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Title:
METHOD FOR THE PRODUCTION OF FUNCTIONALIZED SYNDIOTACTIC POLYSTYRENES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/082941
Kind Code:
A1
Abstract:
A method for the production of functionalized syndiotactic polystyrenes having a degree of functionalization of between 0.1 and 5 wt.- % using particulate syndiotactic styrene homopolymers and copolymers (sPs) as a polymer skeleton and organic peroxides as radical formers by means of solid phase graft polymerization of functional monomers containing carboxyl, acid anhydride or epoxy groups, optionally as a mixture with a co-monomer free of functional groups, particularly styrene, maintaining a dry fluid phase at reaction temperatures of between 125 and 200° C. Preferably, the functionalized syndiotactic polystyrenes are suitable for use as compatibilizers in sPS containing polymer blends and composites and as adhesive coating material on various surfaces.

Inventors:
HAEUSSLER LUTZ (DE)
GERECKE JOCHEN (DE)
RAPTHEL INNO (DE)
STUDE JOACHIM (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/001045
Publication Date:
October 09, 2003
Filing Date:
March 26, 2003
Export Citation:
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Assignee:
KOMETRA KUNSTSTOFF MODIFIKATOREN & ADDITIV (DE)
HAEUSSLER LUTZ (DE)
GERECKE JOCHEN (DE)
RAPTHEL INNO (DE)
STUDE JOACHIM (DE)
International Classes:
C08F257/02; C08L51/00; C09D151/00; C09J151/00; (IPC1-7): C08F257/02; C08F8/00; C08L51/00; C09D151/00; C09J151/00
Domestic Patent References:
WO2000053649A12000-09-14
Foreign References:
DE19909219A12000-09-07
EP0490269A11992-06-17
EP1010711A12000-06-21
DE19914146A12000-10-05
EP1122265A12001-08-08
EP0736364A11996-10-09
Attorney, Agent or Firm:
Voigt, Wolf-rüdiger (Alter Markt 1-2, Halle, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von funktionalisierten syndiotak tischen Polystyrolen mit einem Funktionalisierungsgrad zwi schen 0,1 und 5 Masse%, dadurch gekennzeichnet, dass A) eine Reaktionsmischung, bestehend aus 70 bis 99,5 Masse% partikelförmigem syndiotaktischen Polystyrol (sPS) mit mittleren Teilchendurchmessern im Bereich von 0,01 bis 8 mm, 0, 4 bis 20 Masse% eines Funktionsmonomers (FM) oder FM/ComonomerGemisches mit einem Anteil bis 80 Masse teile Comonomer (CM) und 0,1 bis 10 Masse% eines organischen peroxidischen Ra dikalbildners mit einer für die gewählte Reaktionstem peratur (TR) liegenden Halbwertszeit zwischen 2 und 150 min, wobei das Masseverhältnis Monomer (FM + CM)/Radikal bildner zwischen 0,2 und 20 beträgt, bei einer Dispergiertemperatur (TD) im Bereich zwischen Raumtemperatur (TN) und 120 °C und einer Dispergierzeit (tD) zwischen 1 und 150 min hergestellt, B) die Mischung innerhalb einer Aufheizperiode zwischen 5 und 200 min von der Dispergiertemperatur TD auf die Re aktionstemperatur TR im Bereich zwischen 125 und 200 °C erhitzt, C) das Funktionsmonomer oder Funktionsmonomer/Comonomer Gemisch bei TR innerhalb einer Reaktionszeit tR zwischen 5 und 300 min unter Aufrechterhaltung einer festen (tro ckenen) Konsistenz der Reaktionsmischung umgesetzt und danach D) aus der Reaktionsmischung mittels Durchleiten von Stick stoff über einen Zeitraum toes zwischen 20 und 240 min bei einer Desorptionstemperatur TDes zwischen der Reakti onstemperatur TR und 80 °C der nicht umgesetzte Monomer anteil entfernt, der Restinitiator deaktiviert und nach Abkühlung auf eine Endtemperatur zwischen 100 °C und der Raumtemperatur TN das trockene funktionalisierte syndio taktische Polystyrol dem Reaktionsgefäß entnommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als zu funktionalisierende syndiotaktische Polystyrole mittels MetallocenKatalysatorsystemen hergestellte sPSHomo und/oder 0,1 bis 20 Mol% einpolymerisiertes pMethylstyrol enthaltende sPSCopolymere jeweils mit gewichtsmittleren Molekulargewichten Mw zwischen 50000 und 1000000 g/mol in trockenfließfähiger, insbesondere pulveriger, körniger und/oder granularer Konsistenz eingesetzt werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass als Funktionsmonomer ein Carboxyloder Säu reanhydridoder Epoxygruppen enthaltendes Monomer und bei Verwendung von Funktionsmonomer/ComonomerMischungen als Comonomer eine ungesättigte unpolare vinylaromatische Ver bindung und/oder ein (Meth) Acrylsäureester in Zusammenset zungen zwischen 30 bis 95 Masse% Funktionsmonomer und 5 bis 70 Masse% Comonomer eingesetzt werden.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Funktionsmonomer Malein säureanhydrid (MSA), allein oder als Mischung mit Styrol als Comonomer in Zusammensetzungen zwischen 50 bis 90 Mas se% MSA und 10 bis 50 Masse% Styrol, eingesetzt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein peroxidischer Radikalbild ner mit einer Halbwertszeit zwischen 3 und 120 min im Tem peraturbereich zwischen 125 und 170 °C verwendet wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Radikalbildner unter tert. Butylperoxybenzoat, Dicumylperoxid, 2,5Dimethyl2, 5<BR> di (tert. butylperoxy) hexan, Di (tert. butyl) peroxid und 2,5<BR> Dimethyl2,5di (tert. butylperoxy) hexin (3) ausgewählt wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Masseverhältnis Funktions monomer zu peroxidischem Radikalbildner zwischen 0,5 und 10 gewählt wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung und Dispergie rung der Reaktionsmischung und ihre Aufheizung direkt im Reaktionsgefäß oder in einem geeigneten separaten Mischer durchgeführt wird, wobei die Dispergierphase A) und die Aufheizphase B) zeitlich sich überschneiden bzw. teilweise oder insgesamt zusammenfallen können.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die radikalische Polymerisati on des Funktionsmonomers oder Funktionsmonomer/Comonomer Gemisches bei einer Reaktionstemperatur TR zwischen 140 und 170 °C und einer Reaktionszeit tR zwischen 20 und 120 min durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung von Desorpti onstemperaturen TDes zwischen 170 und 100 °C und Desorpti onszeiten tDes zwischen 50 und 150 min aus der Reaktionsmi schung nicht umgesetztes Funktionsmonomer oder Funktionsmo nomer/ComonomerGemisch mittels Stickstoffspülung ausge trieben und noch vorhandener Restinitiator deaktiviert wird.
11. Verwendung der nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 erhaltenen funktionalisierten syndiotaktischen Po lystyrole als adhäsives Beschichtungsmaterial auf metalli schen und anderen Oberflächen sowie als Verträglichkeits vermittler in sPS enthaltenden PolymerBlends und/oder re aktiver Koppler in PolymerComposites.
Description:
Beschreibung Verfahren zur Herstellung von funktionalisierten syndiotakti- schen Polystyrolen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von funk- tionalisierten syndiotaktischen Polystyrolen mit einem Funkti- onalisierungsgrad zwischen 0,1 und 5 Masse-%. unter Verwendung von Funktionsmonomeren aus der Reihe der un- gesättigten Mono-und Dicarbonsäuren bzw. ihren Anhydriden so- wie ungesättigten Epoxyverbindungen.

Eine wichtige technische Aufgabe besteht darin, die Verträg- lichkeit von syndiotaktischem Polystyrol (sPS) gegenüber pola- ren Kunststoffen, insbesondere Polyamiden (PA 6, PA 6.6), und/oder mineralischen Füll-und Verstärkungsmitteln, insbe- sondere Glasfasern, zu verbessern.

Eine bevorzugte Methode zur Verträglichkeitsverbesserung ist die Ankopplung von hydrophile Gruppen, wie Carboxyl-, An- hydrid-oder auch Epoxygruppen, besitzenden Monomeren (Funkti- onsmonomeren) an eine durch Radikalübertragung oder energie- reiche Strahlung an der Rückgratpolymerkette erzeugte Radikal- stelle.

Diese Ankopplung geschieht in der Regel mittels Pfropfung von Funktionsmonomeren, wie besonders Acrylsäure (AS), Fumarsäure (FS), Maleinsäureanhydrid (MSA) und Glycidylmethacrylat (GMA), auf das sPS-Rückgrat. Als geeignetes Funktionalisierungsver- fahren hat sich die Schmelzepfropfung erwiesen, wobei die Um- setzung des Funktionsmonomers in Gegenwart von sPS bei Tempe- raturen oberhalb des sPS-Schmelzpunktes (Tm), vorzugsweise in einem Extruder zwischen 270 und 350 °C, durchgeführt wird (EP 0591 823 A1).

Die Funktionalisierung von geschmolzenem sPS basiert im allge- meinen auf der reaktiven Extrusion einer Mischung aus sPS, Funktionsmonomer, vorzugsweise MSA oder FS, einem bei hohen Temperaturen zerfallenden radikalischen Initiator, z. B. 2,3- Dimethyl-2,3-diphenyl-butan, und gegebenenfalls üblichen Addi- tiven, wie Stabilisatoren, Antioxidantien usw. (EP 0591 823 A1, EP 0736 364 A1, EP 0767 211 A1).

Nachteile der Funktionalisierung in der sPS-Schmelze sind der geringe Monomerumsatz und der niedrige Funktionalisierungsgrad sowie die bei den hohen Reaktionstemperaturen oberhalb 270 °C - besonders bei Verwendung von MSA im Unterschied zu FS-auf- tretenden toxischen MSA-Dämpfe und die starke Degradation der SPS-Rückgratketten sowie der Erhalt stark verfärbter Produkte.

Dadurch ist die Verwendung der schmelze-modifizierten sPS- Produkte als Verträglichkeitsvermittler oder reaktive Koppler in sPS/Glasfaser-Composites stark eingeschränkt.

Pfropftechnologien in organischer Lösung, mit denen gegebenen- falls höhere Funktionalisierungsgrade erreichbar wären, sind auf Grund des ökonomisch nicht vertretbar hohen Aufwandes, wo- bei der hohe sPS-Schmelzpunkt bezüglich der Wahl eines geeig- neten Lösungsmittels noch eine zusätzliche Schwierigkeit dar- stellt, für die sPS-Funktionalisierung nicht geeignet.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, den genannten Nachteilen abzuhelfen und unter wirtschaftlich ver- tretbaren Reaktionsbedingungen sowie Vermeidung einer hohen sPS-Degradation ein Verfahren zur Herstellung von funktionali- sierten sPS mit einem Funktionalisierungsgrad zwischen 0,1 und 5 Masse-%, die einen erweiterten Einsatz des funktionalisier- ten sPS als Kopplungsagens und Verträglichkeitsvermittler ges- tatten, zu entwickeln.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach ein Verfah- ren zur Herstellung von funktionalisierten sPS mit einem Funk-

tionalisierungsgrad zwischen 0,1 und 5 Masse-%, dadurch ge- kennzeichnet, dass A) eine Reaktionsmischung, bestehend aus 70 bis 99,5 Masse-% partikelförmigem sPS mit mittleren Teilchendurchmessern im Bereich von 0,01 bis 8 mm, 0,4 bis 20 Masse-% eines Funktionsmonomers (FM) oder FM/Comonomer-Gemisches mit einem Anteil bis 80 Masse- teile Comonomer (CM) und 0,1 bis 10 Masse-% eines organischen peroxidischen Radi- kalbildners mit einer für die gewählte Reaktionstempera- tur (TR) liegenden Halbwertszeit zwischen 2 und 150 min, wobei das Masseverhältnis Monomer (FM + CM)/Radikal- bildner zwischen 0,2 und 20 beträgt, bei einer Dispergiertemperatur (TD) im Bereich zwischen Raumtemperatur (TN) und 120 °C und einer Dispergierzeit (tD) zwischen 1 und 150 min hergestellt, A) die Mischung innerhalb einer Aufheizperiode zwischen 5 und 200 min von der Dispergiertemperatur TD auf die Reaktions- temperatur TR im Bereich zwischen 125 und 200 °C erhitzt, B) das Funktionsmonomer oder Funktionsmonomer/Comonomer- Gemisch bei TR innerhalb einer Reaktionszeit tR zwischen 5 und 300 min unter Aufrechterhaltung einer festen (trocke- nen) Konsistenz der Reaktionsmischung umgesetzt und danach C) aus der Reaktionsmischung mittels Durchleiten von Stick- stoff über einen Zeitraum toes zwischen 20 und 240 min bei einer Desorptionstemperatur TDes zwischen der Reaktionstem- peratur TR und 80 °C der nicht umgesetzte Monomeranteil entfernt, der Restinitiator deaktiviert und nach Abkühlung auf eine Endtemperatur zwischen 100 °C und der Raumtempera- tur TN das trockene funktionalisierte sPS dem Reaktionsge- fäß entnommen wird.

Als zu funktionalisierende syndiotaktische Polystyrole (Rück- gratpolymere) werden insbesondere mittels Metallocen- Katalysatorsystemen hergestellte sPS-Homo-und/oder 0,1 bis 20 Mol-% einpolymerisiertes p-Methylstyrol enthaltende sPS- Copolymere verwendet.

Die Rückgratpolymere sollten im allgemeinen gewichtsmittlere Molekulargewichte Zwischen 50000 und 1000000 g/mol, vor- zugsweise zwischen 100000 und 5000000 g/mol, entsprechend Schmelzflussraten MFR (300°C/1, 2 kg) zwischen 0,1 und 200 g/10 min, vorzugsweise zwischen 1 und 60 g/10 min (nach DIN-ISO 1133), besitzen und in trocken-fließfähiger, insbesondere pul- veriger, körniger und/oder granularer Konsistenz eingesetzt werden.

Als bevorzugte Funktionsmonomere werden ein Carboxyl-oder Säureanhydrid-oder Epoxygruppen enthaltendes Monomer, vor- zugsweise Maleinsäureanhydrid (MSA), Fumarsäure (FS), Acryl- säure (AS) oder Glycidylmethacrylat (GMA), und bei Verwendung von Funktionsmonomer/Comonomer-Mischungen als Comonomer eine ungesättigte unpolare vinylaromatische Verbindung, vorzugswei- se Styrol, und/oder ein (Meth-) Acrylsäureester, vorzugsweise Methylmethacrylat, in Zusammensetzungen zwischen 30 bis 95 Masse-% Funktionsmonomer und 5 bis 70 Masse-% Comonomer einge- setzt.

Als besonders bevorzugtes Funktionsmonomer wird MSA, allein oder als Mischung mit Styrol als Comonomer in Zusammensetzun- gen zwischen 50 bis 90 Masse-% MSA und 10 bis 50 Masse-% Sty- rol, eingesetzt.

Die radikalische Funktionalisierungsreaktion wird zwecks Si- cherung hoher Monomerumsätze und ausreichender Funktionalisie- rungsgrade sowie einer gleichmäßigen Pfropfung vorteilhaft in Gegenwart eines organischen peroxygruppenhaltigen Radikalbild- ners mit Halbwertszeiten von etwa 1/5 bis etwa 1/7 der anzu- wendenden Reaktions-bzw. Verweilzeit bei der gewählten Reak-

tionstemperatur, vorzugsweise mit Halbwertszeiten zwischen 3 und 120 min im Temperaturbereich zwischen 125 und 170 °C, durchgeführt.

Ausgewählte Beispiele für Radikalbildner sind tert.- Butylperoxybenzoat (TBPB) mit einer Halbwertstemperatur nach einer Stunde (Tlh, gemessen mittels DSC-DTA-Analyse verdünn- ter Initiator-Lösung in Monochlorbenzol) von 122 °C, Dicumyl- peroxid (DCUP) mit Tlh von 132 °C, 2,5-Dimethyl-2, 5-di (tert.- butylperoxy) hexan (DHBP) mit Tlh von 134 °C, 2,5-Dimethyl- 2,5-di (tert. -butylperoxy) hexin-3 (DYBP) und Di (tert.- butyl) peroxid (DTBP) jeweils mit Tlh von 141 °C.

Die Angaben zur Polymerisationsmischung von 0,4 bis 20 Masse-% Funktionsmonomer (plus Comonomer) und 0,1 bis 10 Masse-% Radi- kalbildner unterliegen noch der zusätzlichen Bedingung bezüg- lich des einzusetzenden Funktionsmonomer/Radikalbildner- Masseverhältnisses, welches vorzugsweise zwischen 0,5 und 10 gewählt wird.

Der konkrete Einsatz des peroxidischen Radikalbildners, d. h. die Wahl in bezug auf seine chemische Struktur (auch unter Be- rücksichtigung möglicher, gegebenenfalls toxischer Zerfalls- produkte sowie Geruchsbelästigung), Halbwertszeiten und seine Konzentration, wird mit den jeweils aktuellen Reaktionsbedin- gungen, insbesondere TR, tR, Monomer-Konzentration, Form der Monomer-Zugabe (Vorlage Monomermasse ohne oder mit Nachdosie- rung bzw. semi-batch-Fahrweise), gegebenenfalls Zusätzen an üblichen Additiven, insbesondere Wärme-, Licht-und UV- Stabilisatoren, Antioxidantien, Nukleierungsmittel usw., abge- stimmt.

Die Herstellung der Reaktionsmischung, ihre Dispergierung und Aufheizung erfolgen direkt im Reaktionsgefäß oder in einem ge- eigneten separaten Mischer bzw. in einer ähnlichen Vorrich- tung, wobei die Dispergierphase A), mit Dispergierzeiten tD vorzugsweise zwischen 3 und 90 min, und die Aufheizphase B),

mit Aufheizzeiten tA vorzugsweise zwischen 10 und 120 min, zeitlich sich überschneiden oder teilweise bzw. insgesamt zu- sammenfallen können.

Die eigentliche Funktionalisierungsreaktion, d. h. die radika- lische Polymerisation des Funktionsmonomers oder Funktionsmo- nomer/Comonomer-Gemisches, wird bei einer Reaktionstemperatur TR vorzugsweise zwischen 130 und 180 °C, besonders bevorzugt zwischen 140 und 170 °C, in einer Reaktionszeit tR vorzugswei- se zwischen 10 und 180 min, besonders bevorzugt zwischen 20 und 120 min, durchgeführt.

Nach erfolgter Funktionalisierung wird unter Verwendung von Desorptionstemperaturen TDes von vorzugsweise zwischen 170 und 100 °C und Desorptionszeiten tDes von vorzugsweise zwischen 50 und 150 min nicht umgesetztes Funktionsmonomer oder Funktions- monomer/Comonomer-Gemisch aus der Reaktionsmischung mittels Stickstoff-Spülung ausgetrieben und noch vorhandener Restini- tiator deaktiviert.

Dieses der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Fahrre- gime, bestehend aus Dispergier-Stufe bei Temperaturen TD < 125 °C, d. h. un- terhalb TR, Reaktions-Stufe bei einer TR oberhalb 125 °C und Desorptions-Stufe bei einer unterhalb der jeweils maxi- malen TR liegenden TDes ist vorteilhaft für die Temperaturführung und den Ablauf des gesamten Prozesses sowie die schonende Behandlung des Reakti- onsproduktes, insbesondere auf Grund der Vermeidung von Tempe- raturerhöhungen auf oberhalb TR für die der Reaktion nachfol- gende Monomerrest-Entfernung und Initiatorrest-Deaktivierung.

Nach erfolgter Monomer-Desorption und Initiatorrest- Deaktivierung wird das Reaktionsprodukt üblicherweise weiter auf eine Temperatur unterhalb 100 °C bis maximal auf Raumtem- peratur TN abgekühlt und dem Reaktor entnommen.

Der Vorteil der Modifizierung in fester Phase liegt gegenüber der Schmelzemodifizierung besonders in der Erreichung höherer Funktionalisierungsgrade und gegenüber einer möglichen sPS- Lösungspfropfung besonders im Verzicht auf den Einsatz organi- scher Lösungsmittel und der dadurch ereichten Wirtschaftlich- keit, da mittels aufwendiger Maßnahmen nach dem Modifizie- rungsschritt kein Lösungsmittel abgetrennt und zurückgewonnen werden muss.

Die Festphasen-Funktionalisierung in einem Temperaturbereich deutlich unterhalb der für reaktive Extrusionsbedingungen an- zuwenden Reaktionstemperaturen basiert auf dem Einsatz von trocken-fließfähigem sPS als Rückgrat-Polymer, bevorzugt in Form fein-bis grobteiliger Pulver, wie sie auch im techni- schen Prozess der sPS-Herstellung anfallen können, womit-auf überraschende Weise-solche sPS-Pulver einer besonders wirt- schaftlichen Verwendung zugeführt werden.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß modifizierten sPS- Produkte ist ihre deutlich geringere Verfärbung gegenüber ver- gleichbaren Schmelze-Pfropfprodukten. Die mit den erfindungs- gemäßen pfropfmodifizierten sPS ausgerüsteten Polymer- Formmassen, wie besonders Polymerblends und/oder-composites, zeichnen sich durch ein hohes Niveau ihrer mechanischen Kenn- werte, insbesondere bezüglich der Schlag-und Kerbschlagzähig- keit, der Zugfestigkeit und dem Elastizitätsmodul, aus.

Dieses hohe Eigenschaftsniveau basiert auf der Einschränkung des für die Schmelzepfropfung üblichen sPS-Molmassenabbaus bzw. -entsprechend der spezifischen Verwendung-auf der ge- zielten Einstellung der sPS-Molmassen-Degradation, d. h. des für den speziellen Einsatz erforderlichen Molekulargewichtes, und darüber hinaus auf der effektiven"Pfropf"-Struktur des erhaltenen funktionalisierten sPS, charakterisiert durch eine sehr gleichmäßige Verteilung von an der sPS-Rückgratkette an- gehängten ("aufgepfropften") Bernsteisäureanhydrid-und MSA-

Gruppen bzw. Carboxyl-oder Epoxygruppen, deren Zusammenset- zung und Länge mittels spezifisch gewählter Comonomerkon- zentrationen (FM/CM-Verhältnisse) hinsichtlich Länge und Zu- sammensetzung der Pfropfseitenketten (Spacer) beeinflusst wer- den kann.

Das erhaltene hohe mechanische Kennwertniveau für die mittels Festphasenpfropfung funktionalisierten sPS selbst und beson- ders für die mit ihnen modifizierten Polymer-Blends und- Composites war in keiner Weise vorherzusehen, da der Festpha- senprozess gegenüber der Schmelze-und Lösungspfropfung im allgemeinen als inhomogener Prozess charakterisiert wird.

Die erfindungsgemäßen funktionalisierten sPS werden bevorzugt als adhäsives Beschichtungsmaterial auf metallischen und ande- ren Oberflächen sowie als Verträglichkeitsvermittler in sPS enthaltenden Polymer-Blends, wie z. B. sPS/Polyamid-Blends, und/oder reaktiver Koppler in Polymer-Composites, wie z. B. sPS/Glasfaser-Compounds, die gegebenenfalls weitere Elastomer- und/oder Polymerkomponenten enthalten können, verwendet.

Die erfindungsgemäß funktionalisierten sPS werden durch nach- folgende Beispiele erläutert, ohne darauf beschränkt zu sein.

Beispiel 1 In einen temperierbaren und mit einem Rührer ausgerüsteten, vertikalen Reaktor (Länge/Durchmesser-Verhältnis : 2,5 zu 1) werden 100 Masseteile sPS mit einem mittleren Teilchendurch- messer (dk) von 0,25 mm, M, von 260000 g/mol, MFR (300°C/1, 2 kg) von 19 g/10 min und einem Schmelzpunkt von 270 °C vorge- legt. Anschließend werden 5 Masseteile MSA und 4 Masseteile Dicumylperoxid (DCUP) hinzugefügt und der Reaktor mittels Stickstoff sauerstofffrei gespült.

Nach 20 minütiger Dispergierung bei 60 °C unter Stickstoff- Atmosphäre wird der Reaktor mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 2,0 °C/min auf TR=152 °C erhitzt.

Danach wird die Reaktionsmischung unter Rühren auf einer kon- stanten Reaktionstemperatur TR von 152 °C gehalten.

Nach 60 min wird die Reaktion beendet, indem 40 Volumenanteile Stickstoff pro Reaktor-Volumenanteil und Stunde durch das Re- aktionsprodukt geleitet werden.

Nach einer Desorptionszeit taes von 120 min ist das Reaktions- produkt auf 108 °C abgekühlt. Es wird dann nach weiterer Ab- kühlung auf etwa 50 °C dem Vorratsbehälter zugeführt, woraus es zur nachfolgenden Kennwertbestimmung entnommen wird.

Ermittelt werden : Ausbeute (Auswaage des Reaktionsproduktes) Gehalt an Carbonsäure (CS, berechnet auf Masse-% MSA oder AS) mittels Rücktitration der durch den Carbonsäureanteil nicht neutralisierten Kalilauge, indem eine 2 g-Probe der Ausbeute sechs Stunden mit einer Mischung aus 100 ml Xylol und 20 ml 0,1 molarer methanolischer Kalilauge bei 80 °C behandelt und nach Zugabe eines Tropfens Phenolphthalein mittels 0,1 molarer Salzsäure titriert wird : - für obengenannte Ausbeute der Masseanteil CS und für den im siedenden Methanol erhaltenen Rückstand, d. h., den vom Polypropylen-Rückgrat chemisch gebundenen ("gepfropften") MSA-oder AS-Masseanteil CSex, der soge- nannte Funktionalisierungsgrad.

Außerdem sind bestimmt worden : der mittels Methanol bei Raumtemperatur TN gelöste Anteil der Ausbeute, ein niedermolekulareres Monomer-Peroxid- Reaktionsprodukt PMSA, und der mittels siedendem Methanol aus dem Extrakt ermittelte Anteil an oligomeren Peroxid-Reaktionsprodukt PMSAex MFR-Werte entsprechend DIN-ISO 1133 (bei 290 °C/1, 2 kg Auf- lagegewicht bzw. 270 °C/1, 2 kg Auflagegewicht).

Erhaltene Kennwerte für das gemäß Beispiel-Nr. 1 erhaltene ma- leinierte sPS : Auswaage 105,20 Masseteile PMSA-Anteil 0,05 Masse-% Carbonsäuregehalt CS 1,99 Masse-% PMSAex-Anteil 0,04 Masse-% Maleinierungsgrad CSex 1, 94 Masse-% MFR (270 °C/1, 26 kg) 3,5 g/10 min Beispiele 2 bis 10 Entsprechend der in Beispiel 1 beschriebenen Prozessführung werden unter Verwendung von jeweils zwei verschiedenen sPS- Rückgratpolymeren, Funktionsmonomeren (MSA und AS) und peroxi- dischen Initiatoren sowie gegebenenfalls unter Zusatz von Sty- rol als Comonomer und Tris- (nonylphenyl)-phosphit (TNPP) als Antioxydans weitere erfindungsgemäße funktionalisierte sPS- Produkte hergestellt. Dabei werden sowohl die Monomer-und I- nitiatorkonzentrationen als auch die Reaktionsbedingungen und das Fahrregime (Dispergierung, Aufheizung, Reaktion, Aufarbei- tung), einschließlich Form der Zugabe der Reaktionskomponenten (einmalige Vorlage aller Reaktionskomponenten oder Nachdosie- rung von MSA und Styrol) variiert.

Verwendet werden nachfolgende Reaktionskomponenten : sPS-Rückgrat : - obengenanntes pulveriges (nur Nr. 4 als Granulat) sPS mit MFR (300/1,2) von 19 g/10 min ("sPS-19"in den Beispielen 2-6) - pulveriges sPS mit MFR (300/1, 2) = 12 g/10 min ("sPS-12" in Beispielen 7-10) Monomere : - MSA und AS (2,5 bis 9 Masse-%, bezogen auf vorgelegtes sPS) - Styrol (0,5 bis 2 Masse-%, bezogen auf vorgelegtes sPS) Peroxide : - DCUP und DHEP (1 bis 4 Masse-%), Chargen-und semibatch- Technologie

In Tabelle 1 sind als Verfahrensparameter aufgeführt : verwendetes sPS-Rückgrat (Spalte 1) Peroxidart und-konzentration in Masse-% (Spalten 2 und 3) Monomer-Konzentration in Masse-% (Spalte 4 : MSA, AS ; Spalte 5 : Styrol) Aufheizzeit (tA) in min (Spalte 6) Reaktionstemperatur (TR) in °C und Reaktionszeit (tR) in min (Spalten 7 und 8) 10. Desorptionszeit (tDes) in min (Spalte 9) Entsprechend Beispiel 1 sind folgende Prozeßstufen übernommen worden : (A) 20 min Dispergierung der Reaktionsmischung bei TD= 50-70 °C (B) Aufheizung von TD entsprechend (A) auf TR (C) Chargen-Fahrweise, Ausnahme Beispiele 5 und 10, wo glei- che Mengen MSA bzw. MSA/Styrol zweimal nachdosiert wor- den sind.

(D) Beendigung der Desorption (Einstellung des Durchleitens von N2 durch das Produkt) nach erreichter Reaktionspro- dukt-Temperatur von 90-130 °C.

Zum Vergleich ist in Tabelle 1 die Herstellung von zwei mit- tels Schmelzepfropfung bei TR von 300 °C maleinierten sPS (Vgl. 2A und Vgl. 7A) unter Verwendung von 2,3-Dimethyl-2, 3- diphenylbutan (DDPB) als Initiator angegeben.

Tabelle 1 Bsp. -Nr. Initiator-Initiator FM Styrol tA TR tR toes [min] sPS-Rückgrat Art [Ma.-%] [Ma.-%] [Ma.-%] [min] [°C] [min] 1 sPS-19 DCUP 5 MSA 46 152 60 120 2 sPS-19 DCUP 2,3 3 MSA 0, 5 45 155 60 100 Vgl. 2A DDPB 2 3 MSA 20 310 5 150 sPS-19 3 sPS-19 DCUP 3 3 MSA 0,5 40 152 60 120 Granulat + 0,3 TNPP 4 DCUP 1 2, 5 AS 0,5 25 135 60 90 sPS-19 + 0, 5 TNPP 5 sPS-19 DCUP 3 3 MSA + 0,5 30 155 90 120 MSA-+Styrol-2x3 MSA + 2x0,5 Nachdosie-F 9 MSA + 0,3 TNPP rung 6 DHEP 2,3 3 MSA 0, 5 50 160 60 120 sPS-19 + 0, 5 TNPP 7 DCUP 2,3 3 MSA 0,5 90 155 60 90 sPS-12 + 0,3 TNPP Vgl. 7A DDPB 1 3MSA 20 300 7 120 sPS-12 8 DCUP 2,3 3 MSA 0,5 30 160 60 120 sPS-12 + 0, 3 TNPP 9 sPS-12 DHEP 2,3 3 MSA 2 30 165 45 100 10 sPS-12 DCUP 3 3 MSA 2 x 0, 5 60 145 75 120 MSA-+Styrol-+ 3 MSA + 0,3 TNPP Nachdosie- rung Tabelle 2 Bspl.-Nr. sPS-MFR [g/10 min] [CS] [CSex] [PMSAex] VM in sPS/ Rück rat 290/1,2 270/1,2 [Masse-%] [Masse-%] [Masse-%] PA 6. 6-Blend 1 sPS-19 3, 5 1, 99 1, 94 0, 04 1 2 sPS-19 63 1, 34 1, 24 0, 08 2 Vgl. 2A 45 0,85 0,58 0,21 5 sPS-19 3 sPS-19 23 1, 14 0, 58 0, 33 3 4 sPS-19 77 1, 34 1, 23 0, 04 2 5 sPS-19 85 2, 86 2, 31 0, 30 1 6 sPS-19 77 1, 17 0, 72 0, 41 3 7 sPS-12 60 1, 32 1, 16 0, 15 2 Vgl. 7A 112 37 0,96 0,45 0,35 5 sPS-12 8 sPS-12 43 1, 94 1, 84 0, 14 1 9 sPS-12 26 1, 39 1, 04 0, 25 2 10 sPS-12 54 2, 37 1, 85 0, 42 1

In Tabelle 2 sind die für die Bewertung der Reaktionsprodukte als Verträglichkeitsvermittler in Polymer-Blends, insbesondere sPS/Polyamid-Blends, und/oder als reaktive Koppler in Polymer- Composites, insbesondere glasfaser-verstärktem sPS, wichtigen Kennwerte aufgeführt : - MFR (290 °C/1, 26 kg) bzw. MFR (270 °C/1, 26 kg), in g/10 min (Spalte 2) - umgesetzter MSA-oder AS-Anteil (CS) und chemisch gebunde- ner ("gepfropfter") MSA-oder AS-Anteil im Extraktionsrückstand (CSex) in Mas- se-% (Spalten 3 und 4)

extrahierter (gelöster)"Homo-Oligomer"-Anteil (PMSAeX), in Masse-% (Spalte 5) Bewertung der Verwendbarkeit der funktionalisierten sPS als Verträglichkeitsvermittler (VM) in Blends der Zusammenset- zung 80-60 Masse-% PA 6.6 und 20-40 Masse-% sPS, davon 5-15 Masse-% funktionalisiertes sPS (Produkte gemäß Bspl.-Nr. 1 bis 10) : von Note 1-sehr gut sowie 2-gut geeignet ; 3- noch geeignet ; Note 5-sehr schlecht/nicht geeignet (Spal- te 6).

Die Ergebnisse zeigen, dass die erfindungsgemäß modifizierten sPS-Produkte Funktionalisierungsgrade (CSex-Werte) > 0,5 Mas- se-% (entsprechend o. a. Beispielen von 0,58 bis 2,31 Masse-%) besitzen, die deutlich größer als die der unmittelbar ver- gleichbaren Schmelze-Pfropfprodukte Vgl. 2A und Vgl. 7A sind.

Darüber hinaus weisen die für die erfindungsgemäß funktionali- sierten sPS ermittelten MFR-Werte einen-im Vergleich zu den unter Schmelze-Pfropfbedingungen unkontrolliert degradierten funktionalisierten sPS-geringeren MFR-Anstieg auf.

Insgesamt ist zu erkennen, dass durch Wahl der konkreten Pro- zessparameter (Temperatur/Zeit-Regime, beanspruchte Initiator- /FM-Konzentrationen, CM-Anteil, gewählte Monomer/Initiator- Masseverhältnisse) spezifische Funktionalisierungsgrade und die für die verschiedenen Einsatzgebiete geeigneten MFR-Werte einstellbar sind.