DE10008473A1

DE10008473A1 - Metalloxide enthaltende Kunststoffkomposite

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Publication number: DE10008473A1
Application number: DE10008473A
Authority: DE
Inventors: Gregor Kaschel; Juan Gonzalez-Blanco; Jochen Mahrenholtz; Cliff Scherer; Stefanie Klingelhoefer; Werner Hoheisel; Jens Sicking; Lars Krueger; Ingo Steffens
Original assignee: Bayer AG; Wolff Walsrode AG
Current assignee: Bayer AG; Dow Produktions und Vertriebs GmbH and Co OHG
Priority date: 2000-02-24
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2001-08-30

Abstract

Die Erfindung betrifft Kunststoffkomposite auf Basis von feinpartikulären Füllstoffen bzw. Füllstoffen, die oxidische Metallverbindungen enthalten und Verfahren zu ihrer Herstellung.

Description

Die Erfindung betrifft UV-absorbierende Kunststoffkomposite auf Basis von fein partikulären Füllstoffen, die oxidische Metallverbindungen enthalten und Verfahren zu ihrer Herstellung. Besonders bevorzugt sind dabei Kunststoff-Folien aus Polyamid und (thermoplastischem) Polyurethan, die den darin verpackten Produkten wie bei spielsweise Lebensmittel einen verbesserten UV-Schutz ermöglichen und trotzdem ihre Transparenz beibehalten.

Handelsübliche UV-Absorber auf molekularer Basis wie beispielsweise Tinuvine der Fa. Ciba können aus toxikologischen Gründen nicht in Polymerfolien für Lebens mittelverpackungen eingesetzt werden. Bei der Verwendung von partikulären UV- Schutzmitteln wie beispielsweise Titandioxid, Cerdioxid ist beim Einarbeiten kommerzieller Pulver eine starke Trübung und Stippenbildung der Folien aufgrund einer Agglomeration der Pulver festzustellen, welche nicht zu den gewünschten Pro dukteigenschaften führt.

Daher bestand die Aufgabe in der Herstellung von Kunststoffkompositen mit parti kulären UV-Schutzmitteln, die neben dem gewünschten UV-Schutz der Kunststoffe und des Verpackungsgutes eine stippenfreie Kunststoffoberfläche aufweisen.

Füllstoffe werden in Kunststoffen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften (z. B. E-Modul, Schlagzähigkeit, Zugfestigkeit), zur Erhöhung der Hitzestabilität, der thermischen- und elektrischen Leitfähigkeit, der Verbesserung der UV-Stabilität oder für farbgebende Eigenschaften eingesetzt. Sie werden in der Regel mit einem Massenanteil bis zu 60 Gew.-% zugesetzt. Beispiele für solche Füllstoffe sind: Talk, Glimmer, Kaolin, Glasfasern, Oxide, Russ, Stärke.

Die meisten Füllstoffe werden erst nach einer Oberflächenbehandlung eingesetzt. Dabei erfolgt eine Oberflächenbehandlung (bzw. Oberflächenmodifizierung) z. B. mit Polymeren, um eine gute Kompatibilität der Füllstoffe in der Kunststoffmatrix zu erreichen.

Aus der DD-A-02 79 681 sind bereits Verfahren bekannt geworden, durch welche feinpartikuläre Suspensionen oxidischer Partikel durch Nasszerkleinerung (Nass mahlung) als Füllstoffe für Kunststoffe bereitgestellt werden können. Dabei werden nach dem Nasszerkleinerungsprozess Partikel mit einer Korngröße < 1 µm erhalten.

Aus der DD-A-02 84 684 ist ein Nassmahl-Verfahren zur Herstellung von Schicht silicaten (Kaolinit) bekannt geworden, nach dem ausweislich der letzten Zeile der Zusammenfassung dieses Dokuments der Eindruck entstehen könnte, dass Partikel durchmesser von 0,05 bis 0,3 µm, also auch bis herab zu 0,05 µm (entsprechend 50 nm), erhalten werden könnten. Bei dieser Angabe handelt es sich offenbar um einen Druckfehler, denn auf Seite 2 des Dokuments wird im Abschnitt "Darlegung des Wesens der Erfindung", Zeile 8, gesagt, dass der Mahlsuspension 0,05 bis 0,3 Massenanteile in % des zu mahlenden Kaolins an kationischen Dispergierhilfsmitteln zugesetzt werden sollen.

Die Herstellung von Suspensionen mit einem mittleren Partikeldurchmesser kleiner als 100 nm wurde nach diesem Verfahren bisher nicht beschrieben. (M. Pahl: Zer kleinerungstechnik, Verlag TÜV Rheinland; K. Höffl: Zerkleinerungs- und Klassier maschinen, Springer Verlag). M. Pahl und K. Höffel erwähnen zwar den Partikel bereich der nasszerkleinerten Suspensionen auf Partikelgrößen kleiner als 10 µm ohne dabei eine untere Grenze explizit anzugeben oder eine Lehre zur Verfügung zu stellen, wie Suspensionen derartig kleiner Partikel hergestellt werden könnten. Aus dem Leistungsangebot des IKTS (Fraunhofer Institut für keramische Technologien und Sinterwerkstoffe) in Dresden werden keramische Hochleistungsmahlkugeln für den Zerkleinerungsbereich zwischen 0,1-200 µm angeboten. Hier ist der Nasszer kleinerungsbereich bis herab zu 0,1 µm definiert.

Weit verbreitete feinpartikuläre Füllstoffe für Kunststoffe mit Primärpartikelgrößen < 100 nm sind beispielsweise Siliciumdioxid (Aerosil®) und Russ: Aerosil® (Degussa AG; Schriftenreihe Pigmente: Hydrophobes Aerosil®, Herstel lung, Eigenschaften und Anwendungen) weist Primärpartikel von 5 bis 50 nm Durchmesser auf; Russ (Degussa AG; Schriftenreihe Pigmente: Degussa-Russpig mente und Pigmentruss-Präparationen für Kunststoffe) mit Primärpartikeldurch messern von 10 bis 100 nm. Beide Produkte selbst bestehen jedoch aus Agglomera ten von Primärpartikeln. Diese sogenannten Sekundärpartikel haben Durchmesser im Bereich mehrerer hundert nm.

Feinpartikuläre Pulver mit einem Primärpartikeldurchmesser < 100 nm neigen auf grund der hohen von der Waalschen Kräfte zur Agglomeration; für Pasten wirken zusätzlich die stärkeren Kapillarkräfte, so dass es nicht möglich ist, die Vorteile dieser Pulver zu nutzen (Nanostructured Materials 8(4), 399 (1997)). Bei einer Aggregation dieser feinpartikulären Pulver, beispielsweise durch Sintern, partielles anschmelzen oder Oberflächenreaktionen entstehen Sinterbrücken, die eine Redispergierung nicht mehr ermöglichen (Nanostructured Materials, ibid.).

Weitere feinpartikuläre Füllstoffe für Kunststoffe sind beispielsweise kolloidale SiO₂-Suspensionen mit Primärpartikeldurchmessern zwischen 5-150 nm (DD-A- 02 32 288) und BaSO₄ mit einem mittleren Partikeldurchmesser kleiner als 200 nm (EP-A-0 354 609).

Aus der DE-A-195 40 623 ist bekannt, dass bei agglomeratfreiem Einbau feinpar tikulärer Teilchen in organische bzw. organisch modifizierter anorganischer Partikel in polymere Matrices ein bis dahin unbekannter qualitativer Sprung in z. B. den mechanischen und thermodynamischen Eigenschaften entstehen kann, der die Gebrauchseigenschaften derartiger Kompositmaterialien nachhaltig verbessert. Ent scheidend dafür ist, dass die Füllstoffe nicht als agglomeriertes Pulver, sondern in Form einer stabilisierten, (im wesentlichen) agglomeratfreien Suspension in die Matrixphase integriert und (gegebenenfalls durch eine geeignete Oberflächenmodifizierung der Teilchen) der agglomeratfreie Zustand auch im endgültigen Komposit material bestehen bleibt. Aus der gleichen Publikation ist bekannt, dass zu käuflichen kolloidalen Suspensionen oder frisch gefällten Suspensionen, bestehend aus anorga nischen Partikeln im feinpartikulären Bereich (< 200 nm), Oberflächenmodifikatoren mit einem Molekulargewicht < 500 zugesetzt werden, die eine Agglomeration der Partikel in der Kunststoffmatrix verhindern sollen.

Bisher bekannt gewordene Verfahren, z. B. aus DE-A-195 40 623, beschreiben den Einsatz von kommerziellen kolloidalen Suspensionen, die meistens aus Fällungs reaktionen erhalten werden, bestehend aus anorganischen Partikeln im feinpartiku lären Bereich mit Partikelgrößen kleiner als 200 nm. Diesen Suspensionen wurden Dispergiermittel (Oberflächenmodifikatoren) mit einem Molekulargewicht kleiner 500 zugesetzt, um eine Agglomeration der Partikel in der Kunststoffmatrix zu ver hindern.

Dieses Verfahren hat jedoch zum Nachteil, dass kolloidale Suspensionen meistens in Wasser ausgefällt werden. Weiterhin muss bei diesem Verfahren die meist wässrige Phase gegen organische Lösemittel und/oder reaktive Monomere ersetzt werden; dies ist mit einem hohen wirtschaftlichen Aufwand verbunden. Weiterhin hat dieses Ver fahren zum Nachteil, dass es dabei zu einer Agglomeration der Primärpartikel kommen kann.

Überraschenderweise wurde gefunden, dass UV-absorbierende Kunststoffkomposite auf Basis von feinpartikulären Füllstoffen, die oxidische Metallverbindungen ent halten, hergestellt werden können nach dem im folgenden beschriebenen Verfahren, wobei die Transparenz der Formkörper erhalten bleibt. Besonders bevorzugt sind dabei Kunststoff-Folien aus Polyamid und (thermoplastischem) Polyurethan, insbe sondere sollen sie den darin verpackten Produkten wie beispielsweise Lebensmitteln einen verbesserten UV-Schutz ermöglichen.

Die Primärpartikelgröße der eingesetzten oxidischen Metallverbindungen liegt für sphärische Partikel zwischen 0,5 - 50 nm. Für nadelförmige (bzw. ellipsoide) Partikel weist die längste Achse einen Wert kleiner als 300 nm auf. Diese Partikel, Agglome rate oder Aggregate werden erfindungsgemäß nasszerkleinert.

Überraschenderweise konnten gemäß vorliegender Erfindung aus feinpartikulären oxidischen Metallverbindungen durch Nasszerkleinerung konzentrierte Suspensionen mit einem mittleren Partikeldurchmesser kleiner als 100 nm hergestellt werden. Die Suspensionen wurden in den Lösemitteln, bzw. reaktiven Monomeren hergestellt, wie sie für die anschließende Polymerisation zu den entsprechenden Kunststoff kompositen benötigt werden.

Anschließend wurde die Suspensionen, gegebenenfalls nach weiterem Verdünnen mit Monomeren, zu einem Kunststoffkomposit polymerisiert.

Die Nasszerkleinerung in der Rührwerkskugelmühle erfolgte in Gegenwart von Dispergiermitteln mit einer Molmasse Mw < 500. Die so hergestellten Suspensionen zeigen eine hohe Agglomerations- und Sedimentationsstabilität.

Das Potential, UV-Licht zu absorbieren, kann bereits an den TiO₂ enthaltenden Suspensionen bestimmt werden. Es zeigt sich, dass nadelförmige Teilchen sogar eine höhere Absorptionseffizienz aufweisen als kugelförmige Partikel. Durch diesen Effekt lässt sich beim Einbau nadelförmiger Teilchen in ein Kunststoffkomposit ein noch effektiverer UV-Schutz realisieren als bei Verwendung der gleichen Masse sphärischer Partikel. Folgende Tabelle stellt den Absorptionskoeffizienten (als Funk tion der Wellenlänge) einer Suspension bestehend aus nadelförmigen Primärpartikeln mit einer Länge von ca. 80 nm und einer Dicke von ca. 10 nm dem von sphärischen Primärpartikeln (Durchmesser ca. 10 nm) gegenüber.

Der mittlere Partikeldurchmesser der Suspensionen wird als der d₅₀-Wert nach der Ultrazentrifugenmethode (Massenverteilung) definiert. d₅₀ bedeutet dabei, dass 50% der Partikel (bezogen auf die Masse) kleiner als die angegebene Größe sind.

Ein wichtiger Punkt beim UV-Schutz vieler polymerer Materialien ist, dass der UV- Absorber sich optisch neutral verhält. Insbesondere bei transparenten Kunststoffen sollte der UV-Absorber nicht wesentlich zur Lichtstreuung und somit zur Trübung des Komposits beitragen. Da die Effizienz für die Lichtstreuung proportional zum Volumen eines Teilchens zunimmt, ist ein Zerbrechen der Nadeln in kleinere Einheiten vorteilhaft, um eine Trübung des Kunststoffkomposits minimal zu halten.

Es ist deshalb besonders vorteilhaft, dass in dem hier vorgestellten Verfahren die Partikel mit nadelförmiger Morphologie zerbrochen werden konnten bzw. dass eine Echtzerkleinerung der Partikel vorliegt.

In den Kunststoff-Folien bevorzugt eingearbeitet sind isolierte Primärpartikel nadel förmiger Morphologie, die gegenüber der Ausgangspartikelgröße durch das Verfah ren der Nasszerkleinerung etwa auf die Hälfte der Ausgangsgröße der längsten Achse der Primärpartikel echtzerkleinert wurden. Durch die echtzerkleinerten nadelför migen Primärpartikel in den Kunststoff-Folien konnte eine geringere Trübung des Komposits im Vergleich zu den nicht echtzerkleinerten Primärpartikeln nadelför miger Morphologie erreicht werden.

Bevorzugt werden Polymerkomposite auf Polyamidbasis und auf (thermoplastischer) Polyurethanbasis mit Titandioxid und Cerdioxid als Füllstoffen. Besonders bevorzugt sind dabei Polyamidfolien und (thermoplastische) Polyurethanfolien und Polyesterfolien mit einer Kunststoffdicke von kleiner als 200 µm. Weiterhin bevorzugt sind Kunststoffolien aus Polycarbonat, Polyethylen und Polypropylen.

Kunststoffkomposite, die magnetische Oxide wie beispielsweise Magnetit oder Mag hemit als Füllstoffe enthalten, zeigen magnetische Eigenschaften.

Gegenstand der Anmeldung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Kunststoff komposite zur Herstellung von Formkörpern.

Weiterhin sind Gegenstand Formkörper, hergestellt aus erfindungsgemäßen Kunst stoffkompositen und die in den Ansprüchen beschriebenen Verfahren.

Gegenstand der Anmeldung sind weiterhin erfindungsgemäße Kunststoffkomposite, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidische Verbindung als Primärpartikel, Agglo merat, Aggregat und/oder als Mischung davon vorliegt, wobei die Agglomerate sowie Aggregate eine mittlere Partikelgröße von weniger als 100 nm aufweisen.

Gegenstand der Anmeldung sind Kunststoffkomposite enthaltend wenigstens eine feindispers verteilte oxidische Verbindung (Komponente a) mit einer mittleren Partikelgröße von kleiner als 100 nm, bei der es sich um ein Oxid der Elemente Ti, Zn, Sn, W, Mo, Ni, Wi, Ce, In, Hf, Fe handelt, wobei von diesen Oxiden einzelne oder Mischungen von Oxiden aus dieser Gruppe verwendet werden können und/oder Umsetzungsprodukte von Oxiden der Metalle der vierten, fünften und sechsten Nebengruppe (IVb, Vb, VIb) des PSE mit Hydroxiden und/oder Carbonaten der Metalle der ersten und zweiten Hauptgruppe (I, II) des PSE.

Weiterer Gegenstand sind erfindungsgemäße Kunststoffkomposite, dadurch gekenn zeichnet, dass die Kunststoffmatrix aus Polyamidfolien mit einer Dicke kleiner als 200 mm besteht und die Titandioxidpartikel im Komposite eine ellipsoide Morpho logie aufweisen und die längste Achse kleiner als 50 nm, bevorzugt kleiner als 40 nm ist.

Gegenstand der Anmeldung sind auch erfindungsgemäße Kunststoffkomposite, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmatrix aus Polyamidfolien mit einer Dicke kleiner als 200 µm besteht, wobei die Polyamidfolie auch Bestandteil einer Verbundfolie sein kann.

Die Erfindung betrifft Kunststoffkomposite enthaltend wenigstens ein Oxid der Elemente Ti, Zn, Sn, W, Mo, Ni, Wi, Ce, In, Hf, Fe, wobei von diesen Oxiden einzelne aber auch Mischungen von Oxiden aus dieser Gruppe verwendet werden können und/oder Umsetzungsprodukte von Oxiden der Metalle der vierten, fünften und sechsten Nebengruppe (IVb, Vb, VIb) des Periodensystems (PSE) mit Hydroxi den und/oder Carbonaten der Metalle der ersten und zweiten Hauptgruppe (I, II) des PSE, wie zum Beispiel BaTiO₃, CaTiO₃, SrTiO₃, BaZrO₃, CaZrO₃, SrZrO₃, mit einer sphärischen Morphologie und einer mittleren Primärpartikelgröße von weniger als 50 nm, bevorzugt weniger als 30 nm und besonders bevorzugt weniger 15 nm und/oder einer nadelförmigen bzw. ellipsoiden Morphologie, wobei die längste Achse kleiner als 100 nm ist.

Die Erfindung betrifft weiterhin die Herstellung dieser Kunststoffkomposite basie rend auf durch Nasszerkleinerung erhaltenen Suspensionen enthaltend Verbindungen der Komponente a),

a) gegebenenfalls einem Dispergiermittel mit einer Molmasse Mw < 500
b) gegebenenfalls Wasser und/oder ein organisches Lösemittel
c) ein oder mehrere Monomere
d) gegebenenfalls weitere an sich übliche Hilfsstoffe wie beispielsweise Tenside und Polymere, bevorzugt Tenside.
e) gegebenenfalls einem pH-Regulator

Anschließend setzt man den erfindungsgemäßen Suspensionen - gegebenenfalls einen weiteren Anteil - der Komponente (d) sowie gegebenenfalls erforderliche Poly merisationsinitiatoren zu. Anschließend erfolgt die Polymerisation in auf dem Fach mann an sich bekannter Weise, z. B. durch eine Temperaturerhöhung.

Komponente a)

Zu den Verbindungen der Komponente a) gehören wenigstens ein Oxid der Elemente Ti, Zn, Sn, W, Mo, Ni, Wi, Ce, In, Hf, Fe, wobei von diesen Oxiden einzelne aber auch Mischungen von Oxiden aus dieser Gruppe verwendet werden können und/oder Umsetzungsprodukte von Oxiden der Metalle der vierten, fünften und sechsten Nebengruppe (IVb, Vb, VIb) des Periodensystems (PSE) mit Hydroxiden und/oder Carbonaten der Metalle der ersten und zweiten Hauptgruppe (I, II) des PSE, bevorzugt BaTiO₃, CaTiO₃, SrTiO₃, BaZrO₃, CaZrO₃, SrZrO₃, mit einer sphärischen Morphologie und einer mittleren Primärpartikelgröße von weniger als 50 nm, bevor zugt weniger als 30 nm und besonders bevorzugt weniger 15 nm und/oder einer nadelförmigen bzw. ellipsoiden Morphologie, wobei die längste Achse kleiner als 300 nm, bevorzugt kleiner 200 nm, besonders bevorzugt kleiner 100 nm ist.

Die erfindungsgemäß einzusetzenden Oxide können beispielsweise mit den folgen den Verfahren hergestellt werden: Flammhydrolyse, Flammpyrolyse, Plasmaverfah ren, Sol-Gel-Prozesse, kontrollierte Nukleation- und Wachstumsprozesse sowie Emulsions- und Mikroemulsionsverfahren.

Die Morphologie und mittlere Partikelgröße der Primärpartikel der Pulver und Pasten der Oxide kann mit Hilfe von elektronenmikroskopischen Aufnahmen bestimmt werden.

Vorzugsweise beträgt sie weniger als 50 nm, bevorzugt weniger als 30 nm und besonders bevorzugt weniger als 15 nm. Die Primärpartikel der Oxide können eine sphärische Morphologie besitzen. Sie können auch in Form ihrer Agglomerate bzw. Aggregate vorliegen, wobei diese eine mittlere Teilchengröße von weniger als 100 nm besitzen.

Die Primärpartikel können auch nadelförmig bzw. ellipsoider Morphologie sein. Die längste Achse sollte weniger als 300 nm betragen, bevorzugt weniger als 200 nm und besonders bevorzugt weniger als 100 nm.

Besonders bevorzugte Verbindungen der Komponente a) sind Titandioxid und Cerdioxid.

Eine weitere besonders bevorzugte Komponente (a) ist auch BaTiO₃.

Weiterhin bevorzugt sind Eisenoxide (Hämatit, Maghemit, Goethit, Magnetit).

Zu den bevorzugten Oxiden gehören auch Oxide mit einer endlichen Magnetisierung, beispielsweise Ferrite, insbesondere Maghemit und Magnetit.

Die in den erfindungsgemäßen Kunststoffkompositen enthaltenen Verbindungen der Komponente (a) können entweder in Form ihrer Primärpartikel, Agglomerate bzw. Aggregate von Primärpartikeln oder Mischungen der beiden vorliegen. Als Agglo merate bzw. Aggregate seien Teilchen verstanden, in denen mehrere Primärpartikel über von der Waals-Kräfte miteinander in Wechselwirkung stehen, oder in denen die Primärpartikel durch Oberflächenreaktion oder "Versinterung" während des Herstellungsverfahrens miteinander verbunden sind.

Dabei können die Primärpartikel gegebenenfalls zusätzlich eine Umhüllung mit min destens einem weiteren anorganischen Oxid aufweisen, bevorzugt ist dafür Silicium dioxid, Zirkoniumdioxid und Aluminiumoxid.

Die Komponente (a) wird vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 25 Gew.-%, insbesondere von 10 bis 25 Gew.-%, besonders bevorzugt von 15 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtpräparation.

Komponente b)

Als Dispergiermittel der Komponente (b) werden Moleküle mit einer Molmasse M_w von 500 bis 1 000 000, bevorzugt 1000 bis 500 000 und besonders bevorzugt von 10 000 bis 250 000. Die Dispergiermittel können nichtionische, anionische kationische oder amphotere Verbindungen sein.

Als polymere Dispergiermittel sind beispielsweise die Verbindungen, die im Ver zeichnis "Water-Soluble Synthetic Polymers: Properties and Behavior" (Volume I + II by Philip Molyneux, CRC Press, Florida 1983/84) genannt sind, anzusehen.

Polymere Dispergiermittel der Komponente (b) sind beispielsweise wasserlösliche sowie wasseremulgierbare Verbindungen, z. B. Homo- und Copolymerisate, Pfropf- und Pfropfcopolymerisate sowie statistische Blockcopolymerisate.

Besonders bevorzugte polymere Dispergiermittel der Komponente (b) sind beispiels weise AB-, BAB- und ABC-Blockcopolymere. In den AB- oder BAB-Blockcopoly meren ist das A-Segment ein hydrophobes Homopolymer oder Copolymer, das eine Verbindung zum Metalloxid sicherstellt und der B-Block ein hydrophiles Homopolymer oder Copolymer oder ein Salz davon und stellt das Dispergieren der Partikel im wässrigen Medium sicher. Derartige polymere Dispergiermittel und deren Synthese sind beispielsweise aus EP-A-0 518 225 sowie EP-A-0 556 649 bekannt.

Weitere Beispiele geeigneter polymerer Dispergiermittel der Komponente (b) sind Polyethylenoxide, Polypropylenoxide, Polyoxymethylene, Polytrimethylenoxide, Polyvinylmethylether, Polyethylenimine, Polyacrylsäuren, Polyarylamide, Polymethacrylsäuren, Polymethacrylamide, Poly-N,N-dimethyl-acrylamide, Poly-N- isopropylacrylamide, Poly-N-acrylglycinamide, Poly-N-methacrylglycinamide, Polyvinylalkohole, Polyvinylacetate, Copolymere aus Polyvinylalkoholen und Polyvinylacetaten, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinyloxazolidone, Polyvinylmethyloxazolidone.

Weiterhin sind natürliche polymere Dispergiermittel der Komponente (b) wie Cellulose, Stärke, Gelatine oder deren Derivate als polymere Dispergiermittel geeignet. Besonders kommen Polymere aus Aminosäureeinheiten z. B. Polylysin, Polyasparaginsäure usw. in Frage.

Geeignete anionische polymere Dispergiermittel der Komponente (b) sind insbesondere Kondensationsprodukte von aromatischen Sulfonsäuren mit Formaldehyd, wie Kondensationsprodukte aus Formaldehyd und Alkylnaphthalinsulfonsäuren oder aus Formaldehyd, Naphthalinsulfonsäuren und/oder Benzolsulfonsäuren, Kondensationsprodukte aus gegebenenfalls substituiertem Phenol mit Formaldehyd und Natriumbisulfit.

Weiterhin kommen in Frage Kondensationsprodukte, die durch Umsetzung von Naphtholen mit Alkanolen, Anlagerung von Alkylenoxid und mindestens teilweiser Überführung der terminalen Hydroxygruppen in Sulfogruppen oder Halbester der Maleinsäure, Phthalsäure oder Bernsteinsäure erhältlich sind.

Weitere Beispiele für anionische, polymere Dispergiermittel der Komponente (b) sind die Salze der Polyacrylsäuren, Polyethylensulfonsäuren, Polystyrolsulfonsäure, Polymethacrylsäuren, Polyphosphorsäuren.

Zusätzliche Beispiele für anionische, polymere Dispergiermittel der Komponente (b) sind Copolymerisate acrylischer Monomeren, die beispielhaft in folgender Tabelle durch Kombination folgender Monomere angegeben sind, die zu statistischen, alternierenden oder Pfropfcopolymeren synthetisiert werden:

Acrylamid,	Acrylsäure;
Acrylamid,	Acrylnitril;
Acrylsäure,	N-Acrylglycinamid;
Acrylsäure,	Ethylacrylat;
Acrylsäure,	Methylacrylat;
Acrylsäure,	Methylenbutyrolactam;
N-Acrylglycinamid,	N-Isopropylacrylamid;
Methacrylamid,	Methacrylsäure;
Methacrylsäure,	Benzylmethacrylat;
Methacrylsäure,	Diphenylmethylmethacrylat;
Methacrylsäure,	Methylmethacrylat;
Methacrylsäure,	Styrol;

Anionische und kationische Polymere der Komponente (b) werden als Polyelektrolyte zusammengefasst und sind in einer wässrigen und/oder organischen Phase partiell oder vollständig dissoziierbar.

Beispiele für kationische, polymere Dispergiermittel der Komponente (b) sind die Salze der Polyethylenimine, Polyvinylamine, Poly(2-vinylpyridine), Poly(4- vinylpyridine), Poly(diallyldimethylammonium)chlorid, Poly(4-vinylbenzyl trimethylammonium)salze, Poly(2-vinylpiperidin).

Weiterhin kommen vor allem Ligninsulfonate in Betracht, z. B. solche, die nach dem Sulfit- oder Kraft-Verfahren gewonnen werden. Vorzugsweise handelt es sich um Produkte, die zum Teil hydrolysiert, oxidiert, propoxyliert, sulfoniert, sulfomethyliert oder disulfoniert und nach bekannten Verfahren fraktioniert werden, z. B. nach dem Molekulargewicht oder nach dem Sulfonierungsgrad. Auch Mischungen aus Sulfit- und Kraftligninsulfonaten sind gut wirksam. Besonders geeignet sind Ligninsulfonate mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von größer 1000 bis 100 000, einem Gehalt an aktivem Ligninsulfonat von mindestens 80% und vorzugsweise mit niedrigem Gehalt an mehrwertigen Kationen. Der Sulfonie rungsgrad kann in weiten Grenzen variieren.

Die Komponente (b) wird vorzugsweise in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-%, insbesondere von 0,5 bis 1,5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,5 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtpräparation, eingesetzt.

Komponente c)

Geeignete Lösemittel (c) sind beispielsweise: Wasser, aliphatische C₁-C₄-Alkohole, wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, n-Propanol, n-Butanol, Isobutanol oder tert.- Butanol, aliphatische Ketone, wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon oder Diacetonalkohol, Polyole, wie Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Trimethylolpropan, Polyethylenglykol mit einem mittleren Molgewicht von 100 bis 4000, vorzugsweise 400 bis 1500 g/mol oder Glycerin, Monohydroxyether, vorzugsweise Monohydroxyalkylether, besonders be vorzugt Mono-C₁-C₄-alkylglykolether wie Ethylenglykolmonoalkyl-, -monomethyl-, -diethylenglykolmonomethylether oder Diethylenglykolmonoethylether, Diethylen glykolmonobutylether, Dipropylenglykolmonoethylether, Thiodiglykol, Triethylen glykolmonomethylether oder -monoethylether, ferner 2-Pyrrolidon, N-Methyl-2- pyrrolidon, N-Ethyl-pyrrolidon, N-Vinyl-pyrrolidon, 1,3-Dimethyl-imidazolidon, Di methylacetamid sowie Dimethylformamid.

Es kommen auch Gemische von Lösungsmitteln in der Komponente (c) in Betracht.

Die Komponente (c) wird vorzugsweise in einer Menge von 18,89 bis 12,5 Gew.-%, insbesondere von 17,89 bis 13,2 Gew.-%, besonders bevorzugt von 16,89 bis 12,9 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtpräparation, eingesetzt.

Komponente d)

Geeignete Monomere d) sind beispielsweise:
Caprolactame, insbesondere ε-Caprolactam; Dicarbonsäuren, insbesondere Adipin säure; Diamine, insbesondere Hexamethylendiamin; Polyole-Polyether; Polyole- Polyester; Diisocyanate, insbesondere Toluoldiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, 4,4'-Methylendi(phenylisocyanat), 4,4'-Methylendi(cyclohexylisocyanat).

Die Komponente (d) wird vorzugsweise in einer Menge von 75,56 bis 50 Gew.-%, insbesondere von 71,56 bis 52,8 Gew.-%, besonders bevorzugt von 67,56 bis 51,6 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtpräparation, eingesetzt.

Komponente e)

Als Komponente e) sind geeignete Hilfsmittel wie beispielsweise Tenside oder Polymere anzusehen.

Als Tenside sind Verbindungen anzusehen, die im Verzeichnis "Surfactants Europa, A. Directory of Surface Acitive Agents available in Europe" (Edited by Gordon L. Hollis, Royal Socity of Chemistry, Cambridge (1995)) aufgeführt werden.

Die Komponente (e) wird vorzugsweise in einer Menge von 0,05 bis 2,5 Gew.-% bezogen auf die Gesamtpräparation eingesetzt.

Komponente f)

Als Komponente f) sind pH-Regulatoren zu verstehen. Hierzu gehören anorganische Mineralsäuren wie beispielsweise Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure, Perchlor säure und organische Säuren wie beispielsweise Benzolsulfonsäure, 1-Naphthalin sulfonsäure, Chloressigsäure, Terephthalsäure, Trichloressigsäure. Besonders bevorzugt ist Benzolsulfonsäure.

Die Komponente (f) wird vorzugsweise in einer Menge von 0,001 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtpräparation eingesetzt.

Verfahren

Die erfindungsgemäßen Kunststoffkomposite werden aus Suspensionen der Kompo nenten (a), (b), (c), (d), (e) und gegebenenfalls (f) hergestellt.

Zur Präparation der Suspensionen wird im allgemeinen die Komponente (a) in Pulverform oder in Form der wasserfeuchten Presskuchen zusammen mit einem Teil des Dispergiermittels b) gegebenenfalls dem Lösemittel (c) und gegebenenfalls einem Hilfsmittel (e) und gegebenenfalls des pH-Regulators (f) mit den Monomeren d) zu einer homogenen Mahlsuspension beispielsweise mittels Rührwerksbütte, Dissolver und ähnlichen Aggregaten, gegebenenfalls nach einer Vorzerkleinerung, angeschlagen (d. h. eingebracht und homogenisiert).

Die Nasszerkleinerung der Komponente (a) umfasst sowohl die Vorzerkleinerung als auch die Feinmahlung. Vorzugsweise liegt die Feststoffkonzentration der Kompo nente (a) der Suspension dabei oberhalb der gewünschten Konzentration der fertigen Suspension. Die gewünschte Endkonzentration wird vorzugsweise im Anschluss an die Vorzerkleinerung eingestellt. Im Anschluss an die Vorzerkleinerung erfolgt eine Mahlung auf die gewünschte Partikelfeinverteilung. Für diese Mahlung kommen Aggregate wie beispielsweise Kneter, Walzenstühle, Knetschnecken, Kugelmühlen, Rotor-Stator-Mühlen, Dissolver, Korundscheibenmühlen, Schwingmühlen und insbesondere schnellaufende, kontinuierlich oder diskontinuierlich beschickte Rühr werkskugelmühlen mit Mahlkörpern mit einem Durchmesser von 0,1 bis 5 mm in Frage. Die Mahlkörper können dabei aus Glas, Keramik oder Metall, z. B. Stahl sein. Die Mahltemperatur liegt vorzugsweise im Bereich von 0 bis 250°C, in der Regel jedoch bei Raumtemperatur, insbesondere unterhalb des Trübungspunktes des einge setzten grenzflächenaktiven Mittels (Komponente e).

In einer ebenfalls bevorzugten Verfahrenweise kann die Mahlung teilweise oder voll ständig in einem Hochdruckhomogenisator oder in einem sogenannten Strahldisper gator (bekannt aus DE-A-195 36 845) erfolgen, wodurch der Gehalt an Mahlkörper abrieb in der Suspension, bzw. die Abgabe von löslichen Stoffen aus den Mahlkör pern, auf ein Minimum reduziert bzw. vollständig vermieden werden kann.

In einer besonders bevorzugten Verfahrensweise führt die Nasszerkleinerung von ellipsoid bzw. nadelförmigen Primärpartikeln in einer Rührwerkkugelmühle bei Rührwerkgeschwindigkeiten von mindestens 3000 Umdrehungen pro Minute und Zerkleinerungskörper aus Zirkondioxid mit einer Korngröße zwischen 0,3 bis 0,4 mm zur Echtzerkleinerung d. h. zum Zerbrechen der ellipsoidförmigen Primärpartikel in kleinere Einheiten.

Um den Abrieb der Mühle in die Suspension weitestgehend zu vermeiden, und um die daraus resultierenden gefärbten Suspensionen zu verhindern, wird eine Rührwerkkugelmühle mit Innenauskleidung aus Siliciumcarbid und mit einem Keramik scheibenrührer aus Siliciumcarbid eingesetzt.

In einem Verdünnungsschritt wird die erhaltene Suspension in den gewünschten Monomeren der Komponente (d) und evt. mit weiteren Komponenten (b), (c), (e), (f) eingemischt und homogenisiert, sowie auf die gewünschte Endkonzentration eingestellt.

Es besteht auch die Möglichkeit, nach der Nasszerkleinerung in der Rührwerkskugel mühle leicht flüchtige Lösemittel zu entfernen (beispielsweise mit einem Rotations verdampfer) und nach evtl. Zugabe von weiteren Monomeren der Komponente (d) die Polymerisation vorzunehmen.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Suspension nach der Nasszerkleinerung in der Rührwerkskugelmühle zu filtrieren (beispielsweise mit einer Filterpresse). Anschlie ßend wird die so erhaltene Paste nach evt. Zugabe von weiteren Monomeren der Komponente d) und evt. (c), (d), (e) und (f) polymerisiert.

Vor weiterem Gebrauch der Suspensionen werden diese gegebenenfalls fein filtriert, beispielsweise mittels 0,5 bis 5 µm Membran- oder Glasfiltern.

Die erfindungsgemäßen Kunststoffkomposite werden auf Basis der Suspensionen der Komponenten (a), (b), (c), (d), (e) und gegebenenfalls (f) hergestellt.

Die erfindungsgemäß hergestellten Suspensionen werden polymerisiert.

Weiterhin sind die erforderlichen Polymerisationsinitiatoren zuzusetzen.

Die erfindungsgemäß hergestellten Suspensionen können nach der Dispergierung in der Rührwerkskugelmühle auch getrocknet werden. Bevorzugt werden dabei Trocknungstemperaturen von 20 bis 150°C, insbesondere 50 bis 120°C verwendet, wobei auch das Anlegen von Vakuum von Vorteil sein kann.

Die Trocknung erfolgt im allgemeinen unter Verwendung der üblichen Trocknungs apparaturen wie Schaufeltrockner, Trockenschränke, Sprühtrockner, Wirbelbettrock ner, Gefriertrocknung etc. Der Restwassergehalt nach dem Trocknen beträgt vor zugsweise weniger als 2 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt.

Die so getrocknete und modifizierte oxidische Verbindung (bzw. Additiv) kann mit Granulaten thermoplastischer Kunststoffe beispielsweise in einem Extruder in die Kunststoffmatrix eingearbeitet (compoundiert) werden.

Die so erfindungsgemäß hergestellten Kunststoffkomposite bestehen bevorzugt aus Polyamid oder (thermoplastischem) Polyurethan.

Die Erfindung betrifft Präparationen von Suspensionen folgender Zusammensetzung:
Die Komponente (a) wird vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 25 Gew.-%, insbesondere von 10 bis 25 Gew.-%, besonders bevorzugt von 15 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtpräparation.

Anschließend setzt man den erfindungsgemäßen Suspensionen, gegebenenfalls einen weiteren Anteil, die Komponente (d) sowie gegebenenfalls erforderliche Poly merisationsinitiatoren zu. Anschließend erfolgt die Polymerisation in auf dem Fachmann an sich bekannter Weise, z. B. durch eine Temperaturerhöhung.

Bevorzugt sind erfindungsgemäße Kunststoffkomposite dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmatrix aus Polyamidfolien mit einer Dicke kleiner als 200 µm be steht, wobei die Polyamidfolie auch gegebenenfalls Bestandteil einer Verbundfolie ist.

Der erfindungsgemäße fertige Polymerkomposit enthält 0,01-30 Gew.-% der Komponente a), bevorzugt 0,05-10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5-5 Gew.-%.

Beispiele Beispiel 1

In 400 mL deionisiertem Wasser werden in kleinen Mengen nacheinander 50 g Polyvinylpyrrolidon K17 und 1600 g ε-Caprolactam unter intensiver Durchmischung eines Laborrührers gelöst. Zu dieser Lösung werden 400 g an TiO₂ (Hombitec RM 300, Fa. Sachtleben) zugesetzt und mit einem Ultra-Turrax-Rührsystem homogenisiert. Anschließend wird in kleinen Mengen Benzolsulfonsäure zugesetzt und mittels des Ultra-Turrax-Rührsystems homogenisiert, bis der pH-Wert des Systems einen pH-Wert zwischen pH = 3 bis pH = 4 aufweist. Diese Suspension wird in einer Rührwerkskugelmühle, Drais-PML-V/H, unter Verwendung von Mahlkugeln aus Zirkonoxid mit einer Größe von 0,3 bis 0,4 mm, Zerkleinerungskörperfüllgrad 70%, Rührerdrehzahl 4000 U/min über einen Zeitraum von 360 Minuten nasszerkleinert. Das Rührwerk und das Innenmaterial bestehen aus Siliciumcarbid.

Die Partikelcharakterisierung wurde mittels des Verfahrens der Ultrazentrifuge (Massenverteilung) vorgenommen. Dabei wurden folgende Werte für die Massenverteilung ermittelt:

Dabei bedeutet (für Partikelgrößen der homogenisierten Suspension vor der Nasszerkleinerung) d₁₀, dass 10% aller Partikel nicht größer als 41 nm sind, d₅₀ bedeutet, dass 50% aller Partikel nicht größer als 67 nm sind und d₉₀ bedeutet, dass 90% aller Partikel, nicht größer als 108 nm sind. Als Partikel sind in diesem Zusammenhang sowohl Primärpartikel als auch Aggregate bzw. Agglomerate zu verstehen.

Dabei bedeutet (für die Partikelgrößen nach der Nasszerkleinerung) d₁₀, dass 10% aller Partikel nicht größer als 20 nm sind, d₅₀ bedeutet, dass 50% aller Partikel nicht größer als 37 nm sind und d₉₀ bedeutet, dass 90% aller Partikel, nicht größer als 54 nm sind. Als Partikel sind in diesem Zusammenhang sowohl Primärpartikel als auch Aggregate bzw. Agglomerate zu verstehen.

In einer zylindrisch-doppelwandigen Glasapparatur mit beheiztem Ablass, einem Füllvolumen von ca. 1 Liter und mit einem Metall-Spiralrührer bestückt werden zu 940 g einer ε-Caprolactamschmelze bei 90°C 60 g der nasszerkleinerten Suspension zugegeben. Nach 3-fachem N₂-Ausgleich wird unter Rühren auf 200°C aufgeheizt. Nach einer Stunde bei 200°C wird die Temperatur auf 270°C erhöht und 4 Stunden dabei gehalten. Anschließend wird die Schmelze abgesponnen und der erhaltene Strang granuliert. Nach 10 stündiger Extraktion mit Wasser in der Soxhlet-Apparatur wird das Granulat 48 Stunden im Wasserstrahlvakuum getrocknet.

Das trockene Material wird auf einer herkömmlichen Flachfolienanlage mit Einfach schneckenextruder zu einer Monoflachfolie mit 300 mm Breite und 50 µm Dicke bei 270°C Massetemperatur und 90°C Chillrolltemperatur verarbeitet. Im Detail besteht die Anlage (Bauart Fa. Kuhne) aus folg. Einheiten:
Schneckendurchmesser: 37 mm
Schneckenlänge: 24 D
Entgasung: nein
Einzugsbuchse: glatt
Düse: 300 mm, Flexlippe
Lippenspalt: 0,8 mm
Chillroll-Abzug: Fa. Somatec
Gießwalze, verchromt

Die Folie weist eine Stärke von 50 µm auf und enthält 1 Gew.-% TiO₂. Sie erscheint transparent und weist keine Stippen an der Oberfläche auf. Ihre UV-Schutzeigen schaften sind aus folgender Tabelle ersichtlich, in der die Werte der Lichttransmis sion im Vergleich zu einer reinen, ungefüllten Polyamidfolie aufgetragen sind.

Beispiel 2 (Gegenbeispiel)

In 400 mL deionisiertem Wasser werden in kleinen Mengen nacheinander 50 g Polyvinylpyrrolidon K17 und 1600 g ε-Caprolactam unter intensiver Durchmischung eines Laborrührers gelöst. Zu dieser Lösung werden 400 g an TiO₂ (Hombitec RM 300, Fa. Sachtleben) zugesetzt und mit einem Ultra-Turrax-Rührsystem homo genisiert.

Das trockene Material wird auf einer herkömmlichen Flachfolienanlage mit Einfachschneckenextruder zu einer Monoflachfolie mit 300 mm Breite und 50 µm Dicke bei 270°C Massetemperatur und 90°C Chillrolltemperatur verarbeitet. Im Detail besteht die Anlage (Bauart Fa. Kuhne) aus folg. Einheiten:
Schneckendurchmesser: 37 mm
Schneckenlänge: 24 D
Entgasung: nein
Einzugsbuchse: glatt
Düse: 300 mm, Flexlippe
Lippenspalt: 0,8 mm
Chillroll-Abzug: Fa. Somatec
Gießwalze, verchromt

Die Folie weist eine Stärke von 50 µm auf und enthält 1 Gew.-% TiO₂. Sie erscheint transparent und weist Stippen an der Oberfläche auf. Sie weist zusätzlich eine höhere Streuwirkung für Licht auf, als die Folie im Beispiel 1. Der Vergleich wird in der folgenden Tabelle dargestellt:

Beispiel 3

In 400 mL deionisiertem Wasser werden in kleinen Mengen nacheinander 40 g Polyvinylpyrrolidon K15 und 1600 g ε-Caprolactam unter intensiver Mischung eines Laborrührers gelöst. Zu dieser Mischung wurden 500 g Hämatit (Sicotrans L2816® BASF, Primärpartikelgröße: Länge ca. 100 nm, Breite ca. 10 nm mit Agglomerat größen von bis zu mehreren µm, bestimmt mittels Transmissionselektronen mikroskopie) zugesetzt und mit einem Ultra-Turrax-Rührsystem homogenisiert. Anschließend wird in kleinen Mengen Benzolsulfonsäure zugesetzt und mittels des Ultra-Turrax-Rührsystems homogenisiert, bis der pH-Wert des Systems einen pH- Wert zwischen pH = 3 bis pH = 4 aufweist.

Diese Suspension wird in einer Rührwerkskugelmühle, Drais-PML-V/H, unter Verwendung von Mahlkugeln aus Zirkonoxid mit einer Größe von 0,3 bis 0,4 mm, Zerkleinerungskörperfüllgrad 70%, Rührerdrehzahl 4000 U/min über einen Zeitraum von 30 Minuten bei einem pH-Wert von 2,5 bis 3 nasszerkleinert. Das Rührwerk und das Innenmaterial der Mühle bestehen aus Siliciumcarbid.

Die Partikelcharakterisierung wurde mittels des Verfahrens der Ultrazentrifuge (Massenverteilung) vorgenommen. Dabei wurden folgende Werte für die Massen verteilung ermittelt:

Dabei bedeutet d₁₀, dass 10% aller Partikel nicht größer als 20 nm sind, d₅₀ bedeutet, dass 50% aller Partikel nicht größer als 30 nm sind und d₉₀ bedeutet, dass 90% aller Partikel nicht größer als 52 nm sind. Als Teilchen sind in diesem Zusammenhang sowohl Primärpartikel als auch Aggregate bzw. Agglomerate zu verstehen.

Beispiel 4

In 400 mL deionisiertem Wasser werden in kleinen Mengen nacheinander 14 g Polyvinylpyrrolidon K90 und 1600 g ε-Caprolactam unter intensiver Mischung eines Laborrührers gelöst. Zu dieser Mischung wurden 890 g Maghemitpresskuchen (Bayer AG, Primärpartikeldurchmesser 10 nm mit Agglomeratgrößen von bis zu mehreren µm, bestimmt mittels Transmissionselektronenmikroskopie, Feststoff gehalt von 45%) zugesetzt und mit einem Ultra-Turrax-Rührsystem homogenisiert. Anschließend wird in kleinen Mengen Benzolsulfonsäure zugesetzt und mittels des Ultra-Turrax-Rührsystems homogenisiert, bis der pH-Wert des Systems einen pH- Wert zwischen pH = 3 bis pH = 4 aufweist.

Diese Suspension wird in einer Rührwerkskugelmühle, Drais-PML-V/H, unter Verwendung von Mahlkugeln aus Zirkonoxid mit einer Größe von 0,3 bis 0,4 mm, Zerkleinerungskörperfüllgrad 70%, Rührerdrehzahl 4000 U/min über einen Zeitraum von 60 Minuten bei einem pH-Wert von 2,5 bis 3 nasszerkleinert. Das Rührwerk und das Innenmaterial der Mühle bestehen aus Siliciumcarbid. Anschließend wird die Suspension unter Druck über ein Filtersieb mit einer Maschenweite von 5 µm filtriert.

Dabei bedeutet d₁₀, dass 10% aller Partikel nicht größer als 50 nm sind, d₅₀ bedeutet, dass 50% aller Partikel nicht größer als 83 nm sind und d₉₀ bedeutet, dass 90% aller Partikel, nicht größer als 424 nm sind. Als Teilchen sind in diesem Zusammenhang sowohl Primärpartikel als auch Aggregate bzw. Agglomerate zu verstehen.

Beispiel 5

In einer zylindrisch-doppelwandigen Glasapparatur mit beheiztem Ablass, einem Füllvolumen von ca. 1 Liter und mit einem Metall-Spiralrührer bestückt werden zu 949 g einer ε-Caprolactamschmelze bei 90°C 51 g der nasszerkleinerten Hämatit suspension aus Beispiel 3 zugegeben. Nach 3-fachem N₂-Ausgleich wird unter Rühren auf 200°C aufgeheizt. Nach einer Stunde bei 200°C wird die Temperatur auf 270°C erhöht und 4 Stunden dabei gehalten. Anschließend wird die Schmelze abgesponnen und der erhaltene Strang granuliert. Nach 10-stündiger Extraktion mit Wasser in der Soxhlet-Apparatur wird das Granulat 48 Stunden im Wasserstrahl vakuum getrocknet.

Zur Charakterisierung des Kompositen wurden Dünnschnitte des Stranges angefertigt und mittels elektronenmikroskopischer Aufnahmen evaluiert. Es resultierten dabei Komposite mit einer vollständigen Primärpartikelverteilung der Hämatitpartikel in der Polymermatrix. In den identifizierten elektronenmikroskopischen Aufnahmen waren keine Agglomerate zu identifizieren.

Beispiel 6

In einer zylindrisch-doppelwandigen Glasapparatur mit beheiztem Ablass, einem Füllvolumen von ca. 1 Liter und mit einem Metall-Spiralrührer bestückt werden zu 927,4 g einer ε-Caprolactamschmelze bei 90°C 72,6 g der nasszerkleinerten Hämatitsuspension aus Beispiel 3 zugegeben. Nach 3-fachem N₂-Ausgleich wird unter Rühren auf 200°C aufgeheizt. Nach einer Stunde bei 200°C wird die Tempe ratur auf 270°C erhöht und 4 Stunden dabei gehalten. Anschließend wird die Schmelze abgesponnen und der erhaltene Strang granuliert. Nach 10-stündiger Extraktion mit Wasser in der Soxhlet-Apparatur wird das Granulat 48 Stunden im Wasserstrahlvakuum getrocknet.

Zur Charakterisierung des Kompositen werden Dünnschnitte des Stranges angefertigt und mittels elektronenmikroskopischer Aufnahmen evaluiert. Es resultierten dabei Komposite mit einem hohen Primärpartikelanteil und Agglomeraten, bzw. Aggre gaten aus Primärpartikeln. 90% der Agglomerate, bzw. Aggregate weisen einen mittleren Partikeldurchmesser von weniger als 100 nm auf.

Claims

1. Kunststoffkomposite enthaltend wenigstens eine feindispers verteilte oxidische Verbindung (Komponente a) mit einer mittleren Partikelgröße von kleiner als 100 nm, bei der es sich um ein Oxid der Elemente Ti, Zn, Sn, W, Mo, Ni, Wi, Ce, In, Hf, Fe handelt, wobei von diesen Oxiden einzelne oder Mischungen von Oxiden aus dieser Gruppe verwendet werden können und/oder Umsetzungsprodukte von Oxiden der Metalle der vierten, fünften und sechsten Nebengruppe (IVb, Vb, VIb) des PSE mit Hydroxiden und/oder Carbonaten der Metalle der ersten und zweiten Hauptgruppe (I, II) des PSE.

2. Kunststoffkomposite gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmatrix aus Polyamid und Polyurethan besteht.

3. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmatrix aus Polyamid besteht.

4. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmatrix aus Polyamidfolien mit einer Dicke kleiner als 200 µm besteht, wobei die Polyamidfolie auch Bestandteil einer Verbundfolie sein kann.

5. Kunststoffkomposite gemäß Anspruch 4, wobei der Anteil der Komponente a) gemäß Anspruch 1 0,01-30 Gew.-% beträgt.

6. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidische Verbindung eine sphärische Morphologie mit einer mitt leren Partikelgröße von weniger als 50 nm, bevorzugt weniger als 30 nm und besonders bevorzugt weniger 15 nm aufweist.

7. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidische Verbindung eine nadelförmige oder ellipsoide Morpho logie aufweist, wobei die längste Achse kürzer als 300 nm, bevorzugt kürzer als 200 nm und besonders bevorzugt kürzer als 100 nm ist.

8. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidische Verbindung als Primärpartikel, Agglomerat, Aggregat und/oder als Mischung davon vorliegt, wobei die Agglomerate sowie Aggregate eine mittlere Partikelgröße von weniger als 100 nm aufweisen.

9. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmatrix aus Polyamidfolien mit einer Dicke kleiner als 200 µm besteht und die Titandioxidpartikel eine ellipsoide Morphologie aufweisen und die längste Achse kleiner als 50 nm, bevorzugt kleiner als 40 nm ist.

10. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidische Verbindung der Komponente (a) ein Umsetzungsprodukt von Oxiden der Metalle der vierten, fünften und sechsten Nebengruppe (IVb, Vb, VIb) des Periodensystems (PSE) mit Hydroxiden und/oder Carbonaten der Metalle der ersten und zweiten Hauptgruppe (I, II) des PSE ist.

11. Kunststoffkomposite gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidische Verbindung der Komponente (a) BaTiO₃, CaTiO₃, SrTiO₃, BaZrO₃, CaZrO₃, und/oder SrZrO₃ ist.

12. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidische Verbindung der Komponente (a) Titandioxid ist.

13. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidische Verbindung der Komponente (a) Cerdioxid ist.

14. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidische Verbindung der Komponente (a) BaTiO₃ ist.

15. Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidische Verbindung der Komponente (a) Eisenoxid ist.

16. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffkompositen gemäß Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass eine Suspension der feinpartikulären oxidischen Verbindung der Komponente (a) durch Nasszerkleinerung unter Zugabe an Dispergiermitteln der Komponenete (b) hergestellt wird und diese anschließ end zu Kunststoffkompositen polymerisiert wird.

17. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffkompositen gemäß Anspruch 1 und Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Nasszerkleinerung von ellipsoiden Partikeln eine Echtzerkleinerung der Primärpartikel auf mindes tens die Hälfte der Ausgangsgröße, d. h. Achsenlänge erfolgt.

18. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffkompositen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Suspension der feinpartikulären oxi dischen Verbindung der Komponente (a) durch Nasszerkleinerung hergestellt und anschließend getrocknet wird und das so getrocknete und modifizierte Oxid bzw. Additiv mit Granulaten thermoplastischer Kunststoffe in die Kunststoffmatrix eingearbeitet wird.

19. Verwendung der Kunststoffkomposite gemäß Ansprüchen 1 bis 18 zur Her stellung von Formkörpern.

20. Formkörper hergestellt gemäß Anspruch 19.

21. Folien hergestellt gemäß Anspruch 19.