Polymerisierbare Lactamzusammensetzung enthaltend ein sulfoniert.es Polyarylsulfon Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft eine polymerisierbare Lactamzusammensetzung, die wenigstens ein polymerisierbares Lactam und wenigstens ein Polyarylsulfon enthält. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung der polymerisierbaren Lactamzusammensetzung zur Herstellung von Polyamiden und/oder Polyamidformkörpern. Die Herstellung von Polyamiden erfolgt derzeit im Wesentlichen durch Kondensation von Dicarbonsäuren oder deren Derivaten mit Diaminen oder durch ringöffnende Polymerisation von Lactamen. Grundsätzlich bekannt ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Polyamiden durch aktivierte anionische Lactampolymerisation. Dazu werden Lactame, wie beispielsweise Caprolactam, Lauryllactam, Piperidon, Pyrrolidon, etc., in einer basenkatalysierten anionischen Polymerisationsreaktion ringöffnend polymeri- siert. Hierzu wird in der Regel eine Schmelze aus Lactam, die einen alkalischen Katalysator und einen so genannten Aktivator (auch Co-Katalysator oder Initiator) enthält, bei erhöhten Temperaturen polymerisiert. Die aktivierte anionische Lactampolymerisation wird am Beispiel von ε-Caprolactam in Polyamide, Kunststoff Handbuch, Vol. 3/4, ISBN 3-446-16486-3, 1998, Carl Hanser Verlag, S. 49-52 und in Macromolecules, Vol. 32, No. 23 (1999), S. 7726 beschrieben.

Die DE-A-14 20 241 beschreibt eine anionische Polymerisation von Lactamen in Ge- genwart eines alkalischen Katalysators und unter Verwendung von 1 ,6-Bis-(N,N- dibutylureido)-hexan als Aktivator.

Die unveröffentlichten EP 1 1 176950.1 und EP 1 1 172731.9 beschreiben feste Partikel, die ein Lactam, Katalysator und Aktivator enthalten. Diese Monomerenzusammenset- zung kann durch aktivierte anionische Polymerisation zur Herstellung von Polyamid verwendet werden. Die Herstellung dieser Partikel erfolgt durch Sprühtrocknung, gegebenenfalls kann sich bei Agglomeratbildung ein Mahlvorgang anschließen.

Die unveröffentlichte EP 12151670.9 beschreibt feste Partikel, die neben der Lactam- komponente, dem Katalysator und dem Aktivator auch nicht-funktionalisierte und/oder Hydroxy-terminierte Kautschuke enthalten können.

Formmassen aus Polyamiden und Polyarylethersulfonen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Durch die Verwendung von Polyarylethersulfonen können die Eigen- schaften der Polyamide, wie Wärmeformbeständigkeit, Dimensionsstabilität oder Was-

[3 Fig.] seraufnahmefahigkeit, modifiziert werden. Einen erheblichen limitierenden Einfluss auf den Erfolg so hergestellter Formmassen hat die begrenzte Mischbarkeit der Polyaryl- ethersulfone mit den Polyamiden. Die WO 01/64792 beschreibt Formmassen auf der Basis von Polyarylethersulfonen und Polyamiden, die eine Endgruppe aufweisen, die sich von einer Piperidinverbindung ableitet.

Die WO 01/83618 beschreibt Polyarylethersulfon/Polyamid-Blends, die zusätzlich ein Epoxidharz enthalten und eine verbesserte Zähigkeit und Fließfähigkeit aufweisen.

Die WO 201 1/009789 beschreibt Nanokompositblends, die wenigstens ein thermoplastisches Polyamid, wenigstens ein Polyarylethersulfon und wenigstens ein Oxid und/oder Oxidhydrat eines Metalls oder Halbmetalls mit einem zahlengewichteten mitt- leren Durchmesser der Primärpartikel von 0,5 bis 50 nm enthalten.

Es ist weiterhin bekannt, Polyarylsulfone mit Sulfonsäuregruppen zu modifizieren. Sul- fonierte Polyarylsulfone und Verfahren zu ihrer Herstellung sind in der

US 2002/0091225 A1 , US 2007/0163951 und der WO 2010/146052 beschrieben.

Keines der genannten Dokumente lehrt jedoch die Bereitstellung einer polymerisierba- ren Lactamzusammensetzung, bestehend aus wenigstens einer Lactamkomponente und wenigstens einem sulfonierten Polyarylethersulfon, zur Herstellung von Polyamiden oder Polyamidformkörpern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine polymerisierbare Lactamzusammensetzung zur Verfügung zu stellen, die zu Polyamidformkörpern mit im Vergleich zum Stand der Technik verbesserten Eigenschaften führt. Insbesondere soll die Wärmeformbeständigkeit des Polyamids verbessert und/oder die Wasseraufnahme verringert werden. Das zur Modifizierung der Lactamzusammensetzung eingesetzte Additiv soll eine gute Kompatibilität mit der Lactamkomponente aufweisen. Zudem soll eine einfache Herstellung der polymerisierbaren Lactamzusammensetzung möglich sein.

Überraschenderweise wurde gefunden, dass diese Aufgabe durch den Einsatz sulfo- nierter Polyarylsulfone gelöst wird. Die sulfonierten Polyarylsulfone weisen eine gute Löslichkeit in der schmelzflüssigen Lactamkomponente auf und zeichnen sich auch im festen Zustand durch eine gute Kompatibilität mit dem resultierenden Polyamid aus. Entsprechende homogene polymerisierbare Zusammensetzungen können im Vergleich zum Stand der Technik schneller erhalten werden. Des Weiteren wurde überra- schenderweise gefunden, dass das aus der erfindungsgemäßen Lactamzusammen- setzung resultierende Polyamid eine geringere Wasseraufnahme im Vergleich zum Stand der Technik aufweist. Wird die Lactamzusammensetzung für ein Formgießverfahren und insbesondere zum Rotomolding eingesetzt, so ist es mit der erfindungsge- mäßen Lactamzusammensetzung möglich, den Formträger mit dieser Lactamzusammensetzung und nicht mit einem bereits auspolymerisierten Polyamid zu befüllen und dann in situ die Polymerisation durchzuführen. Auf diese Weise kann im Verarbei- tungsprozess nicht nur Zeit, sondern auch Energie gespart werden, da die Komponenten zur Herstellung des Formkörpers in der Regel nur einmal auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts der Lactamkomponente erhitzt werden müssen. Somit wird es außerdem möglich, eine polymerisierbare Zusammensetzung als Handelsform zu konfektionieren und als stabiles Zwischenprodukt zu einem Endabnehmer zu transportieren, bei dem dann die Herstellung der Formkörper erfolgt. Ein erster Gegenstand der Erfindung ist eine polymerisierbare Lactamzusammensetzung, enthaltend:

A) wenigstens ein polymerisierbares Lactam und B) wenigstens ein sulfoniertes Polyarylsulfon, wobei wenigstens ein Teil der

Arylgruppen mit wenigstens einer Gruppe -SO3X substituiert ist, wobei X für Wasserstoff oder ein Kationenäquivalent steht.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Poly- amidformkörpers, bei dem man: i) eine polymerisierbare Lactamzusammensetzung, wie zuvor und im Folgenden definiert, bereitstellt, ii) die in Schritt i) bereitgestellte polymerisierbare Zusammensetzung einer anionischen Polymerisation unterzieht.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind Polyamidformkörper, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich sind.

Ein weiterer Gegenstand ist die Verwendung der erfindungsgemäßen polymerisierba- ren Lactamzusammensetzung zur Herstellung von Polyamiden und Polyamidformkörpern. Die erfindungsgemäße polymerisierbare Lactamzusammensetzung ist vorzugsweise- bei Raumtemperatur unter Normalbedingungen (20 °C, 1013 mbar) fest. Bevorzugt ist die erfindungsgemäße polymerisierbare Lactamzusammensetzung auch bei höheren Temperaturen noch fest. Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße polymerisierbare Lactamzusammensetzung bei einer Temperatur von wenigstens 50 °C, besonders bevorzugt bei einer Temperatur von wenigstens 60 °C, noch fest.

Der Begriff Polyarylsulfone bezeichnet im Rahmen der Erfindung Polymere, die aus wiederkehrenden Aryleinheiten aufgebaut und über -S02-Brücken verknüpft sind. Zu- sätzlich können die Aryleinheiten auch zum Teil über Sauerstoffbrücken verknüpft sein. Zu den Polyarylsulfonen zählen z. B. Polyethersulfone (PESU), Polysulfone (PSU) und Polyphenylensulfone (PPSU). Die Bezeichnung dieser Kunststoffe erfolgt dabei in Übereinstimmung mit der DIN EN ISO 1043-1 :201 1. Die erfindungsgemäßen Polyarylsulfone sind sulfoniert (sulfonierte Polyarylsulfone), d. h. wenigstens eine der Aryl- einheiten ist mit wenigstens einer -SOsX-Gruppe substituiert, wobei X für Wasserstoff oder ein Kationenäquivalent steht. Zu den sulfonierten Polyarylsulfonen zählen z. B. sulfonierte Polyethersulfone (sPESU), sulfonierte Polysulfone (sPSU) und sulfonierte Polyphenylensulfone (sPPSU). Die Viskositätszahl (Staudinger-Funktion, bezeichnet mit VZ, VN oder J) ist definiert als VZ = 1 / c x (η - n _s ) / r\s. Die Viskositätszahl steht in direkter Beziehung zur mittleren molaren Masse des Polyamids und gibt Auskunft über die Verarbeitbarkeit eines Kunststoffes. Die Bestimmung der Viskositätszahl kann nach EN ISO 307 mit einem Ubbelohde-Viskosimeter erfolgen.

Der Begriff "Schmelze" bezeichnet im Rahmen der Erfindung auch geschmolzenes Lactam und darin gelöstes sulfoniertes Polyarylsulfon B) sowie gegebenenfalls weitere darin gelöste Komponenten, wie Katalysator C) und/oder Aktivator D). Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird der Begriff "Schmelzen" nicht streng in einem physiko- chemischen Sinn verstanden, sondern auch synonym verwendet mit Überführen in einen fließfähigen Zustand.

Unter dem "Substitutionsgrad der sulfonierten Polyarylsulfone mit -SOsX-Gruppen" (Sulfonierungsgrad) wird im Rahmen dieser Erfindung die Zahl der Substituenten -SO3X in mmol pro 100 g Polyarylsulfon verstanden.

Der Begriff "Kationenäquivalent" bedeutet im Rahmen der Erfindung ein einfach positiv geladenes Kation oder ein Ladungsäquivalent eines mehrfach positiv geladenen Kations zum Beispiel Li, Na, K, Mg, Ca, NH ₄ , bevorzugt Na, K. Der Begriff "Additive" umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung, Füll- und/oder Faserstoffe, Zusatzstoffe und weitere Polymere und Monomere. Die erfindungsgemäße polymerisierbare Lactamzusammensetzung enthält vorzugsweise 60 bis 99,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 75 bis 98 Gew.-%, wenigstens eines Lactams A), bezogen auf das Gesamtgewicht des Lactams A) und des sulfonierten Polyarylsulfons B). Die erfindungsgemäße polymerisierbare Lactamzusammensetzung enthält vorzugsweise 0,5 Gew.-% bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 Gew.-% bis 25 Gew.-%, wenigstens eines Polyarylsulfons B), bezogen auf das Gesamtgewicht des Lactams A) und des sulfonierten Polyarylsulfons B). Eine bevorzugte Ausführungsform ist eine polymerisierbare Lactamzusammensetzung, die

A) 60 Gew.-% bis 99,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lactamkom- ponente und des sulfonierten Polyarylsulfons, wenigstens eines Lactams und

B) 0,5 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lactamkompo- nente und des Polyarylsulfons, wenigstens eines Polyarylsulfons enthält.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist eine polymerisierbare Lactamzusam- mensetzung, die

A) 75 Gew.-% bis 98 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lactamkompo- nente und des sulfonierten Polyarylsulfons, wenigstens eines Lactams und B) 2 Gew.-% bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lactamkompo- nente und des Polyarylsulfons, wenigstens eines Polyarylsulfons enthält.

In der erfindungsgemäßen Lactamzusammensetzung ist wenigstens ein Lactam A) enthalten. Die Lactame A) sind vorzugsweise ausgewählt unter ε-Caprolactam, 2-Piperidon (δ-Valerolactam), 2-Pyrrolidon (γ-Butyrolactam), Capryllactam, Önanth- lactam, Lauryllactam und Mischungen davon. Bevorzugt sind Caprolactam, Lau- ryllactam oder deren Mischungen. Besonders bevorzugt wird als Lactam ausschließlich ε-Caprolactam oder ausschließlich Lauryllactam eingesetzt. In der erfindungsgemäßen Lactamzusammensetzung ist wenigstens ein sulfoniertes Polyarylsulfon B) enthalten. Sulfonierte Polyarylsulfone und Verfahren zu ihrer Herstellung sind dem Fachmann prinzipiell bekannt. Die DE 10149034 offenbart beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung sulfonierter Polyarylenethersulfone, wobei in Abhän- gigkeit vom Substitutionsgrad stöchiometrische Mengen eines Sulfonierungsmittels eingesetzt werden. Weitere Verfahren zur Herstellung sulfonierter Polyarylenethersulfone sind in der US 2002/0091225 A1 und der US 2007/0163951 A1 beschrieben.

Bevorzugt ist das Polyarylsulfon B) aus Wiederholungseinheiten der allgemeinen For- mel (I) aufgebaut

worin t und q unabhängig voneinander für 0, 1 ,2 oder 3 stehen,

Q, T und Y unabhängig voneinander jeweils für eine chemische Bindung stehen oder ausgewählt sind unter -O-, -S-, -S0 ₂ -, -S(=0)-, -C(=0)-, -N=N-, -C(R ^a )=C(R ^b )- und -C(R ^c R ^d )-, wobei R ^a und R ^b unabhängig voneinander jeweils für Wasserstoff oder eine Ci-

Ci2-Alkylgruppe stehen,

R ^c und R ^d unabhängig voneinander jeweils für Wasserstoff oder eine C1-C12- Alkylgruppe, Ci-Ci2-Alkoxygruppe oder C6-Ci8-Arylgruppe stehen, wobei die Ci-Ci2-Alkylgruppen, Ci-Ci2-Alkoxygruppen oder C6-Ci8-Arylgruppen R ^c und R ^d gegebenenfalls mit Fluor- und/oder Chloratomen substituiert sind, wobei R ^c und R ^d auch zusammen mit dem C-Atom an das sie gebunden sind, eine C3-Ci2-Cycloalkylgruppe bilden können, wobei die C3-Ci2-Cycloalkyl- gruppe unsubstituiert oder mit einer oder mehreren C1-C6 Alkylgruppen substituiert ist, wobei wenigstens eine der Gruppen Q, T und Y für -SO2- steht, Ar und Ar ¹ unabhängig voneinander für eine C6-Ci8-Aryl gruppe stehen, wobei die C6- Ci8-Aryl gruppe unsubstituiert ist oder mit wenigstens einem Substituenten, aus- gewählt unter C1-C12 Alkyl, Ci-Ci2-Alkoxy, C6-Ci8-Aryl, Halogen oder -SO3X substituiert ist, p, m, n und k unabhängig voneinander für 0, 1 , 2, 3 oder 4 stehen, wobei die Summe aus p, m, n und k gleich oder größer als 1 ist, und

X für Wasserstoff oder ein Kationenäquivalent steht.

Falls wenigstens einer der Gruppen Q, T oder Y für eine chemische Bindung steht, dann ist darunter zu verstehen, dass die links benachbarte und die rechts benachbarte Gruppe direkt miteinander über eine chemische Bindung verbunden sind.

Vorzugsweise sind in den Verbindungen der Formel (I) die Gruppen Q, T und Y unabhängig voneinander ausgewählt unter -O- und -SO2-, wobei wenigstens eine der Grup- pen Q, T und Y für -SO2- steht.

Falls wenigstens eine der Gruppen Q, T oder Y für -C(R ^a )=C(R ^b )- oder -C(R ^c R ^d )- steht, stehen R ^a und R ^b unabhängig voneinander jeweils für Wasserstoff oder eine Ci-Ci2-Alkyl- gruppe,

R ^c und R ^d unabhängig voneinander jeweils für Wasserstoff oder eine Ci-Ci2-Alkyl- gruppe, Ci-Ci2-Alkoxygruppe oder C6-Ci8-Arylgruppe stehen, wobei die C1-C12- Alkylgruppen, Ci-Ci2-Alkoxygruppen oder C6-Ci8-Arylgruppen R ^c und R ^d gegebenenfalls mit Fluor- und/oder Chloratomen substituiert sind, wobei R ^c und R ^d auch zusammen mit dem C-Atom an das sie gebunden sind, eine C3- Ci2-Cycloalkylgruppe bilden können, wobei die C3-Ci2-Cycloalkylgruppe unsubsti- tuiert oder mit einer oder mehreren Ci-C6-Alkylgruppen substituiert ist.

Bevorzugte Ci-Ci2-Alkylgruppen umfassen lineare und verzweigte, gesättigte Alkylgruppen mit 1 bis 12 C-Atomen. Insbesondere sind folgende Reste zu nennen: C1-C6- Alkyl, wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, sec.-Butyl, 2- oder 3-Methyl-pentyl oder längerkettige Reste wie unverzweigtes Heptyl, Octyl, Nonyl, Cecyl, Undecyl, Lau- ryl, und die eine oder mehrfach verzweigten Analoga davon.

Zu Alkylresten in den eingesetzten Ci-Ci2-Alkoxygruppen zählen die oben definierten Alkylgruppen mit 1 bis 12 C-Atomen. Vorzugsweise verwendete Cycloalkylreste um- fassen insbesondere C3-Ci2-Cycloalkylreste, wie zum Beispiel Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl, Cyclooctyl, Cyclopropylmethyl, Cyclopropylethyl, Cyclopropyl propyl, Cyclobutylmethyl, Cyclobutylethyl, Cyclopentylethyl, -propyl, -butyl, -pentyl, -hexyl, -Cyclohexylmethyl, -dimethyl, -trimethyl.

Ar und Ar ¹ bedeuten unabhängig voneinander eine C6-Ci8-Arylgruppe. Ausgehend von den nachfolgenden Ausgangsprodukten ist Ar vorzugsweise abgeleitet von einer elektronenreichen, leicht elektrophil angreifbaren aromatischen Substanz, die bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus sulfoniertem oder unsulfoniertem Hydrochinon, Resorcin, Dihydroxynaphthalin, insbesondere 2,7-Dihydroxynaphthalin und 4,4'-Bisphenol ausgewählt wird. Vorzugsweise ist Ar ¹ eine unsubstituierte C6- oder Ci2-Arylengruppe.

Vorzugsweise werden Ar und Ar ¹ in der bevorzugten Ausführungsform gemäß der Formel (I) unabhängig voneinander ausgewählt aus sulfoniertem oder unsulfoniertem 1 ,4-Phenylen, 1 ,3-Phenylen, Naphthylen, insbesondere 2,7-Dihydroxynaphthalin und 4,4'-Bisphenylen.

Im Rahmen der erfindungsgemäßen polymerisierbaren Lactamzusammensetzung werden vorzugsweise Polyarylensulfone mit folgenden Struktureinheiten (la) bis (lo) eingesetzt:

'(x ^e os) ^u (x ^£ os) ^ω (Χ ^ε 08) '(x ^e os)

6

0Zd3/I3<I ZZ6191/H0Z OAV (II)

(S0 ₃ X) _p (S0 ₃ X) _o (S0 ₃ X), (S0 ₃ X) _m (S0 ₃ X) _n (S0 ₃ X) ^"

worin

I, k, m, n, o, p unabhängig voneinander für 0, 1 , 2, 3 oder 4 stehen, wobei die Summe von I, k, m, n, o und p ä 1 ist, und

X für Wasserstoff oder ein Kationenäquivalent steht.

Zusätzlich zu den bevorzugt vorliegenden Bausteinen (la) bis (lo) sind auch solche Struktureinheiten bevorzugt, in denen eine oder mehrere sulfonierte oder unsulfonierte 1 ,4-Dihydroxyphenyleinheiten durch Resorcin- oder Dihydroxynaphthalin ersetzt sind.

Es können auch Copolymere, die aus der Kombination verschiedener Struktureinheiten oder aus sulfonierten und nicht sulfonierten Struktureinheiten aufgebaut sind, eingesetzt werden. Als wiederkehrende Einheit der allgemeinen Formel (I) besonders bevorzugt sind die Struktureinheiten (la), (Ib), (Ig) und (Ik) oder deren Copolymere eingesetzt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist Ar = 1 ,4-Phenylen, t = 1 , T ist eine chemische Bindung, Y ist -SO2, q = 0, p = 0, m = 0, n =1 und k = 1 . Aus dieser genannten wiederholenden Struktureinheit aufgebauten Polyarylenethersulfone werden sPPSU bezeichnet.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist Ar = 1 ,4-Phenylen, t = 0, Y ist -SO2-, q = 0, n =0 und k = 0. Aus dieser genannten wiederholenden Struktureinheit aufgebauten Polyarylenethersulfone werden sulfonierte Polyetherethersulfone (sPEES) bezeichnet.

In einer speziellen Ausführungsform umfasst das sulfonierte Polyarylsulfon B) eine nicht sulfonierte Wiederholungseinheit der Formel (1 )

und eine sulfonierte Wiederholungseinheit der Formel (2)

Insbesondere besteht das sulfonierte Polyarylsulfon B) nur aus nicht sulfonierten Wie- derholungseinheiten der Formel (1 ) und sulfonierten Wiederholungseinheiten der Formel (2).

In einer ganz speziellen Ausführungsform umfasst das sulfonierte Polyarylsulfon B) eine nicht sulfonierte Wiederholungseinheit der Formel (1 a) und eine sulfonierte Wiederholungseinheit der Formel (2a)

Insbesondere besteht das sulfonierte Polyarylsulfon B) nur aus nicht sulfonierten Wiederholungseinheiten der Formel (1 a) und sulfonierten Wiederholungseinheiten der Formel (2a). Bevorzugt weisen die erfindungsgemäß eingesetzten Polyarylsulfone B) eine Viskositätszahl von 20 ml/g bis 80 ml/g, bevorzugt von 20 ml/g bis 60 ml/g, auf. Die Viskositätszahl wird dabei nach DIN EN ISO 1628-1 in 1 %iger Lösung von N-Methylpyrrolidon (NMP) bei 25 °C bestimmt. Der Substitutionsgrad der sulfonierten Polyarylsulfone B) mit -SOsX-Gruppen beträgt vorzugsweise 5 bis 200 mmol / 100 g Polyarylsulfon, besonders bevorzugt 10 bis 150 mmol / 100 g Polyarylsulfon, insbesondere 20 bis 100 mmol / 100 g Polyarylsulfon.

Erfindungsgemäß kann die polymerisierbare Zusammensetzung wenigstens einen Ka- talysator C) und/oder wenigstens einen Aktivator D) enthalten.

Geeignete Katalysatoren C) für den Einsatz in dem erfindungsgemäßen Verfahren sind gängige Katalysatoren, wie sie üblicherweise für die anionische Polymerisation eingesetzt werden. Dazu zählen speziell Verbindungen, welche die Bildung von Lactam- anionen ermöglichen. Die Lactamanionen an sich können ebenfalls als Katalysator fungieren. Derartige Katalysatoren sind beispielsweise aus Polyamide, Kunststoff Handbuch, Vol. 3/4, 1998, Carl Hanser Verlag, S. 52 bekannt.

Der Katalysator C) ist vorzugsweise ausgewählt unter Natriumcaprolactamat, Kalium- caprolactamat, Bromid-Magnesiumcaprolactamat, Chlorid-Magnesiumcaprolactamat, Magnesium-bis-Caprolactamat, Natriumhydrid, Natrium, Natriumhydroxid, Natriumme- thanolat, Natriumethanolat, Natriumpropanolat, Natriumbutanolat, Kaliumhydrid, Kalium, Kaliumhydroxid, Kaliummethanolat, Kaliumethanolat, Kaliumpropanolat, Kaliumbu- tanolat und deren Mischungen. Besonders bevorzugt wird ein Katalysator C) eingesetzt, der ausgewählt ist unter Natriumhydrid, Natrium und Natriumcaprolactamat. Insbesondere wird als Katalysator C) Natriumcaprolactamat eingesetzt. In einer speziellen Ausführungsform wird eine Lösung von Natriumcaprolactamat in Caprolactam eingesetzt. Eine solche Mischung ist kommerziell unter der Bezeichnung Brüggolen® C10 der BrüggemannChemical, L. Brüggemann Kommanditgesellschaft, Deutschland erhältlich und enthält 17 bis 19 Gew.-% Natriumcaprolactamat in Caprolactam. Als Katalysator C) eignet sich ebenfalls insbesondere Bromid-Magnesiumcaprolactamat, z. B. Brüggolen® C1 der Firma BrüggemannChemical, Deutschland.

Das Molverhältnis von Lactam A) zu Katalysator C) kann in weiten Grenzen variiert werden, es beträgt in der Regel 1 : 1 bis 10000 : 1 , bevorzugt 5 : 1 bis 1000 : 1 , besonders bevorzugt 1 : 1 bis 500 : 1 . Die erfindungsgemäße polymerisierbare Lactamzusammensetzung enthält vorzugsweise mindestens einen Aktivator D).

Geeignete Aktivatoren D) für die anionische Polymerisation sind durch elektrophile Reste N-substituierte Lactame (z. B. ein Acyllactam).

Als Aktivatoren D) eignen sich auch Vorstufen für solche aktivierten N-substituierten Lactame, welche zusammen mit dem Lactam in situ ein aktiviertes Lactam bilden. Die Anzahl der wachsenden Ketten hängt von der Aktivatormenge ab. Als Aktivatoren D) eignen sich generell Isocyanate, Säureanhydride und Säurehalogenide bzw. deren Umsetzungsprodukte mit dem Lactammonomer.

Als Aktivatoren D) eignen sich aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische und aromatische Diisocyanate. Geeignete aliphatische Diisocyanate sind z. B. Tetramethylen- diisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Octamethylendiisocyanat, Decamethylendiiso- cyanat, Undecamethylendiisocyanat und Dodecamethylendiisocyanat. Geeignete aliphatische Diisocyanate sind z. B. 4,4'-Methylenbis(cyclohexyl)diisocyanat, Iso- phorondiisocyanat und 1 ,4-Diisocyanatocyclohexan. Geeignete aromatische Diisocyanate sind z. B. Toluyldiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Xylylendiisocyanat und Tetramethylxylylendiisocyanat.

Weiterhin können Polyisocyanate verwendet werden, die sich aus den oben genannten Diisocyanaten oder deren Mischungen durch Verknüpfung mittels Urethan-, Allopha- nat-, Harnstoff-, Biuret-, Uretdion-, Amid-, Isocyanurat-, Carbodiimid-, Uretonimin-, Oxadiazintrion- oder Iminooxadiazindion-Strukturen herstellen lassen. Dazu z. B. das Isocyanurat von Hexamethylendiisocyanat. Dieses ist kommerziell unter der Bezeichnung Basonat Hl 100 von der BASF SE, Deutschland, erhältlich.

Als Aktivatoren D) eignen sich weiterhin aliphatische Disäurehalogenide, wie Butylen- disäurechlorid, Butylendisäurebromid, Hexamethylendisäurechlorid, Hexamethylen- disäurebromid, Octamethylendisäurechlorid, Octamethylendisäurebromid, Decamethy- lendisäurechlorid, Decamethylendisaurebromid, Dodecamethylendisaurechlorid, Dode- camethylendisäurebromid, 4,4'-Methylenbis(cyclohexylsäurechlorid), 4,4'-Methylenbis- (cyclohexylsäurebromid), Isophorondisäurechlorid, Isophorondisäurebromid; als auch aromatische Disäurehalogenide, wie Toluylmethylenldisäurechlorid, Toluylmethylen- disäurebromid, 4,4'-Methylenbis(phenyl)säurechlorid, 4,4'-Methylenbis(phenyl)säure- bromid. Es können auch Mischungen der genannten Verbindung als Aktivatoren D) eingesetzt werden. Insbesondere bevorzugt ist eine polymerisierbare Lactamzusammensetzung, wobei als Aktivator D) mindestens eine Verbindung eingesetzt wird, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus aliphatischen Diisocyanaten, aromatischen Diisocyanaten, Polyisocya- naten, aliphatischen Disäurehalogeniden und aromatischen Disäurehalogeniden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Aktivator D) mindestens eine Verbindung eingesetzt, die ausgewählt ist unter Hexamethylendiisocyanat, Hexamethylen- 1 ,6-dicarbamoylcaprolactam (d. h. mit Caprolactam blockiertes 1 ,6-Hexamethylen- diisocyanat), Isophorondiisocyanat, Hexamethylendisäurebromid, Hexamethylendisäurechlorid und deren Mischungen. Besonders bevorzugt wird Hexamethylen-1 ,6- dicarbamoylcaprolactam als Aktivator D) eingesetzt. Dies ist kommerziell unter der

Bezeichnung Brüggolen ® C20 der Firma BrüggemannChemical, Deutschland, erhältlich.

Das Molverhältnis von Lactam A) zu Aktivator D) kann in weiten Grenzen variiert wer- den und beträgt in der Regel 1 : 1 bis 10000 : 1 , bevorzugt 5 : 1 bis 2000 : 1 , besonders bevorzugt 20 : 1 bis 1000 : 1.

Die erfindungsgemäße polymerisierbare Lactamzusammensetzung kann neben den zuvor genannten Komponenten A) und B) sowie optional C) und/oder D) noch wenigs- tens eine weitere, davon verschiedene Komponente enthalten.

In einer speziellen Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße polymerisierbare Lactamzusammensetzung wenigstens einen Füllstoff und/oder Faserstoff E). Der Begriff "Füllstoff und/oder Faserstoff" wird im Rahmen der Erfindung breit verstanden und umfasst partikulare Füllstoffe, Faserstoffe und beliebige Übergangsformen. Partikuläre Füllstoffe können eine weite Bandbreite von Teilchengrößen aufweisen, die von staubförmigen bis grobkörnigen Partikeln reichen. Als Füllmaterial kommen organische oder anorganische Füll- und/oder Faserstoffe in Frage. Beispielsweise können anorganische Füllstoffe, wie Kaolin, Kreide, Wollastonit, Talkum, Calciumcarbonat, Silikate, Titandioxid, Zinkoxid, Graphit, Glaspartikel, z. B. Glaskugeln, nanoskalige Füllstoffe, wie Koh- lenstoff-Nanoröhren (carbon nanotubes), carbon black, nanoskalige Schichtsilikate, nanoskaliges Aluminiumoxid (AI2O3), nanoskaliges Titandioxid (T1O2), Graphen, Schichtsilikate und nanoskaliges Siliciumdioxid (S1O2), eingesetzt werden.

Weiterhin können ein oder mehrere Faserstoffe zum Einsatz kommen. Diese sind vorzugsweise ausgewählt aus bekannten anorganischen Verstärkungsfasern, wie Borfasern, Glasfasern, Kohlenstofffasern, Kieselsäurefasern, Keramikfasern und Basaltfasern; organischen Verstärkungsfasern, wie Aramidfasern, Polyesterfasern, Nylonfa- sern, Polyethylenfasern und Naturfasern, wie Holzfasern, Flachsfasern, Hanffasern und Sisalfasern.

Insbesondere bevorzugt ist der Einsatz von Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasern, Borfasern, Metallfasern oder Kaliumtitanatfasern. Speziell werden Schnittglasfa- sern eingesetzt. Die genannten Fasern werden in der polymerisierbaren Zusammensetzung bevorzugt in Form von Kurzfasern eingesetzt. Hierbei weisen die Kurzfasern vorzugsweise eine mittlere Faserlänge im Bereich von 0,1 bis 0,4 mm auf. Es ist auch möglich, dass Faserstoffe in Form von Langfasern oder als Gemisch von Kurz- und Langfasern eingesetzt werden. Dann erfolgt deren Einsatz jedoch vorteilhaft, indem man diese direkt in den Formträger gibt, wie dies im Folgenden für Fasergelege oder Fasergeflechte näher beschrieben ist. Geeignet sind dann auch Fasern mit einer mittleren Faserlänge im Bereich von 0,5 bis 1 mm und Langfasern, die vorzugsweise eine mittlere Faserlänge von über 1 mm, bevorzugt im Bereich von 1 bis 10 mm, aufweisen. Grundsätzlich gibt es beim direkten Einsatz im Formträger nach oben hin keine Grenze für die Länge der geeigneten Fasern. So weisen beispielsweise Fasergelege oder Fasergeflechte eine quasi unendliche Faserlänge auf.

Insbesondere können auch Mischungen der genannten Füll- und/oder Faserstoffe eingesetzt werden. Besonders bevorzugt werden als Füll- und/oder Faserstoff E) Glasfa- sern und/oder Glaspartikel, insbesondere Glaskugeln, eingesetzt.

Die erfindungsgemäße polymerisierbare Lactamzusammensetzung enthält bevorzugt 25 bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt 30 bis 80 Gew.-%, mindestens eines Füll- und/oder Faserstoffs E), bezogen auf das Gesamtgewicht der polymerisierbaren Lactamzusammensetzung. In einer speziellen Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße polymerisierbare Lactamzusammensetzung 30 bis 50 Gew.-% mindestens eines Füll- und/oder Faserstoffs E), bezogen auf das Gesamtgewicht der polymerisierbaren Lactamzusammensetzung. In einer weiteren speziellen Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße polymerisierbare Lactamzusammensetzung 51 bis 90 Gew.-% mindestens eines Füll- und/oder Faserstoffs E), bezogen auf das Gesamtgewicht der polymerisierbaren Lactamzusammensetzung.

In einer speziellen Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße polymerisierbare Lactamzusammensetzung wenigstens einen Zusatzstoff F). Der Zusatzstoff F) ist ausgewählt unter Polymeren und weiteren Zusatzstoffen.

Die polymerisierbare Lactamzusammensetzung kann ein oder mehrere zugesetzte Polymere F) enthalten. Das Polymer kann prinzipiell ausgewählt sein unter Polymeren, wie sie bei der Polymerisation der erfindungsgemäßen Lactamzusammensetzung erhalten werden, davon verschiedenen Polymeren und Mischungen davon.

Die erfindungsgemäße polymerisierbare Lactamzusammensetzung enthält vorzugsweise wenigstens ein zugesetztes Polymer in einer Menge von 0 bis 40 Gew.-%, be- vorzugt in einer Menge von 0 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge von 0 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der polymerisierbaren Lactamzusammensetzung. Wenn die polymerisierbare Lactamzusammensetzung wenigstens ein zugesetztes Polymer enthält, so vorzugsweise in einer Menge von wenigstens

0,1 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge von wenigstens 0,5 Gew.-%, bezo- gen auf das Gesamtgewicht der polymerisierbaren Lactamzusammensetzung.

Das Polymer F) ist vorzugsweise ausgewählt unter Polystyrol, Styrol-Copolymerisaten, Polyolefinen, Polyestern, Polyethern, Polymeren aus Vinylgruppen enthaltenden Monomeren und Mischungen der genannten Polymeren. In einer bevorzugten Ausfüh- rungsform enthält die polymerisierbare Lactamzusammensetzung mindestens ein Polymer, ausgewählt unter Styrol-Acrylnitril-Copolymere (SAN), Acrylnitril-Butadien- Styrol-Copolymere (ABS), Styrol-Butadien-Copolymere (SB), Polyethylen (HTPE (high- temperature-polyethylene), LTPE (low-temperature-polyethylene)), Polypropylen, Po- lybuten-1 , Polytetrafluoroethylen, Polyethylenterephthalat (PET), Polyamide, Polyethyl- englykol (PEG), Polypropylenglykol, Polyphenylenoxidethern, Polyvinylchlorid, Polyvi- nylidenchloride, Polystyrol, schlagzäh-modifiziertem Polystyrol, Polyvinylcarbazol, Po- lyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polyisobutylen, Polybutadien und deren Mischungen.

Das Polymer F) ist vorzugsweise weiterhin ausgewählt unter Polymeren, die zur Bil- dung von Block- und/oder Pfropf-Copolymeren mit dem aus dem Lactammonomeren gebildeten Polymeren geeignet sind. Beispiele für solche Gruppen sind Epoxy-, Amin-, Carboxyl-, Anhydrid-, Oxazolin-, Carbodiimid-, Urethan-, Isocyanat- und Lactam- Gruppen. Die zugesetzten Polymere F) dienen zum Beispiel zur Verbesserung der Produkteigenschaften, Verbesserung der Verträglichkeit der Komponenten, Modifizierung der Viskosität, etc.

In einer speziellen Ausführungsform enthält die polymerisierbare Lactamzusammen- setzung kein zugesetztes Polymer F).

In einer speziellen Ausführungsform kann die polymerisierbare Lactamzusammenset- zung wenigstens einen weiteren Zusatzstoff F) enthalten. Die erfindungsgemäße polymerisierbare Lactamzusammensetzung enthält vorzugsweise wenigstens einen weiteren Zusatzstoff in einer Menge von 0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge von 0 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge von 0 bis 4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der polymerisierbaren Lactamzusammensetzung.

Als weitere Zusatzstoffe F) können beispielsweise Stabilisatoren, wie Kupfersalze, Farbstoffe, Antistatika, Trennmittel, Antioxidantien, Lichtstabilisatoren, PVC-Stabili- satoren, Gleitmittel, Flammschutzmittel, Treibmittel, Schlagzähigkeitsverbesserer, Nuk- leierungsmittel und Kombinationen davon eingesetzt werden. Wenn die polymerisierba- re Lactamzusammensetzung wenigstens einen weiteren Zusatzstoff F) enthält, so vorzugsweise in einer Menge von wenigstens 0,01 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge von wenigstens von 0,1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der polymerisierbaren Lactamzusammensetzung. Bevorzugt enthält die erfindungsgemäß eingesetzte polymerisierbare Lactamzusammensetzung als Zusatzstoff einen Schlagzähigkeitsverbesserer. Wird als Schlagzähigkeitsverbesserer eine polymere Verbindung eingesetzt, so wird diese den zuvor genannten Polymeren zugerechnet. Insbesondere wird als Schlagzähigkeitsverbesserer ein Polydien-Polymer (z. B. Polybutadien, Polyisopren) eingesetzt. Diese enthalten bevorzugt Anhydrid und/oder Epoxigruppen. Das Polydien-Polymer weist insbesondere eine Glasübergangstemperatur unter 0 °C, bevorzugt unter -10 °C, besonders bevorzugt unter -20 °C auf. Das Polydien-Polymer kann auf der Basis eines Polydien- Copolymers mit Polyacrylaten, Polyethylenacrylaten und/oder Polysiloxanen basieren und mittels der gängigen Verfahren hergestellt werden (z. B. Emulsionspolymerisation, Suspensionspolymerisation, Lösungspolymerisation, Gasphasenpolymerisation). Das Lactam in der erfindungsgemäßen polymerisierbaren Lactamzusammensetzung kann nach dem Fachmann bekannten Verfahren anionisch polymerisiert werden. Hierzu werden in der Regel ein Katalysator und/oder ein Aktivator benötigt. Häufig werden noch weitere Additive zugesetzt, die im Allgemeinen bereits vor der Polymerisation in die fließfähige polymerisierbare Lactamzusammensetzung (Lactamschmelze) eingebracht werden.

Weiterhin ist es auch möglich, dass die polymerisierbare Zusammensetzung zusätzlich zu wenigstens einem Lactam wenigstens ein damit copolymerisierbares Monomer (M) enthält. Geeignete Monomere (M) sind Lactone und vernetzende Monomere. Das Monomer ist vorzugsweise ausgewählt unter Lactonen. Bevorzugte Lactone sind beispielsweise Caprolacton und/oder Butyrolacton. Die Menge Monomer (M) sollte dabei 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der eingesetzten Komponenten nicht überschreiten. Bevorzugt beträgt der Anteil an (M) 0 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der eingesetzten Komponenten. Die erfindungsgemäß eingesetzte polymerisierbare Zusammensetzung kann ein vernetzendes Monomer enthalten. Geeignete vernetzende Monomere sind Verbindungen, die mehr als eine Gruppe enthalten, welche mit Lactammonomeren copolymeri- siert werden können. Beispiele für solche Gruppen sind Epoxy-, Amin-, Carboxyl-, Anhydrid-, Oxazolin-, Carbodiimid-, Urethan-, Isocyanat- und Lactan-Gruppen. Als vernetzende Monomere eignen sich beispielsweise aminosubstituierte Lactame wie Amino- caprolactam, Aminopiperidon, Aminopyrrolidon, Aminolauryllactam oder deren Mischungen, bevorzugt Aminocaprolactam, Aminopyrrolidon oder deren Mischungen, besonders bevorzugt Aminocaprolactam.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die polymerisierbare Lactamzusammensetzung keine zusätzlichen Monomere (M). In dieser Ausführung werden ausschließlich Lactame als Monomere verwendet.

Um eine möglichst homogene polymerisierbare Lactamzusammensetzung zu erhalten, ist eine intensive Mischung der Komponenten von Vorteil.

Die Temperatur wird so gewählt, dass eine fließfähige Lactamkomponente vorliegt. Die Temperatur liegt üblicherweise im Bereich von 50 °C bis 400 °C.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf das Verfahren eines Polyamidformkörpers, bei dem man eine polymerisierbare Lactamzusammensetzung, wie oben definiert bereit stellt und diese einer anionischen Polymerisation unterziehen kann.

Die erfindungsgemäße polymerisierbare Lactamzusammensetzung wird durch Erhitzen auf eine Temperatur von vorzugsweise 50 °C bis 160 °C; besonders bevorzugt von 50 °C bis 140 °C, insbesondere von 50 °C bis 100 °C, in einen fließfähigen Zustand überführt. Die fließfähige polymerisierbare Lactamzusammensetzung wird in eine Werkzeugkavität eingefüllt. Es ist auch möglich, die geschmolzene polymerisierbare Lactamzusammensetzung auf ein Textil mittels Imprägnierungsanlage zu applizieren.

Bevorzugt erfolgt die Polymerisation der polymerisierbaren Lactamzusammensetzung durch Erwärmen auf eine Temperatur von 120 bis 250 °C mittels Spritzgussanlage, Presse, drehende Hohlraumform (Rotomolding), Flammspritzen, Pulverbeschichtung, Wirbelsintern oder Applikation auf Fasern oder Textilien und Aufschmelzen durch Infra- rotstrahlung oder Laserstrahlung.

Das Überführen in einen fließfähigen Zustand der bei Raumtemperatur festen polymerisierbaren Lactamzusammensetzung erfolgt bevorzugt bei einer Temperatur von größer oder gleich der Schmelztemperatur des eingesetzten Lactammonomers. Bevorzugt beträgt diese Temperatur höchstens 180 °C, besonders bevorzugt höchstens 160 °C, insbesondere höchstens 120 °C, speziell höchstens 90 °C. Der ausgewählte Temperaturbereich hängt von der Auswahl des Lactams bzw. der Lactame ab.

Die polymerisierbare Zusammensetzung liegt in einer bevorzugten Ausführungsform in Form von Partikeln vor.

Die polymerisierbare Zusammensetzung liegt speziell in Form von Partikeln vor, die im Wesentlichen die gleiche Zusammensetzung aufweisen, wobei jedes Partikel die Komponenten A), C) und D) enthält. Im Wesentlichen die gleiche Zusammensetzung be- deutet im Rahmen der Erfindung, dass die Partikel bis auf herstellungsbedingte Abweichungen, wie sie z. B. üblicherweise beim Wiegen oder Dosieren der die Partikel bildenden Komponenten auftreten, gleich zusammengesetzt sind. Jedes einzelne Partikel enthält somit alle zur Polymerisation benötigten Komponenten. Nicht die gleiche Zusammensetzung weisen speziell solche Partikel auf, die nur ausschließlich eine oder die nur ausschließlich zwei der Komponenten A), C) und D) enthalten. Die erfindungsgemäß eingesetzte polymerisierbare Zusammensetzung in Form von Partikeln unterscheidet sich somit grundlegend von aus dem Stand der Technik bekannten trocken formulierten polymerisierbaren Zusammensetzungen (so genannten dry blends). Die Partikel weisen in der Regel einen mittleren Durchmesser von 1 bis 2000 μηη, vorzugsweise 10 bis 1000 μηη, besonders bevorzugt von 50 bis 500 μηη, ganz besonders bevorzugt von 100 bis 200 μηη, auf. Dabei kann der mittlere Durchmesser durch Lichtstreuung oder durch Siebfraktionen bestimmt werden und bedeutet den volumengemit- telten mittleren Durchmesser.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung umfasst das Einfüllen der polymerisierba- ren Lactamzusammensetzung, wie oben beschrieben, in einen Formträger einer Rotationsschmelzanlage mit anschließender Erwärmung und Verteilen der polymerisierba- ren Lactamzusammensetzung unter biaxialer Rotation des Formträgers. Im Anschluss erfolgt die Polymerisation der polymerisierbaren Lactamzusammensetzung unter gleichzeitiger biaxialer Rotation des Formträgers.

Eine weitere Ausführungsform umfasst die Herstellung von faserverstärkten Verbund- Werkstoffen. Die erfindungsgemäße polymerisierbare Lactamzusammensetzung kann dann in einer Rotationsschmelzanlage gemeinsam mit einer textilen Struktur ausgehärtet werden. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße polymerisierbare Lactamzusammensetzung auf die textile Struktur z. B. durch Imprägnieren, Gießen, Sprühen, etc. aufgetragen werden.

Die textilen Strukturen enthalten als Fasern vorzugsweise solche aus anorganischen Mineralien wie Kohlenstoff, beispielsweise als Niedermodulcarbonfasern oder Hochmodulcarbonfasern, silikatische und nicht silikatische Gläser der verschiedensten Art, Bor, Siliciumcarbid, Kaliumtitanat, Metalle, Metalllegierungen, Metalloxide, Metallnitri- de, Metallcarbide und Silikate, sowie organische Materialien wie natürliche und synthetische Polymere, beispielsweise Polyacrylnitrile, Polyester, ultrahochgereckte Polyole- finfasern, Polyamide, Polyimide, Aramide, Flüssigkristallpolymere, Polyphenylensulfide, Polyetherketone, Polyetheretherketone, Polyetherimide, Baumwolle, Cellulose und andere Naturfasern, beispielsweise Flachs, Sisal, Kenaf, Hanf, Abaca. Bevorzugt sind hochschmelzende Materialien, beispielsweise Gläser, Kohlenstoff, Aramide, Kaliumtitanat, Flüssigkristallpolymere, Polyphenylensulfide, Polyetherketone, Polyetheretherketone und Polyetherimide, besonders bevorzugt sind Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasern, Stahlfasern, Kaliumtitanatfasern, Keramikfasern und/oder sonstige hinreichend temperaturbeständige polymere Fasern oder Fäden.

Der erfindungsgemäß durch Polymerisation der erfindungsgemäßen Lactamzusammensetzung wie oben beschrieben erhaltende Polyamidform körper zeichnet sich vor allem durch eine geringe Wasseraufnahme auf. Das wiederum führt in der Regel zu einer höheren Steifigkeit im feuchten Zustand. Ein Polyamidformkörper aus einer erfin- dungsgemäßen polymerisierbaren Lactamzusammensetzung weist in der Regel eine Wasseraufnahme von maximal 10 %, bevorzugt von maximal 9,5 %, insbesondere von maximal 8 %, auf. Ein durch Polymerisation der erfindungsgemäßen Lactamzusammensetzung erhaltener Polyamidformkörper weist vorzugsweise einen Restmonomerengehalt von 2 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 1 bis 2 Gew-%, bezogen auf die gesamte Lactamzusammensetzung, auf. Die Erfindung wird anhand der im Folgenden beschriebenen Figuren und der Beispiele näher erläutert. Dabei sollen die Figuren und Beispiele nicht als einschränkend für die Erfindung verstanden werden.

FIGU RENBESCH REI BUNG

Figur 1 : TEM-Aufnahme der eines Polyamid 6 (PA6)-Blends mit Polyarylen- ethersulfonen (Auflösung 1 :20000), PA6/PESU-Blends (PESU unsul- foniert) (= Vergleichspolymer)

Figur 2: TEM-Aufnahme der eines Polyamid 6 (PA6)-Blends mit Polyarylen- ethersulfonen (Auflösung 1 :20000), PA6/sPESU-Blends (sPESU 20 % sulfoniert)

Figur 3: TEM-Aufnahme der eines Polyamid 6 (PA6)-Blends mit Polyarylen- ethersulfonen (Auflösung 1 :20000), PA6/sPESU-Blends (sPESU 15 % sulfoniert)

BEISPI ELE

Untersuchungsmethoden: Die Viskositätszahl der Polyarylenethersulfone wurde nach DI N EN ISO 1628-1 in 1 %iger Lösung von N-Methylpyrrolidon (NMP) bei 25 °C bestimmt.

Die Wasseraufnahme der polymerisierbaren Lactamzusammensetzung wurde gravi- metrisch bestimmt. Es wird ein polymerisierter Probenkörper (0 = 20 mm, Höhe 4 mm) für 24 h in Wasser bei einer Temperatur von 80 °C gelagert. Nach 24 h wird die Wasseraufnahme gravimetrisch bestimmt.

Die TEM-Aufnahmen erfolgten mit einem Philips (FEI) CM120 TEM. Die dynamische Differenzialkalorimetrie (DSC) wurde mittels eines Maia DSC200F3 der Firma Netzsch durchgeführt. Die Einwaage betrug ca. 10 mg, die Heiz- und Kühlraten betrugen 20 K/min. I) Synthese der Polyarylenethersulfone

Beispiel 1 :

sulfoniertes Polyarylenethersulfon (P1 ) mit 92,6 mmol SO3H / 100 g Polymer Es wird ein Polyarylenethersulfon durch nukleophile aromatische Polykondensation von 344,59 g 4,4'-Dichlordiphenylsulfon, 279,31 4,4'-Dihydroxybiphenyl und 147,38 g 3,3'-Dinatriumdisulfon-4,4'-dichlor-diphenylsulfon unter Einwirkung von 219,75 g K2CO3 in 1575 ml_ NMP erhalten. Diese Mischung wurde 6 h unter Stickstoffatmosphäre bei 190 °C gehalten. Danach wurde der Ansatz durch Zugabe von 675 ml_ NMP verdünnt, die festen Bestandteile wurden durch Filtration getrennt und das sulfonierte Polyarylenethersulfon durch Fällung in Wasser isoliert. Nach sorgfältigem Waschen mit Wasser wurde das Produkt im Vakuum bei 150 °C für 12 h getrocknet.

Viskositätszahl: 35 mL/g.

Beispiel 2:

sulfoniertes Polyarylenethersulfon (P2) mit 70,75 mmol SO3H / 100 g Polymer

Es wird ein Polyarylenethersulfon durch nukleophile aromatische Polykondensation von 366,13 g 4,4'-Dichlordiphenylsulfon, 279,31 4,4'-Dihydroxybiphenyl und 1 10,53 g 3,3'-Dinatriumdisulfon-4,4'-dichlordiphenylsulfon unter Einwirkung von 219,75 g K2CO3 in 1575 ml_ NMP erhalten. Diese Mischung wurde 6 h unter Stickstoffatmosphäre bei 190 °C gehalten. Danach wurde der Ansatz durch Zugabe von 675 ml_ NMP verdünnt, die festen Bestandteile wurden durch Filtration getrennt und das sulfonierte Polyarylen- ethersulfon durch Fällung in Wasser isoliert. Nach sorgfältigem Waschen mit Wasser wurde das Produkt im Vakuum bei 150 °C für 12 h getrocknet.

Viskositätszahl: 45 mL/g.

Beispiel 3:

Synthese der polymerisierbaren Lactamzusammensetzung (Reaktionsmischung)

In an sich bekannter Weise wird die anionische aktivierte Polymerisation von ε-Capro- lactam in Gegenwart eines geeigneten, in ε-Caprolactam löslichen Polymers durchge- führt. Hierbei wird zunächst das gewünschte Polyarylsulfon (B) bei 160 °C in trockenem ε-Caprolactam (A) gelöst. Dann wird der Katalysator C) (ε-Caprolactam und Natri- umcaprolactamat, Brüggolen® C10) ) in der Reaktionsmischung aufgeschmolzen. Die Polymerisation wird durch Zugabe des Aktivators D) (ε-Caprolactam und N,N'-Hexa- methylen-bis-(carbamoyl-8-caprolactam, Brüggolen® C20) bei 160 °C gestartet.

In Tabelle 1 sind die Zusammensetzungen der Reaktionsmischungen aufgeführt.

Im Vergleichsversuch V3 wurde die Reaktion mit unsulfoniertem Polyarylenethersulfon (PESU) (PO) durchgeführt. Das eingesetzte PESU (PO) wies eine Viskositätszahl von 48 nl/g auf. Im Vergleichsversuch V4 wurde die Reaktion ohne Polyarylenethersulfon durchgeführt.

Tabellel : Zusammensetzung der Reaktionsmischungen

In Tabelle 2 ist die Löslichkeit der Polyarylenethersulfone dargestellt. 5 Gew.-% (bezogen auf die Summe der eingesetzten Komponenten) Polyarylenethersulfon wird bei 160 °C in ε-Caprolactam bei einer Rührergeschwindigkeit von 1000 rpm gelöst.

Tabelle 2: Löslichkeit der Polyarylenethersulfone in ε-Caprolactam

Sulfonierungsgrad Vollständige Restmonomerengehalt

[mmol SO ₃ /100g PoLösung nach t [%]

lyarylenethersulfon] [Minuten]

P(1 ) 92,6 425 1 ,9

P(2) 70,75 470 1 ,7

P(0) 0 1260 1 ,5

V4 0 0 1 ,0 In Tabelle 3 ist die Wasseraufnahme der polymerisierten Lactamzusammensetzung dargestellt. Die Zusammensetzung enthält 5 Gew.-% (bezogen auf die Summe der eingesetzten Komponenten) Polyarylenethersulfon. Die Wasseraufnahme wurde gra- vimetrisch, wie oben beschrieben, bestimmt.

Tabelle 3: Wasseraufnahme

Die Sulfonierung des Polyarylenethersulfons erhöht die Kompatibilität mit Polyamid6 und führt zu einer feinen Dispergierung des Polyarylensulfons in der PA6-Matrix. In Abbildung 1 sind TEM-Aufnahmen der Mischungen mit 5-Gew.-% des Polyarylenethersulfons (P1 und P2) im Vergleich zu unsulfoniertem Polyarylenethersulfon (PO) dargestellt. Der Maßstab beträgt 1 :20000. Die thermischen Eigenschaften der hergestellten Lactamzusammensetzungen wurden durch Dynamische Differenzialkalonmetrie (DSC) untersucht und sind in Tabelle 4 dargestellt. Zur Auswertung wurde die 1. Aufheizkurve und die 1 . Abkühlkurve herangezogen. Tabelle 4: Thermische Eigenschaften