DD290904A5

DD290904A5 - Gefuellte polyolefin-formmassen

Info

Publication number: DD290904A5
Application number: DD26144484A
Authority: DD
Inventors: Harald Jahn; Klaus Gruber; Gertraud Roeser; Karl-Heinz Pieper; Lutz Haeussler; Fritz Kupfer; Reiner Boettger; Dietrich Hermann; Peter Broza
Original assignee: Chemische Werke Buna,De
Priority date: 1984-03-30
Filing date: 1984-03-30
Publication date: 1991-06-13

Abstract

Die Erfindung betrifft Polyolefin-Formmassen mit anorganischen Fuellstoffen, die mit Halbestern der allgemeinen Formel R1OCOR2COOH modifiziert werden. Die Einarbeitung dieser modifizierten Fuellstoffe in Polyolefine ermoeglicht die Herstellung von gefuellten Polyolefincompounds mit guten mechanischen Eigenschaften wie Haerte, Dichte, Steifigkeit, Zaehigkeit, Kerbschlagzugfestigkeit, Grenzbiegefestigkeit und E-Modul. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dasz dem anorganischen Fuellstoff vorzugsweise bei einer Temperatur von 293-423K der Halbester in einer Konzentration von 0,1 bis 10 * zugesetzt wird.

Description

CH₃-, C₂H₆-, n-C₃Hr-, ISO-C₃H₇-, H-C₄H₉-, iso C₄Hr. tert.-C₄H₉, OH-CH (CH₃FCH/-, OH-CH (CH₃J-CH₂- [0-CHCH₃-CH₂K (η = 1-16); U₂ = -CH=CH-oder-C_eH₄-ist.

Die Menge des Modifikators hängt von der spezifischen Oberfläche des Füllstoffs, der Molekularstruktur und der Molekülgröße des Modifikators ab.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine wesentliche Verbesserung der mechanischen Kennwerte der Formmasse erreicht wird, ohne daß Hydroperoxide oder Peroxide zuger itzt werden müssen.

Die Einarbeitung des Füllstoffs in einer Menge bis zu 75% und des Modifikators kann auf den bekannten Verarbeitungsmaschinen für Olefinpolymere erfolgen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert werden.

Beispiel 1

40 Teile einer Schlämmkreide, mittlera Teilchengröße, 1,5μηη, BET-Oberflache 2,3mVg, werden in einem beheizbaren Pianotenmischer bei 393⁰K und bei einer Rührerdrehzahl von 100 U/min 15 Minuten getrocknet und bei den gleichen Temperatur- u. Rührbedingungen mit 0,80 Teilen Monobutylmaleinsäureester 20 Minuten vermischt.

Die so gecoatete Kreide wurde nach dem Abkühlen auf 323"K mit 59,20 Teilen eines pulverförmiger! HD-Polyäthylens, welches durch eine Dichte von 0,955g/cm³ und einem Schmelzindex von 30g/10inin (463°K; 49N! charakterisiert ist, vermischt.

Die erhaltene Mischung wurde in einem Brabender-Plasticorder bei 443°K (n = 50U/min) 15 Minuten compoundiert. Aus dem erhaltenen Compound wurden nach dem Vorpressen Mikroprüfkörper hergestellt, die Ergebnisse befinden sich in der folgenden

Tabelle 1 Tabelle 1

Ε-Modul Zugfestigkeit Kerbschlagzugzähigkeit [MPaI [MPaI [kJ/m²]

CompoundgemäßErfindung 1580 28 13 Vergleichsprodukt HD-PE 690 27 ^O

Beispiel 2

Gemäß der im Beispiel 1 angegebenen Coatungsbedingungen von Kreide im Planetenmischer wurden die folgenden in der Tabelle 2 angegebenen Füllstoffe mit den Haftvermittlern (HV)

HVI = OH-CH (CHa)-CH₂-O-CO-CH=CH-COOH ^HV" ⁼cH³)CH-O-CO-CH=CH-COOH

HVIII = CH₃-CH₂-CH₂-Ch₂-O-CO-CH=CH-COOH HVIV = CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-O-CO-CeH₄-COOH

modifiziert und im Brabender-Plasticorder mit HD-PE bei 443"K (gemäß Beispiel 1) compoundiert.

Die an den entsprechenden Mikroprüfkörpern ermittelten charakteristischen Eigenschaften wurden in der Tabelle 2 angegeben.

Der Masseanteil Füllstoff + Haftvermittler betrug 40% bezogen auf den modifizierten Füllstoff-Polyolefin-Verbund.

Tabelle 2

System/HV-Konz. Ε-Modul Zugfestigkeit Kerbschlagzugzähigkeit [MPa] [MPa) [kJ/m²)

HD-PE ohne Füllstoff ohne Haftvermittler HD-PE/Kreide + 2,5%HVI HD-PE/Kreide + 1,5%HVII HD-PE/Anhydrit + 2,0 % HV IM HD-PE/Kreide +1,5 % HVIV HD-PE/Kaolin + 1,4 PP ohne Füllstoff u

ohne Haftvermittler PP/Kreide + 2%HVI

Beispiel 3

Kreide mit einer mittleren Teilchengröße von 1,5Mm und einer BET-Oberfläche von 2,3m'/g, wird in einem beheizbaren Papenmeier-Mischer mit 25-l-lnhalt bei 393⁰K und bei einer Rührerdrehzahl von 750 U/min 15 Minuten getrocknet und bei den gleichen Temperatur- und Rührbedingungen mit 1,4 Ma.-% Haftvermittler Monobutylmaleinsäureester 20 Minuten vermischt.

690	27	8,0
1331	25,1	21,5
1425	27,8	16,9
1430	22,4	15,7
1560	28,7	20,2
1480	28,2	21,1
850	24,7	22,8
1300	23,3	32,1

Die so gecoatete Kreide wurde nach dem Abkühlen auf 323⁰K mit pulverförmigem HD-Polyäthylen, welches durch eine Dichte in 0,955g/cm³ und einem Schmelzindex von 30g/10min (463°K u. 49 N) charakterisiert ist, in den folgenden Konzentrationen abgemischt.

ProduktB: gecoatete Kreide 50Ma.-%

HD-PE 50 Ma.-%

Produkte: gecoatete Kreide 40Ma.-%

HD-PE 60Ma.-%

Produkt D: gecoatete Kreide 3CMa.-%

HD-PE 70Ma.-%

Die erhaltenen Mischungen wurden auf einem Zwoischneckenextruder (D = 53 mm, L/D-Verhältnis = 14) bei 80 U/min und Extruderwandtemperaturen von 453⁰K bis 473⁰K compoundiert. Die granulierten und zu standardisierten Prüfkörpern gespritzten Produkte wurden gemäß TGL-Vorschriften untersucht. In der Tabelle 3 sind die charakteristischen mechanischen Kennwerte ar gegebon.

Tabelle 3

Kennzahl	ProduktA	Produkt B	Produkte	Produkt D
	[Vergleichs
	produkt HD-PE]
Schlagbiegefestigkeit
[kJ/m^J\|	20 (x)	16,5	63,9	88,0
Kerbschlagzugzähigkeit
IkJ/m²]	16,9	17,5	20,9	23,5
Grenzbiegefestigkeit
IMPa)	18,0	27,7	26,4	23,9
Zugfestigkeit
(MPa]	24,5	18,4	24,9	25,1
Kugeldruckhärte
[MPa]	39,8	54,3	49,0	46
E-Modul
[MPa] .	700	2050	1500	1250

(x) = Proben sind nicht gebrochen

Beispiel 4 Es wurde eine Kreide gemäß Beispiel 3 mit 1,4 Ma.-% Monobutylmaleinsäureester gecoatet. Die Compoundierung erfolgtauf einem Zweischneckenextruder (D = 53mm, L/D-Verhältnis - 42) in der Form, daß granuliertes HD-Polyäthylen und die gecoatete Kreide auf zwei getrennten Dosierrinnen im Verhältnis 40 Ma.-% gecoatete Kreide und

60 Ma.-% HD-PE-Granulat dem Extruder kontinuierlich zugeführt wurden.

Die Wandtemperaturer, des Extruders betrugen 446 bis 465°K, die Drehzahl der Schnecken 200 U/min und der Produktdurchsatz

ergab sich zu 29,2kg/h.

Das granulierte Produkt E wurde gemäß TGL-Vorschriften untersucht. In der Tabelle 4 sind die charakteristischen Kennwerte

angegeben. '

Tabelle 4

Kennzahl	Vergleichsprodukt	Produkt E
	HD-Polyäthylen
Schlagbiegefestigkeit
\|kJ/m²]	20 (x)	20 (x)
Kerbschlagzugzähigkeit
[kJ/m'\|	16,9	26,9
Grenzbiegefestigkeit
[MPa]	18,0	25,0
Zugfestigkeit
[MPa)	24,5	26,3
E-Modul
[MPa]	700	1500

(x) alle 20 verwendeten Prüfkörper sind nicht gebrochen

Claims

Gefüllte Polyolefinö-Formmassen auf der Basis von Polyäthylen und/oder Polypropylen, die unter Verwendung bekannter anorganischer Füllstoffe, z. B, Kreide, Anhydrit oder Kaolin, hergestellt sind, mit verbesserter Kerbschlagzugzähigkeit, erhöhter Grenzbiegefestigkeit, guter Steifigkeit und verbessertem Ε-Modul, gekennzeichnet dadurch, daß die Polyolefin-Formmasse neben dem oder den bekannten Füllstoff(en) 0,1-10% einen oder mehrere Halboster der allgemeinen Formel:

' R₁-O-Co-R₂-COOH
zugesetzt enthält, wobei R₁ sein kann

OH-CH(CH3)-CH2-,OH-CH(CH3)-CH₂-[O-CHCH3-CH2]--n(n = 1-16) R₂ = -CH=CH- OdOr-C₆H₄- ist.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft gefüllte Polyolefin-Formmassen auf Basis von Polyethylen und/oder Polypropylen, die unter Verwendung bekannter anorganischer Füllstoffe, z. B. Kreide, Anhydrit oder Kaolin, hergestellt sind, mit verbesserter Kerbschlagzugzähigkeit, erhöhter Grenzbiegefestigkeit, guter Steifigkeit und verbessertem E-Modul.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, gefüllte Polyolefin-Formmassen herzustellen, indem man bei der Verarbeitung dem Olefinpolymeren anorganische Füllstoffe, wie Kreide, Anhydrit oder Kaolin, die gegebenenfalls vorbehandelt sind und bestimmte Korngrößen aufweisen, zusetzt. Der Füllstoffzusatz führt dabei zu einer Verbesserung bestimmter Eigenschaften der Formmasse. Voraussetzung ist jodoch, daß der Füllstoff möglichst homogen in der Masse verteilt ist. Zur Verbesserung der Wirkung des Füllstoffes ist es bekannt, vor oder während der Verarbeitung Hilfsstoffe zuzusetzen, die die Verträglichkeit des Füllstoffes mit den Polymeren verbessern. So ist es bekannt, als Haftvermittler Silane, Titanate, oder gesättigte Carbonsäure zu verwenden. (US-PS 4350655, DE-OS 2840875)

Es ist auch bekannt, ungesättigte Carbonsäuren (DE-OS 2747927, DE-OS 2523434, DE-OS 2458822); Dicarbonsäuren (DD-WP 149535); Carbonsäureester (DE-OS 2646 965, US-PS 4 274 987), Dicarbonsäureanhydrld (USPS 4317 765), (DD-WP 149 535), Dicarbonsäurediester (DE-AS 2 305 444, DD-WP 141 427, DD-WP 149 077, DD-WP 200 429, US-PS 4 341 690) als Haftvermittler und zur Verbesserung der Verträglichkeit des Füllstoffes zu verwenden. Der Nachteil der genannten Systeme besteht darin, daß die so hergestellten Polyolefin-Formmassen ungenügende Werte im Bezug auf Zähigkeit, Kerbschlagzugfestigkeit und E-Modul aufweisen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Herstellung von gefüllten Polyolefin-Formmassen mit verbesserter Kerbschlagzugfestigkeit, erhöhter Grenzbiegefestigkeit und !löherem E-Modul.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die technische Aufgabe die durch die Erfindung gelöst wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gefüllte Polyolefin-Formmassen, die unter Verwendung bekannter Füllstoffe hergestellt werden, mit verbesserter Kerbschlagzugzähigkeit, erhöhter Grenzbiegefestigkeit und höherem E-Modul, bei guter Steifigkeit, durch Verwendung geeigneter Modifikatoren, zu entwickeln.

Merkmale der Erfindung

Die Aufgabe wird erf inungsgemäß gelöst, indem die Polyolefin-Formmasse neben dem oder den bekannten füllstoffen) 0,1 bis 10,0% einen oder mehrere Halbester der allgemeinen Formel:

R₁-O-CO-R₂-COOH
zugesetzt enthält, bei dem Ri sein kann