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EP2831163A1 - Polycarbonatzusammensetzung mit verbesserten optischen eigenschaften - Google Patents

Polycarbonatzusammensetzung mit verbesserten optischen eigenschaften

Info

Publication number
EP2831163A1
EP2831163A1 EP13711706.5A EP13711706A EP2831163A1 EP 2831163 A1 EP2831163 A1 EP 2831163A1 EP 13711706 A EP13711706 A EP 13711706A EP 2831163 A1 EP2831163 A1 EP 2831163A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
polycarbonate
weight
bis
composition according
hydroxyphenyl
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13711706.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rolf Wehrmann
Helmut Werner Heuer
Anke Boumans
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Covestro Deutschland AG
Original Assignee
Bayer Intellectual Property GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayer Intellectual Property GmbH filed Critical Bayer Intellectual Property GmbH
Priority to EP13711706.5A priority Critical patent/EP2831163A1/de
Publication of EP2831163A1 publication Critical patent/EP2831163A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/49—Phosphorus-containing compounds
    • C08K5/50—Phosphorus bound to carbon only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01—Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • C08K3/013—Fillers, pigments or reinforcing additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/0008—Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
    • C08K5/005—Stabilisers against oxidation, heat, light, ozone

Definitions

  • the invention relates to a polycarbonate and copolycarbonate composition ((co) polycarbonates) having improved optical properties of the molded articles produced therefrom.
  • polycarbonate composition includes both homopolycarbonates and copolycarbonates.
  • the invention relates to polycarbonate compositions comprising one or more ionic liquids, wherein the polycarbonate is prepared from bisphenols and organic carbonates by the transesterification process in the melt, hereinafter referred to as "melt polycarbonate" or from bisphenols with phosgene by the interfacial process, preferably in a continuous interfacial process. and produced by compounding.
  • melt polycarbonate or from bisphenols with phosgene by the interfacial process, preferably in a continuous interfacial process. and produced by compounding.
  • Polycarbonate stands out in addition to its good mechanical properties u.a. through a high transparency and color brilliance.
  • One way of assessing the color brilliance is the so-called yellowness index (YI), which indicates the degree of yellowing of the material.
  • YI yellowness index
  • Applications of bisphenol A (BPA) based polycarbonate extend over a wide temperature range of from -100 ° C to about + 135 ° C.
  • a low YI value is of great importance both in production and in later use.
  • polycarbonate For color-critical applications of polycarbonate, it is therefore desirable to produce polycarbonate molded articles with low YI initial values and to achieve the lowest possible after-yellowing during later use under conditions of thermal aging. Afterglow occur z.
  • headlamp lenses made of polycarbonate which are exposed depending on the size and shape permanent temperature loads of about 100 ° C.
  • a material is required whose optical properties are largely unchanged at a high level and drop as little as possible over the operating time.
  • Polycarbonate can be produced through various processes. First of all, the polycarbonate (LPC) prepared in solution via the interfacial process from bisphenols and phosgene became of great technical importance. In today's increasingly important transesterification process, bisphenols are reacted with organic carbonates in the melt to form so-called melt polycarbonate (SPC).
  • LPC polycarbonate
  • SPC melt polycarbonate
  • (Co) polycarbonates are also prepared by compounding.
  • additives are usually incorporated into corresponding polymer melts on a multi-screw extruder. This method is suitable in addition to the production of opaque, translucent and transparent compositions.
  • ionic liquids are called molten salts, which may be liquid at room temperature. Due to their special properties they are used in different areas.
  • DE 10 2008 049 787A1 relates to a process for the preparation of diphenyl carbonate using a catalyst composition comprising ionic liquids.
  • US2010 / 0048829 A1 relates to liquid compositions containing at least one polymer and a nitrogen-based ionic liquid (polycyclic amidine bases) for improved solubilization.
  • ionic liquids for applications in pressure-sensitive adhesives (US2005 / 266238 AI), in display applications (US2007 / 040982A1) or as auxiliary transport means in industrial distillations for the separation of azeotropic or dense mixtures (WO 2005/016483 AI described.
  • No. 6,372,829 Bl describes compositions of at least one non-polymeric nitrogen onium salt which contains an organofluorine anion.
  • the use of phosphorus-containing onium salts is not described.
  • suitable polycarbonate molding compositions which have a low intrinsic color (low YI value) after processing into moldings. This is especially in optical applications such.
  • the invention therefore relates to a polycarbonate composition containing a polycarbonate (component A), an ionic liquid (component B) and at least one further additive from the group of thermal and light stabilizers (component C).
  • Component A is a polycarbonate or a copolycarbonate.
  • Polycarbonates in the context of the present invention are both homopolycarbonates and copolycarbonates;
  • the polycarbonates may be linear or branched in a known manner.
  • Preferred methods of preparation of the polycarbonates to be used according to the invention, including the polyestercarbonates, are the known interfacial process and the known melt transesterification process.
  • the carbonic acid derivative used is preferably phosgene, in the latter case preferably diphenyl carbonate.
  • Catalysts, solvents, workup, reaction conditions, etc. for the production of polycarbonates are adequately described and known in both cases.
  • a part, up to 80 mol%, preferably from 20 mol% up to 50 mol% of the carbonate groups in the polycarbonates suitable according to the invention may be replaced by aromatic dicarboxylic acid ester groups.
  • Such polycarbonates, which contain both acid residues of carbonic acid and acid residues of aromatic dicarboxylic acids incorporated in the molecular chain are, specifically, aromatic polyester. They are to be subsumed for simplicity in the present application under the generic term of the thermoplastic, aromatic polycarbonates.
  • the process according to the invention is used in particular in the production of polycarbonates.
  • the present invention therefore also provides a process for the production of polycarbonates, characterized in that at least one step of the production process comprises an extrusion process according to the invention.
  • the preparation of polycarbonates using the method according to the invention is carried out in a known manner from diphenols, carbonic acid derivatives, optionally chain terminators and optionally branching, wherein for the preparation of the polyester carbonates, a part of the carbonic acid derivatives is replaced by aromatic dicarboxylic acids or derivatives of dicarboxylic acids, depending on the extent to be replaced in the aromatic polycarbonates Carbonat Designismeen by aromatic Dicarbonklareester Modellaughen.
  • thermoplastic polycarbonates which are preferably used in the process according to the invention, including the thermoplastic, aromatic polyester carbonates have an average molecular weight M w (determined by measuring the relative viscosity at 25 ° C in CH 2 Cl 2 and a concentration of 0.5 g per 100 ml of CH 2 Cl 2) of from 12,000 to 120,000, preferably from 15,000 to 80,000 and in particular from 15,000 to 60,000.
  • Suitable diphenols are, for example, hydroquinone, resorcinol, dihydroxydiphenyl, bis (hydroxyphenyl) alkanes, bis (hydroxyphenyl) -cycloalkanes, bis (hydroxyphenyl) sulfides, bis (hydroxyphenyl) ethers, bis (hydroxyphenyl) ketones , Bis (hydroxyphenyl) sulfones, bis (hydroxyphenyl) sulfoxides, ⁇ , ⁇ '-bis (hydroxyphenyl) diisopropylbenzenes, and their alkylated, nuclear alkylated and nuclear halogenated compounds.
  • Preferred diphenols are 4,4'-dihydroxydiphenyl, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1-phenyl-propane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -phenyl-ethane, 2,2-bis- (4-hydroxyphenyl) propane, 2,4-bis (4-hydroxyphenyl) -2-methylbutane, 1,3-bis [2- (4-hydroxyphenyl) -2-propyl] benzene (bisphenol M), 2, 2-bis- (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -propane, bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -methane, 2,2-bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) - propane, bis- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) sulfone, 2,4-bis- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -2-methylbutane, 1,3-bis- [2- (2- 3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)
  • diphenols are 4,4'-dihydroxydiphenyl, 1, 1-bis (4-hydroxyphenyl) phenyl ethane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis (3-dimethyl 4-hydroxyphenyl) -propane (dimethyl-BPA), 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -cyclohexane, 1,1-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -cyclohexane (dimethyl BPZ). and 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane (bisphenol TMC).
  • diaryl carbonates suitable for the reaction with the dihydroxyaryl compounds in melt transesterification are those of the general formula (II)
  • R, R 'and R "independently of one another and the same or different represent hydrogen, linear or branched C 1 -C 4 -alkyl, C 7 -C 34 -alkylaryl or C 6 -C 34 -aryl, R can furthermore also denote -COO-R'", where R '"is hydrogen, linear or branched C 1 -C 4 -alkyl, C 7 -C 3 4-alkylaryl or C 6 -C 3 4-aryl.
  • Preferred diaryl carbonates are, for example, diphenyl carbonate, di (methylphenyl) carbonates, di (4-ethylphenyl) carbonate, di (4-n-propylphenyl) carbonate, di (4-iso-propylphenyl) carbonate, di- (4-n-butylphenyl) carbonate, di- (4-iso-butylphenyl) carbonate, di (4-tritylphenyl) carbonate, di (methyl salicylate) carbonate, di- (ethyl salicylate) carbonate, di- (n-propyl salicylate) carbonate, di- (isopropyl salicylate) carbonate, and di (n-butyl salicylate) carbonate.
  • diaryl compounds are diphenyl carbonate, di (4-tert-butylphenyl) carbonate, di ( biphenyl-4-yl) carbonate, di- [4- (1-methyl-1-phenylethyl) phenyl] carbonate and di (methyl salicylate) carbonate.
  • DPC diphenyl carbonate
  • the diaryl carbonates can also be used with residual contents of the monohydroxyaryl compounds from which they were prepared.
  • the residual contents of the monohydroxyaryl compounds may be up to 20% by weight, preferably up to 10% by weight, more preferably up to 5% by weight and very particularly preferably up to 2% by weight.
  • the dihydroxyaryl compound (s) Based on the dihydroxyaryl compound (s), generally 1.02 to 1.30 moles of the diaryl carbonate (s), preferably 1.04 to 1.25 moles, more preferably 1.045 to 1.22 moles, very particularly preferably 1, 05 to 1.20 moles per mole Dihydroxyarylverbmdung used. It is also possible to use mixtures of the abovementioned diaryl carbonates, the molar data given above per mole of dihydroxyaryl compound then being based on the total amount of the mixture of diaryl carbonates.
  • branching or branching mixtures are added to the synthesis.
  • branching agents are added before the chain terminators.
  • trisphenols, quarterphenols or acid chlorides of tri- or tetracarboxylic acids or mixtures of the polyphenols or the acid chlorides are used.
  • branching compounds having three or more than three phenolic hydroxyl groups are, for example, phloroglucinol, 4,6-dimethyl-2,4,6-tri- (4-hydroxyphenyl) -hepten-2, 4,6-dimethyl-2, 4,6-tri- (4-hydroxyphenyl) -heptane, 1, 3,5-tri- (4-hydroxyphenyl) -benzene, 1,1,1-tri- (4-hydroxyphenyl) -ethane, tri- (4 -hydroxyphenyl) phenylmethane, 2,2-bis (4,4-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexyl] propane, 2,4-bis (4-hydroxyphenylisopropyl) phenol, tetra (4 hydroxyphenyl) methane.
  • trifunctional compounds are 2,4-dihydroxybenzoic acid, trimesic acid, cyanuric chloride and 3,3-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -2-oxo-2,3-dihydroindole.
  • Preferred branching agents are 3,3-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -2-oxo-2,3-dihydroindole and 1,1,1-tri- (4-hydroxyphenyl) -ethane.
  • Catalysts which can be used in the melt transesterification process for preparing polycarbonates are the basic catalysts known in the literature and solid at room temperature (25 ° C.), for example alkali metal and alkaline earth metal hydroxides and oxides and / or onium salts, for example ammonium or phosphonium salts.
  • Onium salts, more preferably phosphonium salts, are preferably used in the synthesis.
  • Such phosphonium salts are, for example, those of the general formula (IV)
  • R 7-10 represent identical or different optionally substituted Ci-Cio-alkyl, C6-Ci4-aryl, C7- Cis-arylalkyl or Cs-Ce-cycloalkyl, preferably methyl or C6-C 4 aryl, particularly preferably Methyl or phenyl and
  • R 11 is an optionally substituted C6-Ci4-aryl, C7-C15-arylalkyl or Cs-Cö-Cycloalkyhest, Ci-C2o-alkyl, preferably phenyl.
  • Ci-C4-alkyl is in the context of the invention, for example, methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, Ci-Cö-alkyl beyond, for example, n-pentyl , 1-methylbutyl, 2-methylbutyl, 3-methylbutyl, neo-pentyl, 1-ethylpropyl, cyclohexyl, cyclopentyl, n-hexyl, 1,1-dimethylpropyl, 1, 2-dimethylpropyl, 1, 2-dimethylpropyl, 1-methylpentyl , 2-methylpentyl, 3-methylpentyl, 4-methylpentyl, 1, 1-dimethylbutyl, 1, 2-dimethylbutyl, 1,3-dimethylbutyl, 2,2-dimethylbutyl, 2,3-dimethylbutyl, 3,3-di
  • alkyl radicals in the corresponding hydroxyalkyl or aralkyl or alkylaryl radicals are, for example, the alkylene radicals corresponding to the preceding alkyl radicals.
  • Aryl represents a carbocyclic aromatic radical having 6 to 34 skeleton carbon atoms. The same applies to the aromatic part of an arylalkyl radical, also called aralkyl radical, and also to aryl constituents of more complex groups, such as, for example, arylcarbonyl radicals.
  • C6-C3-aryl examples include phenyl, o-, p-, m-tolyl, naphthyl, phenanthrenyl, anthracenyl or fluorenyl.
  • Arylalkyl or aralkyl in each case independently denotes a straight-chain, cyclic, branched or unbranched alkyl radical as defined above, which may be monosubstituted, polysubstituted or completely substituted by aryl radicals as defined above.
  • catalysts are tetraphenylphosphonium chloride, tetraphenylphosphonium hydroxide and tetraphenylphosphonium phenolate, very particular preference is given to tetraphenylphosphonium phenolate.
  • the catalysts are preferably used in amounts of 10 "8 to 10 " 3 mol, particularly preferably in amounts of 10 "7 to 10 " 4 mol, based on one mol Dihydroxyarylharm.
  • cocatalysts may also be used to increase the rate of polycondensation.
  • alkaline salts of alkali metals and alkaline earth metals such as hydroxides, optionally substituted C 1 -C 10 -alkoxides and C 6 -C 14 -aryloxy oxides of lithium, sodium and potassium, preferably hydroxides, optionally substituted C 1 -C 10 -alkoxides or C 6 -C 4 -oxynes.
  • alkaline salts of alkali metals and alkaline earth metals such as hydroxides, optionally substituted C 1 -C 10 -alkoxides and C 6 -C 14 -aryloxy oxides of lithium, sodium and potassium, preferably hydroxides, optionally substituted C 1 -C 10 -alkoxides or C 6 -C 4 -oxynes.
  • Be aryloxyde of sodium Preference is given to sodium hydroxide, sodium phenolate or the disodium salt of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane.
  • alkali or alkaline earth metal ions are added in the form of their salts, the amount of alkali or alkaline earth ions, determined e.g. by atomic absorption spectroscopy, 1 to 500 ppb, preferably 5 to 300 ppb, and most preferably 5 to 200 ppb, based on the polycarbonate to be formed. In preferred embodiments of the method according to the invention, however, no alkali metal salts are used.
  • the polycarbonate synthesis by the interfacial process can be carried out continuously or batchwise.
  • the reaction can therefore be carried out in stirred tanks, tubular reactors, pumped-circulation reactors or stirred tank cascades or combinations thereof. It is to be ensured by using the above-mentioned mixing elements that aqueous and organic phase possible segregate only when the synthesis mixture has reacted, ie no saponifiable chlorine of phosgene or chloroformates more contains.
  • the organic phase may consist of a solvent or mixtures of several solvents.
  • Suitable solvents are chlorinated hydrocarbons (aliphatic and / or aromatic), preferably dichloromethane, trichlorethylene, 1,1,1-trichloroethane, 1,1,2-trichloroethane and chlorobenzene and mixtures thereof.
  • aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, m / p / o-xylene, or aromatic ethers, such as anisole alone, may also be used in admixture with or in addition to chlorinated hydrocarbons.
  • Another embodiment of the synthesis uses solvents which do not dissolve polycarbonate but only swell.
  • solvents which are soluble in the aqueous phase such as tetrahydrofuran, 1,3 / 1,4-dioxane or 1,3-dioxolane, can also be used as solvents if the solvent partner forms the second organic phase.
  • the monochromatic chain terminators needed to control the molecular weight such as phenol or alkylphenols, in particular phenol, p-tert. Butylphenol, iso-octylphenol, cumylphenol, their chlorocarbonic acid esters or acid chlorides of monocarboxylic acids or mixtures of these chain terminators are fed either with the bisphenolate or the bisphenolates of the reaction or added at any time during the synthesis, as long as phosgene or Chlorkohlenquipment phenomenon in the reaction mixture are present or, in the case of acid chlorides and chloroformate as a chain terminator, as long as enough phenolic end groups of the forming polymer are available.
  • phenol or alkylphenols in particular phenol, p-tert.
  • Butylphenol, iso-octylphenol, cumylphenol, their chlorocarbonic acid esters or acid chlorides of monocarboxylic acids or mixtures of these chain terminators are fed either with the bisphenolate or the bisphenolates
  • the chain terminator (s) are added after phosgenation at one site or at a time when phosgene is no longer present but the catalyst has not yet been metered. Alternatively, they may also be added upstream of the catalyst, together with the catalyst or in parallel.
  • the catalysts preferably used in the phase boundary synthesis of polycarbonate are tertiary amines, especially triethylamine, tributylamine, trioctylamine, N-ethylpiperidine, N-methylpiperidine, Ni / n-propylpiperidine, quaternary ammonium salts such as tetrabutylammonium, tributylbenzylammonium, tetraethylammonium hydroxide, chloride, bromide, hydrogen sulfate, - tetrafluoroborate, as well as the ammonium compounds corresponding phosphonium compounds.
  • tertiary amines especially triethylamine, tributylamine, trioctylamine, N-ethylpiperidine, N-methylpiperidine, Ni / n-propylpiperidine, quaternary ammonium salts such as tetrabutylammonium, tribu
  • the catalysts may be added singly, in admixture or else side by side and sequentially to the synthesis, if appropriate also prior to phosgenation, but preferred are doses after phosgene introduction, unless an onium compound or a mixture of onium compounds are used as catalysts. In this case, addition before the phosgene dosage is preferred.
  • the dosage of the catalyst or catalysts may be in substance, in an inert solvent, preferably the solvent of the polycarbonate synthesis or as an aqueous solution, in the case of tert. Amines then as their ammonium salts with acids, preferably mineral acids, in particular hydrochloric acid, take place.
  • the total amount of catalysts used is from 0.001 to 10 mol% based on moles of bisphenols, preferably 0.01 to 8 mol%, particularly preferably 0.05 to 5 mol%.
  • separating the salt which is e.g. the Chloralkalielektrolyse can be supplied while the aqueous phase is optionally fed back to the synthesis.
  • the organic, the polycarbonate-containing phase can now be cleaned of all contaminants alkaline, ionic or catalytic type.
  • the organic phase contains even after one or more settling still shares the aqueous alkaline phase in fine droplets and the catalyst, usually a tert. Amine.
  • the settling operations can be assisted by passing the settling vessel, stirred tank, coalescer or separators or combinations thereof through the organic phase, it being possible for water to be metered in each or some separation steps under certain circumstances using active or passive mixing devices.
  • aqueous phase After this coarse separation of the alkaline, aqueous phase, the organic phase is washed one or more times with dilute acids, mineral, carbon hydroxycarboxylic and / or sulfonic acids. Preference is given to aqueous mineral acids, in particular hydrochloric acid, phosphorous acid and Phosphoric acid or mixtures of these acids.
  • concentration of these acids should be in the range of 0.001 to 50% by weight, preferably 0.01 to 5% by weight.
  • the organic phase is repeatedly washed with desalted or distilled water.
  • acids preferably dissolved in the solvent, which is the basis of the polymer solution, may be added between these washing steps or else after the washing.
  • Hydrogen chloride gas and phosphoric acid or phosphorous acid are preferably used here, which can optionally also be used as mixtures.
  • the polycarbonate used in the present invention may have an average molecular weight average molecular weight of 5,000 to 80,000, preferably 10,000 to 60,000, and most preferably 15,000 to 40,000, as determined by gel permeation chromatography.
  • Component B is a phosphorus-based ionic liquid melted at room temperature (25 ° C).
  • Ionic liquids used according to the invention are preferably compounds of the general formula (I) which are present in a concentration of 0.05 to 8 parts by weight, preferably 0.1 to 5 parts by weight, more preferably 0.15 to 4% by weight.
  • Parts, particularly preferably 0.2 to 3 parts by weight and very particularly preferably 0.25 to 2.5 parts by weight (based on the sum of the parts by weight of components A and B) are contained in (co) polycarbonate,
  • Ionic liquids consist exclusively of ion pairs. These are thus liquid salts, without the salt being dissolved in a solvent such as water.
  • Preferred ionic liquids are salts which are liquid at temperatures below 100 ° C., more preferably below 70 ° C., in particular below 50 ° C., very preferably below 30 ° C. and in particular below 28 ° C., very particularly preferably below 20 ° C. ,
  • X- represents a monovalent or multivalent anion, preferably mono-, di-, tri or tetravalent, for example for halides, carboxylates, phosphates, bis (perfluoroalkylsulfonyl) amides or -imides, for example bis (trifluoromethylylsulfonyl) imide, alkyl and aryl tosylates, Perfluoroalkyl tosylates, nitrate, sulfate, hydrogensulfate, alkyl and aryl sulfates, polyether sulfates and sulfonates, perfluoroalkyl sulfates, sulfonate, alkyl and aryl sulfonates, perfluorinated alkyl and aryl sulfonates, alkyl and aryl carboxylates, perfluoroalkyl carboxylates, perchlorate, tetrarchloro
  • dicyanamide, thiocyanate, isothiocyanate, tetraphenylborate, tetrakis (pentafluorophenyl) borate, tetrafluoroborate, hexafluorophosphate, polyether phosphates and phosphate are preferred anions.
  • X- is an anion selected from F, Cl, Br, I, PF 6 -, CF 3 SO 3 -, (CF 3 SO 3 ) 2 N -, CF 3 CO 2 -, CCI 3 CO 2 , CN, SCN, OCN; SO 4 2- , HSO 4 -, SO 3 2- , HSO 3 -, R a OSO 3 -, R a SO 3 -; PO 4 3- , HPO 4 2- , H 2 PO 4 -, R a PO 4 2- , HR a PO 4 -, R a R b P0 4 -, R a HP0 3 -, R a R b PO 2 - , R a R b PO 3 -, PO 3 3- , HPO 3 2- , H 2 PO 3 -, R a PO 3 2- , R a HPO 3 2- , R a HPO 3 2- , R a HPO 3 2- , R a HPO 3 2- , R a HPO 3 2-
  • Alkyl is a straight-chain, cyclic, branched or unbranched alkyl radical, where the radicals mentioned may optionally be further substituted.
  • C 1 -C 6 -alkyl is, for example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, 1-methylbutyl, 2-methylbutyl, 3-methylbutyl, neo-pentyl, 1-ethylpropyl, cyclohexyl, cyclopentyl, n-hexyl, 1, 1-dimethylpropyl, 1, 2-dimethylpropyl, 1, 2-dimethylpropyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 3-methylpentyl, 4-methylpentyl, 1, 1-dimethylbutyl, 1,2-dimethylbutyl, 1,3-dimethylbutyl, 2,2-d
  • Aryl is each independently an aromatic radical having 4 to 24 skeletal carbon atoms in which none, one, two or three skeletal carbon atoms per cycle, throughout the molecule, but at least one skeleton carbon atom, are substituted by heteroatoms selected from the group consisting of nitrogen, sulfur or oxygen can, but preferably for a carbocyclic aromatic radical having 6 to 24 skeletal carbon atoms.
  • C 6 -C 2 -Ar 1 examples are phenyl, o-, p-, m-tolyl, naphthyl, phenanthrenyl, anthracenyl or fluorenyl, examples of heteroaromatic C 2 -C 2 -aryl in which there are none, one, two or three skeletal carbon atoms per cycle at least one skeleton carbon atom in the entire molecule may be substituted by heteroatoms selected from the group of nitrogen, sulfur or oxygen, for example pyridyl, pyridyl-N-oxide, pyrimidyl, pyridazinyl, pyrazinyl, thienyl, furyl, pyrrolyl, pyrazolyl, Imidazolyl, thiazolyl, oxazolyl or isoxazolyl, indolizinyl, indolyl, benzo [b] thienyl, benzo [b] furyl, indazoly
  • phosphonium based ionic liquids are ethyltributylphosphonium diethyl phosphate, tetrabutylphosphonium bromide, tetrabutylphosphonium chloride, Tetraoctyl- phosphonium Tributylmethylphosphoniummethylsulfat, Tributyltetradecylphosphonium- chloride, Tributyltetradecylphosphoniumdodecylbenzenesulfonat, trihexyltetradecylphosphonium phosphinate bis (2,4,4-trimethylpentyl) phosphonium Trihexyltetradecylphosphoniumbromide Trihexyltetradecyl-, Trihexyltetradecylphosphoniumdecanoat, dicyanamide trihexyltetradecylphosphonium and IL-AP3 ® Fa. Koei Chemical Company Ltd. Particularly preferred IL
  • a mixture of a plurality of ionic liquids may also be used, or else an ionic liquid alone.
  • Component C
  • Component C comprises phosphorus-based heat stabilizers and light stabilizers based on various basic chemical structures capable of absorbing electromagnetic radiation.
  • Tris (2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite (Irgafos 168), tetrakis (2,4-di-tert-butylphenyl) [1,1-biphenyl] -4,4 "-diylbisphosphonite are preferably suitable as thermal stabilizers , Triisoctyl phosphate (TOF), octadecyl-3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate (Irganox 1076), bis (2,4-dicumylphenyl) pentaerythritol diphosphite (Doverphos S-9228), bis (2 , 6-di-tert-butyl-4-methylphenyl) pentaerythritol diphosphite (ADK STAB PEP-36) or triphenylphosphine (TPP) They are used alone or in admix
  • the heat stabilizers are used in amounts of 10 ppm to 2000 ppm based on the molding composition, preferably in amounts of 50 ppm to 1500 ppm, more preferably in amounts of 80 ppm to 1000 ppm and most preferably in amounts of 100 ppm to 800 ppm based on the total composition.
  • Suitable light stabilizers are 2- (2'-hydroxyphenyl) benzotriazoles, 2-hydroxybenzophenones, esters of substituted and unsubstituted benzoic acids, acrylates, sterically hindered amines, oxamides and 2- (hydroxyphenyl) -1,3 , 5-triazines or substituted hydroxyalkoxyphenyl, 1,3,5-triazoles, are preferably substituted benzotriazoles such as 2- (2'-hydroxy-5'-methyl-phenyl) benzotriazole, 2- (2'-hydroxy 3 ', 5'-di-t-butyl-phenyl) -benzotriazole, 2- (2'-hydroxy-3'-tert-butyl-5'-methylphenyl) -5-chlorobenzotriazole, 2- (2 '-hydroxy-3', 5'-tert-butyl-phenyl) -5-chlorobenzotriazole, 2- (2'-hydroxy-3', 5'-tert-but
  • Suitable UV stabilizers are furthermore suitably selected from the group consisting of benzotriazoles (for example Tinuvine from BASF), Tinuvin 1600 from BASF, benzophenones (Uvinule from BASF), cyanoacrylates (Uvinule from BASF), Cinnamic acid esters and oxalanilides and mixtures of these UV stabilizers comprises.
  • benzotriazoles for example Tinuvine from BASF
  • Tinuvin 1600 from BASF Tinuvin 1600 from BASF
  • benzophenones Uvinule from BASF
  • cyanoacrylates Uvinule from BASF
  • Cinnamic acid esters and oxalanilides and mixtures of these UV stabilizers comprises.
  • the UV stabilizers are used in amounts of from 0.01% by weight to 2.0% by weight, based on the molding composition, preferably in amounts of from 0.05% by weight to 1.00% by weight, especially preferably in amounts of 0.08 wt .-% to 0.5 wt .-% and most preferably in amounts of 0.1 wt .-% to 0.4 wt .-% based on the total composition.
  • the present invention furthermore relates to compositions comprising the above-mentioned polycarbonate with ionic liquid or a mixture thereof, and a heat stabilizer and optionally a light stabilizer and optionally at least one additive selected from the group of customary for these thermoplastics additives such as fillers, antistats and pigments , Colorants in the usual amounts; if necessary, the demolding behavior, the flow behavior, and / or the flame retardancy can be improved by the addition of external mold release agents, flow agents, and / or flame retardants such as sulfonic acid salts, PTFE polymers or PTFE copolymers or blends, brominated oligocarbonates, or oligophosphates and phosphazenes (for example, alkyl and aryl phosphites, phosphates, phosphanes, low molecular weight carboxylic acid esters, halogen compounds, salts, chalk, quartz powder, glass and carbon fibers, pigments and combinations thereof Such compounds are described,
  • the composition generally contains from 0 wt% to 25 wt%, preferably from 0 wt% to 15 wt%, more preferably from 0 wt% to 5 wt%, most preferably 0.04 Wt .-% to 1.0 wt .-%, particularly particularly preferably 0.04 wt .-% to 0.8 wt .-% (based on the total composition) of additives.
  • the mold release agents optionally added to the compositions according to the invention are preferably selected from the group comprising pentaerythritol tetrastearate, glycerol monostearate, long-chain fatty acid esters, such as stearyl stearate and propanediol stearate, and mixtures thereof.
  • the mold release agents are used in amounts of 0.05 wt .-% to 2.00 wt .-% based on the molding composition, preferably in amounts of 0.1 wt .-% to 1.0 wt .-%, particularly preferably in Amounts of 0.15 wt .-% to 0.60 wt .-% and most preferably in amounts of 0.2 wt .-% to 0.5 wt .-% based on the molding composition.
  • Suitable additives are described, for example, in “Additives for Plastics Handbook, John Murphy, Elsevier, Oxford 1999", in the “Plastics Additives Handbook, Hans Zweifel, Hanser, Kunststoff 2001”. Suitable antioxidants are, for example:
  • Polypropylene glycols alone or in combination with z can be used against damage by gamma rays.
  • stabilizers may be used singly or in combinations and added to the polymer in the above-mentioned forms.
  • Suitable flame retardant additives are phosphate esters, i. H. Triphenyl phosphate, resorcinol diphosphoric acid esters, bromine-containing compounds such as brominated phosphoric acid esters, brominated oligocarbonates and polycarbonates, and preferably salts of fluorinated organic sulfonic acids.
  • Suitable impact modifiers are butadiene rubber grafted with styrene-acrylonitrile or methyl methacrylate, ethylene-propylene rubbers grafted with maleic anhydride, ethyl and Butylacrylatkautschuke with grafted methyl methacrylate or styrene-acrylonitrile, interpenetrating siloxane and acrylate networks with grafted methyl methacrylate or styrene-acrylonitrile.
  • colorants such as organic dyes or pigments or inorganic pigments, carbon black, IR absorbers, individually, in admixture or in combination with stabilizers, glass fibers, glass (hollow) balls, inorganic fillers such as titanium dioxide or barium sulfate may be added.
  • the composition contains no conductive salts.
  • Conductive salts are, for example, alkali metal salts with the anions bis (perfluoroalkylsulfonyl) amide or imide such as bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, alkyl and aryl tosylates, perfluoroalkyl tosylates, nitrate, sulfate, hydrogensulfate, alkyl and aryl sulfates, polyether sulfates and sulfonates, perfluoroalkyl sulfates, Sulfonate, alkyl and aryl sulfonates, perfluorinated alkyl and aryl sulfonates, alkyl and aryl carboxylates, perfluoroalkyl carboxylates, perchlorate, tetrachloroaluminate, saccharinate, thiocyanate, isothiocyanate,
  • compositions of the invention can be prepared, for example, by mixing the respective components in a known manner and melt-compounded at temperatures of 200 ° C to 400 ° C in conventional units such as internal mixers, extruders and twin-screw and melt extruded.
  • the mixing of the individual constituents can take place both successively and simultaneously, both at about 20 ° C. and at a higher temperature.
  • the compounds used according to the invention can also be introduced separately into the melt polycarbonate molding compound at different stages of the production process. Thus, e.g.
  • the ionic liquid (s) are already introduced during or at the end of the transesterification of bisphenols with organic carbonates, before or during the formation of oligomeric polycarbonates, or before or after the polycondensation of the SPC oligomers in the melt polycarbonate.
  • the ionic liquid (s) can be dosed as a finished mixture together with other additives in the SPC at any point. A reversal of the above sequence of metering of the components is possible.
  • the addition form of the compounds according to the invention is not limited.
  • the compounds according to the invention or mixtures of the compounds according to the invention can be added as a concentrate in polycarbonate powder, in solution or as a melt of the polymer melt.
  • the metering of the ionic liquid (s) preferably takes place via a melt metering pump or a side extruder behind the last polycondensation stage.
  • a side extruder is particularly preferably operated at a throughput of, for example, 200-1000 kg of polycarbonate per hour.
  • the metering of ionic liquid takes place, for example, at room temperature in liquid form together with polycarbonate in the funnel of the polycarbonate task of the side extruder.
  • the amount of ionic liquid is metered, for example, by means of a membrane pump or another suitable pump.
  • the addition of ionic liquid or mixtures of ionic liquids is preferably carried out in liquid form at a temperature of about 40 to 250 ° C behind the funnel of the polycarbonate task in a zone of the extruder, which is equipped with mixing elements.
  • the removal of the ionic liquid or mixtures of ionic liquids from a ring line which is preferably maintained at a pressure of 2-20 bar preferably at a temperature of 40 - 250 ° C.
  • the added amount can be controlled via a control valve.
  • a static mixer is located behind the side extruder and all additive metering points in order to ensure thorough mixing of all additives.
  • the polycarbonate melt of the side extruder is then introduced into the polycarbonate main melt stream.
  • the mixing of the main melt stream with the melt stream of the side extruder takes place via a further static mixer.
  • the ionic liquids can be metered in the form of a masterbatch (concentrate of the additives in polycarbonate) via the funnel of the polycarbonate feed of the side extruder.
  • a masterbatch may contain further additives.
  • the ionic liquids and optionally other additives can also be subsequently introduced, for example, by compounding in the polycarbonate.
  • the molding compositions of the invention can be used for the production of moldings of any kind. These can be produced for example by injection molding, extrusion and blow molding. Another form of processing is the production of moldings by deep drawing from previously prepared plates or films.
  • Examples of the molded articles according to the invention are profiles, films, housing parts of any kind, e.g. for household appliances such as juice presses, coffee machines, blenders; for office machines such as monitors, printers, copiers; for panels, pipes, electrical installation ducts, windows, doors and profiles for the construction sector, interior design and exterior applications; in the field of electrical engineering e.g. for switches and plugs.
  • the moldings according to the invention for êtaus- and components of rail vehicles, ships, aircraft, buses and other motor vehicles and for automotive body parts can be used.
  • the shaped bodies according to the invention can be transparent, translucent or opaque.
  • Further molded articles are in particular optical and magneto-optical data memories such as mini disk, compact disk (CD) or digital versatile disk (DVD), food and beverage packaging, optical lenses and prisms, lenses for lighting purposes, car headlight lenses, glazing for construction and motor vehicles, glazings of others Type as for greenhouses, so-called double-skin sheets or hollow-chamber panels, (helmet) visors, protective masks or vending machines. Examples
  • the optical properties of the molding compositions according to the invention are determined by measuring the yellowness index (YI) on standard test specimens according to ASTM E313. These standard test specimens are color sample plates (80x10x3mm) made from the (co) polycarbonate compositions at a melt temperature of 300 ° C and a mold temperature of 90 ° C.
  • YI yellowness index
  • the melt volume flow rate (MVR) is determined at 300 ° C and 1.2 kg load with a melt index tester according to ISO 1133.
  • the IMVR value corresponds to the MVR value, but after a thermal load of 20 min under the specified conditions.
  • the compounds according to the invention were prepared on a ZE 25 extruder from Baersdorf, with a throughput of 10 kg / h. produced.
  • the melt temperature was 275 ° C.
  • the additive was admixed with the polycarbonate powder (PC-B, see below used raw materials) and this mixture is added to the polycarbonate PC-A.
  • PC A is a linear, thermoplastic stabilized polycarbonate without additives of Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, based on bisphenol A having a melt volume rate MVR of 12.5 cm 3/10 min (measured in accordance with DIN EN ISO 1133 at 1, 2 kg load and 300 ° C)
  • PC B is a linear polycarbonate of Bayer MaterialScience AG, Leverkusen without additives based on bisphenol a having an MVR of 6 cm 3/10 min min (measured in accordance with DIN EN ISO 1133 at 1, 2 kg load and 300 ° C) in powder form
  • IL-AP3 is an ionic liquid from Koei Chemical Company Ltd, based on a phosphonium salt having a glass transition temperature of -78.5 ° C and a melting point of 18 ° C, and a viscosity of 338 mPa.s at 25 ° C.
  • the refractive index is 1,446.
  • Notched impact strength according to IDO 7391 is determined in each case on 10 test bars 80x10x3mm. The values correspond to the average of 10 tests, unless otherwise indicated, s: brittle fracture; z: viscous failure

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Polycarbonat- und Copolycarbonat-Zusammensetzung ((Co)polycarbonate) mit verbesserten optischen Eigenschaften der daraus hergestellten Formkörper.

Description

Polycarbonatzusammensetzung mit verbesserten optischen Eigenschaften
Die Erfindung betrifft eine Polycarbonat- und Copolycarbonat-Zusammensetzung ((Co)polycarbonate) mit verbesserten optischen Eigenschaften der daraus hergestellten Formkörper. Im Folgenden umfasst der Begriff Polycarbonatzusammensetzung sowohl Homopolycarbonate als auch Copolycarbonate.
Die Erfindung betrifft insbesondere Zusammensetzungen aus Polycarbonat mit einer oder mehreren ionischen Flüssigkeiten, wobei das Polycarbonat aus Bisphenolen und organischen Carbonaten nach dem Umesterungsverfahren in der Schmelze, im folgenden„Schmelzepolycarbonat" genannt oder aus Bisphenolen mit Phosgen nach dem Phasengrenzflächenverfahren, vorzugsweise in einem kontinuierlichen Phasengrenzflächenverfahren, sowie durch Compoundierung hergestellt wird.
Polycarbonat zeichnet sich neben seinen guten mechanischen Eigenschaften u.a. durch eine hohe Transparenz und Farbbrillanz aus. Eine Möglichkeit, die Farbbrillanz zu beurteilen ist der sogenannte Yellowness Index (YI), der den Vergilbungsgrad des Materials kennzeichnet. Für hochwertiges Polycarbonat ist ein wichtiges Qualitätsmerkmal ein niedriger YI-Wert. Anwendungen von Polycarbonat auf Basis Bisphenol A (BPA) erstrecken sich über einen weiten Temperaturbereich von - 100°C bis etwa + 135°C.
Ein niedriger YI-Wert ist sowohl bei der Herstellung als auch in der späteren Anwendung von großer Bedeutung. Für farbkritische Anwendungen von Polycarbonat ist es daher erstrebenswert, Polycarbonatformkörper mit geringen YI-Ausgangswerten herzustellen und eine möglichst geringe Nachvergilbung während des späteren Gebrauches unter Bedingungen der Thermoalterung zu erreichen. Nachvergilbungen treten z. B. bei Scheinwerferstreuscheiben aus Polycarbonat auf, die je nach Baugröße und -form Dauertemperaturbelastungen von über 100 °C ausgesetzt sind. Für solche Anwendungen ist ein Material erforderlich, dessen optische Eigenschaften weitgehend unverändert auf hohem Niveau liegen und über die Betriebszeit möglichst wenig abfallen. Polycarbonat kann über verschiedene Prozesse hergestellt werden. Grosstechnische Bedeutung erlangte zunächst das in Lösung über das Phasengrenzflächenverfahren aus Bisphenolen und Phosgen hergestellte Polycarbonat (LPC). Bei dem heute zunehmend an Bedeutung gewinnendem Umesterungs-Verfahren werden Bisphenole mit organischen Carbonaten in der Schmelze zu so genannten Schmelzepolycarbonat (SPC) umgesetzt.
(Co)polycarbonate werden desweiteren mittels Compoundierung hergestellt. Dazu werden üblicherweise auf einem Mehrwellenextruder Additive in entsprechende Polymerschmelzen eingearbeitet. Dieses Verfahren ist neben der Herstellung von opaken, transluzenten auch für transparente Zusammensetzungen geeignet. Als ionischen Flüssigkeiten bezeichnet man geschmolzene Salze, die bereits bei Raumtemperatur flüssig sein können. Aufgrund besonderer Eigenschaften werden sie in unterschiedlichen Bereichen eingesetzt.
Einen Überblick über ionische Flüssigkeiten liefert P. Wasserscheid, W. Keim, Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 3772
Die DE 10 2008 049 787A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Diphenylcarbonat unter Verwendung einer Katalysatorzusammensetzung umfassend ionische Flüssigkeiten.
In der Dissertation von W. Wiesenhöfer„Neue Methoden zur Anwendung von Lipasen in der organischen Synthese; Ruhr-Universität Bochum, 2004" wird u. a. die kinetische Racematspaltung in ionischen Flüssigkeiten beschrieben
Es ist bekannt, dass ionische Flüssigkeiten sehr effektiv Wärme aus einem Reaktionssystem ableiten können (US 2006/0251961 AI)
US2010/0048829 AI bezieht sich auf flüssige Zusammensetzungen, welche mindestens ein Polymer sowie eine ionische Flüssigkeit auf Stickstoffbasis (polyzyklische Amidin-Basen) zur verbesserten Solubilisierung.
Weiterhin sind ionische Flüssigkeiten für Anwendungen in Druck-sensitiven Klebstoffen (US2005/266238 AI), in Displayanwendungen (US2007/040982A1) oder als Hilfstransportmittel in technischen Destillationen zur Auftrennung azeotroper oder engsiedender Gemische (WO 2005/016483 AI beschrieben.
Es sind in der Literatur keine Anwendungen bzw. Kombinationen von ionischen Flüssigkeiten mit (Co)polycarbonaten sowie PC Blends beschrieben.
US 6,372,829 Bl beschreibt Zusammensetzungen aus mindestens einem nicht-polymeren Stickstoff- Oniumsalz welches ein fluororganisches Anion beinhaltet. Die Verwendung von Phosphor-haltigen Oniumsalzen wird nicht beschrieben. Es bestand daher Bedarf an geeigneten Polycarbonat-Formmassen, die nach der Verarbeitung zu Formkörpern eine geringe Eigenfärbung (geringen YI-Wert) aufweisen. Dies ist insbesondere bei optischen Anwendungen wie z. B. Lichtleitern, Linsen, Kollimatoren, Brillen, Scheinwerferabdeck- Scheiben, optischen Datenspeichern, Gehäusen, Platten, Scheiben oder Folien, (Helm-)Visiere oder Schutzmasken von Bedeutung.
Überraschenderweise wurde aber gefunden, dass insbesondere ionische Flüssigkeiten eine sehr gute Wirkung auf die optischen Eigenschaften in Polycarbonat-Formmassen aufweisen.
Gegenstand der Erfindung ist daher eine Polycarbonat-Zusammensetzung, die ein Polycarbonat (Komponente A), eine ionische Flüssigkeit (Komponente B) sowie mindestens ein weiteres Additiv aus der Gruppe der Thermo- und Lichtstabilisatoren (Komponente C) enthält.
Komponente A
Komponente A ist ein Polycarbonat oder ein Copolycarbobnat.
(Co)Polycarbonate im Sinne der vorliegenden Erfindung sind sowohl Homopolycarbonate als auch Copolycarbonate; die Polycarbonate können in bekannter Weise linear oder verzweigt sein.
Bevorzugte Herstellungsweisen der erfindungsgemäß zu verwendenden Polycarbonate, einschließlich der Polyestercarbonate, sind das bekannte Grenzflächenverfahren und das bekannte Schmelzumesterungsverfahren.
Im ersten Fall dient als Kohlensäurederivat vorzugsweise Phosgen, im letzteren Fall vorzugsweise Diphenylcarbonat. Katalysatoren, Lösungsmittel, Aufarbeitung, Reaktionsbedingungen etc. für die Polycarbonatherstellung sind in beiden Fällen hinreichend beschrieben und bekannt.
Ein Teil, bis zu 80 Mol-%, vorzugsweise von 20 Mol-% bis zu 50 Mol-% der Carbonat-Gruppen in den erfindungsgemäß geeigneten Polycarbonaten können durch aromatische Dicarbonsäureester- Gruppen ersetzt sein. Derartige Polycarbonate, die sowohl Säurereste der Kohlensäure als auch Säurereste von aromatischen Dicarbonsäuren in die Molekülkette eingebaut enthalten, sind, genau bezeichnet, aromatische Polyestercarbonate. Sie sollen der Einfachheit halber in vorliegender Anmeldung unter dem Oberbegriff der thermoplastischen, aromatischen Polycarbonate subsumiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren findet insbesondere bei der Herstellung von Polycarbonaten Verwendung. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein Verfahren zur Herstellung von Polycarbonaten, dadurch gekennzeichnet, das wenigstens ein Schritt des Herstellungsverfahrens ein erfindungsgemäßes Extrusionsverfahren umfasst.
Die Herstellung von Polycarbonaten unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt in bekannter Weise aus Diphenolen, Kohlensäurederivaten, gegebenenfalls Kettenabbrechern und gegebenenfalls Verzweigern, wobei zur Herstellung der Polyestercarbonate ein Teil der Kohlensäurederivate durch aromatische Dicarbonsäuren oder Derivate der Dicarbonsäuren ersetzt wird, und zwar je nach Maßgabe der in den aromatischen Polycarbonaten zu ersetzenden Carbonatstruktureinheiten durch aromatische Dicarbonsäureesterstruktureinheiten.
Beispielhaft für die Herstellung von Polycarbonaten sei hier auf Schnell, "Chemistry and Physics of Polycarbonates", Polymer Reviews, Volume 9, Interscience Publishers, New York, London, Sydney 1964 verwiesen.
Die thermoplastischen Polycarbonate, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt eingesetzt werden, einschließlich der thermoplastischen, aromatischen Polyestercarbonate haben ein mittleres Molekulargewicht Mw (ermittelt durch Messung der relativen Viskosität bei 25°C in CH2CI2 und einer Konzentration von 0,5 g pro 100 ml CH2CI2) von 12 000 bis 120 000, vorzugsweise von 15 000 bis 80 000 und insbesondere von 15 000 bis 60 000.
Für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Diphenole zur Herstellung von Polycarbonat sind im Stand der Technik vielfach beschrieben.
Geeignete Diphenole sind beispielsweise Hydrochinon, Resorcin, Dihydroxydiphenyl, Bis- (hydroxyphenyl)-alkane, Bis(hydroxy-phenyl)-cycloalkane, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfide, Bis- (hydroxyphenyl)-ether, Bis-(hydroxyphenyl)-ketone, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfone, Bis- (hydroxyphenyl)-sulfoxide, a,a'-Bis-(hydroxyphenyl)-diisopropylbenzole, sowie deren alkylierte, kernalkylierte und kernhalogenierte Verbindungen.
Bevorzugte Diphenole sind 4,4'-Dihydroxydiphenyl, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-l-phenyl-propan, 1,1- Bis-(4-hydroxyphenyl)-phenyl-ethan, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)propan, 2,4-Bis-(4-hydroxyphenyl)- 2-methylbutan, l,3-Bis-[2-(4-hydroxyphenyl)-2-propyl]benzol (Bisphenol M), 2,2-Bis-(3-methyl-4- hydroxyphenyl)-propan, Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-methan, 2,2-Bis-(3,5-dimethyl-4- hydroxyphenyl)-propan, Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-sulfon, 2,4-Bis-(3,5-dimethyl-4- hydroxyphenyl)-2-methylbutan, l,3-Bis-[2-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-2-propyl]-benzol und 1,1- Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan (Bisphenol TMC), l,l-Bis-(4-hydroxyphenyl)- cyclohexan (Bisphenol Z), l,l-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-cyclohexan (Dimethyl BPZ).
Besonders bevorzugte Diphenole sind 4,4'-Dihydroxydiphenyl, 1 , 1 -Bis-(4-hydroxyphenyl)-phenyl- ethan, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan, 2,2-Bis(3-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-propan (Dimethyl- BPA), l,l-Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan l ,l-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-cyclohexan (Dimethyl BPZ). und l,l-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan (Bisphenol TMC).
Diese und weitere geeignete andere Dihydroxyarylverbindungen sind z.B. in DE-A 3 832 396, FR- A 1 561 518, in H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Interscience Publishers, New York 1964, S. 28 ff.; S.102 ff. und in D.G. Legrand, J.T. Bendler, Handbook of Polycarbonate Science and Technology, Marcel Dekker New York 2000, S. 72 ff. beschrieben.
Im Falle der Homopolycarbonate wird nur ein Diphenol eingesetzt, im Falle der Copolycarbonate werden mehrere Diphenole eingesetzt, wobei selbstverständlich die verwendeten Diphenole, wie auch alle anderen der Synthese zugesetzten Chemikalien und Hilfsstoffe mit den aus ihrer eigenen Synthese, Handhabung und Lagerung stammenden Verunreinigungen kontaminiert sein können, obwohl es wünschenswert ist, mit möglichst sauberen Rohstoffen zu arbeiten.
Die Umsetzung mit den Dihydroxyarylverbmdungen erfolgt im Phasengrenzflächenverfahren mit Phosgen.
Die für die Umsetzung mit den Dihydroxyarylverbmdungen geeigneten Diarylcarbonate bei der Schmelzeumesterung sind solche der allgemeinen Formel (II)
worin
R, R' und R" unabhängig voneinander gleich oder verschieden für Wasserstoff, lineares oder verzweigtes Ci-C34-Alkyl, C7-C34-Alkylaryl oder C6-C34-Aryl stehen, R weiterhin auch -COO-R'" bedeuten kann, wobei R'" für Wasserstoff, lineares oder verzweigtes C1-C34- Alkyl, C7-C34-Alkylaryl oder C6-C34-Aryl steht.
Bevorzugte Diarylcarbonate sind beispielsweise Diphenylcarbonat, Di-(methylphenyl)-carbonate, Di- (4-ethylphenyl)-carbonat, Di-(4-n-propylphenyl)-carbonat, Di-(4-iso-propylphenyl)-carbonat, Di-(4-n- butylphenyl)-carbonat, Di-(4-iso-butylphenyl)-carbonat, Di-(4-tritylphenyl)-carbonat, Di- (methylsalicylat)-carbonat, Di-(ethylsalicylat)-carbonat, Di-(n-propylsalicylat)-carbonat, Di-(iso- propylsalicylat)-carbonat,und Di-(n-butylsalicylat)-carbonat, Besonders bevorzugte Diarylverbindungen sind Diphenylcarbonat, Di-(4-tert-butylphenyl)-carbonat, Di-(biphenyl-4-yl)-car- bonat, Di-[4-(l-methyl-l-phenylethyl)-phenyl]-carbonat und Di-(methylsalicylat)-carbonat.
Ganz besonders bevorzugt ist Diphenylcarbonat (DPC). Es können sowohl ein Diarylcarbonat als auch verschiedene Diarylcarbonate verwendet werden.
Die Diarylcarbonate können auch mit Restgehalten der Monohydroxyarylverbindungen, aus denen sie hergestellt wurden, eingesetzt werden. Die Restgehalte der Monohydroxyarylverbindungen können bis zu 20 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 10 Gew.-%, besonders bevorzugt bis zu 5 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt bis zu 2 Gew.- % betragen.
Bezogen auf die Dihydroxyarylverbindung(en) werden im Allgemeinen 1,02 bis 1,30 Mol des oder der Diarylcarbonat(e), bevorzugt 1,04 bis 1,25 Mol, besonders bevorzugt 1,045 bis 1,22 Mol, ganz besonders bevorzugt 1,05 bis 1,20 Mol pro Mol Dihydroxyarylverbmdung eingesetzt. Es können auch Mischungen der oben genannten Diarylcarbonate eingesetzt werden, wobei die vorangehend aufgeführten Molangaben pro Mol Dihydroxyarylverbmdung sich dann auf die Gesamtstoffmenge der Mischung der Diarylcarbonate beziehen.
In der gleichen Weise werden ggf. Verzweiger oder Verzweigermischungen der Synthese zugesetzt. Üblicherweise werden Verzweiger jedoch vor den Kettenabbrechern zugesetzt. In der Regel werden Trisphenole, Quarterphenole oder Säurechloride von Tri- oder Tetracarbonsäuren oder Gemische der Polyphenole oder der Säurechloride verwendet. Einige der als Verzweiger geeignete Verbindungen mit drei oder mehr als drei phenolischen Hydroxylgruppen sind beispielsweise Phloroglucin, 4,6- Dimethyl-2,4,6-tri-(4-hydroxyphenyl)-hepten-2, 4,6-Dimethyl-2,4,6-tri-(4-hydroxyphenyl)-heptan, 1 ,3,5-Tri-(4-hydroxyphenyl)-benzol, 1,1,1 -Tri-(4-hydroxyphenyl)-ethan, Tri-(4-hydroxyphenyl)- phenylmethan, 2,2-Bis-(4,4-bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexyl]-propan, 2,4-Bis-(4-hydroxyphenyl- isopropyl)-phenol, Tetra-(4-hydroxyphenyl)-methan.
Einige der sonstigen trifunktionellen Verbindungen sind 2,4-Dihydroxybenzoesäure, Trimesinsäure, Cyanurchlorid und 3,3-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-2-oxo-2,3-dihydroindol.
Bevorzugte Verzweiger sind 3,3-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-2-oxo-2,3-dihydroindol und 1,1,1- Tri-(4-hydroxyphenyl)-ethan.
Als Katalysatoren können im Schmelzumesterungsverfahren zur Herstellung von Polycarbonaten die in der Literatur bekannten basischen und bei Raumtemperatur (25 °C) festen Katalysatoren wie beispielsweise Alkali- und Erdalkalihydroxyde und -oxyde und/oder Oniumsalze, wie z.B. Ammonium- oder Phosphoniumsalze, eingesetzt werden. Bevorzugt werden bei der Synthese Oniumsalze, besonders bevorzugt Phosphoniumsalze eingesetzt. Solche Phosphoniumsalze sind beispielsweise solche der allgemeinen Formel (IV)
R7-10 für gleiche oder verschiedene gegebenenfalls substituierte Ci-Cio-Alkyl-, C6-Ci4-Aryl-, C7- Cis-Arylalkyl- oder Cs-Ce-Cycloalkylreste, bevorzugt für Methyl oder C6-Ci4-Aryl, besonders bevorzugt Methyl oder Phenyl stehen und
X- für ein Anion ausgewählt aus der Gruppe Hydroxyd, Sulfat, Hydrogensulfat, Hydrogencarbonat, Carbonat, Halogenid, bevorzugt Chlorid, und Alkylat oder Arylat der Formel
-OR11 stehen, wobei R11 für einen gegebenenfalls substituierten C6-Ci4-Aryl-, C7-C15- Arylalkyl- oder Cs-Cö-Cycloalkyhest, Ci-C2o-Alkyl, bevorzugt Phenyl, steht.
Ci-C4-Alkyl steht im Rahmen der Erfindung beispielsweise für Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n- Butyl, sec.-Butyl, tert.-Butyl, Ci-Cö-Alkyl darüber hinaus beispielsweise für n-Pentyl, 1 -Methylbutyl, 2-Methylbutyl, 3 -Methylbutyl, neo-Pentyl, 1 -Ethylpropyl, Cyclohexyl, Cyclopentyl, n-Hexyl, 1,1- Dimethylpropyl, 1 ,2-Dimethylpropyl, 1 ,2-Dimethylpropyl, 1 -Methylpentyl, 2-Methylpentyl, 3- Methylpentyl, 4-Methylpentyl, 1 , 1 -Dimethylbutyl, 1 ,2-Dimethylbutyl, 1,3-Dimethylbutyl, 2,2- Dimethylbutyl, 2,3-Dimethylbutyl, 3, 3 -Dimethylbutyl, 1 -Ethylbutyl, 2-Ethylbutyl, 1,1,2- Trimethylpropyl, 1 ,2,2-Trimethylpropyl, l-Ethyl-l-methylpropyl, 1 -Ethyl-2-methylpropyl oder 1- Ethyl-2-methylpropyl, Ci-Cio-Alkyl darüber hinaus beispielsweise für n-Heptyl und n-Octyl, Pinakyl, Adamantyl, die isomeren Menthyle, n-Nonyl, n-Decyl, Ci-C34-Alkyl darüber hinaus beispielsweise für n-Dodecyl, n-Tridecyl, n-Tetradecyl, n-Hexadecyl oder n-Octadecyl. Gleiches gilt für den entsprechenden Alkylrest beispielsweise in Aralkyl- bzw. Alkylaryl-, Alkylphenyl- oder Alkylcarbonylresten. Alkylenreste in den entsprechenden Hydroxyalkyl- oder Aralkyl- bzw. Alkylarylresten stehen beispielsweise für die den vorangehenden Alkylresten entsprechenden Alkylenreste. Aryl steht für einen carbocyclischen aromatischen Rest mit 6 bis 34 Gerüstkohlenstoffatomen. Gleiches gilt für den aromatischen Teil eines Arylalkylrestes, auch Aralkylrest genannt, sowie für Arylbestandteile komplexerer Gruppen, wie z.B. Arylcarbonylresten.
Beispiele für C6-C3 -Aryl sind Phenyl, o-, p-, m-Tolyl, Naphthyl, Phenanthrenyl, Anthracenyl oder Fluorenyl.
Arylalkyl bzw. Aralkyl bedeutet jeweils unabhängig einen geradkettigen, cyclischen, verzweigten oder unverzweigten Alkyl-Rest nach vorstehender Definition, der einfach, mehrfach oder vollständig durch Aryl-Reste gemäß vorstehender Definition substituiert sein kann.
Besonders bevorzugte Katalysatoren sind Tetraphenylphosphoniumchlorid, Tetraphenylphosphonium- hydroxid und Tetraphenylphosphoniumphenolat, ganz besonders bevorzugt ist Tetraphenyl- phosphoniumphenolat.
Die Katalysatoren werden bevorzugt in Mengen von 10"8 bis 10"3 mol, besonders bevorzugt in Mengen von 10"7 bis 10"4 mol, bezogen auf ein mol Dihydroxyarylverbindung, eingesetzt.
Es können gegebenenfalls auch Cokatalysatoren verwendet werden, um die Geschwindigkeit der Polykondensation zu erhöhen.
Dies können beispielsweise alkalisch wirkende Salze von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen, wie Hydroxide, gegebenenfalls substituierte Ci-Cio-Alkoxyde und C6-C i4-Aryloxyde von Lithium, Natrium und Kalium, vorzugsweise Hydroxyde, gegebenenfalls substituierte Ci-Cio- Alkoxyde oder C6-Ci4-Aryloxyde von Natrium sein. Bevorzugt sind Natriumhydroxid, Natriumphenolat oder das Dinatriumsalz des 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propans.
Falls Alkali- oder Erdalkalimetallionen in Form ihrer Salze zugeführt werden, beträgt die Menge an Alkali- oder Erdalkaliionen, bestimmt z.B. durch Atomabsorptionspektroskopie, 1 bis 500 ppb, vorzugsweise 5 bis 300 ppb und am meisten bevorzugt 5 bis 200 ppb, bezogen auf zu bildendes Polycarbonat. In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden allerdings keine Alkalisalze verwendet.
Die Durchführung der Polycarbonatsynthese nach dem Phasengrenzflächenverfahren kann kontinuierlich oder diskontinuierlich geschehen. Die Reaktion kann daher in Rührkesseln, Rohrreaktoren, Umpumpreaktoren oder Rührkesselkaskaden oder Kombinationen daraus erfolgen. Dabei ist durch Verwendung der bereits erwähnten Mischorgane sicherzustellen, dass wässrige und organische Phase sich möglichst erst dann entmischen, wenn das Synthesegemisch ausreagiert hat, d.h. kein verseifbares Chlor von Phosgen oder Chlorkohlensäureestern mehr enthält. Nach Eintrag des Phosgens im Grenzflächenverfahren kann es vorteilhaft sein, eine gewisse Zeit die organische Phase und die wässrige Phase zu durchmischen, bevor gegebenenfalls Verzweiger, sofern dieser nicht gemeinsam mit dem Bisphenolat dosiert wird, Kettenabbrecher und Katalysator zugegeben werden. Eine derartige Nachreaktionszeit kann nach jeder Dosierung von Vorteil sein. Diese Nachrührzeiten liegen bei 10 Sekunden bis 60 Minuten, bevorzugt 30 Sekunden bis 40 Minuten, besonders bevorzugt 1 bis 15 Minuten.
Die organische Phase kann aus einem Lösungsmittel oder Mischungen mehrerer Lösungsmittel bestehen. Geeignete Lösungsmittel sind chlorierte Kohlenwasserstoffe (aliphatische und / oder aromatische), bevorzugt Dichlormethan, Trichlorethylen, 1,1,1-Trichlorethan, 1,1,2- Trichlorethan und Chlorbenzol und deren Gemische. Es können jedoch auch aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluol, m/p/o-Xylol oder aromatische Ether wie Anisol allein, im Gemisch mit oder zusätzlich zu chlorierten Kohlenwasserstoffen verwendet werden. Eine andere Ausführungsform der Synthese verwendet Lösungsmittel, welche Polycarbonat nicht lösen, sondern nur anquellen. Es können daher auch Nichtlösungsmittel für Polycarbonat in Kombination mit Lösungsmitteln verwendet werden. Dabei können als Lösungsmittel auch in der wässrigen Phase lösliche Lösungsmittel wie Tetrahydrofuran, 1,3/1,4-Dioxan oder 1,3-Dioxolan verwendet werden, wenn der Lösungsmittelpartner die zweite organische Phase bildet.
Die zur Regelung des Molekulargewichtes benötigten monofunktionellen Kettenabbrecher, wie beispielsweise Phenol oder Alkylphenole, insbesondere Phenol, p-tert. Butylphenol, iso-Octylphenol, Cumylphenol, deren Chlorkohlensäureester oder Säurechloride von Monocarbonsäuren bzw. Gemischen aus diesen Kettenabbrechern, werden entweder mit dem Bisphenolat bzw. den Bisphenolaten der Reaktion zugeführt oder aber zu jedem beliebigen Zeitpunkt der Synthese zugesetzt, solange im Reaktionsgemisch noch Phosgen oder Chlorkohlensäureendgruppen vorhanden sind bzw., im Falle der Säurechloride und Chlorkohlensäureester als Kettenabbrecher, solange genügend phenolische Endgruppen des sich bildenden Polymers zur Verfügung stehen. Vorzugsweise werden der oder die Kettenabbrecher jedoch nach der Phosgenierung an einem Ort oder zu einem Zeitpunkt zugegeben, wo kein Phosgen mehr vorliegt, aber der Katalysator noch nicht dosiert wurde. Alternativ können sie auch vor dem Katalysator, mit dem Katalysator zusammen oder parallel zudosiert werden.
Die in der Phasengrenzflächensynthese von Polycarbonat bevorzugt verwendeten Katalysatoren sind tertiäre Amine, insbesondere Triethylamin, Tributylamin, Trioctylamin, N-Ethylpiperidin, N- Methylpiperidin, N-i/n-Propylpiperidin, quartäre Ammoniumsalze wie Tetrabutylammonium-, Tributylbenzylammonium-, Tetraethylammonium-hydroxid, -chlorid, -bromid, -hydrogensulfat, - tetrafluoroborat, sowie die den Ammoniumverbindungen entsprechenden Phosphoniumverbindungen. Diese Verbindungen sind als typische Phasengrenzflächenkatalysatoren in der Literatur beschrieben, kommerziell erhältlich und dem Fachmann geläufig. Die Katalysatoren können einzeln, im Gemisch oder auch neben- und nacheinander der Synthese zugesetzt werden, gegebenenfalls auch vor der Phosgenierung, bevorzugt sind jedoch Dosierungen nach der Phosgeneintragung, es sei denn, es werden eine Oniumverbindung oder ein Gemisch aus Oniumverbindungen als Katalysatoren verwendet. In diesem Fall ist eine Zugabe vor der Phosgendosierung bevorzugt. Die Dosierung des Katalysators oder der Katalysatoren kann in Substanz, in einem inerten Lösungsmittel, vorzugsweise dem Lösungsmittel der Polycarbonatsynthese oder auch als wässrige Lösung, im Falle der tert. Amine dann als deren Ammoniumsalze mit Säuren, bevorzugt Mineralsäuren, insbesondere Salzsäure, erfolgen. Bei Verwendung mehrerer Katalysatoren oder der Dosierung von Teilmengen der Katalysatorgesamtmenge können natürlich auch unterschiedliche Dosierungsweisen an verschiedenen Orten oder zu verschiedenen Zeiten vorgenommen werden. Die Gesamtmenge der verwendeten Katalysatoren liegt bei 0,001 bis 10 Mol-% bezogen auf Mole eingesetzte Bisphenole, bevorzugt 0,01 bis 8 Mol-%, besonders bevorzugt 0,05 bis 5 Mol-%.
Das ausreagierte, höchstens noch Spuren (< 2 ppm) an Chlorkohlensäureestern enthaltende mindestens zweiphasige Reaktionsgemisch lässt man zur Phasentrennung absitzen. Die wässrige alkalische Phase wird evtl. ganz oder teilweise zurück in die Polycarbonatsynthese als wässrige Phase geleitet oder aber der Abwasseraufarbeitung zugeführt, wo Lösungsmittel- und Katalysatoranteile abgetrennt und rückgeführt werden. In einer anderen Variante der Aufarbeitung wird nach Abtrennung der organischen Verunreinigungen, insbesondere von Lösungsmitteln und Polymerresten, und gegebenenfalls nach der Einstellung eines bestimmten pH- Wertes, z.B. durch Natronlaugezugabe, das Salz abgetrennt, welches z.B. der Chloralkalielektrolyse zugeführt werden kann, während die wässrige Phase gegebenenfalls wieder der Synthese zugeführt wird.
Die organische, das Polycarbonat enthaltende Phase kann nun von allen Kontaminationen alkalischer, ionischer oder katalytischer Art gereinigt werden. Die organische Phase enthält auch nach einem oder mehreren Absetzvorgängen noch Anteile der wässrigen alkalischen Phase in feinen Tröpfchen sowie den Katalysator, in der Regel ein tert. Amin. Die Absetzvorgänge können gegebenenfalls dadurch unterstützt werden, dass die organische Phase Absetzkessel, Rührkessel, Coalescer oder Separatoren bzw. Kombinationen daraus durchläuft, wobei gegebenenfalls Wasser in jedem oder einigen Trennschritten unter Umständen unter Verwendung von aktiven oder passiven Mischorganen zudosiert werden kann.
Nach dieser groben Abtrennung der alkalischen, wässrigen Phase wird die organische Phase ein oder mehrmals mit verdünnten Säuren, Mineral-, Carbon- Hydroxycarbon-und / oder Sulfonsäuren gewaschen. Bevorzugt sind wässrige Mineralsäuren insbesondere Salzsäure, phosphorige Säure und Phosphorsäure oder Mischungen dieser Säuren. Die Konzentration dieser Säuren sollte im Bereich 0,001 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 5 Gew.-% liegen.
Weiterhin wird die organische Phase mit entsalztem oder destilliertem Wasser wiederholt gewaschen. Die Abtrennung der, gegebenenfalls mit Teilen der wässrigen Phase dispergierten, organischen Phase nach den einzelnen Waschschritten geschieht mittels Absetzkessel, Rührkessel, Coalescer oder Separatoren bzw. Kombinationen daraus, wobei das Waschwasser zwischen den Waschschritten gegebenenfalls unter Verwendung von aktiven oder passiven Mischorganen zudosiert werden kann.
Zwischen diesen Waschschritten oder auch nach der Wäsche können ggf. Säuren, vorzugsweise gelöst im Lösungsmittel, welches der Polymerlösung zugrunde liegt, zugegeben werden. Bevorzugt werden hier Chlorwasserstoffgas und Phosphorsäure oder phosphorige Säure verwendet, die ggf. auch als Mischungen eingesetzt werden können.
Die vorangehenden Aufzählungen sind beispielhaft und nicht als Limitierung zu verstehen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind unter ppb und ppm - soweit nichts anderes angegeben - Gewichtsteile zu verstehen.
Das erfindungsgemäße eingesetzte Polycarbonat kann ein durch Gelpermeationschromatographie bestimmtes Mittel des Molekulargewichts von 5.000 bis 80.000, vorzugsweise 10.000 bis 60.000 und in am meisten bevorzugter Weise 15.000 bis 40.000 aufweisen.
Komponente B
Komponente B ist eine bei Raumtemperatur (25 °C) aufgeschmolzene ionische Flüssigkeit auf Phosphor-Basis.
Erfindungsgemäß verwendete ionische Flüssigkeiten sind bevorzugt Verbindungen der allgemeinen Formel (I) die in einer Konzentration von 0,05 bis 8 Gew. -Teile, bevorzugt von 0,1 bis 5 Gew. -Teile, besonders bevorzugt 0,15 bis 4 Gew. -Teile, besonders bevorzugt 0,2 bis 3 Gew. -Teile und ganz besonders bevorzugt von 0,25 bis 2,5 Gew. -Teile (bezogen auf die Summe der Gewischtsteile der Komponenten A und B) in (Co)polycarbonat enthalten sind,
wobei R1 bis R4 unabhängig voneinander für einen substituierten Alkyl- oder Arylrest steht. Ionische Flüssigkeiten bestehen ausschließlich aus Ionenpaaren. Es handelt sich somit um flüssige Salze, ohne dass das Salz dabei in einem Lösungsmittel wie Wasser gelöst ist. Bevorzugt versteht man unter ionischen Flüssigkeiten Salze, die bei Temperaturen unter 100 C, besonders bevorzugt unter 70°C, insbesondere unter 50°C ganz besonders bevorzugt unter 30°C und insbesondere unter 28°C, ganz besonders bevorzugt unter 20°C flüssig sind.
X- steht für ein ein- oder multivalentes Anion, bevorzugt mono, di, tri oder tetravalent, beispielsweise für Halogenide, Carboxylate, Phosphate, Bis(perfluoralkylsulfonyl)amide bzw. -imide wie z.B. Bis(trifluormethylylsulfonyl)imid, Alkyl- und Aryltosylate, Perfluoralkyltosylate, Nitrat, Sulfat, Hydrogensulfat, Alkyl- und Arylsulfate, Polyethersulfate und -sulfonate, Perfluoralkylsulfate, Sulfonat, Alkyl- und Arylsulfonate, perfluorierte Alkyl- und Arylsulfonate, Alkyl- und Arylcarboxylate, Perfluoralkylcarboxylate, Perchlorat, Tetrarchloroaluminat, Saccharinat. Weiterhin sind Dicyanamid, Thiocyanat, Isothiocyanat, Tetraphenylborat, Tetrakis(pentafluorphenyl)borat, Tetrafluoroborat, Hexafluorophosphat, Polyetherphosphate und Phosphat bevorzugte Anionen. Bevorzugt steht X- für ein Anion ausgewählt aus F-, Cl-, Br-, I-, PF6-, CF3SO3-, (CF3SO3)2N-, CF3CO2-, CCI3CO2-, CN-, SCN-, OCN ; SO4 2-, HSO4-, SO3 2-, HSO3-, RaOSO3-, RaSO3-; PO4 3-, HPO4 2-, H2PO4-, RaPO4 2-, HRaPO4-, RaRbP04-, RaHP03-, RaRbPO2-, RaRbPO3-, PO3 3-, HPO3 2-, H2PO3-, RaPO3 2-, RaHPO3-, RaRbPO3-; RaRbPO2-, RaHPO2-, RaRbPO-, RaHPO-; RaCOO-, Saccarinate (Salze der o-benzoe säure sulfamid), Hydrocarbonsäuren, Zuckersäuren, BO3 3-, HBO3 2-, H2BO3-, RaRbBO3-, RaHBO3-, RaBO3 2-, B(ORa)(ORb)(ORc)(ORd)-, B(HSO4)-, B(RaSO4)-; RaBO2 2-, RaRbBO-, HCO3-, CO3 2-, RaCO3-, SiO4 4-, HSiO4 3-, H2SiO4 2-, H3SiO4-, RaSiO4 3-, RaRbSiO4 2-, RaRbRcSiO4-, HRaSiO4 2-, H2RaSiO4-, HRaRbSiO4-; RaSiO3 3-, RaRbSiO2 2-, RaRbRcSiO3-, RaRbRcSiO3- -, RaRbRcSiO2-, RaRbSiO3 2-; S2-, HS-, [RaS]- wobei Ra, Rb, Rc oder Rd unabhängig voneinander für einen substituierten Alkyl- oder Arylrest steht.
Alkyl steht für einen geradkettigen, cyclischen, verzweigten oder unverzweigten Alkyl-Rest, wobei die genannten Reste gegebenenfalls weiter substituiert sein können. Ci-Ce-Alkyl steht beispielsweise für Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, sec.-Butyl, tert.- Butyl, n-Pentyl, 1 -Methylbutyl, 2-Methylbutyl, 3-Methylbutyl, neo-Pentyl, 1 -Ethylpropyl, Cyclohexyl, Cyclopentyl, n-Hexyl, 1 , 1 -Dimethylpropyl, 1 ,2-Dimethylpropyl, 1 ,2-Dimethylpropyl, 1- Methylpentyl, 2-Methylpentyl, 3-Methylpentyl, 4-Methylpentyl, 1 , 1 -Dimethylbutyl, 1,2- Dimethylbutyl, 1,3 -Dimethylbutyl, 2,2-Dimethylbutyl, 2,3-Dimethylbutyl, 3, 3 -Dimethylbutyl, 1- Ethylbutyl, 2-Ethylbutyl, 1 , 1 ,2-Trimethylpropyl, 1 ,2,2-Trimethylpropyl, 1 -Ethyl- 1 -methylpropyl, 1- Ethyl-2-methylpropyl oder 1 -Ethyl-2-methylpropyl, Ci-Cis-Alkyl darüber hinaus beispielsweise für darüber hinaus beispielsweise für n-Heptyl und n-Octyl, Pinakyl, Adamantyl, die isomeren Menthyle, n-Nonyl, n-Decyl, n-Dodecyl, n-Tridecyl, n-Tetradecyl, n-Hexadecyl, n-Octadecyl oder Stearyl.
Aryl steht jeweils unabhängig für einen aromatischen Rest mit 4 bis 24 Gerüstkohlenstoffatomen, in denen keines, ein, zwei oder drei Gerüstkohlenstoffatome pro Zyklus, im gesamten Molekül mindestens jedoch ein Gerüstkohlenstoffatom, durch Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe Stickstoff, Schwefel oder Sauerstoff, substituiert sein können, vorzugsweise jedoch für einen carbozyklischen aromatischen Rest mit 6 bis 24 Gerüstkohlenstoffatomen.
Beispiele für C6-C2 -Ar l sind Phenyl, o-, p-, m-Tolyl, Naphthyl, Phenanthrenyl, Anthracenyl oder Fluorenyl, Beispiele für heteroaromatisches C -C2 -Ar l in denen keines, ein, zwei oder drei Gerüstkohlenstoffatome pro Zyklus, im gesamten Molekül mindestens jedoch ein Gerüstkohlenstoffatom, durch Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe Stickstoff, Schwefel oder Sauerstoff, substituiert sein können, sind beispielsweise Pyridyl, Pyridyl-N-Oxid, Pyrimidyl, Pyridazinyl, Pyrazinyl, Thienyl, Furyl, Pyrrolyl, Pyrazolyl, Imidazolyl, Thiazolyl, Oxazolyl oder Isoxazolyl, Indolizinyl, Indolyl, Benzo[b]thienyl, Benzo[b]furyl, Indazolyl, Chinolyl, Isochinolyl, Naphthyridinyl, Chinazolinyl, Benzofuranyl oder Dibenzofuranyl. Beispiele für Phosphonium-basierte ionische Flüssigkeiten sind Ethyltributylphosphonium diethyl phosphate, Tetrabutylphosphoniumbromid, Tetrabutylphosphoniumchlorid, Tetraoctyl- phosphoniumbromid, Tributylmethylphosphoniummethylsulfat, Tributyltetradecylphosphonium- chlorid, Tributyltetradecylphosphoniumdodecylbenzenesulfonat, Trihexyltetradecylphosphonium bis(2,4,4-Trimethylpentyl)phosphinat, Trihexyltetradecylphosphoniumbromide Trihexyltetradecyl- phosphoniumchlorid, Trihexyltetradecylphosphoniumdecanoat, Trihexyltetradecylphosphonium dicyanamid und IL-AP3® Fa. Koei Chemical Company Ltd. Besonders bevorzugt ist IL-AP3®.
In einer bevorzugten Ausführungsform können auch eine Mischung aus mehreren ionischen Flüssigkeiten verwendet werden, oder auch eine ionische Flüssigkeit alleine. Komponente C
Komponente C umfasst Thermostabilisatoren auf Phosphor-Basis und Lichtschutzmittel auf Basis verschiedener chemischer Grundstrukturen, die zur Absorption von elektromagnetischer Strahlung in der Lage sind.
Als Thermostabilisator eignen sich bevorzugt Tris-(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphit (Irgafos 168), Tetrakis(2,4-di-tert. -butylphenyl) [1,1 biphenyl] -4,4" -diylbisphosphonit, Triisoctylphosphat (TOF), Octadecyl-3-(3,5-di-tert butyl-4-hydroxyphenyl)propionat (Irganox 1076), Bis(2,4-dicumylphenyl)- pentaerythritoldiphosphit (Doverphos S-9228), Bis(2,6-di-tert.butyl-4-methylphenyl)- pentaerythritoldiphosphit (ADK STAB PEP-36) oder Triphenylphosphin (TPP). Sie werden allein oder im Gemisch (z. B. Irganox B900 einem Gemisch aus Irgafos 168 und Irganox 1076 oder Doverphos S-9228 mit Irganox B900 bzw. Irganox 1076 oder Triphenylphosphin (TPP) mit Triisoctylphosphat (TOF)) oder Tris-(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphit (Irgafos 168) mit Triisoctylphosphat (TOF) eingesetzt.
Die Thermostabilisatoren werden eingesetzt in Mengen von 10 ppm bis 2000 ppm bezogen auf die Formmasse, bevorzugt in Mengen von 50 ppm bis 1500 ppm besonders bevorzugt in Mengen von 80 ppm bis 1000 ppm und ganz besonders bevorzugt in Mengen von 100 ppm bis 800ppm bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
Als Lichtschutzmittel (UV-Absorber) sind geeignet 2-(2'-Hydroxyphenyl)-benzotriazole, 2-Hydroxy- benzophenone, Ester von substituierten und unsubstituierten Benzoesäuren, Acrylate, sterisch gehinderte Amine, Oxamide sowie 2-(Hydroxyphenyl)-l,3,5-triazine bzw. substituierte Hydroxy- alkoxyphenyl, 1,3,5-triazole, bevorzugt sind substituierte Benzotriazole wie z.B. 2-(2'-hydroxy-5'- methyl-phenyl)-benzotriazol, 2-(2'-hydroxy-3',5'-di-t-butyl-phenyl)-benzotriazol, 2-(2'-hydroxy-3'- tert.-butyl-5'-methyl-phenyl)-5-chlorobenzotriazol, 2-(2'-hydroxy-3',5'-tert.-butyl-phenyl)-5-chloro- benzotriazol, 2-(2'-hydroxy-5'-tert.-octylphenyl)-benzotriazol, 2-(2'-hydroxy-3',5'-di-tert.-amyl- phenyl)-benzotriazol, 2-[2'-hydroxy-3'-(3",4",5",6"-tetrahydrophthalimido-ethyl)-5'-methylphenyl]- benzotriazol and 2,2'-methylenbis [4-(l ,l,3,3-tetramethylbutyl)-6-(2H-benzotriazol-2-yl)-phenol]. Als UV- Stabilisatoren sind weiterhin geeignet ausgewählt aus der Gruppe, die Benzotriazole (z. B. Tinuvine der Fa. BASF), Tinuvin 1600 Fa. BASF, Benzophenone (Uvinule der Fa. BASF), Cyanacrylate (Uvinule der Fa. BASF), Zimtsäureester und Oxalanilide sowie Mischungen dieser UV- Stabilisatoren umfasst. Die UV- Stabilisatoren werden eingesetzt in Mengen von 0,01 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% bezogen auf die Formmasse, bevorzugt in Mengen von 0,05 Gew.-% bis 1,00 Gew.-%, besonders bevorzugt in Mengen von 0,08 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt in Mengen von 0,1 Gew.-% bis 0,4 Gew.-% bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind weiterhin Zusammensetzungen enthaltend oben genanntes Polycarbonat mit ionischer Flüssigkeit oder einem Gemisch daraus, sowie einem Thermostabilisator und ggf. einem Lichtschutzmittel sowie optional mindestens ein Zusatzstoff, ausgewählt aus der Gruppe der für diese Thermoplasten üblichen Zusatzstoffe wie Füllstoffe, , Antistatika und Pigmente, Farbmittel in den üblichen Mengen; gegebenenfalls können das Entformungsverhalten, das Fließverhalten, und/oder die Flammwidrigkeit noch durch Zusatz externer Entformungsmittel, Fließmittel, und/oder Flammschutzmittel wie Sulfonsäuresalze, PTFE-Polymere bzw. PTFE-Copolymere oder -Blends, bromierte Oligocarbonate, oder Oligophosphate sowie Phosphazene verbessert werden (z. B. Alkyl- und Arylphosphite, -phosphate, -phosphane, - niedermolekulare Carbonsäureester, Halogenverbindungen, Salze, Kreide, Quarzmehl, Glas- und Kohlenstofffasern, Pigmente und deren Kombination. Solche Verbindungen werden z. B. in WO 99/55772, S. 15 - 25, und in "Plastics Additives", R. Gächter und H. Müller, Hanser Publishers 1983, beschrieben). Die Zusammensetzung enthält im Allgemeinen 0 Gew.-% bis 25 Gew.-%, bevorzugt 0 Gew.-% bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 Gew.-% bis 5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,04 Gew.-% bis 1,0 Gew.-%, insbesondere ganz besonders bevorzugt 0,04 Gew.-% bis 0,8 Gew.-% (bezogen auf die Gesamtzusammensetzung) Zusatzstoffe.
Die den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen gegebenenfalls zugesetzten Entformungsmitttel sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe, die Pentaerythrittetrastearat, Glycerinmonostearat, langkettige Fettsäureester, wie beispielsweise Stearylstearat und Propandiolstearat sowie deren Mischungen umfasst. Die Entformungsmittel werden eingesetzt in Mengen von 0,05 Gew.-% bis 2,00 Gew.-% bezogen auf die Formmasse, bevorzugt in Mengen von 0,1 Gew.-% bis 1,0 Gew.-%, besonders bevorzugt in Mengen von 0,15 Gew.-% bis 0,60 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt in Mengen von 0,2 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% bezogen auf die Formmasse.
Geeignete Zusatzstoffe sind beispielsweise beschrieben in "Additives for Plastics Handbook, John Murphy, Elsevier, Oxford 1999", im "Plastics Additives Handbook, Hans Zweifel, Hanser, München 2001 ". Geeignete Antioxidantien sind beispielsweise:
Alkylierte Monophenole, Alkylthiomethylphenole, Hydrochinone und alkylierte Hydrochinone, Tocopherole, Hydroxylierte Thiodiphenylether, Alkylidenbisphenole, O-, N- und S-Benzylverbin- dungen, Hydroxybenzylierte Malonate, Aromatische Hydroxybenzylverbindungen, Triazinverbin- düngen, Acylaminophenole, Ester von ß-(3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionsäure, Ester von ß-(5-tert-Butyl-4-hydroxy-3-methylphenyl)-propionsäure, Ester von ß-(3,5-Dicyclohexyl-4-hydroxy- phenyl)-propionsäure, Ester von 3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxyphenylessigsäure, Amide von ß-(3,5-Di- tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionsäure, geeignete Thiosynergisten, sekundäre Antioxidantien, Phosphite und Phosphonite, Benzofuranone und Indolinone. Als Komplexierungsmittel für Schwermetalle und zur Neutralisation von Alkalispuren sind o/m Phosphorsäuren, ganz oder teilweise veresterte Phosphate oder Phosphite geeignet.
Polypropylenglykole allein oder in Kombination mit z. B. Sulfonen oder Sulfonamiden als Stabilisatoren können gegen die Schädigung durch Gamma- Strahlen verwendet werden.
Diese und andere Stabilisatoren können einzeln oder in Kombinationen verwendet werden und in den genannten Formen dem Polymer zugesetzt werden.
Geeignete flammhemmende Zusatzstoffe sind Phosphatester, d. h. Triphenylphosphat, Resorcin- diphosphorsäureester, bromhaltige Verbindungen, wie bromierte Phosphorsäureester, bromierte Oligo- carbonate und Polycarbonate, sowie bevorzugt Salze fluorierter organischer Sulfonsäuren.
Geeignete Schlagzähmacher sind Butadienkautschuk mit aufgepfropftem Styrol-Acrylnitril oder Methylmethacrylat, Ethylen-Propylen-Kautschuke mit aufgepfropftem Maleinsäureanhydrid, Ethyl- und Butylacrylatkautschuke mit aufgepfropftem Methylmethacrylat oder Styrol-Acrylnitril, interpenetrierende Siloxan- und Acrylat-Netzwerke mit aufgepfropftem Methylmethacrylat oder Styrol-Acrylnitril.
Des weiteren können Farbmittel, wie organische Farbstoffe oder Pigmente oder anorganische Pigmente, Ruß, IR- Absorber, einzeln, im Gemisch oder auch in Kombination mit Stabilisatoren, Glasfasern, Glas(hohl)kugeln, anorganischen Füllstoffen wie beispielsweise Titandioxid oder Bariumsulfat zugesetzt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Zusammensetzung keine Leitsalze. Leitsalze sind beispielsweise Alkalimetallsalze mit den Anionen Bis-(perfluoralkylsulfonyl)-amid bzw. -imid wie Bis(trifluormethylsulfonyl)imid, Alkyl- und Aryltosylate, Perfluoralkyltosylate, Nitrat, Sulfat, Hydrogensulfat, Alkyl- und Arylsulfate, Polyethersulfate und -sulfonate, Perfluoralkylsulfate, Sulfonat, Alkyl- und Arylsulfonate, perfluorierte Alkyl- und Arylsulfonate, Alkyl- und Arylcarboxylate, Perfluoralkylcarboxylate, Perchlorat, Tetrachloroaluminat, Saccharinat, Thiocyanat, Isothiocyanat, Dicyanamid, Tetraphenylborat, Tetrakis-(pentafluorphenyl)-borat, Tetrafluoroborat, Hexafluorophosphat, Phosphat und Polyetherphosphate.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können beispielsweise hergestellt werden, indem man die jeweiligen Bestandteile in bekannter Weise vermischt und bei Temperaturen von 200°C bis 400°C in üblichen Aggregaten wie Innenknetern, Extrudern und Doppelwellenschnecken schmelzcompoundiert und schmelzextrudiert. Die Vermischung der einzelnen Bestandteile kann sowohl sukzessive als auch simultan erfolgen und zwar sowohl bei etwa 20°C als auch bei höherer Temperatur. Die erfindungsgemäß eingesetzten Verbindungen können aber auch separat in unterschiedlichen Stadien des Herstellprozesses in die Schmelzepolycarbonat-Formmasse eingebracht werden. So können z.B. das/die ionische(n) Flüssigkeit(en) bereits während oder am Ende der Umesterung von Bisphenolen mit organischen Carbonaten, vor oder während der Bildung von oligomeren Polycarbonaten, oder vor bzw. nach der Polykondensation der SPC-Oligomeren in das Schmelzepolycarbonat eingebracht werden. Wahlweise kann die ionische Flüssigkeit(en) als fertige Mischung auch gemeinsam mit anderen Additiven in das SPC an beliebiger Stelle dosiert werden. Auch eine Umkehrung der obigen Reihenfolge der Dosierung der Komponenten ist möglich. Die Zugabeform der erfindungsgemäßen Verbindungen ist nicht limitiert. Die erfindungsgemäßen Verbindungen bzw. Mischungen der erfindungsgemäßen Verbindungen können als Konzentrat in Polycarbonatpulver, in Lösung oder als Schmelze der Polymerschmelze zugesetzt werden. Bevorzugt erfolgt die Dosierung der ionischen Flüssigkeit(en) über eine Schmelzedosierpumpe, oder einen Seitenextruder hinter der letzten Polykondensationsstufe. In großtechnischen Ausführungsformen wird besonders bevorzugt ein Seitenextruder mit einem Durchsatz von beispielsweise 200 - 1000 kg Polycarbonat pro Stunde betrieben.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Dosierung von ionischer Flüssigkeit beispielsweise bei Raumtemperatur in flüssiger Form gemeinsam mit Polycarbonat in den Trichter der Polycarbonat- Aufgabe des Seitenextruders. Die Menge an ionischer Flüssigkeit wird z.B. mit Hilfe einer Membranpumpe oder einer anderen geeigneten Pumpe dosiert. Die Zugabe von ionischer Flüssigkeit oder Mischungen von ionischen Flüssigkeiten erfolgt bevorzugt in flüssiger Form bei einer Temperatur von ca. 40 bis 250°C hinter den Trichter der Polycarbonat-Aufgabe in eine Zone des Extruders, die mit Mischelementen ausgestattet ist. Dabei erfolgt die Entnahme der ionischen Flüssigkeit oder Mischungen von ionischen Flüssigkeiten aus einer Ringleitung, die bevorzugt auf einen Druck von 2-20 bar bevorzugt bei einer Temperatur von 40 - 250 °C gehalten wird. Die zugesetzte Menge kann über ein Regelventil gesteuert werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform befindet sich hinter dem Seitenextruder und allen Additiv-Dosierstellen ein statischer Mischer, um eine gute Durchmischung aller Additive zu gewährleisten. Die Polycarbonat-Schmelze des Seitenextruders wird dann in den Polycarbonat- Hauptschmelzestrom eingetragen. Die Vermischung des Hauptschmelzestroms mit dem Schmelzestrom des Seitenextruders erfolgt über einen weiteren statischen Mischer.
Alternativ zur Flüssigdosierung können die ionischen Flüssigkeiten in Form eines Masterbatches (Konzentrat der Additive in Polycarbonat) über den Trichter der Polycarbonataufgabe des Seitenextruders dosiert werden. Ein solches Masterbatch kann weitere Additive enthalten.
Die ionischen Flüssigkeiten und ggf. weitere Additive können auch nachträglich zum Beispiel durch Compoundierung in das Polycarbonat eingebracht werden.
Die erfindungsgemäßen Formmassen können zur Herstellung von Formkörpern jeder Art verwendet werden. Diese können beispielsweise durch Spritzguss, Extrusion und Blasformverfahren hergestellt werden. Eine weitere Form der Verarbeitung ist die Herstellung von Formkörpern durch Tiefziehen aus zuvor hergestellten Platten oder Folien.
Beispiele der erfindungsgemäßen Formkörper sind Profile, Folien, Gehäuseteile jeder Art, z.B. für Haushaltsgeräte wie Saftpressen, Kaffeemaschinen, Mixer; für Büromaschinen wie Monitore, Drucker, Kopierer; für Platten, Rohre, Elektroinstallationskanäle, Fenster, Türen und Profile für den Bausektor, Innenausbau und Außenanwendungen; auf dem Gebiet der Elektrotechnik z.B. für Schalter und Stecker. Ferner können die erfindungsgemäßen Formkörper für Innenaus- und Bauteile von Schienenfahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen, Bussen und anderen Kraftfahrzeugen sowie für Kfz- Karosserieteile verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen Formkörper können transparent, translucent oder opak sein. Weitere Formkörper sind insbesondere optische und magnetooptische Datenspeicher wie Mini Disk, Compact Disk (CD) oder Digital Versatile Disk (DVD), Lebensmittel- und Getränkeverpackungen, optische Linsen und Prismen, Linsen für Beleuchtungszwecke, Autoscheinwerferlinsen, Verglasungen für Bau- und Kraftfahrzeuge, Verscheibungen anderer Art wie für Gewächshäuser, sogenannte Stegdoppelplatten oder Hohlkammerplatten, (Helm-)Visiere, Schutzmasken oder Automaten. Beispiele
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie jedoch dadurch einzuschränken.
YI, und Nachvergilbung (ΔΥΙ)
Die Bestimmung der optischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Formmassen geschieht durch Messung des sogenannten Yellowness-Index (YI) an Normprüfkörpern nach ASTM E313. Diese Normprüfkörper sind Farbmusterplatten (80x10x3mm), die aus den (Co)polyarbonat- Zusammensetzungen bei einer Massetemperatur von 300 °C und einer Werkzeugtemperatur von 90 °C hergestellt wurden.
MVR
Die Bestimmung der Schmelze- Volumenfließrate (MVR) erfolgt bei 300°C und 1,2 kg Belastung mit einem Schmelzindexprüfgerät nach ISO 1133. Der IMVR Wert entspricht dem MVR Wert, jedoch nach einer thermischen Belastung von 20 min unter den angegebenen Bedingungen.
Herstellung der erfindungs emäßen Zusammensetzungen
Die erfindungsgemäßen Compounds wurden auf einem Extruder ZE 25 der Fa. Baersdorf, mit einem Durchsatz von 10 kg/Std. hergestellt. Die Schmelzetemperatur betrug 275 °C. Das Additiv wurden mit dem Polycarbonatpulver (PC-B, s.u. verwendete Rohstoffe) beigemischt und diese Mischung dem Polycarbonat PC-A zudosiert.
Verwendete Rohstoffe: PC A ist ein lineares, thermostabilisiertes Polycarbonat ohne Additive der Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, auf Basis von Bisphenol- A mit einer Schmelzevolumenrate MVR von 12,5 cm3/10 min (gemessen in Anlehnung an DIN EN ISO 1 133 bei 1 ,2 kg Beladung und 300°C) PC B ist ein lineares Polycarbonat der Bayer MaterialScience AG, Leverkusen ohne Additive auf Basis von Bisphenol A mit einem MVR von 6 cm3/10 min min (gemessen in Anlehnung an DIN EN ISO 1 133 bei 1 ,2 kg Beladung und 300°C) in Pulverform IL-AP3 ist eine ionische Flüssigkeit der Koei Chemical Company Ltd, basierend auf einem Phosphoniumsalz mit einer Glastemperatur von -78,5 °C und einem Schmelzpunkt von 18°C, sowie einer Viskosität von 338 mPa.s bei 25°C. Der Brechungsindex beträgt 1.446.
Kerbschlagzähigkeit nach IDO 7391 wird jeweils an 10 Prüfstäben 80x10x3mm ermittelt, Die Werte entsprechen dem Mittelwert aus 10 Prüfungen, wenn nicht anders gekennzeichnet, s: Sprödbruch; z: Zähversagen
Wie die erfindungsgemäßen Beispiele PC-2 bis PC-4 zeigen, wird durch den Zusatz der ionischen Flüssigkeit IL-AP3® der Yellowness Index YI der Compounds gegenüber der Blindprobe PC-1 signifikant reduziert. Gleichzeitig wird die Fließfähigkeit verbessert, ohne dass die Schmelzestabilität verschlechtert wird. Die Vicat-Temperatur wird dabei nur unwesentlich abgesenkt. Die guten mechanischen Eigenschaften bleiben unverändert erhalten.

Claims

Patentansprüche 1. Zusammensetzung enthaltend
A) ein oder mehrere aromatische(s) Polycarbonat(e) oder Copolycarbonat(e)
B) von 0,05 bis 8 Gew. -Teile, bevorzugt von 0,1 bis 5 Gew. -Teile, besonders bevorzugt 0,15 bis 4 Gew. -Teile, besonders bevorzugt 0,
2 bis 3 Gew.-Teile und ganz besonders bevorzugt von 0,25 bis 2,5 Gew.-Teile (bezogen auf die Summe der Gewichtsteile der Komponente A + B) einer phosphor-haltigen ionischen Flüssigkeit der Formel (I)
wobei R1 bis R4 unabhängig voneinander für einen substituierten Alkyl- oder Arylrest steht
C) mindestens ein Additiv aus der Gruppe der Thermostabilisatoren auf Phosphor-Basis in einer Menge von 10 ppm bis 2000 ppm 2. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine weiteres Additiv aus der Gruppe Lichstabilisatoren enthalten ist
3. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polycarbonat ein Polycarbonat auf Basis von Bisphenol A ist. 4. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermostabilisatoren Tris-(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphit (Irgafos 168), Tetrakis(2,4-di- tert.-butylphenyl)[l,lbiphenyl]-4,4,-diylbisphosphonit, Triisoctylphosphat (TOF), Octadecyl- 3-(3,5-di-tert butyl-4-hydroxyphenyl)propionat (Irganox 1076), Bis(2,
4-dicumylphenyl)penta- erythritoldiphosphit (Doverphos S-9228), Bis(2,6-di-tert.butyl-4-methylphenyl)- pentaerythritoldiphosphit (ADK STAB PEP-36) oder Triphenylphosphin (TPP) sind.
5. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Mischungen von Thermostabilisatoren aus der Klasse der Phosphate, Phosphite und sterisch gehinderter Phenole eingesetzt werden
6. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung weitere Additive und /oder Füllstoffe enthält.
7. Formkörper, enthaltend eine Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
8. Transparente Formkörper, enthaltend eine Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 insbesondere optische Bauteile sowie deren Abdeckungen, Folien, Platten, Linsen, Gehäuse, sowie Automobil- und Architekturverglasungselemente.
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