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DE2238555B2 - Polymermassen aus Copolymeren aus Äthylen, Kohlenmonoxid und einem Termonomeren - Google Patents

Polymermassen aus Copolymeren aus Äthylen, Kohlenmonoxid und einem Termonomeren

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Publication number
DE2238555B2
DE2238555B2 DE2238555A DE2238555A DE2238555B2 DE 2238555 B2 DE2238555 B2 DE 2238555B2 DE 2238555 A DE2238555 A DE 2238555A DE 2238555 A DE2238555 A DE 2238555A DE 2238555 B2 DE2238555 B2 DE 2238555B2
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copolymers
ethylene
carbon monoxide
copolymer
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DE2238555A
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DE2238555C3 (de
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Clarence Frederick Wilmington Del. Hammer (V.St.A.)
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EIDP Inc
Original Assignee
EI Du Pont de Nemours and Co
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Publication date
Application filed by EI Du Pont de Nemours and Co filed Critical EI Du Pont de Nemours and Co
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Publication of DE2238555B2 publication Critical patent/DE2238555B2/de
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Description

25
Die Erfindung befaßt sich mit Äthylencopolymeren und hieraus geformten Massen und Formgegenständen. Insbesondere betrifft die Erfindung Copolymere aus Äthylen, Kohlenmonoxid und einem Termonomeren und polymere Gemische und hieraus gefertigte Formgegenstände.
Gemäß der Erfindung werden Copolymere mit bestimmten Mengen an Äthylen, Kohlenmonoxid und einem Termonomeren, das hiermit unter Bildung von festen Produkten (»polymerisierbar ist, angegeben. Die Copolymeren sind wertvoll als Formharze und als Mischharze. Gemische dieser Copolymeren mit festen organischen Polymeren wie Polyvinylchlorid, Wachs und dergleichen sind gut verträglich und wertvoll als Formungsharze. Diese Gemische können beispielsweise zur Herstellung flexibler Folien und steifer oder halbsteifer Gegenstände verwendet werden.
Äthylenpolymere zeigen eine niedrige Polarität Sie sind in diesem Gesichtspunkt wie Wachse und besitzen eine niedrige Dielektrizitätskonstante und sind löslich in heißen ölen, heißem Wachs und heißen Kohlenwasserstoffen. Für einige Zwecke wäre es günstig, wenn die Äthylenpolymeren eine stärkere Polarität hätten, so daß sich eine verbesserte Haftung derselben an stärker polaren Materialien und eine Beständigkeit derselben gegen Kohlenwasserstoffe als Lösungsmittel und öle ergibt Ein geringes Ausmaß an Polarität kann an Äthylenketten erteilt werden, wenn darin ungesättigte organische Ester, wie Vinylacetat oder Acrylate, einverleibt werden. Um jedoch ein hohes Ausmaß der Polarität zu erhalten, sind große Mengen des Esters erforderlich, wodurch wiederum nachteilig die eigenen Vorteile der langen flexiblen Äthylenkette, beispielsweise niedrige Kosten, gutes Verhalten bei niedriger ω Temperatur und dergleichen, beeinflußt werden. Deshalb ist es erwünscht, die Polarität eines Äthylenpolymeren zu erhöhen, während die Kohlenwasserstoffkette als Hauptmerkmal des Polymeren beibehalten wird.
Nachfolgend werden die einschlägigen Veröffentlichungen hinsichtlich Gemischen von Polymeren abgehandelt Handelsübliche Kunststoffe, wie Polyvinylchlorid, Nitrocellulose und Celluloseacetat lyrat erwiesen sich als wertvoll aufgrund der hohen Steifigkeit der hieraus geformten Gegenstände. Diese Steifigkeit ist jedoch häufig von Brüchigkeit oder mangelnder Zähigkeit begleitet, so daß es günstig wird, die Steifigkeit derartiger Materialien zu erniedrigen. Dies wird häufig technisch durch Zusatz von Plastifizieren!, d.h. Materialien von niedrigem Molekulargewicht, erreicht, die mit dem uv Betracht kommenden Kunststoff verträglich sind. Der Erfolg dieses Verfahrens zeigt sich durch die Tatsache, daß über eine halbe Milliarde kg an als Weichmacher verwendeten Materialien im Jahr 1970 verkauft wurden. Eine große Vielzahl von Materialien wurden als Plastifizierer für Polyvinylchlorid verwendet Diese Materialien sind Flüssigkeiten mit solchen Viskositäten, daß sie üblicherweise als öle oder Syrupe bezeichnet werden. Selbst diejenigen, die als »Polymer« bezeichnet werden, haben Molekulargewichte von einigen Tausend oder niedriger und sind tatsächlich sehr viskose Flüssigkeiten bei 25° C. Derartige Plastifizierer von niedrigem Molekulargewicht für Polyvinylchlorid zeigen die allgemeine Schwierigkeit, daß sie aus den Gegenständen, die aus dem erhaltenen Gemisch gefertigt sind, auswandern und sich dabei leicht zur Oberfläche der hergestellten Gegenstände bewegen. Infolgedessen werden sie durch seifenhaltiges Wasser, durch Lösungsmittel oder sogar durch langsame Abdämpfung entfernt Deswegen werden permanentere Plastifizierer für Polyvinylchlorid benötigt.
Die erfindungsgemäße polymere Masse besteht aus einem Gemisch eines Copolymeren (A) und mindestens einem festen organischen Polymeren (B), wobei das Copolymere im wesentlichen aus (a) 40 bis 80 Gew.-% Äthylen, (b) 3 bis 30 Gewichts-% Kohlenmonoxid und (c) 5 bis 60 Gewichts% eines hiermit copolymerisierbaren Termonomeren, wobei die verträgliche Menge mindestens eines festen organischen Polymeren aus Polyamiden, sich von Cellulose ableitenden Polymeren, Vinylhalogenidpolymeren, Vinylidenhalogenidpolymeren, Polymeren auf der Basis von Alpha-Olefinen, Styrolpolymeren, Acrylnitrilpolymeren, Acrylpolymeren, Polyestern, Polyurethanen, Polycarbonaten, Phenolpolymeren, Polysulfonen, Epoxyharzen, chlorierten Polyäthern, Alkydharzen, Acetalharzen, ABS-Harzen, Silikonharzen, Teeren oder Wachsen gewählt wird.
Gemäß der Erfindung ergeben sich weiterhin Copolymere, die im wesentlichen aus, auf das Gewicht bezogen, (a) 40 bis 80% Äthylen, (b) 3 bis 30% Kohlenmonoxid und (c) 5 bis 60% eines hiermit copolymerisierbarer Termonomerer bestehen. Die bevorzugten Copolymeren umfassen diejenigen, die im wesentlichen aus 56 bis 76% Äthylen, 3 bis 15% Kohlenmonoxid und 10 bis 34% des Termonomeren bestehen. Stärker bevorzugte Copolymere umfassen diejenigen, worin Vinylacetat des Termonomere darstellt Diese Copolymeren haben normalerweise einen Schmelzindex innerhalb des Bereiches von 0,1 bis 3000, vorzugsweise 1 bis 500. Weiterhin werden im Rahmen der Erfindung aus die Verwendung dieser Copolymeren zur Herstellung von Formgegenständen.
Besonders bevorzugt werden Copolymere, worin die Termonomeren (c) aus der Klasse von ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäuren mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen, Estern dieser ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäuren, Vinylestern von gesättigten Carbonsäuren, worin die Säuregruppe 1 bis 18 Kchlenstoffatome hat, Vinylalkyläthern, worin die Alkylgruppe 1 bis 18 Kohlenstoffatome hat, Acrylnitril, Methacrylnitril, Norbornen, Alpha-Olefinen mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen
oder aromatischen Vinylverbindungen gewählt werden, wobei das Copolymere einen Schmelzindex innerhalb desBereiches von 0,1 bis 3000 hat Besonders bevorzugt besteht das Termonomere aus Vinylacetat
Gegenstand der Erfindung sind polymere Massen, die aus Gemischen der vorstehenden Copolymeren mit verträglichen Mengen verschiedener fester organischer Mischpolymerer, wie sie nachfolgend beschrieben werden, bestehen. Der Ausdruck »verträglich« wird nachfolgend definiert. Ein bevorzugtes festes organisches Mischpolymeres besteht aus Polyvinylchlorid. Mit dem Ausdruck »Polyvinylchlorid« werden Homopolymere von Vinylchlorid sowie Copolymere desselben, welche bis zu 20% anderer Monomerer, wie Vinylacetat, Propylen, Äthylen, Butylvinyläther, Diäthylmaleat, Dimethylfuinarat und dergleichen enthalten, verstanden. Gleichfalls umfaßt ist chloriertes Polyvinylchlorid, wie es beispielsweise in der französischen Patentschrift 12 20 932 angegeben ist
Erfindungsgemäß ergibt sich also eine polymere Masse, welche aus einem Gemisch der vorstehenden Copolymeren mit einer verträglichen Menge mindestens eines festen organischen Polymeren besteht
Die Mischmassen gemäß der Erfindung können, aus das Gewicht bezogen, 5 bis 95% des vorstehenden Copolymeren und 5 bis 95% Polyvinylchlorid enthalten. Wenn andere Mischpolymere neben Polyvinylchlorid verwendet werden, werden variierende bevorzugte Verhältnisse von Copolymeren und Mischpolymeren angewandt
Besonders bevorzugt besteht das feste organische Polymere aus Polyamiden, sich von Cellulose ableitenden Polymeren, Vinylhalogenidpolymeren, Vinylidenhalogenidpolymeren, Polymeren auf Alpha-Olefinbasis, Styrolpolymeren, Acrylnitrilpolymeren, Acrylpolymeren. Polyestern, Polyurethanen, Polycarbonaten, Polymeren auf Phenolbasis, Polysulfonen, Epoxyharzen, chlorierten Polyäthern, Alkydharzen, Acetalharzen, ABS-Harzen, Siliconharzen, Teeren und Wachsen. Besonders bevorzugt besteht das feste organische Polymere aus Polyvinylchlorid.
Falls das Mischpolymere aus Polyvinylchlorid besteht, enthalten die zur Herstellung von Folien brauchbaren Massen 30 bis 65% Polyvinylchlorid und 70 bis 35% eines Copolymeren, das im wesentlichen aus 40 bis 80% Äthylen, 10 bis 60% Vinylacetat und 3 bis 30% Kohlenmonoxid besteht. Zur Herstellung steifer Gegenstände wird eine Mischmasse bevorzugt, welche 75 bis 95% Polyvinylchlorid und 25 bis 5% eines Copolymeren enthält, das im wesentlichen aus 40 bis 80% Äthylen, 5 bis 50% Vinylacetat und 3 bis 10% Kohlenmonoxid besteht. Für halbsteife Gegenstände wird eine Mischmasse bevorzugt, weiche 50 bis 75% Polyvinylchlorid und 50 bis 25% eines Copolymeren enthält, das im wesentlichen aus 40 bis 80% Äthylen, 5 bis 50% Vinylacetat und 3 bis 10% Kohlenmonoxid besteht. Besonders günstig zur Herstellung von schlaffen Filmen ist eine Masse aus 30 bis 65% Polyvinylchlorid und 70 bis 35% eines Copolymeren, welches im wesentlichen aus 40 bis 80% Äthylen, 10 bis 63% Vinylacetat und 3 bis 30% Kohlenmonoxid besteht.
Falls das mit dem Copolymeren gemäß der Erfindung zu vermischende Polymere aus Wachs besteht, enthe't das bevorzugte Cpolymere nicht mehr als etwa 5% Kohlenmonoxid. Falls das Termonomere aus Vinylacetat besteht, werden normalerweise 10 bis 26% Vinylacetat bevorzugt. Diese Gemische enthalten vorzugsweise 5 bis 40% Copolymeres und 60 bis 95%
Wachs, auf das Gewicht bezogen.
Weitere bevorzugte feste organische Polymere sind Nitrocellulose, Celluloseacetatbutyrat, Holznaturharze oder Kolophonium oder Polyamide.
s Die Copolymeren gemäß der Erfindung bestehen im wesentlichen aus den vorstehend angegebenen Mengen an Äthylen, Kohlenmonoxid und einen Termonomeren, aas mit äthylenisch ungesättigten organischen Verbindungen «!polymerisierbar ist Diese Termonomeren
ίο werden aus der Klasse von ungesättigten Mono- und Dicarbonsäuren mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen, Estern derartiger ungesättigter Mono- oder Dicarbonsäuren, Vinylestern von gesättigten Carbonsäuren, worin die Säuregruppe 1 bis 18 Kohlenstoffatome besitzt, Vinylalkyläthern, worin die Alkylgruppe 1 bis 18 Kohlenstoffatome besitzt Acrylnitril, Methacrylnitril, copolymerisierbaren ungesättigten Kohlenwasserstoffen, beispielsweise Alpha-OIefinen mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen, Ringverbindungen wie Norbornen und aromatische Vinylverbindungen, gewählt
Die Verhältnisse der verschiedenen Monomeren in den Copolymeren sind vorstehend abgehandelt Der Schmelzindex der Copolymeren gemäß der Erfindung liegt im Bereich von 0,1 bis 3000, vorzugsweise 1 bis 500.
Bei der Herstellung der Copolymeren gemäß der Erfindung werden handelsübliches Äthylen, Kohlenmonoxid und andere Monomeren mit einer Reinheit von ungefähr 100% anfänglich und bei der Zufuhr als kontinuierliche Ergänzung für den Polymerisationsbe-
jo schickungsstrom verwendet Das verwendete Reaktorgefäß muß hohe Drücke und Temperaturen aushalten und ist mit einem durch einen Motor angetriebenen Hochgeschwindigkeitsrührer und Druckfreigabeventilen sowie Mantelwänden zur Kreislauffühmng von
j5 Heiz- oder Kühlflüssigkeiten zur Steuerung der Temperatur ausgerüstet Kohlenmonoxid und die anderen Monomeren werden in den Äthylenmonomer-Beschickungsstrom bei dem Druck des Reaktors gepumpt und dann wird das Gemisch der Monomeren bei dem Reaktordruck in den Reaktor gepumpt entweder zusammen oder getrennt Erforderlichenfalls wird ein Katalysator in den Reaktor durch eine getrennte Zufuhrleitung eingepumpt
Ein Gemisch aus Copolymeren und Monomeren liegt
im Reaktor vor und der Druck wird verringert, wenn das Gemisch in eine Trenneinrichtung strömt Die Monomeren verlassen die Trenneinrichtung und werden entweder zerstört oder zur Kreislauffühlung zu dem Reaktor zusammen mit Ergänzungsmonomeren ge pumpt Das geschmolzene Copolymere verläßt die Trenneinrichtung in einem Strom, worauf es abgekühlt und weiter bearbeitet wird; beispielsweise kann das Copolymere zur Teilchen von geeigneter Größe geschnitten werden oder vor der Abkühlung mit verträglichen Mengen von anderen Polymeren wie Polyvinylchlorid und dergleichen zur Verbesserung der Handhabungseigenschaften vermischt werden. Diese Mengen an beispielsweise Polyvinylchlorid liegen im Bereich von 5 bis 30 Gewichts% des Gesamtgewichtes an beispielsweise Polyvinylchlorid und diesen Copolymeren.
Die Strömung von Äthylen, Kohlenmonoxid, Monomeren und Katalysator in den Reaktor wird sorgfältig so gesteuert, daß sie in den Reaktor in einem konstanten
b5 kontinuierlichen Molarverhältnis und mit der gleichen kontinuierlichen Geschwindigkeit, womit Produkt und unumgesetzte Monomeren aus dem Reaktor abgelassen werden, eintreten. Die Geschwindigkeiten und Molar-
Verhältnisse werden so eingestellt, daß sich in dem gebildeten Copolymeren, auf das Gewicht bezogen, 40 bis 80% Äthylen, 3 bis 30% Kohlenmonoxid und 5 bis 60% des anderen Termonomeren ergeben. Ein wirksames Rühren, üblicherweise mit einer Geschwindigkeit von mindestens 0,25 PS je 3,81 Reaktorvolumen wird angewandt, m die umzusetzenden Monomeren in innigem Gemisch innerhalb des Reaktors zu halten. Die Reaktortemperatur sollte mindestens 1400C betragen.
Es wird bevorzugt, daß die Reaktortemperatur innerhalb des Bereiches von etwa 150 bis 3000C, stärker bevorzugt 155 bis 225° C, gehalten wird und daß der Reaktordruck innerhalb des Bereiches von etwa 350 bis 4200 Atü, vorzugsweise etwa 140 bis 2460 Atü gehalten wird.
Es ist bei der Herstellung der Copolymeren gemäß der Erfindung wichtig, daß der Inhalt des Reaktors einheitlich hinsichtlich der Gewichtsverhältnisse von Äthylen, Kohlenmonoxid und Termonomeren gehalten wird, um die festen Polymeren gemäß c*er Erfindung zu erhalten. Es darf keine Verarmung an einem der Monomeren eintreten, so daß lediglich ein oder zwei Monomere umgesetzt warden. Da die verschiedenen Monomeren mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten reagieren, reagiert ein größerer %-Satz eines rascher reagierenden Monomeren innerhalb eines gegebenen Zeitraumes. Deshalb variiert die Zufuhrgeschwindigkeit der verschiedenen Monomeren. Kohlenmonoxid reagiert beispielsweise mit etwa der 5fachen Geschwindigkeit von Äthylen, so daß, wenn 10% des vorhandenen K) Äthylens in das Polymere einverleibt sind, etwa 50% des vorhandenen Kohlenmonoxids in das Polymere einverleibt werden. Die erforderlichen Bedingungen zur Herstellung der spezifischen Copolymeren variieren in Abhängigkeit von der Reaktionsfähigkeit des Termono- J5 meren; beispielsweise reagiert Vinylacetat etwa mit der gleichen Geschwindigkeit wie Äthylen, während andere Termonomere, wie Methylmethacrylat etwa so rasch oder rascher als Kohlenmonoxid reagieren.
Als beim Verfahren einsetzbarer freier radikalischer Polymerisationskatalysator kann jeder verwendet werden, wie er üblicherweise bei der Polymerisation von Äthylen verwendet wird, beispielsweise Peroxide, Perester, Azoverbindungen oder Percarbonate. Ausgewählte Verbindungen innerhalb dieser Gruppe sind 4<-, Dilauroylperoxid, Ditert.-Butylperoxid, tert-Butylperisobutyrat, tert-Butylperacetat, «A'-Azobisisobutyronitril und andere Verbindungen mit vergleichbarer freier radikalischer Aktivität Üblicherweise wird der Katalysator in einem geeigneten inerten organischen flüssigen Lösungsmittel, wie Benzol, Kerosin, Mineralöl oder Gemischen von Lösungsmitteln gelöst Die üblicher Katalysatormenge wird eingesetzt, d.h. etwa 25 bis 2 500 ppm, vorzugsweise etwa 75 bis 500 ppm, bezogen auf das Gewicht der dem Reaktor zugeführten Monomeren.
Die Copolymeren gemäß der Erfindung können zur Herstellung von selbsttragenden Folien oder Filmen, als Ummantelungsmaterial oder Verpackungsmaterial sowie für zahlreiche Polyäthylen-Anwendungsgebiete «> verwendet werden, wo ein besseres Verhalten gewünscht wird.
Die Copolymeren gemäß der Erfindung sind besonders wertvoll zum Vermischen mit anderen organischen Polymeren, insbesondere solchen mit polaren Eigen- (,5 schäften, wie Polyvinylchlorid, um die Eigenschaften der letzteren zu verbessern.
Für die Zwecke gemäß der Erfindung ist es wichtig.
die Art der Gemische der Hochpolymeren zu unterscheiden und die aus derartigen Gemischen erhältlichen Vorteile zu verstehen. Gemische von Hochpolymeren können in drei breite Kategorien eingeteilt werden: Die erste Kategorie umfaßt Geinische, die im engsten Sinne verträglich sind, d. h. im Molekularmaßstab. Diese Gemische bilden klare Filme. Die zweite Kategorie umfaßt Gemische, die nicht vollständig im Molekularmaßstab verträglich sind, die jedoch noch einen ausreichenden Grad von molekularer Verträglichkeit oder molekularer Wechselwirkung zeigen, um brauchbare Polymere-Mischmaterialien zu ergeben. Derartige Gemische ergeben üblicherweise opake oder trübe Filme, welche trüb werden, beispielsweise sich zu weiß ändern, wenn sie doppelt gebogen werden, obwohl die Filme oder Folien stark und zäh und :m allgemeinen reißbeständig sind. Gegenwärtig handelsübliche Polymergemische, die typisch für die zweite Kategorie der Verträglichkeit sind, sind Materialien wie die ABS-Harze oder hochschlagfeste Qualitäten von Polystyrol. Die dritte Kategorie der Polymergemische sind diejenigen, wo die Verträglichkeit der beiden Polymersysteme so niedrig ist daß sich kein brauchbares Verhalten ergibt Derartige Systeme sind solche Gemische, die aus zwei starken Materialien gefertigt sind, deren Gemische brüchig sind und leicht reißen.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit den beiden ersten breiten Kategorien der Verträglichkeit Der hier angewandte Ausdruck »Verträglich« bezeichnet die Verträglichkeit im Sinn der ersten beiden Kategorien. Die Anwesenheit von Kohlenmonoxid und den vorstehend angegebenen Termonomeren in den Copolymeren gemäß der Erfindung ergibt spezielle Gemische derartiger Copolymerer mit anderen organischen Polymeren, die eine vollständige molekulare Verträglichkeit ergeben, so daOi sich klare Produkte von hoher Festigkeit und Zähigkeit einstellen. Bei weiteren Systemen gemäß der Erfindung kann die Anwesenheit von Kohlenmonoxid und derartigen Termoncmeren in den Copolymeren gemäß der Erfindung eine ausreichende molare Wechselwirkung zwischen den Copolymeren gemäß der Erfindung und der anderen Komponente des Gemisches hervorrufen, daß die Gemische ein gutes Verhalten mit jjuter physikalischer Festigkeit trotz der Tatsache zeigen, daß sie trübe oder durchschimmernd sind, was eine niedrigere Verträglichkeit als eine vollständige molekulare Verträglichkeit belegt
Allgemein können die Copolymeren gemäß der Erfindung mit anderen organischen Polymeren in jeder Reihenfolge des Zusatzes nach irgendeinem der üblichen Verfahren, beispielsweise Lösungsvermischen oder Schmelzvermischen auf einer Walzenmühle, in einem Extruder oder in einem Banbury-Mischer vermischt werden, so daß die dadurch erhaltene vermischte Polymermasse eine verträgliche Menge des Mischpolymeren und des Copolymeren gemäß der Erfindung enthält Die Gemische enthalten 5 bis 95% des Copolymeren gemäß der Erfindung und 95 bis 5% des Mischpolymeren (auf das Gewicht bezogen). Falls man ein Copolymeres herstellen will, welches klebrig ist, können dessen Handhabungseigenschaften durch anfängliches Einmischen von 5 bis 30% eines gewünschten härteren Mischpolymeren hiermit und gegebenenfalls anschließendem Vermischen von zusätzlichen Mengen des Mischpolymeren hiermit verbessert werden. Die speziell zuzusetzenden verträglichen Mengen des Copolymeren hängen von dem speziell eingesetzten
Mischpolymeren, dem speziell eingesetzten Copolymeren und den gewünschten physikalischen Eigenschaften des aus dem Gemisch hergestellten Formgegenstandes ab, beispielsweise schlaffe Filme oder Folien, steife oder halbsteife Gegenstände. Die verträglichen Mengen lassen sich für den jeweiligen Fall leicht ermitteln.
Die Mischpolymeren, d. h. die festen organischen Polymeren, die zur Herstellung der Mischmassen gemäß der Erfindung verwendet werden, können aus irgendeinem organischen Polymeren bestehen, wenn es auch bevorzugt wird, daß das Mischpolymere polare Eigenschaften besitzt, wobei es wesentlich ist, daß die Copolymeren gemäß der Erfindung hiermit im Molekularmaßstab verträglich sind, d. h. klar bleiben. Verwendbare Mischpolymere sind Polyamide, sich von Cellulose ableitende Polymere wie Celluloseacetat, -propiop.at, -butyrat, regenerierte Cellulose oder Nitrocellulose; Vinylhalogenidpolymere, worin das Vinylhalogenid mindestens 80 Gewichts°/o des Polymeren ausmacht, wie Polyvinylchlorid, Copolymere von Vinylchlorid mit Olefinen (Äthylen und insbesondere Propylen), Vinylacetat und Vinyläther, Vinylidenhalogenidpolymere wie Polyvinylidenfluorid und Copolymere aus Vinylidenchlorid und Vinylchlorid, Polymere auf der Basis von Alpha-Olefinen mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie Polyäthylen, Polypropylen, chlorsulfoniertes Polyäthylen, chloriertes Polyäthylen sowie andere halogenierte Polyolefine, lonomere [Äthylen/(Meth)acrylsäurecopolymere, die mit einem Alkalihydroxid neutralisiert sind], Äthylen/Vinylester-Copolymere, d. h. Vinylester von gesättigten Carbonsäuren, wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinylstearat, mit etwa 15 bis 98% Vinylester und sich hiervon ableitende hydrolisierte Polymere (Äthylen/Vinylalkohol), Polymere von Styrol wie Styrol/Methacrylsäure, Styrol/Acrylnitril, Polymere von Acrylnitril wie Polyacrylnitril, Copolymere mit mindestens 40% Acrylnitril unter Anwendung von anderen äthylenischen gesättigten Copolymeren wie Vinylacetat. Vinylchlorid, Äthylen und Isobutylen, Acryl-Polymerisate wie Alkylester von äthylenisch ungesättigten Carbonsäuren, beispielsweise Alkylacrylatc und Alkylrnethacrylate, worin die Alkylgruppe 1 bis 18 Kohlenstoffatome besitzt. Polyester wie Polyethylenterephthalat und Poly-M-cyclohexalendimethylenterephthalat Polyurethane, Polycarbonate, Phenol-Polymere, Polysulfone, Epoxy-Harze, chlorierte Polyether, Alkyd-Harze, Acetat-Harze, ABS-Harze, Silicon-Harze, Teere (Asphalt) und Wachse, wie Erdölwachse (Paraffinwachs und mikrokristallines Wachs), sowie chlorierte Wachse.
Zur Herstellung von Formgegenständen sowohl aus den Copolymeren gemäß der Erfindung als auch den vermischten polymeren Massen gemäß der Erfindung, die die vorstehenden Copolymeren enthalten, können andere Materialien, die ihre übliche Funktion ausüben, zugesetzt werden. Beispielsweise können Antioxidationsmittel, Ultraviolettstabilisatoren, Plastifizierer, Pigmente, Füllstoffe, Gleitmittel und Antiblockmittel und dergleichen zugesetzt werden.
Die Gemische gemäß der Erfindung können zur Herstellung schlaffer Filme oder Folien, steifer Gegenstände, halbsteifer Gegenstände und dergleichen verwendet werden. Es ist bisher keine scharfe Definition für die Ausdrücke schlaff, halbsteif und steif bekannt. Diese Ausdrücke sind allgemein von dem Interessengebiet abhängig. Der Ausdruck »steif« wird üblicherweise auf die maximal mit einem speziellen Material erzielbare Steifigkeit angewandt Und der Ausdruck »halbsteif« bezeichnet üblicherweise eine etwa geringere Steifigkeit als die maximale. Bei Polyvinylchlorid bezeichnet »steif« üblicherweise eine Steifheit von etwa 24 600 bis 42 200 kg/cm2, »halbsteif« bezeichnet eine Steifigkeit ■> von 3520 bis 24 600 kg/cm2 und »schlaff« oder flexibel bezeichnet eine Steifigkeit von etwa 35 bis 3520 kg/cm2. Falls das Mischpolymere aus Polyvinylchlorid besteht, können schlaffe oder flexible Filme oder Folien aus einer Mischmasse hergestellt werden, die 30 bis 65%
ίο Polyvinylchlorid und 35 bis 70% eines Copolymeren, das 40 bis 80% Äthylen, 10 bis 60% Vinylacetat und 3 bis 30% Kohlenmonoxid enthält, aufweist. Falls andere Termonomere als Vinylacetat mit Äthylen und Kohlenmonoxid verwendet werden, werden bevorzugt variie- > rende Mengen dieser Termonomeren angewandt. Steife Gegenstände können aus einer Mischmasse hergestellt werden, welche 75 bis 95% Polyvinylchlorid und 5 bis 25% eines Copolymeren, das im wesentlichen aus mindestens 40% Äthylen, 5 bis 50% Vinylacetat und 3
j" bis 10% Kohlenmonoxid besteht, aufweist. Halbsteife Gegenstände können aus Mischmassen hergestellt werden, die 50 bis 75% Polyvinylchlorid und 25 bis 50% eines Copolymeren, das im wesentlichen aus mindestens 40% Äthylen, 5 bis 50% Vinylacetat und 3 bis 10%
2Ί Kohlenmonoxid besteht, aufweisen.
Falls andere Mischpolymere oder andere Termonomere verwendet werden, werden bevorzugt variierende %-Sätze des Termonomeren im Copolymeren und des Copolymeren im Gemisch angewandt.
jo Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung ohne sie zu begrenzen. %-Sätze und Gewichtsteile sind auf das Gewicht bezogen, falls nichts anderes angegeben ist.
Beispiele 1 bis 26
Copolymere aus Äthylen, Kohlenmonoxid und einem Termonomeren, das entweder aus Vinylacetat, Methylmethacrylat. Vinylpropionat, Methylvinyläther oder Isobutylacrylat und dergleichen bestand, wie in Tabelle I angegeben, wurden durch Vermischen der jeweiligen Monomeren mit den in Tabelle I angegebenen Beschichtungsgeschwindigkeiten, anschließende Zuführung des erhaltenen Gemisches in ein stark gerührtes Reaktionsgefäß von 700 ecm zusammen mit dem Katalysator (Art und Menge in Tabelle I angegeben) hergestellt Der Katalysator wurde mit ausreichender Menge zugeführt um die gewünschte Umwandlung zu erhalten.
In den verschiedenen Beispielen wurde Reaktordruck und -Temperatur zwischen 1690 und 1900 Atü bzw. 160 bis 2300C gehalten. Die Verweilzeit im Reaktor betrug 4,5 min. Die Umwandlungen betrugen etwa 10%, bezogen auf die gesamte Monomer-Beschickung.
Das Reaktionsgemisch wurde aus dem Reaktor abgelassen und das geschmolzene Copolymere wurde gekühlt und zu Pellets geschnitten. Der entsprechend ASTM D 1238-65T, Bedingung E bestimmte Schmelzindex ist in Tabelle I angegeben. Die folgenden physikalischen Eigenschaften der Copolymeren der Beispiele belegen, daß die Produkte, die für Harze zum Vermischen mit Polymeren, wie Polyvinylchlorid und dergleichen erforderliche Weichheit hatten (ASTM D 882,25 cm/min für die Zugfestigkeit 2$ cm/min für den Zugmodul):
IO
>. Gebildetes Copolymere* Monomcr- Copolymercs Zugfestigkeit Zugmodul I Temp. Katalysator Dehnung Bcschickungsvcrhältnis Umwand
Copoly- verhält- nach Bcisp. kg/cn kg/cm2 ( Art K. H/Tcrmono- lung %
merart nis*) Nr. mcres/CO -
(Gew.-Teile)
10,6
67/18/15 12 75,0 90,0 177 t-Butylperoxyd 960 6,5/2/0,22 9,9
E/VA/CO 76/15/9 1 118 116 180 Azodiisobutyro- 880 7,9/1,7/0,1
E/VA/CO 13 85,5 68,6 nitril 960 10,0
57/31/12 3 38,0 19,0 180 desgl. 1310 9/5,2/0,35 9,5
E/VA/CO 62/29/9 181 desgl. 7,8/3,5/0,15 9,7
E/VA/CO 69/25/6 180 desgl. 11,1/4,1/0,12 10,0
E/VA/CO 71/26/3 l2 Rcaklionsbedingungen 181 desgl. 10,6/4,1/0,07 10,3
E/VA/CO 69/23/8 Schmclz- Druck 180 desgl. Konzentra 11/4,1/0,11 10,0
E/VA/CO 56/31/13 index I atü 180 desgl. tion (kg/ 9/5,2/0,35 10,4
E/VA/CO 62/27/11 179 t-Butylperoxy- 1000 kg
Polymer
produkt)
7,8/3,1/0,14
E/VA/CO 1,0 1900 isobutyrat 0,27 9,5
Tabelle I 66/27/11 0,16 1900 179 desg!. 0,045 7,8/3,3/0,13 10,3
E/VA/CO 60/25/5 180 desgl. 7,8/2,9/0,15 10,2
E/VA/CO 63/26/11 18 1900 181 desgl. 0,52 11,2/4,1/0,35 12,3
E/VA/CO 66/26/8 15 1900 180 desgl. 0,6 12,7/4,3/0,2 9.8
E/VA/CO 64/24/12 5 1900 180 desgl. 0,45 10,2/3,1/0,3 10,3
E/VA/CO 66/19/15 28 1900 180 desgl. 0,46 7,9/1,8/0,3 10,3
E/VA/CO 69/23/8 8 1900 180 Azodiisobutyro- 0,34 11/4,1/0,11
E/VA/CO 18 1900 nitril 0,52 9,8
74/21/5 25 1900 180 t-Butyroperoxy- 0,16 9,4/0,41/0,3
Copolymer-I lerstellung E/MM A/ isobutyrat 8,8
ISeisi CO 61/24/15 24 1900 185 desgl. 0,25 7,5/2,6/0,3 9,7
Nr. E/VP/CO 62/23/15 5 1900 182 desgl. 0,08 5/5/0,35
E/MVE/ 50 1690 0,31 11,0
CO 57/34/9 10 1900 185 desgl. 0,15 10/0,5/0,32 10,8
1 E/IA/CO 61/28/11 0,4 1900 160 desgl. 0,14 11/4,1/0,35 10,8
2 E/VA/CO 66/26/8 2,4 1900 200 desgl. 0,36 11/4,1/0,35 10,5
E/VA/CO 64/26/10 8 1900 230 t-Butylperacetat 0,34 11/4,1/0,3 9,7
3 E/VA/CO 68/17/15 185 Azodiisobutyro- 11,5/0,34/0,4
4 E/ 2,4 1900 nitril 1,9
5 DMAEMA/ 11,0
6 CO N.D. 2500 1900 193 t-Butyroperacetat 0,42 10/1,2/0,25
7 E/Neo- 345 1900 0,5 9,5
8 hexen/CO 75/10/15 210 Azodiisobutyro- 10/0,15/0,52
9 E/MMA/ 0,5 1900 nitril 0,34
CO 58 1900 0,33
10 42 1900 0,33
11 96 1900 0,20
12 2,9 1900 3,8
13
14
15 4 1690 0,57
16
150 1900 11,0
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
*) VA bedeutet Vinylacetat, MMA bedeutet Methylmethacrylat, VP bedeutet Vinylpropionat, MVE bedeutet Methylvinyläther, IA bedeutet Isobutylacrylat, DMAEMA bedeutet Dimethylaminoäthylmethacrylat.
Beispiele 27 bis 38
Diese Beispiele befassen sich mit der Herstellung von Gemischen verschiedener Copolymer entsprechend den Beispielen 1 bis 26 mit Polyvinylchlorid oder modifizierten Vinylchloridpolymeren, Wachs oder Butyrat.
Beispiel 27
Gleiche Verhältnisse der Copolymeren nach Beispiel 1 (Äthylen/Vinylacetat/Kohlenmonoxid, 67/18/15) und eines Polyvinylchlorids wurden in folgender Weise vermischt. Die Materialien wurden auf einer auf 180°C erhitzten Walzenmühle von 7,5 cm vermählen, wobei die abschließende Schmelztemperatur 185°C betrug. Das mit einem disubstituierten Zinn-S,S'-bis(isooctylmercaptoacetat) als Thermostabilisator stabilisierte Polyvinylchlorid wurde zunächst auf die Mühle gegeben und dann das Copolymere zugesetzt. Die gesamte Komponentenzugabezeit betrug 2 bis 3 min und die gesamte Mahlzeit für ein ausreichendes vermischen betrug 10 bis 12 min. Das Gemisch wurde von der heißen Walze abgenommen und zu einem Bogen verarbeitet, indem es durch eine bei Raumtemperatur gehaltene Mühle gegeben wurde. Das Gemisch, welches klar war, wurde dann zu Standard-Versuchsprobestükken von 250 μ (10 Mil) Stärke durch eine Vergleichsformung bei 185 bis 1900C und bei 28010 Atü und Kreislaufzeiten von 3 bis5 min geformt, woran sich eine allmähliche Abkühlung bei vollem Druck anschloß. Die Ergebnisse sind in Tabelle Il aufgeführt.
Die sowohl bei Beispiel 27 als auch bei Beispiel 30
durchgeführten Extraktionsteste wurden in folgender
-, Weise ausgeführt. Die Proben wurden bei 23°C und 50% relativer Feuchtigkeit 24 Stunden vor dem Wiegen und dem Versuch konditioniert und wurden nach dem Versuch in gleicher Weise rekonditioniert.
Die Extraktionen mit Perchloräthylen wurden bei
in 600C während 1 Stunde und 24 Stunden ausgeführt, indem die Proben in ein Becherglas auf einer Heizplatte gegeben wurden und mit einem Magnetrührer gerührt wurden. Die Proben wurden mit einem Papiertuch getrocknet, in einem Luftofen bei 60°C während 1 Stunde erhitzt, rekonditioniert und gewogen.
Die Hexan-Extraktionen wurden bei 23°C während 24 Stunden in Glasflaschen niii einem inhalt von 56 g auf einem Schüttelgerät durchgeführt, worauf die Proben getrocknet, bei 600C während 1 Stunde erhitzt,
in rekonditioniert und gewogen wurden.
Detergentien und Seife wurden in l°/oigen wäßrigen Lösungen angewandt. Die Versuche wurden in Glasflaschen von etwa 670 g Inhalt bei 6O0C während 24 Stunden durchgeführt. Am Ende dieses Zeitraums
2"> wurden die Proben mit Wasser gespült, abgewischt, in einen Luftofen während 1 Stunde von 600C gebracht, dann rekonditioniert und gewogen.
Tabelle Il
Gemisch nach Beispiel 27
Eigenschaften
Ergebnis Versuchs-Nr.
Zugfestigkeit
%-Dehnung
100% Secant-Modul
Härte Shore A
Beständigkeit des Terpolymeren
gegen Extraktion
(a) Seifenhaltiges Wasser,
24 Std., 60 C
(b) Reinigungsmittelwasser,
24 Std., 60 C
(c) Hexan, 24 Std., 23 C
(d) Perchloräthylen, 1 Std.,
60 C
(e) Perchloräthylen, 24 Std.,
60 C
321 kg/cm2
340%
123 kg/cm2
91
ASTM D 1708-66
2,5 cm/min Querkopfgeschwindigkeit
ASTM D 224O-65T
0,0% Gewichtsverlust 0,0% Gewichtsverlust
0,17% Gewichtsverlust 2,2% Gewichtsverlust
11,3% Gewichtsverlust
Beispiele 28bis35
Lösungsgemische wurden aus Copolymeren und Mischpolymeren mit den in Tabelle IH angegebenen Materialien und Verhältnissen ausgeführt
Die Lösungsgemische wurden hergestellt, indem 10%ige Lösungen der Polymeren in Tetrahydrofuran zusammengegossen wurden.
So wurden im Beispiel 28 2 g des Copolymeren in 20 ml Tetrahydrofuran in eine Lösung von 2 g des Mischpolymeren in 20 ml Tetrahydrofuran gegossen, worauf kräftig zur Vervollständigung der Vermischung
geschüttelt wurde und dann das Tetrahydrofuran auf einem Dampfbad entfernt wurde. Das verbliebene Polymergemisch wurde zu einer Folie von 250 μ Stärke bei etwa 1700C gepreßt Die Beobachtungen an den Folien sind in Tabelle III angegeben.
Hinsichtlich des Gemisches nach Beispiel 30 wurden folgende zusätzliche Beobachtungen vorgenommen: Shore A-Härte 90; Brüchigkeit, Masland-Folmschlagfestigkeit -45° C (50% Bruch); Crüchigkeitstemperatur, Barren, ASTM D 746 -66° C; Beständigkeit des Copolymeren gegen Extraktion:
% Gewichtsverlust
.■'■■ 34 Copolymere X (a) Seifenhaltiges Wasser, 24 ., 23 C I1VCVCo- SId., 0,17 Deh KK)"/,. Secam- Beobachtung
t 35 VJ X /CO- 60 C 24 Std., 23 polymer-
\//irU«khrt«i<
nung, "/« Modul
kg/cm:
Verhältnis _ (b) Reinigungsmittel wasser. Perchloräthylen, I Std.. verhältnis,
Gew.-'K,
(),() 54 über 24 600 brüchig
_ 24 SId., 60 (' 60 C' 100/0
CO (C) Hexan, 24 Std 0,11 39,4 klar, äußerst
57/31/12 (d) Leichtbenzin, Perchloräthylen, 24 Std., 50/50 ( 0,0 schlalT
co (e) 60 C 1,8 290 100 klar
57/31/12 co 55/45 330 94 klar, sehr schlaff
62/27/11 co (O 55/45 7,2 - - klar, sehr schlaff
63/26/11 PVC-Misch- 55/45
I'olymercs,
co Λ rl _ _ klar, sehr schlaff
63/26/11 PVC 55/45
MMA Bcisp. - _ klar, mäßig
74/21/5 Nr. PVC 50/50 schlaff
VP _ - - klar, schlaff
61/24/15 MVE PVC 50/50 _ klar, sehr schlaff
62/23/15 3 PVC 50/50
PVC, pro-
3 pylen-mo-
ψ; Tabeiic lit 9 difiziert
I Gemische 12 90% VC,
iS Bcisp. 10% VA
■1 Nr· PVC
I 12 i'ilmcigcnschaflen
I Ver- PVC Zugfestig
i gleich 17 PVC keit kg/cnr
I 28 459 (6520)
18
h 29 19 -
30
31 284 (4030)
281 (4000)
-
32
I 33 _
I
-
-
-
Beispiel 36 A_ Tabelle IV Lösungsgemische wurde wie in den Beispielen 28 bis
35 unter Anwendung des Copolymeren nach Beispiel 8 Gewicht des und von Polyvinylchlorid hergestellt und die folgenden Copolymeren üblichen Plastifizierer von niedrigem Molekulargewicht zugegeben: Di-2-äthylhexylphthalat, Di-2-äthylhexyla- >n dipat, Di-2-äthylhexylsebacat, Di-isodecylphthalat, epo-
xidiertes Sojabohnenöl und Äthylenglykoladipat. Das
Gewichtsverhältnis von PVC/CopoIymeres/Plastifizie-
rer betrug 60/25/10 bzw. 65/10/25 bei den zwei Versuchsreihen. Die entsprechend den Beispielen 28 bis 35 aus jedem dieser Gemische hergestellten Filme oder
Folien waren klar und schlaff oder flexibel. Beispiel 37
Ein Schmelzgemisch des Copolymeren nach Beispiel ω 6 entsprechend 71E/26VA/3CO wurde bei 1500C mit verschiedenen Verhältnissen an Paraffinwachs mit einem Schmelzbereich von 61 bis 65° C hergestellt In jedem Fall wurde ein klares verträgliches Gemisch erhalten. b5
Zugfestigkeit
kg/cm2
Dehnung Anfangsmodul % kg/cm2
10 28,8 3 2740
20 28,1 3 2880
30 29,9 26 1620
Beispiel 38
Ein Lösungsgemisch wurde nach dem Verfahren der Beispiele 28 bis 35 aus 3 Teilen Celluloseacetatbutyrat und 1 Teil des Äthylen/Vinylacetat/Kohlenmonoxid-Copolymereii nach Beispiel 8 hergestellt. Das Gemisch wurde dann zu einer Folie von einer Stärke von 250 μ bei 175° C schmelzgepreßt Das Folienmaterial war verträglich, da die Folie klar war und doppelt gebogen werden konnte, ohne daß Bruch eintrat

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Polymere Masse, bestehend aus einem Gemisch eines (A) Copolymere, und (B) mindestens einem festen organischen Polymeren, dadurch gekennzeichnet, da8 das Copolymere (A) im wesentlichen aus (a) 40 bis 80 Gewichts% Äthylen, (b) 3 bis 30 Gewichts% Kohlenmonoxid und (c) 5 bis 60 Gewichts% eines hiermit copolymerisierbaren Termonomeren hergestellt worden ist und (B) eine verträgliche Menge mindestens eines der folgenden festen organischen Polymeren, nämlich Polyamiden, sich von Cellulose ableitenden Polymeren, Vinylhalogenidpolymeren, Vinylidenhalogenidpolymeren, Polymeren auf der Basis von Alpha-Olefinen, Styrolpolymeren, Acrylnitrilpolymeren, Acrylpolymeren, Polyestern, Polyurethanen, Polycarbonaten, Phenolpolymeren, Polysulfonen, Epoxyharzen, chlorierten Polyäthern, Alkydharzen, Acetalharzen, ABS-Harzen, Siliconharzen, Teere und Wachse bedeutet.
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