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Thermisch
härtende
Zusammensetzungen, die im Stand der Technik bekannt sind, sind im
Allgemeinen wärmehärtbare Kunststoffe,
die anorganische Füller
und/oder Fasern enthalten. Beim Erwärmen zeigen thermisch härtende Monomere
anfänglich
Viskositäten,
die niedrig genug sind, um Schmelzverarbeitung und Formen eines
Gegenstandes aus der gefüllten
Monomerzusammensetzung zu ermöglichen.
Bei weiterer Erwärmung
reagieren die thermisch härtenden
Monomere und Härten,
um harte Harze mit hohem Modul zu bilden.
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WO-A-02057365 offenbart
eine leitfähige
Duroplastzusammensetzung aus einem funktionalisierten Polyarylenether,
einem alkenylaromatischen Monomer, einem Acryloylmonomer und einem
Leitfähigkeitsmittel.
Nach der Härtung
zeigt die Zusammensetzung gute Steifheit, Festigkeit, Wärmebeständigkeit
und Leitfähigkeit,
und ist geeignet für
die Herstellung einer Vielzahl von leitfähigen Komponenten, einschließlich den
bipolaren Platten von Brennstoffzellen.
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US-A-2001/0053820 offenbart
eine Duroplastzusammensetzung aus einem verkappten Polyarylenether,
einem alkenylaromatischen Monomer und einem Acryloylmonomer. Die
Zusammensetzung stellt gute Fließeigenschaften und schnelle
Härtungsgeschwindigkeiten
zur Verfügung.
Nach dem Härten
zeigt die Zusammensetzung gute Steifheit, Festigkeit, Wärmebeständigkeit
und dieelektrische Eigenschaften.
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WO-A-0153413 offenbart
eine härtbare
Harzzusammensetzung aus einem ungesättigten Polyester, einer alkenylaromatischen
Verbindung und einem verkappten Polyarylenether. Die Zusammensetzung
ist geeignet für
Härtung
bei niedriger Temperatur und zeigt reduzierte Härtungsschrumpfung und reduzierte
Brüchigkeit.
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DE-A-4114455 offenbart
Formzusammensetzungen, basierend auf Polyarylenethern A, erhältlich durch
Reaktion von Polyarylenethern I mit Wiederholungsstrukturelementen
oder Derivaten davon, am
Kern substituiert mit C
1-C
6-Alkyl,
Alkoxy, Aryl, Chlor oder Fluor, wobei X und Z unabhängig voneinander
jeweils -SO
2-, -O-, -S-, >C=O, eine chemische
Bindung oder -CRR'-
sind, R und R' jeweils
Wasserstoff, C
1-C
6-Alkyl
oder Alkoxy sind, R' auch
Aryl oder fluor- oder chlorsubstituiertes Aryl ist, unter der Voraussetzung,
dass X und Z nicht beide -O- sind, mit einer reaktiven Verbindung,
die neben einer C-C-Doppel- oder Dreifachbindung ein oder mehrere
Carbonyl-, Carbonsäure-,
Carboxylat-, Säureanhydrid-, Amid-,
Imid-, Carbonsäureester-,
Amino-, Hydroxyl-, Epoxy-, Oxazolin-, Urethan-, Hamstoff-, Lactam-
oder Halogenbenzyl-Einheiten
enthält.
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EP-A-0404261 offenbart
polyalkenylsubstituierte aromatische und Elastomer enthaltende Polymerzusammensetzungen,
erhältlich
durch ein Verfahren, aufweisend: (a) Umwandlung von Polyphenylenether
oder ein strukturell verwandtes Polymer davon mit einem Säurehalogenid,
einem Säureanhydrid
oder Keten, zu zumindest einem alkenylsubstituierten aromatischen
Monomer, (b) Auflösen
von zumindest einem EPDM-Kautschuk
und einem wahlweise teilweise hydrierten Diblockcopolymer A-B, wahlweise
vermischt mit geringeren Mengen an Triblockcopolymeren ABA, wobei
A einen polyalkenylaromatischen Block darstellt und B einen wahlweise
teilweise hydrierten polykonjugierten Dienblock darstellt, (c) Vorpolymerisieren
der erhaltenen Mischung bis zu einem Polymerisationsgrad von 5 bis
20%, (d) Suspendieren der vorpolymerisierten Masse in einem wässrigen
Medium, (e) Polymerisieren durch thermisches initiieren oder durch
Initiierung mittels zumindest einem freien Radikalinitiator, wahlweise
in der Gegenwart eines Expansionsmittels, sowie ein Verfahren für die Herstellung
von solchen Polymerzusammensetzungen.
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Es
verbleibt eine Notwendigkeit für
thermisch härtende
Zusammensetzungen, die verbesserte Kombinationen von Eigenschaften
zeigen, einschließlich
Härtungsgeschwindigkeit,
Festigkeit, Steifheit und Wärmebeständigkeit.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
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Eine
Ausführungsform
ist eine härtbare
Zusammensetzung aus einem ringfunktionalisierten Polyarylenether
wie in Anspruch 1 dargelegt, einem alkenylaromatischen Monomer und
einem alkoxylierten Acryloylmonomer, wobei die Zusammensetzung ein
Leitfähigkeitsmittel
ausschließt.
Die vorliegenden Erfinder haben gefunden, dass diese Zusammensetzung
eine hoch erwünschte
Kombination von schneller Härtung,
reduzierter Sauerstoffempfindlichkeit der Härtungsgeschwindigkeit, hoher
Festigkeit, hoher Steifheit und hoher Wärmebeständigkeit zur Verfügung stellt.
Zumindest eine dieser Eigenschaften wird beeinträchtigt, wenn einer der Bestandteile
weggelassen wird.
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Andere
Ausführungsformen,
einschließlich
einer gehärteten
Zusammensetzung, eines Gegenstandes, aufweisend eine gehärtete Zusammensetzung
und einem Verfahren für
die Herstellung einer härtbaren Zusammensetzung
sind unten im Detail beschrieben.
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EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER
BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Der
funktionalisierte Polyarylenether ist ein ringfunktionalisierter
Polyarylenether. Ein ringfunktionalisierter Polyarylenether ist
hier definiert als ein Polyarylenether; aufweisend Wiederholungsstruktureinheiten der
Formel
wobei jedes L
1-L
4 unabhängig
Wasserstoff, eine Alkenylgruppe oder eine Alkinylgruppe ist, wobei
die Alkenylgruppe dargestellt wird durch
wobei L
5-L
7 unabhängig
Wasserstoff oder Methyl sind und a eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist,
wobei die Alkinylgruppe dargestellt wird durch
wobei L
8 Wasserstoff,
Methyl oder Ethyl ist und b eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, und
wobei etwa 0,02 Molprozent bis etwa 25 Molprozent der Gesamt-L
1-L
4-Substituenten
in dem ringfunktionalisierten Polyarylenether Alkenyl- und/oder
Alkinylgruppen sind. Innerhalb dieses Bereichs kann es bevorzugt
sein, zumindest etwa 0,1 Molprozent, stärker bevorzugt zumindest etwa
0,5 Molprozent Alkenyl- und/oder Alkinylgruppen zu haben. Ebenfalls
innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, bis zu etwa 15
Molprozent, stärker
bevorzugt bis zu etwa 10 Molprozent Alkenyl- und/oder Alkinylgruppen
zu haben.
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Der
ringfunktionalisierte Polyarylenether kann gemäß bekannten Verfahren hergestellt
werden. Zum Beispiel kann ein nichtfunktionalisierter Polyarylenether,
wie zum Beispiel Poly-2,6-dimethyl-1,4-phenylenether, mit einem
Reagenz, wie zum Beispiel n-Butyllithium, metallisiert werden und
anschließend
mit einem Alkenylhalogenid, wie zum Beispiel Allylbromid, und/oder
einem Alkinylhalogenid, wie zum Beispiel Propargylbromid, zur Reaktion
gebracht werden. Dieses und andere Verfahren zur Herstellung von
ringfunktionalisierten Polyarylenetherharzen werden zum Beispiel
in
US-Patent Nr. 4 923 932 von Katayose
et al. beschrieben.
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Man
wird verstehen, dass der hier als „nicht verkappt" oder „nicht
funktionalisiert" beschriebene
Polyarylenether Wiederholungsstruktureinheiten mit der Formel
aufweist, wobei für jede Struktureinheit
jedes Z
1 unabhängig Wasserstoff, Halogen,
primäres
oder sekundäres C
1-C
12-Alkyl, C
1-C
12-Aminoalkyl,
C
1-C
12-Hydroxyalkyl,
Phenyl, C
1-C
12-Halogenalkyl,
C
1-C
12-Hydrocarbonoxy, C
1-C
12-Halogenhydrocarbonoxy
ist, wobei zumindest zwei Kohlenstoffatome die Halogen- und Sauerstoffatome
trennen, oder Ähnliches,
und jedes Z
2 unabhängig Halogen, primäres oder
sekundäres
C
1-C
12-Alkyl, C
1-C
12-Aminoalkyl, C
1-C
12-Hydroxyalkyl, Phenyl, C
1-C
12-Halogenalkyl, C
1-C
12-Hydrocarbonoxy,
C
1-C
12-Halogenhydrocarbonoxy
ist, wobei zumindest zwei Kohlenstoffatome die Halogen- und Sauerstoffatome
trennen, oder Ähnliches.
Bevorzugt ist jedes Z
1 C
1-4-Alkyl
und jedes Z
2 ist Wasserstoff oder Methyl.
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Es
gibt keine besondere Einschränkung
bezüglich
des Molekulargewichts oder der intrinsischen Viskosität des funktionalisierten
Polyarylenethers.
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Die
Zusammensetzung kann einen Elend aus zumindest zwei funktionalisierten
Polyarylenethern aufweisen. Solche Elends können aus individuell hergestellten
und isolierten funktionalisierten Polyarylenethern hergestellt werden.
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Die
Zusammensetzung weist weiterhin ein alkenylaromatisches Monomer
auf. Das alkenylaromatische Monomer kann die Struktur
haben, wobei jedes R
16 unabhängig
Wasserstoff, C
1-C
12-Alkyl,
C
2-C
12-Alkenyl,
C
2-C
12-Alkinyl, C
6-C
18-Aryl oder Ähnliches
ist, jedes R
17 unabhängig Wasserstoff, C
1-C
12-Alkyl, C
1-C
12-Alkoxyl, C
6-C
18-Aryl oder Ähnliches
ist, p 1 bis 4 ist und q 0 bis 5 ist. Wenn p=1, wird das alkenylaromatische
Monomer ein monofunktionelles alkenylaromatisches Monomer genannt.
Wenn p=2-4, wird das alkenylaromatische Monomer ein polyfunktionelles
alkenylaromatisches Monomer genannt. Geeignete alkenylaromatische
Monomere beinhalten Styrol, alpha-Methylstyrol, alpha-Ethylstyrol,
alpha-Isopropylstyrol, alpha-tertiär-Butylstyrol, alpha-Phenylstyrol
und Ähnliches. Halogenierte
Styrole, wie zum Beispiel Chlorstyrol, Dichlorstyrol, Trichlorstyrol,
Bromstyrol, Dibromstyrol, Tribromstyrol, Fluorstyrol, Difluorstyrol,
Trifluorstyrol, Tetrafluorstyrol, Pentafluorstyrol und Ähnliches,
halogenierte Alkylstyrole, wie zum Beispiel Chlormethylstyrol und Ähnliches,
Alkoxystyrole, wie zum Beispiel Methoxystyrol, Ethoxystyrol und Ähnliches,
polyfunktionelle alkenylaromatische Monomere, wie zum Beispiel 1,3-Divinylbenzol,
1,4-Divinylbenzol, Trivinylbenzol, 1,3-Diisopropenylbenzol, 1,4-Diisopropenylbenzol
und Ähnliches,
sowie Mischungen aus zumindest einem der vorhergehenden alkenylaromatischen
Monomere. In den vorhergehenden substituierten Styrolen, für die keine
Substituentenposition spezifiziert ist, können die Substituenten jede freie
Position am aromatischen Ring einnehmen.
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Bevorzugte
alkenylaromatische Monomere beinhalten Styrol, alpha-Methylstyrol,
2-Methylstyrol, 3-Methylstyrol, 4-Methylstyrol, 2-t-Butylstyrol,
3-t-Butylstyrol, 4-t-Butylstyrol,
1,3-Divinylbenzol, 1,4-Divinylbenzol, 1,3-Diisopropenylbenzol, 1,4-Diisopropenylbenzol
und Ähnliches,
sowie Mischungen aus zumindest einem der vorhergehenden alkenylaromatischen
Monomere. Bevorzugte alkenylaromatische Monomere beinhalten weiterhin
Styrole mit von 1 bis 5 Halogensubstituenten am aromatischen Ring,
sowie Mischungen, aufweisend zumindest ein solches halogeniertes
Styrol.
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Die
Zusammensetzung kann das alkenylaromatische Monomer in einer Menge
von zumindest etwa 30 Teilen aufweisen, vorzugsweise zumindest etwa
40 Teilen, stärker
bevorzugt zumindest etwa 50 Teilen pro 100 Gesamtteile des Polyarylenethers,
des alkenylaromatischen Monomeren und des Acryloylmonomeren. Die
Zusammensetzung kann das alkenylaromatische Monomer in einer Menge
von bis zu etwa 98 Teilen, vorzugsweise bis zu etwa 80 Teilen, stärker bevorzugt
bis zu etwa 70 Teilen pro 100 Gesamtteile des verkappten Polyarylenethers,
des alkenylaromatischen Monomeren und des Acryloylmonomeren aufweisen.
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Die
Zusammensetzung weist weiterhin ein Acryloylmonomer auf. Das Acryloylmonomer
weist zumindest eine Acryloyleinheit mit der Struktur
auf, wobei R
18 und
R
19 jeweils unabhängig Wasserstoff, C
1-C
12-Alkyl oder Ähnliches
sind und wobei R
18 und R
19 entweder
cis oder trans bezüglich
der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung
angeordnet sein können.
Vorzugsweise sind R
18 und R
19 jeweils
unabhängig
Wasserstoffoder Methyl. In einer Ausführungsform weist das Acryloylmonomer
zumindest zwei Acryloyleinheiten mit der oben angegebenen Struktur
auf und wird ein polyfunktionelles Acryloylmonomer genannt. In einer
anderen Ausführungsform
weist das Acryloylmonomer zumindest drei Acryloyleinheiten mit der
oben angegebenen Struktur auf.
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In
einer Ausführungsform
weist das Acryloylmonomer zumindest eine Acryloyleinheit mit der
Struktur
auf, wobei R
20-R
22 jeweils unabhängig Wasserstoff, C
1-C
12-Alkyl, C
2-C
12-Alkenyl, C
6-C
18-Aryl, C
7-C
18 alkylsubstituiertes Aryl, C
7-C
18 arylsubstituiertes Alkyl, C
2-C
12-Alkoxycarbonyl,
C
7-C
18-Aryloxycarbonyl,
C
8-C
18 alkylsubstituiertes
Aryloxycarbonyl, C
8-C
18 arylsubstituiertes
Alkoxycarbonyl, Nitril, Formyl, Carboxylat, Imidat, Thiocarboxylat
oder Ähnliches
ist. Vorzugsweise sind R
20-R
22 jeweils
unabhängig
Wasserstoff oder Methyl. In einer Ausführungsform weist das Acryloylmonomer
zumindest zwei Acryloyleinheiten mit der oben angegebenen Struktur
auf. In einer weiteren Ausführungsform
weist das Acryloylmonomer zumindest drei Acryloyleinheiten mit der
oben angegebenen Struktur auf.
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Geeignete
Acryloylmonomere beinhalten zum Beispiel Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat,
Isopropyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, Isobutyl(meth)acrylat,
2-Ethylhexyl(meth)acrylat, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 3-Hydroxypropyl(meth)acrylat,
Hydroxybutyl(meth)acrylat, Glycidyl(meth)acrylat, 2,2-Dimethyl-3-hydroxypropyl-2,2-dimethyl-3-hydroxypropenoat,
Isobomyl(meth)acrylat, Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat, 3,4-Epoxycyclohexylmethyl(meth)acrylat
und Ähnliches,
halogenierte (Meth)acrylate, wie zum Beispiel Pentabrombenzyl(meth)acrylat
und Ähnliches,
sowie Acryl- oder Methacrylamide, wie zum Beispiel (Meth)acrylamid,
Diaceton(meth)acrylamid, N-(2-Hydroxyethyl)(meth)acrylamid,
N-Methyl(meth)acrylamid, N-Ethyl(meth)acrylamid, N,N-Dimethyl(meth)acrylamid,
N,N-Dimethylaminopropyl(meth)acrylamid, N,N-Dimethylaminopropyl(meth)acrylamid,
N,N-Dimethylaminoethyl(meth)acrylamid und Ähnliches, sowie Mischungen
aus zumindest einem der vorhergehenden Acryloylmonomere. Man wird
verstehen, dass die Vorsilbe(Meth)acryl- entweder Acryl- oder Methacryl-
bedeutet.
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Geeignete
Acryloylmonomere können
weiterhin vinylfunktionalisierte Anhydride, wie zum Beispiel Maleinsäureanhydrid,
beinhalten, sowie Epoxyacrylate, wie zum Beispiel Epoxyacrylat,
wie zum Beispiel das Epoxyacrylat, verkauft von Sartomer Company
unter den Handelsnamen CN 120 AC16 und CN 118, epoxidiertes Sojabohnenölacrylat
CN 111, Epoxyacrylat CN 104, Epoxyacrylat CN 120, Epoxyacrylat mit
niedriger Viskosität
CN 121, Epoxyacrylat CN 124, modifiziertes Epoxyacrylat CN 136,
modifiziertes Epoxyacrylat CN 115, modifiziertes Epoxyacrylat CN
116, modifiziertes Epoxyacrylat CN 117, modifiziertes Epoxyacrylat
CN 119, aminmodifiziertes Epoxyacrylat CN 2100, fettsäuremodifiziertes
Epoxyacrylat CN 2101, Epoxyacrylat CN 104 B80, Epoxyacrylat CN 120
B60, Epoxyacrylat CN 120 B80, Epoxyacrylat CN 120 M50, Epoxyacrylat
CN 104 A80, Epoxyacrylat CN 120 A60, Epoxyacrylat CN 120 A75, Epoxyacrylat
CN 120 C60, Epoxyacrylat CN 120 C80, Epoxyacrylat CN 120 E50, Epoxyacrylat
CN 120 D80, Epoxyacrylat mit Styrol CN 120 S80, Epoxy-Novolak-Acrylat
CN 112 C60, Epoxymethacrylat CN 151 und Ähnliches.
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Geeignete
Acryloylmonomere können
weiterhin(Meth)acrylsäure,
Crotonsäure,
Itaconsäure,
Maleinsäure,
Fumarsäure
und Ähnliches
beinhalten, Monoester zwischen einem Polyetherpolyol (z.B. Polyethylenglycol,
Polypropylenglycol oder Polybutylenglycol) und einer ungesättigten
Carbonsäure
(z.B. (Meth)acrylsäure),
Monoether zwischen einem Polyetherpolyol (z.B. Polyethylenglycol,
Polypropylenglycol oder Polybutylenglycol) und einem hydroxylgruppenenthaltenden
ungesättigten
Monomeren (z.B. 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat), Addukte zwischen einer
alpha, betaungesättigten
Carbonsäure
und einer Monoepoxyverbindung (z.B.: CARDURA® E10
von Shell Japan Ltd.) oder einem alpha-Olefinepoxid, Addukte zwischen
Glycidyl(meth)acrylat und einer einbasischen Säure (z.B. Essigsäure, Propionsäure, p-t-Butylbenzoesäure oder einer
Fettsäure),
Monoester oder Diester zwischen einer Säureanhydridgruppe enthaltenden
ungesättigten Verbindung
(z.B. Maleinsäureanhydrid
oder Itaconsäureanhydrid)
und einem Glycol (z.B. Ethylenglycol, 1,6-Hexandiol oder Neopentylglycol),
Hydroxyalkylvinylether, wie zum Beispiel Hydroxyethylvinylether
und Ähnliches,
chlor- und hydroxylgruppenenthaltende Monomere, wie zum Beispiel
3-Chlor-2-hydroxypropyl(meth)acrylat
und Ähliches,
C2-C18-Alkoxyalkylester
von (Meth)acrylsäure,
wie zum Beispiel Methoxybutyl(meth)acrylat, Ethoxybutyl(meth)acrylat
und Ähnliches,
Kohlenwasserstoffring enthaltende Acrylatmonomere, wie zum Beispiel
Phenyl(meth)acrylat, Phenylethyl(meth)acrylat, Phenylpropyl(meth)acrylat,
Benzyl(meth)acrylat, Phenoxyethyl(meth)acrylat, Cyclohexyl(meth)acrylat,
2-Acryloyloxyethylhydrogenphthalat, 2-Acryloyloxypropylhydrogenphthalat,
2-Acryloyloxypropylhexahydrogenphthalat, 2-Acryloyloxypropyltetrahydrogenphthalat,
einen Ester zwischen p-t-Butylbenzoesäure und Hydroxyethyl(meth)acrylat,
Dicyclopentenyl(meth)acrylat und Ähnliches, sowie Mischungen,
aufweisend zumindest eines der vorhergehenden Acryloylmonomere.
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In
einer Ausführungsform
ist das Acryloylmonomer ein alkoxyliertes Acryloylmonomer. Geeignete
alkoxylierte Acryloylmonomere beinhalten solche mit der Struktur
wobei R
23 eine
organische C
1-C
250-,
vorzugsweise C
1-C
24-Gruppe
mit einer Wertigkeit von c ist, jedes Auftreten von R
24-R
27 unabhängig
Wasserstoff, C
1-C
6-Alkyl
oder C
6-C
12-Aryl ist, jedes Auftreten
von b unabhängig
0 bis etwa 20 ist, unter der Voraussetzung, dass bei zumindest einem
Auftreten b zumindest 1 ist, jedes Auftreten von R
28 unabhängig Wasserstoffoder
Methyl ist und c 1 bis etwa 10 ist.
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Innerhalb
des oben angegebenen Bereiches von 1 bis etwa 20 ist die Anzahl
der Alkoxywiederholungseinheiten b vorzugsweise zumindest 2, stärker bevorzugt
zumindest 3. Ebenfalls innerhalb dieses Bereiches ist b vorzugsweise
bis zu etwa 15, stärker
bevorzugt bis zu etwa 10.
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Innerhalb
des oben angegebenen Bereiches von 1 bis etwa 10 ist die Zahl der
alkoxylierten Acrylateinheiten c vorzugsweise zumindest 2, stärker bevorzugt
zumindest 3. Ebenfalls innerhalb dieses Bereiches ist c vorzugsweise
bis zu etwa 8, stärker
bevorzugt bis zu etwa 6.
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Geeignete
alkoxylierte Acryloylmonomere beinhalten zum Beispiel (ethoxyliertes)1-20 Nonylphenol(meth)acrylat, (propoxyliertes)1-20 Nonylphenol(meth)acrylat, (ethoxyliertes)1-20 Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat, (propoxyliertes)1-20 Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat, (ethoxyliertes)1-20 Hydroxyethyl(meth)acrylat, (propoxyliertes)1-20 Hydroxyethyl(meth)acrylat, (ethoxyliertes)2-40 1,6-Hexandioldi(meth)acrylat, (propoxyliertes)2-40 1,6-Hexandioldi(meth)acrylat, (ethoxyliertes)2-40 1,4-Butandioldi(meth)acrylat, (propoxyliertes)2-40 1,4-Butandioldi(meth)acrylat, (ethoxyliertes)2-40 1,3-Butandioldi(meth)acrylat, (propoxyliertes)2-40 1,3-Butandioldi(meth)acrylat, (ethoxyliertes)2-40 Ethylenglycoldi(meth)acrylat, (propoxyliertes)2-40 Ethylenglycoldi(meth)acrylat, (ethoxyliertes)2-40 Propylenglycoldi(meth)acrylat, (propoxyliertes)2-40 Propylenglycoldi(meth)acrylat, Dipropylenglycoldi(meth)acrylat,
Dipropylenglycoldi(meth)acrylat, Tetrapropylenglycoldi(meth)acrylat,
Tetrapropylenglycoldi(meth)acrylat, Tetraethylenglycoldi(meth)acrylat,
Tetraethylenglycoldi(meth)acrylat, (ethoxyliertes)2-40 1,4-Cyclohexandimethanoldi(meth)acrylat,
(propoxyliertes)2-40 1,4-Cyclohexandimethanoldi(meth)acrylat,
(ethoxyliertes)2-40 Bisphenol A-di(meth)acrylat,
(propoxyliertes)2-40 Bisphenol A-di(meth)acrylat,
(ethoxyliertes)2-40 Tetrabrombisphenol A-di(meth)acrylat,
(propoxyliertes)2-40 Tetrabrombisphenol
A-di(meth)acrylat,
(ethoxyliertes)2-40 Neopentylenglycoldi(meth)acrylat,
(propoxyliertes)2-40 Neopentylenglycoldi(meth)acrylat,
(ethoxyliertes)3-60 Glycerintri(meth)acrylat,
(propoxyliertes)3-60 Glycerintri(meth)acrylat,
(ethoxyliertes)3-60 Trimethylolpropantri(meth)acrylat,
(propoxyliertes)3-60 Trimethylolpropantri(meth)acrylat,
(ethoxyliertes)3-60 Isocyanurattri(meth)acrylat,
(ethoxyliertes)3-60 Isocyanurattri(meth)acrylat,
Tris(2-hydroxyethyl)isocyanurattri(meth)acrylat, (ethoxyliertes)4-80 Pentaerythrittetra(meth)acrylat, (propoxyliertes)4-80 Pentaerythrittetra(meth)acrylat, (ethoxyliertes)6-120 Dipentaerythrittetra(meth)acrylat,
(propoxyliertes)6-120 Dipentaerythrittetra(meth)acrylat,
sowie Kombinationen, aufweisend zumindest eines der vorhergehenden
alkoxylierten Acryloylmonomere. Man wird verstehen, dass die tief
gestellten Zahlen (z.B. das „2-40" in „(ethoxyliertes)2-40 1,4-Butandioldi(meth)acrylat") die mittlere Zahl
an Alkoxylgruppen in dem Acryloylmonomeren darstellen.
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Bevorzugte
alkoxylierte Acryloylmonomere beinhalten zum Beispiel (ethoxyliertes)3-60 Trimethylolpropantri(meth)acrylat, (propoxyliertes)3-60 Trimethylolpropantri(meth)acrylat, (ethoxyliertes)2-40 Bisphenol A-di(meth)acrylat, (propoxyliertes)2-40 Bisphenol Adi(meth)acrylat, (ethoxyliertes)2-40 Cyclohexandimethanoldi(meth)acrylat,
(propoxyliertes)2-40 Cyclohexandimethanoldi(meth)acrylat,
Dipropylenglycoldi(meth)acrylat und Ähnliches, sowie Kombinationen,
aufweisend zumindest eines der vorhergehenden alkoxylierten Acryloylmonomere.
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In
einer Ausführungsform
kann die Zusammensetzung ein alkoxyliertes Acryloylmonomer in Kombination
mit einem nicht alkoxylierten Acryloylmonomer aufweisen, wobei das
nicht alkoxylierte Acryloylmonomer ein Acryloylmonomer wie oben
definiert ist, dem eine Alkoxylgruppe fehlt, mit der Formel
wobei jedes R
24-R
27 unabhängig
Wasserstoff, C
1-C
6-Alkyl
oder C
6-C
12-Aryl
ist.
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Spezifisch
geeignete Acryloylmonomere beinhalten zum Beispiel Allylmethacrylat,
Caprolactonacrylat, Glycidylmethacrylat, Isobornylacrylat, Isobornylmethacrylat,
Isodecylacrylat, Isodecylmethacrylat, Isooctylacrylat, Laurylacrylat,
Laurylmethacrylat, Methoxypolyethylenglycolmonomethacrylat (zahlenmittleres
Molekulargewicht Mn des PEG-Teils = 350
g/mol), Methoxypolyethylenglycolmonomethacrylat (Mn des
PEG-Teils = 550 g/mol), 2-Phenoxyethylacrylat, 2-Phenoxyethylmethacrylat,
Polypropylenglycolmonomethacrylat, propoxyliertes 2-Allylmethacrylat,
Stearylacrylat, Stearylmethacrylat, Tetrahydrofurfurylacrylat, Tetrahydrofurfurylmethacrylat,
Tridecylacrylat, Tridecylmethacrylat und Ähnliches, sowie Mischungen,
aufweisend zumindest eines der vorhergehenden Acryloylmonomere.
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Geeignete
Acryloylmonomere können
weiterhin zum Beispiel ungesättigte
Polyesterharze beinhalten, die das Polykondensationsprodukt von
einem oder mehreren zweiwertigen Alkoholen und einer oder mehreren ethylenisch
ungesättigten
Polycarbonsäuren
sind. Mit Polycarbonsäure
ist Polycarbon- oder Dicarbonsäuren oder
-anhydride, Polycarbon- oder Dicarbonsäurehalogenide oder Polycarbon-
oder Dicarbonsäureester
gemeint. Zum Beispiel können
geeignete ungesättigte
Polycarbonsäuren
und die korrespondierenden Anhydride und die Säurehalogenide, die polymerisierbare
Kohlenstoff-zu-Kohlenstoff-Doppelbindungen
enthalten, Maleinsäureanhydrid,
Maleinsäure
und Furmarsäure
beinhalten. Ein geringer Anteil der ungesättigten Säure, bis zu etwa vierzig Molprozent,
kann durch Dicarbon- oder Polycarbonsäure ersetzt werden, die keine
polymerisierbare Kohlenstoff-zu-Kohlenstoff-Bindung enthält. Beispiele
dafür beinhalten
die Säuren
(und korrespondierenden Anhydride und Säurehalogenide): Orthophthal-,
Isophthal-, Terephthal-, Succin-, Adipin-, Sebacin-, Methylsuccinsäure und Ähnliches.
Zweiwertige Alkohole, die für
die Herstellung der Polyester geeignet sind, beinhalten zum Beispiel 1,2-Propandiol
(hier im Folgenden als Propylenglycol bezeichnet), Dipropylenglycol,
Diethylenglycol, 1,3-Butandiol, Ethylenglycol, Glycerin und Ähnliches.
Beispiele für
geeignete ungesättigte
Polyester sind die Polykondensationsprodukte von (1) Propylenglycol
und Malein- und/oder Fumarsäuren,
(2) 1,3-Butandiol und Malein- und/oder
Fumarsäuren,
(3) Kombinationen aus Ethylen- und Propylenglycolen (ungefähr 50 Molprozent
oder weniger Ethylenglycol) und Malein- und/oder Fumarsäuren, (4)
Propylenglycol, Malein- und/oder Fumarsäuren und Dicyclopentadien,
die mit Wasser zur Reaktion gebracht werden, und Ähnliches,
sowie Mischungen, aufweisend zumindest eines der vorhergehenden
Acryloylmonomere. Zusätzlich
zu den oben beschriebenen Polyester können dicyclopentadienmodifizierte
ungesättigte
Polyesterharze, wie solche, die in
US-Patent
Nr. 3 883 612 von Pratt et al. beschrieben sind, verwendet
werden. Das Molekulargewicht des polymerisierbaren ungesättigten
Polyesters kann über
einen beträchtlichen
Bereich variieren, gewöhnlich geeignete
Polyester haben aber ein zahlenmittleres Molekulargewicht von etwa
300 AMU bis etwa 5.000 AMU und stärker bevorzugt etwa 500 AMU
bis etwa 5.000 AMU.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
kann das Acryloylmonomer Verbindungen beinhalten, die mehr als eine
Acrylateinheit pro Molekül
haben. Anschauliche Beispiele beinhalten Verbindungen, hergestellt
durch Kondensation einer Acryl- oder Methacrylsäure mit einem Diepoxid, wie
zum Beispiel Bisphenol A-diglycidylether, Butandioldiglycidylether
oder Neopentylenglycoldimethacrylat. Spezifische Beispiele beinhalten
1,4-Butandioldiglycidyletherdi(meth)acrylat, Bisphenol A-diglycidyletherdimethacrylat
und Neopentylglycoldiglycidyletherdi(meth)acrylat und Ähnliches.
Ebenfalls eingeschlossen als Acryloylmonomere ist die Kondensation
von reaktiven Acrylat- oder Methacrylatverbindungen mit Alkoholen
oder Aminen, um die resultierenden polyfunktionellen Acrylate oder
polyfunktionellen Acrylamide zu bilden. Beispiele beinhalten N,N-Bis(2-hydroxyethyl)(meth)acrylamid,
Methylenbis((meth)acrylamid), 1,6-Hexamethylenbis((meth)acrylamid),
Diethylentriamintris((meth)acrylamid), Bis(gamma-((meth)acrylamid)propoxy)ethan,
beta-((Meth)acrylamid)ethylacrylat, Ethylenglycoldi((meth)acrylat),
Diethylenglycoldi(meth)acrylat, Tetraethylenglycoldi(meth)acrylat,
Glycerindi(meth)acrylat, Glycerintri(meth)acrylat, 1,3-Propylenglycoldi(meth)acrylat,
Dipropylenglycoldi(meth)acrylat, 1,4-Butandioldi(meth)acrylat, 1,2,4-Butantrioltri(meth)acrylat,
1,6-Hexandioldi(meth)acrylat, 1,4-Cyclohexandioldi(meth)acrylat,
1,4-Benzoldioldi(meth)acrylat, Pentaerythrittetra(meth)acrylat,
1,5-Pentandioldi(meth)acrylat, Trimethylolpropandi(meth)acrylat,
Trimethylolpropantri(meth)acrylat), 1,3,5-Triacryloylhexahydro-1,3,5-triazin,
2,2-Bis(4-(2-(meth)acryloxyethoxy)phenyl)propan,
2,2-Bis(4-(2-(meth)acryloxyethoxy)-3,5-dibromphenyl)propan, 2,2-Bis((4-(meth)acryloxy)phenyl)propan,
2,2-Bis((4-(meth)acryloxy)-3,5-dibromphenyl)propan
und Ähnliches,
sowie Mischungen, aufweisend zumindest eines der vorhergehenden
Acryloylmonomere.
-
Zusätzlich zu
den oben beschriebenen Acryloylmonomeren können die Acryloylmonomere 1,4-Butandioldi(meth)acrylat,
1,4-Butandioldimethacrylat, 1,3-Butandiolglycoldiacrylat, 1,3-Butylenglycoldimethacrylat, Cyclohexandimethanoldiacrylat,
Cyclohexandimethanoldimethacrylat, Diethylenglycoldiacrylat, Diethylenglycoldimethacrylat,
Dipropylenglycoldiacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat, 1,6-Hexandioldi(meth)acrylat,
Neopentylglycoldi(meth)acrylat, Polyethylenglycoldi(meth)acrylat
(Mn = 200-600), Tetraethylenglycoldi(meth)acrylat,
Triethylenglycoldi(meth)acrylat, Tripropylenglycoldi(meth)acrylat
und Ähnliches
beinhalten, sowie tetrafunktionelle und pentafunktionelle Monomere,
wie zum Beispiel Dipentaerythritpenta(meth)acrylat, Di(trimethylolpropan)tetra(meth)acrylat,
Dipentaerythritpenta(meth)acrylatester, Pentaerythrittetra(meth)acrylat
und Ähnliches,
sowie Mischungen, aufweisend zumindest eines der vorhergehenden
Acryloylmonomere.
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Geeignete
Acryloylmonomere können
weiterhin trifunktionelle Urethan(meth)acrylate beinhalten, wie zum
Beispiel die trifunktionellen Urethan(meth)acrylate, die von Sartomer
Company unter den Produktnamen CN 929, CN 945 A60, CN 945 B85, CN
959, CN 962, CN 964, CN 965, CN 968, CN 980, CN 981, CN 983, CN 984,
CN 944 B85, CN 953 B70, CN 963 B80, CN 964 B85, CN 966 B85, CN 981
B88, CN 982 B88, CN 983 B88, CN 985 B88, CN 961 H81, CN 966 H90,
CN 982 P90, CN 963 A80, CN 964 A85, CN 965 A80, CN 966 A80, CN 981
A75, CN 982 A75, CN 980 M50, CN 961 E75, CN 963 E75, CN 963 E80,
CN 964 E75, CN 982 E75, CN 963 J85, CN 966 J75, CN 966 I80, CN 966
R60 und CN 964 H90 verkauft werden, hexafunktionelle Urethan(meth)acrylate,
wie zum Beispiel die hexafunktionellen Urethan(meth)acrylate, die
von Sartomer Company unter dem Produktnamen CN 975 verkauft werden,
sowie Urethan(meth)acrylate, wie zum Beispiel die Urethan(meth)acrylate,
die von Sartomer Company unter den Produktnamen CN 972, CN 2901,
CN 2902, CN 978, CN 999, CN 970 H75, CN 973 H85, CN 970 A60, CN
971 A80, CN 973 A80, CN 977 C70, CN 970 E60, CN 973 J75 und CN 1963
verkauft werden, und Ähnliches,
sowie Mischungen, aufweisend zumindest eines aus den vorhergehenden
Acryloylmonomeren.
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Geeignete
Acryloylmonomere können
weiterhin Oligomere mit geringer Viskosität beinhalten, wie zum Beispiel
die Oligomere mit niedriger Viskosität, die von Sartomer Company
unter den Produktnummern CN 130, CN 131, CN 135 und CN 137 verkauft
werden, Polyesteracrylatoligomere, wie zum Beispiel die Polyesteracrylatoligomere,
die von Sartomer Company unter den Produktnamen Polyesteracrylat
CN 293, CN 292 und CN 2200 und chloriertes Polyesteracrylat CN 2201
verkauft werden, Haftverbesserungsoligomere, wie zum Beispiel die
Haftverbesserungsoligomere, die von Sartomer Company unter der Produktnummer
CN 704 verkauft werden, Polybutadiendimethacrylate, wie zum Beispiel
die Polybutadiendimethacrylate, die von Sartomer Company unter den
Produktnummern CN 301 und CN 303 verkauft werden, Polybutadienurethandiacrylat
CN 302 und Polybutadiendimethacrylat CN 303, Spezialitätenoligomere,
wie zum Beispiel die Spezialitätenoligomere,
die von Sartomer Company unter dem Handelsnamen SARBOX® verkauft
werden, wie zum Beispiel aromatischen Säuremethacrylathalbester in
EEP-Esterlösungsmittel
SB 401, SB 404 und SB 405, aromatischen Säuremethacrylathalbester in
PM, Alkohol/EEP-Esterlösungsmittel
SB 402, aromatischen Säuremethacrylathalbester
in PM, Alkohollösungsmittel
SB 400, aromatischen Säureacrylathalbester
in SR 339 SB 520 M35, aromatischen Säureacrylathalbester in SR 454
SB 520 E35, aromatischen Säuremethacrylathalbester
in SR 306 SB 520 A20, aromatischen Säuremethacrylathalbester in
SR 344 SB 500 K60, aromatischen Säuremethacrylathalbester in
SR 454 SB 500 E50 und aromatischen Säuremethacrylathalbester in
SR 454 SB 510 E35, Acrylate, einschließlich niedrig viskoses Triacrylatoligomer
CN 132, niedrig viskoses Triacrylatoligomer CN 133, niedrig viskoses
Monoacrylatoligomer CN 152, Urethanacrylat CN 959, Polyesteracrylat
CN 293, Urethanacrylat CN 968, Urethanacrylat CN 2901, Urethanacrylat
CN 2902, Urethanacrylat CN 999, niedrig viskoses aliphatisches Monoacrylat
CN 135, niedrig viskoses aliphatisches Monoacrylat CN 137, aminmodifiziertes
Epoxyacrylat CN 2100, fettsäuremodifiziertes
Epoxyacrylat CN 2101, Polyesteracrylat CN 2200, chloriertes Polyesteracrylat
CN 2201, acryliertes Acryl CN 2800, Epoxyacrylat CN 120 AC16, Polybutadienurethandiacrylat
CN 302, Polybutadiendimethacrylat CN 303, (meth)acrylatfunktionalisiertes
Monomer P-Cure 300 und (meth)acrylatfunktionalisiertes Monomer P-Cure
301, funktionelle Acryloligomere, wie zum Beispiel die funktionellen
Acryloligomere, die von Sartomer Company unter dem Handelsnamen
SARCRYL® als
SARCRYL® funktionalisiertes
AcrylSacryl CN 816, SARCRYL® funktionalisiertes AcrylSacryl
CN 817, SARCRYL® funktionalisiertes
AcrylSarcryl CN 818 verkauft werden, aminmodifiziertes Polyetheracrylat
CN 501, aminmodifiziertes Polyetheracrylat CN 502, aminmodifiziertes
Polyetheracrylat CN 550, aminmodifiziertes Polyetheracrylat CN 551,
alkoxylierter trifunktioneller Acrylatester, wie zum Beispiel SR
9008, verkauft von Sartomer Co., metallisches Diacrylat SR 9016
und metallische Diacrylate, wie zum Beispiel Zinkdiacrylat, Lithiumdiacrylat,
Natriumdiacrylat, Magnesiumdiacrylat, Calziumdiacrylat, Aluminiumdiacrylat,
monofunktioneller Säureester
CD 9050, trifunktioneller Säureester
CD 9051 und CD 9052, trifunktioneller Acrylatester SR 9012 und trifunktioneller
Methacrylatester SR 9009 und SR 9011 und Ähnliches, sowie Mischungen,
aufweisend zumindest eines der vorhergehenden Acryloylmonomere.
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Hoch
bevorzugte Acryloylmonomere beinhalten Trimethylolpropantri(meth)acrylat,
1,6-Hexandioldi(meth)acrylat, Ethylenglycoldi(meth)acrylat, Propylenglycoldi(meth)acrylat,
Cyclohexandimethanoldi(meth)acrylat, Butandioldi(meth)acrylat, Diethylenglycoldi(meth)acrylat,
Triethylenglycoldi(meth)acrylat, Isobomyl(meth)acrylat, Cyclohexyl(meth)acrylat,
Butyl(meth)acrylat, Methyl(meth)acrylat, Dibutylfumarat, Dibutylmaleat,
Glycidyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat,
Hexyl(meth)acrylat, Lauryl(meth)acrylat, Stearyl(meth)acrylat, Decyl(meth)acrylat,
Octyl(meth)acrylat und Ähnliches,
sowie Mischungen, aufweisend zumindest eines der vorhergehenden
Acryloylmonomere.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist das Acryloylmonomer ein Acryloylmonomer mit einem zahlenmittleren
Molekulargewicht von weniger als etwa 1.000 AMU auf und ein Acryloylmonomer
mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von mehr als etwa 2.500
AMU. Stärker
bevorzugt weist das Acryloylmonomer ein Acryloylmonomer mit einem
zahlenmittleren Molekulargewicht von weniger als etwa 500 AMU auf
und ein Acryloylmonomer mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht
von mehr als etwa 3.000 AMU.
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Die
Zusammensetzung kann das Acryloylmonomer in einer Menge von zumindest
etwa 1 Teil, vorzugsweise zumindest etwa 5 Teilen, stärker bevorzugt
zumindest etwa 15 Teilen pro 100 Gesamtteile des Polyarylenethers,
des alkenylaromatischen Monomeren und des Acryloylmonomeren aufweisen.
Die Zusammensetzung kann das Acryloylmonomer in einer Menge von
bis zu etwa 69 Teilen, vorzugsweise bis zu etwa 50 Teilen, stärker bevorzugt
bis zu etwa 30 Teilen pro 100 Gesamtteile des Polyarylenethers,
des alkenylaromatischen Monomeren und des Acryloylmonomeren aufweisen.
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Die
Zusammensetzung kann wahlweise weiterhin ein mehrwertiges Metallion
aufweisen. Geeignete mehrwertige Metallionen beinhalten solche der
Gruppen IIA, IIIA und IB-VIIIB der Periodentafel. Bevorzugte mehrwertige
Ionen beinhalten Ionen von Magnesium, Kalzium, Zink und Aluminium.
Die mehrwertigen Metallionen können
zum Beispiel als Salze mit Gegenionen, einschließlich Halogeniden, Hydroxiden,
Oxiden und Ähnlichem,
vorhanden sein. Wenn vorhanden, können die mehrwertigen Metallionen
in einer Menge von etwa 0,1 Gewichtsteil bis etwa 5 Gewichtsteilen
pro 100 Gesamtteile des Polyarylenethers, des alkenylaromatischen
Monomeren und des Acryloylmonomeren verwendet werden, wobei die
Gewichtsteile des mehrwertigen Metallions auf dem elementaren Metall
basieren. Innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, das mehrwertige
Metallion in einer Menge von zumindest etwa 0,2 Gewichtsteilen,
stärker
bevorzugt zumindest etwa 0,3 Gewichtsteilen des mehrwertigen Metallions
zu verwenden. Ebenfalls innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt
sein, bis zu etwa 3 Gewichtsteile, stärker bevorzugt bis zu etwa
2,5 Gewichtsteile des mehrwertigen Metallions zu verwenden.
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Die
Zusammensetzung kann wahlweise weiterhin einen Härtungskatalysator aufweisen,
um die Härtungsgeschwindigkeit
der ungesättigten
Bestandteile zu erhöhen.
Härtungskatalysatoren,
auch als Initiatoren bezeichnet, sind im Stand der Technik wohlbekannt
und werden verwendet, um die Polymerisation zu initiieren, alle
von einer Vielzahl von Thermoplasten und Duroplasten zu härten oder
zu vernetzen, einschließlich
ungesättigte
Poly-ester-, Vinylester- und allylische Duroplasten. Nicht einschränkende Beispiele
für Härtungskatalysatoren
sind solche, die in „Plastic
Additives Handbook, 5. Ausgabe" Hans
Zweifel, Hrsg. Carl Hanser Verlag Publishers, München, 2001, und in
US-Patent Nrn. 5 407 972 von Smith
et al. und
5 218 030 von
Katayose et al. beschrieben sind.
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Der
Härtungskatalysator
für den
ungesättigten
Teil des Duroplasten kann jede Verbindung enthalten, die dazu fähig ist,
bei erhöhten
Temperaturen Radikale zu bilden. Solche Härtungskatalysatoren können sowohl
auf Peroxid als auch nicht auf Peroxid basierende Radikalinitiatoren
beinhalten. Beispiele für
geeignete Peroxyinitiatoren beinhalten zum Beispiel Benzoylperoxid,
Dicumylperoxid, Methylethylketonperoxid, Laurylperoxid, Cyclohexanonperoxid,
t-Butylhydroperoxid, t-Butylbenzolhydroperoxid, t-Butylperoctoat,
2,5-Dimethylhexan-2,5-dihydroperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)-hex-3-in,
Di-t-butylperoxid,
t-Butylcumylperoxid, alpha,alpha'-Bis(t-butylperoxy-m-isopropyl)benzol,
2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan, Dicumylperoxid, Di(t-butylperoxy)isophthalat,
t-Butylperoxybenzoat, 2,2-Bis(t-butylperoxy)butan, 2,2-Bis(t-butylperoxy)octan,
2,5-Dimethyl-2,5-di(benzoylperoxy)hexan, Di(trimethylsilyl)peroxid,
Trimethylsilylphenyltriphenylsilylperoxid und Ähnliches, sowie Mischungen,
aufweisend zumindest einen der vorhergehenden Härtungskatalysatoren. Typische
Nichtperoxyinitiatoren beinhalten zum Beispiel 2,3-Dimethyl-2,3-diphenylbutan,
2,3-Trimethylsilyloxy-2,3-diphenylbutan und Ähnliches, sowie Mischungen,
aufweisend zumindest einen der vorhergehenden Härtungskatalysatoren.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
kann der Härtungskatalysator
t-Butylperoxybenzoat oder Methylethylketonperoxid aufweisen. Der
Härtungskatalysator
kann die Härtung
bei einer Temperatur von etwa 0°C
bis etwa 200°C
vorantreiben.
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Wenn
vorhanden, kann der Härtungskatalysator
in einer Menge von zumindest etwa 0,1 Gewichtsteil, vorzugsweise
zumindest etwa 1 Teil pro 100 Gesamtteile des Polyarylenethers,
des alkenylaromatischen Monomeren und des Acryloylmonomeren verwendet
werden. Der Härtungskatalysator
kann in einer Menge von bis zu etwa 10 Teilen, vorzugsweise bis
zu etwa 5 Teilen, stärker
bevorzugt bis zu etwa 3 Teilen pro 100 Gesamtteile des verkappten
Polyarylenethers, des alkenylaromatischen Monomeren und des Acryloylmonomeren
verwendet werden.
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Die
Zusammensetzung kann wahlweise weiterhin einen Härtungsbeschleuniger aufweisen,
um die Gelzeit zu verringern. Geeignete Härtungsbeschleuniger beinhalten Übergangsmetallsalze
und -komplexe, wie zum Beispiel Kobaltnaphthanat, sowie organische
Basen, wie zum Beispiel N,N-Dimethylanilin (DMA) und N,N-Diethylanilin
(DEA). Vorzugsweise werden Kobaltnaphthanat und DMA in Kombination
verwendet.
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Wenn
vorhanden kann der Beschleuniger in einer Menge von etwa 0,05 bis
etwa 3 Teilen pro 100 Gesamtteile des verkappten Polyarylenethers,
des alkenylaromatischen Monomeren und des Acryloylmonomeren verwendet
werden.
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Wenn
die Zusammensetzung unter Verwendung von Ultraviolettlicht gehärtet werden
soll, kann sie weiterhin einen Photoinitiator aufweisen, so wie
zum Beispiel die Photoinitiatoren, die in
US-Patent Nr. 5 407 972 beschrieben
sind, einschließlich
zum Beispiel Ethylbenzoinether, Isopropylbenzoinether, Butylbenzoinether,
Isobutylbenzoinether, alpha,alpha-Diethoxyacetophenon, alpha,alpha-Dimethoxy-alphaphenylacetophenon,
Diethoxyphenylacetophenon, 4,4'-Dicarboethoxybenzoinethylether,
Benzoinphenylether, alpha-Methylbenzoinethylether, alpha-Methylolbenzoinmethylether,
Trichloracetophenon und Ähnliches,
sowie Mischungen, aufweisend zumindest einen der vorhergehenden
Photoinitiatoren.
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Zusätzlich zu
den oben beschriebenen Bestandteilen kann die Zusammensetzung wahlweise
einen nicht verkappten Polyarylenether in einer Menge aufweisen,
die die erwünschten
Eigenschaften der Zusammensetzung nicht beeinträchtigt. Solche Mengen können leicht
ohne ungebührliches
Experimentieren bestimmt werden. Hochmolekulargewichtige unverkappte
Polyarylenether, zum Beispiel solche, die intrinsische Viskositäten von
zumindest etwa 0,3 dl/g haben, können
für diesen
Zweck bevorzugt sein.
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Die
Zusammensetzung kann weiterhin Additive, die im Stand der Technik
bekannt sind, aufweisen, einschließlich zum Beispiel Flammhemmer,
Schmiermittel, einschließlich
Entformungsmittel, Antioxidantien, thermische Stabilisatoren, Ultraviolettstabilisatoren,
Pigmente, Farbstoffe und Färbemittel,
Antistatikmittel, Füller,
einschließlich
faserige Füller
und polymere Füller,
Leitfähigkeitsmittel,
Blasmittel und Ähnliches,
sowie Kombinationen aus zumindest einem der vorhergehenden Additive.
Solche Additive sind im Detail in „Plastic Additives Handbook,
5. Ausgabe" Hans
Zweifel, Hrsg., Carl-Hanser Verlag Publishers, München, 2001, beschrieben.
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Flammhemmer
beinhalten zum Beispiel bromierte flammhemmende Verbindungen. Bevorzugte
bromierte Hammhemmende Verbindungen beinhalten zum Beispiel bromierte
Diphenylether, die in den Bromierungsgehalten von 2-10 Brom pro
Molekül
variieren, so wie zum Beispiel Tetrabromdiphenyloxid, Pentabromdiphenyloxid,
Octabromdiphenyloxid und Decabromdiphenyloxid. Andere bromierte
Derivate beinhalten Tetradecabromdiphenoxybenzol, Tetrabromcyclooctan,
2,4,6-Tribromphenylmaleimid, Phenyl-1,2,3,4-tetrabromphthalimid,
2,4,6-Tribromphenyl-1,2,3,4-tetrabromphthalimid, 1,4-Phenylen-bis(1,2,3,4-tetrabromphthalimid), 1,3-Phenylen-bis(1,2,3,4-tetrabromphthalimid),
Hexabromcyclododecan, 4-Bromphenyl-(1,2,3,4-tetrabromtetrabromphthalimid), Pentabrombenzylacrylat,
1,6-Bis(1,2,3,4-tetrabromphthalimido)hexan,
1,2-Bis(1,2,3,4-tetrabromphthalmido)ethan, Dibromethyldibromcyclohexan,
Hexabromcyclododecan, Tetrabrombisphenol A, Bis(2,3-dibrompropylether),
Tetrabromphthalsäureanhydrid,
Diels-Alder-Addukte von chlorierten Cyclopentadienen und Dienderivaten,
wie zum Beispiel Cyclooctadien, Dechloran, 1,3,5-Tris(2,4,6-tribromphenoxy)triazin,
polybromierte Diphenylether, Poly-2,6-dibromphenylenether, bromierte Styrolmonomere,
wie zum Beispiel Dibromstyrol, bromiertes Polycarbonat, Bis(tribromphenoxy)ethan,
perbromiertes Bibenzyl, Dibromethylcyclohexan, Decabromdiphenyloxid,
bromiertes Polystyrol, bromiertes Cyclododecan, Tetrabrombisphenol
A-diglycidylether und Oligomere davon, Bis(2-hydroxyethylether)
von Tetrabrombisphenol A, Bis(2-methacryloxyethylether) von Tetrabrombisphenol
A, Dibromneopentylglycoldimethacrylat und Ähnliches, sowie Kombinationen, aufweisend
zumindest eines der vorhergehenden bromierten Derivate. Bevorzugte
phosphorenthaltende Flammhemmer beinhalten zum Beispiel C6-C100 aromatische,
C6-C100 aliphatische
oder C6-C100 gemischt
aromatisch-aliphatische Phosphatester, so wie zum Beispiel Triphenylphosphat,
Trikresylphosphat, Triethylphosphat, Dimethylmethylphosphonat und
Aluminium- und Zinksalze davon, Tris(2-allylphenyl)phosphat, Isopropylphenyldiphenylphosphat,
Tris(2-methoxy-4-allylphenyl)phosphat,
Tris(2-propenylphenyl)phosphat, Tris(4-vinylphenyl)phosphat, Bis(diphenylphosphatester)
von Bisphenolen, einschließlich
Bisphenol A und Resorcin und Hydrochinon, Bis(diphenylphosphoramide)
von Diaminen, wie zum Beispiel 1,6-Hexandiamin und Piperidin, sowie
alkylierte oder substituierte Derivate davon. Andere geeignete Flammhemmer
beinhalten Melamin, Cyclophosphazene, wie zum Beispiel Hexaamino-
und Hexaphenylcyclophosphazene und Derivate davon, Aluminiumtrihydrat,
Zinkborat, Borax, Zinnoxid, Zinkhydroxystannat, Zinkstannat, Magnesiumhydroxid
und Hydromagnesit, Huntit, Molybdäntrioxid, Zinkmolybdat, Kalziummolybdat,
Ammoniummolybdat, Eisen(II)oxide, Ferrocen, Trischlorethylphosphat,
Dialkylvinylphosphonate, wie zum Beispiel Diethylvinylphosphonat, Ammoniumpolyphosphat,
Melaminphosphonate, Harnstoff, roten Phosphor, phosphorylierten
Polyvinylalkohol und Ähnliches.
Wenn bromierte Flammhemmer verwendet werden, ist es bevorzugt, dass
der Bromgehalt des bromierten Flammhemmers mehr als 30 Gew.-% ist,
stärker
bevorzugt mehr als 60 Gew.-% des Gesamten aus verkapptem Polyarylenether,
dem alkenylaromatischen Monomer und dem Acryloylmonomer. Der hohe
Bromgehalt des Flammhemmers erlaubt, eine UL-94-Entflammbarkeit zu erhalten und gleichzeitig
hohen Polyarylenethergehalt und optimale dieelektrische Eigenschaften
aufrechtzuerhalten.
-
Synergisten,
wie zum Beispiel Eisen(II)oxid, Antimonoxid und Ähnliches, können zugegeben werden, um die
Flammhemmung der erwünschten
Zusammensetzung zu verbessern.
-
Schmiermittel
können
Fettalkohole und ihre Dicarbonsäureester
beinhalten, einschließlich
Cetyl-, Stearyl- und Tallölalkohol,
Distearyladipat, Distearylphthalat, Fettsäureester von Glycerin und anderen
kurzkettigen Alkoholen, einschließlich Glycerinmonooleat, Glycerinmonostearat,
Glycerin-12-hydroxystearat, Glycerintristearat, Trimethylolpropantristearat,
Pentaerythrittetrastearat, Butylstearat, Isobutylstearat, Stearinsäuren, 12-Hydroxystearinsäure, Oleinsäureamid,
Erucamid, Bis(stearoyl)ethylendiamin, Kalziumstearat, Zinkstearat, neutrales
Bleistearat, dibasisches Bleistearat, Stearinsäure-Komplexester, Oleinsäure-Komplexester,
Kalziumseife, enthaltend Komplexester, Fettalkoholfettsäureester,
einschließlich
Isotridecylstearat, Cetylpalmitat, Stearylstearat, Behenylbehenat,
Montansäure,
Montansäureethylenglycolester,
Montansäureglycerinester, Montansäurepentaerythritester,
Kalziumseife, enthaltend Montansäureester,
Kalziummontanat, Natriummontanat, lineares oder verzweigtes Polyethylen,
teilweise verseiftes Polyethylenwachs, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, kristallines
Polyethylenwachs, natürliches
oder synthetisches Paraffin, einschließlich voll raffiniertes Paraffin,
gehärtetes
Paraffinwachs, synthetisches Paraffinwachs, Mikrowachs und flüssiges Paraffin,
Fluorpolymere, einschließlich
Polytetrafluorethylenwachs und Copolymere mit Vinylidenfluorid.
-
Die
Zusammensetzung kann weiterhin einen oder mehrere Füller aufweisen,
einschließlich
Füller
mit geringem Seitenverhältnis,
faserige Füller
und polymere Füller.
Beispiele für
solche Füller,
die im Stand der Technik wohlbekannt sind, beinhalten solche, die
in „Plastic
Additives Handbook, 5. Ausgabe, Hans Zweifel, Hrsg., Carl-Hanser
Verlag Publishers, München,
2001", beschrieben
sind. Nichteinschränkende
Beispiele für Füller beinhalten
Siliziumoxidpulver, wie zum Beispiel Quarzglas und kristallines
Siliziumoxid, Bornitridpulver und Borsilikatpulver, um gehärtete Produkte
mit geringer Dielektrizitätskonstante
und geringem dielektrischem Verlusttangens zu erhalten, die oben
erwähnten
Pulver, sowie Aluminiumoxid und Magnesiumoxid (oder Magnesia) für Hochtemperaturleitfähigkeit
und Füller,
wie zum Beispiel Wollastonit, einschließlich oberflächenbehandeltem
Wollastonit, Kalziumsulfat (als sein Anhydrid, Dihydrat oder Trihydrat),
Kalziumcarbonat, einschließlich
Kreide, Kalkstein und Marmor, sowie synthetische, gefällte Kalziumcarbonate,
allgemein in der Form eines gemahlenen Teilchens, welches oftmals
98+% CaCO3 aufweist, wobei der Rest andere
Anorganika, wie zum Beispiel Magnesiumcarbonat, Eisenoxid und Aluminiumsilikate
sind, oberflächenbehandelte
Kalziumcarbonate, Talk, einschließlich faserförmigem,
modularem, nadelförmigem
und lamellarem Talk, Glaskugeln, sowohl hohl als auch fest, und
oberflächenbehandelte
Glaskugeln, typischerweise mit Kopplungsmitteln, wie zum Beispiel
Silankopplungsmitteln und/oder enthaltend eine leitfähige Beschichtung,
sowie Kaolin, einschließlich
hartem, weichem, kalziniertem Kaolin und Kaolin, aufweisend verschiedene
Beschichtungen, die im Stand der Technik dafür bekannt sind, die Dispersion
in und die Kompatibilität
mit dem Duroplastharz zu vereinfachen, Glimmer, einschließlich metallisiertem
Glimmer und Glimmer, der mit Aminosilanen oder Acryloylsilanbeschichtungen
oberflächenbehandelt
ist, um den kompoundierten Elends gute physikalische Eigenschaften
zu verleihen, Feldspat und Nephelinsyenit, Silikatkugeln, Flugstaub,
Cenosphären,
Fillit, Aluminiumsilikat (Armosphären), einschließlich silanisiertem
und metallisiertem Aluminiumsilikat, natürlichen Siliziumoxidsand, Quarz,
Quarzit, Perlit, Tripoli, Kieselgur, synthetisches Siliziumoxid,
einschließlich
solche mit verschiedenen Silanbeschichtungen, und Ähnliches.
-
Die
oben angegebenen Füller
können
in metallisierten oder silanbeschichteten Formen verwendet werden,
um die Kompatibilität
und die Haftung mit dem Duroplastblend zu verbessern.
-
Andere
Mineralfüller
beinhalten Siliziumcarbid, um die Abriebwirkung des Polymeren zu
erhöhen,
Molybdänsulfid
um die Schmierung zu verbessern, Zinksulfid, um eine weiße Färbung zu
verleihen, Aluminiumsilikat (Mullit), synthetisches Kalziumsilikat
und Zirkonsilikat, um die Gleiteigenschaften zu verbessern, Bariumtitanat,
um dielektrische Eigenschaften zu erhöhen, Bariumferrit, um magnetisierte
Polymere herzustellen und Bariumsulfat und Schwerspat.
-
Andere
Füller
beinhalten Metalle und Metalloxide, einschließlich feinteiligem oder faserförmigem Aluminium,
Bronze, Zink, Kupfer und Nickel, um zum Beispiel thermische, elektrische
Leitfähigkeit
oder Beständigkeit
gegen Neutronen- oder Gammastrahlen zu verbessern. Aluminiumhydroxid
kann eingebracht werden, um die Entflammbarkeit eines Polymerharzes
zu verbessern.
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Andere
Füller
beinhalten Kohlenstoff, wie zum Beispiel Ruß, zur Verwendung als ein mögliches
Färbemittel,
und leitfähigen
Ruß, um
verbesserte Volumenleitfähigkeit
und Durchbiegetemperatur bei Belastung zu erreichen. Graphit, wie
zum Beispiel Graphitpulver, kann verwendet werden, um der Formulierung
Schmierfähigkeit
und/oder Leitfähigkeit
zu verleihen.
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Andere
Füller
beinhalten flockige Füller
und Verstärkungsmittel,
wie zum Beispiel Glasflocken, flockiges Siliziumcarbid, Aluminiumdiborid,
Aluminiumflocken und Stahlflocken.
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Faserige
Füller
beinhalten kurze anorganische Fasern, einschließlich bearbeiteten Mineralfasern,
wie zum Beispiel solche, die aus Elends erhalten werden, aufweisend
zumindest eines aus Aluminiumsilikaten, Aluminiumoxiden, Magnesiumoxiden
und Kalziumsulfathemihydrat.
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Andere
faserige Füller
beinhalten natürliche
Füller
und Verstärkungen,
wie zum Beispiel Holzmehl, erhalten durch Pulverisieren von Holz,
sowie faserige Produkte, wie zum Beispiel Zellulose, Baumwolle,
Sisal, Jute, Stärke,
Korkmehl, Lignin, gemahlene Nussschalen, Mais, Reiskornhülsen.
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Andere
faserige Füller
beinhalten synthetische Verstärkungsfasern,
einschließlich
Polyester, wie zum Beispiel Polyethylenterephthalat, Polyvinylalkohol,
sowie hochzähe
Fasern mit hoher thermischer Stabilität, einschließlich Basaltfasern,
Kohlenstofffasern, aromatischen Polyamidfasern, Polybenzimidazol,
Polyimidfasern, wie zum Beispiel Polyimid 2080 und PBZ-Faser (beides
Produkte von Dow Chemical Company, Midland, Michigan USA), sowie
Polyphenylensulfidfaser, Polyetheretherketonfasern, Borfasern, Keramikfasern,
wie zum Beispiel Siliziumcarbid, und Fasern aus gemischten Oxiden
von Aluminium, Bor und Silizium, verkauft unter dem Handelsnamen
NEXTEL® von
3M Co., St. Paul, MN, USA.
-
Ebenfalls
eingeschlossen unter faserigen Füllern
sind Einkristallfasern oder „whiskers", einschließlich Siliziumcarbid,
Aluminiumoxid, Borcarbid, Kohlenstoff, Eisen, Nickel, Kupfer.
-
Ebenfalls
eingeschlossen unter faserigen Füllern
sind Glasfasern, einschließlich
Textilglasfasern, wie zum Beispiel E-, A-, C-, ECR-, R-, S-, D-
und NE-Gläser
und Quarz.
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Zusätzlich können in
der vorliegenden Erfindung organische Verstärkungsfaserfüller verwendet
werden, einschließlich
organischen Polymeren, die zur Bildung von Fasern fähig sind.
Anschauliche Beispiele für solche
organische Faserfüller
beinhalten zum Beispiel Polyetherketon, Polyimid, Polybenzoxazol,
Polyphenylensulfid, Polyester, Polyethylen, aromatische Polyamide,
aromatische Polyimide oder Polyetherimide, Polytetrafluorethylen,
Acrylharze und Polyvinylalkohol. Ebenfalls eingeschlossen sind natürliche organische
Fasern, die dem Fachmann bekannt sind, einschließlich Baumwolle, Stoff, Hanfstoff,
Filz und natürliche
Zellulosefasern, wie zum Beispiel Kraftpapier, Baumwollpapier und
Glasfaser enthaltendes Papier.
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Solche
Verstärkungsfüller können in
der Form von Monofilament- oder Multifilamentfasern zur Verfügung gestellt
werden und können
entweder alleine oder in Kombination mit anderen Arten von Fasern
verwendet werden, zum Beispiel durch coverweben oder Kern/Hülle-, Seite
an Seite-, orangenartige oder Matrix- und Fibrillenkonstruktionen,
oder durch andere Verfahren, die dem Fachmann auf dem Gebiet der
Faserherstellung bekannt sind. Typische cogewebte Strukturen beinhalten
Glasfaser-Kohlenstofffaser,
Kohlenstofffaser-aromatische Polyimid(aramid)faser und aromatische
Polyimidfaser-Glasfaser. Faserige Füller können in der Form von zum Beispiel
Vorgarnen, gewebten Faserverstärkungen,
wie zum Beispiel 0-90 Grad-Geweben, faserigen Vliesverstärkungen,
wie zum Beispiel kontinuierliche Strangmatte, geschnittene Strangmatte,
Papiertücher, Papiere
und Filze, sowie dreidimensionale gewebte Verstärkungen, Vorformen und Borten,
bereitgestellt werden.
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Für die meisten
Anwendungen werden faserige Verstärkungen bevorzugt ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus E-, S-, D- und NE-Glasfasern und Quarz,
Polyethylenterephthalat, Basaltfasern, Kohlenstofffasern, Polyethylenfasern,
aromatischen Polyamidfasern, Polybenzimidazolfasern, Polyimidfasern,
Polyphenylensulfidfasern, Polyetheretherketonfasern, Borfasern und
keramischen Fasern, wie zum Beispiel Siliziumcarbid.
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-
Beschreibungen
von verschiedenen faserigen Füllern,
ihr Einbringen und ihr Nutzen, können
in Engineered Materials Handbook, Band 1, Composites, ASM International
Metals Park, Ohio, Copyright 1987 Cyril A. Dostal Senior Hrsg.,
gefunden werden.
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Wenn
vorhanden können
die Füller,
einschließlich
faserige Füller,
in einer Menge von etwa 0,005 bis etwa 1.000 Teilen, vorzugsweise
etwa 1 bis etwa 500 Teilen, stärker
bevorzugt etwa 10 bis etwa 250 Teilen, noch stärker bevorzugt etwa 50 bis
etwa 200 Teilen pro 100 Gesamtteile des verkappten Polyarylenethers,
des alkenylaromatischen Monomeren und des Acryloylmonomeren verwendet
werden.
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Diese
zuvor genannten Füller
können
zu dem thermisch härtenden
Harz ohne jegliche Vorbehandlung oder nach Oberflächenbehandlung,
allgemein mit einem Haftungsverbesserer, zugegeben werden.
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Die
Formulierung kann auch Haftungsverbesserer enthalten, um die Haftung
des thermisch härtenden Harzes
an den Füller
oder an einer externen Beschichtung oder Substrat zu verbessern.
Ebenfalls möglich
ist Behandlung der zuvor genannten anorganischen Füller mit
Haftungsverbesserer, um Haftung zu verbessern. Haftungsverbesserer
beinhalten Chromkomplexe, Silane, Titanate, Zirkoaluminate, Propylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymere, reaktive
Zelluloseester und Ähnliches.
Chromkomplexe beinhalten solche, die von DuPont unter dem Handelsnamen
VOLAN® verkauft
werden. Silane beinhalten Moleküle
mit der allgemeinen Struktur (RO)(4-n)SiYn, wobei n=1-3, R eine Alkyl- oder Arylgruppe
ist und Y eine reaktive funktionelle Gruppe ist, welche die Bildung
einer Bindung mit einem Polymermolekül ermöglichen kann. Besonders geeignete
Beispiele für Kopplungsmittel
sind solche, die die Struktur (RO)3SiY haben.
Typische Beispiele beinhalten zum Beispiel Vinyltriethoxysilan,
Vinyltris(2-methoxy)silan, gamma-Methacryloxypropyltrimethoxysilan,
gamma-Aminopropyltriethoxysilan, gamma-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, sowie
gamma-Mercaptopropyltrimethoxysilan. Titanate beinhalten solche,
die von S. J. Monte et al. in Ann. Chem. Tech Conf. SPI (1980),
Ann. Tech Conf. Reinforced Plastics and Composite inst. SPI 1979,
Section 16E, New Orleans, und S. J. Monte, Mod. Plastics Int. 14
(1984) 6, S. 2 entwickelt wurden. Zirkoaluminate beinhalten solche,
die von L. B. Cohen in Plastics Engineering 39 (1983) 11, S. 29,
beschrieben wurden. Der Haftungsverbesserer kann in dem duroplastischen
Harz selbst enthalten sein oder auf jeden der oben beschriebenen
Füller
beschichtet sein, um die Haftung zwischen dem Füller und dem Duroplast zu verbessern.
Zum Beispiel können
solche Verbesserer verwendet werden, um eine Silikatfaser oder Füller zu
beschichten, um die Haftung der Harzmatrix zu verbessern.
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Polymere
Füller,
einschließlich
Thermoplaste, Kautschuke, Elastomere und Ähnliches, können ebenfalls verwendet werden.
Beispiele für
Thermoplaste beinhalten pulverige technische Harze, wie zum Beispiel Polycarbonat,
thermoplastische Polyester, Polyestercarbonat, Polyphenylenether,
Polysulfon, Polyethersulfon und Polyacrylat, pulverige Polyolefine,
wie zum Beispiel Polyethylen, Polypropylen und Poly-4-methylpenten-1, Fluorkunststoffe,
wie zum Beispiel Polytetrafluorethylen, Tetrafluorethylen-Propylen-Copolymer,
chloriertes Polyethylen, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Polyacrylate, wie zum Beispiel
Polybutylacrylat, Poly-2-hexylacrylat, Kern-Schale-Schlagmodifizierer, wie zum Beispiel
Polymethylmethacrylat-Polybutylacrylat, Poly(acrylnitril-butadien-styrol),
Poly(styrol-acrylnitril)-Copolymere, Poly(methylmethacrylat-butadien-styrol)-Terpolymere,
Polyphenylenether, Ethylenpropylenkautschuke, einschließlich dienmodifizierte
Ethylenpropylenkautschuke und Butadien/Styrol-Blockcopolymere. Polymere
Füller
können
auch organische Füller enthalten,
wie zum Beispiel Kautschuke, einschließlich Acrylat-Butadien-Kautschuk,
Copolymere aus Ethylacrylat (oder anderen Acrylaten) und eine geringe
Menge eines Monomeren, welches die Vulkanisierung vereinfacht (Acrylkautschuk),
Terpolymer aus Tetrafluorethylen, Trifluornitrosomethan und Nitrosoperfluorbuttersäure (Nitrosokautschuk),
Ethylacrylat-Acrylnitril-Copolymer (Acrylatkautschuk), Alkylensulfidkautschuk,
Urethankautschuk, basierend auf Polyester, Butadienkautschuk (Polybutadien),
Brombutylkautschuk, Chlorbutylkautschuk, Polychlortrifluorethylen
(Fluorkautschuk), Chlorpolyethylen, Epichlorhydrin-Homopolymerkautschuk (Polychloromethyloxiran),
Chloroprenkautschuk (Polychloropren), Chlorsulfonylpolyethylen,
Ethylen-Ethylacrylat-Copolymer (z.B. solche, die von DuPont unter
dem Handelsnamen VAMAC® verkauft werden), Copolymer
aus Ethylenoxid (Oxiran) und Chlormethyloxiran (Epichlorhydrinkautschuk),
epoxidierten natürlichen Kautschuk,
Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer, Ethylen-Propylen-Copolymer, Urethankautschuk,
basierend auf Polyether, Epichlorhydrin-Ethylenoxid-Terpolymer,
Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, Methylsilikonkautschuk mit Fluorgruppen,
Kautschuk mit Fluor- oder Fluoralkyl- oder Fluroalkoxy-Substitutentengruppen
auf der Polymerkette, Copolymer aus Propylenoxid und Allylglycidylether,
hydrogenierten Nitrilkautschuk, Isobutylen-Isopren-Kautschuk (Butylkautschuk),
Polyisobuten, synthetischen Isoprenkautschuk, flüssigen Silikonkautschuk, Methylsilikonkautschuk
und Acrylnitril-Butadien-Kautschuk.
Polymere Füller
beinhalten weiterhin funktionalisiertes Polybutadien und Poly(butadien-acrylnitril)-Kautschuke,
einschließlich
solchen, die unter dem Handelsnamen HYCAR® von
B. F. Goodrich Company verkauft werden, einschließlich carboxyfunktionalisierten
Polybutadienkautschuken, wie zum Beispiel HYCAR® 2000X162CTB
(Carboxyläquivalente
= 0,045, Mn = 4.300, Carboxyläquivalente
pro Kette 1,9), HYCAR® CS 8596 (Carboxyläquivalente
= 0,032, Mn = 6.250, Carboxyläquivalente/Kette
= ungefähr
2) und carboxyterminierte Poly(butadien-co-acrylnitril)-Kautschuke, wie zum Beispiel
HYCAR® 1300X31
CTBN (Acrylnitrilgehalt = 10%, Carboxyläquivalente = 0,050, Mn = 3.800,
Carboxyläquivalente/Kette
= 1,9), HYCAR® 1300X8
CTBN (Acrylnitrilgehalt = 18%, Carboxyläquivalente = 0,052, Mn = 3.550,
Carboxyläquivalente/Kette
= 1,8), HYCAR® 1300X13
CTBN (Acrylnitrilgehalt = 26%, Carboxyläquivalente = 0,057, Mn = 3.120,
Carboxyläquivalente/Kette
= 1,8), HYCAR® 1300X9CTBNX
(Acrylnitrilgehalt = 18, Carboxyläquivalente = 0,067, Mn = 3.600,
Carboxyläquivalente/Kette
= 2,4), HYCAR® 1300X18
CTBNX (Acrylnitrilgehalt = 21,5, Carboxyläquivalente = 0,070, Mn = 3.400,
Carboxyläquivalente/Kette
= 2,4), vinyl- und carboxyfunktionalisierte Poly(butadien-acrylnitril)-Kautschuke,
einschließlich
HYCAR® 1300X33
VTBNX (Acrylnitrilgehalt = 18%, Carboxyläquivalente pro 100 Kautschuk
= maximal 0,009), HYCAR® 1300X43 VTBNX (Acrylnitrilgehalt
= 21,5%, Carboxyläquivalente
pro 100 Kautschuk = maximal 0,009), epoxyterminierten Poly(butadien-acrylnitril)-Kautschuk
HYCAR® 1300X40
ETBN (Carboxyläquivalente
pro Kette = maximal 0,027, 50%ige Lösung in Styrol), aminterminierte
Poly(butadienacrylnitril)-Kautschuke, wie zum Beispiel HYCAR® 1300X21ATBN
(Acrylnitrilgehalt = 10%), 1300X16ATBN (Acrylnitrilgehalt = 18%),
HYCAR® 1300X45
ATBN (Acrylnitrilgehalt = 18%), 1300X35ATBN (Acrylnitrilgehalt =
26%), HYCAR® 1300X42
ATBN (Acrylnitrilgehalt = 18%). Ebenfalls eingeschlossen sind die
funktionalisierten Polybutadiene und statistischen Poly(butadien-styrol)-Copolymere,
verkauft von Ricon Resins, Inc. unter den Handelsnamen RICON®,
RICACRYL® und
RICOBOND®-Harze.
Diese beinhalten Butadiene, enthaltend sowohl geringen Vinylgehalt,
wie zum Beispiel RICON® 130, 131, 134, 142, Polybutadiene,
enthaltend hohen Vinylgehalt, wie zum Beispiel RICON® 150,
152, 153, 154, 156, 157 und P30D, ebenso statistische Copolymere
aus Styrol und Butadien, einschließlich RICON® 100,
181, 184, als auch Maleinsäureanhydrid
gepfropfte Polybutadiene und Alkoholkondensate, die daraus erhalten
werden, wie zum Beispiel RICON® 130MA8, RICON® MA13,
RICON® 130MA20,
RICON® 131MAS,
RICON® 131MA10,
RICON® MA17,
RICON® MA20,
RICON® 184MA6
und RICON® 156MA17.
Ebenso eingeschlossen sind Polybutadiene, die verwendet werden können, um
die Haftung zu verbessern, einschließlich RICOBOND® 1031,
RICOBOND® 1731,
RICOBOND® 2031,
RICACRYL® 3500,
RICOBOND® 1756,
RICACRYL® 3500.
Ebenfalls eingeschlossen sind die Polybutadiene RICON® 104
(25% Polybutadien in Heptan), RICON® 257
(35% Polybutadien in Styrol) und RICON® 257
(35% Polybutadien in Styrol). Ebenfalls eingeschlossen sind (meth)acrylfunktionalisiertes
RICACRYL® 3100,
RICACRYL® 3500
und RICACRYL® 3801. Ebenfalls
eingeschlossen sind Pulverdispersionen von funktionellen Polybutadienderivaten,
einschließlich zum
Beispiel RICON® 150D,
152D, 153D, 154D, P30D, RICOBOND® 1731HS
und RICOBOND® 1756HS.
Weitere Butadienharze beinhalten Poly(butadien-isopren)-Block- und
statistische Copolymere, wie zum Beispiel solche mit Molekulargewichten
von 3.000-50.000 AMU, und Polybutadienhomopolymere mit Molekulargewichten
von 3.000 bis 50.000 AMU. Ebenfalls eingeschlossen sind Polybutadien,
Polyisopren und Polybutadien-Isopren-Copolymere, funktionalisiert mit Maleninsäureanhydridfunktionen, 2-Hydroxyethylmaleinsäurefunktionen
oder hydroxylierter Funktionalität.
Polymere Füller
beinhalten weiterhin Polyacrylnitril-Chloropren, Polyacrylnitril-Isopren,
Polyisopren, Polyglycolether, wie zum Beispiel Polypropylenglycol,
Polyethylenglycol, Polyethylenglycol-Polypropylenglycol-Block- und
statistische Copolymere, Polytetrahydrofuran, Polypropylenoxid-Allylglycidylether-Copolymere,
Polyvinylpyridin-Butadien,
Polyethylen und Methylsilikonkautschuke, sowie Fluide mit Vinyl-
oder Phenylgruppen. Polymere Füller
können
auch Polyfluoralkoxyphosphazen, Polynorbornen, Polypropylen, Vinylpyridin-Styrol-Butadien-Kautschuk,
Polyurethane, Methylsilikone mit Phenyl- und Vinyl-Gruppen, Polystyrol-Butadien,
Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymer
(thermoplastisches Elastomer), Styrol-Chloropren-Kautschuk, polysiloxanbehandeltes
EPDM, Styrol-Isopren-Kautschuk, Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymer (thermoplastisches
Elastomer), Polythioglycolether, Polytetrafluorethylen, Polysulfidkautschuke,
trans-Polyoctenamer, trans-Polypentenamer, thermoplastische Polyurethane,
vernetzbare Polyethylene, Poly(vinylchlorid-co-vinylacetat-co-acrylsäure), Poly(ethylen-co-vinylacetat-co-acrylsäure) beinhalten.
-
Ebenfalls
eingeschlossen unter polymeren Füller
sind elektrisch leitfähige
Polymere, wie zum Beispiel Polypyrrol, Polyanilin, Polyphenylen,
Polyacetylen und substituierte Derivate davon, einschließlich Derivate, die
mit C1-C25-Alkyl,
C1-C25-Alkoxy, C2-C25-Alkylcarbonyl, C2-C25-Alkylcarbonyloxy,
C6-C25-Aryl, C6-C25-Aryloxy, C7-C25-Arylcarbonyl und
C7-C25-Arylcabonyloxy
substituiert sind.
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Wenn
vorhanden können
die polymeren Füller
in Mengen von etwa 0,005 bis etwa 200 Teilen, vorzugsweise etwa
2 bis etwa 30 Teilen, stärker
bevorzugt etwa 5 bis etwa 25 Teilen, noch stärker bevorzugt etwa 10 bis
etwa 20 Teilen pro 100 Gesamtteilen des Polyarylenethers, des alkenylaromatischen
Monomeren und des Acryloylmonomeren verwendet werden. Es ist möglich, dass
der polymere Füller
mit der ungehärteten
Zusammensetzung reaktiv ist oder nicht und in der ungehärteten oder
gehärteten
Zusammensetzung, zu welcher er zugegeben wird, löslich ist oder nicht.
-
Additive
können
auch Glasmittel beinhalten, wie zum Beispiel Azoverbindungen, wie
Diazoaminobenzol, Azobisisobutyronitril, Azodicarbonamid, Azodicarbonsäure, Benzolsulfonylhydrazid,
Benzol-1,3-disulfonylhydrazid, Diphenyloxid-4,4'-disulfonylhydrazid,
p-Toluolsulfonsäurehydrazid,
N,N'-Dinitrisopentamethylentetraamin, N,N-Dimethyl-N,N'-Dinitrosophthalamid
und Natriumcarbonatblends mit sauren Verbindungen, wie zum Beispiel
Dihydroxybernsteinsäure
und Ähnliches.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Zusammensetzung im Wesentlichen frei von Wasser, was bedeutet,
dass die Zusammensetzung Wasser in einer Menge von weniger als etwa
1 Gew.-% aufweist, vorzugsweise weniger als etwa 0,5 Gew.-%, stärker bevorzugt
weniger als etwa 0,1 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der
Zusammensetzung.
-
Die
härtbaren
Zusammensetzungen können
in einer wirksamen Menge eines inerten organischen Lösungsmittels
gelöst
werden, typischerweise bis zu einem Gehalt an gelöstem Stoff
von etwa 30%-60 Gew.-%. Die Identität des Lösungsmittels ist nicht kritisch,
vorausgesetzt, dass es durch geeignete Mittel, wie zum Beispiel
Verdampfen, entfernt werden kann. Aromatische Kohlenwasserstoffe,
insbesondere Toluol, sind bevorzugt. Die Reihenfolge des Vermischens
und Auflösens
ist ebenfalls nicht kritisch. Um jedoch vorzeitige Härtung zu
vermeiden, sollten Katalysator und Härterkomponenten allgemein nicht
am Anfang bei einer Temperatur über
etwa 60°C
mit unverkapptem Polyarylenether und polymerisierbarer Monomerzusammensetzung
in Kontakt gebracht werden. Anteile von Bestandteilen beinhalten
hierbei nicht das Lösungsmittel,
sofern nicht anders angegeben.
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Es
gibt keine besondere Einschränkung
für das
Verfahren, mittels welchem die Zusammensetzung hergestellt wird.
Die Zusammensetzung kann hergestellt werden durch Bilden einer innigen
Mischung des Polyarylenethers, des alkenylaromatischen Monomeren
und des Acryloylmonomeren.
-
Es
gibt keine besondere Einschränkung
für das
Verfahren, durch welches die Zusammensetzung gehärtet werden kann. Die Zusammensetzung
kann zum Beispiel thermisch oder durch Verwendung von Bestrahlungstechniken,
einschließlich
UV-Bestrahlung und
Elektronenstrahl-Bestrahlung, gehärtet werden. Wenn Wärmehärtung verwendet
wird, kann die ausgewählte
Temperatur etwa 80°C
bis etwa 300°C
sein und vorzugsweise etwa 120°C
bis etwa 240°C.
Die Heizperiode kann etwa 1 Minute bis etwa 10 Stunden sein, obwohl
eine solche Heizperiode vorteilhafterweise etwa 1 Minute bis etwa
6 Stunden sein kann, stärker
bevorzugt etwa 3 Stunden bis etwa 5 Stunden. Eine solche Härtung kann
abgestuft sein, um ein teilweise gehärtetes und oftmals nicht- klebriges Harz herzustellen,
welches dann durch Erwärmen
für längere Zeiträume oder
Temperaturen innerhalb der zuvor genannten Bereiche vollständig gehärtet wird.
-
Die
gehärtete
Zusammensetzung kann vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur von zumindest etwa
100°C aufweisen,
stärker
bevorzugt 120°C,
noch stärker
bevorzugt zumindest etwa 130°C,
noch stärker bevorzugt
zumindest etwa 140°C.
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Die
gehärtete
Zusammensetzung kann vorzugsweise einen thermischen Expansionscoeffizienten (CTE)
unterhalb ihrer Glasübergangstemperatur
von nicht mehr als etwa 30 Mikrometer/Meter-°C (μm/m-°C), vorzugsweise nicht größer als
etwa 25 μm/m-°C, stärker bevorzugt
nicht größer als
etwa 20 μm/m-°C zeigen.
-
Die
gehärtete
Zusammensetzung kann nach Anspruch 1 vorzugsweise eine Bruchfestigkeit
von zumindest etwa 1,5 MPa-m1/2, vorzugsweise
zumindest etwa 2,0 MPa-m1/2, stärker bevorzugt
zumindest etwa 2,5 MPa-m1/2, noch stärker bevorzugt
zumindest etwa 3,0 MPa-m1/2, sogar noch stärker bevorzugt zumindest etwa 3,5
MPa-m1/2, gemessen gemäß ASTM D5045, zeigen.
-
Verfahren,
die für
das Verarbeiten der Zusammensetzung geeignet sind, beinhalten solche,
die allgemein im Stand der Technik für die Verarbeitung von Duroplastharzen
bekannt sind. Solche Verfahren wurden in der Literatur beschrieben,
so wie zum Beispiel in Engineered Materials Handbook, Band 1, Composites, ASM
International Metals Park, Ohio, Copyright 1997 Cyril A. Dostal
Senior-Hrsg., Seiten 105-168 und 497-533 und „Polyesters and Their Applications" von Bjorksten Research
Laborstories, Johan Bjorksten (pres.) Henry Tovey (Ch. Lit. Ass.),
Betty Harker (Ad. Ass.), James Henning (Ad. Ass.), Reinhold Publishing
Corporation, New York 1956. Verarbeitungstechniken beinhalten Harzspritzpressen
(resin transfer molding), Blattformen (sheet molding), Masseformen,
kontinuierliches Ziehen, Spritzgießen, einschließlich Reaktionsspritzgießen (RIM),
atmosphärisches
Druckformen (APM), Gießen,
einschließlich
zentrifugales und statisches Gießen, offenes Formgießen, Laminieren,
einschließlich
feuchtes oder trockenes Einlegen und Sprüheinlegen. Ebenfalls eingeschlossen
sind Kontaktverfahren, einschließlich zylindrisches Kontaktverfahren,
Formpressen, einschließlich
vakuumunterstütztes
Harzspritzpressen und chemisch unterstütztes Harzspritzpressen, Seemans's Composite Harz-Infusionsherstellungsverfahren
(Seemans's Composite
Resin Infusion Manufacturing Processing (SCRIMP)), offenes Formen,
kontinuierliche Kombination von Harz und Glas, sowie Filamentwickeln,
einschließlich
zylindrisches Filamentwickeln.
-
Die
erfindungsgemäße Zusammensetzung
kann verwendet werden, um Faserverstärkung, die mit Kupfer verkleidet
ist, zu imprägnieren,
um elektrische Schaltkreise zu bilden, die ausgezeichnete dielektrische und
thermische Eigenschaften aufweisen, sowie beschleunigte Polymerisationsgeschwindigkeiten
bei der Bildung der Polyarylenetherzusammensetzungen. Darüber hinaus
können
solche Polyarylenetherzusammensetzungen auch flammhemmend sein.
-
Formzusammensetzungen
und Laminatzusammensetzungen sind lediglich ein paar der vielen
potentiellen Anwendungen, die für
die Zusammensetzung möglich
sind. Potentielle Anwendungen für
die Verwendung der Zusammensetzung beinhalten solche, die im Stand
der Technik für
Thermoplasten und duroplastische Harze bekannt sind, insbesondere
solche, die Eigenschaften wie zum Beispiel hohen Tg, Festigkeit,
ausgezeichnete dielektrische Eigenschaften und gute Fließeigenschaften
haben.
-
Weiterhin
wird die Härtung
von faserverstarkten Zusammensetzungen betrachtet, so dass sie auf
der Oberfläche
von anderen Materialien haften, um Kompositgegenstände zu bilden.
Solche Kompositgegenstände,
die zum Beispiel Honigwaben- und Schaumstrukturen haben, können in
Engineered Materials Handbook, Band 1, Composites, ASM International
Metals Park, Ohio, Copyright 1987 Cyril A. Dostal Senior Hrsg.,
Seiten 722-728 gefunden werden. Demzufolge können durch Härtung der
erfindungsgemäßen Zusammensetzung
in Kontakt mit anderen Materialien komplexere Strukturen gebildet
werden. Solche anderen Materialien beinhalten Schäume, wie
zum Beispiel PVC-Schaum, Polystyrolschaum, Polyurethanschaum, Polypropylenschaum, Polyethylenschaum
und Ähnliches,
Holz, einschließlich
Balsam, Zeder und Ähnliches,
sowie Materialien, wie zum Beispiel COREMAT® oder
SPHERETEX®,
welche Materialien sind, die aus filzähnlichen Harzen mit geringer
Dichte bestehen, die mit Mikrosphären mit geringer Dichte gefüllt sind.
Die Zusammensetzungen können
auch auf der Oberfläche
von Honigwabenstrukturen gehärtet
werden, aufweisend organische Harze, wie zum Beispiel Polyimide,
einschließlich
NOMEX®,
Metalle, wie zum Beispiel Aluminium, oder Ähnliches.
-
Anwendungen
beinhalten zum Beispiel Säurebadbehälter, Neutralisationstanks,
Flugzeugkomponenten, Brückenbalken,
Brückenbodenbeläge, elektrolytische
Zellen, Abgasschächte,
Wäscher,
Sportausrüstung, Treppenhäuser, Gehwege,
Automobilaußenverkleidungen,
wie zum Beispiel Hauben und Heckklappen, Bodenbleche, Lufthutzen,
Rohre und Leitungen, einschließlich
Heizungsleitungen, Industriegebläse,
Gebläsegehäuse und
Lüfter,
Industriemischer, Bootshüllen
und -decks, Schiffsanlegefender, Fliesen und Beschichtungen, Gebäudeverkleidungen,
Büromaschinengehäuse, Ablagen,
einschließlich
Kabelablagen, Betonmodifizierer, Geschirrspüler- und Kühlschrankteile, elektrische
Umhüllungen,
elektrische Verkleidungen, Tanks, einschließlich Elektroraffinationstanks,
Wasserenthärtungstanks,
Brennstofftanks und verschiedenen, filamentumwickelten Tanks und
Tankauskleidungen, Möbel,
Garagentore, Gitter, Körperschutzausrüstung, Gepäck, Motorfahrzeuge
im Freien, Drucktanks, gedruckte Schaltkreise, optische Wellenleiter,
Radome, Geländer,
Eisenbahnteile, wie zum Beispiel Kesselwagen, Trichterwagenverdecke,
Autotüren,
Lastwagenladeflächenauskleidungen,
Satellitenschüsseln,
Schilder, Solarenergiepanele, Telefonschaltgerätegehäuse, Traktorteile, Transformatorenabdeckungen,
Lastwagenteile, wie zum Beispiel Stoßfänger, Hauben, Karosserien,
Führerhäuser und
Ladeflächen,
Isolation für
rotierende Maschinen, einschließlich
Erdungsisolierung, Drehisolierung und Phasenseparationsisolierung,
Gleichrichter, Kernisolierung und Leitungs- und Litzenband, Antriebsachsenkupplungen,
Propellerblätter,
Raketenbestandteile, Raketenmotorgehäuse, Flügelabschnitte, Ansaugstäbe, Flugzeugrumpfabschnitte,
Flügelhäute und
Sicken, Maschinengondeln, Frachttüren, Tennisschläger, Golfschläger, Fischangeln,
Ski und Skistöcke,
Fahrradteile, Querblattfedern, Pumpen, wie zum Beispiel selbstlaufende
Smogpumpen (automotive smog pumps), elektrische Komponenten, Einbettungen
und Werkzeug, wie zum Beispiel elektrische Kabelverbindungen, Drahtaufwicklungen
und dicht gepackte Multielementbaugruppen, Verschluss von elektromechanischen
Vorrichtungen, Batteriegehäuse,
Widerstände,
Sicherungen und thermische Absperrvorrichtungen, Beschichtungen
für gedruckte
Leiterplatten, Gusselemente, wie zum Beispiel Kondensatoren, Transformatoren,
Kurbelgehäuseheizungen,
kleine geformte elektronische Teile, einschließlich Spulen, Kondensatoren,
Widerstände
und Halbleiter, als ein Ersatz für
Stahl bei chemischer Verarbeitung, Faserbrei und Papier, Energieerzeugung
und Abfallwasserbehandlung, Waschtürme, kontinuierlich gezogene
Teile für
Bauanwendungen, einschließlich
Bauteilen, Gittern und Sicherheitsgeländern, Swimmingpools, Swimmingpoolfolien,
Hot-Tubs und Saunen, Antriebswellen für Anwendungen unter der Haube,
trockene Tonerharze für
Kopiermaschinen, Schiffsausrüstung
und -komposits, Hitzeschilder, Unterseeboothüllen, Prototyperzeugung, Entwicklung
von Experimentalmodellen, laminierte Verkleidung (laminated trim),
Bohraufsätze,
Verbindungsspannvorrichtungen, Kontrollhalterungen, industrielle
Metallumformwerkzeuge, Flugzeugausdehnungsblock- und -hammerformen
(aircraft strech block and hammer forms), Vakuumformwerkzeuge, Bodenbelag,
einschließlich
Bodenbelag für
die Prouktion und Zusammenbaubereiche, Reinräume, Maschinenhallen, Kontrollräume, Laboratorien,
Parkhäuser,
Gefriergeräte,
Kühler
und Außenbeladungsdocks,
elektrisch leitfähige
Zusammensetzungen für
antistatische Anwendungen, für
dekorativen Bodenbelag, Dehnverbindungen für Brücken, spritzbaren Mörtel für das Flicken
und die Reparatur von Brüchen
in Strukturbeton, Verpressen von Fliesen, Maschinengeländer, Metalldübel, Bolzen
und Pfosten, Reparatur von Öl-
und Treibstofflagertanks, sowie viele Anwendungen, in denen ein
strukturelles oder dielektrisches Harz oder Komposit, wie zum Beispiel
ein Polyester, Vinylester, allylischer, Epoxy-, Cyanatester oder
Polyphenylenetherharz oder -blend verwendet werden kann.
-
Die
Erfindung wird weiter veranschaulicht durch die folgenden nicht
einschränkenden
Beispiele, die veranschaulichen, wie Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden
Erfindung erhalten werden können.
Die Beispiele sind vergleichend und verwenden eher verkappten PPE
anstelle von ringfunktionalisiertem PPE.
-
Allgemeines Experimentelles
-
Für die folgenden
Beispiele wird der Poly-2,6-dimethylphenylether (PPE) von General
Electric Company erhalten. Kalziumcarbonat wird von Omya Corporation
als OMYACARB® 5
erhalten. Glas, entweder als kontinuierliche Glasmatte oder geschnittene ½ Inch
Fasern, wird von Owens Corning Fiberglass Corporation erhalten.
Alle Reagenzien werden von Aldrich Chemical Company erhalten, sofern
nicht anders angegeben. Gelpermeationschromatografie (GPC) wird
unter Verwendung eines Waters Gel Permeation Chromatograph mit einer
Bank aus PHENOMENEX® Phenogel 105,
104 und 500 Angstrom-Säulen ausgeführt. Eine Polymerlösung (100
ml, ungeführt
0,3 Gew.-%) wird eingespritzt und das Polymer unter Verwendung eines
Chloroformlösungsmittels, enthaltend
0,5% Ethanol, bei einer Flussrate von 1,5 ml/min von der Säule eluiert.
Elution wird unter Verwendung eines UV-Detektors, der auf 254 nm
eingestellt ist, beobachtet. Die Säulen werden unter Verwendung
von Polystyrolstandards (2.030 bis 860.000 g/mol) kalibriert. 1H-NMR-Spektren werden auf einem GE QE-300
MHz NMR-Spektrometer unter Verwendung von CDCl3-Lösungsmittel
und einem inneren Tetramethylsilanstandard (TMS) gesammelt. Methacrylsäureendverkappungskonzentration
([MMA]) wird durch 1H-NMR-Analyse durch Vergleich der Integrale
der Methacrylsäurevinylwasserstoffe
zu jenen der aromatischen Wasserstoffe der PPE-Wiederholungseinheit
bestimmt. 31P-NMR-Spektren werden auf einem GE GN-500
MHz-Spektrometer aufgenommen, wobei die Hydroxylendgruppenkonzentration
([OH]) wie bei P. Chan, D. S. Argyropolis, D. M. White, G. W. Yeager
und A. S. Hay, Macromolecules, 1994, Band 27, Seiten 6371 ff. beschrieben
ausgeführt
wird. Intrinsische Viskositätsmessungen
(IV) werden bei 25°C
an Chloroformlösungen
unter Verwendung eines Ubbelohde-Viskosimeters ausgeführt.
-
Harzspritzgepresste
Proben werden hergestellt unter Verwendung eines Radius Flow Ware
RTM 2100 Injektors und das Harz wird unter 200 psi Druck in eine
10" × 10" × 0,125" Plattenform eingespritzt. Die Glasübergangstemperaturen
(Tg) und thermischen Expansionskoeffizienten (CTE) werden gemäß ASTM D6341 bestimmt.
Temperaturen am Zersetzungsbeginn in Stickstoff und Luft werden
durch thermogravimetrische Analyse (TGA) gemessen, in dem Harzproben
von ungefähr
3 mm3 Größe in eine
Platinpfanne gegeben werden und der Test unter Verwendung eines
TA Instruments TGA2950 ausgeführt
wird, der bei Atmosphärendruck
unter einen konstanten Fluss (60 ml/min) von Stickstoffoder Luft
durchlaufen wird. Die Temperatur wird mit 20°C/min von 30 bis 700°C erhöht.
-
Biegemodul
und Biegefestigkeitswerte werden gemäß ASTM D6272 gemessen. Bruchfestigkeit
(K1 c) wird gemäß ASTM 5045
gemessen. Die Morphologie wird durch Transmissionselektronenmikroskopie
(TEM) bestimmt. Transmissionselektronenfotografien (TEMs) werden
von Proben erhalten, die mit einem Diamantmesser auf einem Ultramikrotom
geschnitten wurden. Die Schnitte werden unter Verwendung von RuO4-Dampf gefärbt und Fotografien werden
mit einem Philips CM1000 TEM aufgenommen, der bei 100 KeV betrieben
wird. Dynamisch mechanische Analyse (DMA) wird unter Verwendung
eines Rheometrics Dynamic Spectrometer 7700 ausgeführt. Proben
mit den ungefähren
Abmessungen 3,2 × 64 × 13 mm
werden von 25 bis 230°C
bei einer Heizrate von 5°C/min
analysiert. Proben mit ungefähr
3,2 × 64 × 13 mm
in der Größe werden
zunächst
eingekerbt und dann wird ein scharfer Riss mit einer Rasierklinge
initiiert. Belastung bis zum Versagen wird unter Verwendung eines
Instron 8500 Plus servohydraulischen Testinstruments bestimmt. Biegeeigenschaften
werden in Übereinstimmung
mit ASTM D790 bestimmt. Dieelektrizitätskonstanten (Dk)
und Dissipationsfaktoren (Df) werden gemäß ASTM D150-95
gemessen.
-
HERSTELLUNGSBEISPIELE 1-4
-
Zu
einer Lösung
aus 3 l Toluol in einem 5 Liter 3-Hals-Rundkolben werden 1.500 g
Poly-2,6-dimethylphenyletherharz
(intrinsische Viskosität
= 0,15 dl/g), 153 g (1,0 mol) Methacrylsäureanhydrid und 121 g (1,0 mol)
Dimethylaminopyridin zugegeben. Die Lösung wird über Nacht zum Rückfluss
erhitzt. Das gewünschte Produkt
wird in Methanol gefällt
und durch Filtration isoliert. Das resultierende Produkt wird bei
80°C über Nacht
im Vakuum getrocknet. Die Ausbeute an Produkt ist 1.333 g. 31P-NMR (CDCl3, 2,3-Dioxaphospholan). Keine
feststellbaren PPE-OH-Gruppen (d.h. weniger als 5 Mikromol Hydroxylgruppen,
-OH, pro Gramm des Polyarylenethers). 1H-NMR
(CDCl3, TMS): 2,07 (s, 6H, PPE-CH3), 2,18 (s, 3H, Methacrylat-CH3),
5,74 (s, 2H, Methacrylat-CH2), 6,46 (s, 2H PPE-Ar-H), 7,08 (m, 3H, PPE-Endgruppe).
-
Unter
Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens werden drei verschieden
molekulargewichtige Poly(2,6-dimethylphenylether)harze mit Methacrylsäureanhydrid
verkappt (kurz: MAA-verkapptes PPE).
-
Herstellungsbeispiel
4 korrespondiert zu einem Polysalicylat verkappten Polyarylenether/Styroiblend. Unter
Verwendung des Verfahrens aus Beispiel 3 von
US-Patent
Nr. 4 760 118 von White et al. wird ein Polysalicylat verkappter
Polyphenylenether aus Poly-2,6-dimethylphenylether mit einer intrinsischen
Viskosität
von 0,25 dl/g und 10 Gew.-% (basierend auf Polyarylenether) Polysalicylat
hergestellt. Das verkappte Polyarylenetherprodukt wird in Styrol
als eine 35 gew.-%ige Lösung
für die
Verwendung als Herstellungsbeispiel 4 gelöst.
-
Die
Eigenschaften der Harze sind unten in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1
| Herst.
bsp. 1 | Herst.
bsp. 2 | Herst.
bsp. 3 | Herst.
bsp. 4 |
IV
vor dem Verkappen (dl/g) | 0,12 | 0,15 | 0,25 | 0,25 |
Mw
(AMU) | 7.600 | 11.600 | 31.400 | 36.000 |
Mn
(AMU) | 4.600 | 6.100 | 17.700 | 14.900 |
Dispersität | 1,66 | 1,91 | 1,78 | 2,4 |
Tg
(°C, DSC) | 153,4 | 169,6 | 202,0 | 215,0 |
[Verkappungsgruppe]
(μmol/g) | 349,8 | 271,1 | 136,3 | 48,7 |
[OH]
(μmol/g) | <5 | <5 | <5 | <5 |
-
HERSTELLUNGSBEISPIEL 5
-
Dieses
Beispiel beschreibt die Herstellung von Methacrylat verkapptem Polyarylenether/Styrolblend, erhalten
aus einem unverkappten Polyarylenether mit einer intrinsischen Viskosität von 0,15
dl/g in Chloroform bei 25°C.
-
Ein
22 Liter 3-Hals-Rundkolben wird mit 8 kg (17,6 lbs) Styrolmonomer
(Ashland Chemical, Charge # 074B00508) beladen. Die Lösung wird
unter konstantem Rühren
auf 85°C
erwärmt.
Während
dieser Zeit werden 8 kg (17,06 lbs) 0,15 IV PPE (GEP-Selkirk) zugegeben.
Nachdem die Zugabe vollständig
ist, wird die Reaktionsmischung bei 85°C für ungefähr eine Stunde gerührt, bis
sich das Harz gelöst
hat. Die Reaktionsmischung wird dann mit 936,2 g N,N-Dimethylaminopyridin
(DMAP, Avocado Labs, Inc.) und 958 g (925 ml, d = 1,035 g/ml) Methacrylsäureanhydrid
(Monomer-Polymer Dajac Labs) behandelt und dann für 300 Minuten
auf 85°C
erwärmt.
Die Reaktionsmischung wird dann abgekühlt und die Harzmischung in
einen 5-Gallonen Behälter
entleert. Eine kleine Probe wird in Methanol gefällt und zur Analyse überführt. Sowohl
die gefällte
Probe als auch die PPE/Styrol-Mischung wird analysiert. Gefällte PPE-Probe: 31P-NMR (CDCl3, 2,3-Dioxaphospholan/pyridinfunktionalisiert: δ = 128,30
ppm (innerer BPA-Std., Konzentration = 1.000 ppm), δ = 129,53
ppm (restliches Methacrylat CO2H/CO2 –, Konzentration = 339
ppm), keine feststellbaren PPE-OH-Gruppen. GPC: PPE-Retentionszeit =
22,97 Minuten, Mw = 10.906, Mn = 6.842, Mw/Mn = 1,4, DSC: 167,4°C, TGA% Rückstand
bei 700°C
= 28,8%, Gewichtsverlust bei 400°C
= 2,1%, Zersetzungsbeginn = 459,7°C. 1H-NMR (CDCl3, TMS): 1H-NMR (CDCl3, TMS):
2,07 (s, 6H, PPE-CH3), 2,18 (s, 3H, Methacrylat-CH3), 5,74 (s, 2H, Methacrylat-CH2),
6,46 (s, 2H PPE-Ar-H), 7,08 (m, PPE Endgruppen).
-
PPE/Styrol-Mischung: 31P-NMR (CDCl3, 2,3-Dioxaphospholan/pyridinfunktionalisiert): δ = 128,30
ppm (interner BPA-Std., Konzentration = 1.000 ppm), δ = 129,52
ppm (restliches Methacrylat CO2H/CO2 –, Konzentration 20.978
ppm), breite Resonanz bei 130,7-131,5 (nicht identifiziert, nicht
in der Fällungsprobe
beobachtet, Konzentration = 4.284 ppm), 128,50 ppm (nicht identifiziert,
nicht in der Fällungsprobe
beobachtet, Konzentration = 461 ppm). Keine feststellbaren PPE-OH-Gruppen.
GPC: PPE-Retentionszeit = 23,00 Minuten, Mw = 10.736,
Mn = 6.818, Mz =
17.055, Mw/Mn =
1,6, Styrolretentionszeit = 30,32 Minuten.
-
HERSTELLUNGSBEISPIELE 6-9
-
Herstellungsbeispiel
6 beschreibt die Herstellung von methacrylatverkapptem 0,12 IV PPE-Harz/Styrolblend.
-
Ein
rostfreier 100 Gallonen Stahlreaktor wird mit 68,03 kg (150 lbs)
Styrolmonomer (Ashland Chemical, Charge # 074B00508) beladen. Die
Lösung
wird unter einer Stickstoffabdeckung über 75 Minuten hinweg von 39-79°C erwärmt. Während dieser
Zeit werden 68,03 kg (150 lbs) 0,12 IV PPE-Harz zugegeben. Nachdem die
Zugabe vollständig
ist, wird die Reaktionsmischung für 85 Minuten bei 74-85°C gerührt, um
das Auflösen des
PPE-Harzes sicherzustellen. Die Reaktionsmischung wird dann mit
936,2 g N,N-Dimethylaminopyridin (DMAP, Avocado Labs, Inc.) behandelt.
Nach 20 Minuten werden 8,156 kg (7,88 Liter, d = 1,035 g/ml) Methacrylsäureanhydrid
(Monomer-Polymer Dajac Labs) zugegeben. Die Reaktionsmischung wird
für 305
Minuten auf 85°C
erwärmt.
Die Reaktion wird dann auf ungefähr
50°C abgekühlt und
die Harzmischung in zehn 5-Gallonenbehälter abgelassen. Ausbeute:
143,35 kg (145,15 kg theoretisch, 99%) Harzlösung. GPC: PPE-Retentionszeit
= 23,65 Minuten, Mw = 7.532, Mn = 5390, Mw/Mn = 1,4, Retentionszeit
des restlichen Styrols = 29,82 Minuten. DSC: Tg = 141,3°C, TGA% Rückstand
bei 700°C
= 25,0%, Gewichtsverlust bei 400°C
= 5,2%, Zersetzungsbeginn = 450,8°C.
- PPE/Styrol-Mischung: 31P-NMR (CDCl3),
-
2,3-Dioxaphospholan/puridinfunktionalisierung): δ = 128,30
ppm (interner BPA-Std., Konzentration = 1.000 ppm), δ = 129,53
ppm (restliches Methacrylat CO2H/CO2 –, Konzentration = 6.571
ppm), breite Resonanz bei 130,7-131,5 (nicht identifiziert, nicht
in der Fällungsprobe
beobachtet, Konzentration = 692 ppm), δ = 128,50 ppm (nicht identifiziert,
nicht in der Fällungsprobe
beobachtet, Konzentration = 437 ppm). Nicht feststellbare PPE-OH-Gruppen.
GPC: PPE-Retentionszeit = 23,67 Minuten, Mw =
7.442, Mn = 5.355, MP = 5.653, Mz = 11.113, Mw/Mn = 1,4, Styrolretentionszeit = 30,30 Minuten.
-
Unter
Verwendung der oben beschriebenen Prozedur werden vier unterschiedlich
molekulargewichtige Poly-2,6-dimethylphenylether harze mit Methacrylsäureanhydrid
verkappt (kurz: MAA-verkapptes PPE). Acetat verkappte PPEs werden
durch Ersatz von Methacrylsäureanhydrid
mit Essigsäureanhydrid
in den oben angegebenen Verfahren hergestellt. Die Eigenschaften
der Harze sind unten in Tabelle 2 aufgeführt. Gewichtsmittleres Molekulargewicht
(Mw) und zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) werden durch Gelpermeationschromatographie
bestimmt. Die Abkürzung „Psal" bedeutet Polysalicylat. Tabelle 2
| Herst. bsp.
4 | Herst. bsp.
5 | Herst. bsp.
6 | Herst. bsp.
7 | Herst. bsp.
8 | Herst. bsp.
9 |
IV
vor dem Verkappen (dl/g) | 0,25 | 0,12 | 0,15 | 0,25 | 0,30 | 0,25 |
Verkappungsmittel | Psal | MAA | MAA | MAA | MAA | AA |
Konz.
von verkapptem PPE in Styrol (Gew.-%) | 35 | 50 | 50 | 35 | 35 | 35 |
Mw
(AMU) | 31.000 | 7.500 | 10.900 | 31.400 | 36.000 | 31.000 |
Mn
(AMU) | 18.000 | 5.400 | 6.800 | 18.000 | 15.000 | 18.000 |
Dispersität | 1,72 | 1,66 | 1,91 | 1,78 | 2,40 | 1,72 |
[OH]
(μmol/g) | - | <5 | <5 | <5 | <5 | <5 |
- MAA = Methacrylsäureanhydrid
- AA = Essigsäureanhydrid
-
BEISPIELE 1-4
-
In
den Beispielen 1-3 werden gehärtete
Harzzusammensetzungen hergestellt, indem zunächst die Methacrylat verkappten
Polyarylenether (MAA-verkappten PPEs), die in den Herstellungsbeispielen
1-3 beschrieben sind, in dem alkenylaromatischen Monomer, Styrol,
bei von 80°C
bis 140°C
unter heftigem Rühren gelöst werden,
gefolgt von Abkühlen
der Lösung
auf ungefähr
70°C und
Zugabe des Acryloylmonomeren und des Katalysators. Die Lösung wird
dann wie oben beschrieben harzspritzgepresst, und bei 100°C 4 Stunden gehärtet. Beispiel
4 wird in der gleichen Art und Weise verarbeitet, mit der Ausnahme,
dass Kalziumcarbonat nach Zugabe des Acryloylmonomeren zu der Lösung zugegeben
wird und das Harz in ein Werkzeug spritzgepresst wird, welches 4
Lagen einer kontinuierlichen Glasfasermatte OCF 8610 enthält. Zusammensetzungen und
Testergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Alle Mengen sind Gewichtsteile. Tabelle 3
| Bsp.
1 | Bsp.
2 | Bsp.
3 | Bsp.
4 |
verkapptes
PPE: | | | | |
Herst.
bsp. 1 | 42,08 | 0 | 0 | 14,31 |
Herst.
bsp. 2 | 0 | 42,08 | 0 | 0 |
Herst.
bsp. 3 | 0 | 0 | 42,08 | 0 |
alkenylaromatisches
Monomer: | | | | |
Styrol | 42,08 | 42,08 | 42,08 | 14,31 |
Acryloylmonomer: | | | | |
Trimethylolpropantriacrylat | 14,85 | 14,85 | 14,85 | 5,05 |
Härtungskatalysator: | | | | |
t-Butylperoxybenzoat | 0,99 | 0,99 | 0,99 | 0,33 |
Füller: | | | | |
5 μm CaCO3 (Omyacarb 5, Omya Corporation) | 0 | 0 | 0 | 50,00 |
Kontinuierliche
Glasfasermatte (OCF 8610) | 0 | 0 | 0 | 16,00 |
Eigenschaften: | | | | |
Tg
(°C, TMA) | 155,80 | 151,90 | 166,60 | 158,20 |
CTE
unterhalb Tg (μm/m-°C) | 7,14 | 7,49 | 6,81 | 4,22 |
CTE
oberhalb Tg (μm/m-°C) | 22,90 | 22,30 | 19,50 | 30,00 |
Tabelle 3 (Forts.)
Zersetzungsbeginn
(°C, TGA,
N2) | 449,10 | 443,20 | 444,8,20 | 425,00 |
Zersetzungsbeginn
(°C, TGA,
Luft) | 444,40 | 441,60 | 446,70 | 361,00 |
Biegemodul
(kpsi) | 353,70 | 347,10 | 316,60 | 1544,00 |
Biegefestigkeit
(kpsi) | 3,30 | 4,60 | 11,00 | 8,87 |
K1c
(MPa-m1/2) | 0,35 | 0,55 | 1,11 | 9,16 |
Morphologie | eine
Phase | eine
Phase | eine
Phase | - |
-
Die
Ergebnisse zeigen die Tg und Bruchfestigkeit, die durch Verwendung
von PPE mit erhöhtem
Molekulargewicht in der Zusammensetzung erhalten werden können. Umsetzung
von reinem Harz zu einem Komposit durch Einbringen einer Glasfaserverstärkung und
einem Carbonatfüller
ergibt Erhöhung
des Biegemoduls, Biegefestigkeit und Bruchfestigkeit, sowie geringere
thermische Expansionscoeffizienten. Typischerweise zeigen ungesättigte Polyesterzusammensetzungen
allgemein geringere Tg und geringere Bruchfestigkeit als die oben
veranschaulichten Zusammensetzungen.
-
BEISPIELE 5-7
-
Die
Zusammensetzungen aus Beispielen 5-7 in Tabelle 4 werden in ähnlicher
Art wie jene aus Beispiel 4 hergestellt. Diese Zusammensetzungen
zeigen, dass verschiedene Acryloylmonomere und Mischungen davon
verwendet werden können,
um geeignete gehärtete
Zusammensetzungen herzustellen. Tabelle 4
| Bsp.
5 | Bsp.
6 | Bsp.
7 |
verkapptes
PPE: | | | |
Herst.
Bsp. 1 | 42,5 | 42,5 | 42,5 |
alkenylaromatisches
Monomer: | | | |
Styrol | 42,5 | 42,5 | 37,5 |
Acryloylmonomer: | | | |
Trimethylolpropantriacrylat | | | 15 |
Trimethylolpropantrimethacrylat | 15 | | |
Bisphenol
A-glycerolatdiacrylat (1 E/O) | | 15 | |
Methylmethacrylat | | | 5 |
Härtungskatalysator: | | | |
t-Butylperoxybenzoat | 1 | 1 | 1 |
Füller: | | | |
5 μm CaCO3 (Omyacarb 5, Omya Corporation) | 150 | 150 | 150 |
kontinuierliche
Glasfasermatte (OCF 8610) | 108 | 108 | 108 |
Eigenschaften: | | | |
Tg
(°C, DMA) | 191 | 155 | 193 |
Tg
(°C, TMA) | 152 | 129 | 164 |
CTE
unterhalb Tg (μm/m-°C, z-Achserrichtung) | 39 | 42 | 31 |
CTE
oberhalb Tg (μm/m-°C, z-Achserrichtung) | 300 | 346 | 232 |
CTE
unterhalb Tg (μm/m-°C, x-y-Achsenrichtung) | - | 21 | 22 |
CTE
oberhalb Tg (μm/m-°C, x-y-Achsenrichtung) | - | 72 | 61 |
Zersetzungsbeginn
(°C, TGA,
N2) | 433 | 425 | 443 |
-
Diese
Beispiele zeigen, dass Acyloylmonomere, einschließlich Methacryloylmonomere,
entweder alleine oder in Kombination mit anderen Monomeren eingebracht
werden können.
Diese Ergebnisse zeigen, dass Kombinationen aus multifunktionellen
und monofunktionellen Acryloylmonomeren mit Styrol und einem verkappten
Polyarylenether verwendet werden können, um ein Harz zu bilden,
das leicht in einem flüssigen Zustand
durch Harzspritzpresstechniken verarbeitet werden kann, um Hochtemperaturkomposits
mit guter thermischer Stabilität
beim Härten
zu ergeben.
-
BEISPIELE 8-25
-
18
Proben, die in der Art des Acryloylmonomeren und der Menge an PPE
variieren, werden wie in den Beispielen 1-3 hergestellt und unter
Verwendung der oben beschriebenen Prozeduren untersucht. Zusammensetzungen
und Ergebnisse sind in Tabelle 5 angegeben. Cyclohexandioldiacrylat
wird von Sartomer Chemical Company erhalten.
-
BEISPIELE 26-40
-
Zweiundzwanzig
Proben, die in der Art des Acryloylmonomeren und seiner Menge variieren,
werden wie folgt hergestellt. Die PPE-MAA-Harz-Lösung aus Herstellungsbeispiel
6 wird zusammen mit dem jeweiligen Acryloylmonomer unter Rühren erwärmt, um
eine homogene Lösung
herzustellen. Die Lösung
wird dann auf 70-90°C gekühlt und
der Härtungskatalysator
wird zugegeben. Unter heftigem Rühren
unter Verwendung eines Hochschermischers wird dann Kalziumcarbonat
in die Lösung
eingemischt, um eine Harzpaste zu bilden. Unter Verwendung einer
Teigknetmaschine, die von Morton Corporation erhalten wird, wird
diese Paste mit geschnittenen Glasfasern vermischt, um Feuchtpressmassen
(bulk molding compositions) herzustellen. Die Feuchtpressmassen
(650 g) werden dann in eine Druckform mit einem Plattenformwerkzeug
eingebracht und zwei Minuten bei 150°C unter 175.000 psi Kraft formgepresst.
Jede Probe enthält
175 Teile Kalziumcarbonat pro 100 Teile Harz und 20 Gew.-% geschnittene
Glasfaser (PPG 5525, ½ Inch
lang), basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Cyclohexandioldiacrylat
und Cyclohexandioldimethacrylat werden von Sartomer Chemical Company
erhalten. Zusammensetzungen und Ergebnisse sind in Tabelle 6 angegeben.
-
BEISPIELE 41-45
-
Vier
Zusammensetzungen, die einen Kautschukschlagmodifizierer enthalten,
werden hergestellt. Die Proben werden wie in Beispiel 4 hergestellt,
mit der Ausnahme, dass der Kautschukschlagmodifizierer nach dem
Acryloylmonomeren in die Harzlösung
zugegeben und mit heftigem Rühren
vermischt wird. Die Materialien werden wie oben beschrieben untersucht.
Die Zusammensetzungen und Ergebnisse sind in Tabelle 7 zur Verfügung gestellt. Tabelle 7
| Bsp.
41 | Bsp.
42 | Bsp.
43 | Bsp.
44 | Bsp.
45 |
verkapptes
PPE: | | | | | |
Herst.
bsp. 1 | 40 | 40 | 40 | | |
Herst.
bsp. 5 | | | | 80 | 80 |
alkenylaromatisches
Monomer: | | | | | |
Styrol | 40 | 40 | 40 | | |
Acryloylmonomer: | | | | | |
Trimethylolpropantriacrylat | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
Acryloylcomonomer: | | | | | |
Methacrylat
terminierter Butadien-Acrylnitril-Kautschuk
(VTBN 1300X33, B. F. Goodrich Company) | | 5 | | | |
Polyurethanacrylat
(CN 965, Sartomer Chemical Company) | | | 5 | | |
Methacrylat
terminiertes Polybutadien (CN 301, Sartomer Chemical Company) | | | | 5 | |
Methacrylat
terminierter Butadien-Acrylnitril-Kautschuk
(VTBN 1300X43, B. F. Goodrich Company) | | | | | 5 |
polymeres
Additiv: | | | | | |
Polystyrol-Polybutadien-Blockcopolymer (KRATON® D
1102, Shell Chemical Company) | 5 | | | | |
Härtungskatalysator: | | | | | |
t-Butylperoxybenzoat | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Füller: | | | | | |
5 μm CaCO3 | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 |
kontinuierliche
Glasfasermatte | 108 | 108 | 108 | 108 | 108 |
Eigenschaften: | | | | | |
Tg
(°C, DMA) | 185 | 176 | 171 | 187 | 185 |
Tg
(°C, TMA) | 157 | 146 | 156 | 158 | 161 |
CTE<Tg (μm/m-°C, z-Achserrichtung) | 40 | 30 | 39 | 38 | 32 |
CTE>Tg (μm/m-°C, z-Achsenrichtung) | 149 | 279 | 245 | 185 | 250 |
Beginn
der Zersetzung (°C,
TGA) | 446 | 434 | 433 | 428 | 429 |
-
Diese
Ergebnisse zeigen, dass polymere Additive, die reaktive Acryloyleinheiten
enthalten, als Comonomere zu dem Acryloylteil des Harzblends zugegeben
werden können,
um härtbare
Zusammensetzungen mit ausgezeichneter thermischer Stabilität zu bilden.
-
BEISPIELE 46-51
-
Fünfundzwanzig
Proben werden als Feuchtpressmassen wie in den Beispielen 26 bis
40 hergestellt und unter identischen Bedingungen geformt. Jede Probe
enthält
3 Teile Zinkstearat und 175 Teile Kalziumcarbonat pro 100 Teilen
Harz und 20 Gew.-% geschnittene Glasfaser (PPG 5525, ½ Inch
lang), basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Die
folgenden Zusammensetzungen werden wie diejenigen in Tabelle 6 hergestellt.
Die Materialien werden wie oben beschrieben untersucht. Die Zusammensetzungen
und Ergebnisse sind in Tabelle 8 gezeigt.
-
Diese
Beispiele zeigen weiterhin den Umfang der Zusammensetzung, wobei
polymere Additive, wie zum Beispiel Butadiene, Polystyrol-Polybutadien-Polystyrol-Polyisopren,
hydrierte Versionen davon und funktionalisierte Derivate davon,
eingebracht werden könnten.
Ebenfalls gezeigt ist die Zugabe eines polymeren Acryloylcomonomeren,
um härtbare
Zusammensetzungen mit guter thermischer Leistung und Biegefestigkeit herzustellen,
die Zugabe von Acrylverbindungen zu dem Acrylanteil des Elends und
die Zugabe von anderen polymeren Additiven, sowie Zusammensetzungen,
hergestellt mit einem Kautschuk-Schlagmodifizierer.
-
-
-
BEISPIELE 62-70
-
Elf
Proben werden mit Variationen bei den Acryloyl-Comonomeren hergestellt.
Jede Probe enthält MAA-verkappten
Polyphenylenether (korrespondierend zum Herst. bsp. 7) und das Acryloylmonomer
Trimethylolpropantriacrylat. Jede Probe enthält 175 Teile Kalziumcarbonat
pro 100 Teile Harz und 20 Gew.-% geschnittene Glasfaser (PPG 5525, ½ Inch
lang), basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Jede
Probe enthält
auch zwei Gewichtsteile des Härtungskatalysators
t-Butylperoxybenzoat und 3 Gewichtsteile des Entformungsmittels
Zinkstearat. Alle Beispiele enthalten 2 Gewichtsteile des Härtungskatalysators t-Butylperoxybenzoat.
Alle Beispiele enthalten 3 Gewichtsteile des Entformungsmittels
Zinkstearat. Probe 64 enthält
3 Gewichtsteile Zinkstearat und 5 Geweichtsteile Zinkacrylat. Die
Proben werden geformt und untersucht wie oben beschrieben. Zusammensetzungen
und Ergebnisse sind in Tabelle 9 zur Verfügung gestellt. Tabelle 9
Bsp. Nr. | Acrylat-Comonomer-Typ | PPE-MAA/Styrol, 35% Gew./Gew.-Lösung (pbw) | Trimethylol-propan-triacrylat-Monomer (pbw) | Zusätzliches Styrol (pbw) | Comonomer (pbw) | Biege-festigkeit (kpsi) | Biege-modul (kpsi) |
62 | Acrylsäure | 80 | 15 | 0 | 5 | 12,2 | 1600 |
63 | 2-Carboxyethylacrylat | 80 | 15 | 0 | 5 | 11,8 | 1610 |
64 | Zinkacrylat | 80 | 15 | 0 | 5 | 11,0 | 1500 |
65 | 3-Isopropenyl-alpha,alpha- | 80 | 15 | 0 | 5 | 9,8 | 1260 |
| dimethylmethylbenzyl | | | | | | |
| isocyanat | | | | | | |
66 | 4-Vinylpyridin | 80 | 15 | 0 | 5 | 10,0 | 1290 |
67 | 2-Vinylpyridin | 80 | 15 | 0 | 5 | | |
68 | 4-Cyclohexan-1,2- | 80 | 15 | 0 | 5 | 10,8 | 1520 |
| dicarbonsäureanhydrid | | | | | | |
69 | Maleinsäureanhydrid | 80 | 15 | 0 | 5 | 6,65 | 1438 |
70 | Hydroxyethylmethacrylat | 80 | 15 | 0 | 5 | 11,4 | 1,37 |
-
BEISPIELE 71-75, VERGLEICHSBEISPIEL 1
-
Fünf Zusammensetzungen
werden durch Harzspritzpressen hergestellt und mit den gleichen
Techniken wie oben für
Beispiele 8-25 beschrieben gehärtet.
Diese Beispiele veranschaulichen weiterhin die Verwendung von polymeren
Acryloylverbindungen in der Zusammensetzung. Vergleichsbeispiel
1 beinhaltet ein kommerzielles Vinylestermaterial und ist repräsentativ
für kommerziell
erhältliche
Vinylesterharze. Die Zusammensetzungen werden wie oben beschrieben
untersucht. Zusammensetzungen und Ergebnisse werden in Tabelle 10
bereitgestellt. Tabelle 10
| Vergl.-Bsp. 1 | Bsp.
71 | Bsp.
72 | Bsp.
73 | Bsp.
74 | Bsp.
75 |
Vinylesterharz
(Momentum M411-350, Dow Chemical Company) | 98 | | | | | |
verkapptes
PPE: | | | | | | |
Herst.
bsp. 7 | | 30 | 26,7 | 29,72 | 29 | 29 |
alkenylaromatisches
Monomer: | | | | | | |
Styrol | | 55 | 49 | 42,5 | 42,5 | 52,5 |
Acryloylmonomer: | | | | | | |
Trimethylolpropantriacrylat | | 15 | 13,37 | | | 15 |
Trimethylolpropantrimethacrylat | | | | 16,98 | 17,0 | 17,0 |
Polybutadiendimethacrylat
(CN 303, Sartomer Chemical Company) | | | 10,0 | 10,0 | 10,0 | |
Härtungskatalysator: | | | | | | |
t-Butylperoxybenzoat | 2 | 0,9 | 0,85 | 1,5 | 1,5 | 2 |
| | | | | | |
Eigenschaften: | | | | | | |
Tg
(°C, DMA) | 105 | 123 | 120 | 150 | 140 | 135 |
Bruchfestigkeit
(MPa-m1/2) | 0,82 | 0,97 | 2,24 | 1,05 | 1,07 | 0,87 |
-
Die
Ergebnisse zeigen, dass die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
ausgezeichnete Balance von thermischen und Festigkeitseigenschaften
im Vergleich zu kommerziellen Vinylestermaterialien haben.
-
BEISPIELE 76-78
-
Drei
gefüllte
Proben werden gemäß den oben
angegebenen Prozeduren hergestellt und untersucht. Jede Probe enthält 175 Teile
Kalziumcarbonat pro 100 Teile Harz und 20 Gew.-% geschnittene Glasfaser
(PPG 5525, ½ Inch
lang), basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Harzzusammensetzungen
und Eigenschaften sind in Tabelle 11 angegeben.
-
-
BEISPIELE 79-85
-
Diese
Beispiele veranschaulichen die Wirkung des Verhältnisses des alkenylaromatischen
Monomere zu Acryloylmonomer und Härtungszeiten und Glasübergangstemperaturen.
Fünf Proben
werden gemäß den oben
angegebenen Prozeduren hergestellt und untersucht. Härtungszeiten
werden bestimmt unter Verwendung eines Micromet ICAM 2000-Härtungsanalysators und einer
MP 2000-Minipress. Eine Probe wird in der Minipress gehärtet und
die Innenmobilität
wird als eine Funktion der Zeit gemessen. Die angegebenen Härtungszeiten
sind die Zeiten, die erforderlich sind, damit die Steigung des log(Ionenmobilität) gegen
die Zeitkurve 1 ist. Dies korrespondiert zu ungefähr 95+%
Umsetzung. Harzzusammensetzungen und Eigenschaften sind in Tabelle
12 angegeben.
-
Diese
Tabelle zeigt, dass es wichtig ist, bei Elends aus Styrol und Methacrylat
ein verarbeitbares Duroplastharz mit optimalen Eigenschaften zu
erreichen. In der Abwesenheit von Acryloylmonomer (Beispiel 79) ist
die Härtungsgeschwindigkeit übermäßig lang
und nicht geeignet in kommerziellen Anwendungen, wo hoher Durchsatz
von gehärteten
Proben kritisch ist. Die Zugabe von moderaten Mengen an Acryloylmonomer
ermöglicht
jedoch schnelle Härtungsraten,
die für
kommerzielle Anwendungen zugänglich
sind. Tabelle 12
| Bsp.
79 | Bsp.
80 | Bsp.
81 | Bsp.
82 | Bsp.
83 | Bsp.
84 | Bsp.
85 |
verkapptes
PPE: | | | | | | | |
Herst.
bsp. 8 | 21,7 | 21,7 | 21,7 | 21,7 | 21,7 | 21,7 | 21,7 |
alkenylaromatisches
Monomer: | | | | | | | |
Styrol | 76,8 | 69,5 | 62,2 | 54,9 | 47,3 | 40,3 | 0 |
Acryloylmonomer: | | | | | | | |
Ethylenglycoldimethacrylat | 0 | 7,3 | 14,6 | 21,9 | 29,2 | 36,5 | 76,8 |
Härtungskatalysator: | | | | | | | |
t-Butylperoxybenzoat | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
Eigenschaften: | | | | | | | |
Bemerkungen | 1 | | | | | | 2 |
Härtungszeit
@ 150°C
(Sek.) | >300 | 91,7 | 78,4 | 68,3 | 76,1 | 54,7 | - |
Härtungszeit
@ 130°C
(Sek.) | >300 | 168,9 | 144,6 | 111,7 | 90,8 | 70,2 | - |
Härtungszeit
@ 110°C
(Sek.) | >300 | >300 | >300 | >300 | 256,6 | 214,7 | - |
Phasenseparationstemperatur
(°C) | 58 | - | 68 | 73 | - | 116 | - |
Tg
(°C, TMA) | - | 153 | 157 | 155 | 168 | 191 | - |
CTE
(μm/m > Tg) | - | 27 | 42 | 69 | 64 | 64 | - |
CTE
(μm/m < Tg) | - | 418 | 260 | 230 | 179 | 138 | - |
-
Bemerkungen:
-
- 1. Härtet
nicht innerhalb 300 Sekunden.
- 2. Probe härtet,
während
sich PPE in Ethylenglycoldimethacrylat auflöst.
- 3. NM = nicht gemessen
-
BEISPIEL 86-94
-
Neun
Zusammensetzungen werden hergestellt durch Vermischen (1) einer
35 gew.-%igen Lösung
eines Methacrylat verkappten Poly-2,6-dimethyl-1,4-phenylenethers
mit einer intrinsichen Viskosität
von 0,25 du g in Styrol, (2) einem Acryloylmonomer, ausgewählt aus
Trimethylolpropantrimethacrylat oder ethoxyliertem Trimethylolpropantrimethacrylat
und (3) t-Butylperoxybenzoat. Mengen, ausgedrückt in Gewichtsteilen, sind
in Tabelle 13 angegeben. Für
jede Mischung werden die Bestandteile bei ungefähr 60-70°C unter heftigem Rühren vermischt.
t-Butylperoxybenzoat wird zugegeben und die Zusammensetzung wird
auf Raumtemperatur abgekühlt.
Jede Zusammensetzung wird in einer Tetrahedron-Formpressapparatur
bei 150°C
sechs Minuten zu 0,125 Inch dicken Proben mit 4 Inch Durchmesser
druckgeformt. Die resultierenden Teile werden zu Testproben zerschnitten.
Bruchfestigkeitswerte (K1) werden gemäß ASTM D5045 mit einem Instron-1350-Belastungsrahmen
und einem Instron 8500 Plus-Kontrollsystem an gekerbten 0,125 × 0,5 × 2,5 Inch
Proben gemessen (es werden keine Brüche initiiert). Mittelwerte
und Standardabweichungen werden für jede Zusammensetzung aus
etwa drei bis sechs geformten Proben bestimmt. Glasübergangstemperaturen
werden wie zuvor beschrieben gemessen. Die Ergebnisse, dargestellt
in Tabelle 13, zeigen, dass Proben, die alkoxyliertes Acryloylmonomer,
ethoxyliertes Trimethylolpropantrimethacrylat, enthalten, wesentlich
höhere
Bruchfestigkeiten zeigen als korrespondierende Proben unter Verwendung
von Trimethylolpropantrimethacrylat.
-
BEISPIELE 95-100
-
Die
Verfahren, die in Beispielen 86-94 beschrieben sind, werden verwendet,
um sechs Zusammensetzungen herzustellen, die in der Identität des alkoxylierten
Acryloylmonomeren variieren. Alle Proben verwenden eine 35 gew.-%ige
Lösung
von Methacrylat verkapptem Poly-2,6-dimethyl-1,4-phenylenether mit
einer intrinsichen Viskosität
von 0,30 in Styrol. Zusammensetzungen und Ergebnisse werden in Tabelle
14 präsentiert. Die
Ergebnisse zeigen, dass in allen Proben hohe Bruchfestigkeiten erreicht
werden.
-
BEISPIELE 101-107
-
Sieben
Feuchtpressmassen werden hergestellt durch Vermischen von Styrollösungen aus
Methacrylat verkappten Polyphenylenethern, Acryloylmonomeren, (optional)
zusätzlichem
Styrol, einem maleierten Polybutadienverdicker (RICON
® 131MA5),
Magnesiumoxid, einem Polybutadien-Polyisopren-Blockcopolymer-Schlagmodifizierer
und Zinkstearat bei ungefähr
60-70°C
unter heftigem Rühren.
Kalziumcarbonat und Zinkstearat werden zu der Mischung zugegeben,
die in einem Hochschermischer vermischt wird. Dann wird t-Butylperoxybenzoat
zugegeben und die Zusammensetzung wird in eine Morton-Mischkugel mit Halbinch-Glasfaser
hineingegossen. Nach sorgfältigem
Dispergieren der Glasfaser wird eine Charge von 505 g jeder Zusammensetzung
in Polyethylen- oder Nylonfilm eingeschlossen und bei 150°C drei Minuten
formgepresst. Biegefestigkeiten werden gemäß ASTM D6272 gemessen. Biegedehnung
wird gemäß ASTM D790
gemessen. Mittelwerte und Standardabweichungen werden für jede Zusammensetzung
aus drei bis sechs geformten Proben bestimmt. Die Ergebnisse, die
in Tabelle 15 präsentiert
werden, veranschaulichen die Herstellung von gefüllten und verstärkten Formzusammensetzungen. Tabelle 13
| Bsp. 86 | Bsp. 87 | Bsp. 88 | Bsp. 89 | Bsp. 90 | Bsp. 91 | Bsp. 92 | Bsp. 93 | Bsp. 94 |
ZUSAMMENSETZUNG | | | | | | | | | |
35
Gew.-% PPE-MAA in Styrol | 60 | 70 | 70 | 75 | 80 | 80 | 85 | 90 | 95 |
Trimethyloipropantrimethacrylat | | | 30 | | | 20 | | 10 | 5 |
ethoxyliertes
(9) TrimethylolpropantrimethacryIat | 40 | 30 | | 25 | 20 | | 15 | | |
| 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
EIGENSCHAFTEN | | | | | | | | | |
K1-Mitteiwert
(Mpa-m ½) | 2,16 | 3,00 | 0,94 | 3,34 | 3,77 | 0,85 | 4,22 | 1,10 | 1,07 |
K1-Standardabweichung
(Mpa-m ½) | 0,27 | 0,21 | 0,35 | 0,23 | 0,25 | 0,33 | 0,12 | 0,51 | 0,12 |
Tg
(C) | - | - | 123,6 | 100,6 | 93,9 | 111,5 | - | 98,8 | 106,4 |
Tabelle 14
| Bsp.
95 | Bsp.
96 | Bsp.
97 | Bsp.
98 | Bsp.
99 | Bsp.
100 |
ZUSAMMENSETZUNG | | | | | | |
PPE-MAA
in Styrol | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 |
propoxyliertes
(6) TMPTA | 20 | | | | | |
propoxyliertes
(3) TMPTA | | 20 | | | | |
ethoxyliertes
(6) Bisphenol A-diacrylat | | | 20 | | | |
ethoxyliertes
(3) Cyclohexandimethanoldiacrylat | | | | 20 | | |
ethoxyliertes
(4,5) Cyclohexandimethanoldiacrylat | | | | | 20 | |
propoxyliertes
(3) Cyclohexandimethanoldiacrylat | | | | | | 20 |
t-Butylperoxybenzoat | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
EIGENSCHAFTEN | | | | | | |
K1-Mittelwert
(Mpa-m1/2) | 2,20 | 3,88 | 2,15 | 2,45 | 2,60 | 1,75 |
K1-Standardabweichung (Mpa-m1/2) | 0,45 | 1,01 | 0,39 | 0,25 | 0,65 | 0,09 |
Tabelle 15
| Bsp. 101 | Bsp. 102 | Bsp. 103 | Bsp. 104 | Bsp. 105 | Bsp. 106 | Bsp. 107 |
ZUSAMMENSETZUNGEN | | | | | | | |
35
Gew.-% 0,30 IV PPE-MAA-Blend in Styrol | | | 295,3 | 217,5 | | | |
35
Gew.-% 0,25 IV PPE-MAA-Blend in Styrol | | 295,3 | | | 255,9 | 334,6 | 277,8 |
42,5
Gew.-% 0,12 IV PPE-MAA-Blend in Styrol | 295,3 | | | 77,8 | | | |
ethoxyliertes
(6) Trimethylolpropantriacrylat | 98,4 | 98,4 | 98,4 | 98,4 | 137,8 | 59,1 | 92,6 |
Styrol | | | | | | | 37,0 |
maleiertes
Polybutadien (Ricon 131MA5) | 78,7 | 78,7 | 78,7 | 78,7 | 78,7 | 78,7 | 37,0 |
Magnesiumoxid | 7,9 | 7,9 | 7,9 | 7,9 | 7,9 | 7,9 | 3,7 |
Polybutadien-Polyisopren-Blockcopolymer | | | | | | | 37,0 |
Zinkstearat | 11,0 | 11,0 | 11,0 | 11,0 | 11,0 | 11,0 | 11,1 |
t-Butylperoxybenzoat | 7,9 | 7,9 | 7,9 | 7,9 | 7,9 | 7,9 | 7,4 |
CaCO3 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 |
Glasfaser
(Owens Corning 101 C) | 600,0 | 600,0 | 600,0 | 600,0 | 600,0 | 600,0 | 600,0 |
EIGENSCHAFTEN | | | | | | | |
Biegefestigkeit,
Mittelwert (psi) | 27827 | 19219 | 17985 | 26581 | 23641 | 24021 | 17149 |
Biegefestigkeit,
Standardabweichung (psi) | 7234 | 6553 | 5491 | 2728 | 3973 | 2982 | 2465 |
Biegedehnung,
Mittelwert (in) | 0,134 | 0,120 | 0,113 | 0,140 | 0,127 | 0,135 | 0,096 |
Biegedehnung,
Standardabweichung (in) | 0,016 | 0,037 | 0,039 | 0,006 | 0,018 | 0,003 | 0,004 |