ETHYLEN-VINYLACETAT-COPOLYMERE

Die Erfindung betrifft vulkanisierbare Zusammensetzungen enthaltend epoxygruppenhaltige Ethylen-Vinylacetat-Copolymere mit einem Gehalt an einpolymerisiertem Vinylacetat von mindestens 35 Gew.-%, einem Gehalt an einpolymerisiertem Ethylen von mindestens 10 Gew.-%, sowie einem Gehalt an einpolymerisierten epoxygruppenhaltigen Monomeren von 0,1 bis 6,2 Gew.-%, ein Vernetzungshilfsmittel und einen Vernetzer mit einer Molmasse von weniger als 2000 g/mol, in Form einer Polycarbonsäure, eines Polycarbonsäureesters, eines Polycarbonsäureanhydrids oder einer Mischung davon, ein Verfahren zu deren Vulkanisation sowie deren Vulkanisate.

Unter„Copolymeren" im Sinne der Erfindung werden alle Copolymerisate verstanden, die copolymerisierte Einheiten von mindestens drei verschiedenen Monomeren enthalten.

Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisate (EVM) mit einem Vinylacetat (VA)-Gehalt von mindestens 35 Gew.-% sind großtechnisch hergestellte Kautschuke, aus denen durch radikalische Vernetzung Vulkanisate hergestellt werden können, die sich insbesondere durch gute Öl- und Medienbeständigkeit, exzellente Alterungsbeständigkeit sowie hohe Flammwidrigkeit auszeichnen. Zur radikalischen Vernetzung werden dabei vor allem handelsübliche Peroxidinitiatoren eingesetzt, doch ist auch eine Vernetzung unter Einsatz energiereicher Strahlen möglich und üblich. Ein bekanntes Problem von derart vulkanisierten EVM-Kautschuken ist ihre unzureichende Leistungsfähigkeit in Anwendungen mit wiederholter und dynamischer Belastung. Für viele Anwendungen sind z.B. Ermüdungsbeständigkeit und Weiterreiß- beständigkeit von Gummiteilen aus EVM-Kautschuken unzureichend.

Ein weiteres bekanntes Problem ist, daß die Gummiteile aus EVM-Kautschuk im warmen Zustand nach der Vulkanisation eine sehr niedrige Einreiß- und Weiterreißbeständigkeit aufweisen, wodurch es bei der Entnahme aus der Form leicht zur Beschädigung und/oder Zerstörung des hergestellten Gummiteils kommen kann. Als Ausweg wurde in der Literatur eine Verwendung zweier Peroxide in Kombination vorgeschlagen, wobei die Gummiteile in untervernetztem Zustand entformt werden und danach mit Hilfe des zweiten, bei einer höheren Temperatur wirksamen, Peroxids ausvernetzt werden (siehe: Bergmann, G.; Kelbch, S.; Fischer, C; Magg, .H; Wrana, C, Gummi, Fasern, Kunststoffe Volume 61 Issue 8 Pages 490-497, 2008. Nachteilig ist allerdings der hohe personelle, materielle und zeitliche Aufwand, zumal dabei während beider Vernetzungsschritte sauerstofffrei gearbeitet werden muss, um ein Klebrigwerden der Gummioberflächen während der Vulkanisation zu verhindern). Dieses Auftreten klebriger Gummioberflächen nach peroxidischer Vulkanisation unter Luft-, d.h. Sauerstoffkontakt, ist ein weiteres allgemeines Problem, das ebenfalls die Verarbeitung von EVM Kautschuken erschwert und deren Verwendbarkeit einschränkt. Zudem kann es durch leichtflüchtige Zersetzungsprodukte der peroxidischen Vernetzungsmittel zur Blasenbildung im Gummi kommen.

Ein zusätzliches bekanntes Problem ist die hohe Klebrigkeit vieler EVM-Mischungen, die eine Verarbeitung erschwert und häufig einen Einsatz von Verarbeitungshilfsmitteln in höheren Dosierungen nötig macht. Diese können unerwünschte Nebeneffekte, wie Ausblühen, Formverschmutzung und/oder verringerte Konfektionsklebrigkeit haben.

Ethylen und Vinylacetat lassen sich bekanntlich in unterschiedlichen Mengenverhältnissen bei statistischer Verteilung der copolymerisierten Monomereinheiten radikalisch poly- merisieren. Die Copolymerisation kann grundsätzlich durch Emulsionspolymerisation, Lösungspolymerisation oder Hochdruckmassepolymerisation erfolgen. Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisate mit einem Vinylacetat-Gehalt von mindestens 30 Gew.-% können beispielsweise nach einem Lösungspolymerisationsverfahren bei mittleren Drücken hergestellt werden. Dabei wird die Polymerisation mit Hilfe von radikalisch zerfallenden Initiatoren initiiert. Unter radikalisch zerfallenden Initiatoren sind vor allem Hydroperoxide, Peroxide sowie Azoverbindungen, wie etwa ADVN (2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril)), zu verstehen. Üblicherweise wird das Verfahren bei Temperaturen im Bereich von 30 bis 150°C, und einem Druck im Bereich von 40 bis 1000 bar durchgeführt. Als Lösungsmittel verwendet man beispielsweise tert.-Butanol oder Gemische aus tert.-Butanol, Methanol und Kohlenwasserstoffen, in denen die Polymerisate auch während des Polymerisationsprozesses in Lösung bleiben. EP 0 374 666 B1 beschreibt auch ein Verfahren zur Herstellung von Ethylen/Vinylester- Copolymeren mit erhöhter Beständigkeit gegen organische Lösemittel, Kraftstoffe und Öle und hoher Flexibilität auch bei tiefen Temperaturen. Darin wird unter anderem ein Ethylen-Vinylacetat-Glycidylmethacrylat-Copolymerisat beschrieben, das durch ein in einer Kaskade kontinuierlich durchgeführtes Lösungspolymerisationsverfahren mit definierten Parametern (Lösungsmittelgehalt, Druck, Temperaturführung, Umsatz) hergestellt wird, wobei das Copolymerisat einen Glycidylmethacrylat-Gehalt von 8,5 Gew.- % und eine Mooney-Viskosität von 14 (ML (1 +4) 100°C) aufweist. Eine Vulkanisation dieser Produkte wird im Patent nicht beschrieben, allerdings wird erwähnt, daß die hergestellten Polymere peroxidisch und gegebenenfalls über funktionelle Gruppen wie - C0 ₂ H, -OH oder Epoxide aminisch oder über Metallionen ionisch vernetzt werden könnten ^{— —} und nach der Vulkanisation geringe Blasenbildung und bessere Entformbarkeit in der Wärme als die Produkte des Standes der Technik zeigen würden.

Bei der in EP 0 374 666 B1 beschriebenen Herstellung eines Ethylen-Vinylacetat- Glycidylmethacrylat-Copolymeren wird die Gesamtmenge des radikalisch zerfallenden Initiators zusammen mit der Gesamtmenge Glycidylmethacrylat (GMA) zudosiert, wodurch die Polymerisation gestartet wird, d.h. sämtliches Glycidylmethacrylat liegt beim Start der Polymerisationsreaktion in der Reaktionslösung vor. In besagtem Dokument werden keinerlei Aussagen über die Einheitlichkeit des Polymers getätigt. Die physikalisch mechanischen Eigenschaften des Copolymeren, sowie eine Compoundierung desselben sind nicht beschrieben.

EP 2 565 229 A1 beschreibt die Herstellung eines Ethylen-Vinylacetat-Glycidyl- methacrylat-Copolymeren mit einem Glycidylmethacrylat-Gehalt von 6,7 Gew.-%, wobei ein Teil des Glycidylmethacrylats nach Reaktionsbeginn zudosiert wird. Dabei werden keinerlei Aussagen über die Einheitlichkeit des Polymers getätigt. Die physikalisch mechanischen Eigenschaften des Copolymeren sind nicht beschrieben, nur eine Compoundierung mit carboxyliertem NBR. Allerdings schränkt die Verwendung von ökonomisch unattraktivem und aufwändig zu verarbeitendem carboxyliertem NBR die Verwendbarkeit in der Praxis deutlich ein, zudem besteht durch die Doppelbindungen in der Hauptkette des NBR weiterhin die Gefahr einer Bildung von Ozonrissen. Versuche zur Vernetzung einer Mischung eines Copolymeren gemäß EP 0 374 666 B1 mit einem niedermolekularen Vernetzer und Füllstoff führte zu unbefriedigenden Vulkanisateigenschaften in Bezug auf Zugfestigkeit, Modul und Druckverformungsrest.

Vernetzungsversuche mit einer Mischung des in EP 2 565 229 A1 beschriebenen Copolymeren mit einem niedermolekularen Vernetzer und Füllstoff führte andererseits einer ungenügenden Bruchdehnung.

DE 3525695 beschreibt die Vulkanisation von epoxygruppenhaltigen Acrylelastomeren mit Polycarbonsäuren oder Polycarbonsäureanhydriden und entweder einem quaternären Ammonium oder Phosphoniumsalz. Weder wird eine Zugabe des epoxygruppenhaltigen Monomers nach Polymerisationsstart noch eine verbesserte Entformbarkeit oder Verbesserung der dynamischen Eigenschaften erwähnt. Die in diesem Dokument offenbarten Polymerisate enthalten - ebenso wie diejenigen der US-A-4 303 560 - einen hohen Anteil an Acrylaten, wodurch zumindest ohne aufwändige zusätzliche Nachhärtung unbefriedigende Werte für Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Druckverformungsrest resultieren. US-A-3 875 255 offenbart hochdruckpolymerisierte glycidylmethacrylatehaltige Ethylen- Vinylacetat-Copolymere, welche jedoch sehr kurzkettig sind, was sich im hohen Schmelzflussindex von 60 g/10 Minuten zeigt. Die Polymere eignen sich zwar als Trägerpolymer zum Aufpfropfen von Methacrylaten zur Schlagzähmodifizierung , jedoch nicht zur Herstellung von vulkanisierbaren Zusammensetzungen mit guter Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Druckverformungsrest.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere enthaltende vulkanisierbare Zusammensetzungen bereitzustellen, die möglichst viele der folgenden Eigenschaften gegenüber dem Stand der Technik beibehalten bzw. verbessern: Verarbeitungssicherheit, geringe Klebrigkeit und gute Lagerstabilität, sowie ausgezeichnete mechanische und dynamische Eigenschaften, gute Wärmealterungs-, Witterungs- und Ozonbeständigkeit und geringe Druckverformungsreste der daraus erhältlichen Vulkanisate.

Erfindungsgemäß verwendete epoxygruppenhaltige-Ethylen-Vinylacetat-Copolymere weisen einen Vinylacetatgehalt von mindestens 35 Gew.-%, bevorzugt mindestens 40 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 45 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt mindestens 50 Gew.-% mit einem Ethylengehalt von mindestens 10 Gew.-%, bevorzugt mindestens 15 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 20 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt mindestens 25 Gew.-% bezogen auf das epoxygruppenhaltige-Ethylen- Vinylacetat-Copolymer. Für den Fachmann ist dabei selbstverständlich, dass bei den auf das Copolymer bezogenen Angaben wie Vinylacetatgehalt, Ethylengehalt usw. der Gehalt an Wiederholungseinheiten gemeint ist, die sich von den jeweiligen Monomeren ableiten.

Zur Illustrierung sind der Anmeldung 4 Figuren beigefügt:

Fig. 1 : Ethylen-Vinylacetat-Glycidylmethacrylat-Copolymer bei welchem GMA auch nach Beginn der Polymerisation zugegeben wurde.

Fig. 2: Ethylen-Vinylacetat-Glycidylmethacrylat-Copolymer bei welchem GMA nur zu Beginn der Polymerisation zugegeben wurde.

Fig. 3: Dynamische Reißeigenschaften: Risswachstum

Fig. 4: Dynamische Reißeigenschaften: Lebensdauer

Das erfindungsgemäß verwendete epoxygruppenhaltige-Ethylen-Vinylacetat-Copolymer weist einen Mindestgehalt an Wiederholungseinheiten abgeleitet von einem oder mehreren epoxygruppenhaltigen Monomeren von 0,1 Gew.-%, bevorzugt 0,5 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,8 Gew.-% und einen Maximalgehalt an besagten Monomeren von 6,2 Gew.-%, bevorzugt 5,0 Gew.-% und besonders bevorzugt 4,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das epoxygruppenhaltige Ethylen-Vinylacetat-Copolymer auf. Bevorzugt ist nur eine Art epoxypruppenhaltiges Monomer enthalten.

Das erfindungsgemäß verwendete epoxygruppenhaltige-Ethylen-Vinylacetat-Copolymer weist nach Vulkanisation mit Glutarsäure und Tetrabutylammoniumbromid einen Gelgehalt angegeben in Gew.-% von mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 80 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 85 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt von 90 bis 100 Gew.-% auf. Die Durchführung der Vulkanisation und die Bestimmung des Gelgehalts erfolgen dabei nach der im experimentellen Teil beschriebenen Methode.

Compounds enthaltend das erfindungsgemäß verewendete epoxygruppenhaltige Ethylen- Vinylacetat-Copolymer weisen verbesserte Vulkanisations- und Vulkanisateigenschaften auf. Die Vulkanisate neigen zudem bei Vulkanisation mit Polysäuren und in Gegenwart von Sauerstoff nicht zum Klebrigwerden.

Vorzugsweise weist das erfindungsgemäß verwendete epoxygruppenhaltige Ethylen- Vinylacetat-Copolymere Wiederholungseinheiten abgeleitet von einem oder mehreren, besonders bevorzugt von einem, epoxygruppenhaltigen Monomeren der allgemeinen Formel (I)

auf, worin m 0 oder 1 ist und

X für O, 0(CR ₂ ) _p , (CR ₂ ) _p O, C(=0)0, C(=0)0(CR ₂ ) _p , C(=0)NR, (CR ₂ ) _P , N(R),

N(R)(CR ₂ ) _P , P(R), P(R)(CR ₂ ) _P , P(=0)(R), P(=0)(R)(CR ₂ ) _p , S, S(CR ₂ ) _P , S(=0), S(=0)(CR ₂ ) _p , S(=0) ₂ (CR ₂ ) _p oder S(=0) ₂ steht, wobei R in diesen Resten die gleiche Bedeutungen besitzen kann wie R ¹ -R ⁶

Y für Wiederholungseinheiten abgeleitet von einem oder mehreren, vorzugsweise einem ein- oder mehrfach ungesättigten Monomeren steht, umfassend konjugierte oder nicht-konjugierte Diene, Alkine und Vinylverbindungen, oder für ein Strukturelement, welches sich ableitet von Polymeren umfassend Polyether, insbesondere Polyalkylenglykolether und Polyalkylenoxide, Polysiloxane, Polyole, Polycarbonate, Polyurethane, Polyisocyanate, Polysaccharide, Polyester und Polyamide, n und p gleich oder verschieden sind und jeweils im Bereich von 0 bis 10000, bevorzugt 0 bis 100 liegen und ganz besonders bevorzugt n im Bereich von 0 bis 100 liegt und gleichzeitig p = 0 ist,

R, R ¹ , R ² , R ³ , R ⁴ , R ⁵ und R ⁶ gleich oder verschieden sind und für H, einen linearen oder verzweigten, gesättigten, ein- oder mehrfach ungesättigten Alkylrest, einen gesättigten, ein- oder mehrfach ungesättigten Carbo- oder Heterocyclylrest, Aryl,

Heteroaryl, Arylalkyl, Heteroarylalkyl, Alkoxy, Aryloxy, Heteroaryloxy, Amino, Amido, Carbamoyl, Alkylthio, Arylthio, Sulfanyl, Thiocarboxy, Sulfinyl, Sulfono, Sulfino, Sulfeno, Sulfonsäuren, Sulfamoyl, Hydroxyimino, Alkoxycarbonyl, F, Cl, Br, I, Hydroxy, Phosphonato, Phosphinato, Silyl, Silyloxy, Nitril, Borate, Selenate, Carbonyl, Carboxy, Oxycarbonyl, Oxysulfonyl, Oxo, Thioxo, Epoxy, Cyanate,

Thiocyanate, Isocyanate, Thioisocyanate oder Isocyanide stehen.

Optional sind die für die Reste R, R ¹ bis R ⁶ und die Wiederholungseinheiten Y der allgemeinen Formel (I) genannten Bedeutungen jeweils ein- oder mehrfach substituiert.

Bevorzugt weisen die folgenden Reste aus den Bedeutungen für R, R ¹ bis R ⁶ eine derartige ein- oder mehrfache Substitution auf: Alkyl, Carbocyclyl, Heterocyclyl, Aryl, Heteroaryl, Arylalkyl, Heteroarylalkyl, Alkoxy, Aryloxy, Alkylthio, Arylthio, Amino, Amido, Carbamoyl, F, Cl, Br, I, Hydroxy, Phosphonato, Phosphinato, Sulfanyl, Thiocarboxy, Sulfinyl, Sulfono, Sulfino, Sulfeno, Sulfamoyl, Silyl, Silyloxy, Carbonyl, Carboxy, Oxycarbonyl, Oxysulfonyl, Oxo, Thioxo, Borate, Selenate und Epoxy. Als Substituenten kommen - soweit sich chemisch stabile Verbindungen ergeben - alle Bedeutungen in Frage, die R annehmen kann. Besonders geeignet als Substituenten sind Alkyl, Carbocyclyl, Aryl, Halogen, bevorzugt Fluor, Chlor, Brom oder lod, Nitril (CN) und Carboxy.

Ganz besonders bevorzugt werden ein oder mehrere epoxygruppenhaltige Monomere der allgemeinen Formel (I) eingesetzt, worin X, R und R ¹ bis R ⁶ die zuvor für die allgemeine Formel (I) genannten Bedeutungen besitzen, m gleich 1 ist, p gleich 1 ist und n gleich Null ist.

Bevorzugte Beispiele epoxygruppenhaltiger Monomere sind 2-Ethylglycidylacrylat, 2- Ethylglycidylmethacrylat, 2-(n-Propyl)glycidylacrylat, 2-(n-Propyl)glycidylmethacrylat, 2-(n- Butyl)glycidylacrylat, 2-(n-Butyl)glycidylmethacrylat, Glycidylmethacrylat, Glycidylmethyl- acrylat, Glycidylmethyl-methacrylat, Glycidylacrylat, (3 ^' ,4 ^' -Epoxyheptyl)-2-ethylacrylat, (3 ^' ,4 ^' -Epoxyheptyl)-2-ethyl-meth-acrylat, (6 ^' ,7 ^' -Epoxyheptyl)acrylat, (6 ^' ,7 ^' -Epoxyheptyl)- methacrylat, Allylglycidylether, Allyl-3,4-epoxyheptylether, 6,7-Epoxyheptylallylether, Vinylglycidylether, Vinyl-3,4-epoxyheptylether, 3,4-Epoxyheptylvinylether, 6,7-Epoxy- heptylvinylether, o-Vinyl-benzylglycidylether, m-Vinylbenzylglycidylether, p-Vinylbenzyl- glycidylether und 3-Vinylcyclohexenoxid.

Meist bevorzugt wird als epoxygruppenhaltiges Monomer ein Glycidyl(alkyl)acrylat, vorzugsweise Glycidylacrylat und/oder Glycidylmethacrylat eingesetzt.

Die erfindungsgemäß verwendeten epoxygruppenhaltige Ethylen-Vinylacetat-Copolymere können neben Wiederholungseinheiten, die sich von Ethylen, Vinylacetat und epoxy- gruppenhaltigen Monomeren ableiten auch Wiederholungseinheiten enthalten, die sich von weiteren Monomeren ableiten, beispielsweise solche ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Alkylacrylate mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen im Alkylteil, vorzugsweise Methylacrylat, Ethylacrylat, Propylacrylat, n-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat und n- Octylacrylat,und die entsprechenden Methacrylate; Alkoxyalkylacrylate mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in jedem der Alkoxy- und Alkylteile, vorzugsweise Methoxymethyl- acrylat, Methoxyethylacrylat, Ethoxyethylacrylat, Butoxyethylacrylat und Methoxyethoxy- ethylacrylat; Polyethylenglycolacrylate und Polyethylenglycolmethacrylate, Vinylester, vorzugsweise Vinylpropionat und Vinylbutyrat, Vinylketone, vorzugsweise Methyl- vinylketon und Ethylvinylketon, vinylaromatische Verbindungen, vorzugsweise Styrol, a- Methylstyrol und Vinyltoluol; konjugierte Diene, vorzugsweise Butadien und Isopren; a- Monoolefine, vorzugsweise Propylen und 1 -Buten; Vinylmonomere mit einer Hydroxylgruppe, vorzugsweise ß-Hydroxyethylacrylat und 4-Hydroxybutylacrylat; Vinyl- und Vinylidenmonomere mit einer Nitrilgruppe, vorzugsweise Acrylnitril, Methacrylnitril und 3- Cyanoethylacrylat; ungesättigte Amidmonomere, vorzugsweise Acrylamid und N-Methyl- methacrylamid und Kohlenmonoxid. Diese Monomeren können jeweils einzeln oder in Kombination verwendet werden. Der Gesamtanteil an eingebauten Monomeren, die nicht Vinylacetat, Ethylen und epoxygruppenhaltige Monomere sind beträgt weniger als 15 Gew.-%, bevorzugt weniger als 10 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 5 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt weniger als 1 Gew.-% bezogen auf das epoxygruppenhaltige Copolymer. Bei der meist bevorzugten Ausführungsform handelt es sich beim epoxygruppenhaltigen Copolymeren um ein Terpolymer, dessen Wiederholungseinheiten, die sich von Ethylen, Vinylacetat und epoxygruppenhaltigen Monomeren ableiten. Der Gesamtgehalt an Ethylen, Vinylacetat, epoxygruppenhaltigen Monomeren und den ggf. eingesetzten oben genannten weiteren Monomeren addiert sich zu 100 Gew.-% bezogen auf das epoxygruppenhaltige Copolymer.

Bevorzugt sind die epoxygruppenhaltigen Monomere statistisch über die Polymerkette des erfindungsgemäß verwendeten epoxygruppenhaltigen Ethylen-Vinylacetat- Copolymeren verteilt.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass ein niedriger Gehalt an epoxygruppen- haltigem Monomer die Bruchdehnung stark erhöht. So weist zum Beispiel ein Vulkanisat auf Basis eines Glycidylmethacrylat-Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren mit 6,9 Gew.-% Glycidylmethacrylat eine Bruchdehnung von 131 % auf, weshalb es für viele Anwen- düngen, wie z.B. flexible Dichtmaterialien nicht geeignet ist. Im Gegensatz dazu weisen die auf erfindungsgemäß verwendeten Glycidylmethacrylat-Ethylen-Vinylacetat- Copolymeren basierenden Vulkanisate typischerweise eine Bruchdehnung von mehr als 150 %, vorzugsweise mehr als 180 % und besonders bevorzugt von mehr als 210 % auf.

Die erfindungsgemäß verwendeten epoxygruppenhaltigen Ethylen-Vinylacetat-Copolymere besitzen üblicherweise Mooney-Viskositäten (ML (1 +4) 100°C) > 15 Mooney-Einheiten (MU), bevorzugt > 17 Mooney-Einheiten, besonders bevorzugt > 20 Mooney-Einheiten. Die Bestimmung der Werte für die Mooney-Viskosität (ML (1 +4) 100°C) erfolgt mittels eines Scherscheibenviskosimeters nach ISO 289 (ISO 289-1 :2014-02) bei 100 °C.

Die epoxygruppenhaltigen Ethylen-Vinylacetat-Copolymere besitzen typischerweise ferner eine Polydispersität PDI = M _w /M _n , (wobei M _w das Gewichtsmittel und M _n das Zahlenmittel des Molekulargewichts darstellt) im Bereich von 2 bis 10, bevorzugt im Bereich von 3 bis 6.

Die erfindungsgemäß verwendeten epoxygruppenhaltigen Ethylen-Vinylacetat-Copolymere besitzen üblicherweise eine gewichtsmittlere Molmasse Mw im Bereich von 30000 g/mol bis 400000 g/mol, bevorzugt von 60000 g/mol bis 375000 g/mol und ganz besonders bevorzugt von 100000 g/mol bis 340000 g/mol.

Die Glastemperaturen der epoxygruppenhaltigen Ethylen-Vinylacetat-Copolymere liegen im Bereich von +25 °C bis -45 °C, vorzugsweise im Bereich von +20°C bis -40 °C und besonders bevorzugt im Bereich von +15 °C bis -35 °C (gemessen mittels DSC mit einer Heizrate von 20K/min). Die erfindungsgemäß verwendeten epoxygruppenhaltigen Copolymeren sind erhältlich durch ein Verfahren bei dem nach dem Start der Polymerisationsreaktion von Ethylen und Vinylacetat epoxygruppenhaltiges Monomer zur Reaktionsmischung zugegeben wird. Die Reaktionsmischung kann beim Start auch noch ein oder mehrere der obigen weitere Monomere, sowie bereits epoxygruppenhaltige Monomere enthalten. Das Verfahren wird dabei typischerweise als Batchverfahren z.B. in einem Rührkessel oder als kontinuierliches Verfahren z.B. in einer Kesselkaskade oder einem Rohrreaktor durchgeführt. Die Zugabe des epoxygruppenhaltigen Monomers nach dem Start ist bei einem Batch-Prozess so zu verstehen, dass nach dem erfolgten Reaktionsstart eine portionsweise oder kontinuierliche, vorzugsweise kontinuierliche Zugabe des epoxygruppenhaltigen Monomeren zur Reaktionsmischung erfolgt, wohingegen bei einem kontinuierlichen Verfahren die Zugabe des epoxygruppenhaltigen Monomeren zur Reaktionsmischung an mindestens einer, vorzugsweise an mehreren Stellen erfolgt, welche sich stromabwärts von der Stelle des Reaktionsstarts befindet bzw. befinden. Der Reaktionsstart ist dabei der Zeitpunkt bzw. die Stelle, an der erstmals die Polymerisation von zumindest Vinylacetat und Ethylen erfolgt.

Bevorzugt wird das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten epoxygruppenhaltigen-Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren als Lösungspolymerisation bei Temperaturen >55°C, besonders bevorzugt >58°C, meist bevorzugt bei >60°C durchgeführt. Üblicherweise erfolgt die Polymerisation bei Drücken von 330 - 450 bar. Die mittlere Verweilzeit liegt typischerweise im Bereich von 0,5 - 12 Stunden.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Reaktionslösung: i) 1 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 60 Gew.-%, Ethylen, ii) 1 bis 99 Gew.-%, bevorzugt 30 - 90 Gew.-% Vinylacetat und iii) 0 bis 2 Gew.-% epoxygruppenhaltiges Monomer jeweils bezogen auf die Summe der Komponenten i) + ii) + iii).

Typischerweise enthält die Reaktionslösung 20 - 60 Gew.-% (bezogen auf die Gesamtmasse der Reaktionslösung) eines polaren organischen Lösungsmittels, bevorzugt eines alkoholischen Lösungsmittels mit einem bis 4 C Atomen, besonders bevorzugt tert.- Butanol.

Geeigneterweise enthält die Reaktionslösung beim Start der Polymerisation bereits epoxygruppenhaltiges Monomer, bevorzugt in einer Menge von bis zu 50 Gew.-%, weiter bevorzugt bis zu 33 Gew.-%, besonders bevorzugt bis zu 25 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 10 Gew.-%, und meist bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an zuzugebendem epoxygruppenhaltigem Monomer. _Λ „

- 10 -

Die Polymerisation erfolgt mittels eines radikalisch zerfallenden Initiators, dessen Anteil bezogen auf die Summe von Komponenten i) + ii) üblicherweise 0,001 bis 1 ,5 Gew.-% beträgt.

Nach Start der Polymerisierungsreaktion wird epoxygruppenhaltiges Monomer in Substanz oder als Funktionalisierungslosung, d.h. als Mischung mit Vinylacetat und/oder mit dem verwendeten Prozeßlösemittel zudosiert.

Typischerweise enthält die Funktionalisierungslosung: iv) 5 bis 95 Gew.-% Vinylacetat und v) 5 bis 95 Gew.-% epoxygruppenhaltiges Monomer jeweils bezogen auf die Summe der Komponenten (iv + v), sowie

20 - 60 Gew.-% des polaren organischen Lösungsmittels, bezogen auf die Summe der Komponenten iv) + v) + polares organisches Lösungsmittel.

Die Zugabe der obigen Funktionalisierungslosung hat gegenüber der Zugabe in Substanz den Vorteil daß die Mischung über einen weiten Temperaturbereich flüssig ist und daher im Allgemeinen keine Beheizung der Lagerbehälter und Leitungen nötig ist.

Bevorzugt erfolgt eine Zudosierung des epoxygruppenhaltigen Monomeren zu mindestens einem Zeitpunkt (bei einem Batchverfahren) bzw. an mindestens einer Stelle der Reaktionsführung (bei einem kontinuierlichen Verfahren), an dem die Reaktionsmischung einen Feststoffgehalt von mindestens 1 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 2 % Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 5 Gew.-%, und ganz besonders bevorzugt mindestens 10 Gew.-% aufweist.

Bevorzugt erfolgt die Zudosierung der Funktionalisierungslosung bei Batchpolymeri- sationen kontinuierlich. Die Polymerisation wird besonders bevorzugt kontinuierlich in einer Reaktorkaskade durchgeführt. Dabei erfolgt eine Zudosierung der Funktionalisie- rungslösung typischerweise in mindestens einem, vorzugsweise in mehreren, dem Reaktor, in dem die Polymerisation gestartet wird, nachstehenden Reaktoren, typischerweise bei einer Temperatur im Bereich von 55 °C - 1 10 °C. Im Falle der Verfahrensdurchführung in einem Rohrreaktor erfolgt die Zugabe an mindestens einer Stelle stromabwärts zu derjenigen Stelle, an der die Reaktion gestartet wird Die obige Zudosierung der Funktionalisierungslosung führt zu einer höheren chemischen Einheitlichkeit des erhaltenen epoxygruppenhaltigen Ethylen-Vinylacetat-Polymeren und _{Λ Λ}

- 1 1 - somit bei der Vulkanisation mit Polycarbonsäure zu einem gleichmäßigeren Netzwerk, was sich letztendlich in einem höheren Gelgehalt widerspiegelt.

Ohne Zudosierung des epoxyhaltigen Monomers, wie es in EP 0 374 666 B1 beschrieben wird, liegt die gesamte Menge an epoxyhaltigen Monomer bereits zu Anfang der Polymerisation vor, wodurch vermutlich eine Blockbildung des Glycidylmethacrylat erfolgt, welche zu einer uneinheitlichen Verteilung im Polymer führt. Dies äußert sich u.a. in einem wesentlich niedrigeren Gelgehalt nach Vulkanisation mit einer Dicarbonsäure.

Ein hoher Gelgehalt der die Copolymere enthaltenen Vulkanisate mit einer Dicarbonsäure ist ein guter Indikator für den gleichmäßigen Einbau des Glycidylmethacrylats und korreliert mit verschiedenen physikalischen Eigenschaften der unter Verwendung dieser Copolymere hergestellten Vulkanisate, wie z.B. Bruchdehnung, Zugfestigkeit und Druckverformungsrest.

Bei der 2-D Chromatographie zeigt sich ebenfalls die höhere chemische Einheitlichkeit des erfindungsgemäß verwendeten epoxygruppenhaltigen Ethylen-Vinylacetat- Copolymeren. Bei dieser Meßmethode erfolgt die Auftrennung vorzugsweise nach Polarität und hydrodynamischem Volumen. Typischerweise weist das 2D- Chromatogramm von erfindungsgemäß verwendeten epoxygruppenhaltigen Ethylen- Vinylacetat-Copolymeren im Wesentlichen nur eine Polymerfraktion, d.h. die aufsummierte Absorption des stärksten Signals ist mindestens 4 mal, vorzugsweise mindestens 5 mal besonders bevorzugt mindestens 10 mal und ganz besonders bevorzugt mindestens 50 mal größer als die Signale weiterer Polymerfraktionen.

Die erfindungsgemäß verwendeten epoxygruppenhaltige Copolymere mit einem Gehalt an einpolymerisiertem Vinylacetat von mindestens 35 Gew.-%, bevorzugt mindestens 40 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 45 Gew.% und ganz besonders bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, einem Gehalt an einpolymerisiertem Ethylen von mindestens 10 Gew.-%, bevorzugt mindestens 15 Gew.-%, besonders bevorzugt von mindestens 20 Gew.-%, und ganz besonders bevorzugt von 20 bis 49 Gew.-% und einem Gehalt an einpolymerisierten epoxygruppenhaltigen Monomeren von 0, 1 bis 6,2 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 5,0 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,8 bis 4,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das epoxygruppenhaltige Copolymer, weisen im 2D-Chromatogramm bevorzugt nach der im experimentellen Teil beschriebenen Methode im Wesentlichen nur eine Polymerfraktion auf, d.h. die aufsummierte Absorption des Signals der größten Polymerfraktion ist mindestens 4 mal, vorzugsweise mindestens 5 mal besonders bevorzugt mindestens 10 mal und ganz besonders bevorzugt mindestens 50 mal größer als die aufsummierte Absorption der Signale jeweiliger weiterer Polymerfraktionen. Durch die Zudosierung der von epoxyhaltigem Monomer oder der Funktionalisierungs- lösung kann ein nahezu vollständiger Einbau der epoxygruppenhaltigen Monomere bei weitgehend statistischer Verteilung der epoxygruppenhaltigen Monomere im Polymerrückgrat stattfinden und zugleich eine Blockbildung der epoxygruppenhaltigen Monomeren und die Bildung von reinen Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren vermieden, bzw. zumindest reduziert werden.

Zudem kann durch das obige Verfahren der Umsatz bei geringen Einsatzmengen an epoxygruppenhaltigen Monomeren deutlich erhöht werden konnte.

Vorzugsweise weist die Copolymerisatlosung nach Beendigung der Polymerisation weniger als 300 ppm, bevorzugt weniger als 200 ppm und meist bevorzugt weniger als 150 ppm nicht gebundener epoxygruppenhaltiger Monomere auf.

Vorzugsweise werden als Polymerisationsinitiator Peroxidicarbonate, Hydroperoxide, Peroxide oder Azoverbidnungen wie 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) (ADVN), 2,2'- Azoisobuytronitril (AI BN), 2,2'-Azobis(4-methoxy-2,4dimethylvaleronitiril), 2,2'-Azobis(2- methylbutyronitril), 1 ,1 '-Azobis(cyclohexane-1 -carbonitril), Dimethyl-2,2'-azobis(2-methyl- propionat), 2,2'-Azobis[N-(2-propenyl)-2-methylpropionamide], 1 -[(1 -cyano-1 -methyl- ethyl)azo]-formamide, 2,2'-Azobis(N-butyl-2-methylpropionamide), 2,2'-Azobis(N-cyclo- hexyl-2-methylpropionamid), 2,2'-Azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane]dihydrochlorid, 2,2'- Azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane]disulfatdihydrat, 2,2'-Azobis(2-methylpropion- amidine)dihydrochlorid, 2,2'-Azobis[N-(2-carboxyethyl)-2-methylpropionamidin]-hydrat , 2,2'-Azobis{2-[1 -(2-hydroxyethyl)-2-imidazolin-2-yl]propane}dihydrochlorid, 2,2'-Azobis[2- (2-imidazolin-2-yl)propan], 2,2'-Azobis(1 -imino-1 -pyrrolidino-2-ethylpropan)dihydrochlorid, 2,2'-Azobis{2-methyl-N-[1 ,1 -bis(hydroxymethyl)-2-hydroxyethl]propionamid}, 2,2'-Azobis- [2-methyl-N-(2-hydroxyethyl)propionamid], Acetylcyclohexansulfonylperoxid, Bis(4-tert- Butylcyclohexyl)peroxydicarbonat und Bis(2-ethylhexyl)peroxydicarbonat eingesetzt. Besonders bevorzugt werden als Polymerisationinitiator 2,2'-Azobis(2,4-dimethyl- valeronitril) (ADVN), 2,2'-Azoisobuytro-nitril (AIBN) oder 2,2'-Azobis(4-methoxy- 2,4dimethylvaleronitiril) eingesetzt.

Die vorliegende Erfindung betrifft vulkanisierbare Zusammensetzungen enthaltend jeweils mindestens ein erfindungsgemäßes epoxygruppenhaltiges Copolymer, einen niedermolekularen Vernetzer und ein Vernetzungshilfsmittel.

Als niedermolekular Vernetzer sind dabei derartige zu verstehen, deren Molmasse weniger als 2000 g/mol, vorzugsweise weniger als 1000 g/mol, weiter bevorzugt weniger als 600 g/mol besonders bevorzugt weniger als 400 g/mol und ganz besonders bevorzugt weniger als 200 g/mol beträgt. Polycarbonsäurepolyanhydride, wie Polyazelainsäure- polyanhydrid deren Wiederholungseinheit in diesem Massebereich liegt sind ebenfalls umfasst, da diese sich bei der Vulkanisation in ihre niedermolekularen Äquivalente umwandeln. Vorzugsweise handelt es sich beim niedermolekularen Vernetzer um aromatische, aliphatische lineare, cycloaliphatische oder heterocyclische niedermolekulare Vernetzer , bevorzugt in Form einer Polycarbonsäure, eines Polycarbonsäureesters, eines Poly- carbonsäureanhydrids oder einer Mischung davon, weiter bevorzugt um eine aromatische, aliphatische lineare, cycloaliphatische oder heterocyclische Di-, Tri- oder Tetra- carbonsäure, besonders bevorzugt um aliphatische Di-, Tri- oder Tetracarbonsäure, ganz besonders bevorzugt um eine aliphatische Dicarbonsäure und meist bevorzugt um Glutarsäure, Dodecandisäure oder Adipinsäure. Mischungen solcher Verbindungen sind ebenfalls möglich und können durch ihren niedrigeren Schmelzpunkt vorteilhaft sein, da das Einmischen erleichtert wird. Beispiele für aliphatische niedermolekulare Vernetzer sind: Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecandisäure, Tridecantrisäure, Tetradecandisäure, Octadecandisäure, Eicosandisäure, Methyl- malonsäure, Ethylmalonsäure, Tetramethylbernsteinsäure, 2;2'-Dimethylbernsteinsäure, Apfelsäure, α-Methylapfelsäure, a-Hydroxyglutarsäure, α-Hydroxyadipinsäure, Oxobern- steinsäure, 2-Oxoadipinsäure, Acetylmalonsäure, 2-Hydroxyglutarsäure, Maleinsäure, Citraconsäure, Glutaconsäure, Muconsäure, Citronensäure, Weinsäure, 1 ,2,3-Propan- tricarbonsäure, 1 ,2,3-Propentricarbonsäure, 1 ,3,5-Pentantricarbonsäure, Cystin, Aspara- ginsäure, Glutaminsäure, 2-Hydroglutaminsäure, Iminodiessigsäure, Ethylendiamin- tetraessigsäure, Maleinsäureanhydrid, Methylmaleinsäureanhydrid, Bernsteinsäure- anhydrid, Dodecenylbernsteinsäureanhydrid, Ethylendiamintetraessigsäuredianhydrid, Polyacelainsäurepolyanhydrid, Glutarsäureanhydrid, 2,2'-Dimethylglutarsäureanhydrid, Sebacinsäureanhydrid, Azelainsäureanhydrid, Dodecandisäureanhydrid, Eicosandi- säureanhydrid, Citraconsäureanhydrid, Cyclo-maleinsäureanhydrid, Diglykolsäure- anhydrid und Thioglykolsäureanhydrid. Beispiele für aromatische niedermolekulare Vernetzer sind: Phthalsäure, 3-Methylphthal- säure, Terephthalsäure, Phthalonsäure, Hemipininsäure, Benzophenondicarbonsäure, Phenylbernsteinsäure, Trimellitsäure, Pyromellitsäure, Phthalsäureanhydrid, Diphen- säureanhydrid, Isatonsäureanhydrid, Trimellitsäureanhydrid, Pyromellitsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Tetrachlorphthalsäureanhydrid und Tetrabromphthal- säureanhydrid. Beispiele für cycloaliphatische niedermolekulare Vernetzer sind: Hexahydrophthalsäure, Hexahydroterephthalsäure, cis-1 ,3-Cyclopentandicarbon-säure, cis-1 ,4-Cyclohexan- dicarbonsäure, 1 ,5-Cyclooctandicarbonsäure, Hexahydro-phthalsäureanhydrid, Methyl- hexahydrophthalsäureanhydrid und 1 ,2-Cyclohexan-dicarbonsäureanhydrid,

Die niedermolekularen Vernetzer können einzeln oder in Kombination in einer Gesamtmenge von gewöhnlich 0,1 bis 15 Gew. Teilen, vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew. Teilen, je 100 Gew. Teile des epoxygruppenhaltigen Copolymeren verwendet werden. Besonders bevorzugt wird pro Epoxygruppe des epoxygruppenhaltigen Copolymeren 0,7 bis 1 ,3, weiter bevorzugt 0,9 bis 1 ,1 und ganz besonders bevorzugt genau eine Carboxylgruppe des niedermolekularen Vernetzer zugegeben.

Als Vernetzungshilfsmittel wird mindestens ein quaternäres Ammoniumsalz oder Phosphoniumsalz der Formel

eingesetzt, worin Y für ein Stickstoff oder Phosphoratom, jeder der Reste R-i , R ₂ , R ₃ und R ₄ unabhängig voneinander für eine Alkyl, Aryl , Alkylaryl oder Polyoxyalkylengruppe, mit jeweils zwischen 1 und 25 Kohlenstoffatomen, wobei zwei oder drei dieser Gruppen gemeinsam mit dem Stickstoffatom oder dem Phosphoratom ein heterocyclisches Ringsystem bilden können, vorzugsweise für eine Alkyl, Aryl , Alkylarylgruppe mit jeweils zwischen 1 und 10 Kohlenstoffatomen und X ^" für ein sich von einer anorganischen oder organischen Säure ableitendes Anion steht.

Bevorzugte Anionen X ^" sind Cl ^" , Br ^" , I ^" , HS0 ₄ ^" , H ₂ P0 ₄ ^" , R ₅ COO ^" , R5OSO3 ^" , R ₅ SO ^" und R ₅ OPO ₃ ^" wobei R ₅ für eine Alkyl, Aryl , Alkylarylgruppe mit jeweils zwischen 1 und 10 Kohlenstoffatomen steht.

Besonders bevorzugt wird das quaternäre Ammoniumsalz gewählt aus Tetraethyl- ammoniumbromid, Tetrabutylammoniumchlorid, Tetrabutylammoniumbromid, Tetrabutyl- ammoniumjodid, n-Dodecyltrimethylammoniumbromid, Cetyldimethylbenzylammonium- chlorid, Methylcetyldibenzylammoniumbromid, Cetyldimethylethylammoniumbromid, Cetyltrimethylammoniumbromid, Octadecyltrimethylammoniumbromid, Cetylpyridium- chlorid, Cetylpyridiumbromid, 1 ,8-Diaza-bicyclo[5.4.0]undecen-7-methylammoniummetho- sulfat, 1 ,8-Diaza-bicyclo[5.4.0]undecen-7-benzylammoniumchlorid, Cetyltrimethyl- ammoniumalkylphenoxypoly(ethylenoxy)ethylphosphat, Cetylpyridiumsulfat, Tetraethyl- ammoniumacetat, Trimethylbenzylammoniumbenzoat, Trimethylbenzylammonium-p- toluolsulfonat und Trimethylbenzylammoniumborat. Ganz besonders bevorzugt wird Tributylammoniumbromid und/oder Hexadecyltrimethylammoniumbromid eingesetzt.

Besonders bevorzugt wird das quaternäre Phosphoniumsalz gewählt aus Triphenyl- benzylphosphoniumchlorid, Triphenylbenzylphosphoniumbromid, Triphenylbenzylphos- phoniumjodid, Triphenylmethoxymethylphosphoniumchlorid, Triethylbenzylphosphonium- chlorid, Tricyclohexylbenzylphosphoniumchlorid, Trioctylmethylphosphonium- dimethylphosphat, Tetrabutylphosphoniumbromid und Trioctylmethylphosphoniumacetat.

Die quaternären Ammonium- und Phosphoniumsalze können einzeln oder in Kombination in einer Menge von gewöhnlich 0,1 bis 10 Gew.-Teilen, vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.- Teilen, je 100 Gew.-Teile des epoxygruppenhaltigen Copolymeren verwendet werden. Der vorstehend angegebene Bereich für die Menge dieser Verbindungen, der auf dem epoxygruppenhaltigen Copolymeren basiert, wird im Hinblick auf die Vulkanisationsgeschwindigkeit, die Verfahrensstabilität und die mechanischen Eigenschaften sowie die bleibende Verformung des Vulkanisats bestimmt. Gewöhnlich schreitet, wenn die Menge geringer als 0, 1 Gew.Teile ist, die Vulkanisation kaum voran, und man erhält kein Vulkanisat mit praktischer Verwertbarkeit. Andererseits wird, wenn die Menge 10 Gew.Teile überschreitet, die Vulkanisationsgeschwindigkeit außerordentlich schnell und die Verfahrensstabilität der Mischung sowie die Alterungseigenschaften des Vulkanisats verschlechtern sich.

Überraschend konnte festgestellt werden, dass bei der erfindungsgemäßen Vernetzung die Vulkanisationseigenschaften signifikant verbessert werden und auch die Eigen- schatten des dadurch erhältlichen Vulkanisats wesentlich besser im Vergleich zum Stand der Technik sind, insbesondere hinsichtlich der Lebensdauer unter dynamischer Belastung.

Die erfindungsgemäße, vulkanisierbare Zusammensetzung wird vorzugsweise hergestellt, indem man das epoxygruppenhaltige Copolymer mit dem niedermolekularen Vernetzer, dem Vernetzungshilfsmittel und ggf. weiteren Chemikalien und Zuschlagstoffen, die gemeinhin in der Kautschukindustrie eingesetzt werden, wie z.B. Füllstoffen, Weichmachern, Antioxidantien, Verarbeitungshilfsmitteln und sonstigen Additiven mit Hilfe eines üblichen Mischaggregates, z.B. eines Walzwerks oder eines Innenmischers, mischt. Dabei kann sowohl ein- als auch mehrstufiges Mischverfahren angewendet werden. Bevorzugt wird dabei sowohl der niedermolekularen Vernetzer, als auch das Vernetzungshilfsmittel in vordispergierter, polymergebundener Form zugegeben. Durch die Zugabe als Masterbatch wird eine deutlich bessere und gleichzeitig schonendere Einmischung erreicht, die Scorchgefahr verringert und bessere Endprodukteigenschaften erzielt. Insbesondere der Druckverformungsrest verbessert sich deutlich. Bevorzugt wird als polymerer Binder Levapren®, besonders bevorzugt Levapren® 400, 500 oder 600 verwendet. Typischerweise wird der niedermolekularen Vernetzer dabei in Mengen von 50 Gew.-% bis 95 Gew.-%, besonders bevorzugt 65 Gew.-% bis 85 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des fertigen Masterbatches, in das Trägerpolymer eingemischt. Das Vernetzungshilfsmittel wird bevorzugt in Mengen von 50 Gew.-% bis 95 Gew.-%, besonders bevorzugt 65 Gew.-% bis 85 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des fertigen Masterbatches, in das Trägerpolymer eingemischt.

Die Verwendung eines gemeinsamen Masterbatches enthaltend sowohl niedermolekularen Vernetzer, als auch das Vernetzungshilfsmittel ist ebenfalls möglich. In diesem Fall beträgt die Gesamtmenge an niedermolekularem Vernetzer und Vernetzungshilfsmittel vorzugsweise 50 Gew.-% bis 95 Gew.-%, besonders bevorzugt 65 Gew.-% bis 85 Gew.- % bezogen auf das Gesamtgewicht des fertigen Masterbatches.

Die erfindungsgemäßen vulkanisierbaren Zusammensetzungen enthalten vorzugsweise auch noch ein oder mehrere Füllstoffe wie Ruß, Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Talkum, Silica, Calciumcarbonat und Kaolin (calcinierte) Aluminiumsilikate, vorzugsweise Ruß, Silica, calcinierte Aluminiumsilikate, Aluminiumhydroxid und/oder calciniertes Kaolin.

Die sonstigen Additive umfassen Füllstoffaktivatoren, Lichtschutzmittel, Treibmittel, Farbstoffe, Pigmente, Wachse, Harze, sowie weitere oder anderen Additive, die in der Gummiindustrie bekannt sind (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-69451 Weinheim, 1993, vol A 23 "Chemicals and Additives", S. 366-417).

Als Füllstoffmodifikatoren kommen z.B. organische Silane, wie Vinyltrimethyloxysilan, Vinyldimethoxymethylsilan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltris(2-methoxy-ethoxy)silan, N-Cyclo- hexyl-3-aminopropyltrimethoxysilan, 3-Aminopropyl-trimethoxysilan, Methyltrimethoxy- silan, Methyltriethoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Dimethyldiethoxysilan, Trimethyl- ethoxysilan, Isooctyltrimethoxysilan, Isooctyltriethoxysilan, Hexadecyltr methoxysilan, (Octadecyl)methyl-dimethoxysilan und epoxygruppenhaltige Silane, wie z.B. 3- Glycidoxypropyltrimethoxysilan oder 3-Glycidoxypropyltriethoxysilan, in Betracht. Weitere Füllstoffaktivatoren stellen zum Beispiel grenzflächenaktive Substanzen wie Triethanolamin, Trimethylolpropan, Hexantriol und Polyethylenglycole mit Molekular- _Λ

- 17 - gewichten von 74 bis 10 000 g/mol dar. Besonders bei Füllstoffen wie Aluminium- trihydroxiden die in nicht-modifizierter Form die Vernetzung stören oder verhindern würden, werden besonders bevorzugt derartige Modifikatoren verwendet. Die Menge an Fül Istoff modifikatoren beträgt üblicherweise 0 bis 10 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.- Teile des Epoxidgruppen-haltigen Ethylen-Vinylacetat-Terpolymerisats.

Als Antioxidantien können den vulkanisierbaren Zusammensetzungen alle dem Fachmann bekannten zugesetzt werden, die üblicherweise in Mengen von 0 bis 5 Gew.- Teile, bevorzugt 0,5 bis 3 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile des epoxidgruppen- haltigen Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren eingesetzt werden. Bevorzugt werden CDPA und TMQ eingesetzt.

Als Verarbeitungshilfsmittel und/oder Formtrennmittel kommen z.B. gesättigte oder teilweise ungesättigte Fett- und Ölsäuren und deren Derivate (Fettsäureester, Fettsäuresalze, Fettalkohole, Fettsäureamide) in Betracht. Außerdem können Ozonschutzwachse, z.B. Antilux, in geringen Dosierungen als Verarbeitungshilfsmittel eingesetzt werden. Diese Mittel werden in Mengen von 0 bis 10 Gew.-Teile, bevorzugt 0 bis 2 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 0 bis 1 Teil bezogen auf 100 Gew.-Teile des epoxidgruppen-haltigen Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisats eingesetzt. Verglichen mit Compounds enthaltend herkömmliche Ethylen-Vinylacetat-Copolymere ist die Klebrigkeit der auf den erfindungsgemäßen epoxygruppenhaltigen Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren basierenden Compounds deutlich geringer, daher sind normalerweise wesentlich geringere Dosierungen nötig. Häufig kann auch völlig auf Verarbeitungshilfsmittel verzichtet werden. Zur weiteren Verbesserung der Entformbarkeit können zudem auf die Formoberfläche applizierbare Produkte, wie z.B. Produkte auf Basis von niedermolekularen Silikonverbindungen, Produkte auf Basis von Fluorpolymeren sowie Produkte auf Basis von Phenolharzen eingesetzt werden. Als Treibmittel kann z.B. OBSH oder ADC eingesetzt werden.

Auch die Verstärkung mit Festigkeitsträgern (Fasern) aus Glas, nach der Lehre von US-A- 4,826,721 ist möglich sowie die Verstärkung durch Corde, Gewebe, Fasern aus aliphatischen und aromatischen Polyamiden (Nylon®, Aramid®), Polyestern und Naturfaserprodukte.

Die Vulkanisation der erfindungsgemäßen epoxygruppenhaltigen Copolymer bzw. der diese enthaltenden vulkanisierbaren Zusammensetzungen erfolgt typisch erweise bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 250°C, vorzugsweise 140 bis 220 °C, besonders bevorzugt von 160 bis 200 °C. Bei Bedarf kann im Anschluss an die Vulkanisation eine _Λ „

- 18 -

Temperung bei einer Temperatur von etwa 150 bis 200°C während 1 bis 24 Stunden durchgeführt werden um die Endprodukteigenschaften zu verbessern.

Gegenstand der Erfindung sind auch die durch besagte Vulkanisation erhältlichen Vulkanisate. Diese zeigen sehr gute Werte im Druckverformungstest bei Raumtemperatur und 150°C, hohe Zugspannungen und gute Bruchdehnungen.

Die erfindungsgemäßen Vulkanisate weisen typischerweise eine Bruchdehnung bei RT von mindesten 150 %, bevorzugt mindestens 160 %, besonders bevorzugt mindestens 170 % und besonders bevorzugt mindestens 180 % auf.

Die erfindungsgemäßen Vulkanisate weisen vorzugsweise einen Druckverformungsrest DVR DIN ISO 815 168h/150 °C von maximal 60 %, bevorzugt maximal 50 % und besonders bevorzugt maximal 40 % auf.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen vulkanisierbaren Zusammensetzungen zur Herstellung von Vulkanisaten, und von Formkörpern enthaltend solche Vulkanisate, vorzugsweise Formkörpern ausgewählt aus Dichtungen, Isolierungen, Kabelmänteln, Kabelleitlagen, Schläuchen, Schalldämmmaterialien und geschäumten Formkörper, z.B. Schall- und Wärmedämmschäumen, insbesondere Schäumen, die an der Luft vulkanisiert werden.

Beispiele:

Messmethoden:

Die Bestimmung der Glasübergangstemperatur, sowie deren sogenannte Onset- und Offsetpunkte erfolgt mittels dynamischer Differenzkalorimetrie (engl.: Differential Scanning Calorimetry - DSC) nach ASTM E 1356-03 bzw. nach DIN 1 1357-2. Heizrate ist 20K/min.

Die Bestimmung des Monomergehaltes der Copolymere erfolgte mittels 1 H NMR (Gerät: Bruker DPX400 mit Software XWIN-NMR 3.1 , Messfrequenz 400 MHz).

Die Bestimmung der Werte für die Mooney-Viskosität (ML (1 +4)100°C) erfolgt jeweils mittels eines Scherscheibenviskosimeters ISO 289 bei 100°C. Der Vulkanisationsverlauf im MDR (Moving Die Rheometer) und dessen analytischen Daten wurden an einem Monsanto-Rheometer MDR 2000 nach ASTM D5289-95 gemessen.

Die Platten für die Bestimmung der mechanischen Eigenschaften wurden in einer Vulkanisierpresse der Firma Werner & Pfleiderer zwischen Teflon-Folien unter den angegebenen Bedingungen vernetzt vulkanisiert .

Der Druckverformungsrest („DVR") (engl.: Compression Set) bei der angegebenen Temperatur wurde nach DIN ISO 815 gemessen.

Die Härte nach Shore A wurde nach ASTM-D2240-81 gemessen.

Die Zugversuche zur Bestimmung der Spannung in Abhängigkeit von der Deformation wurden nach DIN 53504 bzw. ASTM D412-80 durchgeführt.

Der Weiterreißwiderstand wurde nach DIN 53515 am Graves-Probenkörper bei Raumtemperatur gemessen.

Die Tear Analyser-Messungen erfolgten in Luft bei einer Temperatur von 120 °C mit einem Tear Analyser der Firma Coesfeld. Verwendet wurden streifenförmige Proben mit einer Breite von 15 mm, einer Dicke von etwa 1 ,5 mm und einer freien Einspannlänge von 65 mm. Die Proben wurden mit einem Rasiermesser mit einer 1 mm tiefen Kerbe versehen. Für jeden Teststreifen wurde die genaue Probendicke mit einem Dickenmesser bestimmt. Die Proben wurden mit einer Pulswiederholrate von 4 Hz uniaxial gedehnt. Dies entspricht einer Periodendauer von 0,25 Sekunden. Der Puls mit einer Amplitude von 2,5 bis 6,5 % Dehnung wurde mit einem Sinus mit einer Frequenz von 30 Hz moduliert. Das Ende der Lebensdauer ist erreicht, wenn die Risstiefe 10 mm beträgt. Die Heißluftalterung erfolgte nach DIN 53508 / 2000. Es wurde das Verfahren 4.1 .1 "Lagerung im Wärmeschrank mit zwangsläufiger Durchlüftung" angewandt.

Die Öllagerung erfolgte nach DIN ISO 1817.

Die in den nachfolgenden Tabellen angegebenen Abkürzungen haben folgende Bedeutungen:

„RT" Raumtemperatur (23 ± 2 °C)

„TS" Tensile strength (engl.), Zugspannung, gemessen bei RT

„EB" Elongation at break (engl.), Bruchdehnung, gemessen bei RT

„M50" Modul bei 50% Dehnung, gemessen bei RT „M100"Modul bei 100% Dehnung, gemessen bei RT „M300"Modul bei 300% Dehnung, gemessen bei RT

„S max" ist das maximale Drehmoment der Vernetzungsisotherme

„t ₁₀ " Dauer bis zum Erreichen von 10 % von S max

„t ₈ o" Dauer bis zum Erreichen von 80 % von S max

„t ₉ o" Dauer bis zum Erreichen von 90% von S max

Mit Handelsnamen bezeichnete Substanzen:

Levapren® 600 Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (VA-Gehalt 60%) der

Lanxess Deutschland GmbH

Sterling® 142 Ruß (Handelsprodukt der Cabot Corp.)

Rhenogran CaO-80 Feuchtigkeitsabsorber der Rheinchemie Rheinau GmbH

Tetrabutylammoniumbromid (TBAB) Handelsprodukt der Sigma-Aldrich Chemie GmbH

Luvomaxx® CDPA Alterungsschutzmittel der Lehmann und Voss & Co. KG

TAIC Triallylisocyanurat 100 %, der Kettlitz GmbH

Uniplex DOS, Uniplex 546 Weichmacher der Unitex Chemical Corp. Edenor C18 Stearinsäure der Oleo Solutions Ltd

Perkadox 14-40 B-PD Di-(tert-butylperoxyisopropyl)benzol der AkzoNobel N.V.

Corax ^® N550/30 Ruß (Handelsprodukt der Orion Engineered Carbons GmbH)

Aflux 18 Verarbeitungshilfsmittel der Rhein Chemie Rheinau GmbH

Stabaxol P Polycarbodiimid der der Rhein Chemie Rheinau GmbH

Maglite DE Magnesiumoxid der The HallStar Company

Vulkanox HS/LG Alterungsschutzmittel der Lanxess Deutschland GmbH

Glutarsäure (technisch) Handelsprodukt der Lanxess Deutschland GmbH

1.1 Herstellung von epoxygruppenhaltigen Ethylen-Vinylacetat-Copolymers

Beispiel 1 (T1 ):

Die Herstellung erfolgte in einem 5L Rührautoklaven. Hierzu wurden 1978 g einer Lösung bestehend aus 691 ,0 g i-Butanol, 1285,0 g Vinylacetat, 2,0 g Glycidylmethacrylat und 252,5 g einer Aktivatorlösung bestehend aus 2,50 g ADVN und 250,0 g Vinylacetat-i- Butanol Lösung (Vinylacetat 20%) nacheinander bei RT in den 5 L Reaktor eingezogen. Der Reaktor wurde mit Stickstoff beaufschlagt und anschließend wurden 1059 g Ethylen aufgedrückt. Die Temperatur wurde auf 61 °C erhöht, wobei sich ein Druck von ca. 380 bar einstellt. Nach einer halben Stunde, wobei der Umsatz bei ca. 10 Gew.-%, bezogen auf das Vinylacetat, lag, wurde eine Lösung bestehend aus 122,2 g i-Butanol, 156,3 g Vinylacetat und 27,5 g Glycidylmethacrylat mit einer Geschwindigkeit 0,6 g/min zur Reaktionsmischung dosiert. Während der ganzen Reaktion wurde der Druck durch Aufdrücken von Ethylen bei ca. 380 bar gehalten. Nach einer Reaktionszeit von 10h wurde die Ethylendosierung beendet und die Polymerlösung wurde aus dem 5 L Reaktor in einen Abstoppautoklav gedrückt. Nach Entfernung des Lösungsmittels und der Restmonomere erhielt man 1586 g Glycidylmethacrylat-Ethylen-Vinylacetat-Copolymer mit einem Restgehalt an Glycidylmethacrylat kleiner 100 mg/kg. Beispiel 2 (T2):

In einer 5-Kesselkaskade mit 30 L Reaktorvolumen wurde der erste Kessel mit 0,00325 kg/h Glycidylmethacrylat, 0,83 kg/h Ethen, 1 ,50 kg/h einer 60 %igen Vinylacetatlösung in ί-Butanol und 0,080 kg/h einer ADVN- Initiatorlösung (Zusammensetzung 0,7% ADVN, 59,6% Vinylacetat, 39,6% t-Butanol) bei 60 °C beschickt. In den Kesseln 2,3,4,5 wurden 0,043 kg/h einer Glycidylmethacrylatlösung (Zusammensetzung: 37% t-BuOH, 55,5% Vinylacetat, 7,5 % Glycidylmethacrylat) zudosiert. Der Druck lag bei ca. 380 bar über der ganzen Kesselkaskade. Das Verfahren lieferte 0,75 kg/h Glycidylmethacrylat-Ethylen- Vinylacetat-Copolymer mit einem Restgehalt an (monomerem) Glycidylmethacrylat kleiner 100 mg/kg.

Beispiel 3 (T3):

Die Herstellung erfolgte in einem 5 L Rührautoklaven. Hierzu wurden 1983 g einer Lösung bestehend aus 693,0 g i-Butanol, 1288,0 g Vinylacetat, 2,0 g Glycidylmethacrylat und 252,5 g einer Aktivatorlösung bestehend aus 2,50 g ADVN und 250,0 g Vinylacetat-i- Butanol Lösung (Vinylacetat 20%) nacheinander bei RT in den 5 L Reaktor eingezogen. Der Reaktor wurde mit Stickstoff beaufschlagt und anschließend wurden 1062 g Ethylen aufgedrückt. Die Temperatur wurde auf 61 °C erhöht, wobei sich ein Druck von ca. 380 bar einstellt. Nach einer halben Stunde wurde eine Lösung bestehend aus 122,2 g t- Butanol, 151 ,8 g Vinylacetat und 32,0 g Glycidylmethacrylat mit einer Geschwindigkeit 0,68 g/min zur Reaktionsmischung dosiert. Während der ganzen Reaktion wurde der Druck bei ca. 380 bar durch Aufdrücken von Ethylen gehalten.

Nach einer Reaktionszeit von 7,5 h wurde die Temperatur vorsichtig innerhalb von 30 Minuten auf 70 °C erhöht, und es wurde bei der Temperatur eine weitere Stunde polymerisiert. Anschließend wurde die Ethylendosierung beendet und die Polymerlösung wurde langsam aus dem 5 L Reaktor in einen Abstoppautoklav gedrückt. Nach Entfernung des Lösungsmittels und der Restmonomere erhielt man 1407 g Glycidyl- methacrylat-Ethylen-Vinylacetat-Copolymer mit einem Restgehalt an (monomerem) Glycidylmethacrylat kleiner 100 mg/kg. Beispiel 4 (T4):

Die Herstellung erfolgte in einem 5 L Rührautoklaven. Hierzu wurden 1983 g einer Lösung bestehend aus 693,0 g i-Butanol, 1288,0 g Vinylacetat, 2,0 g Glycidylmethacrylat und 252,5 g einer Aktivatorlösung bestehend aus 2,50 g ADVN und 250,0 g Vinylacetat-i- Butanol Lösung (Vinylacetat 20%) nacheinander bei RT in den 5 L Reaktor eingezogen. Der Reaktor wurde mit Stickstoff beaufschlagt und anschließend wurden 1062 g Ethylen aufgedrückt. Die Temperatur wurde auf 61 °C erhöht, wobei sich ein Druck von ca. 380 bar einstellt. Nach einer halben Stunde wurde eine Lösung bestehend aus 122,2 g t- Butanol, 147,8 g Vinylacetat und 36,0 g Glycidylmethacrylat mit einer Geschwindigkeit 0,68 g/min zur Reaktionsmischung dosiert. Während der ganzen Reaktion wurde der Druck durch Aufdrücken von Ethylen bei ca. 380 bar gehalten.

Nach einer Reaktionszeit von 7,5 h wurde die Temperatur vorsichtig innerhalb von 30 Minuten auf 70 °C erhöht und es wurde bei der Temperatur eine weitere Stunde polymerisiert. Anschließend wurde die Ethylendosierung gestoppt und die Polymerlösung wurde langsam aus dem 5 L Reaktor in einen Abstoppautoklav gedrückt. Nach Entfernung des Lösungsmittels und der Restmonomere erhielt man 1345 g Glycidyl- methacrylat-Ethylen-Vinylacetat-Copolymers mit einem Restgehalt an (monomerem) Glycidylmethacrylat kleiner 100 mg/kg.

Beispiel 5 (T5):

Die Herstellung erfolgte in einem 5 L Rührautoklaven. Hierzu wurden 1983 g einer Lösung bestehend aus 693,0 g i-Butanol, 1288,0 g Vinylacetat, 3,0 g Glycidylmethacrylat und 252,5 g einer Aktivatorlösung bestehend aus 2,50 g ADVN und 250,0 g Vinylacetat-i- Butanol Lösung (Vinylacetat 20%) nacheinander bei RT in den 5 L Reaktor eingezogen. Der Reaktor wurde mit Stickstoff beaufschlagt und anschließend wurden 1062 g Ethylen aufgedrückt. Die Temperatur wurde auf 61 °C erhöht, wobei sich ein Druck von ca. 380 bar einstellt. Nach einer halben Stunde wurde eine Lösung bestehend aus 122,2 g t- Butanol, 131 ,8 g Vinylacetat und 52,0 g Glycidylmethacrylat mit einer Geschwindigkeit 0,68 g/min zur Reaktionsmischung dosiert. Während der ganzen Reaktion wurde der Druck durch Aufdrücken von Ethylen bei ca. 380 bar gehalten.

Nach einer Reaktionszeit von 7,5 h wurde die Temperatur vorsichtig innerhalb von 30 Minuten auf 70 °C erhöht und es wurde bei der Temperatur eine weitere Stunde polymerisiert. Anschließend wurde die Ethylendosierung gestoppt und die Polymerlösung wurde langsam aus dem 5 L Reaktor in einen Abstoppautoklav gedrückt. Nach Ent- „„

- 24 - fernung des Lösungsmittels und der Restmonomere erhielt man 1081 g Glycidyl- methacrylat-Ethylen-Vinylacetat-Copolymer mit einem Restgehalt an (monomerem) Glycidylmethacrylat kleiner 100 mg/kg.

Vergleichsbeispiel 6 (VT6):

Die Herstellung erfolgte in einem 5 L Rührautoklaven. Hierzu wurden 1985 g einer Lösung bestehend aus 693,0 g i-Butanol, 1288,0 g Vinylacetat, 4,0 g Glycidylmethacrylat und 252,5 g einer Aktivatorlösung bestehend aus 2,50 g ADVN und 250,0 g Vinylacetat-i- Butanol Lösung (Vinylacetat 20%) nacheinander bei RT in den 5 L Reaktor eingezogen. Der Reaktor wurde mit Stickstoff beaufschlagt und anschließend 1062 g Ethylen aufgedrückt. Die Temperatur wurde auf 61 °C erhöht, wobei sich ein Druck von ca. 380 bar einstellt. Nach einer halben Stunde, als der Umsatz bei ca. 10 Gew.-%, bezogen auf das Vinylacetat, lag, wurde eine Lösung bestehend aus 122,2 g i-Butanol, 107,8 g Vinylacetat und 76,0 g Glycidylmethacrylat mit einer Geschwindigkeit 0,6 g/min zur Reaktionsmischung dosiert. Während der ganzen Reaktion wurde der Druck durch Aufdrücken von Ethylen bei ca. 380 bar gehalten.

Nach einer Reaktionszeit von 10 h wurde die Ethylendosierung gestoppt und die Polymerlösung wurde langsam aus dem 5 L Reaktor in einen Abstoppautoklav gedrückt. Nach Entfernung des Lösungsmittels und der Restmonomere erhielt man 1 105 g Copolymer mit einem Restgehalt an (monomerem) Glycidylmethacrylat kleiner 100 mg/kg.

Beispiel 7 (T7):

Die Herstellung erfolgte in einem 5 L Rührautoklaven. Hierzu wurden 2822 g einer Lösung bestehend aus 874 g i-Butanol, 1946 g Vinylacetat, 2,0 g Glycidylmethacrylat und 251 ,2 g einer Aktivatorlösung bestehend aus 1 ,20 g ADVN und 250,0 g Vinylacetat-i-Butanol Lösung (Vinylacetat 20%) nacheinander bei RT in den 5 L Reaktor eingezogen. Der Reaktor wurde mit Stickstoff beaufschlagt und anschließend wurden 696 g Ethylen aufgedrückt. Die Temperatur wurde auf 61 °C erhöht, wobei sich ein Druck von ca. 380 bar einstellt. Nach einer halben Stunde, wobei der Umsatz bei ca. 10 Gew.-%, bezogen auf das Vinylacetat, lag, wurde eine Lösung bestehend aus 157,5 g i-Butanol, 251 ,2 g Vinylacetat und 41 ,0 g Glycidylmethacrylat mit einer Geschwindigkeit 0,88 g/min zur Reaktionsmischung dosiert (ca. 8,5 h). Während der ganzen Reaktion wurde der Druck durch Aufdrücken von Ethylen bei ca. 380 bar gehalten. Nach einer Reaktionszeit von 10 h wurde die Ethylendosierung gestoppt und die Polymerlösung wurde langsam aus dem 5 L Reaktor in einen Abstoppautoklav gedrückt. Nach Entfernung des Lösungsmittels und der Restmonomere erhielt man 1762 g Glycidylmethacrylat-Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat mit einem Restgehalt an (mono- merem) Glycidylmethacrylat kleiner 100 mg/kg.

Beispiel 8 (T8):

Die Herstellung erfolgte in einem 5 L Rührautoklaven. Hierzu wurden 1560,5 g einer Lösung bestehend aus 882 g i-Butanol, 677 g Vinylacetat, 1 ,5 g Glycidylmethacrylat und 252,5 g einer Aktivatorlösung bestehend aus 1 ,49 g ADVN, 0,99 g AIBN und 250,0 g Vinylacetat-i-Butanol Lösung (Vinylacetat 20%) nacheinander bei RT in den 5 L Reaktor eingezogen. Der Reaktor wurde mit Stickstoff beaufschlagt und anschließend wurden 1240 g Ethylen aufgedrückt. Die Temperatur wurde auf 62 °C erhöht, wobei sich ein Druck von ca. 380 bar einstellt. Nach einer halben Stunde, als der Umsatz bei ca. 10 Gew.-%, bezogen auf das Vinylacetat, lag, wurde eine Lösung bestehend aus 228 g t- Butanol, 127,0 g Vinylacetat und 25,0 g Glycidylmethacrylat mit einer Geschwindigkeit 0,75 g/min zur Reaktionsmischung dosiert (ca. 8,5 h). Während der ganzen Reaktion wurde der Druck durch Aufdrücken von Ethylen bei ca. 380 bar gehalten.

Nach 1 ,5 h wurde die Temperatur auf 65 °C erhöht. Nach weiteren 1 ,5 h wurde die Temperatur auf 70 °C angehoben und nach 5,5 h die Polymerisationstemperatur auf 80 °C zu erhöhen. Nach einer Gesamtreaktionszeit von 10h wurde die Ethylendosierung gestoppt und die Polymerlösung wurde langsam aus dem 5 L Reaktor in einen Abstoppautoklav gedrückt. Nach Entfernung des Lösungsmittels und der Restmonomere erhielt man 1278 g Glycidylmethacrylat-Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat mit einem Restgehalt an (monomerem) Glycidylmethacrylat kleiner 100 mg/kg.

Beispiel 9 (T9)

Die Herstellung des epoxyhaltigen Ethylen-Vinylacetat-Terpolymerisats erfolgte in einem 5 L Rührautoklaven. Hierzu wurden 1984 g einer Lösung bestehend aus 693,0 g tert- Butanol, 1288,0 g Vinylacetat, 3,0 g Glycidylmethacrylat und 252,5 g einer Aktivatorlösung bestehend aus 2,50 g 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) und 250,0 g Vinylacetat-tert- Butanol Lösung (Vinylacetat 20%) nacheinander bei RT in den 5 L Reaktor eingezogen. Der Reaktor wurde mit Stickstoff beaufschlagt und anschließend wurden 1062 g Ethylen aufgedrückt. Die Temperatur wurde auf 61 °C erhöht, wobei sich ein Druck von ca. 380 bar einstellt. Nach einer halben Stunde wurde eine Lösung bestehend aus 122,2 g tert- Butanol, 134,8 g Vinylacetat und 49,0 g Glycidylmethacrylat mit einer Geschwindigkeit 0,68 g/min zur Reaktionsmischung dosiert. Während der ganzen Reaktion wurde der Druck bei ca. 380 bar durch Aufdrücken von Ethylen gehalten.

Nach einer Reaktionszeit von 9 h wurde die Ethylendosierung beendet und die Polymerlösung wurde aus dem 5 L Reaktor in einen Abstoppautoklav, der mit 800 g Aceton befüllt war, gedrückt. Nach langsamem Entspannen wurde die Polymerlösung abgelassen, und Lösungsmittel und Restmonomere im Vakuum (75 °C, 50 mbar, Trocknung bis zur Gewichtskonstanz) entfernt. Man erhielt 1586 g Glycidylmethacrylat- Ethylen-Vinylacetat-Terpolymerisat mit einem Restgehalt an (monomerem) Glycidylmethacrylat kleiner 100 mg/kg.

Beispiel 10 (T10)

Die Herstellung erfolgte analog zu Beispiel 2, abgesehen davon, dass der erste Kessel mit 0,0032 kg/h Glycidylmethacrylat und die Kessel 2,3,4,5 mit 0,041 kg/h Glycidylmethacrylatlösung (Zusammensetzung: 37 % t-BuOH, 55,5 % Vinylacetat, 7,5 % Glycidylmethacrylat) beschickt wurden. Dabei wurden 0,76 kg/h eines Glycidylmethacrylat-Ethylen-Vinylacetat-Terpolymerisats mit einem Restgehalt an (monomerem) GMA von <100 mg/kg erhalten.

Vergleichsbeispiel 2 (VT2):

Die Herstellung erfolgte in einem 5 L Rührautoklaven. Hierzu wurden 2015 g einer Lösung bestehend aus 693,0 g i-Butanol, 1288,0 g Vinylacetat, 34,0 g Glycidylmethacrylat und 252,5 g einer Aktivatorlösung bestehend aus 2,50 g ADVN und 250,0 g Vinylacetat-i- Butanol Lösung (Vinylacetat 20%) nacheinander bei RT in den 5 L Reaktor eingezogen. Der Reaktor wurde mit Stickstoff beaufschlagt und anschließend wurden 1062 g Ethylen aufgedrückt. Die Temperatur wurde auf 61 °C erhöht, wobei sich ein Druck von ca. 380 bar einstellt. Es wurde 10 h bei ca. 380 bar polymerisiert. Die Druckeinstellung erfolgte durch Zudosierung von Ethen und einer Vinylacetat/i-Butanollösung (60% Vinylacetat), dabei wurde eine Ethen / Lösungsverhältnis von 1 :2 eingehalten. ^

Nach einer Reaktionszeit von 10 h wurde die Zudosierung gestoppt und die Polymerlösung wurde langsam aus dem 5 L Reaktor in einen Abstoppautoklav gedrückt. Nach Entfernung des Lösungsmittels und der Restmonomere erhielt man 1570 g Glycidylmethacrylat-Ethylen-Vinylacetat-Copolymer mit einem Restgehalt an (mono- merem) Glycidylmethacrylat kleiner 100 mg/kg.

Vergleichsbeispiel 6' (VT6 ¹ ):

Die Herstellung erfolgte in einem 5 L Rührautoklaven. Hierzu wurden 2061 g einer Lösung bestehend aus 693,0 g i-Butanol, 1288,0 g Vinylacetat, 80,0 g Glycidylmethacrylat und 252,5 g einer Aktivatorlösung bestehend aus 2,50 g ADVN und 250,0 g Vinylacetat-i- Butanol Lösung (Vinylacetat 20%) nacheinander bei RT in den 5 L Reaktor eingezogen. Der Reaktor wurde mit Stickstoff beaufschlagt und anschließend wurden 1062 g Ethylen aufgedrückt. Die Temperatur wurde auf 61 °C erhöht, wobei sich ein Druck von ca. 380 bar einstellt. Es wurde 10 h bei ca. 380 bar polymerisiert. Die Druckeinstellung erfolgte durch Zudosierung von Ethylen und einer Vinylacetat/i-Butanollösung (60%ig an Vinylacetat), dabei wurde eine Ethylen / Lösungsverhältnis von 1 :2 eingehalten.

Nach einer Reaktionszeit von 10 h wurde die Zudosierung gestoppt und die Polymerlösung wurde langsam aus dem 5 L Reaktor in einen Abstoppautoklav gedrückt. Nach Entfernung des Lösungsmittels und der Restmonomere erhielt man 1 199 g Glycidylmethacrylat-Ethylen-Vinylacetat-Copolymer mit einem Restgehalt an (monomerem) Glycidylmethacrylat kleiner 100 mg/kg.

Vergleichsbeispiel 7 (VT7):

Die Herstellung erfolgte in einem 5 L Rührautoklaven. Hierzu wurden 2794,0 g einer Lösung bestehend aus 850,0 g i-Butanol, 1900,0 g Vinylacetat, 44,0 g Glycidylmethacrylat und 251 ,2 g einer Aktivatorlösung bestehend aus 1 ,2 g ADVN und 250,0 g Vinylacetat-i- Butanol Lösung (Vinylacetat 20%) nacheinander bei RT in den 5 L Reaktor eingezogen. Der Reaktor wurde mit Stickstoff beaufschlagt und anschließend wurden 680 g Ethylen aufgedrückt. Die Temperatur wurde auf 61 °C erhöht, wobei sich ein Druck von ca. 380 bar einstellt. Es wurde 10 h bei ca. 380 bar polymerisiert. Die Druckeinstellung erfolgte durch Zudosierung von Ethylen und einer Vinylacetat/i-Butanollösung (60% Vinylacetat), dabei wurde eine Ethylen / Lösungsverhältnis von 1 : 4,1 1 eingehalten. Nach einer Reaktionszeit von 10 h wurde die Zudosierung gestoppt und die Polymerlösung wurde langsam aus dem 5 L Reaktor in einen Abstoppautoklav gedrückt. Nach Entfernung des Lösungsmittels und der Restmonomere erhielt man 1840,2 g Glycidyl- methacrylat-Ethylen-Vinylacetat-Copolymer mit einem Restgehalt an (monomerem) Glycidylmethacrylat kleiner 100 mg/kg.

Vergleichsbeispiel 8 (VT8):

Die Herstellung erfolgte in einem 5 L Rührautoklaven. Hierzu wurden 1585,5 g einer Lösung bestehend aus 882,0 g i-Butanol, 677 g Vinylacetat, 26,5 g Glycidylmethacrylat und 251 ,48 g einer Aktivatorlösung bestehend aus 1 ,49 g ADVN, 0,99 g AIBN und 250,0 g Vinylacetat-i-Butanol Lösung (Vinylacetat 20%) nacheinander bei RT in den 5 L Reaktor eingezogen. Der Reaktor wurde mit Stickstoff beaufschlagt und anschließend wurden 1240 g Ethylen aufgedrückt. Die Temperatur wurde auf 62 °C erhöht, wobei sich ein Druck von ca. 380 bar einstellt. Die Druckeinstellung erfolgte durch Zudosierung von Ethylen und einer Vinylacetat/i-Butanollösung (40% Vinylacetat), dabei wurde eine Ethylen / Lösungsverhältnis von 1 : 1 ,45 eingehalten.

Nach 1 ,5 h wurde die Temperatur auf 65 °C erhöht. Nach weiteren 1 ,5 h wurde die Temperatur auf 70 °C angehoben und nach 5,5 h auf 80 °C erhöht. Nach einer Gesamtreaktionszeit von 10h wurde die Ethylenzudosierung gestoppt und die Polymerlösung wurde langsam aus dem 5 L Reaktor in einen Abstoppautoklav gedrückt.

Nach Entfernung des Lösungsmittels und der Restmonomere erhielt man 1 103 g Glycidylmethacrylat-Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat mit einem Restgehalt an (monomeren) Glycidylmethacrylat kleiner 100 mg/kg.

Tabelle 1 : Zusammenfassung der Ergeb

2. Vulkanisierbare Mischungen und Vulkanisate

Zu jeweils 100 Teilen des verwendeten Glycidylmethacrylat-Ethylen-Vinylacetat- Copolymerisats wurden die in Tabelle 2 angegebenen Komponenten zugegeben und durch Mischung auf der Walze für 10 Minuten vulkanisierbare Zusammensetzungen hergestellt.

^— u ^—

Tabelle 2: Zusammensetzung der vulkanisierbaren Mischung

Der Vulkanisationsverlauf der Mischungen wurde im Moving Die Rheometer bei 180 °C/30 Minuten bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Tabelle 3: Vulkanisationsverlauf im MDR (180°C/30 Minuten)

Es zeigte sich, dass das Vernetzungsniveau S max (dNm) von Zusammensetzungen enthaltend Copolymere bei denen während der Polymerisation GMA zugegeben wurde deutlich besser ist als bei Zusammensetzungen enthaltend Copolymere bei denen alles GMA zu Beginn der Polymerisation zugegeben wurde. Tabelle 4: Vulkanisateigenschaften

Die erfindungsgemäßen Mischungen führten zu sehr vorteilhaften Vulkanisateigenschaften in Bezug auf Bruchdehnung, Zugfestigkeit, Härte und Druckverformungsrest (DVR).

Vernetzung ungefüllter vulkanisierbarer Zusammensetzungen

Zu jeweils 100 Teilen des verwendeten Glycidylmethacrylat-Ethylen-Vinylacetat- Copolymeren wurden die in Tabelle 5 angegebenen Komponenten zugegeben und durch Mischung auf der Walze für 10 Minuten vulkanisierbare Zusammensetzungen hergestellt. Die Glutarsäure wurde dabei stöchiometrisch eingesetzt, d. h. in einem molaren Verhältnis (Glutarsäure zu Epoxygruppen des Copolymeren) von 1 :2. Das molare Verhältnis von Epoxygruppen des Copolymeren zu Tetrabutylammoniumbromid betrug 3,5 : 1 . _

Tabelle 5: Ungefüllte Zusammensetzung für die Gelmessung

Der Vulkanisationsverlauf der Mischungen wurde im Moving Die Rheometer bei 180 °C/30 Minuten bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt.

Tabelle 6: Vulkanisationsverlauf ungefüllter Zusammensetzungen im MDR (180°C/30 Minuten)

Die ungefüllten vulkanisierbaren Zusammensetzungen gemäß Tabelle 5 wurden jeweils bei 180 °C für 12 min vulkanisiert. Anschließend wurden der Gelgehalt der einzelnen Vulkanisate gemessen, wofür 0,2 g des Copoylmers in 20 ml Toluol durch Schütteln auf einem Schüttler für 24 h bei Raumtemperatur bestmöglich gelöst und die Lösung anschließend für 45 min bei 25 000 U/min, Radius 1 1 cm zentrifugiert wurde. Das überstehende Lösemittel wurde ohne Gelverlust entfernt. Das zurückbleibende Gel wurde bei 60 °C im Trockenschrank bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und ausgewogen. Der Gelgehalt angegeben in Gew.-% errechnet sich aus:

Gelgehalt = (Auswaage Gel/ Polymer Einwaage) ^* 100% _

Tabelle 6: Gelgehalt der ungefüllten Compounds nach Vulkanisation bei 180 °C

Vergleich mit peroxidisch vernetztem EVM

Die Polymere wurden gemäß den in Tabelle 8 gezeigten Rezepturen in einem Innenmischer des Typs GK 1 ,5 E der Firma Harburg-Freudenberger hergestellt. Der Füllgrad betrug 70 %, die Temperatur 30 °C, die Drehzahl 40 Upm, der Stempeldruck 8 bar.

Vergleichsbeispiel 10 (VT 10):

Polymer, Füllstoffe, Weichmacher und sonstige Bestandteile außer dem Peroxid wurden in den Mischer gefüllt, der Stempel geschlossen, dann 3 Minuten gemischt, dann der Stempel gelüftet und gefegt, dann der Stempel wieder geschlossen und beim Erreichen von 100°C Mischungstemperatur ausgeworfen

Das Perkadox 14-40 B-PD wurde danach auf der Walze bei 30 °C eingemischt.

Beispiele 11 und 12 (T11 und T12):

Polymer, Füllstoffe, Weichmacher und sonstige Bestandteile außer der Glutarsäure und dem TBAB wurden in den Mischer gefüllt, der Stempel geschlossen, dann 3 Minuten gemischt, dann der Stempel gelüftet und gefegt, die Glutarsäure und das TBAB wurden nach Erhöhung der Drehzahl auf 70 Um zugegeben und dann der Stempel wieder geschlossen und beim Erreichen von 1 15°C Mischungstemperatur ausgeworfen. Danach wurde die Mischung auf der Walze bei 30 °C abgekühlt. „„

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Tabelle 8: Zusammensetzung der vulkanisierbaren Mischungen (alle Angaben in phr)

Die Eigenschaften der vulkanisierbaren Mischungen (ohne vorherige Temperung gemessen) sind in Tabelle 9 dargestellt:

Tabelle 9: Eigenschaften der vulkanisierbaren Mischungen

Die Eigenschaften der erhaltenen Vulkanisate sind in Tabelle 10 dargestellt:

Tabelle 10: Vulkanisateigenschaften

VT10 T1 1 T12

DVR 22h/150'C (%) 21 19 13

DVR 24h/175'C (%) 44 30 25

Zugfestigkeit (MPa) 15,8 1 1 ,9 13,5

Reißdehnung (%) 155 316 164

M 100 (MPa) 1 1 ,0 7,0 10,8

Härte (Shore A) 77 75 78

Weiterreißwiderstand 12 20 13 DIN 53515 (N/mm)

Vulkanisateigenschaften nach Heißluftalterung (168 Stunden bei 150'C)

Zugfestigkeit (MPa) 15 16,1 18,7

Reißdehnung (%) 165 160 1 14

M 100 (MPa) 12,1 1 1 ,4 16,9

Härte (Shore A) 89 87 85 Vulkanisateigenschaften nach Lagerung in Öl I RM 903 (168 Stunden bei 150'C)

Zugfestigkeit (MPa) 13,3 12,3 12,8

Reißdehnung (%) 148 214 147

M 100 (MPa) 9 6,4 9,8

Härte (Shore A) 54 51 62

Die dynamischen Reißeigenschaften wurden zudem im Tear Analyzer untersucht. Die Ergebnisse sind in Fig. 3 und Fig. 4 wiedergegeben. Dabei zeigte sich, dass die Rissbildungsrate der erfindungsgemäßen Vulkanisate deutlich geringer und damit die Lebensdauer der aus solchen Vulkanisaten bestehenden dynamisch belasteten Formkörper deutlich höher ist gegenüber peroxidisch vulkanisierten Ethylen-Vinylacetat- Copolymerisaten. Weit größer sind die Vorteile der erfindungsgemäßen Vulkanisate gegenüber solchen, die durch Polycarbonsäurevernetzung von nicht erfindungsgemäßer epoxyhaltiger Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisate erhalten wurden. Dabei zeigten Vulka- nisate der vulkanisierbaren Mischungen enthaltend Glutarsäure und die Copolymerisate VT2 bzw. VT6 Rissbildungsraten und Lebensdauern die noch weit schlechter waren als die des peroxidisch vernetzten Vulkanisats auf Basis von Levapren 600.

3. 2D-Chromatographie

Es wurden Zusammensetzungen enthaltend Copolymere mit ähnlichem GMA-Gehalt analysiert wobei unterschieden wurde zwischen Zusammensetzungen enthaltend Copolymere, bei denen während der Polymerisation GMA zugegeben wurde und Zusammensetzungen enthaltend Copolymere bei denen alles GMA zu Beginn der Polymerisation zugegeben wurde.

Die Analyse erfolgte mittels einer HPLC/GPC-Kopplung durchgeführt (2D- Chromatographie) welche von der Fa. PSS Polymer Standards Service GmbH, In der Dalheimer Wiese 5, D-55120 Mainz, Germany, kommerziell vertrieben wird.

Für die 2D-Chromatographie wurden folgende Parameter gewählt:

1. Proben

Lösemittel: THF/CHCI ₃ 50/50 v/v

Konzentration: 20 g/L

Filtration: über einen Einmalfilter mit einer Porengröße von 0,45 μηη

Injektionsvolumen: 20 μί HPLC-Dimension

Trennsäule: Edelstahlsäule - 50 mm/ 8,0 mm ID, PSS ANIT, 10μηι

Säulentemperatur: 30°C

Elutionsmittel: CH und THF

Flussgeschwindigkeit: 0,2 mL/min

Gradient: von CH/THF 70/30 zu CH/THF 21/79 in 210 Minuten

3. GPC-Dimension

Trennsäule: Edelstahlsäule - 50 mm/ 20,0 mm I D, PSS SDV, 10μηι

Säulentemperatur: RT

Elutionsmittel: THF

Flussrate: 5 ml/min

Detektor: ELSD, NT 90°C, ET 100°C, GF 1 ,5 SLM

Schaltventil

Schleifenvolumen: 200 μΙ_

Laufzeit/Injekt: 2 min

Transferinjektionen 106 5. Unter den gewählten Bedingungen werden nur 50% des HPLC-Eluats aus der ersten Dimension in die zweite Dimension überführt.

6. GPC-Auswertung der löslichen Probenanteile bezogen auf Polystyroläquivalente.

Abkürzungen

ANIT Acrylnitrilpolymer

CH Cyclohexan

ELSD Evaporative Light Scattering Detector

ET Evaporator Temperatur

GF Gas Flow

GPC Gelpermeationschromatographie

HPLC High Performance Liquid Chromatographie

ID Innendurchmesser

NT Nebulizer Temperatur

PSS Polymer Standard Service

RT Raumtemperatur

SDV Styrol-Divinylbenzol

SLM Standard-Liter pro Minute

THF Tetrahydrofuran

Dabei zeigte sich, dass Copolymere bei denen alles GMA zu Beginn der Polymerisation zugegeben wurde im Chromatogramm mindestens zwei Polymerfraktionen zeigen (vgl. Fig. 2), wohingegen Copolymere bei denen GMA nach Beginn der Polymerisation zugegeben wurde im Chromatogramm hingegen im Wesentlichen nur eine Polymerfraktionzeigen (vgl. Fig. 1 ).