a inischen Härter, Aminaddukten, Aminen oder Polyaminen oder Säureanhydriden ausgehärtet.
Epoxidharze werden hergestellt durch Umsetzung von Phenolen oder Alkoholen mit Epichlorhydrin. Das auch mengenmäßig bedeutendste Harz ist der Bisphenol- A-Diglycidylether neben dem Bisphenol-F-Diglycidylether3'. Weitere Epoxidharze sind die Verdünner wie Hexandiglycidylether, die Epoxid-Novolake, die Glycidylester, die Glycidylamine, die Glycidylisocyanurate und die cycloaliphatischen Epoxide. Wichtige Amine sind die aliphatischen und cycloaliphatischen Amine wie Diethylentriamin (DETA), Triethylentetramin (TETA), 3,3',5- Trimethylhexamethylendiamin (TMD), Isophorondiamin (IPD), m-Xylylendiamin (MXDA), die aromatischen Amine wie Methylendianilin (MDA), 4,4'- Diaminodiphenylsulfon (DDS), Amin-Addukt wie z. B. aus TMD und Bisphenol-A- diglycidylether und DETA-Phenol-Mannichbase, Polyaminoamide wie sie bei der Amidbildung aus Polyethylenaminen und Monomer- und Dimerfettsäuren entstehen, und Dicyandiamid4'. Amine mit geeigneter niedriger Funktionalität sind die entsprechenden alkylierten Typen. Cyclische Säureanhydride sind z. B. Phthalsäureanhydrid (PSA) und
Hexahydrophthalsäureanhydrid4'. Ungesättigte Polyesterharze sind lineare, lösliche Polykondensationsprodukte aus hauptsächlich Malein- bzw. Fumarsäure und zweiwertigen Alkoholen, die in einem zur Copolymerisation befähigten Monomeren, meist Styrol, gelöst sein können, und werden durch Zugabe von Peroxiden polymerisiert5'. Als Säuren können in den UP-Harzen Adipin-, Phthalsäure, Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Tetrachlorphthalsäure, Tetrabromphthalsäure, Hetsäure und Endo-methylen- tetrahydrophthalsäureanhydrid eingesetzt werden. Als Diole für UP-Harze kommen hauptsächlich 1 ,2- und 1 ,3-Propandiol, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Dipfopylenglykol und Monoallylethervon Glycerin und Trimethylolpropan zum Einsatz5'. Verwendete Monomere neben sonstigen polymerisierbaren Monomeren sind z. B. Styrol, alpha-Methylstyrol, Methylacrylat, Methylmethacrylat und Vinylacetat5'. Die Vernetzung der erfindungsgemäßen, vernetzbaren Zusammensetzung wird bevorzugt peroxidisch oder durch UV-Licht bzw. Elektronenstrahlen durchgeführt5'. Den ungesättigten Polyesterharzen ähnlich sind die Vinylester wie sie z. B. von Dow - Derakane und Derakane Momentum - hergestellt werden. Die für die Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen geeigneten flüssigen, vernetzbaren, organischen Medien (A) schließen weiterhin beispielsweise ein: multifunktionelle Alkohole, wie difunktionelle Alkohole, wie Ethylenglykol, Propandiol, Butandiol, Hexandiol, Octandiol, Polyetherpolyole, wie Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Polyalkylenoxiddiole, wie Polyethylen- und/oder Propylenoxiddiole, Polyhexamethylencarbonatdiole, multifunktionelle Alkohole, wie Glycerin, Trimethylolpropan etc., multifunktionelle Carbonsäuren, cyclische Carbonsäureanhydride, multifunktionelle Isocyanate, wie TDI
(Toluylendiisocyanat), MDI (Methylendiphenyldiisocyanat), NDI (Naphthalin-1 ,5- diisocyanat), TODI (3,3'-Dimethyl-4,4'-diisocyanato-biphenyl) und deren Derivate, HDI, IPDI, Hi2MDI (4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat), HTDI (Methylcyclohexyldiisocyanat), XDI (Xylylendiisocyanat), TMDI (Trimethylhexamethylendiisocyanat), DMI (Dimeryldiisocyanat)) oder aliphatischen Polyisocyanaten auf gleicher Basis wie dem Trimeren des HDI (Hexamethylendiisocyanat) oder des IPDI (Isophorondiisocyanat), Poiyisocyanatprepolymere, insbesondere oligomerisierte Diisocyanate, verkappte Polyisocyanate, multifunktionelle Amine, wie die oben genannten, wie Ethylendiamin, Tetramethylendiamin, Hexamethylendiamin,
Trimethylhexamethylendiamin, Isophorondiamin, Dodecyldiamin, Lactame, wie Caprolactam, Butyrolactam, Lactone, wie gamma-Butyrolacton, Caprolacton, cyclische Ether, wie Tetrahydrofuran, ungesättigte Kohlenwasserstoffe, Ethylen, Propylen, Butadien, Styrol, Methylstyrol, Acrylnitril, Vinylester, wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Cyclopenten, Norbornen, Dicyclopenten, etc. Weitere mögliche vernetzbare Medien sind Methylmethacrylat, Alkylmethacrylate, Alkylacrylate oder Mischungen mit Comonomeren wie Methacrylaten oder Acrylaten, welche durch Peroxide oder UV-Strahlung / Elektronenstrahlung gehärtet werden. Besonders bevorzugte vernetzbare organische Medien sind Polyole,
Polyetherpolyole, Polyetherdiole, Polyesterdiole, Polyetheresterdiole, Polyhexamethylencarbonatdiole, Diisocyanate, Poiyisocyanatprepolymere. Es ist auch möglich, die üblicherweise als Vernetzter (C) eines Polymersystems bezeichneten polyfunktionellen Verbindungen als vernetzbares Medium im Sinne der Erfindung mit den Mikrogelen zu mischen, und die erhaltene Zusammensetzung mit der entsprechenden zu vernetzenden Komponente umzusetzen. Grundsätzlich muß darauf geachtet werden, dass die Mikrogele gegenüber dem vernetzbaren Medium reaktiv sein können. In den oben beschriebenen Materialien können auch Polymere oder Copolymere der genannten Monomere gelöst sein. Für die Härtung mit UV-Strahlung / Elektronenstrahlung werden insbesondere Monomere wie z. B. 2-Ethylhexylacrylat (EHA), Stearylacrylat und Polyetheracrylate wie z. B. Polyethylenglykoldiacrylat 400 (PEG400DA),
Polyesteracrylate, die z. B. aus Polyesterpolyolen bzw. entsprechenden Polyol- /Polycarbonsäurengemischen durch Veresterung mit Acrylsäure hergestellt werden, Urethanacrylate und acrylierte Polyacrylate eingesetzt6'. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zur Herstellung von Mikrogel-enthaltenden Polymeren, wie vorstehend erläutert. Werden als vernetzbare Komponente (A) solche Komponenten verwendet, die zur Bildung von thermoplastischen Polymeren führen würden, stellt man völlig überraschend fest, das Mikrogel-enthaltende Polymere erhalten werden, die sich wie thermoplastische Elastomere verhalten. Die Erfindung betrifft somit insbesondere auch thermoplastische Elastomere, die durch die Polymerisation bzw. Vernetzung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, die die Komponente (A) enthalten, erhalten werden. Die Erfindung betrifft weiterhin auch die Polymere bzw. Vernetzungsprodukte, insbesondere die thermoplastischen Elastomere, die durch Vernetzen bzw. Polymerisieren der die Mikrogele und die vernetzbare Komponente (A) enthaltenden Zusammensetzungen erhalten werden, sowie die daraus nach üblichen Verfahren hergestellten Formkörper und Beschichtungen. Im Vergleich zur Einarbeitung von Mikrogelen in Polymere durch Extrusionsverfahren, wie sie zum Beispiel in der noch unveröffentlichten DE 10345043 mit gleichem Anmeldetag beschrieben ist, oder den sogenannten in- situ-Verfahren, bei dem die Kautschukteilchen während des Misch- bzw. des Dispergierprozesses vernetzt werden (z.B. US 5013793), erlauben die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eine besonders einfache und gleichmäßige Einarbeitung von Mikrogelen in Polymere, wodurch die erhaltenen Polymere überraschend verbesserte Eigenschaften besitzen. Die Erfindung betrifft somit auch ein Verfahren zur Herstellung von Mikrogel- enthaltenden Polymerzusammensetzungen, das das Mischen mindestens eines vernetzbaren, organischen Mediums (A), welches bei einer Temperatur von 120°C eine Viskosität von weniger als 30000 mPas aufweist, und mindestens eines Mikrogels (B), das nicht durch energiereiche Strahlen vernetzt ist, die anschließende Zugabe eines Vernetzungsmittels (C) für das vernetzbare Medium (A) und das anschließende Vernetzen bzw. Polymerisieren der Zusammensetzung umfasst. Nach diesem Verfahren können sogenannte thermoplastische
Elastomere erhalten werden, d. h. Polymere, die sich aufgrund der Anwesenheit der Mikrogelphase bei niedrigen Temperaturen (wie Raumtemperatur) wie Elastomere verhalten, bei höheren Temperaturen sich jedoch wie Thermoplaste verarbeiten lassen. In einer bevorzugten Ausführungsform des obigen Verfahrens ist das vernetzbare, organische Medium (A) ein Polyol, bevorzugter ein Diol, oder eine Mischung davon und das Vernetzungsmittel (C) ein Polyisocyanat, bevorzugt ein Diisocyanat, oder eine Mischung davon ist. Gegebenenfalls können, wie dem Fachmann bekannt ist, auch monofunktionelle sogenannte Kettenabbruchsmittel anwesend sein. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält bevorzugt 1 bis 60 Gew.-
%, bevorzugter 3 - 40 Gew.-%, noch bevorzugter 5 - 25 Gew.-% des Mikrogels (B), bezogen auf die Gesamtmenge der Zusammensetzung. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält weiterhin bevorzugt 10 bis 99 Gew.-%, bevorzugter 30 bis 95 Gew.-%, noch bevorzugter 40 bis 90 Gew.-%, weiterhin bevorzugter 50 bis 85 Gew.-% des vernetzbaren, organischen Mediums (A). Die erfindungsgemäße Zusammensetzung besteht bevorzugt aus dem vernetzbaren, organischen Medium (A) und dem Mikrogel (B) und gegebenenfalls den unten stehenden weiteren Komponenten. Die Anwesenheit von Wasser ist nicht bevorzugt, bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen weniger als 0,8 Gew.-%, noch bevorzugter weniger als 0,5 ■ Gew.-% Wasser. Am meisten bevorzugt ist die Anwesenheit von Wasser ausgeschlossen (< 0,1 Gew.-%). In einer weiteren Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung beispielsweise zusätzlich nicht-vernetzbare organische
Medien, wie insbesondere organische Lösungsmittel, gesättigte oder aromatische Kohlenwasserstoffe, Polyetheröle, Esteröle, Polyetheresteröle, Phosphorsäureester, siliciumhaltige Ölen und Halogenkohlenwasserstoffen oder Kombinationen derselben, Füllstoffe, Pigmente, Katalysatoren und Additive, wie Dispergierhilfsmittel, Entlüfter, Fließmittel, Verlaufsmittel, Hilfsmittel zur Untergrundbenetzung, Haftverbesserer zur Steuerung der Untergrundbenetzung, zur Steuerung der Leitfähigkeit, Hilfsmittel zur Steuerung der Farbtonstabilität, des Glanzes und des Ausschwimmens enthalten. Dabei lassen sich insbesondere die genannten Additive besonders gleichmäßig in die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen einarbeiten, was wiederum zur Verbesserung der daraus hergestellten Polymerzusammensetzungen führt. Besonders geeignete Pigmente und Füllstoffe zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, die das vernetzbare Medium (A) enthalten, und daraus hergestellter Mikrogel-enthaltenden Kunststoffe sind beispielsweise: anorganische und organische Pigmente, silikatische Füllstoffe wie Kaolin, Talkum, Carbonate wie Calciumcarbonat und Dolomit, Bariumsulfat, Metalloxide, wie Zinkoxid, Calciumoxid, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, hochdisperse Kieselsäuren (gefällte und thermisch hergestellte Kieselsäuren), Metallhydroxide, wie Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid, Glasfasern und Glasfaserprodukte (Latten, Stränge oder Mikroglaskugeln), Kohlenstofffasern, Thermoplastfasern (Polyamid, Polyester, Aramid), Kautschukgele auf Basis Polychloropren und/oder Polybutadien oder auch aller anderer vorher beschriebener Gelpartikel, die einen hohen Vernetzungsgrad besitzen und Teilchengröße 5 bis 1000 nm. Die genannten Füllstoffe können alleine oder im Gemisch eingesetzt werden. In einer besonders bevorzugten Ausführung des Verfahrens werden 1 - 30 Gewichtsteile Kautschukgel (B), gegebenenfalls zusammen mit 0,1 bis 40 Gewichtsteilen Füllstoffen, und 30 - 99 Gewichtsteile flüssiges, vernetzbares Medium (A) zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eingesetzt. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können weitere Hilfsmittel enthalten wie Vernetzer, Reaktionsbeschleuniger, Alterungsschutzmittel, Wärmestabilisatoren, Lichtschutzmittel, Ozonschutzmittel, Weichmacher, Tackifier, Treibmittel, Farbstoffe, Wachse, Streckmittel, organische Säuren, Verzögerer, sowie Füllstoffaktivatoren, wie beispielsweise Trimethoxysilan, Polyethylenglykol, Lösungsmittel, wie die oben genannten, oder andere, die in den beschriebenen Industrien bekannt sind. Die Hilfsmittel werden in üblichen Mengen, die sich u.a. nach dem Verwendungszweck richten, eingesetzt. Übliche Mengen sind z.B. Mengen von 0,1 bis 80 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die eingesetzte Menge an flüssigem, vernetzbaren Medium (A). In einer bevorzugten Ausführungsform wird die erfindungsgemäße
Zusammensetzung durch Mischen von mindestens einem vernetzbaren, organischen Medium (A), welches bei einer Temperatur von 120°C eine Viskosität von weniger als 30000 mPas aufweist, und mindestens einem trockenen Mikrogelpulver (B) (bevorzugt weniger als 1 Gew.-%, noch bevorzugter weniger als 0,5 Gew.-% flüchtige Anteile (beim Mischen der Komponente (A) und (B) werden keine Mikrogel-Latices verwendet)), das nicht durch energiereiche Strahlen vernetzt ist, mittels eines Homogenisators, einer Perlmühle, einer Dreiwalze, einer Ein- oder Mehrwellen-Extruderschnecke, eines Kneters und/ oder eines Dissolvers, bevorzugt mittels eines Homogenisators, einer Perlmühle oder einer Dreiwalze hergestellt. Hinsichtlich der Viskosität der Zusammensetzung ist der Kneter, im welchem bevorzugt nur sehr hochviskose (fast feste bis feste) Zusammensetzungen eingesetzt werden können, am eingeschränktesten, d. h. er ist nur in Sonderfällen anwendbar. Nachteilig an der Perlmühle ist der vergleichsweise eingeschränkte Viskositätsbereich (tendenziell bevorzugt für dünne Zusammensetzungen), hohe Reinigungsaufwand, teure Produktwechsel der verwendbaren Zusammensetzungen sowie der Abrieb von Kugeln und Mahlapparatur. Besonders bevorzugt erfolgt die Homogenisierung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen mittels eines Homogenisators oder einer Dreiwalze. Nachteilig an der Dreiwalze ist der vergleichsweise eingeschränkte Viskositätsbereich (tendenziell sehr dicke Zusammensetzungen), geringer Durchsatz und die nicht geschlossene Arbeitsweise (schlechter Arbeitsschutz). Sehr bevorzugt erfolgt die Homogenisierung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen mittels eines Homogenisators. Der Homogenisator erlaubt es, dünne und dicke Zusammensetzungen bei hohem Durchsatz zu verarbeiten (hohe Flexibilität). Produktwechsel sind vergleichsweise schnell und problemlos möglich. Die Dispergierung der Mikrogele (B) im flüssigen Medium (A) erfolgt im Homogenisator im Homogenisierventil (s. Abb. 1). Bei dem erfindungsgemäß eingesetzten Verfahren werden Agglomerate in Aggregate und/oder Primärpartikel zerteilt. Agglomerate sind physikalisch trennbare Einheiten, bei deren Dispergierung keine Änderung der Primärpartikelgröße erfolgt.
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Abb. 1. Funktionsweise des Homogenisierventils. (Darin bedeuten:
Basic product: Ausgangsprodukt,
Valve seat: Ventilsitz,
Valve: Ventil,
Homogenised product: Homogenisiertes Produkt). Das zu homogenisierende Produkt tritt in das Homogenisierventil mit langsamer Geschwindigkeit ein und wird im Homogenisierspalt auf hohe
Geschwindigkeiten beschleunigt. Die Dispergierung erfolgt hinter dem Spalt hauptsächlich aufgrund von Turbulenzen und Kavitation7'. Die Temperatur der erfindungsgemäßen Zusammensetzung beträgt bei Aufgabe in den Homogenisator zweckmäßig -40 - 140°C, vorzugsweise 20 - 80 Die zu homogenisierende erfindungsgemäßen Zusammensetzung wird zweckmäßig bei einem Druck von 20 bis 4000 bar, bevorzugt 100 bis 4000 bar, bevorzugt 200 bis 4000 bar, bevorzugt 200 - 2000 bar, sehr bevorzugt 500 - 1500 bar im Gerät homogenisiert. Die Anzahl der Durchläufe richtet sich nach der gewünschten Dispergiergüte und kann zwischen einem und 40, bevorzugt einem bis 20, bevorzugter einem bis vier Durchgängen variieren. Die erfindungsgemäß hergestellten Zusammensetzungen besitzen eine besonders feine Partikelverteilung, die besonders mit dem Homogenisator erreicht wird, der auch hinsichtlich der Flexibilität des Verfahrens bezüglich variierender Viskositäten der flüssigen Medien und der resultierenden Zusammensetzungen und notwendigen Temperaturen sowie der Dispergiergüte äußerst vorteilhaft ist (Beispiel 4). Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zur Herstellung von Formartikeln sowie die aus den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen erhältlichen Formartikel. Beispiele derartiger Formartikel schließen ein: Steckverbindungen, Dämpfungs-, insbesondere Schwingungs- und Stoßdämpfungselemente, akustische Dämpfungselemente, Profile, Folien, insbesondere dämpfende Folien, Fußmatten, Bekleidung, insbesondere Schuheinlagen, Schuhe, insbesondere Schischuhe, Schuhsohlen, Elektronische Bauteile, Gehäuse für elektronische Bauteile,
Werkzeuge, Dekorative Formkörper, Verbundwerkstoffe, Formteile für Automobile etc. Die erfindungsgemäßen Formartikel können aus den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen durch übliche Verarbeitungsverfahren hergestellt werden, wie durch Abgießen und Spritzen über 2-K-Anlagen, Schmelzextrusion, Kalandrieren, IM, CM, und RIM etc. Die Erfindung wird mit Blick auf die folgenden Beispiele näher erläutert. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf diese Beispiele beschränkt. Beispiele
Beispiel 1 : Hydroxylgruppenmodifiziertes SBR-Gele (RFL 403A) in Desmophen 1150 In dem nachfolgend beschriebenen Beispiel wird gezeigt, dass unter
Verwendung eines hydroxylgruppenmodifizierten Mikrogels auf Basis von SBR mit einem Homogenisator durch Anwendung von 900 bis 1000 bar eine erfindungsgemäße Mikrogel-Zusammensetzung mit Teilchendurchmessern von 220 nm und kleiner hergestellt werden kann. In der nachfolgenden Tabelle ist die Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Mikrogelzusammensetzung angegeben:
1. Desmophen 1150 79,7
2. RFL 403 A 20
3. Tego Airex 980 0,3
Summe 100
Desmophen 1150 ist ein verzweigter Polyalkohol mit Ester- und Ether- Gruppen der Fa. Bayer AG zur Herstellung von zähelastischen Beschichtungen. Bei Tego Airex 980, ein organisch modifiziertes Polysiloxan, handelt es sich um einen Entlüfter der Fa. Tego Chemie Service GmbH. RFL 403A ist ein vernetztes, oberflächenmodifiziertes Kautschukgel auf Basis SBR der Fa. RheinChemie Rheinau GmbH. RFL 403 A besteht aus 70 Gew.-% Butadien, 22 Gew.-% Styrol, 5 Gew.-%
Ethylenglykoldimethacrylat (EGDMA) und 3 Gew.-% Hydroxyethylmethacrylat (HEMA). Herstellunqsbeispiel 1 zu RFL 403A Mikrogel auf Basis von hydroxylmodifiziertem SBR, hergestellt durch direkte Emulsionspolymerisation unter Verwendung des vernetzenden Comonomers Ethylenglykoldimethacrylat. Es werden 350 g des Na-Salzes einer langkettigen Alkylsulfonsäure (368,4 g Mersolat K30/95 der Bayer AG) und 27 g des Na-Salzes methylenverbrückter Naphthalinsulfonsäure (Baykanol PQ der Bayer AG) in 2,03 kg Wasser gelöst und in einem 5 I-Autoklaven vorgelegt. Der Autoklav wird dreimal evakuiert und mit Stickstoff beaufschlagt. Danach werden 872 g Butadien, 274 g Styrol, 69 g Ethylenglykoldimethacrylat (90%ig), 38,5 g Hydroxyethylmethacrylat (96%) zugegeben. Die Reaktionsmischung wird unter Rühren auf 30°C aufgeheizt. Anschließend wird eine wäßrige Lösung bestehend aus 25 g Wasser, 180 mg Ethylendiamintetraessigsäure (Merck-Schuchardt), 150 mg Eisen(ll)-sulfat*7H20, 400 mg Rongalit C (Merck-Schuchardt) sowie 500 mg Trinatriumphosphat*12H2O zudosiert. Die Reaktion wird durch Zugabe einer wäßrigen Lösung von 350 mg p- Menthanhydroperoxid (Trigonox NT 50 der Akzo-Degussa) und 25 g Mersolat K 30/95, gelöst in 25 g Wasser gestartet. Nach 2,5 Stunden Reaktionszeit wird die Reaktionstemperatur auf 40 °C erhöht. Nach 5 Stunden Reaktionszeit aktiviert man mit einer wäßrigen Lösung bestehend aus 25 g Wasser, in dem 25 g Mersolat K30/95 und 350 mg p-Menthanhydroperoxid (Trigonox NT 50) gelöst sind, nach. Bei Erreichen eines Polymerisationsumsatzes von 95-99 % wird die Polymerisation durch Zugabe einer wäßrigen Lösung von 2,5 g
Diethylhydroxylamin, gelöst in 50 g Wasser, abgestoppt. Danach werden nicht umgesetzte Monomeren durch Strippen mit Wasserdampf aus dem Latex entfernt. Der Latex wird filtriert und wie im Beispiel 2 der US 6399706 mit Stabilisator versetzt, koaguliert und getrocknet. RFL 403B besteht aus 80 Gew.-% Styrol, 12 Gew.-% Butadien, 5 Gew.-%
Ethylenglykoldimethacrylat (EGDMA) und 3 Gew.-% Hydroxyethylmethacrylat (HEMA). RFL 403 B wird in Analogie zu RFL 403 A hergestellt, wobei bei der Polymerisation 996 g Styrol, 149 g Butadien, 62 g Ethylenglykoldimethacrylat und 37 g Hydroxyethylmethacrylat eingesetzt werden. RFL 403A und RFL 403B wurden aus dem Latex durch Sprühtrocknung gewonnen. Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung wurde Desmophen 1150 vorgelegt und RFL 403A und Tego Airex 980 unter Rühren mittels Dissolver zugeben. Die Mischung wurde einen Tag lang stehen gelassen und dann mit dem Homogenisator weiterverarbeitet. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung wurde bei Raumtemperatur in den Homogenisator gegeben und bei 900 bis 1000 bar im Batchbetrieb 19 mal durch den Homogenisator gegeben. Beim ersten Durchgang erwärmt sich die Zusammensetzung auf ca. 40°C, beim zweiten Durchgang auf ca. 70°C. Es wurde darauf geachtet, dass die Temperatur der Zusammensetzung 120°C nicht überschreitet, was durch Abkühlen im Kühlschrank realisiert wurde. Der mittlere Teilchendurchmesser der Mikrogelpartikel wurde durch ein LS 230 Beckman-Coulter-Gerät mittels Laserlichtstreuung gemessen. Der d50-Wert der Mikrogelpartikel beträgt vor der Homogenisierung 112 μm und nach der Homogenisierung 220 nm. Der (theoretische) Primärpartikeldurchmesser von 70 nm wird bei 10 % der Teilchen in der Zusammensetzung erreicht. Dabei ist zu beachten, dass die statische Laserlichtstreuung im Gegensatz zur Ultrazentrifuge keine absoluten Werte liefert. Die Werte sind bei dieser Zusammensetzung tendenziell zu hoch. Das LS 230 Beckman-Coulter-Gerät verwendet als Meßmethode ein statisches Verfahren, die Laserdiffraktometrie (LD). Der Messbereich kann durch Zuschalten der PIDS-Technologie (PIDS: polarization intensity differential scattering) von 2000 μm bis hinab zu 40 nm erweitert werden.
Beispiel 2: Hydroxylgruppenmodifiziertes SBR-Gele (RFL 403A) in Desmophen RC-PUR KE 8306
In dem nachfolgend beschriebenen Beispiel wird gezeigt, daß unter Verwendung von hydroxylgruppenmodifizierten Mikrogelen auf Basis von SBR erfindungsgemäße Zusammensetzungen, die Partikel oder Partikelagglomerate mit Teilchendurchmessern hauptsächlich im Bereich von 50 nm bis 500 nm, bei einem mittleren Teilchendurchmesser von ca. 250 nm, enthalten, in einem Homogenisator durch Anwendung von 900 bis 1000 bar hergestellt werden können. In der nachfolgenden Tabelle ist die Zusammensetzung der Mikrogelpaste angegeben:
1. RC-PUR KE 8306 93,3
2. Byk-LP X 6331 0,2
3. RFL 403A 6,5
Summe 100 Bei RC-PUR KE 8306 handelt es sich um eine aktivierte Polyolabmischung zur Herstellung von PUR im Kaltgießverfahren der Fa. RheinChemie Rheinau GmbH. Als Vernetzungskomponente wird RC-DUR 120, ein aromatisches Polyisocyanat der Fa. RheinChemie Rheinau GmbH, eingesetzt. Bei Byk-LP X 6331 handelt es sich um einen Entlüfter für PU-Systeme der Fa. Byk-Chemie GmbH. RFL 403A ist ein vernetztes, oberflächenmodifiziertes Kautschukgel auf Basis SBR der Fa. Rhein Chemie Rheinau GmbH. RFL 403 B wurde oben beschrieben. Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung wurde RC- PUR KE 8306 vorgelegt und Byk-LP X 6331 und RFL 403A oder RFL 403 B unter Rühren zugeben. Die Mischung wurde mindestens einen Tag lang stehen gelassen und dann mit dem Homogenisator weiterverarbeitet. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzung wurde bei Raumtemperatur in den Homogenisator gegeben und bei 900 bis 1000 bar im Batchbetrieb 2 mal durch den Homogenisator gegeben. Beim ersten Durchgang erwärmt sich die Mikrogelpaste auf ca. 40°C, beim zweiten Durchgang auf ca. 70°C. Im Anschluß wurde die erfindungsgemäße Zusammensetzung mit RC-DUR 120 zu einem Polymer umgesetzt, das zu der Klasse der Kaltgießelastomere (PUR-E) gehört. Die Teilchengrößen der Kautschukgelpartikel und -agglomerate sowie die Struktur der Kautschukgelagglomerate im erhaltenen PUR-E wurden mittels TEM- Aufnahmen untersucht (s. Abb. 2 und 3). Durch die besonders homogene Verteilung der Mikrogele in der
Polyolkomponente von RC-PUR KE 8306 werden besondere Eigenschaften wie eine verbesserte Weiterreißfestigkeit und bessere Schlagzähigkeit erzielt (siehe nachfolgende Tabelle). MG-Gehalt Shore D Weiterreißfestigkeit Schlagzäh
[%] H [N/mm] [kJ/m2]
KE 8306 01> 82 29 48
KE 8306 51> 82 47 62
KE 8306 101) 81 51 65
KE 8306 10< 83 43 1 ) RFL 403 A 2) RFL 403 B
Die Shore D-Härte wurde in Anlehnung an DIN 53505 und die Weiterreißfestigkeit in Anlehnung an DIN 53515 bei Raumtemperatur (ca. 23°C) gemessen. Die Charpy-Schlagzähigkeit wurde in Anlehnung an DIN EN ISO 179 bei 22°C gemessen. Die zur Prüfung geschickten Probestäbe hatten die Maße ca. 15,3 cm x 1 ,5 cm x 1 cm.
Nachweis der Morphologie
Der Nachweis der Morphologie erfolgt mit Hilfe von Transmissions- Elektronenmikroskopie (TEM)-Aufnahmen.
TEM:
Probenpräparation für die Transmissions-elektronenmikroskopischen
Untersuchungen.
Kryo-Ultramikrotomie
Vorgehensweise: Unter Kryobedingungen wurden mittels Diamantmesser Dünnschnitte mit einer
Schnittdicke von ca. 70 nm hergestellt. Zur Verbesserung des Kontrastes wurde bei einzelnen Dünnschnitten mit OsO4 kontrastiert.
Die Dünnschnitte wurden auf Kupfernetze übertragen, getrocknet und im TEM zunächst großflächig begutachtet. Daraufhin wurde mit 80 kV
Beschleunigungsspannung bei geeigneter Vergrößerung eine Fläche von 833,7 nm * 828,8 nm eines charakteristischen Bildausschnittes mittels digitaler Bildsoftware zu Dokumentationszwecken gespeichert und ausgewertet.
Figure imgf000033_0001
Abb. 2. TEM-Aufnahme eines PUR-Systems (E), hergestellt aus einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung und RC-DUR 120; Maßstab 5 μm (5000 fach).
Figure imgf000034_0001
Abb. 3. TEM-Aufnahme eines PUR-Systems (E), hergestellt aus einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung und RC-DUR 120; Maßstab 500 nm (50000 fach).
Die TEM-Aufnahmen zeigen, daß Partikel oder Partikelagglomerate mit Teilchendurchmessern hauptsächlich im Bereich von 50 nm bis 500 nm, bei einem mittleren Teilchendurchmesser von ca. 250 nm, vorliegen, wohingegen nach dem Einarbeiten der Mikrogele mittels Dissolver erfahrungsgemäß der mittlere Teilchendurchmesser bei ca. 120 nm (RFL 403A) liegt. Die in diesem Beispiel direkt festgestellten Partikelgrößen stützen die im Beispiel 1 indirekt in der Kautschukgelpaste (D) mittels Laserdiffraktometrie (LD) bestimmten Werte. Durch die besonders feine Verteilung der Mikrogele in der Kunststoffmatrix werden verbesserte Eigenschaften wie höhere Weiterreißfestigkeiten und höhere Schlagzähigkeiten erzielt. Beispiel 3: Hydroxylgruppenmodifiziertes SBR-Gele (RFL 403B oder RFL 403A) in RC-Phen E 123
In dem nachfolgend beschriebenen Beispiel wird gezeigt, daß unter Verwendung von hydroxylgruppenmodifizierten Mikrogelen auf Basis von SBR erfindungsgemäße Zusammensetzungen, die mit dem Homogenisator dispergiert wurden, nach der Aushärtung verbesserte Eigenschaften festzustellen sind, die durch die Nanopartikel bedingt sind. In der nachfolgenden Tabelle ist beispielsweise die Zusammensetzung einer an Mikrogel neunzehnprozentigen Mikrogelpaste angegeben:
1. RC-Phen 123 75,127
2. Aktivatorgemisch 0,0613
2. Byk-LP X 6331 0,283
3. RFL 403B 18,868 T-Paste 5,660 Summe 100
Die verwendeten Abmischungen unterscheiden sich in der zugesetzten Mikrogelmenge und -art. Das Aktivatorgemisch besteht aus hauptsächlich RC- PUR Aktivator 105E und 50 Gew.-% Mesamoll (Bayer AG).
Bei RC-Phen E 123 handelt es sich um eine unaktivierte Polyolabmischung zur Herstellung von PUR im Kaltgießverfahren der Fa. RheinChemie Rheinau GmbH. Als Vernetzungskomponente wird RC-DUR 110, ein aromatisches Polyisocyanat der Fa. RheinChemie Rheinau GmbH, eingesetzt, RC-PUR Aktivator 105E ist ein PU-Additiv der Fa, RheinChemie Rheinau
GmbH. Bei Byk-LP X 6331 handelt es sich um einen Entlüfter für PU-Systeme der Fa. Byk-Chemie GmbH. RFL 403A ist ein vernetztes, oberflächenmodifiziertes Kautschukgel auf Basis SBR der Fa. RheinChemie Rheinau GmbH. T-Paste ist ein füllstoffhaltiges Handelsprodukt der Fa. UOP. Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung wurde RC-Phen E 123 vorgelegt und das Aktivatorgemisch, Byk-LP X 6331, RFL 403A und T-Paste unter Rühren mittels Dissolver zugeben. Die Mischung wurde mindestens einen Tag lang stehen gelassen und dann mit dem Homogenisator weiterverarbeitet. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzung wurde bei Raumtemperatur in den Homogenisator gegeben und bei 900 bis 1000 bar im Batchbetrieb 2 mal durch den Homogenisator gegeben. Beim ersten Durchgang erwärmt sich die Mikrogelpaste auf ca. 40°C, beim zweiten Durchgang auf ca. 70°C. Im Anschluß wurde die erfindungsgemäße Zusammensetzung mit RC-DUR 110 zu einem Polymer umgesetzt, das zu der Klasse der Kaltgießelastomere gehört. Durch die Zugabe der Mikrogele in die Poiyolkomponente von RC-Phen E
123 werden besondere Eigenschaften wie eine verbesserte Weiterreißfestigkeit, Verstärkung, höhere Härte und höhere Rückprallelastizität erzielt (siehe nachfolgende Tabellen und Abbildungen). Die Shore A-Härte wurde in Anlehnung an DIN 53505, die Rückprallelastizität in Anlehnung an DIN 53512, die Zugeigenschaften in
Anlehnung an EN ISO 527-1 (Normstäbe S2 nach DIN 53504 präpariert) und die Weiterreißfestigkeit in Anlehnung an DIN 53515 bei Raumtemperatur (RT) (ca. 23°C) gemessen.
Tabelle. Spannung σ* bei 50%, 100% und 200% Dehnung für System „RC-Phen 123 - RFL 403A - RC DUR 110" ; RT (Handverarbeitung).
Figure imgf000037_0001
Der verstärkende Effekt von RFL 403A wird an den Spannungen σ* bei 200% Dehnung deutlich.
Tabelle. Härte, Rückprallelastizität und Weiterreißfestigkeit für das System RC-Phen 123 -RFL 403A - RC DUR 110; RT (Handverarbeitung).
Figure imgf000037_0002
Interessant ist der Anstieg der Rückprallelastizitat, obwohl das System RC-Phen E 123 schon hochelastisch ist; allerdings ist der Anstieg gering.
Tabelle. Spannung σ* bei 50%, 100%, 200% und 300% Dehnung für das System „RC-Phen 123 - RFL 403 B - RC DUR110"; RT (Maschinenverarbeitung)
Figure imgf000038_0002
Der verstärkende Effekt von RFL 403B ist sehr stark bei allen Dehnungen ausgeprägt.
Bruchspannungskurve
Figure imgf000038_0001
10 15 20 25 Mikrogelgehalt [%]
Abb. 4 Bruchspannungskurve für das System „RC-Phen 123 - RFL 403B RC DUR 110"; RT (Maschinenverarbeitung). Verstärkung
♦ Handverarbeitung B Maschineverarbeitung
Figure imgf000039_0001
10 20 30 Mikrogelgehalt [%]
Abb.5. Verstärkung bei 50% Dehnung für das System „RC-Phen 123 - RFL 403B-RCDUR110";RT.
Figure imgf000039_0002
Abb.6. Verstärkung für das System „RC - Phen 123 - RFL 403B - RC- DUR 110"; RT (Maschinenverarbeitung). Härteverlauf
Figure imgf000040_0001
10 15 20 25 30 Mikrogelgehalt [%]
Abb. 7. Härteverlauf am System „RC-Phen 123 - RFL 403B - RC DUR 110; RT (Maschinenverarbeitung).
Abb. 7 zeigt, dass die Härte durch Zugabe von Mikrogel von 46 Shore A auf 71 Shore A ansteigt.
Weiterreißfestigkeitskurve
Figure imgf000040_0002
10 15 20 25 30 Mikrogelgehalt [%]
Abb. 8. Weiterreißfestigkeit vom System „RC-Phen123- RFL 403B - RC DUR110; RT (Maschinenverarbeitung).
Abb. 8 zeigt, dass die Weiterreißfestigkeit durch Zugabe von Mikrogel von 6 Nmm"1 auf 13 Nrnm"1 ansteigt. Beispiel 4: Hydroxylgruppenmodifiziertes SBR-Gele (OBR 1212) in Desmophen 1600U
In dem nachfolgend beschriebenen Beispiel wird gezeigt, daß unter Verwendung von hydroxylgruppen modifizierten Mikrogelen auf Basis von SBR erfindungsgemäße Zusammensetzungen, die hauptsächlich Primärpartikel mit einem mittleren Teilchendurchmesser hauptsächlich von ca. 60 nm enthalten, in einem Homogenisator durch Anwendung von 900 bis 1000 bar hergestellt werden können.
In der nachfolgenden Tabelle ist die Zusammensetzung der Mikrogelpaste angegeben:
1. Desmophen 1600U 90,000
2. OBR 1212 10,000
Summe 100,000
Bei Desmophen 1600U handelt es sich um ein Handelsprodukt/Polyol (Polyether) der Bayer AG. OBR 1212 ist ein vernetztes, oberflächenmodifiziertes Kautschukgel auf Basis SBR der Fa. RheinChemie Rheinau GmbH. OBR 1212 besteht aus 46,5 Gew.-% Butadien, 31 Gew.-% Styrol, 12,5 Gew.-% Trimethylolpropantrimethacrylat (TMPTMA) und 10 Gew.-%
Hydroxyethylmethacrylat (HEMA). OBR 1212 wurde analog RFL 403 A hergestellt. Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung wurde
Desmophen 1600U vorgelegt und OBR 1212 unter Rühren mittels Dissolver zugeben. Die Mischung wurde mindestens einen Tag lang stehen gelassen und dann mit dem Homogenisator weiterverarbeitet. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzung wurde bei Raumtemperatur in den Homogenisator gegeben und bei 900 bis 1000 bar im Batchbetrieb 4 mal durch den Homogenisator gegeben. Beim ersten Durchgang erwärmt sich die • Mikrogelpaste auf ca. 40°C, beim zweiten Durchgang auf ca. 70°C. Danach wurde Mikrogelpaste auf Raumtemperatur abgekühlt und ein drittes und viertes Mal dispergiert. Der Teilchendurchmesser der Latexteilchen wird mittels Ultrazentrifugation bestimmt (W. Scholtan, H. Lange, „Bestimmung der Teilchengrößenverteilung von Latices mit der Ultrazentrifuge", Kolloid-Zeitschrift und Zeitschrift für Polymere (1972) Band 250, Heft, 8).
Differentielle und inlegrale Teilchengrößenverteilung - erstellt von BIS-SUA-SPA
Figure imgf000043_0001
Abb. 9. Differentielle und integrale Teilchengrößenverteilung von OBR 1212 in Desmophen 1600U.
In Abb. 9 wird deutlich, dass es gelungen ist, festes OBR 1212 in Desmophen 1600U zu redispergieren. Der mittlere Teilchendurchmesser des OBR-Latex und des redispergierten OBR 1212 unterscheiden sich kaum (s. Abb. 10). In beiden Materialien liegen vor allem Primärpartikel vor.
Abb. 10. Differentielle Teilchengrößenverteilung von OBR 1212-Latex und von OBR 1212, in Desmophen 1600U redispergiert, im Vergleich.
Figure imgf000045_0002
Figure imgf000045_0001
Beispiel 5: Hydroxylgruppenmodifizierte SBR-Gele mit Glastemperaturen unter 20°C in RC-Phen E 123
In dem nachfolgend beschriebenen Beispiel wird gezeigt, daß unter Verwendung von hydroxylgruppenmodifizierten Mikrogelen auf Basis von SBR in erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, die mit dem Homogenisator dispergiert wurden, nach der Aushärtung verbesserte Eigenschaften festzustellen sind, die durch die Mikrogele bedingt sind.
In der nachfolgenden Tabelle ist beispielsweise die Zusammensetzung einer an Mikrogel fünfzehnprozentigen Mikrogelpaste angegeben (Angaben in Gew.-%):
1. RC-Phen 123 79,30
2. Aktivatorgemisch 0,065
3. Mikrogel* 15,00
4. T-Paste 5,635 Summe 100
* Mikrogel auf Basis von SBR mit unterschiedlichen Hydroxylgehalten (resultierend aus HEMA-Zusatz)
T-Paste ist ein Handelsprodukt der Fa. UOP.
Die verwendeten Abmischungen unterscheiden sich in der zugesetzten Mikrogelmenge und -art. Bei RC-Phen E 123 handelt es sich um eine unaktivierte Polyolabmischung zur Herstellung von PUR im Kaltgießverfahren der Fa. RheinChemie Rheinau GmbH. Als Vernetzungskomponente wird RC-DUR 110, ein aromatisches Polyisocyanat der Fa. RheinChemie Rheinau GmbH, eingesetzt. Das Aktivatorgemisch besteht aus hauptsächlich RC-PUR Aktivator 105E und 50 Gew.-% Mesamoll. RC-PUR Aktivator 105E ist ein PU-Additiv der Fa. RheinChemie Rheinau GmbH. Die Mikrogele OBR 1211 , OBR 1212 und OBR 1223 sind vernetzte, oberflächenmodifizierte Kautschukgele auf Basis SBR der Fa. RheinChemie Rheinau GmbH. Die Mikrogele werden analog zu Beispiel 1 für RFL 403 A hergestellt (s. folgende Tabelle).
Die Dichte von RC-Phen E 123 beträgt 1 ,0 g/ml; die Dichte von Mikrogelen liegt üblicherweise bei ca. 0,96 g/ml, d. h. durch die Einarbeitung von Mikrogelen, im Gegensatz zu anorganischen Füllstoffen, in Polyole ändert sich deren Dichte kaum.
Tabelle. Zusammensetzung der Mikrogele OBR 1211 , OBR 1212 und OBR 1223.
Figure imgf000047_0001
Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung wurde RC-Phen E 123 vorgelegt und das jeweilige OBR-Mikrogel unter Rühren mittels Dissolver zugeben. Die Mischung wurde mindestens einen Tag lang stehen gelassen und dann mit dem Homogenisator weiterverarbeitet. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzung wurde bei Raumtemperatur in den Homogenisator gegeben und bei 900 bis 1000 bar im Batchbetrieb viermal durch den Homogenisator gegeben. Beim ersten Durchgang erwärmt sich die Mikrogelpaste auf ca. 40°C, beim zweiten Durchgang auf ca. 70°C. Danach wurde die Mikrogelpaste auf Raumtemperatur durch Stehenlassen abgekühlt und der Vorgang wiederholt, bis vier Durchgänge erreicht worden sind. Im Anschluß wurde das Aktivatorgemisch und T-Paste zugegeben. Die Aktivatormenge wurde jeweils so gewählt, dass eine Verarbeitungszeit von ca. 3 min erreicht wurde. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung wurde mit RC-DUR 110 (Anhand der analytisch am System Mikrogel + Polyol bestimmten Hydroxylzahlen wurde die Isocyanatmenge so gewählt, dass jeweils ein 6-%iger Überschuß eingesetzt wurde) zu einem Polymer umgesetzt, das zu der Klasse der Kaltgießelastomere gehört. Durch die Zugabe der Mikrogele in der Polyoikomponente von RC-Phen E 123 werden die unten beschriebenen Eigenschaften erreicht (siehe folgende Tabellen). Die Shore A-Härte wurde in Anlehnung an DIN 53505, die Rückprallelastizitat in Anlehnung an DIN 53512, die Zugeigenschaften in Anlehnung an EN ISO 527-1 (Normstäbe S2 nach DIN 53504 präpariert) und die Weiterreißfestigkeit in Anlehnung an DIN 53515 bei Raumtemperatur (ca. 23°C) gemessen.
Tabelle. Härte, Weiterreißfestigkeit und Rückprallelastizitat des Systems „RC-Phen 123 - OBR-Mikrogel - RC DUR 110; RT.
Figure imgf000048_0001
Aus vorstehender Tabelle ist ersichtlich, dass die untersuchten Niedrig- Tg-Mikrogele kaum Änderungen im elastomeren Polyurethan (PU) bewirken, wobei jedoch wie unten gezeigt wird, Vorteile im Viskositätsverhalten resultieren. Tabelle. Spannung bei 50%, 100%, 200% und 300% Dehnung für die Systeme „RC-Phen 123 - OBR-Mikrogel - RC DUR 110" Raumtemperatur (RT).
Figure imgf000049_0001
Die untersuchten Niedrig-Tg-Mikrogele zeigen, dass das Verhältnis der Spannungswerte bei 300 % Dehnung und 100 % Dehnung gegenüber mikrogelfreien PU erhöht ist.
Diese Mikrogele können vorteilhaft eingesetzt werden, um die Rheologie der Polyolkomponente zu modifizieren, wobei die Dichte des Systems nahezu unverändert bleibt.
Tabelle. Rheologieverhalten: Viskosität η bei verschiedenen Schergeschwindigkeiten v für die Systeme „RC-Phen 123 - OBR- Mikrogel"; 20°C.
Figure imgf000051_0001
Das Mikrogelfreie RC-Phen 123 zeigt newton'sches Fließverhalten; auch das an OBR 1212 fünfprozentige RC-Phen 123 besitzt in erster Näherung newton'sches Fließverhalten.
Das an OBR 1223 fünfzehnprozentige RC-Phen 123 ist stark thixotrop.
Tabelle. Viskosität η bei verschiedenen Schergesehwindigkeiten v für die Systeme „RC-Phen 123 - OBR-Mikrogel 1212 bzw. OBR 1223"; 20°C.
Figure imgf000053_0001
Tabelle (Fortsetzung)
Figure imgf000054_0001
Aus vorstehender Tabelle ist ersichtlich, dass die Verdickung (Thixotropie oder Strukturviskosität) für die undispergierten Mischungen am ausgeprägtesten ist. OBR 1212 wird schon bei einem Gang durch den Homogenisator gut dispergiert, so dass die resultierenden Viskositäten der Mischungen niedrig und untereinander sogar bei 15% OBR 1212 ähnlich sind. OBR 1223 verdickt deutlich stärker als OBR 1212; die Mischungen sind stark thixotrop. Dies zeigt, dass das rheologische Verhalten von der Natur des Mikrogels abhängt. Dies kann dazu benutzt werden, das rheologische Verhalten durch Auswahl des Mikrogels in einfacher Weise zu beeinflussen.
Im Gegensatz zu diesen Mikrogelen werden im nächsten Beispiel Mikrogele mit Glastemperaturen über Raumtemperatur in RC-Phen E 123 beschrieben.
Beispiel 6: Hydroxylgruppenmodifizierte Mikrogele mit Glastemperaturen über Raumtemperatur (20°) in RC-Phen E 123
In dem nachfolgend beschriebenen Beispiel wird gezeigt, daß an unter Verwendung von hydroxylgruppenmodifizierten Mikrogelen auf Basis von SBR, SNBR und Acrylnitril erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, die mit dem Homogenisator dispergiert wurden, nach der Aushärtung verbesserte Eigenschaften festzustellen sind, die durch die Nanopartikel bedingt sind.
In der nachfolgenden Tabelle sind beispielsweise Zusammensetzungen verschiedener Mikrogelpasten angegeben: 1. RC-Phen 123 89,98 74,955 89,97 79,85 74,8 0,02 0,045 0,03 0,15 0,2
2. Aktivatorgemisch
3. SBR-Mikrogel 5,00 20,00
4. ACN-Mikrogele 5,00 15,00 20,00
5. L-Paste 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 Summe 100 100 100 100 100
Vernetzer RC-DUR 110 ca. 28,3 ca. 24,1 ca. 28,3 25,6 ca. 23,9
Bei RC-Phen E 123 handelt es sich um eine unaktivierte Polyolabmischung zur Herstellung von PUR im Kaltgießverfahren der Fa. RheinChemie Rheinau GmbH. Als Vernetzungskomponente wird RC-DUR 110, ein aromatisches Polyisocyanat der Fa. RheinChemie Rheinau GmbH, eingesetzt. Das Aktivatorgemisch besteht aus 10% RC-PUR Aktivator 201 N und 90 Gew.-% Mesamoll (Bayer AG). RC- PUR Aktivator 201 N ist ein PU-Additiv der Fa. RheinChemie Rheinau GmbH . Die Mikrogele sind vernetzte, oberflächenmodifizierte Kautschukgele auf Basis SBR, ACN oder SNBR der Fa. RheinChemie Rheinau GmbH. Die Mikrogele werden hergestellt wie in Beispiel 1 für RFL 403 A beschrieben.
Tabelle: Zusammensetzung der verwendeten Hoch-Tg-Mikrogele.
Figure imgf000058_0001
1 ) Trimethylolpropantrimethacrylat 2) 2-Hydroxyethylmethacrylat 3) Ethylenglykoldimethacrylat 4) Divinylbenzol 5) Herstellung durch Mischen von Micromorph 1L (Latex) und Levasil 300/30 und anschließende Sprühtrocknung. Um den Latex zu stabilisieren, wurde 1 % Acticide MBS zugesetzt.
L-Paste ist ein Handelsprodukt der Fa. UOP. Levasil 300/30 ist ein Handelsprodukt von H.C. Starck. Acticide MBS ist ein Handelsprodukt der Thor GmbH.
Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung wurde RC-Phen E 123 vorgelegt und , das jeweilige OBR-Mikrogel unter Rühren mittels Dissolver zugeben. Die Mischung wurde mindestens einen Tag lang stehen gelassen und dann mit dem Homogenisator weiterverarbeitet. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzung wurde bei Raumtemperatur in den Homogenisator gegeben und bei 900 bis 1000 bar im Batchbetrieb sechsmal durch den Homogenisator gegeben. Beim ersten Durchgang erwärmt sich die Mikrogelpaste auf ca. 40°C, beim zweiten Durchgang auf ca. 70°C. Danach wurde die Mikrogelpaste auf Raumtemperatur durch Stehenlassen abgekühlt und der Vorgang wiederholt, bis sechs Durchgänge erreicht worden sind. Im Anschluß wurde Aktivatorgemisch und L-Paste zugegeben. Die Aktivatormenge wurde jeweils so gewählt, dass eine Verarbeitungszeit von ca. 3 min erreicht wurde. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung wurde mit RC-DUR 110 (Anhand der analytisch am System Mikrogel + Polyol bestimmten Hydroxylzahlen wurde die Isocyanatmenge so gewählt, dass jeweils ein 6-%iger Überschuß eingesetzt wurde) zu einem Polymer umgesetzt, das zu der Klasse der Kaltgießelastomere gehört. Durch die Zugabe der Mikrogele in die Polyolkomponente von RC-Phen E 123 werden die unten beschriebenen Eigenschaften (siehe nachfolgende Tabelle) erhalten. Die Shore A-Härte wurde in Anlehnung an DIN 53505, die
Rückprallelastizitat in Anlehnung an DIN 53512, die Zugeigenschaften in Anlehnung an EN ISO 527-1 (Normstäbe S2 nach DIN 53504 präpariert), der Druckverformungsrest in Anlehnung an DIN 53517 und die Weiterreißfestigkeit in Anlehnung an DIN 53515 bei Raumtemperatur (ca. 23°C) gemessen.
Tabelle. Härte nach Shore A, Rückprallelastizitat, Bruchdehnung δmax, maximale Spannung σmax, Weiterreißfestigkeit und C nn/ σ10Q für die Systeme „RC-Phen 123 - Mikrogel - RC DUR 110", geordnet nach Mikrogel und Mikrogeltyp; 23°C.
Figure imgf000060_0001
Tabelle (Fortsetzung)
Figure imgf000061_0001
Die vorstehende Tabelle zeigt, dass durch Art und Menge der verwendeten Mikrogele die Weiterreißfestigkeit, die Verstärkungswirkung, die Shore A-Härte und die Rückprallelastizitat der erhaltenen Mikrogel-enthaltenden Polymerzusammensetzungen beeinflusst werden.
Tabelle: Druckverformungsrest (DVR), Dauer 24 h / Temperatur 100°C für einige Systeme „RC-Phen 123 - Mikrogel - RC DUR 110"; Meßtemperatur: 23°C.
Figure imgf000062_0001
In der vorstehenden Tabelle wird gezeigt, dass hydroxyl modifizierte Mikrogele positive Druckverformungsreste der erhaltenen Mikrogel-enthaltenden Polymerzusammensetzungen liefern können.
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Claims

MIKROGELE IN VERNETZBAREN. ORGANISCHEN MEDIENPATENTANSPRÜCHE
1. Zusammensetzung, enthaltend mindestens ein vernetzbares, organisches Medium (A), welches bei einer Temperatur von 120°C eine Viskosität von weniger als 30000 mPas aufweist, und mindestens ein Mikrogel (B), das nicht durch energiereiche Strahlen vernetzt ist.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1 , worin das vernetzbare, organische Medium (A) bei einer Temperatur von 120°C eine Viskosität von weniger als 10000 mPas aufweist.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 , worin das vernetzbare, organische Medium (A) bei einer Temperatur von 120°C eine Viskosität von weniger als 1000 mPas aufweist.
4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärpartikel des Mikrogels (B) eine annähernd kugelförmige Geometrie aufweisen.
5. Zusammensetzung nach Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung der Durchmesser eines einzelnen Primärpartikels des Mikrogels (B), definiert als
[ (d1 - d2) / d2] x 100, worin d1 und d2 zwei beliebige Durchmesser des Primärpartikels sind und d1 > d2 ist, weniger als 250 % beträgt.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärpartikel des Mikrogels (B) eine durchschnittliche Teilchengröße von 5 bis 500 nm aufweisen.
7. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärpartikel des Mikrogels (B) eine durchschnittliche Teilchengröße von weniger als 99 nm aufweisen.
8. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrogele (B) in Toluol bei 23°C unlösliche Anteile von mindestens etwa 70 Gew.-% aufweisen.
9. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrogele (B) in Toluol bei 23°C einen Quellungsindex von weniger als etwa 80 aufweisen.
10. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrogele (B) Glastemperaturen von -100°C bis +120°C aufweisen.
11. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrogele (B) eine Breite des Glasübergangsbereichs von größer als etwa 5 °C aufweisen.
12. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrogele (B) durch Emulsionspolymerisation erhältlich sind.
13. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrogel (B) auf Kautschuk basiert.
14. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrogel (B) auf Homopolymeren oder statistischen Copolymeren basiert.
15. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrogel (B) durch funktionelle, gegenüber C=C- Doppelbindungen reaktive Gruppen modifiziert ist.
16. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, worin das vernetzbare, organische Medium (A) über Heteroatome-enthaltende funktionelle Gruppen oder C=C-Gruppen vernetzbar ist.
17. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, die 1 bis 60 Gew.-% des Mikrogels (B), bezogen auf die Gesamtmenge der Zusammensetzung enthält.
18. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie 10 bis 99 Gew.-% des vernetzbaren, organischen Mediums (A) bezogen auf die Gesamtmenge der Zusammensetzung enthält.
19. Zusammensetzung nach einem der Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich Füllstoffe und Additive enthält.
20. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch Mischen des vernetzbaren Mediums (A) und des Mikrogels (B) mittels eines Homogenisators, einer Perlmühle, einer Dreiwalze, einer Ein- oder Mehrwellen-Extruderschnecke, eines Kneters und/oder eines Dissolvers hergestellt worden ist.
21. Zusammensetzung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass sie mittels eines Homogenisators, einer Perlmühle oder einer Dreiwalze hergestellt worden ist.
22. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Viskosität von 25 mPas bis zu 20000000 mPas bei einer Drehzahl von 5 s"1, bestimmt mit einem Kegel-Platte- Meßsystem nach DIN 53018, bei 20°C aufweist.
23. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrogel (B) einen Quellungsindex in Toluol bei 23 °C von weniger als etwa 80 besitzt.
24. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrogel mit Hydroxylgruppen modfiziert ist.
25. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das vernetzbare Medium zumindest ein Polyol, bevorzugt ein Diol, oder eine Mischung davon ist.
26. Verwendung der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 25 zur Herstellung von Mikrogel-enthaltenden Polymeren.
27. Verwendung nach Anspruch 26 zur Herstellung von Mikrogel-enthaltenden thermoplastischen Elastomeren.
28. Verwendung der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 25 zur Herstellung von Formartikeln oder Beschichtungen.
29. Verfahren zur Herstellung von Mikrogel-enthaltenden Polymeren durch Polymerisieren der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 25.
30. Zusammensetzungen erhältlich nach Anspruch 29.
31. Verwendung der Zusammensetzungen nach Anspruch 30 als Formkörper oder Beschichtung.
32. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern oder Beschichtungen durch Formen oder Beschichten unter Verwendung der Zusammensetzungen nach einem der Ansprüche 1 bis 25.
33. Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (A) und (B) gemeinsam der Behandlung mittels eines Homogenisators, einer Perlmühle, einer Dreiwalze, einer Ein- oder Mehrwellen-Extruderschnecke, eines Kneters und/ oder eines Dissolvers unterworfen werden.
34. Verfahren zur Herstellung von Mikrogel-enthaltenden Polymerzusammensetzungen, welches das Mischen mindestens eines vernetzbaren, organischen Mediums (A), welches bei einer Temperatur von 120°C eine Viskosität von weniger als 30000 mPas aufweist, und mindestens eines Mikrogels (B), das nicht durch energiereiche Strahlen vernetzt ist, die anschließende Zugabe eines Vernetzungsmittels (C) für das vernetzbare Medium (A) und das anschließende Vernetzen der Zusammensetzung umfasst.
35. Verfahren nach Anspruch 34, worin das vernetzbare, organische Medium (A) zumindest ein Polyol, bevorzugt ein Diol, oder eine Mischung davon und das Vernetzungsmittel (C) zumindest ein Polyisocyanat, bevorzugt ein Diisocyanat, oder eine Mischung davon ist.
36. Verfahren nach Anspruch 34 oder 35, worin die Komponenten (A) und (B) mittels eines Homogenisators, einer Perlmühle, einer Dreiwalze, einer Ein- oder Mehrwellen-Extruderschnecke, eines Kneters und/ oder eines Dissolvers gemischt werden.
37. Polymer-Zusammensetzung erhältlich nach einem der Ansprüche 34 bis 36.
38. Anordnung, umfassend in räumlich voneinander getrennter Form: die Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 25 sowie eine Zusammensetzung, die ein Vernetzungsmittel (C) für das vernetzbare, organische Medium (A) enthält.
39. Verwendung von Mikrogelen als rheologisches Additiv, insbesondere als Verdicker oder Thixotropiermittel, in vernetzbaren organischen Medien, welche bei einer Temperatur von 120°C eine Viskosität von weniger als 30000 mPas aufweisen.
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