WO2025098864A1 - Method for subsequently reducing the content of free bisphenol-a of polycarbonate and/or polyester carbonate moulding compounds - Google Patents
Method for subsequently reducing the content of free bisphenol-a of polycarbonate and/or polyester carbonate moulding compounds Download PDFInfo
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- WO2025098864A1 WO2025098864A1 PCT/EP2024/080790 EP2024080790W WO2025098864A1 WO 2025098864 A1 WO2025098864 A1 WO 2025098864A1 EP 2024080790 W EP2024080790 W EP 2024080790W WO 2025098864 A1 WO2025098864 A1 WO 2025098864A1
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Definitions
- the present invention relates to a process for reducing free bisphenol A from polycarbonate and/or polyester carbonate molding compounds, as well as a molding compound obtained by the process and a molded article containing such a molding compound.
- Moulding compounds containing polycarbonate and/or polyester carbonate have been used for many years for numerous applications such as in the automotive industry, the electronics sector and the construction sector.
- a molding compound is a polymer resin obtained, for example, by melt compounding (melt processing) polycarbonate with polymer blend partners and/or other components such as fillers and reinforcing materials, colorants, and stabilizers. These molding compounds are typically sold commercially in the form of granules and processed into molded articles, for example, by injection molding. By selecting the type and quantity of components, the overall property profile can be varied widely and adapted to specific requirements.
- BPA bisphenol A
- WO 2018/122138 A1 relates to a composition for producing a thermoplastic molding compound, wherein the composition contains or consists of the following components: A) 30 to 90 wt.% of at least one polymer selected from the group consisting of aromatic polycarbonate, aromatic polyester carbonate and aromatic polyester, B) 5 to 65 wt.% of rubber-modified vinyl (co)polymer produced in Bulk polymerization process which is free of epoxy groups, C) 0.5 to 10 wt.% of a block or graft polymer comprising structural elements derived from styrene and at least one vinyl monomer containing epoxy groups, D) 0 to 20 wt.% of one or more further additives, wherein component C has a weight ratio s of structural elements derived from styrene to vinyl monomer containing epoxy groups of 100:1 to 1:1.
- the composition has a low content of free bisphenol A.
- free BPA can be formed in the molding compounds and molded articles due to degradation of the polymer chains during melt compounding and/or thermal shaping into molded articles, for example, in the injection molding process.
- melt compounding polycarbonate is melted and mixed with other components mentioned above in the melt.
- inorganic fillers or inorganic pigments contribute particularly to polymer chain degradation with BPA release.
- these components otherwise impart beneficial properties to the molding compound, omitting these components or replacing them with other components is not desirable in most cases.
- molding compounds without components critical for polymer chain degradation can also have a high content of free bisphenol, for example if they are a recycled material.
- Recycled material can be obtained, for example, when moldings are mechanically crushed and the fragments are melted back into granules. This is the case with post-consumer recycled material.
- material that did not meet the required specifications directly after the production process can be remelted. This is referred to as post-industrial recycled material.
- post-consumer recycled material and post-industrial recycled material are both generally referred to as recycled material.
- EP 0531008 A1 discloses the production of recycled compositions, wherein plastic scrap is made from a composition containing at least one polycarbonate, at least one polyester and at least one impact modifier, with an epoxy-functionalized copolymer consisting of at least one unsaturated epoxy compound and at least one The olefin is melted. This process eliminates the need for sorting the plastic scrap. However, there is no disclosure of any reduction in the proportion of free bisphenol A.
- the aim is to provide a process for improving molding compounds with unacceptable BPA content, which can also be described as a repair process.
- the repair process is intended to be used for the subsequent reactive reduction of free BPA in polycarbonate molding compounds in order to achieve regulatory BPA limits.
- a method for reducing the content of free BPA in a molding compound comprising the steps a) Providing a molding compound containing
- the molding compound provided in step a) has an excessively high content of free BPA, i.e. whether the cause lies in ingredients that promote BPA release or in the thermal stress that a recycled material has experienced.
- the molding compositions to which the process is to be applied have a free BPA content of preferably 20 ppm to 2000 ppm, more preferably 50 ppm to 1000 ppm, particularly preferably 100 to 1000 ppm, most preferably 200 to 1000 ppm.
- Component A can be a recycled material or a mixture of different recycled materials. It is also possible that it is a mixture of one or more recycled materials and one or more non-recycled materials (virgin material).
- the respective recycled material can come from post-industrial or post-consumer waste.
- 0.2 to 10 parts by weight, more preferably 0.5-5 parts by weight of component B are used, based on 100 parts by weight of the molding composition.
- the molding compositions contain at least one inorganic filler as component C and/or at least one basic organic colorant as component D.
- the process should lead to a significant reduction in the content of free bisphenol A even with short reaction times, i.e., with a short residence time in the melt.
- the reduction of the bisphenol A content in the melt should work regardless of the processing method used.
- the presence of a catalyst during step a) can significantly improve the reduction of free bisphenol A under otherwise identical process conditions.
- the catalyst can reduce the temperature and/or the residence time, both of which mean a reduced thermal stress on the polymer. Therefore, the presence of a catalyst is a preferred embodiment of the present invention.
- the process according to the invention thus again produces a molding compound, the molding compound produced having a lower content of free bisphenol A than the molding compound used.
- the catalyst remains in the molding compositions obtained in this process after step b) and can therefore, in unfavorable cases, lead to undesirable side reactions, for example, if the resulting molding composition is remelted and processed into molded articles. Therefore, it was particularly desirable that the catalyst exert a minimal influence on the thermal stability of the molding compositions obtained in this process.
- the presence of the catalyst should have as little influence as possible on the hydrolysis resistance of the molding compound obtained in this process, i.e. the change in molecular weight when stored under warm and humid conditions.
- the catalyst is selected from the group consisting of nitrogen-containing catalysts.
- catalysts that react acidically or exhibit a moderate basicity. This corresponds to a pKa value range of -5.5 to ⁇ 9.6.
- step a) 0.0005 to 0.07 parts by weight, particularly preferably 0.0015 to 0.05 parts by weight of the catalyst are used, based on 100 parts by weight of the molding composition.
- Polycarbonates and/or polyestercarbonates according to component A which are suitable according to the invention are known from the literature or can be prepared by processes known from the literature (for the preparation of polycarbonates see, for example, Schnell, "Chemistry and Physics of Polycarbonates", Interscience Publishers, 1964 and DE-AS 1 495 626, DE-A 2 232 877, DE-A 2 703 376, DE-A
- polyester carbonates e.g. DE-A
- Polycarbonates suitable according to the invention as component A are produced, for example, by reacting bisphenol A and optionally other dihydroxyaryl compounds (also referred to as aromatic diols, diphenols or bisphenols) and/or aliphatic diols with carbonic acid halides, preferably phosgene and/or with aromatic dicarboxylic acid dihalides, preferably benzenedicarboxylic acid dihalides, by the interfacial process, optionally using chain terminators, for example monophenols, and optionally using trifunctional or more than trifunctional branching agents, for example trihydroxyaryl or tetrahydroxyaryl compounds. Production via a melt polymerization process is also possible by reacting bisphenol A and optionally other dihydroxyaryl compounds and/or aliphatic diols with carbonic acid esters, for example diphenyl carbonate.
- dihydroxyaryl compounds also referred to as aromatic diols, diphenols or bisphenols
- aliphatic diols with carbonic acid
- dihydroxyaryl compounds suitable for the preparation of the polycarbonates suitable as component A according to the invention and/or for the preparation of the polyestercarbonates suitable as component A according to the invention are preferably those of the formula (2)
- A is a single bond, C1 to C5 alkylene, C2 to C5 alkylidene, C5 to C5 cycloalkylidene, -O-, -SO-, -CO-, -S-, -SO2-, C5 to Cn arylene, to which further aromatic rings, optionally containing heteroatoms, may be condensed, or a radical of formula (3) or (4)
- B is each Ci to Cn-alkyl, preferably methyl, halogen, preferably chlorine and/or bromine, x is each independently 0, 1 or 2, p is 1 or 0, and
- R 5 and R 6 can be individually selected for each X 1 , independently of each other hydrogen or Ci to Ce-
- Alkyl preferably hydrogen, methyl or ethyl
- XI is carbon and m is an integer from 4 to 7, preferably 4 or 5, with the proviso that at least one atom X 1 , R 5 and R 6 are simultaneously alkyl.
- Preferred dihydroxyaryl compounds used in addition to bisphenol A are hydroquinone, resorcinol, dihydroxydiphenyls, bis-(hydroxyphenyl)-alkanes, bis-(hydroxyphenyl)-cycloalkanes, bis-(hydroxyphenyl)-sulfides, bis-(hydroxyphenyl)-ethers, bis-(hydroxyphenyl)-ketones, bis-(hydroxyphenyl)-sulfones, bis-(hydroxyphenyl)-sulfoxides, a-a'-bis-(hydroxyphenyl)-diisopropylbenzenes, phthalimidines derived from isatin or phenolphthalein derivatives, as well as their core-alkylated, core-arylated and core-halogenated compounds.
- dihydroxyaryl compounds used in addition to bisphenol A are 4,4'-dihydroxydiphenyl, 2,4-bis-(4-hydroxyphenyl)-2-methylbutane, 1, l-bis-(4-hydroxyphenyl)-p-diisopropylbenzene, 2,2-bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-propane, dimethylbisphenol A, 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, 1,1-bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-p-diisopropylbenzene and 1, l-bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5- trimethylcyclohexane, as
- dihydroxyaryl compounds can be used individually or as any mixture.
- the dihydroxyaryl compounds are known from the literature or are available by known methods.
- the polycarbonates used according to the invention preferably contain at least 20% by weight, more preferably at least 50% by weight, particularly preferably at least 80% by weight, most preferably 100% by weight, in each case based on the sum of all structural units derived from dihydroxyaryl compounds, of structural units derived from bisphenol A.
- Suitable aliphatic diols used in addition to bisphenol A are selected from the group consisting of 1,2-cyclohexanediol, 1,3-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanediol, 1,2-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 2,2-bis(4-hydroxycyclohexyl)propane, tetrahydro-2,5-furandimethanol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2-(2-hydroxyethoxy)ethanol, 2,2,4,4-tetramethyl-1,3-cyclobutanediol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, 2,2-dimethylpropane-1,3-diol, cyclobutane-1,1-diyldimethanol, 8-(Hydroxy
- the polycarbonates used according to the invention preferably contain at least 20 wt.%, more preferably at least 50 wt.%, particularly preferably at least 80 wt.%, most preferably 100 wt.%, in each case based on the sum of all Structural units derived from dihydroxyaryl compounds and aliphatic diols, such structural units derived from bisphenol A.
- Chain terminators suitable for the production of polycarbonates are, for example, phenol, p-chlorophenol, p-tert-butylphenol or 2,4,6-tribromophenol, but also long-chain alkylphenols, such as 4-[2-(2,4,4-trimethylpentyl)]-phenol, 4-(1,3-tetramethylbutyl)-phenol according to DE-A 2 842 005 or monoalkylphenol or dialkylphenols with a total of 8 to 20 carbon atoms in the alkyl substituents, such as 3,5-di-tert-butylphenol, p-iso-octylphenol, p-tert-octylphenol, p-dodecylphenol and 2-(3,5-dimethylheptyl)-phenol and 4-(3,5-dimethylheptyl)-phenol.
- the amount of chain terminators to be used is generally between 0.5 mol% and 10 mol%, based on the m
- the thermoplastic, aromatic polycarbonates have average molecular weights (weight average M w ) of preferably 15,000 to 50,000 g/mol, more preferably 20,000 to 35,000 g/mol, particularly preferably 24,000 to 32,000 g/mol, measured by GPC (gel permeation chromatography) using dichloromethane as the solvent.
- GPC gel permeation chromatography
- the polycarbonates can be branched in a known manner, preferably by incorporating 0.05 to 2.0 mol%, based on the sum of the dihydroxyaryl compounds used, of trifunctional or more than trifunctional compounds, for example those with three or more phenolic groups.
- Linear polycarbonates are preferred, and linear polycarbonates based exclusively on bisphenol A are more preferred.
- Both homopolycarbonates and copolycarbonates are suitable.
- copolycarbonates according to the invention according to component A 1 to 25 wt.%, preferably 2.5 to 25 wt.%, based on the total amount of Dihydroxyaryl compounds, polydiorganosiloxanes with hydroxyaryloxy end groups, can be used. These are known (US Pat. No. 3,419,634) and can be prepared by processes known from the literature. The preparation of the polydiorganosiloxane-containing copolycarbonates obtained in this way is described, for example, in DE-A 3 334 782 and WO2015/052106 A2.
- Copolycarbonates prepared using diphenols of the general formula (4a) are also preferred: where
- R 5 represents hydrogen or C 1 -C 4 alkyl, C 1 -C 5 alkoxy, preferably hydrogen
- R 6 , R 7 , R 8 and R 9 each independently represent C 1 -C 4 alkyl or C 1 -C 6 aryl, preferably methyl or phenyl,
- Y represents a single bond, SO2-, -S-, -CO-, -O-, C1- to C12-alkylene, C2- to C14-alkylidene, C1- to C18-arylene, which may optionally be condensed with further aromatic rings containing heteroatoms or a C1- to C12-cycloalkylidene radical which may be mono- or polysubstituted by C1- to C4-alkyl, preferably a single bond, -O-, isopropylidene or a C1- to C12-cycloalkylidene radical which may be mono- or polysubstituted by C1- to C4-alkyl,
- R2 independently represent aryl or alkyl, preferably methyl
- X represents a single bond, -SO2-, -CO-, -O-, -S-, C1- to C2-alkylene, C2- to C5-alkylidene or C2- to C5-arylene, which may optionally be condensed with further aromatic rings containing heteroatoms,
- X preferably represents a single bond, C1- to C5-alkylene, C2- to C5-alkylidene, C5- to C12-cycloalkylidene, -O-, -SO- -CO-, -S-, -SO2-, particularly preferably X represents a single bond, isopropylidene, C5- to C12-cycloalkylidene or oxygen, and very particularly preferably isopropylidene, n represents an average number from 10 to 400, preferably 10 and 100, particularly preferably 15 to 50 and m represents an average number from 1 to 10, preferably from 1 to 6 and particularly preferably from 1.5 to 5.
- the siloxane block can be derived from the following structure where a in formula (IV), (V) and (VI) represents an average number from 10 to 400, preferably 10 to 100 and particularly preferably 15 to 50. It is also preferred that at least two identical or different siloxane blocks of the general formulas (IV), (V) or (VI) are linked to one another via terephthalic acid and/or isophthalic acid to form ester groups.
- V is Cs-alkylene
- r 1
- Z is Cs-alkylene
- R 8 and R 9 are methyl
- q 1
- W is Cs-alkylene
- m 1
- R 5 is hydrogen or C1- to C4-alkyl, preferably hydrogen or methyl
- R 6 and R 7 each independently of one another are C1- to C4-alkyl, preferably methyl and o is 10 to 500.
- Copolycarbonates with monomer units of formula (4a) and in particular their preparation are described in WO 2015/052106 A2.
- Copolycarbonates with monomer units of formula (IV) and in particular their preparation are described in WO 2015/052106 A2.
- Aromatic dicarboxylic acid dihalides for the preparation of polyester carbonates are preferably the diacid dichlorides of isophthalic acid, terephthalic acid, diphenyl ether-4,4'-dicarboxylic acid, and naphthalene-2,6-dicarboxylic acid. Particularly preferred are mixtures of the diacid dichlorides of isophthalic acid and terephthalic acid in a ratio of between 1:20 and 20:1.
- a carbonic acid halide preferably phosgene, is also used as a bifunctional acid derivative.
- suitable chain terminators for the production of polyester carbonates are their chlorocarbonic acid esters and the acid chlorides of aromatic monocarboxylic acids, which may optionally be substituted by C1 to C22 alkyl groups or by halogen atoms, as well as aliphatic C2 to C22 monocarboxylic acid chlorides.
- the amount of chain terminators is 0.1 to 10 mol% in each case, based on moles of dihydroxyaryl compound in the case of phenolic chain terminators and on moles of dicarboxylic acid dichloride in the case of monocarboxylic acid chloride chain terminators.
- one or more aromatic hydroxycarboxylic acids can additionally be used.
- the polyester carbonates can be either linear or branched in a known manner (see DE-A 2 940 024 and DE-A 3 007 934), with linear polyester carbonates being preferred.
- Branching agents which can be used are, for example, trifunctional or polyfunctional carboxylic acid chlorides, such as trimesic acid trichloride, cyanuric acid trichloride, 3,3'-,4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid tetrachloride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid tetrachloride or pyromellitic acid tetrachloride, in amounts of 0.01 to 1.0 mol% (based on dicarboxylic acid dichlorides used) or trifunctional or polyfunctional phenols, such as phloroglucinol, 4,6-dimethyl-2,4,6-tri-(4-hydroxyphenyl)-hept-2-ene, 4,6-dimethyl-2,4-6-tri-(4-hydroxyphenyl)-heptane, 1,3,5-tri-(4-hydroxyphenyl)-benzene, 1,1,1-tri-(4-hydroxyphenyl)-ethan
- Phenolic branching agents can be initially introduced with the dihydroxyaryl compounds; acid chloride branching agents can be introduced together with the acid dichlorides.
- the proportion of carbonate structural units in the polyester carbonates can vary as desired.
- the proportion of carbonate groups is preferably up to 90 mol%, in particular up to 80 mol%, and particularly preferably up to 50 mol%, based on the sum of ester groups and carbonate groups. Both the ester and carbonate portions of the polyester carbonates can be present in the form of blocks or randomly distributed in the polycondensate.
- the polycarbonates and polyestercarbonates can be used alone or in any mixture.
- Polycarbonate based exclusively on bisphenol A is preferably used as component A. Based exclusively on bisphenol A means that no other diol other than bisphenol A is used to produce component A.
- At least one polymer selected from the group consisting of vinyl polymers and olefin polymers, each containing OH-reactive groups, is used in the process according to the invention.
- OH-reactive groups are preferably selected from the group consisting of carboxy, carboxylic anhydride, carbodiimide, and epoxy groups, more preferably from the group consisting of carboxylic anhydride groups and epoxy groups.
- Epoxy groups are most preferably used as reactive groups. This allows for a significant reduction in the free bisphenol A content with short residence times of the components in the melt and/or at low temperatures.
- the mixtures can comprise polymers with similar OH-reactive groups or polymers with different OH-reactive groups.
- the vinyl polymers according to the invention containing functional groups are preferably (co)polymers of at least one monomer from the group of (meth)acrylic acid (C 1 to C 8) alkyl esters (such as methyl methacrylate, n-butyl acrylate, tert-butyl acrylate), vinyl aromatics (such as styrene, a-methylstyrene) and vinyl cyanides (unsaturated nitriles such as acrylonitrile and methacrylonitrile) with a further vinyl monomer containing OH-reactive groups.
- alkyl esters such as methyl methacrylate, n-butyl acrylate, tert-butyl acrylate
- vinyl aromatics such as styrene, a-methylstyrene
- vinyl cyanides unsaturated nitriles such as acrylonitrile and methacrylonitrile
- OH-reactive groups are used.
- the molecular weight range of the suitable polymeric OH-reactive products also varies. Products with Molecular weights (Mw) between 1,500 and 150,000.
- Mw Molecular weights
- the molecular weights refer to information provided by the manufacturers in their product data sheets based on their analytical methods
- Epoxy groups are introduced, for example, by copolymerizing glycidyl methacrylate as an additional monomer together with the other monomers.
- Such polymers are known and can be produced by radical polymerization, in particular by emulsion, suspension, solution or bulk polymerization.
- Component B is also preferably a polyolefin containing OH-reactive groups.
- Polyolefins are produced by chain polymerization, for example, by radical polymerization.
- Alkenes are used as monomers.
- An alternative name for alkenes is olefins.
- the monomers can be polymerized individually or as a mixture of different monomers.
- Preferred monomers are ethylene, propylene, 1-butene, isobutene, 1-pentene, 1-heptene, 1-octene and 4-methyl-1-pentene.
- the polyolefins can be semi-crystalline or amorphous, and linear or branched.
- the production of polyolefins has long been known to those skilled in the art.
- the polymerization can be carried out, for example, at pressures of 1 to 3000 bar and temperatures between 20°C and 300°C, optionally using a catalyst system.
- Suitable catalysts include mixtures of titanium and aluminum compounds, as well as metallocenes.
- the number of branches, crystallinity, and density of the polyolefins can be varied within a wide range. These measures are also familiar to those skilled in the art.
- OH-reactive groups are introduced into the polyolefins by copolymerizing vinyl monomers containing the OH-reactive group with the olefin, as described above, preferably by radical polymerization.
- a suitable vinyl monomer is, for example, glycidyl methacrylate.
- An alternative production option is the radical grafting of vinyl monomers containing OH-reactive groups starting from a polyolefin.
- vinyl monomers containing OH-reactive groups in addition to the vinyl monomers containing OH-reactive groups, additional vinyl monomers without functional groups, such as styrene, can also be used.
- the polymers according to component B have average molecular weights (weight average M w , measured by GPC (gel permeation chromatography) at room temperature against polystyrene as standard) of preferably at least 3000 g/mol, more preferably from 5000 to 200000 g/mol, particularly preferably 6000 to 150000 g/mol.
- the solvent for the GPC measurement is selected so that component B dissolves well.
- a suitable solvent for vinyl copolymers such as polymethyl methacrylate is tetrahydrofuran.
- component B contains such a proportion of an olefinic monomer that the solubility at room temperature is no longer sufficient, the measurements are carried out as high-temperature GPC with ortho-dichlorobenzene as solvent and still against polystyrene as standard.
- Particularly suitable vinyl polymers or olefin polymers according to component B are glycidyl methacrylate functionalized (co)polymers of the brand JoncrylTM (for example JoncrylTM 4468 and JoncrylTM 4400), maleic anhydride or glycidyl methacrylate functionalized (co)polymers of the brand XiBondTM (for example XiBondTM 160, 280, 370, 920) and the brand LotaderTM (for example LotaderTM AX 8900) as well as glycidyl methacrylate functionalized (co)polymers of the brand IgetabondTM (Igetabond 2C, 7L, 7M).
- JoncrylTM for example JoncrylTM 4468 and JoncrylTM 4400
- maleic anhydride or glycidyl methacrylate functionalized (co)polymers of the brand XiBondTM for example XiBondTM 160, 280, 370, 920
- the molding compound used in the process according to the invention optionally contains at least one inorganic filler as component C.
- inorganic filler is understood to mean any type of inorganic material, regardless of its chemical nature and origin, for example with regard to natural or synthetic origin, particle size and particle geometry, and in particular also regardless of its function in the molding compound used in the process according to the invention.
- inorganic fillers according to component C do not exclusively mean those inorganic materials that merely serve to fill the polymer for the purpose of cost dilution. Rather, the term “inorganic filler” includes in particular, inorganic functional fillers used as functional additives, such as reinforcing materials, pigments, flame retardants, etc.
- At least one inorganic filler selected from the group consisting of silica compounds, talc, wollastonite, kaolin, CaCO3, marble powder, titanium dioxide, and other inorganic pigments (inorganic colorants), Al(OH)3, AlO(OH), Mg(OH)2, BaSO4, micas, effect pigments based on metal oxide-coated micas or glass fibers, carbon black, expanded conductive graphite, glass fibers, hollow glass spheres, and solid glass spheres is used as component C in the molding compositions used in the process according to the invention.
- Preferred molding compositions contain titanium dioxide as a constituent of component C.
- effect pigments based on metal oxide-coated micas are used as component C.
- “Preferred” means, in the case of the fillers contained in the molding compound, that these fillers react particularly critically with polycarbonate and lead to a rather strong formation of free bisphenol A. The use of the process according to the invention is therefore particularly worthwhile for molding compounds containing such fillers.
- the inorganic fillers according to component C can be fully or partially surface-modified with a sizing agent containing at least one or a combination of several organic substances, some of which may be chemically bound to the inorganic filler (for example, when acting as an adhesion promoter), while others may be free, i.e., physically wetting the inorganic filler.
- the free portion of this sizing agent, i.e., not chemically bound to the inorganic filler can be separated by extraction, for example and preferably in dichloromethane, and subjected to analysis.
- Suitable glass fibers according to component C are preferably made from E, A, or C glass.
- the average diameter of the glass fiber is preferably 5 to 25 ⁇ m, particularly preferably 6 to 20 ⁇ m, most preferably 7 to 15 ⁇ m.
- Chopped glass fibers have an average cut length of preferably 1 to 10 mm, preferably 2.0 to 7.5 mm, and particularly preferably 2.5 to 5.0 mm.
- glass fibers with an aspect ratio i.e. a quotient of average fiber length to average fiber diameter, of at least 100, particularly preferably of at least 200, especially preferably of at least 300 are used.
- the previously mentioned geometric characteristics of the glass fibers are determined on the component C used (i.e. before the production of the inventive method of the molding composition used and in particular before carrying out the method according to the invention).
- the glass fibers of the molding compositions used in the method according to the invention and in the molded articles produced generally have a lower aspect ratio than originally determined for component C used.
- Suitable quartz compounds include, for example, and preferably, those that contain more than 97% silicon dioxide (quartz) by weight.
- the grain shape is spherical and/or nearly spherical.
- the quartz compounds are preferably finely divided (amorphous) quartz powders, which are produced by iron-free grinding followed by air separation from electrically melted silicon dioxide. It is also possible to use quartz powders made from processed quartz sand.
- fused silica flours include AmosilTM FW200 or AmosilTM FW600 from Quarzwerke GmbH (Germany).
- Commercially available quartz flours include SikronTM SF300, SikronTM SF600, SikronTM SF800, SilbondTM SF600 EST from Quarzwerke GmbH (Germany), and Mikro-DorsilitTM 120 from QUARZSANDE GmbH (Austria).
- talc includes all talc-based fillers that a person skilled in the art associates with talc or talcum.
- all commercially available fillers whose product descriptions include the terms talc or talcum as characterizing features are suitable.
- Mixtures of different mineral fillers based on talc can also be used.
- mineral fillers are preferred which have a talc content according to DIN 55920 (version of 2006) of greater than 80% by weight, preferably greater than 95% by weight and particularly preferably greater than 98% by weight, based on the total mass of filler.
- Talc is a naturally occurring or synthetically produced talc.
- Pure talc has the chemical composition 3MgO 4SiO2 H2O and thus an MgO content of 31.9 wt.%, an SiO2 content of 63.4 wt.%, and a chemically bound water content of 4.8 wt.%. It is a silicate with a layered structure.
- the talc types used as component C are preferably characterized by particularly high purity, characterized by an MgO content of 28 to 35 wt.%, preferably 30 to 33 wt.%, particularly preferably 30.5 to 32 wt.%, and an SiCE content of 55 to 65 wt.%, preferably 58 to 64 wt.%, particularly preferably 60 to 62.5 wt.%.
- the particularly preferred talc types are further characterized by an AEOs content of less than 5 wt.%, particularly preferably less than 1 wt.%, in particular less than 0.7 wt.%.
- talc with an average particle size d50 of >0.2 pm, preferably >0.5 pm, more preferably >1 pm, and particularly preferably >2 pm. Smaller average particle sizes have a detrimental effect on the content of free bisphenol A in the molding compositions according to the invention and moldings produced therefrom.
- Talc with these geometric particle dimensions can be produced, for example, and preferably, by wet grinding with the addition of, for example, and preferably, water.
- the average particle size d50 is the diameter, measured by sedimentation analysis according to ISO 13317-3 (version 2001-03), above and below which 50% by weight of the particles lie. Mixtures of talc types that differ in their average particle size d50 can also be used.
- the talc types to be used according to the invention preferably have an upper particle or grain size d ⁇ , also measured by sedimentation analysis according to ISO 13317-3 (version 2001-03), of less than 30 pm, preferably less than 20 pm, particularly preferably less than 10 pm and especially preferably less than 8 pm.
- Compacted talc can be produced, for example, and preferably, by mixing the ground talc with water and optionally other processing aids, followed by compression under increased pressure. Due to the processing into the molding compound or molded articles, the talc used may have a smaller d ? or d 50 value in the molding compound or molded article than in the originally used form.
- Kaolin preferably calcined kaolin, can also be used as component C.
- kaolinite The main component of naturally occurring kaolin is kaolinite (AE OHfil&Os). Minor components are feldspars, mica, and quartz. In addition to this composition, kaolins can also be used that contain nacrite, dickite, halloysite, and hydrated halloysite instead of or in addition to kaolinite.
- the calcined kaolin according to the invention is obtained by heat treating a kaolin at at least 500°C, preferably from 850°C to 1100°C.
- the hydroxyl groups that form part of the crystal structure of the kaolin are lost during this heat treatment, and the kaolin is transformed into calcined kaolin.
- organically surface-modified wollastonites can also be used as inorganic fillers according to the invention, optionally.
- Organically surface-modified wollastonites preferably have a carbon content based on the wollastonite of greater than 0.1 wt. %, preferably 0.2 to 2 wt. %, more preferably 0.3 to 1 wt. %, most preferably 0.3 to 0.6 wt. %, determined by elemental analysis.
- Such wollastonites are commercially available, for example under the trade name NyglosTM from NY CO Minerals Inc., Willsboro, NY, USA, and the type designations NyglosTM 4 or NyglosTM 5, or—in the case of surface-modified wollastonites—under the type designations NyglosTM 4-10992 or NyglosTM 5-10992.
- Preferred wollastonites have an average aspect ratio, i.e. a ratio of the average length of the fiber to the average diameter, of >6, in particular >7 and an average fiber diameter of 1 to 15 pm, preferably 2 to 10 pm, in particular 4 to 8 pm.
- Calcium carbonate occurs naturally in the form of minerals such as calcite, aragonite, and vaterite, and is a major component of limestone, chalk, and marble. Calcium carbonate can also be produced synthetically, which can be advantageous due to its higher purity. Calcium carbonate with an average particle diameter d50 of 0.1 to 5 pm is preferred.
- Aluminum hydroxide occurs naturally in the form of minerals such as gibbsite, bayerite, and nordstandite. Aluminum hydroxide can also be produced synthetically, which is due to the higher purity can be advantageous. Calcium carbonate with an average particle diameter d50 of 1 to 5 pm is preferred.
- mica or metal oxide-coated mica is another suitable inorganic filler.
- the mica can be naturally occurring or synthetically produced mica, the latter being preferred due to its typically higher purity. Mica obtained from nature is usually accompanied by other minerals. "Mica" in the case of naturally obtained inorganic filler also includes corresponding impurities in the stated amount.
- the mica is preferably muscovite-based, i.e., it preferably comprises at least 60 wt.%, more preferably at least 70 wt.%, even more preferably at least 85 wt.%, particularly preferably at least 90 wt.% muscovite, based on the total weight of the mica content.
- the metal oxide coating preferably comprises one or more coating layers containing titanium dioxide, tin oxide, aluminum oxide, and/or iron oxide, with the metal oxide more preferably being iron(III) oxide (Fe2O3), iron(II,III) oxide (Fe3O4, a mixture of Fe2O3 and FeO), and/or titanium dioxide, particularly preferably titanium dioxide.
- iron(III) oxide Fe2O3
- iron(II,III) oxide Fe3O4
- titanium dioxide particularly preferably titanium dioxide.
- Such metal oxide-coated micas are typically used as effect pigments.
- the average particle size (d50) of the optionally metal oxide-coated mica is preferably 1 to 100 pm, for synthetic mica more preferably 5 to 80 pm and for natural mica more preferably 3 to 30 pm, generally for mica more preferably 3.5 to 15 pm, very particularly preferably 4.0 to 10 pm, extremely preferably 4.5 to 8.0 pm.
- suitable micas include products from the TremicaTM product group from HPF Minerals (Quarzwerke Group, Germany).
- One or more pigments can also preferably be used as component C or as part of component C.
- a pigment is understood to be a coloring substance.
- pigments are titanium dioxide, carbon black, bismuth pigments, metal oxides, metal hydroxides, metal sulfides, ultramarine, aquamarine, cadmium pigments, chrome pigments, sulfur-containing pigments such as cadmium red and cadmium yellow, iron cyanide-based pigments such as Prussian blue, oxide pigments such as zinc oxide, red iron oxide, black iron oxide, chromium oxide, titanium yellow, zinc-iron based brown, titanium-cobalt based green, cobalt blue, copper-chromium based black and copper-iron based black or chromium-based pigments such as chrome yellow and zinc oxide.
- titanates such as - TI - e.g., nickel-antimony titanate and chromium-antimony titanate in yellow pigments or spinel-type aluminates in green or blue pigments can also be used. These include, for example, cobalt-titanium spinels or cobalt-chromium spinels.
- the titanium dioxide pigments preferably have one of the crystal structure modifications rutile, anatase, or brookite.
- the preferred modification is rutile.
- Titanium dioxide pigments according to the invention have a density (according to DIN EN ISO 787-10) of 3.6 to 4.4 g/cm 3 , preferably of 3.8 to 4.3 g/cm 3 , particularly preferably of 4.0 to 4.2 g/cm 3 .
- the titanium dioxide pigments can be obtained in a known manner using the sulfate process or the chloride process from natural raw materials such as ilmenite, rutile ore, or TiO2 slag.
- the pigments can have an inorganic surface modification, preferably based on aluminum compounds.
- the proportion of titanium dioxide (according to DIN EN ISO 591) is preferably > 90 wt.%, particularly preferably > 92 wt.%, further preferably > 95 wt.%.
- the pigments have an oil absorption (according to ISO787-5) of 5 to 50 g / 100 g pigment, more preferably of 10 to 25 g / 100 g pigment and particularly preferably of 12 to 18 g / 100 g pigment.
- the molding compound used in the process according to the invention optionally contains at least one basic organic colorant as component D.
- colorants include, for example, phthalocyanine-derived dyes such as copper phthalocyanine blue and copper phthalocyanine green; condensed polycyclic dyes and pigments such as azo-based (e.g., nickel azo yellow), sulfur indigo dyes; perynone-based, perylene-based, quinacridone-derived, dioxazine-based, isoindolinone-based, and quinophthalone-derived derivatives; anthraquinone-based, heterocyclic systems, etc.
- phthalocyanine-derived dyes such as copper phthalocyanine blue and copper phthalocyanine green
- condensed polycyclic dyes and pigments such as azo-based (e.g., nickel azo yellow), sulfur indigo dyes
- cyanine derivatives cyanine derivatives, quinoline derivatives, anthraquinone derivatives, and phthalocyanine derivatives are preferred.
- Concrete examples of commercial products would be MACROLEX Blue RR®, MACROLEX Violet 3R®, MACROLEX Violet B® (Lanxess AG, Germany), Sumiplast Violet RR, Sumiplast Violet B, Sumiplast Blue OR, (Sumitomo Chemical Co., Ltd.), Diaresin Violet D, Diaresin Blue G, Diaresin Blue N (Mitsubishi Chemical Corporation), Heliogen Blue or Heliogen Green (BASF AG, Germany).
- step a) of the process according to the invention is carried out in the presence of a catalyst.
- a catalyst This allows the process to be carried out at moderate Temperatures and/or with short residence times of the molding compound and component B in the melt. Both are beneficial in reducing the risk of thermal damage to the molding compound.
- Suitable catalysts are preferably selected from the group of catalysts with the lowest possible interaction with the polycarbonate polymer chain.
- the catalyst is preferably selected from the group consisting of tin compounds, boron compounds, phosphorus compounds, silicon compounds, germanium compounds, transition metal compounds (such as titanium compounds, manganese compounds, zirconium compounds and zinc compounds), antimony compounds, nitrogen compounds, sulfur compounds, alkali metal compounds, alkaline earth metal compounds and mixtures thereof, more preferably selected from the group consisting of phosphorus compounds, antimony compounds, transition metal compounds, nitrogen compounds and sulfur compounds and mixtures thereof.
- the catalyst does not contain aluminum oxide hydroxide. In a preferred embodiment, the catalyst is based on at least one transition metal cation
- the phosphorus compounds are preferably phosphines, phosphates, and phosphonium compounds, more preferably tetraphenylphosphonium.
- the sulfur compounds are preferably sulfonates, more preferably triflate compounds.
- the catalyst is a compound containing nitrogen, more preferably selected from the group of oxadiazoles, imidazolines, pyridines, ammonium phosphates,
- it is an acidic catalyst or nucleophilic catalyst.
- catalysts are those containing nitrogen groups; more preferably, the catalyst is based on an ammonium compound. Likewise, the catalyst preferably contains a conjugated -electron system and nitrogen.
- catalysts that react acidically or exhibit a moderate basicity. This corresponds to a pKa value range of -5.5 to ⁇ 9.6. Catalysts that have too high a basicity also catalyze undesirable degradation reactions such as hydrolysis or thermal oxidation.
- the process is based on an organic acid with free carboxyl groups.
- one or more polymer additives and/or processing aids and/or further polymeric components can be present in the molding compound, preferably selected from the group consisting of flame retardants, anti-drip agents, flame retardant synergists, smoke inhibitors, lubricants and mold release agents, nucleating agents, antistatic agents, conductivity additives, stabilizers (e.g. hydrolysis, heat aging and UV stabilizers as well as transesterification inhibitors), flow promoters, phase compatibilizers, polymeric blend partners other than components A and C, such as rubber-modified graft polymers or rubber-free vinyl (co)polymers, and organic dyes and pigments.
- flame retardants e.g. hydrolysis, heat aging and UV stabilizers as well as transesterification inhibitors
- stabilizers e.g. hydrolysis, heat aging and UV stabilizers as well as transesterification inhibitors
- phase compatibilizers e.g. hydrolysis, heat aging and UV stabilizers as well as transesterification inhibitor
- fatty acid esters particularly preferably fatty acid esters of pentaerythritol or glycerol, are used as lubricants and mold release agents.
- At least one member selected from the group consisting of sterically hindered phenols, organic phosphites and sulfur-based co-stabilizers is used as the stabilizer.
- At least one representative selected from the group consisting of octadecyl 3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate and tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphite is used as stabilizer.
- components according to component E can be added in step a) in the process according to the invention, for example to improve the stability of the process product, which is again a molding compound.
- a thermal stabilizer is added in step a), preferably a phosphorus-containing stabilizer, more preferably selected from the group consisting of organic phosphites, phosphonates or phosphates or mixtures thereof, particularly preferably selected from the group consisting of triisoctyl phosphate, triphenylphosphine, or organic phosphites such as tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphite, bis(2,4-di-tert-butylphenyl)pentaerythritol diphosphite, bis(2,6-di-tert-butyl-4-methylphenyl)pentaerythritol diphosphite, tetrakis(2,4-di-tert-butylphenyl)(1,1'biphenyl)-4-4'-(diylphosphonite) and further reaction products of phosphorus trichloride with 1,
- a molding compound is a product obtained by melt compounding and melt extruding a composition containing component A and optionally further components C, D, and F.
- An alternative term is compound.
- a molding compound having a free BPA content of at least 20 ppm is used in step a) of the process according to the invention.
- the process according to the invention can subsequently be carried out with any molding compound having an increased free BPA content and with any thermal processing of the molding compound, for example, in a first alternative as melt compounding and in a second alternative during injection molding.
- the only essential requirement is that a molding compound containing at least one polycarbonate and/or polyester carbonate, each containing structural units derived from bisphenol A, wherein the molding compound has a free bisphenol A content of at least 20 ppm, is brought into contact with the polymer B in the melt, and mixing takes place.
- step a) of the process according to the invention the molding compound is melted and mixed at a temperature of 200 °C to 350 °C with a polymer B as described above.
- This step can be performed in conventional units such as single-screw extruders, co-rotating or counter-rotating twin-screw extruders, planetary roller extruders, internal kneaders, or co-kneaders, but also directly in the thermal processing step, such as injection molding.
- a twin-screw extruder or co-kneader is preferred.
- a catalyst according to component E can be added in addition to component B. This can further reduce the proportion of free BPA.
- step a) further components according to component F are added.
- the temperatures are preferably between 220°C and 330°C, most preferably between 260°C and 320°C.
- the residence time of the components in the melt is 10 seconds to 5 minutes, preferably 15 seconds to 3 minutes.
- Step a) can be carried out under vacuum or at atmospheric pressure.
- step a the melt is solidified by cooling in step b).
- step b This can be done, for example, in a water bath connected to the end of the extruder and through which the polymer melt is passed.
- the resulting component can cool and harden in the injection molding tool.
- the molding compound can also be mixed with other components in an additional thermal processing step, such as melt compounding, to obtain a molding compound that differs from the molding compound used in step a) not only in its free BPA content but also in its composition.
- the other components can also be added in step a).
- the molding compound obtained in the first alternative of the process according to the invention is obtained, for example, in the form of granules.
- These granules can be converted into the final product (i.e., a molded body) using thermal processes in a subsequent step. This conversion can be carried out, for example, by injection molding, extrusion, and blow molding.
- Another form of processing is the production of molded bodies by deep drawing from previously produced sheets or films.
- the reduction of free BPA is also achieved by the direct thermal conversion of a premix of granules of the molding compound and component B and optionally a catalyst (such as in the injection molding process) according to the second alternative of the process according to the invention.
- Examples of molded articles are (extruded) films, profiles, housing parts of all kinds, e.g. for household appliances such as juicers, coffee machines, blenders; for office machines such as monitors, flat screens, notebooks, printers, copiers; panels, pipes, electrical installation ducts, windows, doors and other profiles for the construction sector (interior and exterior applications) as well as electrical and electronic parts such as switches, plugs and sockets and components for commercial vehicles, in particular for the automotive sector, interior fittings for rail vehicles, ships, aircraft, buses and other motor vehicles, body parts for motor vehicles, housings of electrical devices containing small transformers, housings for information processing and transmission equipment, housings and cladding for medical devices, massage devices and housings therefor, toy vehicles for children, flat wall elements, housings for safety devices, heat-insulated transport containers, molded parts for sanitary and bathroom equipment, cover grilles for fan openings and housings for gardening equipment.
- household appliances such as juicers, coffee machines, blenders
- office machines such as monitors, flat screens,
- the molding compound contains either as component C at least one inorganic filler and/or at least one basic organic colorant according to component D or wherein the polycarbonate and/or polyester carbonate according to component A is a recycled material
- component A is polycarbonate based exclusively on bisphenol A.
- step a) 0.2-10 parts by weight, preferably 0.5 to 5 parts by weight of component B are used, based on 100 parts by weight of the molding composition.
- component B has an average molecular weight Mw measured by gel permeation chromatography at room temperature against polystyrene as standard of at least 3000 g/mol.
- component B has an average molecular weight Mw measured by gel permeation chromatography at room temperature against polystyrene as standard of 5000 g/mol to 200000 g/mol.
- component B has an average molecular weight Mw measured by gel permeation chromatography at room temperature against polystyrene as standard of 6000 g/mol to 150000 g/mol.
- step a) contains OH-reactive groups selected from the group consisting of carboxylic anhydride groups and epoxy groups.
- step a) contains OH-reactive groups selected from the group consisting of maleic anhydride groups or glycidyl methacrylate.
- the molding composition contains as component C at least one inorganic filler and/or at least one basic organic colorant according to component D.
- the molding compound contains as component C at least one inorganic filler selected from the group consisting of titanium dioxide, talc, silica compounds and effect pigments based on metal oxide-coated micas or glass fibers.
- step a) is carried out in the presence of a catalyst.
- the catalyst is selected from the group consisting of phosphorus compounds, antimony compounds, transition metal compounds, nitrogen compounds, and sulfur compounds, and mixtures thereof.
- the catalyst has an acidic, basic, or nucleophilic catalytic effect.
- the catalyst has a pKa value in the range from -5.5 to ⁇ 9.6.
- the catalyst contains nitrogen.
- the catalyst is based on an ammonium compound.
- Process according to any of the preceding embodiments 16 to 26, wherein in step a) 0.0005 to 0.07 part by weight of the catalyst, based on 100 parts by weight of the molding composition, are used. 28.
- Process according to one of the preceding embodiments 16 to 26, wherein in step a) 0.0015 to 0.05 parts by weight of the catalyst are used, based on 100 parts by weight of the molding composition.
- step a) is carried out in the presence of a stabilizer, preferably triisooctyl phosphate.
- step a) is carried out in the presence of a phosphorus-containing stabilizer, preferably selected from the group consisting of organic phosphites, phosphonates or phosphates or mixtures thereof.
- a phosphorus-containing stabilizer preferably selected from the group consisting of organic phosphites, phosphonates or phosphates or mixtures thereof.
- step a) The method according to any one of the preceding embodiments, wherein the residence time in step a) is 10 seconds to 5 minutes.
- step a) The process according to any one of the preceding embodiments, wherein the residence time in step a) is 15 seconds to 3 minutes.
- Molding compound obtainable by a process according to one of the preceding embodiments.
- Extruded film comprising a molding compound obtained by a process according to any one of embodiments 1 to 34. Examples
- Component A is a compound having Component A:
- Linear polycarbonate based on bisphenol A produced by the interfacial polymerization process, with a weight-average molecular weight Mw of 28,000 g/mol (determined at room temperature by GPC in methylene chloride against a BPA-PC standard).
- Component A has a free bisphenol A content of 6 ppm, measured according to the method described below.
- the molding compound contained inorganic pigments as component C and basic organic colorants as component D in a total proportion of 1 wt.%, based on the molding compound.
- the molding compound M was produced by melt compounding of components A, C and D on a twin-screw extruder ZSK 40 MC at a temperature of 310°C.
- Molding compound M had a free bisphenol A content of 418 ppm. This value is entered in all example tables from VI. VI means that no further thermal processing took place after the production of molding compound M.
- JoncrylTM 4468 (BASF, Germany): Modified styrene-acrylate copolymer with a weight fraction of glycidyl methacrylate (GMA) of 44%
- XiBondTM 160 (Polyscope, Netherlands):
- Component E-l (4-(Dimethylamino)pyridine purity 99%) (Sigma-Aldrich, USA)
- Component E-2 (1-phenylpyrrole purity 99%) (Sigma Aldrich, USA)
- Component E-3 (2-(4-Biphenylyl)-5-Phenyl-1, 3, 4-Oxadiazole, purity 99%) (Sigma Aldrich, USA)
- Component E-4 (2-amino-5-phenyl-,l,3,4-oxadiazole, purity 97%) (Sigma Aldrich, USA)
- Component E-5 (2-phenyl-2-imidazoline, purity 96%) (Sigma Aldrich, USA)
- Component E-6 (4-phenylpyridine, purity 99%) (Thermo Fisher Scientific, USA)
- Component E-7 (4-Dimethylaminontipyridine, purity 98%) (Sigma Aldrich, USA)
- Component E-8 (2-phenylimidazole, purity 98%) (Sigma Aldrich, USA)
- Component E-9 (ammonium bisphosphate, purity 98%) (Sigma Aldrich, USA)
- Component E-10 Alluminum Trifluoromethanesulfonate, purity 99.9% (Sigma Alrich, USA) (Sigma Alrich, USA)
- Component E-12 (2-methylimidazole, purity 99%) (Sigma Adrich, USA)
- Component E-13 Glutaric acid, purity 99% (Sigma Aldrich, USA)
- Component E-14 zirconium acetylacetonate, purity 97%) (Sigma Aldrich, USA)
- Component F-l Triisooctyl phosphate, purity >98.5%) (Lanxess, Germany
- the molding compound M and the other components B, E, and F were processed on various units in a melt compounding process according to the weight proportions shown in Tables 1 to 7.
- the units used were both continuous and discontinuous process units.
- a ZSK26 MC 18 twin-screw extruder (Coperion GmbH, Stuttgart, Germany) (examples in Table 1) and a Rheomex PTWI 16 OS twin-screw extruder (Thermo Fisher Scientific Inc. Waltham, MA, USA) (examples in Table 2) were used.
- temperatures of 300°C were used.
- the components were melted using thermal and mechanical energy, dispersed into each other, cooled at the extruder outlet and then granulated.
- the results are summarized in the following tables.
- the first column shows the proportion of free bisphenol A in the molding compound M used.
- the second column shows a value for the molding compound used.
- the molding compound was subjected to melt compounding under the same conditions regarding equipment, temperature, and residence time as in the tests shown in the next columns, but without the addition of components B, E, and F.
- Table 1 shows the proportion of free bisphenol A in the molding compound M used.
- compositions used in the process according to the invention are Compositions used in the process according to the invention.
- Example VI is the starting granulate (molding compound M) used for the experiments relevant to the invention.
- the material exhibits a free BPA content of 418 ppm in the granulate.
- the other examples and comparative examples were subjected to an additional thermal processing step to demonstrate the inventive effect of subsequent reduction of high free BPA contents.
- each additional processing step increases the free BPA content through thermal degradation. The more critical the formulation composition, the more pronounced this degradation tendency and thus the increase in the free BPA content during thermal processing steps.
- a molding compound with a critical BPA content was used for both the examples and the comparative examples.
- This compound contained a mixture of components C and D, which resulted in a high initial level of free BPA in the molding compound.
- compositions used in the process according to the invention are Compositions used in the process according to the invention.
- compositions used in the process according to the invention are Compositions used in the process according to the invention.
- compositions used in the process according to the invention are Compositions used in the process according to the invention.
- Table 5 Compositions used in the process according to the invention
- Table 6 Compositions used in the process according to the invention
- compositions used in the process according to the invention are Compositions used in the process according to the invention.
- the data in Tables 4, 5, and 6 show various catalysts which, together with component B, further reduce the proportion of free bisphenol.
- Various types of catalysts are suitable for catalysis.
- the catalysts listed in Tables 4-6 can be classified into the categories of acidic, basic, and nucleophilic based on their mode of action.
- the suitability of a suitable catalyst cannot be limited solely to the lowest possible residual BPA content in the molding compound. Other influencing factors that determine the suitability of the respective catalysts must be considered. Further aspects for the potential suitability of suitable catalysts include the undesirable catalysis of chemical reactions (e.g., aging mechanisms in the respective applications of the molding compound), availability and cost of the catalysts, as well as product safety and regulatory aspects.
- epoxy-containing copolymers are more effective than anhydride-functionalized copolymers when the process residence times are short.
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Abstract
Description
Verfahren zur nachträglichen Reduzierung des Gehalts an freiem Bisphenol-A vonProcess for the subsequent reduction of the content of free bisphenol A in
Polycarbonat und/oder Polyestercarbonat Formmassen Polycarbonate and/or polyester carbonate molding compounds
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von freiem Bisphenol-A von Polycarbonat und/oder Polyestercarbonat Formmassen sowie eine Formmasse erhalten nach dem Verfahren und ein Formkörper enthaltend eine solche Formmasse. The present invention relates to a process for reducing free bisphenol A from polycarbonate and/or polyester carbonate molding compounds, as well as a molding compound obtained by the process and a molded article containing such a molding compound.
Formmassen enthaltend Polycarbonat und/oder Polyestercarbonat werden seit vielen Jahren für zahlreiche Anwendungen wie beispielsweise im Automobilbau, im Elektronikbereich und im Bausektor eingesetzt. Moulding compounds containing polycarbonate and/or polyester carbonate have been used for many years for numerous applications such as in the automotive industry, the electronics sector and the construction sector.
Unter Formmasse wird ein Polymerharz verstanden, das beispielsweise durch Schmelzecompoundierung (Schmelzeverarbeitung) von Polycarbonat mit polymeren Blendpartnem und/oder weiteren Komponenten wie Füll- und Verstärkungsstoffen, Farbmitteln und Stabilisatoren erhalten wird. Die Formmassen werden üblicherweise in Form von Granulaten kommerziell vertrieben und beispielsweise im Spritzgussverfahren zu Formkörpem verarbeitet. Durch Auswahl der Art und Menge der Bestandteile kann das gesamte Eigenschaftsprofil in weiten Bereichen variiert und an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. A molding compound is a polymer resin obtained, for example, by melt compounding (melt processing) polycarbonate with polymer blend partners and/or other components such as fillers and reinforcing materials, colorants, and stabilizers. These molding compounds are typically sold commercially in the form of granules and processed into molded articles, for example, by injection molding. By selecting the type and quantity of components, the overall property profile can be varied widely and adapted to specific requirements.
In den Polycarbonaten ist seit vielen Jahren als Monomerbaustein Bisphenol-A (BPA) mit Abstand am weitesten verbreitet. For many years, bisphenol A (BPA) has been by far the most widely used monomer building block in polycarbonates.
Allerdings wird in der Europäischen Union eine Reduzierung der Freisetzung von BPA in die Umwelt angestrebt. Dies betrifft Formmassen (Polymergranulat), enthaltend Polycarbonat, sowie Halbfertigerzeugnisse, also Formkörper, die Polycarbonat enthalten und Fertigerzeugnisse. Die vorgeschlagenen Grenzwerte an chemisch ungebundenen Bisphenol-A (freiem Bisphenol-A) in den Formmassen und Halbfertigerzeugnisse liegen im Bereich von 10 bis 150 ppm als Voraussetzung für eine zukünftige Vermarkung. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem Anteil in ppm ein Gewichtsanteil (mg/kg) verstanden. Neben der Reduktion der Gehalte an freiem BPA in Polycarbonat können alternativ Migrationsszenarien erarbeitet werden, was aber einen hohen Untersuchungsaufwand erfordert. However, the European Union is striving to reduce the release of BPA into the environment. This applies to molding compounds (polymer granules) containing polycarbonate, as well as semi-finished products, i.e., molded articles containing polycarbonate and finished products. The proposed limit values for chemically unbound bisphenol A (free bisphenol A) in the molding compounds and semi-finished products are in the range of 10 to 150 ppm as a prerequisite for future marketing. For the purposes of the present invention, a proportion in ppm is understood to mean a weight proportion (mg/kg). In addition to reducing the content of free BPA in polycarbonate, alternative migration scenarios can be developed, although this would require extensive research.
Ansätze zur Stabilisierung durch optimierte Zusammensetzungen der Formmassen mit reduziertem freien BPA Gehalt sind aus dem Stand der Technik bekannt. Approaches to stabilization through optimized compositions of the molding compounds with reduced free BPA content are known from the state of the art.
WO 2018/122138 Al beispielsweise betrifft eine Zusammensetzung zur Erzeugung einer thermoplastischen Formmasse, wobei die Zusammensetzung folgende Bestandteile enthält oder aus diesen besteht, A) 30 bis 90 Gew.-% mindestens eines Polymers ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus aromatischem Polycarbonat, aromatischem Polyestercarbonat und aromatischem Polyester, B) 5 bis 65 Gew.-% kautschukmodifiziertes Vinyl(co)polymerisat hergestellt im Massepolymerisationsverfahren, das frei ist von Epoxidgruppen, C) 0,5 bis 10 Gew.-% eines Blockoder Pfropfpolymers enthaltend auf Styrol und mindestens einem Epoxidgruppen-haltigem Vinylmonomer zurückgehende Strukturelemente, D) 0 bis 20 Gew.-% eines oder mehrerer weiterer Additive, wobei die Komponente C ein Gewichtsverhältnis s von auf Styrol zu auf Epoxidgruppen- haltigem Vinylmonomer zurückgehenden Strukturelementen von 100: 1 bis 1: 1 aufweist. Die Zusammensetzung weist einen niedrigen Gehalt an freiem Bisphenol-A auf. WO 2018/122138 A1, for example, relates to a composition for producing a thermoplastic molding compound, wherein the composition contains or consists of the following components: A) 30 to 90 wt.% of at least one polymer selected from the group consisting of aromatic polycarbonate, aromatic polyester carbonate and aromatic polyester, B) 5 to 65 wt.% of rubber-modified vinyl (co)polymer produced in Bulk polymerization process which is free of epoxy groups, C) 0.5 to 10 wt.% of a block or graft polymer comprising structural elements derived from styrene and at least one vinyl monomer containing epoxy groups, D) 0 to 20 wt.% of one or more further additives, wherein component C has a weight ratio s of structural elements derived from styrene to vinyl monomer containing epoxy groups of 100:1 to 1:1. The composition has a low content of free bisphenol A.
Allerdings kann freies BPA in den Formmassen und Formkörpem durch Abbau der Polymerketten bei der Schmelzecompoundierung und/oder bei der thermischen Formgebung zu Formkörpem beispielsweise im Spritzgussprozess entstehen. Bei der Schmelzecompoundierung wird Polycarbonat aufgeschmolzen und mit anderen oben genannten Bestandteilen in der Schmelze vermischt. Dabei hat sich gezeigt, dass einige Bestandteile wie beispielsweise anorganische Füllstoffe oder anorganische Pigmente besonders zu einem Polymerkettenabbau mit BPA- Freisetzung beitragen. Da diese Bestandteile aber ansonsten vorteilhafte Eigenschaften in die Formmasse bringen, ist ein Verzicht auf diese Komponenten oder ein Ersatz durch andere Bestandteile in den meisten Fällen nicht wünschenswert. However, free BPA can be formed in the molding compounds and molded articles due to degradation of the polymer chains during melt compounding and/or thermal shaping into molded articles, for example, in the injection molding process. During melt compounding, polycarbonate is melted and mixed with other components mentioned above in the melt. It has been shown that some components, such as inorganic fillers or inorganic pigments, contribute particularly to polymer chain degradation with BPA release. However, since these components otherwise impart beneficial properties to the molding compound, omitting these components or replacing them with other components is not desirable in most cases.
Weiterhin können auch Formmassen ohne für den Polymerkettenabbau kritische Bestandteile einen hohen Gehalt an freiem Bisphenol aufweisen, beispielsweise wenn es sich um ein Rezyklatmaterial handelt. Rezyklatmaterial kann beispielsweise erhalten werden, wenn Formkörper mechanisch zerkleinert werden und die Bruchstücke durch Aufschmelzen wieder zu Granulat verarbeitet werden. Das ist der Fall bei Post-Consumer Rezyklatmaterial. Ebenso kann Material, das direkt nach dem Produktionsprozess die geforderten Spezifikationen nicht erreicht hat, erneut aufgeschmolzen werden. Dies wird als Post-Industrial Rezyklatmaterial bezeichnet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden Post-Consumer Rezyklatmaterial und Post-Industrial Rezyklatmaterial beide allgemein als Rezyklatmaterial bezeichnet. Furthermore, molding compounds without components critical for polymer chain degradation can also have a high content of free bisphenol, for example if they are a recycled material. Recycled material can be obtained, for example, when moldings are mechanically crushed and the fragments are melted back into granules. This is the case with post-consumer recycled material. Likewise, material that did not meet the required specifications directly after the production process can be remelted. This is referred to as post-industrial recycled material. For the purposes of the present invention, post-consumer recycled material and post-industrial recycled material are both generally referred to as recycled material.
Ein solches Material war in seinem Lebenszyklus nicht nur der thermischen Belastung bei der Schmelzecompoundierung zur ursprünglichen Formmasse und anschließender Formgebung ausgesetzt, sondern der Recyclingprozess stellt einen weiteren Schritt dar, in dem thermisch induzierte BPA-Freisetzung erfolgen kann. Such a material was not only exposed to thermal stress during its life cycle during melt compounding to form the original molding compound and subsequent molding, but the recycling process represents a further step in which thermally induced BPA release can occur.
EP 0531008 Al offenbart die Herstellung von rezyklierten Zusammensetzungen, wobei Kunststoffschrott aus einer Zusammensetzung enthaltend mindestens ein Polycarbonat, mindestens einen Polyester und mindestens einen Schlagzähmodifikator, mit einem epoxidfunktionalisierten Copolymer, das sich aus mindestens einer ungesättigten Epoxidverbindung und mindestens einem Olefin ableitet, geschmolzen wird. Durch das Verfahren wird eine Sortierung des Kunststoffschrotts überflüssig. Von einer Reduzierung des Anteils an freiem Bisphenol A wird aber nichts offenbart.EP 0531008 A1 discloses the production of recycled compositions, wherein plastic scrap is made from a composition containing at least one polycarbonate, at least one polyester and at least one impact modifier, with an epoxy-functionalized copolymer consisting of at least one unsaturated epoxy compound and at least one The olefin is melted. This process eliminates the need for sorting the plastic scrap. However, there is no disclosure of any reduction in the proportion of free bisphenol A.
Wie also erläutert, lässt sich die Freisetzung von Bisphenol-A nicht in allen Fällen vermeiden, so dass Formmassen vorliegen, die einen unerwünscht hohen Anteil an BPA aufweisen. As explained, the release of bisphenol A cannot be avoided in all cases, so that molding compounds are available that contain an undesirably high proportion of BPA.
Um eine Vermarktung dieser Produkte auch angesichts der zu erwartenden regulatorischen Einschränkung zu ermöglichen, war es wünschenswert, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem der Anteil an bereits vorhandenem freiem Bisphenol-A in solchen Polycarbonat Formmassen reduziert werden kann. In order to enable the marketing of these products even in view of the expected regulatory restrictions, it was desirable to provide a process with which the proportion of free bisphenol A already present in such polycarbonate molding compounds can be reduced.
Es soll also ein Verfahren bereitgestellt werden, mit dem hinsichtlich des BPA Gehalts nicht akzeptable Formmassen verbessert werden, so dass man es auch als Reparaturverfahren bezeichnen kann. Das Reparaturverfahren soll zur nachträglichen reaktiven Reduktion von freiem BPA in Polycarbonat-Formmassen dienen, um regulatorisch festgelegte BPA Grenzwerte zu erreichen. The aim is to provide a process for improving molding compounds with unacceptable BPA content, which can also be described as a repair process. The repair process is intended to be used for the subsequent reactive reduction of free BPA in polycarbonate molding compounds in order to achieve regulatory BPA limits.
Es wurde überaschenderweise gefunden, dass ein Verfahren zur Reduzierung des Gehalts an freiem BPA von einer Formmasse umfassend die Schritte a) Bereitstellen einer Formmasse enthaltend It has surprisingly been found that a process for reducing the content of free BPA in a molding compound comprising the steps a) providing a molding compound containing
A) mindestens ein Polycarbonat und/oder Polyestercarbonat jeweils enthaltend Struktureinheiten abgeleitet von Bisphenol-A, wobei die Formmasse frei ist von Vinylpolymeren und Olefinpolymeren, die jeweils mit OH- reaktiven Gruppen fimktionalisiert sind b) Aufschmelzen und Durchmischen der Formmasse bei einer Temperatur von 200 °C bis 350 °C mit einem Polymer B ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vinylpolymeren und Olefinpolymeren, die jeweils mit OH-reaktiven Gruppen fimktionalisiert sind, c) Verfestigen der Schmelze durch Abkühlen, wobei die Formmasse zu Beginn des Verfahrensschritts a) einen Gehalt an freiem Bisphenol-A von mindestens 20 ppm aufweist, die genannte Aufgabe löst. A) at least one polycarbonate and/or polyester carbonate each containing structural units derived from bisphenol-A, wherein the molding compound is free of vinyl polymers and olefin polymers which are each functionalized with OH-reactive groups b) melting and mixing the molding compound at a temperature of 200 °C to 350 °C with a polymer B selected from the group consisting of vinyl polymers and olefin polymers which are each functionalized with OH-reactive groups, c) solidifying the melt by cooling, wherein the molding compound has a free bisphenol-A content of at least 20 ppm at the beginning of process step a), achieves the stated object.
Bevorzugt ist ein Verfahren zu Reduzierung des Gehalts an freiem BPA von einer Formmasse umfassend die Schritte a) Bereitstellen einer Formmasse enthaltend A method for reducing the content of free BPA in a molding compound is preferred, comprising the steps a) Providing a molding compound containing
A) mindestens ein Polycarbonat und/oder Polyestercarbonat jeweils enthaltend Struktureinheiten abgeleitet von Bisphenol-A, wobei die Formmasse frei ist von Vinylpolymeren und Olefinpolymeren, die jeweils mit OH- reaktiven Gruppen funktionalisiert sind und wobei die Formmasse entweder als Komponente C mindestens einen anorganischen Füllstoff und/oder mindestens ein basisches organisches Farbmittel gemäß Komponente D enthält oder wobei es sich bei dem Polycarbonat und/oder Polyestercarbonat gemäß Komponenten A um ein Rezyklatmaterial handelt b) Aufschmelzen und Durchmischen der Formmasse bei einer Temperatur von 200 °C bis 350 °C mit einem Polymer B ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vinylpolymeren und Olefinpolymeren, die jeweils mit OH-reaktiven Gruppen funktionalisiert sind, c) Verfestigen der Schmelze durch Abkühlen, wobei die Formmasse zu Beginn des Verfahrensschritts a) einen Gehalt an freiem Bisphenol-A von mindestens 20 ppm aufweist. A) at least one polycarbonate and/or polyester carbonate each containing structural units derived from bisphenol A, wherein the molding compound is free of vinyl polymers and olefin polymers which are each functionalized with OH-reactive groups and wherein the molding compound contains either as component C at least one inorganic filler and/or at least one basic organic colorant according to component D or wherein the polycarbonate and/or polyester carbonate according to component A is a recycled material b) melting and mixing the molding compound at a temperature of 200 °C to 350 °C with a polymer B selected from the group consisting of vinyl polymers and olefin polymers which are each functionalized with OH-reactive groups, c) solidifying the melt by cooling, wherein the molding compound has a free bisphenol A content of at least 20 ppm at the start of process step a).
Für die vorliegenden Erfindung ist es also nicht wesentlich, warum die in Schritt a) bereitgestellte Formmasse einen zu hohen Gehalt an freiem BPA aufweist, also ob die Ursache in Inhaltstoffen hegt, die die BPA Freisetzung fördern oder an der thermischen Belastung, die ein Rezyklatmaterial erfahren hat. For the present invention, it is therefore not important why the molding compound provided in step a) has an excessively high content of free BPA, i.e. whether the cause lies in ingredients that promote BPA release or in the thermal stress that a recycled material has experienced.
Die Formmassen, auf die das Verfahren angewendet werden soll, weisen einen Gehalt an freiem BPA von bevorzugt 20 ppm bis 2000 ppm, weiter bevorzugt 50 ppm bis 1000 ppm, besonders bevorzugt 100 bis 1000 ppm, am meisten bevorzugt 200 bis 1000 ppm auf. The molding compositions to which the process is to be applied have a free BPA content of preferably 20 ppm to 2000 ppm, more preferably 50 ppm to 1000 ppm, particularly preferably 100 to 1000 ppm, most preferably 200 to 1000 ppm.
Bei der Komponente A kann es sich um ein Rezyklatmaterial oder um eine Mischung verschiedener Rezyklatmaterialien handeln. Es ist auch möglich, dass es sich um eine Mischung aus einem oder mehreren Rezyklatmaterialien und einem oder mehreren Nicht-Rezyklatmaterialien (Neuware) handeln. Component A can be a recycled material or a mixture of different recycled materials. It is also possible that it is a mixture of one or more recycled materials and one or more non-recycled materials (virgin material).
Das jeweilige Rezyklatmaterial kann aus Post-Industrial oder Post-Consumer Abfällen stammen. Bevorzugt werden in Schritt a) 0,2 bis 10 Gewichtsteile, weiter bevorzugt 0,5-5 Gewichtsteile der Komponente B bezogen auf 100 Gewichtsteile der Formmasse eingesetzt. The respective recycled material can come from post-industrial or post-consumer waste. Preferably, in step a) 0.2 to 10 parts by weight, more preferably 0.5-5 parts by weight of component B are used, based on 100 parts by weight of the molding composition.
In weiter bevorzugter Ausführungsform enthalten die Formmassen als Komponente C mindestens einen anorganischen Füllstoff und/oder als Komponente D mindestens ein basisches organisches Farbmittel. In a further preferred embodiment, the molding compositions contain at least one inorganic filler as component C and/or at least one basic organic colorant as component D.
Bevorzugt soll das Verfahren auch bei kurzen Reaktionszeiten, das heißt bei kurzer Verweilzeit in der Schmelze zu einer deutlichen Reduzierung des Gehalts an freiem Bisphenol-A fuhren. Die Reduzierung des Bisphenol A Gehalts in der Schmelze soll unabhängig vom verwendeten V erarbeitungsverfahren funktionieren . Preferably, the process should lead to a significant reduction in the content of free bisphenol A even with short reaction times, i.e., with a short residence time in the melt. The reduction of the bisphenol A content in the melt should work regardless of the processing method used.
Dabei hat sich gezeigt, dass durch die Anwesenheit eines Katalysators während Schritt a) bei ansonsten gleichen Verfahrensbedingungen die Reduzierung von freiem Bisphenol-A deutlich verbessert werden kann. Alternativ kann durch den Katalysator die Temperatur und/oder die Verweilzeit reduziert werden, was beides eine verringerte thermische Belastung des Polymers bedeutet. Daher ist die Anwesenheit eines Katalysators eine bevorzugte Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird also wiederum eine Formmasse hergestellt, wobei die hergestellte Formmasse gegenüber der eingesetzten Formmasse einen geringeren Gehalt an freiem Bisphenol A aufweist. It has been shown that the presence of a catalyst during step a) can significantly improve the reduction of free bisphenol A under otherwise identical process conditions. Alternatively, the catalyst can reduce the temperature and/or the residence time, both of which mean a reduced thermal stress on the polymer. Therefore, the presence of a catalyst is a preferred embodiment of the present invention. The process according to the invention thus again produces a molding compound, the molding compound produced having a lower content of free bisphenol A than the molding compound used.
Der Katalysator verbleibt allerdings in den in diesem Verfahren erhaltenen Formmassen nach Schritt b) und kann daher in ungünstigen Fällen zu unerwünschten Nebenreaktionen führen, wenn die erhaltene Formmasse beispielsweise wieder aufgeschmolzen und zu Formkörpem verarbeitet wird. Daher war es besonders bevorzugt wünschenswert, dass der Katalysator einen geringen Einfluss auf die Thermostabilität der in diesem Verfahren erhaltenen Formmassen ausübt. However, the catalyst remains in the molding compositions obtained in this process after step b) and can therefore, in unfavorable cases, lead to undesirable side reactions, for example, if the resulting molding composition is remelted and processed into molded articles. Therefore, it was particularly desirable that the catalyst exert a minimal influence on the thermal stability of the molding compositions obtained in this process.
Noch weiter bevorzugt soll durch die Anwesenheit des Katalysators die Hydrolysebeständigkeit der der bei diesem Verfahren erhaltenen Formmasse, also die Veränderung des Molekulargewichts bei Lagerung unter feucht-warmen Bedingungen, nur möglichst gering beeinflusst werden. Even more preferably, the presence of the catalyst should have as little influence as possible on the hydrolysis resistance of the molding compound obtained in this process, i.e. the change in molecular weight when stored under warm and humid conditions.
Daher wird in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Katalysator ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus stickstoffhaltigen Katalysatoren. Therefore, in a particularly preferred embodiment, the catalyst is selected from the group consisting of nitrogen-containing catalysts.
Ebenso bevorzugt sind Katalysatoren, welche sauer reagieren oder eine nicht zu hohe Basizität aufweisen. Dies entspricht einem Bereich bezogen auf dem pKs-Wert von -5,5 bis < 9,6 . In einer weiter bevorzugten Ausfuhrungsform werden in Schritt a) 0,0005 bis 0,07 Gewichtsteile, besonders bevorzugt 0,0015 bis 0,05 Gewichtsteile des Katalysators bezogen auf 100 Gewichtsteile der Formmasse eingesetzt. Also preferred are catalysts that react acidically or exhibit a moderate basicity. This corresponds to a pKa value range of -5.5 to <9.6. In a further preferred embodiment, in step a) 0.0005 to 0.07 parts by weight, particularly preferably 0.0015 to 0.05 parts by weight of the catalyst are used, based on 100 parts by weight of the molding composition.
Komponente A Component A
Erfindungsgemäß geeignete Polycarbonate und/oder Polyestercarbonate gemäß Komponente A sind literaturbekannt oder nach literaturbekannten Verfahren herstellbar (zur Herstellung von Polycarbonaten siehe beispielsweise Schnell, "Chemistry and Physics of Polycarbonates", Interscience Publishers, 1964 sowie die DE-AS 1 495 626, DE-A 2 232 877, DE-A 2 703 376, DE-APolycarbonates and/or polyestercarbonates according to component A which are suitable according to the invention are known from the literature or can be prepared by processes known from the literature (for the preparation of polycarbonates see, for example, Schnell, "Chemistry and Physics of Polycarbonates", Interscience Publishers, 1964 and DE-AS 1 495 626, DE-A 2 232 877, DE-A 2 703 376, DE-A
2 714 544, DE-A 3 000 610, DE-A 3 832 396; zur Herstellung von Polyestercarbonaten, z. B. DE-A2 714 544, DE-A 3 000 610, DE-A 3 832 396; for the production of polyester carbonates, e.g. DE-A
3 007 934). 3 007 934).
Die Herstellung erfindungsgemäß als Komponente A geeigneter Polycarbonate erfolgt z. B. durch Umsetzung von Bisphenol A und optional weiteren Dihydroxyarylverbindungen (auch als aromatische Diole, Diphenole oder Bisphenole bezeichnet) und/oder aliphatischen Diolen mit Kohlensäurehalogeniden, vorzugsweise Phosgen und/oder mit aromatischen Dicarbonsäuredihalogeniden, vorzugsweise Benzoldicarbonsäuredihalogeniden, nach dem Phasengrenzflächenverfahren, gegebenenfalls unter Verwendung von Kettenabbrechern, beispielsweise Monophenolen und gegebenenfalls unter Verwendung von trifunktionellen oder mehr als trifunktionellen Verzweigern, beispielsweise Trihydroxyaryl- oder Tetrahydroxyaryl- Verbindungen. Ebenso ist eine Herstellung über ein Schmelzepolymerisationsverfahren durch Umsetzung von Bisphenol A und optional weiteren Dihydroxyarylverbindungen und/oder aliphatischen Diolen mit Kohlensäureestem, beispielsweise Diphenylcarbonat möglich. Polycarbonates suitable according to the invention as component A are produced, for example, by reacting bisphenol A and optionally other dihydroxyaryl compounds (also referred to as aromatic diols, diphenols or bisphenols) and/or aliphatic diols with carbonic acid halides, preferably phosgene and/or with aromatic dicarboxylic acid dihalides, preferably benzenedicarboxylic acid dihalides, by the interfacial process, optionally using chain terminators, for example monophenols, and optionally using trifunctional or more than trifunctional branching agents, for example trihydroxyaryl or tetrahydroxyaryl compounds. Production via a melt polymerization process is also possible by reacting bisphenol A and optionally other dihydroxyaryl compounds and/or aliphatic diols with carbonic acid esters, for example diphenyl carbonate.
Neben Bisphenol A zur Herstellung der erfindungsgemäß als Komponente A geeigneten Polycarbonate und/oder zur Herstellung der erfindungsgemäß als Komponente A geeigneten Polyestercarbonate geeignete Dihydroxyarylverbindungen sind vorzugsweise solche der Formel (2) In addition to bisphenol A, dihydroxyaryl compounds suitable for the preparation of the polycarbonates suitable as component A according to the invention and/or for the preparation of the polyestercarbonates suitable as component A according to the invention are preferably those of the formula (2)
(2), wobei (2), where
A eine Einfachbindung, Ci bis Cs-Alkylen, C2 bis Cs-Alkyliden, Cs bis Ce-Cycloalkyliden, -O- , -SO-, -CO-, -S-, -SO2-, Ce bis Cn-Arylen, an das weitere aromatische gegebenenfalls Heteroatome enthaltende Ringe kondensiert sein können, oder ein Rest der Formel (3) oder (4) A is a single bond, C1 to C5 alkylene, C2 to C5 alkylidene, C5 to C5 cycloalkylidene, -O-, -SO-, -CO-, -S-, -SO2-, C5 to Cn arylene, to which further aromatic rings, optionally containing heteroatoms, may be condensed, or a radical of formula (3) or (4)
B jeweils Ci bis Cn-Alkyl, vorzugsweise Methyl, Halogen, vorzugsweise Chlor und/oder Brom x jeweils unabhängig voneinander 0, 1 oder 2, p 1 oder 0 sind, und B is each Ci to Cn-alkyl, preferably methyl, halogen, preferably chlorine and/or bromine, x is each independently 0, 1 or 2, p is 1 or 0, and
R5 und R6 für jedes X1 individuell wählbar, unabhängig voneinander Wasserstoff oder Ci bis Ce-R 5 and R 6 can be individually selected for each X 1 , independently of each other hydrogen or Ci to Ce-
Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff, Methyl oder Ethyl, Alkyl, preferably hydrogen, methyl or ethyl,
XI Kohlenstoff und m eine ganze Zahl von 4 bis 7, bevorzugt 4 oder 5 bedeuten, mit der Maßgabe, dass an mindestens einem Atom X1, R5 und R6 gleichzeitig Alkyl sind. XI is carbon and m is an integer from 4 to 7, preferably 4 or 5, with the proviso that at least one atom X 1 , R 5 and R 6 are simultaneously alkyl.
Bevorzugte neben Bisphenol A zum Einsatz kommende Dihydroxyarylverbindungen sind Hydrochinon, Resorcin, Dihydroxydiphenyle, Bis-(hydroxyphenyl)-alkane, Bis-(hydroxyphenyl)- cycloalkane, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfide, Bis-(hydroxyphenyl)-ether, Bis-(hydroxyphenyl)-ketone, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfone, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfoxide, a-a'-Bis-(hydroxyphenyl)- diisopropylbenzole, Phthalimidine, abgeleitet von Isatin- oder Phenolphthaleinderivaten, sowie deren kemalkylierte, kemarylierte und kemhalogenierte Verbindungen. Preferred dihydroxyaryl compounds used in addition to bisphenol A are hydroquinone, resorcinol, dihydroxydiphenyls, bis-(hydroxyphenyl)-alkanes, bis-(hydroxyphenyl)-cycloalkanes, bis-(hydroxyphenyl)-sulfides, bis-(hydroxyphenyl)-ethers, bis-(hydroxyphenyl)-ketones, bis-(hydroxyphenyl)-sulfones, bis-(hydroxyphenyl)-sulfoxides, a-a'-bis-(hydroxyphenyl)-diisopropylbenzenes, phthalimidines derived from isatin or phenolphthalein derivatives, as well as their core-alkylated, core-arylated and core-halogenated compounds.
Weiter bevorzugte neben Bisphenol A zum Einsatz kommende Dihydroxyarylverbindungen sind 4,4'-Dihydroxydiphenyl, 2,4-Bis-(4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan, 1, l-Bis-(4-hydroxyphenyl)-p- diisopropylbenzol, 2,2-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-propan, Dimethyl-Bisphenol A, 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, 1,1- Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-p-diisopropylbenzol und 1, l-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5- trimethylcyclohexan, sowie Dihydroxyarylverbindungen (I) bis (III) Further preferred dihydroxyaryl compounds used in addition to bisphenol A are 4,4'-dihydroxydiphenyl, 2,4-bis-(4-hydroxyphenyl)-2-methylbutane, 1, l-bis-(4-hydroxyphenyl)-p-diisopropylbenzene, 2,2-bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-propane, dimethylbisphenol A, 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, 1,1-bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-p-diisopropylbenzene and 1, l-bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5- trimethylcyclohexane, as well as dihydroxyaryl compounds (I) to (III)
Diese und weitere geeignete Dihydroxyarylverbindungen sind z.B. in US 3 028 635 A, US 2 999 835 A, US 3 148 172 A, US 2 991 273 A, US 3 271 367 A, US 4 982 014 A und US 2 999 846 A, in DE 1 570 703 A, DE 2063 050 A, DE 2 036 052 A, DE 2 211 956 A und DE 3 832 396 A, in FR 1 561 518 A, in der Monographie "H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Interscience Publishers, New York 1964" sowie in JP 62039/1986 A, JP 62040/1986 A und JP 105550/1986 A beschrieben. These and other suitable dihydroxyaryl compounds are described, for example, in US 3 028 635 A, US 2 999 835 A, US 3 148 172 A, US 2 991 273 A, US 3 271 367 A, US 4 982 014 A and US 2 999 846 A, in DE 1 570 703 A, DE 2063 050 A, DE 2 036 052 A, DE 2 211 956 A and DE 3 832 396 A, in FR 1 561 518 A, in the monograph "H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Interscience Publishers, New York 1964" and in JP 62039/1986 A, JP 62040/1986 A and JP 105550/1986 A.
Es können diese Dihydroxyarylverbindungen einzeln oder als beliebige Mischungen eingesetzt werden. Die Dihydroxyarylverbindungen sind literaturbekannt oder nach literaturbekannten Verfahren erhältlich. These dihydroxyaryl compounds can be used individually or as any mixture. The dihydroxyaryl compounds are known from the literature or are available by known methods.
Die erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden Polycarbonate enthalten bevorzugt mindestens 20 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 80 Gew.-% , am meisten bevorzugt 100 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Summe aller von Dihydroxyarylverbindungen abgeleiteten Struktureinheiten, solche von Bisphenol A abgeleitete Struktureinheiten . The polycarbonates used according to the invention preferably contain at least 20% by weight, more preferably at least 50% by weight, particularly preferably at least 80% by weight, most preferably 100% by weight, in each case based on the sum of all structural units derived from dihydroxyaryl compounds, of structural units derived from bisphenol A.
Geeignete neben Bisphenol A zum Einsatz kommende aliphatische Diole sind ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus 1,2-Cyclohexandiol, 1,3-Cyclohexandiol, 1,4-Cyclohexandiol, 1,2- Cyclohexandimethanol, 1,3 -Cyclohexandimethanol, 1,4-Cyclohexandimethanol, 2,2-bis(4- Hydroxycyclohexyljpropan, Tetrahydro-2,5-furandimethanol, 2-Butyl-2-ethyl-l,3-propandiol, 2-(2- Hydroxy-ethoxyjethanol, 2,2,4,4-Tetramethyl-l,3-cyclobutandiol, 2,2,4-Trimethyl-l,3-pentandiol, 2,2-Dimethylpropan-l,3-diol, Cyclobutan-1, 1-diyldimethanol, 8-(Hydroxymethyl)-3- tricyclo[5.2.1.02,6]decanyl]methanol, 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,5- Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,8-Octandiol, Isosorbid und beliebigen Mischungen daraus. Suitable aliphatic diols used in addition to bisphenol A are selected from the group consisting of 1,2-cyclohexanediol, 1,3-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanediol, 1,2-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 2,2-bis(4-hydroxycyclohexyl)propane, tetrahydro-2,5-furandimethanol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2-(2-hydroxyethoxy)ethanol, 2,2,4,4-tetramethyl-1,3-cyclobutanediol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, 2,2-dimethylpropane-1,3-diol, cyclobutane-1,1-diyldimethanol, 8-(Hydroxymethyl)-3-tricyclo[5.2.1.02,6]decanyl]methanol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, isosorbide and any mixtures thereof.
Die erfmdungsgemäß zum Einsatz kommenden Polycarbonate enthalten bevorzugt mindestens 20 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 80 Gew.-% , am meisten bevorzugt 100 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Summe aller von Dihydroxyarylverbindungen und aliphatischen Diolen abgeleiteten Struktureinheiten, solche von Bisphenol A abgeleitete Struktureinheiten. The polycarbonates used according to the invention preferably contain at least 20 wt.%, more preferably at least 50 wt.%, particularly preferably at least 80 wt.%, most preferably 100 wt.%, in each case based on the sum of all Structural units derived from dihydroxyaryl compounds and aliphatic diols, such structural units derived from bisphenol A.
Für die Herstellung der Polycarbonate geeignete Kettenabbrecher sind beispielsweise Phenol, p- Chlorphenol, p-tert. -Butylphenol oder 2,4,6-Tribromphenol, aber auch langkettige Alkylphenole, wie 4-[2-(2,4,4-Trimethylpentyl)]-phenol, 4-(l,3-Tetramethylbutyl)-phenol gemäß DE-A 2 842 005 oder Monoalkylphenol oder Dialkylphenole mit insgesamt 8 bis 20 Kohlenstoffatomen in den Alkylsubstituenten, wie 3, 5 -di -tert. -Butylphenol, p-iso-Octylphenol, p-tert. -Octylphenol, p- Dodecylphenol und 2-(3,5-Dimethylheptyl)-phenol und 4-(3,5-Dimethylheptyl)-phenol. Die Menge an einzusetzenden Kettenabbrechern beträgt im allgemeinen zwischen 0,5 Mol%, und 10 Mol%, bezogen auf die Molsumme der jeweils eingesetzten Dihydroxyarylverbindungen. Chain terminators suitable for the production of polycarbonates are, for example, phenol, p-chlorophenol, p-tert-butylphenol or 2,4,6-tribromophenol, but also long-chain alkylphenols, such as 4-[2-(2,4,4-trimethylpentyl)]-phenol, 4-(1,3-tetramethylbutyl)-phenol according to DE-A 2 842 005 or monoalkylphenol or dialkylphenols with a total of 8 to 20 carbon atoms in the alkyl substituents, such as 3,5-di-tert-butylphenol, p-iso-octylphenol, p-tert-octylphenol, p-dodecylphenol and 2-(3,5-dimethylheptyl)-phenol and 4-(3,5-dimethylheptyl)-phenol. The amount of chain terminators to be used is generally between 0.5 mol% and 10 mol%, based on the molar sum of the dihydroxyaryl compounds used.
Die thermoplastischen, aromatischen Polycarbonate haben mittlere Molekulargewichte (Gewichtsmittel Mw) von bevorzugt 15000 bis 50000 g/mol, weiter bevorzugt 20000 bis 35000 g/mol, besonders bevorzugt 24000 bis 32000 g/mol, gemessen durch GPC (Gelpermeationschromatographie) unter Verwendung von Dichlormethan als Lösungsmittel, Kalibrierung mit linearen Polycarbonaten (aus Bisphenol A und Phosgen) bekannter Molmassenverteilung der PSS Polymer Standards Service GmbH, Deutschland, Kalibrierung nach der Methode 2301-0257502-09D (aus dem Jahre 2009 in deutscher Sprache) der Currenta GmbH & Co. OHG, Leverkusen. Das Elutionsmittel ist Dichlormethan. Säulenkombination aus vernetzten Styrol-Divinylbenzolharzen. Durchmesser der analytischen Säulen: 7,5 mm; Länge: 300 mm. Partikelgrößen des Säulenmaterials: 3 pm bis 20 pm. Konzentration der Lösungen: 0,2 Gew.-%. Flussrate: 1,0 ml/min, Temperatur der Lösungen: 30°C. Verwendung einer UV- und/oder RI- Detektion. Durch die bevorzugten Molekulargesichtsbereiche der Komponente A wird in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eine besonders vorteilhafte Balance aus mechanischen und rheologischen Eigenschaften erreicht. The thermoplastic, aromatic polycarbonates have average molecular weights (weight average M w ) of preferably 15,000 to 50,000 g/mol, more preferably 20,000 to 35,000 g/mol, particularly preferably 24,000 to 32,000 g/mol, measured by GPC (gel permeation chromatography) using dichloromethane as the solvent. Calibration with linear polycarbonates (from bisphenol A and phosgene) of known molar mass distribution from PSS Polymer Standards Service GmbH, Germany, calibration according to method 2301-0257502-09D (from 2009 in German) from Currenta GmbH & Co. OHG, Leverkusen. The eluent is dichloromethane. Column combination of cross-linked styrene-divinylbenzene resins. Diameter of the analytical columns: 7.5 mm; length: 300 mm. Particle sizes of the column material: 3 pm to 20 pm. Solution concentration: 0.2 wt.%. Flow rate: 1.0 ml/min. Solution temperature: 30°C. Use of UV and/or RI detection. Due to the preferred molecular facets of component A, a particularly advantageous balance of mechanical and rheological properties is achieved in the compositions according to the invention.
Die Polycarbonate können in bekannter Weise verzweigt sein, und zwar vorzugsweise durch den Einbau von 0,05 bis 2,0 Mol%, bezogen auf die Summe der eingesetzten Dihydroxyarylverbindungen, an dreifunktionellen oder mehr als dreifiinktionellen Verbindungen, beispielsweise solchen mit drei und mehr phenolischen Gruppen. Bevorzugt werden lineare Polycarbonate, weiter bevorzugt lineare Polycarbonate ausschließlich auf Basis von Bisphenol-A eingesetzt. The polycarbonates can be branched in a known manner, preferably by incorporating 0.05 to 2.0 mol%, based on the sum of the dihydroxyaryl compounds used, of trifunctional or more than trifunctional compounds, for example those with three or more phenolic groups. Linear polycarbonates are preferred, and linear polycarbonates based exclusively on bisphenol A are more preferred.
Geeignet sind sowohl Homopolycarbonate als auch Copolycarbonate. Zur Herstellung erfmdungsgemäßer Copolycarbonate gemäß Komponente A können auch 1 bis 25 Gew.%, vorzugsweise 2,5 bis 25 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmenge an einzusetzenden Dihydroxyarylverbindungen, Polydiorganosiloxane mit Hydroxyaryloxy-Endgruppen eingesetzt werden. Diese sind bekannt (US 3 419 634) und nach literaturbekannten Verfahren herstellbar. Die Herstellung der auf diesem Wege erhaltenen polydiorganosiloxanhaltiger Copolycarbonate ist beispielsweise in der DE-A 3 334 782 und W02015/052106 A2 beschrieben. Both homopolycarbonates and copolycarbonates are suitable. For the preparation of copolycarbonates according to the invention according to component A, 1 to 25 wt.%, preferably 2.5 to 25 wt.%, based on the total amount of Dihydroxyaryl compounds, polydiorganosiloxanes with hydroxyaryloxy end groups, can be used. These are known (US Pat. No. 3,419,634) and can be prepared by processes known from the literature. The preparation of the polydiorganosiloxane-containing copolycarbonates obtained in this way is described, for example, in DE-A 3 334 782 and WO2015/052106 A2.
Bevorzugt sind auch Copolycarbonate, zu deren Herstellung Diphenole der allgemeinen Formel (4a) eingesetzt wurden: wobei Copolycarbonates prepared using diphenols of the general formula (4a) are also preferred: where
R5 für Wasserstoff oder Ci- bis C4- Alkyl, Ci- bis Cs-Alkoxy, vorzugsweise für Wasserstoff;R 5 represents hydrogen or C 1 -C 4 alkyl, C 1 -C 5 alkoxy, preferably hydrogen;
Methoxy oder Methyl, steht, methoxy or methyl,
R6, R7, R8 und R9 jeweils unabhängig voneinander für Ci- bis C4-Alkyl oder Ce- bis Cn-Aryl, vorzugsweise für Methyl oder Phenyl stehen, R 6 , R 7 , R 8 and R 9 each independently represent C 1 -C 4 alkyl or C 1 -C 6 aryl, preferably methyl or phenyl,
Y für eine Einfachbindung, SO2-, -S-, -CO-, -O-, Ci- bis Ce-Alkylen, C2- bis Ce-Alkyliden, Ce- bis Cn-Arylen, welches gegebenenfalls mit weiteren Heteroatome enthaltenden aromatischen Ringen kondensiert sein kann oder für einen Ce- bis Ce-Cycloalkylidenrest, der ein- oder mehrfach mit Ci- bis C4-Alkyl substituiert sein kann, bevorzugt für eine Einfachbindung, -O-, Isopropyliden oder für einen Ce- bis Ce-Cycloalkylidenrest, der ein- oder mehrfach mit Ci- bis C4-Alkyl substituiert sein kann, steht, Y represents a single bond, SO2-, -S-, -CO-, -O-, C1- to C12-alkylene, C2- to C14-alkylidene, C1- to C18-arylene, which may optionally be condensed with further aromatic rings containing heteroatoms or a C1- to C12-cycloalkylidene radical which may be mono- or polysubstituted by C1- to C4-alkyl, preferably a single bond, -O-, isopropylidene or a C1- to C12-cycloalkylidene radical which may be mono- or polysubstituted by C1- to C4-alkyl,
V für Sauerstoff, C2- bis Ce-Alkylen oder C3- bis Ce-Alkyliden, bevorzugt für Sauerstoff oder Cs- Alkylen, p, q und r jeweils unabhängig für 0 oder 1 stehen, wenn q = 0 ist, W für eine Einfachbindung steht, wenn q = 1 und r = 0 ist, W für Sauerstoff, C2- bis Ce-Alkylen oder Cs- bis Ce-Alkyliden, bevorzugt für Sauerstoff oder Cs-Alkylen steht, wenn q = 1 und r = 1 ist, W und V jeweils unabhängig für C2- bis Ce-Alkylen oder Cs- bis Ce- Alkyliden, bevorzugt Cs -Alkylen steht, Z für ein Ci - bis Ce -Alkylen, bevorzugt C2-Alkylen steht, o für eine durchschnitliche Anzahl von Wiederholungseinheiten von 10 bis 500, bevorzugt 10 bis 100 steht, und m fur eine durchschnitliche Anzahl von Wiederholungseinheiten von 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 6. weiter bevorzugt 1,5 bis 5 steht. Ebenso ist es möglich, dass Diphenole verwendet werden, in denen zwei oder mehrere Siloxanblöcke der allgemeinen Formel (4a) über Terephthalsäure und/oder Isophthalsäure miteinander unter Ausbildung von Estergruppen verknüpft sind. V represents oxygen, C2- to C12-alkylene or C3- to C16-alkylidene, preferably oxygen or C5-alkylene, p, q and r each independently represent 0 or 1 when q = 0, W represents a single bond when q = 1 and r = 0, W represents oxygen, C2- to C12-alkylene or C5- to C16-alkylidene, preferably oxygen or C5-alkylene when q = 1 and r = 1, W and V each independently represent C2- to C12-alkylene or C5- to C16-alkylidene, preferably C5-alkylene, Z represents a C1- to C2-alkylene, preferably C2-alkylene, o represents an average number of repeating units of 10 to 500, preferably 10 to 100, and m represents an average number of repeating units of 1 to 10, preferably 1 to 6, more preferably 1.5 to 5. It is also possible to use diphenols in which two or more siloxane blocks of the general formula (4a) are linked to one another via terephthalic acid and/or isophthalic acid to form ester groups.
Insbesondere bevorzugt sind (Poly) Siloxane der Formeln (5) und (6) wobei RI für Wasserstoff, Ci- bis C4-Alkyl, vorzugsweise für Wasserstoff oder Methyl steht und insbesondere bevorzugt für Wasserstoff, Particularly preferred are (poly)siloxanes of the formulas (5) and (6) where RI is hydrogen, Ci- to C4-alkyl, preferably hydrogen or methyl and particularly preferably hydrogen,
R2 unabhängig voneinander für Aryl oder Alkyl, bevorzugt für Methyl, R2 independently represent aryl or alkyl, preferably methyl,
X für eine Einfachbindung, -SO2-, -CO-, -O-, -S-, Ci- bis Ce -Alkylen, C2- bis Cs-Alkyliden oder für Ce- bis Cn-Arylen, welches gegebenenfalls mit weiteren Heteroatome enthaltenden aromatischen Ringen kondensiert sein kann, steht, X represents a single bond, -SO2-, -CO-, -O-, -S-, C1- to C2-alkylene, C2- to C5-alkylidene or C2- to C5-arylene, which may optionally be condensed with further aromatic rings containing heteroatoms,
X bevorzugt für eine Einfachbindung, Ci- bis Cs-Alkylen, C2- bis Cs-Alkyliden, Cs- bis C12- Cycloalkyliden, -O-, -SO- -CO-, -S-, -SO2-, besonders bevorzugt steht X für eine Einfachbindung, Isopropyliden, Cs- bis Cn-Cycloalkyliden oder Sauerstoff, und ganz besonders bevorzugt für Isopropyliden steht, n eine durchschnitliche Zahl von 10 bis 400, bevorzugt 10 und 100, insbesondere bevorzugt 15 bis 50 bedeutet und m fur eine durchschnittliche Zahl von 1 bis 10, bevorzugt von 1 bis 6 und insbesondere bevorzugt von 1,5 bis 5 steht. X preferably represents a single bond, C1- to C5-alkylene, C2- to C5-alkylidene, C5- to C12-cycloalkylidene, -O-, -SO- -CO-, -S-, -SO2-, particularly preferably X represents a single bond, isopropylidene, C5- to C12-cycloalkylidene or oxygen, and very particularly preferably isopropylidene, n represents an average number from 10 to 400, preferably 10 and 100, particularly preferably 15 to 50 and m represents an average number from 1 to 10, preferably from 1 to 6 and particularly preferably from 1.5 to 5.
Ebenso bevorzugt kann der Siloxanblock von folgender Struktur abgeleitet sein wobei a in Formel (IV), (V) und (VI) für eine durchschnittliche Zahl von 10 bis 400, bevorzugt 10 bis 100 und besonders bevorzugt für 15 bis 50 steht. Dabei ist es ebenso bevorzugt, dass mindestens zwei gleiche oder verschiedene der Siloxanblöcke der allgemeinen Formeln (IV), (V) oder (VI) über Terephthalsäure und/oder Isophthalsäure miteinander unter Ausbildung von Estergruppen verknüpft sind. Likewise preferably, the siloxane block can be derived from the following structure where a in formula (IV), (V) and (VI) represents an average number from 10 to 400, preferably 10 to 100 and particularly preferably 15 to 50. It is also preferred that at least two identical or different siloxane blocks of the general formulas (IV), (V) or (VI) are linked to one another via terephthalic acid and/or isophthalic acid to form ester groups.
Ebenso ist es bevorzugt, wenn in der Formel (4a) p = 0 ist, V für Cs-Alkylen steht, r = 1 ist, Z für Cs- Alkylen steht, R8 und R9 für Methyl stehen, q = 1 ist, W für Cs-Alkylen steht, m = 1 ist, R5 für Wasserstoff oder Ci- bis C4-Alkyl, vorzugsweise für Wasserstoff oder Methyl, steht, R6 und R7 jeweils unabhängig voneinander für Ci - bis C4-Alkyl, vorzugsweise für Methyl stehen und o für 10 bis 500 steht. It is also preferred if in formula (4a) p = 0, V is Cs-alkylene, r = 1, Z is Cs-alkylene, R 8 and R 9 are methyl, q = 1, W is Cs-alkylene, m = 1, R 5 is hydrogen or C1- to C4-alkyl, preferably hydrogen or methyl, R 6 and R 7 each independently of one another are C1- to C4-alkyl, preferably methyl and o is 10 to 500.
Copolycarbonate mit Monomereinheiten der Formel (4a) und insbesondere auch deren Herstellung sind in der WO 2015/052106 A2 beschrieben. Copolycarbonate mit Monomereinheiten der Formel (IV) und insbesondere auch deren Herstellung sind in der WO 2015/052106 A2 beschrieben. Copolycarbonates with monomer units of formula (4a) and in particular their preparation are described in WO 2015/052106 A2. Copolycarbonates with monomer units of formula (IV) and in particular their preparation are described in WO 2015/052106 A2.
Aromatische Dicarbonsäuredihalogenide zur Herstellung von Polyestercarbonaten sind vorzugsweise die Disäuredichloride der Isophthalsäure, Terephthalsäure, Diphenylether-4,4'- dicarbonsäure und der Naphthalin-2,6-dicarbonsäure. Besonders bevorzugt sind Gemische der Disäuredichloride der Isophthalsäure und der Terephthalsäure im Verhältnis zwischen 1:20 und 20: 1. Aromatic dicarboxylic acid dihalides for the preparation of polyester carbonates are preferably the diacid dichlorides of isophthalic acid, terephthalic acid, diphenyl ether-4,4'-dicarboxylic acid, and naphthalene-2,6-dicarboxylic acid. Particularly preferred are mixtures of the diacid dichlorides of isophthalic acid and terephthalic acid in a ratio of between 1:20 and 20:1.
Bei der Herstellung von Polyestercarbonaten wird zusätzlich ein Kohlensäurehalogenid, vorzugsweise Phosgen, als bifunktionelles Säurederivat mit verwendet. In the production of polyester carbonates, a carbonic acid halide, preferably phosgene, is also used as a bifunctional acid derivative.
Als Kettenabbrecher für die Herstellung der Polyestercarbonate kommen außer den bereits genannten Monophenolen noch deren Chlorkohlensäureester sowie die Säurechloride von aromatischen Monocarbonsäuren, die gegebenenfalls durch Ci bis C22-Alkylgruppen oder durch Halogenatome substituiert sein können, sowie aliphatische C2 bis C22-Monocarbonsäurechloride in Betracht. In addition to the monophenols already mentioned, suitable chain terminators for the production of polyester carbonates are their chlorocarbonic acid esters and the acid chlorides of aromatic monocarboxylic acids, which may optionally be substituted by C1 to C22 alkyl groups or by halogen atoms, as well as aliphatic C2 to C22 monocarboxylic acid chlorides.
Die Menge an Kettenabbrechern beträgt jeweils 0,1 bis 10 Mol%, bezogen im Falle der phenolischen Kettenabbrecher auf Mol Dihydroxyarylverbindung und im Falle von Monocarbonsäurechlorid- Kettenabbrecher auf Mol Dicarbonsäuredichlorid. The amount of chain terminators is 0.1 to 10 mol% in each case, based on moles of dihydroxyaryl compound in the case of phenolic chain terminators and on moles of dicarboxylic acid dichloride in the case of monocarboxylic acid chloride chain terminators.
Bei der Herstellung von Polyestercarbonaten kann zusätzlich eine oder mehrere aromatische Hydroxycarbonsäure eingesetzt werden. In the production of polyester carbonates, one or more aromatic hydroxycarboxylic acids can additionally be used.
Die Polyestercarbonate können sowohl linear als auch in bekannter Weise verzweigt sein (siehe dazu DE-A 2 940 024 und DE-A 3 007 934), wobei lineare Polyestercarbonate bevorzugt sind. The polyester carbonates can be either linear or branched in a known manner (see DE-A 2 940 024 and DE-A 3 007 934), with linear polyester carbonates being preferred.
Als Verzweigungsmittel können beispielsweise drei- oder mehrfunktionelle Carbonsäurechloride, wie Trimesinsäuretrichlorid, Cyanursäuretrichlorid, 3,3'-,4,4'-Benzophenon-tetracarbonsäuretetra- chlorid, 1,4,5,8-Napthalintetracarbon-säuretetrachlorid oder Pyromellithsäuretetrachlorid, in Mengen von 0,01 bis 1,0 Mol% (bezogen auf eingesetzte Dicarbonsäuredichloride) oder drei- oder mehrfunktionelle Phenole, wie Phloroglucin, 4,6-Dimethyl-2,4,6-tri-(4-hydroxyphenyl)-hept-2-en, 4,6-Dimethyl-2,4-6-tri-(4-hydroxyphenyl)-heptan, l,3,5-Tri-(4-hydroxyphenyl)-benzol, 1,1,1-Tri- (4-hydroxyphenyl)-ethan, Tri-(4-hydroxyphenyl)-phenylmethan, 2,2-Bis[4,4-bis(4-hydroxy-phe- nyl)-cyclohexyl] -propan, 2,4-Bis(4-hydroxyphenyl-isopropyl)-phenol, Tetra-(4-hydroxyphenyl)- methan, 2,6-Bis(2-hydroxy-5-methyl-benzyl)-4-methyl-phenol, 2-(4-Hydroxyphenyl)-2-(2,4-dihy- droxyphenyl)-propan, Tetra-(4-[4-hydroxyphenyl-isopropyl]-phenoxy)-methan, l,4-Bis[4,4'-dihy- droxytri-phenyl)-methyl] -benzol, in Mengen von 0,01 bis 1,0 Mol% bezogen auf eingesetzte Dihydroxyarylverbindungen verwendet werden. Phenolische Verzweigungsmittel können mit den Dihydroxyarylverbindungen vorgelegt werden; Säurechlorid-Verzweigungsmittel können zusammen mit den Säuredichloriden eingetragen werden. In den Polyestercarbonaten kann der Anteil an Carbonatstruktureinheiten beliebig variieren. Vorzugsweise beträgt der Anteil an Carbonatgruppen bis zu 90 Mol%, insbesondere bis zu 80 Mol%, besonders bevorzugt bis zu 50 Mol%, bezogen auf die Summe an Estergruppen und Carbonatgruppen. Sowohl der Ester- als auch der Carbonatanteil der Polyestercarbonate kann in Form von Blöcken oder statistisch verteilt im Polykondensat vorliegen. Branching agents which can be used are, for example, trifunctional or polyfunctional carboxylic acid chlorides, such as trimesic acid trichloride, cyanuric acid trichloride, 3,3'-,4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid tetrachloride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid tetrachloride or pyromellitic acid tetrachloride, in amounts of 0.01 to 1.0 mol% (based on dicarboxylic acid dichlorides used) or trifunctional or polyfunctional phenols, such as phloroglucinol, 4,6-dimethyl-2,4,6-tri-(4-hydroxyphenyl)-hept-2-ene, 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, 2,6-bis(2-hydroxy-5-methylbenzyl)-4-methylphenol, 2-(4-hydroxyphenyl)-2-(2,4-dihydroxyphenyl)propane, tetra-(4-[4-hydroxyphenylisopropyl]phenoxy)methane, 1,4-bis[4,4'-dihydroxytriphenyl)methyl]benzene, in amounts of 0.01 to 1.0 mol% based on the dihydroxyaryl compounds used. Phenolic branching agents can be initially introduced with the dihydroxyaryl compounds; acid chloride branching agents can be introduced together with the acid dichlorides. The proportion of carbonate structural units in the polyester carbonates can vary as desired. The proportion of carbonate groups is preferably up to 90 mol%, in particular up to 80 mol%, and particularly preferably up to 50 mol%, based on the sum of ester groups and carbonate groups. Both the ester and carbonate portions of the polyester carbonates can be present in the form of blocks or randomly distributed in the polycondensate.
Die Polycarbonate und Polyestercarbonate können allein oder im beliebigen Gemisch eingesetzt werden. The polycarbonates and polyestercarbonates can be used alone or in any mixture.
Bevorzugt wird als Komponente A Polycarbonat auf Basis von ausschließlich Bisphenol A eingesetzt. Auf Basis von ausschließlich Bisphenol A bedeutet, dass außer Bisphenol A keine weiteres Diol zur Herstellung der Komponente A eingesetzt wird. Polycarbonate based exclusively on bisphenol A is preferably used as component A. Based exclusively on bisphenol A means that no other diol other than bisphenol A is used to produce component A.
Komponente B Component B
Als Komponente B wird in dem erfmdungsgemäßen Verfahren mindestens ein Polymer eingesetzt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vinylpolymeren und Olefmpolymeren die jeweils OH- reaktiven Gruppen enthalten. Diese OH-reaktiven Gruppen sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carboxy-, Carbonsäureanhydrid- , Carbodiimid- und Epoxygruppen, weiter bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Carbonsäureanhydridgruppen und Epoxygruppen As component B, at least one polymer selected from the group consisting of vinyl polymers and olefin polymers, each containing OH-reactive groups, is used in the process according to the invention. These OH-reactive groups are preferably selected from the group consisting of carboxy, carboxylic anhydride, carbodiimide, and epoxy groups, more preferably from the group consisting of carboxylic anhydride groups and epoxy groups.
Am meisten bevorzugt handelt es sich bei den reaktiven Gruppen um Epoxygruppen. Damit ist eine große Reduzierung des Gehalts an freiem Bisphenol-A bei geringen Verweilzeiten der Komponenten in der Schmelze und/oder bei geringen Temperaturen möglich. Epoxy groups are most preferably used as reactive groups. This allows for a significant reduction in the free bisphenol A content with short residence times of the components in the melt and/or at low temperatures.
Es können auch Mischungen verschiedener solcher Polymere eingesetzt werden. Dabei können die Mischungen jeweils Polymere mit gleichartigen OH-reaktiven Gruppen oder Polymere mit unterschiedlichen OH-reaktiven Gruppen umfassen. Mixtures of different such polymers can also be used. The mixtures can comprise polymers with similar OH-reactive groups or polymers with different OH-reactive groups.
Bei den erfmdungsgemäßen funktionelle Gruppen enthaltenden Vinylpolymeren handelt es sich bevorzugt um (Co)Polymerisate von mindestens einem Monomeren aus der Gruppe der (Meth)- Acrylsäure-(C 1 bis C8)-Alkylester (wie beispielsweise Methylmethacrylat, n-Butylacrylat, tert.- Butylacrylat), Vinylaromaten (wie beispielsweise Styrol, a-Methylstyrol) und Vinylcyaniden (ungesättigte Nitrile wie beispielsweise Acrylnitril und Methacrylnitril) mit einem weiteren Vinylmonomer enthaltend OH-reaktive Gruppen. The vinyl polymers according to the invention containing functional groups are preferably (co)polymers of at least one monomer from the group of (meth)acrylic acid (C 1 to C 8) alkyl esters (such as methyl methacrylate, n-butyl acrylate, tert-butyl acrylate), vinyl aromatics (such as styrene, a-methylstyrene) and vinyl cyanides (unsaturated nitriles such as acrylonitrile and methacrylonitrile) with a further vinyl monomer containing OH-reactive groups.
Je nach zusätzlicher Anforderung an die Eigenschaften in den jeweiligen Anwendungen werden unterschiedliche Gehalte an OH-reaktiven Gruppen eingesetzt. Auch variiert die Breite des Molekulargewichts der geeigneten polymeren OH-reaktiven Produkte. Es eignen sich Produkte mit Molekulargewichten (Mw) zwischen 1.500 und 150.000. Die Molekulargewichte beziehen sich auf Angaben der Hersteller in deren Produktdatenblättem basierend auf deren Analysenmethoden Depending on the additional property requirements in the respective applications, different contents of OH-reactive groups are used. The molecular weight range of the suitable polymeric OH-reactive products also varies. Products with Molecular weights (Mw) between 1,500 and 150,000. The molecular weights refer to information provided by the manufacturers in their product data sheets based on their analytical methods
Epoxygruppen werden beispielsweise eingebracht, indem als weiteres Monomer Glycidylmethacylat zusammen mit den anderen Monomeren copolymerisiert wird. Epoxy groups are introduced, for example, by copolymerizing glycidyl methacrylate as an additional monomer together with the other monomers.
Es ist aber auch möglich, Vinylhomopolymere einzusetzen, wenn das entsprechende Monomer OH- reaktive Gruppen aufweist. However, it is also possible to use vinyl homopolymers if the corresponding monomer has OH-reactive groups.
Derartige Polymere sind bekannt und lassen sich durch radikalische Polymerisation, insbesondere durch Emulsions-, Suspensions-, Lösungs- oder Massepolymerisation herstellen. Such polymers are known and can be produced by radical polymerization, in particular by emulsion, suspension, solution or bulk polymerization.
Auch bevorzugt handelt es sich bei Komponente B um OH-reaktive Gruppen enthaltende Polyolefine. Component B is also preferably a polyolefin containing OH-reactive groups.
Polyolefine werden durch Kettenpolymerisation, beispielsweise durch radikalische Polymerisation, hergestellt. Als Monomere werden Alkene eingesetzt. Eine alternative Bezeichnung fur Alkene ist Olefine. Die Monomere können einzeln oder als Mischung verschiedener Monomere polymerisiert werden. Polyolefins are produced by chain polymerization, for example, by radical polymerization. Alkenes are used as monomers. An alternative name for alkenes is olefins. The monomers can be polymerized individually or as a mixture of different monomers.
Bevorzugte Monomere sind Ethylen, Propylen, 1 -Buten, Isobuten, 1-Penten, 1-Hepten, 1-Okten und 4-Methyl- 1 -Penten. Preferred monomers are ethylene, propylene, 1-butene, isobutene, 1-pentene, 1-heptene, 1-octene and 4-methyl-1-pentene.
Die Polyolefine sind können teilkristallin oder amorph sowie und linear oder verzweigt sein. Die Herstellung von Polyolefmen ist dem Fachmann seit langem bekannt. The polyolefins can be semi-crystalline or amorphous, and linear or branched. The production of polyolefins has long been known to those skilled in the art.
Die Polymerisation kann beispielsweise bei Drücken von 1 bis 3000 bar und Temperaturen zwischen 20°C und 300°C durchgefiihrt werden, gegebenenfalls unter Einsatz eines Katalysatorsystems. Als Katalysatoren eignen sich beispielsweise Mischungen aus Titan- und Aluminiumverbindungen sowie Metallocene. The polymerization can be carried out, for example, at pressures of 1 to 3000 bar and temperatures between 20°C and 300°C, optionally using a catalyst system. Suitable catalysts include mixtures of titanium and aluminum compounds, as well as metallocenes.
Durch Veränderung der Polymerisationsbedingungen und des Katalysatorsystems können die Anzahl der Verzweigungen, die Kristallinität und die Dichte der Polyolefine in weiten Bereichen variiert werden. Auch diese Maßnahmen sind dem Fachmann geläufig. By changing the polymerization conditions and the catalyst system, the number of branches, crystallinity, and density of the polyolefins can be varied within a wide range. These measures are also familiar to those skilled in the art.
OH-reaktive Gruppen werden in die Polyolefine eingebracht, indem wie oben beschrieben Vinylmonomere enthaltend die OH-reaktive Gruppe mit dem Olefin copolymerisiert werden, bevorzugt durch radikalische Polymerisation. Ein geeignetes Vinylmonomer ist beispielsweise Glycidylmethacrylat. Eine alternative Herstellungsmöglichkeit ist ausgehend von einem Polyolefin die radikalische Pfropfung von OH-reaktiven Gruppen enthaltenden Vinylmonomeren. OH-reactive groups are introduced into the polyolefins by copolymerizing vinyl monomers containing the OH-reactive group with the olefin, as described above, preferably by radical polymerization. A suitable vinyl monomer is, for example, glycidyl methacrylate. An alternative production option is the radical grafting of vinyl monomers containing OH-reactive groups starting from a polyolefin.
Bei beiden Herstellungsverfahren können neben den OH-reaktiven Gruppen enthaltenden Vinylmonomeren auch zusätzlich weitere Vinylmonomere ohne funktionelle Gruppen, wie etwa Styrol eingesetzt werden. In both production processes, in addition to the vinyl monomers containing OH-reactive groups, additional vinyl monomers without functional groups, such as styrene, can also be used.
Die Polymere gemäß Komponente B haben mittlere Molekulargewichte (Gewichtsmittel Mw, gemessen durch GPC(Gelpermeationschromatographie) bei Raumtemperatur gegen Polystyrol als Standard) von bevorzugt mindestens 3000 g/mol, weiter bevorzugt von 5000 bis 200000 g/mol, besonders bevorzugt 6000 bis 150000 g/mol. The polymers according to component B have average molecular weights (weight average M w , measured by GPC (gel permeation chromatography) at room temperature against polystyrene as standard) of preferably at least 3000 g/mol, more preferably from 5000 to 200000 g/mol, particularly preferably 6000 to 150000 g/mol.
Das Lösungsmittel fur die GPC Messung wird so ausgewählt, dass sich die Komponente B gut löst. Ein geeignetes Lösungsmittel für Vinylcopolymere wie Polymethylmethacrylat ist beispielsweise Tetrahydrofuran. The solvent for the GPC measurement is selected so that component B dissolves well. A suitable solvent for vinyl copolymers such as polymethyl methacrylate is tetrahydrofuran.
Falls die Komponente B einen solchen Anteil eines olefinischen Monomeren aufweist, dass die Löslichkeit bei Raumtemperatur nicht mehr ausreicht, so werden die Messungen als Hochtemperatur-GPC durchgeführt mit ortho-Dichlorbenzol als Lösungsmittel und weiterhin gegen Polystyrol als Standard. If component B contains such a proportion of an olefinic monomer that the solubility at room temperature is no longer sufficient, the measurements are carried out as high-temperature GPC with ortho-dichlorobenzene as solvent and still against polystyrene as standard.
Besonders geeignete Vinylpolymere bzw. Olefinpolymere gemäß Komponenten B sind Glycidylmethacrylat fimktionalisierte (Co)-Polymere der Marke Joncryl™ (Beispielsweise Joncryl™ 4468 und Joncryl™ 4400, Maleinsäureanhydrid oder Glycidylmethacrylat fimktionalisierte (Co)-Polymere der Marke XiBond™ (Beispielsweise XiBond™ 160, 280, 370, 920) und der Marke Lotader™ (beispielsweise Lotader™ AX 8900) sowie Glycidylmethacrylat fimktionalisierte (Co)-Polymere der Marke Igetabond™ (Igetabond 2C, 7L, 7M). Particularly suitable vinyl polymers or olefin polymers according to component B are glycidyl methacrylate functionalized (co)polymers of the brand Joncryl™ (for example Joncryl™ 4468 and Joncryl™ 4400), maleic anhydride or glycidyl methacrylate functionalized (co)polymers of the brand XiBond™ (for example XiBond™ 160, 280, 370, 920) and the brand Lotader™ (for example Lotader™ AX 8900) as well as glycidyl methacrylate functionalized (co)polymers of the brand Igetabond™ (Igetabond 2C, 7L, 7M).
Komponente C Component C
Die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Formmasse enthält als Komponente C optional mindestens einen anorganischen Füllstoff. Unter dem Begriff „anorganischer Füllstoff ‘ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung jede Art anorganischen Materials, unabhängig von dessen chemischer Natur und Herkunft, beispielsweise im Hinblick auf natürlichen oder synthetischen Ursprung, Partikelgröße und Partikelgeometrie und insbesondere auch unabhängig von dessen Funktion in der im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Formmasse verstanden. Somit werden unter „anorganischen Füllstoffen“ gemäß Komponente C nicht ausschließlich solche anorganische Materialien verstanden, die lediglich einer Füllung des Polymers zwecks Kostenverdünnung dienen. Vielmehr schließt die Begrifflichkeit „anorganischer Füllstoff‘ insbesondere auch als funktionelles Additiv verwendete anorganische funktionelle Füllstoffe wie beispielsweise Verstärkungsstoffe, Pigmente, Flammschutzmittel, usw. mit ein. The molding compound used in the process according to the invention optionally contains at least one inorganic filler as component C. In the context of the present invention, the term "inorganic filler" is understood to mean any type of inorganic material, regardless of its chemical nature and origin, for example with regard to natural or synthetic origin, particle size and particle geometry, and in particular also regardless of its function in the molding compound used in the process according to the invention. Thus, "inorganic fillers" according to component C do not exclusively mean those inorganic materials that merely serve to fill the polymer for the purpose of cost dilution. Rather, the term "inorganic filler" includes in particular, inorganic functional fillers used as functional additives, such as reinforcing materials, pigments, flame retardants, etc.
Bevorzugt kommt als Komponente C in den im erfmdungsgemäßen Verfahren eingesetzten Formmassen mindestens ein anorganischer Füllstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silika-Verbindungen, Talk, Wollastonit, Kaolin, CaCOs, Marmor-Mehl, Titandioxid und anderen anorganischen Pigmenten (anorganischen Farbmitteln), Al(OH)s, A10(0H), Mg(0H)2, BaSO4 Glimmern, Effektpigmente auf Basis von Metalloxid-beschichteten Glimmern oder Glasfasern, Carbon Black, expandierten Leitgraphit, Glasfasern, Glas-Hohlkugeln und Glas-Vollkugeln zum Einsatz. Bevorzugte Formmassen enthalten als einen Bestandteil der Komponente C Titandioxid. In besonders bevorzugten Formmassen kommen als Komponente C Effektpigmente auf Basis von Metalloxid-beschichteten Glimmern zum Einsatz. Preferably, at least one inorganic filler selected from the group consisting of silica compounds, talc, wollastonite, kaolin, CaCO3, marble powder, titanium dioxide, and other inorganic pigments (inorganic colorants), Al(OH)3, AlO(OH), Mg(OH)2, BaSO4, micas, effect pigments based on metal oxide-coated micas or glass fibers, carbon black, expanded conductive graphite, glass fibers, hollow glass spheres, and solid glass spheres is used as component C in the molding compositions used in the process according to the invention. Preferred molding compositions contain titanium dioxide as a constituent of component C. In particularly preferred molding compositions, effect pigments based on metal oxide-coated micas are used as component C.
„Bevorzugt“ bedeutet bei den in der Formmasse enthaltenden Füllstoffen, dass diese Füllstoffe besonders kritisch mit Polycarbonat reagieren und zu einer eher starken Bildung von freiem Bisphenol-A führen. Für Formmassen enthaltend solche Füllstoffe ist der Einsatz des erfmdungsgemäßen Verfahrens somit besonders lohnend. "Preferred" means, in the case of the fillers contained in the molding compound, that these fillers react particularly critically with polycarbonate and lead to a rather strong formation of free bisphenol A. The use of the process according to the invention is therefore particularly worthwhile for molding compounds containing such fillers.
Die anorganischen Füllstoffe gemäß Komponente C können vollständig oder partiell mit einer von Schlichte oberflächenmodifiziert sein, welche mindestens eine oder eine Kombination mehrerer organischer Substanzen enthält, welche zum Teil chemisch an den anorganischen Füllstoff gebunden sein können (beispielsweise bei deren Funktion als Haftvermittler), zum anderen Teil frei vorliegen können, d.h. ungebunden den anorganischen Füllstoff physikalisch benetzen. Der freie, d.h. nicht chemisch an den anorganischen Füllstoff angebundene Anteil dieser Schlichte lässt sich mittels Extraktion, zum Beispiel und bevorzugt in Dichlormethan, separieren und einer Analytik zuführen. The inorganic fillers according to component C can be fully or partially surface-modified with a sizing agent containing at least one or a combination of several organic substances, some of which may be chemically bound to the inorganic filler (for example, when acting as an adhesion promoter), while others may be free, i.e., physically wetting the inorganic filler. The free portion of this sizing agent, i.e., not chemically bound to the inorganic filler, can be separated by extraction, for example and preferably in dichloromethane, and subjected to analysis.
Geeignete Glasfasern gemäß Komponente C werden vorzugsweise aus E-, A- oder C-Glas hergestellt. Der mittlere Durchmesser der Glasfaser beträgt bevorzugt 5 bis 25 pm, besonders bevorzugt 6 bis 20 pm. höchst bevorzugt 7 bis 15 pm. Schnittglasfasem weisen eine mittlere Schnittlänge von bevorzugt 1 bis 10 mm, bevorzugt von 2,0 bis 7,5 mm, insbesondere bevorzugt von 2,5 bis 5,0 mm auf. Suitable glass fibers according to component C are preferably made from E, A, or C glass. The average diameter of the glass fiber is preferably 5 to 25 μm, particularly preferably 6 to 20 μm, most preferably 7 to 15 μm. Chopped glass fibers have an average cut length of preferably 1 to 10 mm, preferably 2.0 to 7.5 mm, and particularly preferably 2.5 to 5.0 mm.
Besonders bevorzugt kommen Glasfasern mit einem Aspektverhältnis, das heißt einem Quotienten aus mittlerer Faserlänge zu mittlerem Faserdurchmesser, von mindestens 100, besonders bevorzugt von mindestens 200, insbesondere bevorzugt von mindestens 300 zum Einsatz. Particularly preferably, glass fibers with an aspect ratio, i.e. a quotient of average fiber length to average fiber diameter, of at least 100, particularly preferably of at least 200, especially preferably of at least 300 are used.
Die zuvor genannten geometrischen Merkmale der Glasfasern (Länge, Durchmesser und Aspektverhältnis) werden an der eingesetzten Komponente C (das heißt vor der Herstellung der im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Formmasse und insbesondere vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens) ermittelt. Naturgemäß kann bei der Herstellung der Formmassen und Formkörper durch physikalische Mischprozesse, Compoundierung beziehungsweise thermische Formgebung eine Reduktion dieses Aspektverhältnisses durch beispielsweise Scherung nicht ausgeschlossen werden, so dass die Glasfasern der im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Formmassen und in hergestellten Formkörpem in der Regel ein geringeres Aspektverhältnis als ursprünglich an der eingesetzten Komponente C ermittelt aufweisen. The previously mentioned geometric characteristics of the glass fibers (length, diameter and aspect ratio) are determined on the component C used (i.e. before the production of the inventive method of the molding composition used and in particular before carrying out the method according to the invention). Naturally, during the production of the molding compositions and molded articles by physical mixing processes, compounding or thermal shaping, a reduction in this aspect ratio due, for example, to shearing cannot be ruled out, so that the glass fibers of the molding compositions used in the method according to the invention and in the molded articles produced generally have a lower aspect ratio than originally determined for component C used.
Geeignete Quarzverbindungen sind beispielsweise und bevorzugt solche, die zu über 97 Gew.-% aus Siliciumdioxid (Quarz) aufgebaut sind. Die Komgestalt ist dabei sphärisch und/oder annähernd sphärisch. Suitable quartz compounds include, for example, and preferably, those that contain more than 97% silicon dioxide (quartz) by weight. The grain shape is spherical and/or nearly spherical.
Bei den Quarzverbindungen handelt es sich bevorzugt um feinteilige (amorphe) Quarzgutmehle, die durch eisenfreie Mahlung mit nachfolgender Windsichtung aus elektrisch erschmolzenem Siliciumdioxid hergestellt werden. Ebenso ist es möglich, Quarzmehle hergestellt aus aufbereitetem Quarzsand zu verwenden. The quartz compounds are preferably finely divided (amorphous) quartz powders, which are produced by iron-free grinding followed by air separation from electrically melted silicon dioxide. It is also possible to use quartz powders made from processed quartz sand.
Kommerziell verfügbare Quarzgutmehle sind beispielsweise Amosil™ FW200 oder Amosil™ FW600 der Firma Quarzwerke GmbH (Deutschland). Kommerziell verfügbare Quarzmehle sind beispielsweise Sikron™ SF300, Sikron™ SF600, Sikron™ SF800, Silbond™ SF600 EST der Firma Quarzwerke GmbH (Deutschland) oder Mikro-Dorsilit™ 120 der Firma QUARZSANDE GmbH (Österreich). Commercially available fused silica flours include Amosil™ FW200 or Amosil™ FW600 from Quarzwerke GmbH (Germany). Commercially available quartz flours include Sikron™ SF300, Sikron™ SF600, Sikron™ SF800, Silbond™ SF600 EST from Quarzwerke GmbH (Germany), and Mikro-Dorsilit™ 120 from QUARZSANDE GmbH (Austria).
Als Talk im Sinne der Erfindung kommen alle Füllstoffe auf Basis von Talk infrage, die der Fachmann mit Talk bzw. Talkum verbindet. Insbesondere kommen alle Füllstoffe, die kommerziell angeboten werden und deren Produktbeschreibungen als charakterisierende Merkmale die Begriffe Talk bzw. Talkum enthalten, in Frage. For the purposes of the invention, talc includes all talc-based fillers that a person skilled in the art associates with talc or talcum. In particular, all commercially available fillers whose product descriptions include the terms talc or talcum as characterizing features are suitable.
Es können auch Mischungen verschiedener mineralischer Füllstoffe auf Basis von Talk zum Einsatz kommen. Mixtures of different mineral fillers based on talc can also be used.
Erfindungsgemäß sind mineralische Füllstoffe bevorzugt, die einen Gehalt an Talk nach DIN 55920 (Version von 2006) von größer 80 Gew.-%, bevorzugt größer 95 Gew.-% und besonders bevorzugt größer 98 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse an Füllstoff aufweisen. According to the invention, mineral fillers are preferred which have a talc content according to DIN 55920 (version of 2006) of greater than 80% by weight, preferably greater than 95% by weight and particularly preferably greater than 98% by weight, based on the total mass of filler.
Unter Talk wird ein natürlich vorkommender oder synthetisch hergestellter Talk verstanden. Talc is a naturally occurring or synthetically produced talc.
Reiner Talk hat die chemische Zusammensetzung 3MgO 4SiÖ2 H2O und somit einen MgO-Gehalt von 31,9 Gew. %, einen SiÖ2 Gehalt von 63,4 Gew. % und einen Gehalt an chemisch gebundenem Wasser von 4,8 Gew. %. Es handelt sich um ein Silikat mit Schichtstruktur. Pure talc has the chemical composition 3MgO 4SiO2 H2O and thus an MgO content of 31.9 wt.%, an SiO2 content of 63.4 wt.%, and a chemically bound water content of 4.8 wt.%. It is a silicate with a layered structure.
Natürlich vorkommende Talkmaterialien besitzen im allgemeinen nicht die oben aufgeführte Idealzusammensetzung, da sie durch partiellen Austausch des Magnesiums durch andere Elemente, durch partiellen Austausch von Silizium durch z.B. Aluminium und/oder durch Verwachsungen mit anderen Mineralien wie z.B. Dolomit, Magnesit und Chlorit verunreinigt sind. Naturally occurring talc materials generally do not have the ideal composition listed above, as they are partially replaced by other elements, are contaminated by partial replacement of silicon by, for example, aluminum and/or by intergrowths with other minerals such as dolomite, magnesite and chlorite.
Die als Komponente C zum Einsatz kommenden Talksorten zeichnen sich bevorzugt aus durch eine besonders hohe Reinheit, gekennzeichnet durch einen MgO-Gehalt von 28 bis 35 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 33 Gew.-%, besonders bevorzugt 30,5 bis 32 Gew.-% und einen SiCE-Gehalt von 55 bis 65 Gew.-%, bevorzugt 58 bis 64 Gew.-%, besonders bevorzugt 60 bis 62,5 Gew.-%. Die besonders bevorzugten Talktypen zeichnen sich des Weiteren durch einen AEOs-Gchalt von kleiner als 5 Gew.- %, besonders bevorzugt kleiner als 1 Gew.-%, insbesondere kleiner als 0,7 Gew.-%, aus. The talc types used as component C are preferably characterized by particularly high purity, characterized by an MgO content of 28 to 35 wt.%, preferably 30 to 33 wt.%, particularly preferably 30.5 to 32 wt.%, and an SiCE content of 55 to 65 wt.%, preferably 58 to 64 wt.%, particularly preferably 60 to 62.5 wt.%. The particularly preferred talc types are further characterized by an AEOs content of less than 5 wt.%, particularly preferably less than 1 wt.%, in particular less than 0.7 wt.%.
Vorteilhaft und insofern bevorzugt ist insbesondere der Einsatz des erfindungsgemäßen Talkes in Form von feinvermahlenen Typen mit einer mittleren Teilchengröße dso von <10 pm, bevorzugt <5 pm, weiter bevorzugt <4 pm und besonders bevorzugt <3 pm. Größere mittlere Teilchengrößen wirken sich nachteilig auf die mechanischen Eigenschaften der erfmdungsgemäßen Formmassen und daraus hergestellter Formteile aus. Particularly advantageous and therefore preferred is the use of the talc according to the invention in the form of finely ground grades with an average particle size d50 of <10 pm, preferably <5 pm, more preferably <4 pm, and particularly preferably <3 pm. Larger average particle sizes have a detrimental effect on the mechanical properties of the molding compositions according to the invention and molded parts produced therefrom.
Vorteilhaft und bevorzugt ist weiterhin der Einsatz des Talks mit einer mittleren Teilchengröße dso von >0,2 pm, bevorzugt >0,5 pm, weiter bevorzugt >1 pm und besonders bevorzugt >2 pm. Kleinere mittlere Teilchengrößen wirken sich nachteilig auf den Gehalt an freiem Bisphenol-A in den erfmdungsgemäßen Formmassen und daraus hergestellten Formteile aus. Furthermore, it is advantageous and preferred to use talc with an average particle size d50 of >0.2 pm, preferably >0.5 pm, more preferably >1 pm, and particularly preferably >2 pm. Smaller average particle sizes have a detrimental effect on the content of free bisphenol A in the molding compositions according to the invention and moldings produced therefrom.
Insofern ist es besonders vorteilhaft, Talk mit einer mittleren Teilchengröße dso von 0,2 bis 10 pm, bevorzugt 0,5 bis 5 pm, weiter bevorzugt 1 bis 4 pm und besonders bevorzugt 2 bis 3 pm einzusetzen. Die Herstellung von Talk dieser geometrischen Partikelabmessungen kann beispielsweise und bevorzugt durch Nassvermahlung unter Zusatz von beispielsweise und bevorzugt Wasser erfolgen. Die mittlere Teilchengröße dso ist der Durchmesser, gemessen per Sedimentationsanalyse gemäß ISO 13317-3 (Version 2001-03), oberhalb und unterhalb dessen jeweils 50 Gew.-% der Teilchen liegen. Es können auch Mischungen von Talk-Typen eingesetzt werden, die sich in ihrer mittleren Teilchengröße dso unterscheiden. In this respect, it is particularly advantageous to use talc with an average particle size d50 of 0.2 to 10 pm, preferably 0.5 to 5 pm, more preferably 1 to 4 pm, and particularly preferably 2 to 3 pm. Talc with these geometric particle dimensions can be produced, for example, and preferably, by wet grinding with the addition of, for example, and preferably, water. The average particle size d50 is the diameter, measured by sedimentation analysis according to ISO 13317-3 (version 2001-03), above and below which 50% by weight of the particles lie. Mixtures of talc types that differ in their average particle size d50 can also be used.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden Talktypen haben bevorzugt eine obere Teilchen- bzw. Korngröße d^. ebenfalls gemessen per Sedimentationsanalyse gemäß ISO 13317-3 (Version 2001- 03), kleiner 30 pm, bevorzugt kleiner 20 pm, besonders bevorzugt kleiner 10 pm und insbesondere bevorzugt kleiner 8 pm. The talc types to be used according to the invention preferably have an upper particle or grain size d^, also measured by sedimentation analysis according to ISO 13317-3 (version 2001-03), of less than 30 pm, preferably less than 20 pm, particularly preferably less than 10 pm and especially preferably less than 8 pm.
Im Hinblick auf die Verarbeitung und Herstellung der Formmassen ist auch der Einsatz eines kompaktierten Talks vorteilhaft. Die Herstellung von kompaktiertem Talk kann beispielsweise und bevorzugt durch Abmischung des vermahlenen Talks mit Wasser und optional weiteren Prozesshilfsstoffen und anschließender Verpressung unter erhöhtem Druck erfolgen. Der eingesetzte Talk kann bedingt durch die Verarbeitung zur Formmasse bzw. zu Formkörpem in der Formmasse bzw. im Formkörper einen kleineren d ?- bzw. dso-Wert aufweisen, als in der ursprünglich eingesetzten Form. With regard to the processing and production of molding compounds, the use of compacted talc is also advantageous. Compacted talc can be produced, for example, and preferably, by mixing the ground talc with water and optionally other processing aids, followed by compression under increased pressure. Due to the processing into the molding compound or molded articles, the talc used may have a smaller d ? or d 50 value in the molding compound or molded article than in the originally used form.
Als Komponente C kann auch Kaolin, bevorzugt ein kalziniertes Kaolin eingesetzt werden. Kaolin, preferably calcined kaolin, can also be used as component C.
Der Hauptbestandteil des natürlich vorkommenden Kaolins ist der Kaolinit, AE OHfil&Os], Nebenbestandteile sind Feldspäte, Glimmer und Quarz. Neben dieser Zusammensetzung können auch Kaoline verwendet werden, die anstelle von oder neben Kaolinit auch Nakrit, Dickit, Halloysit und hydratisiertes Halloysit enthalten. The main component of naturally occurring kaolin is kaolinite (AE OHfil&Os). Minor components are feldspars, mica, and quartz. In addition to this composition, kaolins can also be used that contain nacrite, dickite, halloysite, and hydrated halloysite instead of or in addition to kaolinite.
Das erfindungsgemäße kalzinierte Kaolin wird erhalten durch Wärmebehandlung eines Kaolins bei mindestens 500°C, vorzugsweise von 850°C bis 1100°C. Die Hydroxylgruppen, die einen Teil der Kristallstruktur des Kaolins bilden, gehen während dieser Wärmebehandlung verloren und das Kaolin geht in kalziniertes Kaolin über. The calcined kaolin according to the invention is obtained by heat treating a kaolin at at least 500°C, preferably from 850°C to 1100°C. The hydroxyl groups that form part of the crystal structure of the kaolin are lost during this heat treatment, and the kaolin is transformed into calcined kaolin.
Weiterhin können als anorganischer Füllstoff erfindungsgemäß auch, optional organisch oberflächenmodifizierte Wollastonite eingesetzt werden. Organisch oberflächenmodifizierte Wollastonite besitzen vorzugsweise einen Kohlenstoffgehalt bezogen auf den Wollastoniten von größer 0,1 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 2 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,3 bis 1 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,3 bis 0,6 Gew.-%, bestimmt nach Elementaranalyse. Solche Wollastonite sind käuflich erhältlich, beispielsweise unter dem Handelsnamen Nyglos™ der Firma NY CO Minerals Inc. Willsboro, NY, USA und den Typenbezeichnungen Nyglos™ 4 oder Nyglos™ 5, beziehungsweise - im Falle von oberflächenmodifizierten Wollastoniten - unter den Typenbezeichnungen Nyglos™ 4-10992 oder Nyglos™ 5-10992. Furthermore, organically surface-modified wollastonites can also be used as inorganic fillers according to the invention, optionally. Organically surface-modified wollastonites preferably have a carbon content based on the wollastonite of greater than 0.1 wt. %, preferably 0.2 to 2 wt. %, more preferably 0.3 to 1 wt. %, most preferably 0.3 to 0.6 wt. %, determined by elemental analysis. Such wollastonites are commercially available, for example under the trade name Nyglos™ from NY CO Minerals Inc., Willsboro, NY, USA, and the type designations Nyglos™ 4 or Nyglos™ 5, or—in the case of surface-modified wollastonites—under the type designations Nyglos™ 4-10992 or Nyglos™ 5-10992.
Bevorzugte Wollastonite haben ein mittleres Aspekt-Verhältnis, also ein Verhältnis der mittleren Länge der Faser zum mittleren Durchmesser, von >6, insbesondere >7 und einen mittleren Faserdurchmesser von 1 bis 15 pm, bevorzugt 2 bis 10 pm, insbesondere von 4 bis 8 pm. Preferred wollastonites have an average aspect ratio, i.e. a ratio of the average length of the fiber to the average diameter, of >6, in particular >7 and an average fiber diameter of 1 to 15 pm, preferably 2 to 10 pm, in particular 4 to 8 pm.
Ein weiterer geeigneter anorganischer Füllstoff ist Calciumcarbonat CaCO,. Calciumcarbonat kommt natürlich vor in Form von Mineralien wie Calcit, Aragonit und Vaterit sowie als Hauptbestandteil von Kalkstein, Kreide und Marmor. Calciumcarbonat kann auch synthetisch hergestellt werden, was aufgrund der höheren Reinheit vorteilhaft sein kann. Bevorzugt wird Calciumcarbonat mit einem mittleren Teilchendurchmesser dso von 0,1 bis 5 pm eingesetzt. Another suitable inorganic filler is calcium carbonate (CaCO3). Calcium carbonate occurs naturally in the form of minerals such as calcite, aragonite, and vaterite, and is a major component of limestone, chalk, and marble. Calcium carbonate can also be produced synthetically, which can be advantageous due to its higher purity. Calcium carbonate with an average particle diameter d50 of 0.1 to 5 pm is preferred.
Ein weiterer geeigneter anorganischer Füllstoff ist Aluminiumhydroxid A1(OH)3. Aluminiumhydroxid kommt natürlich vor in Form von Mineralien wie Gibbsit, Bayerit und Nordstandit. Aluminiumhydroxid kann auch synthetisch hergestellt werden, was aufgrund der höheren Reinheit vorteilhaft sein kann. Bevorzugt wird Calciumcarbonat mit einem mittleren Teilchendurchmesser dso von 1 bis 5 pm eingesetzt. Another suitable inorganic filler is aluminum hydroxide A1(OH)3. Aluminum hydroxide occurs naturally in the form of minerals such as gibbsite, bayerite, and nordstandite. Aluminum hydroxide can also be produced synthetically, which is due to the higher purity can be advantageous. Calcium carbonate with an average particle diameter d50 of 1 to 5 pm is preferred.
Ein weiterer geeigneter anorganischer Füllstoff ist Glimmer oder Metalloxid-beschichteter Glimmer. Der Glimmer kann natürlich vorkommender oder synthetisch hergestellter Glimmer sein, wobei letzterer aufgrund der üblicherweise höheren Reinheit bevorzugt ist. Glimmer, der aus der Natur gewonnen wird, ist üblicherweise von weiteren Mineralien begleitet. „Glimmer“ bei aus der Natur gewonnenem anorganischen Füllstoff umfasst mit der angegebenen Menge auch entsprechende Verunreinigungen. Der Glimmer ist vorzugsweise Muskovit-basiert, d.h. er umfasst bevorzugt mindestens 60 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, noch weiter bevorzugt mindestens 85 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 90 Gew. % Muskovit, bezogen auf das Gesamtgewicht des Glimmeranteils. Another suitable inorganic filler is mica or metal oxide-coated mica. The mica can be naturally occurring or synthetically produced mica, the latter being preferred due to its typically higher purity. Mica obtained from nature is usually accompanied by other minerals. "Mica" in the case of naturally obtained inorganic filler also includes corresponding impurities in the stated amount. The mica is preferably muscovite-based, i.e., it preferably comprises at least 60 wt.%, more preferably at least 70 wt.%, even more preferably at least 85 wt.%, particularly preferably at least 90 wt.% muscovite, based on the total weight of the mica content.
Bei Metalloxid-beschichteten Glimmern umfasst die Metalloxid-Beschichtung vorzugsweise eine oder mehrere Beschichtungsschichten, enthaltend Titandioxid, Zinnoxid, Aluminiumoxid und/oder Eisenoxid, wobei das Metalloxid weiter bevorzugt Eisen(III)-oxid (Fe2O3), Eisen(II, III)-oxid (Fe3O4, eine Mischung aus Fe2O3 und FeO) und/oder Titandioxid ist, besonders bevorzugt Titandioxid. Derartige Metalloxid-beschichteten Glimmer kommen in der Regel als Effektpigment zum Einsatz. In metal oxide-coated micas, the metal oxide coating preferably comprises one or more coating layers containing titanium dioxide, tin oxide, aluminum oxide, and/or iron oxide, with the metal oxide more preferably being iron(III) oxide (Fe2O3), iron(II,III) oxide (Fe3O4, a mixture of Fe2O3 and FeO), and/or titanium dioxide, particularly preferably titanium dioxide. Such metal oxide-coated micas are typically used as effect pigments.
Die mittlere Partikelgröße (dso) des optional Metalloxid-beschichteten Glimmers, bestimmt mittels Laserdiffraktometrie an einer wässrigen Aufschlämmung des Pigments, beträgt bevorzugt 1 bis 100 pm, bei synthetischem Glimmer weiter bevorzugt 5 bis 80 pm und bei natürlichem Glimmer weiter bevorzugt 3 bis 30 pm, generell bei Glimmer besonders bevorzugt 3,5 bis 15 pm, ganz besonders bevorzugt 4,0 bis 10 pm, äußerst bevorzugt 4,5 bis 8,0 pm. The average particle size (d50) of the optionally metal oxide-coated mica, determined by means of laser diffractometry on an aqueous slurry of the pigment, is preferably 1 to 100 pm, for synthetic mica more preferably 5 to 80 pm and for natural mica more preferably 3 to 30 pm, generally for mica more preferably 3.5 to 15 pm, very particularly preferably 4.0 to 10 pm, extremely preferably 4.5 to 8.0 pm.
Kommerziell verfügbare geeignete Glimmer sind beispielsweise Produkte der Produktgruppe Tremica™ der Firma HPF Minerals (Quarzwerke Gruppe, Deutschland). Commercially available suitable micas include products from the Tremica™ product group from HPF Minerals (Quarzwerke Group, Germany).
Als Komponente C oder als Teil der Komponente C können bevorzugt auch ein oder mehrere Pigmente (anorganische Farbmittel) eingesetzt werden. One or more pigments (inorganic colorants) can also preferably be used as component C or as part of component C.
Unter Pigment wird dabei eine farbgebende Substanz verstanden. Beispiele solcher Pigmente sind Titandioxid, Ruß, Bismutpigmente, Metalloxide, Metallhydroxide, Metallsulfide, Ultramarin, Aquamarin, Cadmiumpigmente, Chrompigmente, Schwefel-haltige Pigmente wie Cadmium Rot and Cadmium Gelb, Eisencyanid basierte Pigmente wie Berliner Blau, Oxid-Pigmente wie Zinkoxid, rotes Eisenoxid, schwarzes Eisenoxid, Chromoxid, Titangelb, Zink-Eisen basiertes Braun, Titan- Cobalt basiertes Grün, Cobaltblau, Kupfer-chrom basiertes Schwarz und Kupfer-Eisen basiertes Schwarz oder Chrom-basierte Pigmente wie Chromgelb und Zinkoxid. Verschiedene Titanate wie - TI - z.B. Nickel-Antimon Titanat und Chrom -Antimon-Titanat in Gelb Pigmenten oder Aluminate vom Spinell Typ in Grün- bzw. Blau-Pigmenten können ebenfalls eingesetzt werden. Dies sind beispielsweise Cobalt-Titan Spinelle oder Cobalt-Chrom Spinelle. A pigment is understood to be a coloring substance. Examples of such pigments are titanium dioxide, carbon black, bismuth pigments, metal oxides, metal hydroxides, metal sulfides, ultramarine, aquamarine, cadmium pigments, chrome pigments, sulfur-containing pigments such as cadmium red and cadmium yellow, iron cyanide-based pigments such as Prussian blue, oxide pigments such as zinc oxide, red iron oxide, black iron oxide, chromium oxide, titanium yellow, zinc-iron based brown, titanium-cobalt based green, cobalt blue, copper-chromium based black and copper-iron based black or chromium-based pigments such as chrome yellow and zinc oxide. Various titanates such as - TI - e.g., nickel-antimony titanate and chromium-antimony titanate in yellow pigments or spinel-type aluminates in green or blue pigments can also be used. These include, for example, cobalt-titanium spinels or cobalt-chromium spinels.
Es handelt sich um natürlich vorkommende, synthetisch hergestellte oder modifizierte natürlich vorkommende Pigmente oder Mischungen daraus. These are naturally occurring, synthetically produced or modified naturally occurring pigments or mixtures thereof.
Die Titandioxid-Pigmente weisen bevorzugt eine der Kristallstrukturmodifikation von Rutil, Anatas oder Brookit auf. Die bevorzugte Modifikation ist Rutil. The titanium dioxide pigments preferably have one of the crystal structure modifications rutile, anatase, or brookite. The preferred modification is rutile.
Erfmdungsgemäße Titandioxid Pigmente haben ein Dichte (gemäß DIN EN ISO 787-10) von 3,6 bis 4,4 g/cm3, bevorzugt von 3,8 bis 4,3 g/cm3, besonders bevorzugt von 4,0 bis 4,2 g/cm3. Titanium dioxide pigments according to the invention have a density (according to DIN EN ISO 787-10) of 3.6 to 4.4 g/cm 3 , preferably of 3.8 to 4.3 g/cm 3 , particularly preferably of 4.0 to 4.2 g/cm 3 .
Die Titandioxid Pigmente können in bekannterWeise nach dem Sulfat-Verfahren oder dem Chlorid- Verfahren aus natürlichen Rohstoffen wie Ilmenit, Rutil-Erz oder TiO2-Schlacke gewonnen werden. Die Pigmente können eine anorganische Oberflächenmodifizierung aufweisen, bevorzugt auf Basis von Aluminium-Verbindungen. Der Anteil an Titandioxid (gemäß DIN EN ISO 591) ist bevorzugt > 90 Gew.-%, besonders bevorzugt > 92 Gew.-%, weiter bevorzugt > 95 Gew.-%. The titanium dioxide pigments can be obtained in a known manner using the sulfate process or the chloride process from natural raw materials such as ilmenite, rutile ore, or TiO2 slag. The pigments can have an inorganic surface modification, preferably based on aluminum compounds. The proportion of titanium dioxide (according to DIN EN ISO 591) is preferably > 90 wt.%, particularly preferably > 92 wt.%, further preferably > 95 wt.%.
In bevorzugter Ausführungsform weisen die Pigmente eine Ölabsorption (gemäß ISO787-5) von 5 bis 50 g / 100 g Pigment, weiter bevorzugt von 10 bis 25 g / 100 g Pigment und besonders bevorzugt von 12 bis 18 g / 100 g Pigment auf. In a preferred embodiment, the pigments have an oil absorption (according to ISO787-5) of 5 to 50 g / 100 g pigment, more preferably of 10 to 25 g / 100 g pigment and particularly preferably of 12 to 18 g / 100 g pigment.
Komponente D Component D
Die im erfmdungsgemäßen Verfahren eingesetzte Formmasse enthält als Komponente D optional mindestens ein basisches organisches Farbmittel. Solche Farbmittel (oder auch Farbstoffe genannt) sind z.B. Phthalocyanin-abgeleitete Farbstoffe wie Kupfer-Phthalocyanin Blau and Kupfer Phthalocyanin Grün, kondensierte poly cyclische Farbstoffe und Pigmente wie Azo-basierende (z.B. Nickel-Azogelb), Schwefel-Indigo-Farbstoffe, Perynon-basierte, Perylene-basierte, Chinacridon- abgeleitete, Dioxazin-basierte, Isoindolinon-basierte und Chinophthalon-abgeleitete Derivate, Anthrachinon-basierte, heterocyclische Systeme usw. Von diesen sind Cyaninderivate, Chinolinderivate, Anthrachinonderivate, Phthalocyaninderivate bevorzugt. Konkrete Beispiele für Handelsprodukte wären z.B. MACROLEX Blau RR ®, MACROLEX Violett 3R®, MACROLEX Violett B® (Lanxess AG, Deutschland), Sumiplast Violett RR, Sumiplast Violett B, Sumiplast Blau OR, (Sumitomo Chemical Co., Ltd.), Diaresin Violett D, Diaresin Blau G, Diaresin Blau N (Mitsubishi Chemical Corporation), Heliogen Blau oder Heliogen Grün (BASF AG, Deutschland). The molding compound used in the process according to the invention optionally contains at least one basic organic colorant as component D. Such colorants (or dyes) include, for example, phthalocyanine-derived dyes such as copper phthalocyanine blue and copper phthalocyanine green; condensed polycyclic dyes and pigments such as azo-based (e.g., nickel azo yellow), sulfur indigo dyes; perynone-based, perylene-based, quinacridone-derived, dioxazine-based, isoindolinone-based, and quinophthalone-derived derivatives; anthraquinone-based, heterocyclic systems, etc. Of these, cyanine derivatives, quinoline derivatives, anthraquinone derivatives, and phthalocyanine derivatives are preferred. Concrete examples of commercial products would be MACROLEX Blue RR®, MACROLEX Violet 3R®, MACROLEX Violet B® (Lanxess AG, Germany), Sumiplast Violet RR, Sumiplast Violet B, Sumiplast Blue OR, (Sumitomo Chemical Co., Ltd.), Diaresin Violet D, Diaresin Blue G, Diaresin Blue N (Mitsubishi Chemical Corporation), Heliogen Blue or Heliogen Green (BASF AG, Germany).
Komponente E Component E
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Schritt a) des erfmdungsgemäßen Verfahrens in Anwesenheit eines Katalysators durchgeführt. Dadurch kann das Verfahren bei moderaten Temperaturen und/oder mit geringen Verweilzeiten der Formmasse sowie der Komponente B in der Schmelze ausgefuhrt werden. Beides ist günstig, um die Gefahr einer thermischen Schädigung der Formmasse zu verringern. In a preferred embodiment, step a) of the process according to the invention is carried out in the presence of a catalyst. This allows the process to be carried out at moderate Temperatures and/or with short residence times of the molding compound and component B in the melt. Both are beneficial in reducing the risk of thermal damage to the molding compound.
Grundsätzlich eignen sich verschiedene Arten von Katalysatoren, um die Reaktion von OH-Gruppen mit OH-reaktiven Substanzen zu katalysieren. Hierunter fallen saure, nukleophile und basische Katalysatoren. Geeignete Katalysatoren sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der Katalysatoren mit möglichst geringer Wechselwirkung mit der Poly carbonat Polymerkette. In principle, various types of catalysts are suitable for catalyzing the reaction of OH groups with OH-reactive substances. These include acidic, nucleophilic, and basic catalysts. Suitable catalysts are preferably selected from the group of catalysts with the lowest possible interaction with the polycarbonate polymer chain.
Der Katalysator ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus, Zinnverbindungen, Borverbindungen, Phosphorverbindungen, Siliciumverbindungen, Germaniumverbindungen, Übergangsmetallverbindungen (wie beispielsweise Titanverbindungen, Manganverbindungen, Zirkoniumverbindungen und Zinkverbindungen), Antimonverbindungen, Stickstoffverbindungen, , Schwefelverbindungen Alkalimetallverbindungen, Erdalkalimetallverbindungen und deren Mischungen, weiter bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phosphorverbindungen, Antimonverbindungen, Übergangsmetallverbindungen, Stickstoffverbindungen und Schwefelverbindungen sowie Mischungen daraus. The catalyst is preferably selected from the group consisting of tin compounds, boron compounds, phosphorus compounds, silicon compounds, germanium compounds, transition metal compounds (such as titanium compounds, manganese compounds, zirconium compounds and zinc compounds), antimony compounds, nitrogen compounds, sulfur compounds, alkali metal compounds, alkaline earth metal compounds and mixtures thereof, more preferably selected from the group consisting of phosphorus compounds, antimony compounds, transition metal compounds, nitrogen compounds and sulfur compounds and mixtures thereof.
In einer weiter bevorzugten Ausfuhrungsform enthält der Katalysator kein Aluminiumoxidhydroxid. In einer bevorzugten Ausfuhrungsform basiert der Katalysator auf mindestens einem Übergangsmetallkation In a further preferred embodiment, the catalyst does not contain aluminum oxide hydroxide. In a preferred embodiment, the catalyst is based on at least one transition metal cation
Bei den Phosphorverbindungen handelt es sich bevorzugt um Phosphine, Phosphate und Phosphoniumverbindungen, weiter bevorzugt Tetraphenylphosphonium. Bei den Schwefelverbindungen handelt es sich bevorzugt um Sulfonate, weiter bevorzugt um Triflat- Verbindungen. The phosphorus compounds are preferably phosphines, phosphates, and phosphonium compounds, more preferably tetraphenylphosphonium. The sulfur compounds are preferably sulfonates, more preferably triflate compounds.
In bevorzugter Ausfuhrungsform handelt es sich bei dem Katalysator um eine Verbindung, die Stickstoff enthält, weiter bevorzugt ausgewählt aus den Gruppe der Oxadiazole, Imidazoline, Pyridine, Ammoniumphosphate, In a preferred embodiment, the catalyst is a compound containing nitrogen, more preferably selected from the group of oxadiazoles, imidazolines, pyridines, ammonium phosphates,
Weiter bevorzugt handelt es sich um einen sauren Katalysator oder nucleophilen Katalysator. More preferably, it is an acidic catalyst or nucleophilic catalyst.
Besonders bevorzugt sind Stickstoffgruppen-haltige Katalysatoren, weiter bevorzugt basiert der Katalysator auf einer Ammoniumverbindung. Ebenso bevorzugt enthält der Katalysator ein konjugiertes -Elektronen System und Stickstoff. Particularly preferred catalysts are those containing nitrogen groups; more preferably, the catalyst is based on an ammonium compound. Likewise, the catalyst preferably contains a conjugated -electron system and nitrogen.
Ebenso bevorzugt sind solche Katalysatoren, welche sauer reagieren oder eine nicht zu hohe Basizität aufweisen. Dies entspricht einem Bereich bezogen auf dem pKs-Wert von -5,5 bis < 9,6. Katalysatoren, welche eine zu hohe Basizität aufweisen, katalysieren zusätzlich unerwünschte Abbaureaktionen wie zum Beispiel die Hydrolyse oder die Thermooxidation. Also preferred are catalysts that react acidically or exhibit a moderate basicity. This corresponds to a pKa value range of -5.5 to <9.6. Catalysts that have too high a basicity also catalyze undesirable degradation reactions such as hydrolysis or thermal oxidation.
In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform Verfahren basiert auf einer organischen Säure mit freien Carboxyl-Gruppen. In a further preferred embodiment, the process is based on an organic acid with free carboxyl groups.
Komponente F Component F
Als Komponente F können ein oder mehrere Polymeradditive und/oder Prozesshilfsstoffe und/oder weitere polymere Komponenten in der Formmasse enthalten sein, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Flammschutzmitteln, Antidrippingmitteln, Flammschutzsynergisten, Rauchinhibitoren, Gleit- und Entformungsmitteln, Nukleiermitteln, Antistatika, Leitfähigkeitsadditiven, Stabilisatoren (z.B. Hydrolyse-, Wärmealterungs- und UV-Stabilisatoren sowie Umesterungsinhibitoren), Fließfähigkeitspromotoren, Phasenverträglichkeitsvermittlern, von den Komponenten A und C verschiedenen polymeren Blendpartnem wie kautschukmodifizierten Pfropfpolymeren oder kautschukfreien Vinyl(co)polymeren sowie organischen Farbstoffen und Pigmenten. As component F, one or more polymer additives and/or processing aids and/or further polymeric components can be present in the molding compound, preferably selected from the group consisting of flame retardants, anti-drip agents, flame retardant synergists, smoke inhibitors, lubricants and mold release agents, nucleating agents, antistatic agents, conductivity additives, stabilizers (e.g. hydrolysis, heat aging and UV stabilizers as well as transesterification inhibitors), flow promoters, phase compatibilizers, polymeric blend partners other than components A and C, such as rubber-modified graft polymers or rubber-free vinyl (co)polymers, and organic dyes and pigments.
Als Gleit- und Entformungsmittel werden in bevorzugter Ausfuhrungsform Fettsäureester, besonders bevorzugt Fettsäureester des Pentaerythrits oder Glycerins, eingesetzt. In a preferred embodiment, fatty acid esters, particularly preferably fatty acid esters of pentaerythritol or glycerol, are used as lubricants and mold release agents.
In bevorzugter Ausfuhrungsform wird als Stabilisator mindestens ein Vertreter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus sterisch gehinderten Phenolen, organischen Phosphiten und Schwefelbasierten Co-Stabilisatoren eingesetzt. In a preferred embodiment, at least one member selected from the group consisting of sterically hindered phenols, organic phosphites and sulfur-based co-stabilizers is used as the stabilizer.
In besonders bevorzugter Ausfuhrungsform wird als Stabilisator mindestens ein Vertreter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Octadecyl-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat und Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphit eingesetzt. In a particularly preferred embodiment, at least one representative selected from the group consisting of octadecyl 3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate and tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphite is used as stabilizer.
Es ist auch möglich, dass Bestandteile gemäß Komponente E im erfindungsgemäßen Verfahren in Schritt a) zudosiert werden, um beispielsweise die Stabilität des Verfahrensprodukts, bei dem es sich um wiederum um eine Formmasse handelt, zu verbessern. It is also possible for components according to component E to be added in step a) in the process according to the invention, for example to improve the stability of the process product, which is again a molding compound.
In einer solchen bevorzugten Ausfuhrungsform in Schritt a) ein Thermostabilisator zugegeben, bevorzugt ein phosphorhaltiger Stabilisator, weiter bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus organischen Phosphiten, Phosphonaten oder Phosphaten oder Mischungen daraus, besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Triisooktylphosphat, Triphenylphosphin, oder organische Phosphiten wie z.B. Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphit, Bis(2,4-di-tert-butylphenyl) pentaerythritol diphosphit, Bis(2,6-di-tert-butyl-4-methylphenyl) pentaerythritol diphosphit, Tetrakis(2,4 di-tert-butylphenyl)(l,l 'biphenyl)-4-4'-(diylphosphonit) und weiteren Reaktionsprodukten von Phosphortrichlorid mit 1 , 1 Biphenyl und 2,4-bis( 1 , 1 -dimethylethyl)phenol. Der Stabilisator wird bevorzugt in einer Menge von 0,01 bis 0,3 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile der in Schritt a) eingesetzte Formmasse, zugegeben. In such a preferred embodiment, a thermal stabilizer is added in step a), preferably a phosphorus-containing stabilizer, more preferably selected from the group consisting of organic phosphites, phosphonates or phosphates or mixtures thereof, particularly preferably selected from the group consisting of triisoctyl phosphate, triphenylphosphine, or organic phosphites such as tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphite, bis(2,4-di-tert-butylphenyl)pentaerythritol diphosphite, bis(2,6-di-tert-butyl-4-methylphenyl)pentaerythritol diphosphite, tetrakis(2,4-di-tert-butylphenyl)(1,1'biphenyl)-4-4'-(diylphosphonite) and further reaction products of phosphorus trichloride with 1,1-biphenyl and 2,4-bis(1,1-dimethylethyl)phenol. The stabilizer is preferably added in an amount of 0.01 to 0.3 parts by weight based on 100 parts by weight of the molding compound used in step a).
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Implementation of the method according to the invention
Unter einer Formmasse wird ein Produkt verstanden, das erhalten wird, wenn eine Zusammensetzung enthaltend die Komponente A und optional weitere Komponenten C, D und F schmelzecompoundiert und schmelzextrudiert wird. Eine alternative Bezeichnung ist Compound. A molding compound is a product obtained by melt compounding and melt extruding a composition containing component A and optionally further components C, D, and F. An alternative term is compound.
Eine Formmasse, die einen Anteil an freiem BPA von mindestens 20 ppm aufweist, wird im erfmdungsgemäßen Verfahren im Schritt a) eingesetzt. Das erfmdungsgemäße Verfahren kann im Nachgang bei jeder Formmasse mit erhöhtem Gehalt an freiem BPA und bei jeglicher thermischer Verarbeitung der Formmasse durchgeführt werden, beispielsweise in einer ersten Alternative als Schmelzecompoundierung und in einer zweiten Alternative bei der Verarbeitung der Formmasse im Spritzgussverfahren. Wesentlich ist dabei nur, dass eine Formmasse enthaltend mindestens ein Polycarbonat und/oder Polyestercarbonat jeweils enthaltend Struktureinheiten abgeleitet von Bisphenol-A, wobei die Formmasse einen Gehalt an freiem Bisphenol-A von mindestens 20 ppm aufweist, in der Schmelze mit dem Polymer B in Kontakt gebracht wird und ein Durchmischen erfolgt. A molding compound having a free BPA content of at least 20 ppm is used in step a) of the process according to the invention. The process according to the invention can subsequently be carried out with any molding compound having an increased free BPA content and with any thermal processing of the molding compound, for example, in a first alternative as melt compounding and in a second alternative during injection molding. The only essential requirement is that a molding compound containing at least one polycarbonate and/or polyester carbonate, each containing structural units derived from bisphenol A, wherein the molding compound has a free bisphenol A content of at least 20 ppm, is brought into contact with the polymer B in the melt, and mixing takes place.
In Schritt a) des erfmdungsgemäßen Verfahrens wird die Formmasse aufgeschmolzen und bei einer Temperatur von 200 °C bis 350 °C durchmischt mit einem Polymer B wie oben beschrieben. In step a) of the process according to the invention, the molding compound is melted and mixed at a temperature of 200 °C to 350 °C with a polymer B as described above.
Dieser Schritt kann in üblichen Aggregaten wie beispielsweise Einwellenextrudem, gleichläufigen oder gegenläufigen Doppelwellenextrudem, Planetwalzenextrudem, Innenknetem oder Co-Knetem aber auch direkt im thermischen Verarbeitungsschritt wie zum Beispiel im Spritzguss durchgefuhrt werden. Bevorzugt wird ein Doppelwellenextruder oder ein Co-Kneter eingesetzt. This step can be performed in conventional units such as single-screw extruders, co-rotating or counter-rotating twin-screw extruders, planetary roller extruders, internal kneaders, or co-kneaders, but also directly in the thermal processing step, such as injection molding. A twin-screw extruder or co-kneader is preferred.
Optional kann in Schritt a) neben der Komponente B noch ein Katalysator gemäß Komponente E zugegeben werden. Dadurch kann der Anteil an freiem BPA noch weiter reduziert werden. Optionally, in step a), a catalyst according to component E can be added in addition to component B. This can further reduce the proportion of free BPA.
Es ist ebenfalls möglich, dass im Schritt a) weitere Bestandteile gemäß Komponente F zugegeben werden. It is also possible that in step a) further components according to component F are added.
Die Temperaturen betragen bevorzugt bei 220°C bis 330°C, ganz besonders bevorzugt 260°C bis 320°C. The temperatures are preferably between 220°C and 330°C, most preferably between 260°C and 320°C.
Die Verweilzeit der Komponenten in der Schmelze beträgt 10 Sekunden bis 5 Minuten, bevorzugt 15 Sekunden bis 3 Minuten. The residence time of the components in the melt is 10 seconds to 5 minutes, preferably 15 seconds to 3 minutes.
Schritt a) kann unter Vakuum oder bei Atmosphärendruck durchgefuhrt werden. Step a) can be carried out under vacuum or at atmospheric pressure.
Nach Schritt a) erfolgt in Schritt b) das Verfestigen der Schmelze durch Abkühlen. Dies kann beispielsweise in einem Wasserbad erfolgen, das am Ende des Extruders angeschlossen ist und durch das die Polymerschmelze durchgeführt wird. Damit wird durch das erfmdungsgemäße Verfahren eine Formmasse erhalten, die gegenüber der im Schritt a) eingesetzten Formmasse einen verringerten Gehalt an freiem Bisphenol-A aufweist. After step a), the melt is solidified by cooling in step b). This can be done, for example, in a water bath connected to the end of the extruder and through which the polymer melt is passed. Thus, the process according to the invention a molding compound is obtained which has a reduced content of free bisphenol A compared to the molding compound used in step a).
Ebenso kann am Ende des Spritzgussprozesses das erhaltende Bauteil im Spritzgusswerkzeug abkühlen und aushärten. Likewise, at the end of the injection molding process, the resulting component can cool and harden in the injection molding tool.
Die Formmasse kann auch nach Schritt b) in einem zusätzlichen thermischen Verarbeitungsschritt, wie zum Beispiel dem Schmelzecompondierprozess, mit weiteren Bestandteilen vermischt werden und damit eine Formmasse erhalten werden, die sich von der im Schritt a) eingesetzten Formmasse neben dem Gehalt an freiem BPA auch durch ihre Zusammensetzung unterscheidet. Alternativ können die weiteren Bestandteile auch in Schritt a) zudosiert werden. After step b), the molding compound can also be mixed with other components in an additional thermal processing step, such as melt compounding, to obtain a molding compound that differs from the molding compound used in step a) not only in its free BPA content but also in its composition. Alternatively, the other components can also be added in step a).
Die in der ersten Alternative des erfmdungsgemäßen Verfahrens inklusive aller optionalen Schritte erhaltene Formmasse wird beispielsweise in Form von Granulaten erhalten. Diese Granulate können in einem nachfolgenden Schritt zum Endprodukt (d.h. zu einem Formkörper) mit thermischen Verfahren umgearbeitet werden. Diese Umarbeitung kann beispielsweise durch Spritzguss, Extrusion und Blasformverfahren erfolgen. Eine weitere Form der Verarbeitung ist die Herstellung von Formkörpem durch Tiefziehen aus zuvor hergestellten Platten oder Folien. The molding compound obtained in the first alternative of the process according to the invention, including all optional steps, is obtained, for example, in the form of granules. These granules can be converted into the final product (i.e., a molded body) using thermal processes in a subsequent step. This conversion can be carried out, for example, by injection molding, extrusion, and blow molding. Another form of processing is the production of molded bodies by deep drawing from previously produced sheets or films.
Unabhängig hiervon wird die Reduktion von freiem BPA aber auch bei der direkten thermischen Umsetzung eines Premixes von Granulat der Formmasse und der Komponente B sowie optional einem Katalysator (wie beispielsweise im Spritzgussverfahren) gemäß der zweiten Alternative des erfmdungsgemäßen Verfahrens erreicht. Irrespective of this, the reduction of free BPA is also achieved by the direct thermal conversion of a premix of granules of the molding compound and component B and optionally a catalyst (such as in the injection molding process) according to the second alternative of the process according to the invention.
Beispiele für Formkörper sind (extrudierte) Folien, Profile, Gehäuseteile jeder Art, z.B. für Haushaltsgeräte wie Saftpressen, Kaffeemaschinen, Mixer; für Büromaschinen wie Monitore, Flatscreens, Notebooks, Drucker, Kopierer; Platten, Rohre, Elektroinstallationskanäle, Fenster, Türen und weitere Profile für den Bausektor (Innenausbau und Außenanwendungen) sowie Elektro- und Elektronikteile wie Schalter, Stecker und Steckdosen und Bauteile für Nutzfahrzeuge, insbesondere für den Automobilbereich, Innenausbauteile für Schienenfahrzeuge, Schiffe, Flugzeuge, Busse und andere Kraftfahrzeuge, Karosserieteile für Kraftfahrzeuge, Gehäuse von Kleintransformatoren enthaltenden Elektrogeräten, Gehäuse für Geräte zur Informationsverarbeitung und Übermittlung, Gehäuse und Verkleidung von medizinischen Geräten, Massagegeräte und Gehäuse dafür, Spielfahrzeuge für Kinder, flächige Wandelemente, Gehäuse für Sicherheitseinrichtungen, wärmeisolierte Transportbehältnisse, Formteile für Sanitär- und Badausrüstungen, Abdeckgitter für Lüfteröffhungen und Gehäuse für Gartengeräte. Examples of molded articles are (extruded) films, profiles, housing parts of all kinds, e.g. for household appliances such as juicers, coffee machines, blenders; for office machines such as monitors, flat screens, notebooks, printers, copiers; panels, pipes, electrical installation ducts, windows, doors and other profiles for the construction sector (interior and exterior applications) as well as electrical and electronic parts such as switches, plugs and sockets and components for commercial vehicles, in particular for the automotive sector, interior fittings for rail vehicles, ships, aircraft, buses and other motor vehicles, body parts for motor vehicles, housings of electrical devices containing small transformers, housings for information processing and transmission equipment, housings and cladding for medical devices, massage devices and housings therefor, toy vehicles for children, flat wall elements, housings for safety devices, heat-insulated transport containers, molded parts for sanitary and bathroom equipment, cover grilles for fan openings and housings for gardening equipment.
Im Folgenden werden weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgeführt. Further embodiments of the present invention are listed below.
1. Verfahren zur Reduzierung des Gehalts an freiem BPA von einer Formmasse umfassend die Schrite a) Bereitstellen einer Formmasse enthaltend 1. Process for reducing the content of free BPA in a molding compound comprising the steps a) providing a molding compound containing
A) mindestens ein Polycarbonat und/oder Polyestercarbonat jeweils enthaltend Struktureinheiten abgeleitet von Bisphenol-A, wobei die Formmasse frei ist von Vinylpolymeren und Olefmpolymeren, die jeweils mit OH- reaktiven Gruppen funktionalisiert sind b) Aufschmelzen und Durchmischen der Formmasse bei einer Temperatur von 200 °C bis 350 °C mit einem Polymer B ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vinylpolymeren und Olefmpolymeren, die jeweils mit OH-reaktiven Gruppen funktionalisiert sind, c) Verfestigen der Schmelze durch Abkühlen, wobei die Formmasse zu Beginn des Verfahrensschrits a) einen Gehalt an freiem Bisphenol-A von mindestens 20 ppm aufweist. A) at least one polycarbonate and/or polyester carbonate each containing structural units derived from bisphenol A, wherein the molding compound is free of vinyl polymers and olefin polymers which are each functionalized with OH-reactive groups b) melting and mixing the molding compound at a temperature of 200 °C to 350 °C with a polymer B selected from the group consisting of vinyl polymers and olefin polymers which are each functionalized with OH-reactive groups, c) solidifying the melt by cooling, wherein the molding compound has a free bisphenol A content of at least 20 ppm at the start of process step a).
2. Verfahren gemäß Ausführungsform 1, wobei die Formmasse entweder als Komponente C mindestens einen anorganischen Füllstoff und/oder mindestens ein basisches organisches Farbmitel gemäß Komponente D enthält oder wobei es sich bei dem Polycarbonat und/oder Polyestercarbonat gemäß Komponenten A um ein Rezyklatmaterial handelt 2. Process according to embodiment 1, wherein the molding compound contains either as component C at least one inorganic filler and/or at least one basic organic colorant according to component D or wherein the polycarbonate and/or polyester carbonate according to component A is a recycled material
3. Verfahren gemäß Ausführungsform 2, wobei das Rezyklat-Material ein Post-Consumer Rezyklat ist. 3. The method according to embodiment 2, wherein the recycled material is a post-consumer recycled material.
4. Verfahren gemäß Ausführungsform 2, wobei das Rezyklat-Material ein Post-Industrial Rezyklat ist. 4. The method according to embodiment 2, wherein the recycled material is a post-industrial recycled material.
5. Verfahren gemäß Ausführungsform 1, wobei die Komponente A Polycarbonat auf Basis von ausschließlich Bisphenol A ist. 5. The process according to embodiment 1, wherein component A is polycarbonate based exclusively on bisphenol A.
6. Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei in Schrit a) 0,2-10 Gewichtsteile, bevorzugt 0,5 bis 5 Gewichtsteile der Komponente B bezogen auf 100 Gewichtsteile der Formmasse eingesetzt werden. 7. Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Komponente B ein mittleres Molekulargewicht Mw gemessen durch Gelpermeationschromatographie bei Raumtemperatur gegen Polystyrol als Standard von mindestens 3000 g/mol aufweist. 6. Process according to one of the preceding embodiments, wherein in step a) 0.2-10 parts by weight, preferably 0.5 to 5 parts by weight of component B are used, based on 100 parts by weight of the molding composition. 7. Process according to one of the preceding embodiments, wherein component B has an average molecular weight Mw measured by gel permeation chromatography at room temperature against polystyrene as standard of at least 3000 g/mol.
8. Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ausfuhrungsformen, wobei die Komponente B ein mittleres Molekulargewicht Mw gemessen durch Gelpermeationschromatographie bei Raumtemperatur gegen Polystyrol als Standard von 5000 g/mol bis 200000 g/mol aufweist. 8. Process according to one of the preceding embodiments, wherein component B has an average molecular weight Mw measured by gel permeation chromatography at room temperature against polystyrene as standard of 5000 g/mol to 200000 g/mol.
9. Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ausfuhrungsformen, wobei die Komponente B ein mittleres Molekulargewicht Mw gemessen durch Gelpermeationschromatographie bei Raumtemperatur gegen Polystyrol als Standard von 6000 g/mol bis 150000 g/mol aufweist. 9. Process according to one of the preceding embodiments, wherein component B has an average molecular weight Mw measured by gel permeation chromatography at room temperature against polystyrene as standard of 6000 g/mol to 150000 g/mol.
10. Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ausfuhrungsformen, wobei das in Schritt a) eingesetzte Polymer B OH-reaktive Gruppen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carbonsäureanhydridgruppen und Epoxygruppen enthält. 10. Process according to one of the preceding embodiments, wherein the polymer B used in step a) contains OH-reactive groups selected from the group consisting of carboxylic anhydride groups and epoxy groups.
11. Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ausfuhrungsformen, wobei das in Schritt a) eingesetzte Polymer B OH-reaktive Gruppen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Maleinsäureanhydridgruppen oder Glycidylmethacrylat enthält. 11. Process according to one of the preceding embodiments, wherein the polymer B used in step a) contains OH-reactive groups selected from the group consisting of maleic anhydride groups or glycidyl methacrylate.
12. Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Formmasse als Komponente C mindestens einen anorganischen Füllstoff, und/oder mindestens ein basisches organisches Farbmittel gemäß Komponente D enthält. 12. Process according to one of the preceding embodiments, wherein the molding composition contains as component C at least one inorganic filler and/or at least one basic organic colorant according to component D.
13. Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Formmasse als Komponente C mindestens einen anorganischen Füllstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Titandioxid, Talk, Silika- Verbindungen und Effektpigmente auf Basis von Metalloxid- beschichteten Glimmern oder Glasfasern enthält. 13. Process according to one of the preceding embodiments, wherein the molding compound contains as component C at least one inorganic filler selected from the group consisting of titanium dioxide, talc, silica compounds and effect pigments based on metal oxide-coated micas or glass fibers.
14. Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Formmasse einen Gehalt an freiem Bisphenol A von 20 bis 2000 ppm aufweist. 14. Process according to one of the preceding embodiments, wherein the molding compound has a free bisphenol A content of 20 to 2000 ppm.
15. Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Formmasse einen Gehalt an freiem Bisphenol A von 50-1000 ppm aufweist. 15. Process according to one of the preceding embodiments, wherein the molding compound has a free bisphenol A content of 50-1000 ppm.
16. Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei Schritt a) in Anwesenheit eines Katalysators durchgeführt wird. Verfahren gemäß Ausfuhrungsform 16, wobei der Katalysator ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Phosphorverbindungen, Antimonverbindungen, Übergangsmetallverbindungen, Stickstoffverbindungen und Schwefelverbindungen sowie Mischungen daraus. Verfahren gemäß Ausfuhrungsform 16 oder 17, wobei der Katalysator sauer, basisch oder nukleophil katalysierend wirkt. Verfahren gemäß einer der Ausfuhrungsformen 16 bis 18, wobei der Katalysator einen pKs-Wert im Bereich vom -5,5 bis < 9,6 aufweist. Verfahren gemäß Ausfuhrungsform 16 bis 19, wobei der Katalysator Stickstoff enthält. Verfahren gemäß der Ausfuhrungsformen 16 bis 20, wobei der Katalysator auf einer Ammoniumverbindung basiert. Verfahren gemäß der Ausfuhrungsformen 16 bis 21, wobei der Katalysator ein konjugiertes n- Elektronen System und Stickstoff enthält Verfahren gemäß der Ausfuhrungsformen 16 bis 19, wobei der Katalysator auf einer Tetraphenylphosphonium-Verbindung basiert. Verfahren gemäß der Ausfuhrungsformen 16 bis 19, wobei der Katalysator auf mindestens einem Übergangsmetall-Kation basiert. Verfahren gemäß der Ausfuhrungsformen 16 bis 19, wobei der Katalysator auf einer sogenannten Triflat Verbindung basiert. Verfahren gemäß der Ausfuhrungsformen 16 bis 19, wobei der Katalysator auf einer organischen Säure mit freien Carboxyl-Gruppen basiert. Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ausfuhrungsformen 16 bis 26, wobei in Schritt a) 0,0005 bis 0,07 Gewichtsteile des Katalysators bezogen auf 100 Gewichtsteile der Formmasse eingesetzt werden. 28. Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ausfuhrungsformen 16 bis 26, wobei in Schrit a) 0,0015 bis 0,05 Gewichtsteile des Katalysators bezogen auf 100 Gewichtsteile der Formmasse eingesetzt werden. 16. Process according to any one of the preceding embodiments, wherein step a) is carried out in the presence of a catalyst. Process according to embodiment 16, wherein the catalyst is selected from the group consisting of phosphorus compounds, antimony compounds, transition metal compounds, nitrogen compounds, and sulfur compounds, and mixtures thereof. Process according to embodiment 16 or 17, wherein the catalyst has an acidic, basic, or nucleophilic catalytic effect. Process according to any one of embodiments 16 to 18, wherein the catalyst has a pKa value in the range from -5.5 to <9.6. Process according to embodiments 16 to 19, wherein the catalyst contains nitrogen. Process according to embodiments 16 to 20, wherein the catalyst is based on an ammonium compound. Process according to embodiments 16 to 21, wherein the catalyst contains a conjugated n-electron system and nitrogen. Process according to embodiments 16 to 19, wherein the catalyst is based on a tetraphenylphosphonium compound. Process according to embodiments 16 to 19, wherein the catalyst is based on at least one transition metal cation. Process according to embodiments 16 to 19, wherein the catalyst is based on a so-called triflate compound. Process according to embodiments 16 to 19, wherein the catalyst is based on an organic acid having free carboxyl groups. Process according to any of the preceding embodiments 16 to 26, wherein in step a) 0.0005 to 0.07 part by weight of the catalyst, based on 100 parts by weight of the molding composition, are used. 28. Process according to one of the preceding embodiments 16 to 26, wherein in step a) 0.0015 to 0.05 parts by weight of the catalyst are used, based on 100 parts by weight of the molding composition.
29. Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ausfuhrungsformen, wobei Schrit a) in Anwesenheit eines Stabilisators, bevorzugt Triisooktylphosphat, durchgefuhrt wird. 29. Process according to one of the preceding embodiments, wherein step a) is carried out in the presence of a stabilizer, preferably triisooctyl phosphate.
30. Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ausfuhrungsformen, wobei Schrit a) in Anwesenheit eines phosphorhaltigen Stabilisators, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus organischen Phosphiten, Phosphonaten oder Phosphaten oder Mischungen daraus, durchgefuhrt wird. 30. Process according to one of the preceding embodiments, wherein step a) is carried out in the presence of a phosphorus-containing stabilizer, preferably selected from the group consisting of organic phosphites, phosphonates or phosphates or mixtures thereof.
31. Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ausfuhrungsformen, wobei das Verfahren in Verfahrensaggregat ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Doppelwellenextrudem, Planetwalzenextrudem, Innenknetem und Filmtrudem durchgefuhrt wird. 31. Process according to one of the preceding embodiments, wherein the process is carried out in a process unit selected from the group consisting of twin-screw extruders, planetary roller extruders, internal kneaders and film extruders.
32. Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ausfuhrungsformen, wobei das Verfahren in Verfahrensaggregat ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Doppelwellenextrudem und Co- Knetem durchgefuhrt wird. 32. Process according to one of the preceding embodiments, wherein the process is carried out in a process unit selected from the group consisting of twin-screw extruders and co-kneaders.
33. Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ausfuhrungsformen, wobei die Verweilzeit in Schrit a) 10 Sekunden bis 5 Minuten beträgt. 33. The method according to any one of the preceding embodiments, wherein the residence time in step a) is 10 seconds to 5 minutes.
34. Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ausfuhrungsformen, wobei die Verweilzeit in Schrit a) 15 Sekunden bis 3 Minuten beträgt. 34. The process according to any one of the preceding embodiments, wherein the residence time in step a) is 15 seconds to 3 minutes.
35. Formmasse erhältlich durch ein Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ausfuhrungsformen. 35. Molding compound obtainable by a process according to one of the preceding embodiments.
36. Formkörper enthaltend eine Formmasse erhalten durch ein Verfahren gemäß einer der Ausfuhrungsformen 1 bis 34. 36. Shaped body comprising a molding composition obtained by a process according to any one of embodiments 1 to 34.
37. Extrudierte Folie enthaltend eine Formmasse erhalten durch ein Verfahren gemäß einer der Ausfuhrungsformen 1 bis 34. Beispiele 37. Extruded film comprising a molding compound obtained by a process according to any one of embodiments 1 to 34. Examples
Zusammensetzung der eingesetzten Formmasse M Composition of the molding compound used M
Komponente A: Component A:
Lineares Polycarbonat auf Basis Bisphenol-A, hergestellt im Phasengrenzflächenpolymerisationsverfahren, mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht Mw von 28.000 g/mol (bestimmt bei Raumtemperatur durch GPC in Methylenchlorid gegen einen BPA-PC-Standard). Die Komponente A weist einen Gehalt an freiem Bisphenol-A von 6 ppm auf, gemessen nach der unten beschriebenen Methode. Linear polycarbonate based on bisphenol A, produced by the interfacial polymerization process, with a weight-average molecular weight Mw of 28,000 g/mol (determined at room temperature by GPC in methylene chloride against a BPA-PC standard). Component A has a free bisphenol A content of 6 ppm, measured according to the method described below.
Komponenten C und D: Components C and D:
Die Formmasse enthielt neben der Komponente A anorganische Pigmente als Komponente C und basische organische Farbmittel als Komponente D in einem Anteil von insgesamt 1 Gew.-%, bezogen auf die Formmasse. In addition to component A, the molding compound contained inorganic pigments as component C and basic organic colorants as component D in a total proportion of 1 wt.%, based on the molding compound.
Die Formmasse M wurde hergestellt durch Schmelzecompoundierung der Komponenten A, C und D auf einem Doppelschneckenextruder ZSK 40 MC bei einer von Temperatur von 310°C. The molding compound M was produced by melt compounding of components A, C and D on a twin-screw extruder ZSK 40 MC at a temperature of 310°C.
Die Formmasse M hatte einen Anteil an freiem Bisphenol-A von 418 ppm. Dieser Wert ist in allen Beispieltabellen aus VI eingetragen. VI bedeutet, dass keine weitere thermische Verarbeitung nach der Herstellung der Formmasse M stattgefunden hat. Molding compound M had a free bisphenol A content of 418 ppm. This value is entered in all example tables from VI. VI means that no further thermal processing took place after the production of molding compound M.
Bei allen weiteren Vergleichsversuchen (V außer VI) und erfmdungsgemäßen Beispielen wurde entweder nur die Formmasse M oder die Formmasse M zusammen mit den nachfolgend beschriebenen Komponenten einer Schmelzecompoundierung unterzogen. In all further comparative experiments (V except VI) and examples according to the invention, either only the molding compound M or the molding compound M together with the components described below was subjected to melt compounding.
Im erfmdungsgemäßen Verfahren eingesetzte weitere Komponenten Further components used in the process according to the invention
Komponente B-l: Component B-l:
Joncryl™ 4468 (BASF, Deutschland): Modifiziertes Styrol-Acrylat Copolymer mit einem Gewichtsanteil von Glycidylmethacrylat (GMA) von 44%-Gew Joncryl™ 4468 (BASF, Germany): Modified styrene-acrylate copolymer with a weight fraction of glycidyl methacrylate (GMA) of 44%
Komponente B-2: Component B-2:
Joncryl™ 4400 (BASF, Deutschland): Joncryl™ 4400 (BASF, Germany):
Modifiziertes Styrol-Acrylat Copolymer mit einem Gewichtsanteil von Glycidylmethacrylat (GMA) von 29%-Gew Komponente B-3: Modified styrene-acrylate copolymer with a weight fraction of glycidyl methacrylate (GMA) of 29%-wt. Component B-3:
XiBond™ 920 (Polyscope, Niederlande): XiBond™ 920 (Polyscope, Netherlands):
Modifiziertes Styrol-Acrylat Copolymer mit einem Gewichtsanteil von Glycidylmethacrylat (GMA) von 20%-Gew Modified styrene-acrylate copolymer with a weight fraction of glycidyl methacrylate (GMA) of 20%
Komponente B-4: Component B-4:
XiBond™ 160 (Polyscope, Niederlande):: XiBond™ 160 (Polyscope, Netherlands)::
Styrol-Maleinsäureanhydrid Copolymer. Der Anteil des Maleinsäureanhydrids entspricht einer Säurezahl von 250 (mg KOH / g). Umgerechnet in Gehalt beträgt der Anteil (%-Gew.) MAH = 21,8 Styrene-maleic anhydride copolymer. The maleic anhydride content corresponds to an acid number of 250 (mg KOH/g). Converted to content, the content (% wt.) MAH = 21.8
Komponente E Component E
Im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Katalysatoren der Komponente E Catalysts of component E used in the process according to the invention
Komponente E-l: (4-(Dimethylamino)pyridin Reinheit 99%) (Sigma-Aldrich, USA)Component E-l: (4-(Dimethylamino)pyridine purity 99%) (Sigma-Aldrich, USA)
Komponente E-2 (1 -Phenylpyrrol Reinheit 99%) (Sigma Aldrich, USA) Component E-2 (1-phenylpyrrole purity 99%) (Sigma Aldrich, USA)
Komponente E-3 (2-(4-Biphenylyl)-5 -Phenyl- 1, 3, 4-Oxadiazol, Reinheit 99%) (Sigma Aldrich, USA) Component E-3 (2-(4-Biphenylyl)-5-Phenyl-1, 3, 4-Oxadiazole, purity 99%) (Sigma Aldrich, USA)
Komponente E-4 (2-Amino-5-Phenyl-,l,3,4-Oxadiazol, Reinheit 97%) (Sigma Aldrich, USA)Component E-4 (2-amino-5-phenyl-,l,3,4-oxadiazole, purity 97%) (Sigma Aldrich, USA)
Komponente E-5 (2-Phenyl-2-Imidazolin, Reinheit 96%) (Sigma Aldrich, USA)Component E-5 (2-phenyl-2-imidazoline, purity 96%) (Sigma Aldrich, USA)
Komponente E-6 (4-Phenylpyridin, Reinheit 99%) (Thermo Fisher Scientific, USA)Component E-6 (4-phenylpyridine, purity 99%) (Thermo Fisher Scientific, USA)
Komponente E-7 (4-Dimethylaminontipyridine, Reinheit 98%) (Sigma Aldrich, USA)Component E-7 (4-Dimethylaminontipyridine, purity 98%) (Sigma Aldrich, USA)
Komponetne E-8 (2 -Phenylimidazol, Reinheit 98%) (Sigma Aldrich, USA) Component E-8 (2-phenylimidazole, purity 98%) (Sigma Aldrich, USA)
Komponente E-9(Ammoniumbiphosphat, Reinheit 98%) (Sigma Aldrich, USA) Component E-9 (ammonium bisphosphate, purity 98%) (Sigma Aldrich, USA)
Komponente E-10 (Aluminium Triflourmethansulfonat, Reinheit 99,9%) (Sigma Alrich, USA)Component E-10 (Aluminum Trifluoromethanesulfonate, purity 99.9%) (Sigma Alrich, USA)
Komponente E-l l (Tetraphenylphosphoniumbromid, Reinheit 97%) (Sigma Aldrich, USA)Component E-l l (Tetraphenylphosphonium bromide, purity 97%) (Sigma Aldrich, USA)
Komponente E-12 (2 -Methylimidazol, Reinheit 99%) (Sigma Adrich, USA) Component E-12 (2-methylimidazole, purity 99%) (Sigma Adrich, USA)
Komponente E-13 (Glutarsäure, Reinheit 99%) (Sigma Aldrich, USA) Component E-13 (Glutaric acid, purity 99%) (Sigma Aldrich, USA)
Komponente E-14 (Zirconnimacetylacetonat, Reinheit 97%) (Sigma Aldrich, USA) Component E-14 (zirconium acetylacetonate, purity 97%) (Sigma Aldrich, USA)
Komponente F Component F
Komponente F-l: Triisooktylphosphat, Reinheit >98,5%) (Lanxess, Deutschland Component F-l: Triisooctyl phosphate, purity >98.5%) (Lanxess, Germany
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Implementation of the method according to the invention
Die eingesetzte Formmasse M und die weiteren Komponenten B, E und F wurden gemäß der in den Tabellen 1 bis 7 dargestellten Gewichtsanteilen auf verschiedenen Aggregaten in einer Schmelzecompoundierung verarbeitet. Bei den verwendeten Aggregaten handelt es sich sowohl um kontinuierlich als auch diskontinuierliche Prozessaggregate. Im Falle der Verarbeitung auf kontinuierlichen Prozessaggregaten wurden ein Doppelwellenextruder vom Typ ZSK26 MC 18 (Coperion GmbH, Stuttgart, Deutschland) (Beispiele in Tabelle 1), bzw. ein Doppelschnecken- Extruder Rheomex PTWI 16 OS (Thermo Fisher Scientific Inc. Waltham, MA, USA) (Beispiele in Tabelle 2) verwendet. Bei den Beispielen in Tabelle 1 und 2 wurden Temperaturen von 300°C eingesetzt. Im Falle der diskontinuierlichen Prozessverarbeitung (Tabellen 3-7) wurde ein Mini- Extruder vom Typ Xplore MC 15 HT (Xplore Instruments B.V, Sittard, Niederlande) verwendet. Bei den Beispielen in den Tabellen 3-7 wurde bei einer Schmelzetemperatur von 300°C gearbeitet: Um zusätzlich auch den Einfluss verschiedener Prozessparameter auf die Reaktivextrusion zu bewerten, wurden unterschiedliche Schneckengeometrien bei der Compoundierung auf den Doppelschneckenextrudem (Tabellen 1 und 2). Aus diesem Grund sind in den jeweiligen Tabellen 1-7 immer die entsprechenden Referenzen (Vergleichsversuche V2, V3 bzw. V4) aufgeführt. In allen Fällen wurden die Komponente M und B vorgetrocknet, bevor sie in der Schmelzeverarbeitung eingesetzt wurden. Die Verweilzeit in der Schmelze betrug zwischen 20 Sekunden (Tabelle 1 und 2) und 2 Minuten (Tabellen 3- 7). The molding compound M and the other components B, E, and F were processed on various units in a melt compounding process according to the weight proportions shown in Tables 1 to 7. The units used were both continuous and discontinuous process units. In the case of processing on For continuous processing, a ZSK26 MC 18 twin-screw extruder (Coperion GmbH, Stuttgart, Germany) (examples in Table 1) and a Rheomex PTWI 16 OS twin-screw extruder (Thermo Fisher Scientific Inc. Waltham, MA, USA) (examples in Table 2) were used. In the examples in Tables 1 and 2, temperatures of 300°C were used. In the case of discontinuous processing (Tables 3-7), a Xplore MC 15 HT mini-extruder (Xplore Instruments BV, Sittard, Netherlands) was used. In the examples in Tables 3-7, a melt temperature of 300°C was used. In order to also evaluate the influence of various process parameters on reactive extrusion, different screw geometries were used for compounding on the twin-screw extruders (Tables 1 and 2). For this reason, the corresponding references (comparative tests V2, V3, and V4) are always listed in Tables 1-7. In all cases, components M and B were pre-dried before being used in melt processing. The residence time in the melt ranged from 20 seconds (Tables 1 and 2) to 2 minutes (Tables 3-7).
Die Komponenten wurden unter Einbringung thermischer und mechanischer Energie aufgeschmolzen, ineinander dispergiert, am Extruderausgang abgekühlt und anschließend granuliert. The components were melted using thermal and mechanical energy, dispersed into each other, cooled at the extruder outlet and then granulated.
Prüfung Test
Zur Bestimmung des Gehaltes an freiem Bisphenol-A (verkürzt als [BPA] bezeichnet) wurden die Proben der eingesetzten Formmasse sowie der im erfmdungsgemäßen Verfahren hergestellten Granulate in Dichlormethan gelöst und mit Aceton umgefällt. Der ausgefallene Polymeranteil wurde abfiltriert und das Filtrat mittels Hochdruckflüssigkeitschromatographie mit UV-Detektor (HPLC- UV) mit einem externen Standard analysiert. Als Säulenmaterial wurde eine C18-Phase eingesetzt und als Eluent Wasser und Methanol in einem Gradienten verwendet. To determine the content of free bisphenol A (abbreviated as [BPA]), samples of the molding compound used and the granules produced by the process according to the invention were dissolved in dichloromethane and reprecipitated with acetone. The precipitated polymer fraction was filtered off, and the filtrate was analyzed by high-pressure liquid chromatography with a UV detector (HPLC-UV) with an external standard. A C18 phase was used as the column material, and water and methanol in a gradient were used as the eluent.
Die Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen zusammengefasst. In der ersten Spalte ist jeweils der Anteil an freiem Bisphenol-A in der eingesetzten Formmasse M eingetragen. In der zweiten Spalte ist ein Wert eingetragen für die eingesetzte Formmasse, wobei in diesem Fall die Formmasse einer Schmelzecompoundierung unterzogen wurde mit den gleichen Bedingungen hinsichtlich Apparatur, Temperatur und Verweilzeit wie bei den in den nächsten Spalten gezeigten Versuchen, nur ohne Zusatz der Komponenten B, E und F. Tabelle 1: The results are summarized in the following tables. The first column shows the proportion of free bisphenol A in the molding compound M used. The second column shows a value for the molding compound used. In this case, the molding compound was subjected to melt compounding under the same conditions regarding equipment, temperature, and residence time as in the tests shown in the next columns, but without the addition of components B, E, and F. Table 1:
Im erfindungsmäßen Verfahren eingesetzte Zusammensetzungen Compositions used in the process according to the invention
Bei Beispiel VI handelt es sich um das Ausgangsgranulat (die Formmasse M), welches für die erfindungsrelevanten Versuche eingesetzt wurde. Das Material zeigt einen Gehalt von 418 ppm an freiem BPA im Granulat. Die weiteren Beispiele und Vergleichsbeispiele wurden einem weiteren thermischen Verarbeitungsschritt unterzogen, um den erfindungsgemäßen Effekt einer nachträglichen Reduktion von hohen freien BPA Gehalten zu zeigen. Grundsätzlich zeigt jeder zusätzliche Verarbeitungsschritt, durch thermischen Abbau, eine Erhöhung des Gehalts an freiem BPA. Je kritischer die Rezepturzusammensetzung, desto stärker ist diese Abbautendenz und somit Erhöhung des Gehalts an freiem BPA bei thermischen Verarbeitungsschritten ausgeprägt. Example VI is the starting granulate (molding compound M) used for the experiments relevant to the invention. The material exhibits a free BPA content of 418 ppm in the granulate. The other examples and comparative examples were subjected to an additional thermal processing step to demonstrate the inventive effect of subsequent reduction of high free BPA contents. In principle, each additional processing step increases the free BPA content through thermal degradation. The more critical the formulation composition, the more pronounced this degradation tendency and thus the increase in the free BPA content during thermal processing steps.
Sowohl für die Beispiele als auch für die Vergleichsbeispiele wurde also eine hinsichtlich BPA- Gehalt kritische Formmasse verwendet. Diese enthielt eine Mischung aus Komponenten C und D, die zu einem hohen Ausgangswert an freiem BPA in der Formmasse führen. For both the examples and the comparative examples, a molding compound with a critical BPA content was used. This compound contained a mixture of components C and D, which resulted in a high initial level of free BPA in the molding compound.
Die Daten in Tabelle 1 zeigen, dass die Schmelzeverarbeitung kritischer Produktrezepturen zu einer Erhöhung des freien BPA Gehaltes führt. Der Einsatz von Co-Polymeren gemäß Komponent B, welche OH-reaktive Gruppen enthalten (wie zum Beispiel Epoxide), führt im erfindungsgemäßen Verfahren zu einer deutlichen Reduzierung des Gehalts an freiem Bisphenol A gegenüber der eingesetzten Formmasse M (VI). Dies ist der Fall, obwohl die Schmelzecompoundierung eine weitere thermische Belastung bedeutet, die ohne die Zugabe der Komponente B zu einer weiteren Erhöhung des Anteils an freiem Bisphenol-A führt (V2). Tabelle 2: The data in Table 1 show that melt processing of critical product formulations leads to an increase in the free BPA content. The use of copolymers according to component B, which contain OH-reactive groups (such as epoxides), leads to a significant reduction in the free bisphenol A content in the process according to the invention compared to the molding compound M (VI). This is the case even though melt compounding entails additional thermal stress, which, without the addition of component B, leads to a further increase in the free bisphenol A content (V2). Table 2:
Im erfindungsmäßen Verfahren eingesetzte Zusammensetzungen Compositions used in the process according to the invention
Die Daten in Tabelle 2 zeigen erneut, dass der Zusatz Copolymeren enthaltend Epoxy funktionalisierten Gruppen als OH-reaktive Komponente B zu einer Reduktion von freiem BPA fuhrt, obwohl eine zusätzliche thermische Belastung erfolgt. Im Vergleichsbeispiel V3 ohne die Komponente B fuhrt der Schritt der Schmelzecompoundierung zu einer Erhöhung des BPA Gehalts. Die Zugabe eines geeigneten Katalysators verbessert die wirkweise signifikant und reduziert den Gehalt an freiem BPA weiterhin (Bsp. 14-17). The data in Table 2 again demonstrate that the addition of copolymers containing epoxy-functionalized groups as OH-reactive component B leads to a reduction in free BPA, despite additional thermal stress. In Comparative Example C3 without component B, the melt compounding step leads to an increase in the BPA content. The addition of a suitable catalyst significantly improves the effectiveness and further reduces the free BPA content (Examples 14-17).
Tabelle 3: Table 3:
Im erfindungsmäßen Verfahren eingesetzte Zusammensetzungen Compositions used in the process according to the invention
Die Daten in Tabelle 3 zeigen, dass die Zugabe von Copolymeren enthaltend Epoxy funktionalisierten Gruppen als OH-reaktive Komponente B und geeigneten Katalysatoren eine deutlich Reduktion an freiem BPA im Vergleich zu der unadditivierten Variante auch in einem diskontinuierlichen Verfahren zeigt. Gerade bei längeren Verweilzeiten in der Schmelze, wie hier bei der Verwendung des diskontinuierlichen Prozessaggregates, ist ein Vorteil beim Einsatz eines Katalysators nicht unbedingt zu erwarten, da ein Katalysator ebenso unerwünschte chemische Nebenreaktionen beschleunigen könnte. Der Einsatz von zusätzlichen Stabilisatoren gemäß Komponente F erhöht die Wirksamkeit der Katalysatoren zusätzlich. Tabelle 4: The data in Table 3 show that the addition of copolymers containing epoxy-functionalized groups as OH-reactive component B and suitable catalysts results in a significant reduction in free BPA compared to the unadditized variant, even in a batch process. Especially with longer residence times in the melt, as in this case when using the batch process unit, an advantage from using a catalyst is not necessarily to be expected, since a catalyst could also accelerate undesirable chemical side reactions. The use of additional stabilizers according to component F further increases the effectiveness of the catalysts. Table 4:
Im erfindungsmäßen Verfahren eingesetzte Zusammensetzungen Compositions used in the process according to the invention
Tabelle 5: Im erfindungsmäßen Verfahren eingesetzte Zusammensetzungen Tabelle 6: Table 5: Compositions used in the process according to the invention Table 6:
Im erfindungsmäßen Verfahren eingesetzte Zusammensetzungen Compositions used in the process according to the invention
Die Daten in den Tabellen 4, 5 und 6 zeigen verschiedene Katalysatoren, welche zusammen mit der Komponente B die Reduktion des Anteils an freiem Bisphenol weiter reduzieren. Es sind verschiedene Arten an Katalysatoren für eine Katalyse geeignet. Die in den Tabellen (4-6) aufgeführten Katalysatoren sind aufgrund ihrer Wirkmechanismen den Kategorien sauer, basisch und nukleophil wirkend zuzuordnen. Die Eignung eines entsprechenden Katalysators lässt sich nicht einzig auf den möglichst geringen Restgehalt an BPA in der Formmasse beschränken. Es sind weitere Einflussfaktoren zu berücksichtigen, welche die Eignung der entsprechenden Katalysatoren bestimmen. Als weitere Aspekte für eine potentielle Eignung entsprechender Katalysatoren seien die unerwünschte Katalyse chemischer Reaktionen (z.B. Alterungsmechanismen in den jeweiligen Anwendungen der Formmasse), Verfügbarkeit und Kosten der Katalysatoren sowohl als auch produktsicherheitsrelevante und regulatorische Aspekte zu nennen. The data in Tables 4, 5, and 6 show various catalysts which, together with component B, further reduce the proportion of free bisphenol. Various types of catalysts are suitable for catalysis. The catalysts listed in Tables 4-6 can be classified into the categories of acidic, basic, and nucleophilic based on their mode of action. The suitability of a suitable catalyst cannot be limited solely to the lowest possible residual BPA content in the molding compound. Other influencing factors that determine the suitability of the respective catalysts must be considered. Further aspects for the potential suitability of suitable catalysts include the undesirable catalysis of chemical reactions (e.g., aging mechanisms in the respective applications of the molding compound), availability and cost of the catalysts, as well as product safety and regulatory aspects.
Tabelle 7: Table 7:
Im erfindungsmäßen Verfahren eingesetzte Zusammensetzungen Die Daten in Tabelle 7 zeigen den Einfluss geeigneter Katalysatoren und Stabilisatoren auf dieCompositions used in the process according to the invention The data in Table 7 show the influence of suitable catalysts and stabilizers on the
Reaktivität von Anhydrid-funktionalisierten Co-Polymeren gemäß Komponente B zur Reduktion von freiem BPA Reactivity of anhydride-functionalized copolymers according to component B for the reduction of free BPA
Grundsätzlich zeigen Epoxid haltige Co-Polymere bei kurzen definierten Prozessverweilzeiten eine effizientere Wirkweise als Anhydrid funktionalisierte Co-Polymere. In general, epoxy-containing copolymers are more effective than anhydride-functionalized copolymers when the process residence times are short.
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