DE1811076A1 - Antistatische Mittel und diese enthaltende Polymerisatpraeparate - Google Patents
Antistatische Mittel und diese enthaltende PolymerisatpraeparateInfo
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Description
Awtis-ta'träi-tische Mittel und diese enthaltende Polymerisat-'
präVarate
Erfindung betrifft antistati-tische Mittel für Polymerisafcmaterialien
sowie diese Mittel enthaltende Polymerisatpräparate.
Fs ist bekannt, daß sich die elektrostatische Aufladunfjsbereifrschaft
von Polyolefinen verringert, wenn man einem Polyolefin 0,01 bis 5 Gew.-^3, bezogen auf das Gewicht des Polyolefins,
eines Hydroxypolyalkoxyamids als antistatisches Mittel einverleibt-, und zwar z.B.
1) ein N-(hydroxyalkyliertes)-Fettsäureamid, • 2) ein Alkylenoxydkondensat eines Pettsäureamids,
3) ein Alkylenoxydkondensat eines N-(hydroxyalkyl!erten)-Pett-
aäureamids oder
.4) eine Mischung aus zwei oder mehreren Verbindungen der
.4) eine Mischung aus zwei oder mehreren Verbindungen der
Gruppen 1) bis 5),
■ v/o bei das Pettsäureamid 6 bis 22 Kohlenstoff atome enthält.
009834/1767
Weiterhin ist bekannt, die Tendenz des Polyäthylens zum Akkumulieren
elektrostatischer Ladungen durch Einverleibung eines
Äthanolamids der Laurinsäure zu vermindern.
Bs ist gleichfalls bekannt, daß ein Alkylsulfonat mit einer
Alkylket'enlänge von 4 bis 30 Kohlenstoffatomen, ein Alkylbenzolsulfonat
mit einer Alkylkettenlänge von 4 bis 30 Kohlenstoffatomen,
ein SuIfonat eines mehrkernigen oder kondensierten
aromatischen Ringsystems mit 1 bis 2 Alkylgruppen einer Kettenlävige
von 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Mischung dieser
Srslfonate als antistatisches Mittel für Styrolpolymerisate wirken,
können.
Ea wurde gefunden, daß die Anwendung der oben erwähnten antistatischen
Mittel bestimmte Nachteile mit sich bringt. So fßhren z.B. die antistatischen Mittel, wie laurindiäthanolamid,
in ausreichender Menge, um die gewünschten antistatischen Eigenschaften
zu erzielen, zu einer beträchtlichen Erniedrigung des
Erweichungspunktes vom Polystyrol. Diese Senkung des Erweichungspunktes
erfordert einen längeren Zeitaufwand für die Herstellung von Spritzgußteilen infolge der notwendig werdenden ■
längeren Abkiihlzeit im Spritzgußzyklus. Weiterhin wird auch
Ale Wärmebeständigkeit der Formkörper vermindert. Bei der Verwendung eines antistatischen Mittels, wie Natriumdodecylbenzol-'
sulfonat, v/erden zwar die gewünschten antistatischen Eigenschaft
ten erzielt, jedoch entstehen dabei oft verfärbte Preßlinge.
00983A/ 1767
Dieme let ζ genannte Art von antistatischen Zusätzen ist .^ewöhhlich
weniger wirksam als ein Schmißrraittel, d.h. der Fluß des
ochmelzmaterials während der Verformung wird weniger günstig
beeinflußt als bei einem Zus-tz von z.B, Laurindiäthanolamid.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung antistatischer
Mittel, welche die bei den oben genannten antistatischen Mitteln auftretenden Nachteile nicht aufweisen.
Eine besondere Au "gäbe der Erfindung besteht in der Schaffung
antistatischer Mittel, die zu einem ausgezeichneten Gleichgewicht
zwischen den kollidierenden Forderungen nach kurzen Spritzgußz^kluszeiten
f leichtem Fluß der Zusammensetzungen während
des Verformens und hoher v/ärmebe ständigkeit der Formkörper führen.
sfemäß wird ein antistatisches Mit+el für Polymer!aatmaterialien
verwendet, las gewichtsmäßig einen großer Anteil an einem Alkyl- oder Aryl- oder Alkarylsulfonat und einem gerinnen
Anteil an einem Alkylalkanolamid oder Hydroxypolyalkoxyamid enthält. Dibei bedeutet der Ausdruck "großer Anteil11= "mehr
als 50 cAn und "geringer Anteil"-"50 f5 oder weniger". Weiterhin
umfaßt die Erfindung diese antistatischen Mittel enthaltenden
Polymerisate. Zu bevorzugten Alkyl-, Aryl- oder Alkarylsulfo- »aten eehören:
>'©"! Alkylsulfonate mit einer Alkylkettenlänge von 6 bis 22
XohlenstoPfatomen,
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(b) Alkylbenzolsulfonate mit einer Alkylkettenlange von 6 bis
22 Kohlenstoffatomen,
(c) Alkyl naphthalinsulfonate"mit ein oder zwei Alkylgruppen,
welche jeweils eine Kettenlänge von 1 bis 4 Kohlenstoffatomen besitzen sowie
welche jeweils eine Kettenlänge von 1 bis 4 Kohlenstoffatomen besitzen sowie
(d) das SuIfonat von einem Dinaphthylmethan mit ein oder zwei
Alkylgrujjpen, welche jeweils eine Ket'enlän^e von 1 bis 4
Kohlenstoffatomen besitzen.
Das antistatische Mittel enthält ein Alkanolamid oder ein Hydroxypolyalkoxyamid
einer organischen Säure, welche aliphatisch oäer aromatisch sein kann. TAne aliphatische Säure mit 6 bis
Kohlenstoffatomen, wie z.B. Laurinsäure, wird bevorzugt. Als
Alkanolamid kann Mono·«· oder Malkanolamid, üblicherweise Monooieir Diäthanolamid verwendet werden. Als Alkanolamid wird Laurindiathanolamid bevorzugt.
Alkanolamid kann Mono·«· oder Malkanolamid, üblicherweise Monooieir Diäthanolamid verwendet werden. Als Alkanolamid wird Laurindiathanolamid bevorzugt.
Das antistatische Mittel besteht häufig aus einer Lösung oder Dispersion des Sulfonate im Alkanolamid. Jedoch können die Bestandteile
dem Polymerisat, auf das sie wirken sollen, auch getrennt zugegeben werden, d.h. das antistatische Mittel kann in
situ gebildet werden.
Vorteilhaft ist die Verwendung des erfindungsgemäßen antistatischen
Mittels mit thermoplastischen Polymerisatmaterialien,
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wie ,jene, die bei der Additions- und Mischpolymerination von
Verbindungen mit äthylenischen Doppelbindungen erhalten werden. Zu solchen Polymerisatmaterialien gehören z.B. Polyolefine, wie
Homopolymerisate von Äthylen und Propylen, sowie Mischpolymerisate von'Äthylen und Jropylen miteinander oder mit höheren aliphatischen
°C-Olefinen und weiterhin die Polymerisate aus aromatischen
Vinylverbindungen. Besonders wertvolle antistatische •Mittel werden durch Verwendung mit den letztgenannten Polymerisaten
erhalten, zu denen z.B. Polystyrol und Mischpolymerisate aus Styrol mit Methylmethacrylat oder Acrylnitril, einschließlich
der in Gegenwart von Kautschuk-Verstärkungsmaterialien oder durch anschließendes Mischen mit diesen Kautschuk-VerStärkungs-•maTierialLen
hergestellten Polymerisate, wie beispielsweise Polybutadien und kautschukartige Butadien-Styrol/Mischpolymerisate,
Bei den erfindungsgemäß bevorzugten antistatischen Mitteln betragt
das Gewichtsverhältnis des Sulfonate zum Amid 6 : 1 bis 2 : 1.
Die Sulfonat-komponente der antistatischen Mittel kann im thermoplastischen
Polymerisatmaterial innerhalb eines großen Konzentrationsbereiches vorliegen, es wird jedoch ein Bereich von
0,1 bis 3,0 Gew.^, bezogen auf das Polymerisat, mit dem es verwendet wird, bevorzugt. Der bevorzugte Bereich beträgt beim
Polyäthylen 0,1 bis 0,5 $, beim Polystyrol 1,0 bis 3,0 #.
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Ao
Bekanntlich hängt die Menge des in einer antistatischen FoMhman:;e
erforderlichen antistatischen Zusatzmittels von Faktoren,
/dem ·
wie Ausmaß des gewünschten Schutzes, den Eigenschaften der
speziellen Verformungsstufe, die angewendet wird, sowie der Feuchtigkeit der atmosphärischen Umgebung, ab. Bei Verwendung
der erfirdun^s^emäßen antistatischen Mittel für allgemein anwendbare Präparate auf der Grundlage von aromatischen Vinyl—
polymerisaten werden gewöhnlich nicht weniger als etwa 2 Gew.-?»
an antistatischem Mittel, bezogen auf die Mischung, eingesetzt. ^ine unnötig große Menge des antistatischen Zusatzmittels sollte
vermieden werden, um die Veränderungen der Grundeigenschaften des thermoplastischen Materials so gering wie möglich zu halten.
Bevorzugt werden Gesamtmengen des antistatischen Zusatzmittels von 2,0 bis 5,5 #, insbesondere 2,5 bis 5,0 $.
In der noch schwebenden Anmeldung wird ein antistati'äches
Mittel aus einem Alkanolamid einer organischen Säure und
einem Oxyd, Hydroxyd, Carbonat, Bicarbonat oder Carboxylat von „
Ammonium oder einem Metall der Gruppe IA oder IIA des periodischen
Systems als Mittel zum Vermeiden von Verfärbungen be-
f schrieben. Solche Mittel zum Vermeiden von Verfärbungen können
im erfindungsgemäßen antistatischen Mittel vorzugsweise in
Mengen von 1 bis 20 Gew.-^, bezogen auf das Gewicht des an-
■■■■■■ ■ ;■ -■-.-■ ' '-■ -:■; :, -4
wesenden Amids, vorliegen. Als derartige Mittel werden Hydroxyde,
Carbonate, Bicarbonate sowie Stearate von Natrium, Kalium,
Magnesium und Calcium bevorzugt.
009834/1767
QRiBlNAl.
Ein Polyinerisatraaterial, daa die erfindun^sgemäßen antistatischen
Mittel enthält, kann weiterhin herkömmliche Polymerisatzusätze, wie beispielsweise Schmiermittel, Antioxydationsmittel, Pigmente
und Farbstoffe enthalten.
Das Einverleiben des. antistatischen Mittels in das thermoplastische
Polymerisat wird üblicherweise durchgeführt, indem das antistatische Mittel dann zugegeben wird, wenn das Polymerisat
im geschmolzenen Zustand vorlieft. Wird das antistatische Mittel
in situ im Polymerisat, nit dem es verwendet werden soll, gebildet,
so kann erst die eine und danach die andere Komponente ^
des antistatischen Mittels dem Polymerisat zugegeben werden. Es ist zweckmäßig beide Komponenten mit dem Polymerisat in einer
Mischvorrichtung oder in dem Zylinder einer Strangpresse, aus der das Sndpolymerisat stranggepreßt wird, zu vermischen. Das
antistatische Mittel oder die Komponenten derselbe^ können dem Polymerisat als Lösung in einem flüchtigen Lösungsmittel, wie
z.B. Wasser, das später beispielsweise an der öffnung der Strangpresse
entfernt wird, zugegeben werden.
Polymerisate, die das erfindungsgeroäße antistatische Mittel enthalten,
besitzen auegezeichnete antistatische Eigenschaften und können bei hohen Temperaturen, durch Spritzguß geformt werden,
ohne da3 die erhaltenen Formkörper verfärbt sind. Darübei^iinaiis
vrarle gefunden, daß antistatische Mittel enthaltende Polystyrol-Präparate
ausgezeichnete Fließeigenschaften besitzen und daher keine herkömmlichen Schmiermittel, wie Mineralöle oder Butylste-
00983Α/17Θ7
"I,
arat, zugegeben werden müssen. Dies ist ein besonderer Vorteil
der erfindungsgemäßen Präparate, da die Zugabe solcher herkömmlichen
Schmiermittel den Erweichungspunkt des Polystyrole herabsetzt, wogegen die erfindungsgemäßen antistatischen Mittel keine
nennenswerte Erniedrigung des Erweichungspunktes vom Polystyrol
verursachen.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung
Bei spiel 1
Sine Mischung von 93»4 Teilen bestehend aus zah gemachtem Polystyrol
("Styron 492 D", hergestellt von der Firma Distrene Ltd^
und einem Konzentrat aus ultramarin-blauem Pigment in Polystyrol
wur^e mit 0,7 Teilen geschmolzenem Laurindiäthanolamid geschüttelt·
Danach wurden die überzogenen Polymerisatkörnchen mit einer PuI-vernischung
aus 2,0 Teilen Hatriumdodeeylbenzolsulfonat ("S.D.D.-powder
TTo. 1"} Associated Chemical Companies Limited), 0,2 Teilen
Calciumcarbonate 0,2 Teilen Siliziumoxyd ("Monosil VN.311, Füllstoff
(r.m.b.H.) und 3,5 Teilen Titandioxyd geschüttelt. Die so
erhaltene Mischung Wurde stranggepreßt und zu Tabletten verarbeitet; aim Vergleich wurden drei PolymerisatPräparate mit 2,7
Teilen Laurindiäthanolamid als einziges antistatisches Mittel bzw. mit 2,7 Teilen Natriumdodecylbenzolsulfonat als einziges
antistatisches Mit4el bzw.ohne antistatischen Zusatz hergestellt.
009834/1767
Die folgende Tabelle gibt -lie Fließeigenschaften und Erweichungspunkte
dieser Polymerisate an.
Antistatisches | laurindiäthanolamid ¥> | 3 | 0 | 0, | 7 | 2 | 0 | 2 | ,7 |
Zusatzmittel | Tatriumdodecylbenzol- sulfonat, $ |
95 | 0 | 2, | 0 | 5 | ,7 | 0 ' | |
Schmelzflußindex, A.S.T.M. D 1238, Bedingung G, s/10 Min. |
,5 | 6, | 3 | 95 | ,8 | 6 | ,5 | ||
Erweichungspunkt, B.S. 2782 - 1020,0C | ,5 | 94 | * Ul | 85 | ,5 | ||||
Aus dieser Tabelle ist die ausgezeichnete Kombination von Fluß-
und Wärmebeständigkeitseigenschaften-bei Verwendung des erfindungsgemäßen
antistatischen Mittels klar ersichtlich.
O
CO
OO
W.
CO
OO
W.
Aus den Polymerisatpräparaten wurden keilförmige Gegenstände durch Spritzguß unter Anwendung einer Schnecken-Vorplastifizierunijsvorrichtung,
deren Zylinder auf eine Temperatur von
ο - ■ !
260 0 gehalten wurde, verwendet. Die Formkörper aus Präparaten, ;
die das erfindungsgemäße antistatische Mittel bzw. Laurindi- ! äthanolamid allein bzw., kein antistatisches Zusatzmittel enthielten,
waren alle weiß, im Gegensatz zu den verfärbten Form- '
körpern, die als einziges antistatisches Mittel Natriumdodecylbenzolsulfonat
enthielten.
Unter Anwendung der gleichen Vorrichtung wurden die Präparate Anschließend zur Herstellung von Bechern verwendet. Die Becher
wirden mit Ruß besprüht, um auf ihrer Oberfläche das Ausmaß
der statischen Aufladung zu bestimmen. Die Becher, die die ·
antistatische Zusatzmischung und Natriuradodecylbenzolsulfonat als einzigss antistatisches Zusatzmittel enthielten« wiesen
keine Muster aus angezogenem Rußstaub auf. Die Becher mit Laurindiilthanolamid
als einzigem antistatischem Zusatzmittel zeigten
wenig angezogenen Staub, v/ährend die Becher ohne antistatisches Zusatzmittel in großem Ausmaß mit Staubmustern bedeckt waren.
/es
Unter Anwendung eines ähnlichen Verfahrens wie im obigen Beispiel
beschrieben ist, wurden die gleichen Komponenten zur Herstellung einiger Präparate mit verschiedenen Anteilen von Natriundodecylbenzolsulfonat
und Laurindiäthanolamid hergestellt. Jedoch wurde noch ein herkömmliches Schmiermittel (Dimethylphthalat)
in einer Menge von 1 Gew.-<"% bezogen auf das Endpräparat,zugegeben.
Di· folgende Tabelle gibt die Eigenschaften dieser Präparate an.
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T * b t 1 1 β
ω co ω
antistatische·
Zusatimittel |
Laurindiäthanolamid, Ί
NatriumdodtoylbenEol- ■ulfonat, < |
0
0 |
2,5
0 |
0,5
1.5 |
1,0
1.5 |
0 2,0 |
0,5 2,0 |
0 2,5 |
σ |
Sohaelifluflindex, Λ.3.Τ.Μ. D 1238,
Bedingung ft, ρ/10 Min· |
5,9 | 11,2 | 8,2 | 9,6 | 7,2 | 8,8 | 7,9 | ||
Erweichungspunkt, B.S. 2782
Methode 102 C, |
92,5 | 82 | 91 | 89,5 | 92 | 91,5 | 92 | ||
Ausmaß der S-aubaufnahme
(siehe unten) |
A | B | C | σ | C | G |
/ffc
Die Tabelle zeigt deutlich die ausgezeichnete Kombination von Fluß- und Wärmebeständigkeitsei.<*enschaften bei Verwendung des
antistatischen Mittels.
Die Polvmerisatpräjjarate wurden zum Formen ~ψ6π Bechern unter
den im obigen Beispiel beschriebenen Bedingungen verwendet.. Die
Becher wurden mit feinem roten Farbstoff besprüht, um das Ausmaß
der statistischen Aufladung auf ihren Oberflächen zu .toe«
stinmen. ' "
lie obige '''abelle zeigt das Ausmaß der' Staubauf nähme.
Is ist also ersichtlich, daß die Verwendung der erfindungsge·»
mäßen antistatischen Mittel su ausgezeichneten antistatischen
Eigenschaften ohne Verfärbungen führt.
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Claims (1)
1. Antistatische Mittel für polymere Materialien, dadurch
aus
gekennzeichnet, daß sie'einem großen Gewichtsanteil an Alkyl-, Aryl- oder Alkarylsulfonat und einem geringen GewichtGanteil an Alkylalkanolamid oder Hydroxypolyalkoxyamid bestehen.
gekennzeichnet, daß sie'einem großen Gewichtsanteil an Alkyl-, Aryl- oder Alkarylsulfonat und einem geringen GewichtGanteil an Alkylalkanolamid oder Hydroxypolyalkoxyamid bestehen.
2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Sulfonat ein Alkylsulfonat mit einer Alkylkett.enlänge von
etwa 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, ein Alkylbenzolsulfonat
mit einer Alkylkettenlänge von etwa 6 bis 22 Kohlenstoffatomen,
ein Alkylnaphthalinsulfonat mit einer oder zwei Alkylgruppen von jeweils einer Kettenlänge von etwa 1 bis
Kohlenstoffatomen oder ein Mnaphthylmethan vorzugsweise
mit einer oder zwei Alkylgruppen von jeweils einer Kettenlänf?e
von etwa 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist»
3. Mittel nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß dan Alkanolamid oder Hydroxypolyalkoxyamid ein solches ist,
das sich von der Laurinsäure ableitet.
4. Mittel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Alkanolamid Diäthanol'amid, vorzugsweise Laurindiäthanolamid,
ist.
009834/1767
/es ein
Polymerisat und ein antistatisches Mittel nach Anspruch 1 bis 4 enthält.
6. Polymerisatpräparat nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerisat ein Homopolymerisat aus Äthylen
oder Propylen, ein Mischpolymerisat aus Äthylen oder Propylen oder ein Mischpolymerisat 'aus Äthylen oder Propylen
mit einem aliphatischen°C-Olefin mit mehr als 3 Kohlenstoffatomen
ist.
7. -'olymerisatpräparat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Polymerisat ein solches von Styrol oder ein Mischpolymerisat
aus Styrol mit Methylmethacrylat oder Acrylnitril
ist. .
8. Polymerisatpräparat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das Polymerisat ein solches ist, das als Verstärkungsmaterial
Polybutadien oder ein kautschukartiges Mischpolymerisat aus Styrol und Butadien enthält.
9. Polyraerisatpräparat nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gewiehtsverhältrus von Sulfonat zn Alkanolamid
oder Hydro:: v-polyalkoxysrniä 5 r '/s 6 ι '. bis 2 ; i btl-
009834/
ORIGINAL
10. Polymerisatpräparat .nach Anspruch 5 bis 9» dadurch gekennzeichnet,
daß die Sulfonatkomponente des antistatischen Mittels in einer Menge von etwa 0,1 bis 3,0 Gew.-^,
bezogen auf das Polymerisat, anwesend ist.
11. Polymerisatpräparat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
da's die Sulfonatkomponente in einer Menge von etwa 0,1 bis
0,5 (rew.-^i, bezogen auf ein Polymerisat des Äthylens anwesend
ist.
12· Polymerisatpräparat nach Anspruch 5'bis 11, dadurch gekenn-
-'■:" zeichnet, daß das antistatische Mittel in einer Menge von
etwa 2,0 bis 3,5 <Jew.-#, bezogän auf das Polymerisat, än-
: ν, weaend ist. V--.j^,v '
13· Polymerisatpräparät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich-..."
net, das etwa 0,5 bis 1,5 Gew.-# Laurindiäthanolamid und
-:, etwa 1*Ό bis 2,0 Qew.-fS NatriuiBdodecylbenzolsulfonat, je-
: ; weila bezogen auf-,daö Polymerisat, als antistatisches Mittel
^enthält. ' : ;7
14. Polymerisatpräparat nach Anspruch 5 bis 13, dadurch geke'-'naeichnat,
daS as stisätslieh als Mittel sum ?eraeiden
γόη Verfärbungen tin Oisyd, Hydroxyd. Carbonate Bicarbonat
odar Garboxylat ?on Aaaaoni-'.ia» oder ainea Metall dar G
"i Λ or^r 2 A das ^"-iodiachen Sjatenss anthäl*-;,
Der Patentanwalt
Λ·31·Β34/ 1737 ^ ~L
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