DE1243381B - Antistatische Ausruestung hochmolekularer Verbindungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C08g

Deutsche KI.: 39 b-22/01

CO 8 L 27/00

M S · t \

Nummer: 1243 381

Aktenzeichen: F 37449IV c/39 b

Anmeldetag: 28. Juli 1962

Auslegetag: 29. Juni 1967

Formlinge, Folien und Fasern aus vielen hochmolekularen Stoffen, beispielsweise Kunststoffen, haben die Eigenschaft, sich mehr oder weniger stark elektrostatisch aufzuladen. Diese Eigenschaft kann sich recht unangenehm bemerkbar machen. So ziehen Formkörper, Folien oder Fasern aus hochpolymeren Verbindungen Staub an, wodurch ihre Oberflächen verschmutzen. Dadurch ist ihre Verwendung auf zahlreichen Gebieten in Frage gestellt. Die elektrostatische Aufladung kann weiterhin zur Funkenbildung führen.

Es sind zahlreiche Verfahren bekannt, nach denen die elektrostatische Aufladung verhindert oder zumindest vermindert werden soll. Es ist z. B. seit langem bekannt, Formlinge nach ihrer Herstellung der feuchten Luft auszusetzen. Sie nehmen dabei in gewissem Umfange Wasser auf, wodurch die elektrische Leitfähigkeit stark heraufgesetzt wird. Abgesehen davon, daß einige Kunststoffe, wie z. B. Polyolefine, praktisch kein Wasser aufnehmen, zeigt diese Methode auch den Nachteil, daß bei Lagerung derartig behandelter Teile in trockener Atmosphäre die antistatische Wirkung wieder verlorengeht.

Es ist weiter bekannt, daß die Oberfläche von Formkörpern mit Hilfe antistatisch wirkender Agenzien verändert werden kann, daß eine statische Aufladung verhindert wird. Eine Reihe von Substanzen sind bekannt. Diese können in die folgenden fünf Gruppen unterteilt werden:

1. Stickstoffhaltige Verbindungen wie Amine, Amide und quarternäre Ammoniumsalze.

2. Sulfonsäuren und Aryl-Alkyl-Sulfonate.

3. Phosphorsäuren, Aryl-Alkyl-Phosphate und Phosphorsäureesteramide.

4. Polyglykole und ihre Derivate einschließlich Polyglykolester von Fettsäuren sowie Polyglykol-arylalkyl-äther.

5. Polymere mehrwertiger Alkohole und deren

Derivate.

Für die antistatische Ausrüstung von hochmolekularen Verbindungen sind zwei prinzipielle Möglichkeiten üblich:

1. Nachträgliche Oberflächenausrüstung durch Imprägnierung mit Lösungen oder Dispersionen von antistatisch wirksamen Verbindungen.

2. Inkorporieren von Substanzen, die eine elektrostatische Aufladung der Kunststoff-Formteile verhindern.

Antistatische Ausrüstung
hochmolekularer Verbindungen

Anmelder:

Farbwerke Hoechst Aktiengesellschaft

vormals Meister Lucius & Brüning, Frankfurt/M.

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Chem. Dr. Fritz Rochlitzt,

Stuttgart-Degerloch;

Dipl.-Chem. Dr. Friedrich Schleede,

Frankfurt/M.;

Dipl.-Chem. Dr. Felix Schulde,

Neuenhain (Taunus)

ist ebenfalls bereits bekannt, sie wird aber im allgemeinen wegen der damit verbundenen Korrosionsgefahr für die Verarbeitungsmaschinen nicht angewendet.

Eine weitere Möglichkeit, hochmolekulare Stoffe antistatisch auszurüsten, besteht darin, Additive während der Polymerisation einzubauen.

Dabei werden jedoch in vielen Fällen die charakteristischen Eigenschaften der Polymerisate, wie z. B. Wasseraufnahme, chemische Beständigkeit, Zähigkeit und Härte, verändert.

Erfindungsgegenstand ist die Verwendung von substituierten Oxalsäureamiden der allgemeinen Formel

O O

X —C —C —N.

R
R'

Die Einarbeitung von stark hygroskopischen anorganischen Salzen in hochmolekulare Verbindungen die in Mengen von 0,1 bis 7 Gewichtsprozent in organische hochmolekulare Verbindungen eingearbeitet werden zur antistatischen Ausrüstung von hochmolekularen Verbindungen, wobei

X = NH₂ oder OR",

R = Alkyl (mit 12 bis 24 Kohlenstoffatomen),
R' = H oder Alkyl (mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen) und

R" = Alkyl (mit 1 bis 24, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen)

bedeutet und wobei die Reste R, R' und R" auch durch Halogene, Aminogruppen, substituierte Aminogrup-

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pen, Oxygruppen, Alkoxygruppen oder Carboxyalkylgruppen substituiert sein können.

Vorzugsweise werden die Antistatika den hochmolekularen Stoffen in einer Konzentration von 0,5 bis 4 Gewichtsprozent zugemischt.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen können vor oder während der Polymerisation wie auch später dem pulverförmigen Hochpolymeren als auch dein Granulat zugesetzt werden. Je nach der Natur der Kunststoffe kann das Einmischen in der Schmelze, in der Lösung oder durch Aufziehen auf das pulverförmige oder granulierte Hochpolymere erfolgen. Es wird am besten vor oder während der Verarbeitung durchgeführt. Es hat sich gezeigt, daß die Art der Einarbeitung nicht wesentlich ist. Dagegen ist es wichtig, daß die als Antistatika wirkenden Substanzen möglichst gut im Kunststoff verteilt sind.

Als geeignete antistatisch wirksame Substanzen können z. B. folgende Verbindungen verwendet werden:

Oxalsäure-N-methyl-N-stearylamid-äthylester,
Oxalsäure-N.N-distearylamid-butylester,
Oxalsäure-N-laurylamid-methylester,
Oxalsäure-N-stearylamid-amid,
Oxalsäure-N-methyl-N-stearylamid-amid. ^2S

Oxalsäureverbindungen der genannten Art zeichnen sich durch ihre besonders gute Thermostabilität aus. Dies ist z. B. besonders wichtig bei der Herstellung vollsynthetischer Fasern oder auch bei der Spritzverarbeitung bei höheren Temperaturen.

In vielen Fällen ist es vorteilhaft, Gemische von zwei oder mehreren der beschriebenen Verbindungen zu verwenden.

Schon durch geringe Zusätze der genannten Substanzen zu Kunststoffen erreicht man einen antistatischen Effekt, so daß aus solchen Mischungen hergestellte Formlinge sich nicht oberflächlich aufladen und keine Neigung zur Anziehung von Staub zeigen. Die mechanischen und thermischen Eigenschaften, die Wärmestabilität sowie Farbe und Transparenz der Polymeren werden durch einen Zusatz der genannten Substanzen praktisch nicht verändert.

Die Verarbeitungsbedingungen und der Temperaturbereich, in dem sich die Kunststoffe thermoplastisch verformen lassen, bleiben nach dem Zusatz der erfindungsgemäßen Antistatika die gleichen wie vorher. Der erzielbare antistatische Effekt ist von der Feuchtigkeit der Umgebung unabhängig und von praktisch unbegrenzter Dauer. Ein Ausschwitzen wird nicht beobachtet. Auch wird die Oberfläche nicht hygroskopisch, sondern bleibt unverändert.

Durch Zusatz der erfindungsgemäßen Verbindungen lassen sich alle hochmolekularen Stoffe vergüten, die infolge ihrer elektrostatischen Aufladung zur Verschmutzung durch Anziehen von Staub neigen. Besonders vorteilhaft lassen sich z. B. Polystyrol, Mischpolymerisate des Styrols mit Butadien, Acrylnitril und/oder Vinylcarbazol, Polyvinylchlorid und Vinylchloridmischpolymerisate, Polyterephthalate, Polyolefine, wie die Polymeren und Copolymeren von Äthylen, Propylen, Buten-(l), Penten-(l), 4-Methylpenten-fl), Hexen-(l), 5,5-Dimethylhexen-(l), Octadecen-(l), 4-Phenylbuten-(l), sowie Vinylcyclohexen, Polycarbonate, Polyoxymethylene, Polyacrylnitril, Polyacrylsäureester, Polymethacrylsäureester, Polyamide, Polyurethane, Cellulosederivate und Polymerenmischungen, die die obigen Polymeren enthalten, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren antistatisch ausrüsten. Auch ungesättigte Polyester und basisch gehärtete Epoxydharze sowie Lackrohrstoffe lassen sich vor oder während ihrer Verarbeitung durch einen Zusatz der genannten Antistatika mit Vorteil antistatisch ausrüsten.

Die mit den beschriebenen Verbindungen antistatisch ausgerüsteten Hochpolymeren lassen sich nach allen üblichen Verarbeitungsmethoden, z. B. auf Pressen, Spritzgußmaschinen oder Extrudern, verarbeiten. Es lassen sich demgemäß daraus Preß- bzw. Spritzgußkörper, Halbzeug, Folien, geblasene Hohlkörper, Rohre, Fasern, Fäden, Monofilamente usw. herstellen. Die mit den genannten Verbindungen versetzten Harze können als Lack- bzw. Gießharze oder in Kombination mit Glasfasern oder/und Füllstoffen auf die übliche Weise verarbeitet werden. Die auf diese Weise ausgerüsteten Hochpolymeren sind besonders interessant für Verpackungszwecke, Staubsaugerzubehör, Förderbänder, Ausstellungsstücke und Modelle, Gehäuseteile, elektrische Anlagen, wie Beleuchtungskörper, Kabelisolationen, Stecker, Schalter oder Armaturen, Klima- und Belüftungsanlagen, Plastikgeschirr, Küchenmaschinen, Fäden, Fasern, Gewebe, Folien, Lacke, d. h. überall dort, wo auf die antistatische Ausrüstung Wert gelegt wird.

Die antistatische Wirkung von anorganischen bzw. organischen Substanzen in hochmolekularen Stoffen läßt sich am einfachsten mittels Zigarettenasche bestimmen. Zur Prüfung werden Spritzguß-, Extruderoder Preßplatten mit einem Wolltuch kräftig etwa 15 Sekunden gerieben und etwa 2 mm über eine Schicht von trockener Zigarettenasche gehalten. Bei guter antistatischer Ausrüstung der Kunststoffplatten wird keine Zigarettenasche angezogen.

Beispiele

Einige antistatisch wirksame Verbindungen, die der in der Beschreibung erläuterten Summenformel entsprechen, wurden in verschiedene hochpolymere Stoffe eingearbeitet. Eine Zusammenstellung der verwendeten Antistatika, der zugesetzten Menge und der Prüfergebnisse enthält die Tabelle.

Die Einarbeitung der Antistatika wurde in folgender Weise durchgeführt:

Beispiele Ibis4

Polymerisatpulver (s. Tabelle) wurde im Schnellmischer mit den ebenfalls in der Tabelle angeführten Mengen der entsprechenden Oxalsäurederivate 5 bis 10 Minuten gemischt. Dann wurden die Mischungen auf einem Extruder granuliert und auf einer Spritzgußmaschine zu 1 mm dicken Platten verspritzt.

Beispiel 5

Polypropylenpulver (isotaktisch) wurde im Mischer mit einer 10⁰/₀igen Lösung des betreffenden Oxalsäurederivates gut vermischt. Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels bei 75°C erfolgte die Granulierung und anschließend die Verarbeitung des Materials zu Spritzgußplatten.

Beispiel 6

200 g eines handelsüblichen ungesättigten Polyesterharzes, das durch Kondensation von 5 Mol Äthylenglykol mit 3 Mol Maleinsäurehydrid und 2 MoI Phthalsäureanhydrid und anschließendem Lösen des Kondensationsproduktes in 30 Gewichtsprozent Styrol

i 243

erhalten worden war, wurde nach Zugabe von 2°/o Methyläthylketonperoxyd, 0,1 % Kobaltnaphthenat sowie 1.0% eines Oxalsäurederivates (s. Tabelle) zu Platten vergossen und bei Raumtemperatur unter Luftabschluß gehärtet.

Selbstverständlich können die beschriebenen Beispiele nur eine kleine Auslese der vorhandenen Möglichkeiten darstellen. Die erzielbare antistatische Wirkung ist nicht an die angeführten Substanzen bzw.

die in der Tabelle beschriebenen Kombinationen mit Kunststoff gebunden. Es können als Antistatika mit dem gleichen Erfolg auch andere Substanzen, die der Summenformel in der Beschreibung entsprechen, verwendet werden. Bei der Kombination mit Kunststoffen muß nur darauf geachtet werden, daß der Zersetzungspunkt der als Antistatika eingesetzten Verbindungen nicht niedriger ist als die Verarbeitungstemperatur der Kunststoffe.

Beispiel	Verwendeter Kunststoff	Antistatika	Strukturformel	Zusatz	Aschetest*)
			O O
1	Niederdruckpoly äthylen	Oxalsäure-N,N-di- stearylamid-butyl- ester	(C t-f \ μ c C CiC H O O	1,5
2	Polystyrol	Oxalsäure-N-lauryl- amid-methylester	Cj2H25 — NH — C — C — OCH3 O O	1,5	—
3	Butadien-Styrol- Mischpolymerisat	Oxalsäure-N-äthyl- N-stearylamid- methylester	Γ1 T-T N P C ΑΓΗ I C2H5	1,0	—
			O O
4	Acrylnitril-Styrol- Mischpolymerisat	Oxalsäure-N-stearyl- amid-amid	Ci8H37 — NH — C — C — NH2 O O	1,5
5	Hochdruckpoly äthylen	Oxalsä ure-N-methyl- stearylamid-methyl- ester	C18H37 — N — C — C — OCH3 CH3	ι,ο	—
6	Polypropylen	Oxalsäure-N-methyl- N-stearylamid- äthylester	C18H37 — N — C — C — OC2H5 H3C O O	1,0
			O O
7	Polyesterharz (ausgehärtet)	Oxalsäure-N-methyl- N-stearylamid-amid	C18H37 — N — C — C — NH2 CH3	0,75	—

*) — keine Anziehung; —1- schwache Anziehung; +■ Anziehung.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verwendung von substituierten Oxalsäureamiden der allgemeinen Formel

   O O

   X—C—C—N

   R
   R'

   6o

   die in Mengen von 0,1 bis 7 Gewichtsprozent in

   arbeitet werden, zur antistatischen Ausrüstung von hochmolekularen Verbindungen, wobei

   X = NH_t oder OR",

   R = Alkyl (mit 12 bis 24 Kohlenstoffatomen), R' = H oder Alkyl (mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen) und

   R" = Alkyl (mit 1 bis 24, vorzugsweise 1 bis 4, Kohlenstoffatomen)

   bedeutet und wobei die Reste R, R' und R" auch durch Halogene, Aminogruppen, substituierte Aminogruppen, Oxygruppen, Alkoxygruppen oder

   organische hochmolekulare Verbindungen einge- 65 Carboxyalkylgruppen substituiert sein können.

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