DE69824504T2 - Polycarbonatzusammensetzungen enthaltend Lichtstabilisatoren mit gehinderten Aminogruppen und Ultraviolettlicht-Absorber - Google Patents

Polycarbonatzusammensetzungen enthaltend Lichtstabilisatoren mit gehinderten Aminogruppen und Ultraviolettlicht-Absorber Download PDF

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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
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    • C08K5/3442—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having two nitrogen atoms in the ring
    • C08K5/3462—Six-membered rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08K5/3472—Five-membered rings
    • C08K5/3475—Five-membered rings condensed with carbocyclic rings

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft witterungsbeständige Zusammensetzungen (Mischungen und Zubereitungen), die Polycarbonat, gehinderte Amin-Lichtstabilisatoren und Ultraviolettlichtabsorber umfassen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Zubereitungen und Mischungen, die Polycarbonate umfassen, zersetzen sich bekanntermaßen bei anhaltender Einwirkung von Sonnenlicht oder anderen Formen von Licht. Einer der beobachteten Effekte ist die Vergilbung der Polycarbonatmischung/-zubereitung. Dieses Problem wurde durch die Verwendung von Lichtabsorptionsmitteln oder Lichtblockern in den Polycarbonatmischungen gemildert. Daher werden Ultraviolettlichtabsorptionsmittel (UVA) bekanntermaßen in Polycarbonatzubereitungen verwendet, um diese Zubereitungen gegenüber Abbau durch Einwirkung verschiedener Formen von Licht zu schützen.
  • Bekannt ist die Verwendung von gehinderten Amin-Lichtstabilisatoren (HALS), um die Polyolefine zu stabilisieren. Kommerziell verwendete HALS basieren hauptsächlich auf 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin, mit Ausnahme von denjenigen auf Basis von Piperazinonen. Die US-Patente Nr. 4,190,571; 4,292,240; 4,480,092 und 5,071,981 offenbaren einige der HALS auf Basis von Piperazinon. Zusätzlich offenbaren die US-Patente Nr. 3,919,234; 3,920,659 und 4,208,522 einige HALS auf Basis von Piperazindion.
  • Die Verwendung von HALS in Polycarbonaten ist nicht sehr üblich. Der stabilisierende Effekt von HALS auf Polycarbonatzubereitungen/-mischungen wird als "geringfügig" beschreiben, siehe z.B. Thompson und Klemchuk in Polymer Durability; R.L. Clough et al., ACS Advances in Chemistry 249, 1995, S. 303-317. Die Verwendung von UVA in Polycarbonatzubereitungen stellte einen Weg zur Verfügung, die Abbaugeschwindigkeit von Polycarbonaten als Ergebnis der Einwirkung von Licht zu verlangsamen. Dieses Verfahren bietet jedoch keinen vollständigen Schutz der Polycarbonatzubereitungen vor lichtinduziertem Abbau oder Verfärbung. Daher besteht ein fortdauerndes Bedürfnis für ein Verfahren oder eine Zubereitung, die zum Schutz von Zubereitungen/Mischungen auf Basis von Polycarbonat vor Abbau oder Verfärbung durch Einwirkung von Licht beiträgt.
  • Überraschenderweise wurde gefunden, dass die Verwendung der auf Piperazinon und Piperazindion basierenden HALS und der auf Benzotriazol, Benzophenon, Triazin der Formel VII wie in Anspruch 1 definiert, Oxanilid und Cyanoacrylatbasierten UVA in Polycarbonatzusammensetzungen eine synergistische Wirkung beim Schutz der Polycarbonatzusammensetzungen vor lichtinduziertem Abbau zeigt. Diese synergistische Wirkung erhöht die Photostabilität der Polycarbonatzusammensetzungen und verlangsamt dabei die Vergilbung und den Abbau der Polycarbonatzusammensetzungen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Zusammensetzung zur Verfügung, umfassend ein Polycarbonat, mindestens ein auf Piperazinon und/oder Piperazindion basierendes HALS und mindestens ein auf einem Benzotriazol, Benzophenon, Triazin der Formel VII wie in Anspruch 1 definiert, Oxanilid und/oder Cyanoacrylat basierendes UVA. Die Einbeziehung des auf Piperazinon und Piperazindion basierenden HALS und des auf Benzotriazol, Benzophenon, Triazin der Formel VII wie in Anspruch 1 definiert, Oxanilid und Cyanacrylat basierenden UVA in die Polycarbonatzusammensetzung zeigt überraschenderweise eine synergistische Wirkung bei dem Schutz der Polycarbonate vor unerwünschtem Abbau oder der Entfärbung auf Grund der Einwirkung von Licht, wodurch witterungsbeständige Polycarbonatzusammensetzungen erhalten werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Abbildung stellt Lichteinwirkungen dar, die benötigt werden, um einen YI (Yellowness Index, Vergilbungsindex) von 3,0 zu erzielen (relativ zu einer unstabilisierten Kontrolle, Probe 1), bei BPA-Polycarbonatfilmen, die verschiedene Verhältnisse von UVA zu HALS bei 1 Gew.-% der gesamten Polycarbonatzusammensetzung enthalten.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Zusammensetzung zur Verfügung, umfassend ein Polycarbonat, mindestens ein auf Piperazinon und/oder Piperazindion basierendes HALS und mindestens ein auf einem Benzotriazol, Benzophenon, Triazin der Formel VII wie in Anspruch 1 definiert, Oxanilid und/oder Cyanoacrylat basierendes UVA. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung stellt eine Zusammensetzung zur Verfügung, worin (a) das Polycarbonat etwa 90 Gew-% bis etwa 99,9 Gew.-% der gesamten Zusammensetzung umfasst und (b) das auf Piperazinon und/oder Piperazindion basierende HALS und das auf Benzotriazol, Benzophenon, Triazin der Formel VII wie in Anspruch 1 definiert, Oxanilid und/oder Cyanoacrylat basierende UVA zusammengenommen etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung umfassen, wobei das Verhältnis des auf Piperazinon und/oder Piperazindion basierenden HALS zu dem auf Benzotriazol, Benzophenon, Triazin der Formel VII wie in Anspruch 1 definiert, Oxanilid und/oder Cyanoacrylat basierenden UVA etwa 5:95 bis etwa 90:10 beträgt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine Zusammensetzung zur Verfügung gestellt, worin das Verhältnis des auf Piperazinon und/oder Piperazindion basierenden HALS zu dem des auf Benzotriazol, Benzophenon, Triazin der Formel VII wie in Anspruch 1 definiert, Oxanilid und/oder Cyanoacrylat basierenden UVA etwa 5:95 bis etwa 20:80 beträgt. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform stellt eine Zusammensetzung zur Verfügung, worin das Verhältnis des auf Piperazinon und/oder Piperazindion basierenden HALS zu dem des auf Benzotriazol, Benzophenon, Triazin der Formel VII wie in Anspruch 1 definiert, Oxanilid und/oder Cyanoacrylat basierenden UVA etwa 20:80 bis etwa 75:25 beträgt.
  • Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Zusammensetzung zur Verfügung, umfassend (a) ein Polycarbonat, (b) mindestens ein auf Piperazinon und/oder Piperazindion basierendes HALS, (c) mindestens ein auf auf Benzotriazol, Benzophenon, Triazin der Formel VII wie in Anspruch 1 definiert, Oxanilid und/oder Cyanoacrylat basierendes UVA, (d) ein Additiv und (e) eine Mischungsgrundlage (blend stock). In einer ihrer Ausführungsformen wird eine Zusammensetzung zur Verfügung gestellt, worin (a) das Polycarbonat etwa 10 Gew-% bis etwa 99,9 Gew.-% der gesamten Zusammensetzung umfasst (b) das auf Piperazinon und/oder Piperazindion basierende HALS und das auf Benzotriazol, Benzophenon, Triazin der Formel VII wie in Anspruch 1 definiert, Oxanilid und/oder Cyanoacrylat basierende UVA zusammengenommen etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung umfassen, (c) die Additive etwa 0,01 Gew.-% bis 25 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung umfassen und (d) die Mischungsgrundlage etwa 0 Gew.-% bis etwa 89 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung ausmachen. Das bevorzugte Polycarbonat ist BPA-Polycarbonat.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform stellt eine Zusammensetzung zur Verfügung, worin das auf Piperazinon oder Piperazindion basierende HALS ausgewählt ist aus:
    Figure 00040001
    Figure 00050001
    worin:
    R1 und R2 unabhängig voneinander C1-24 Alkyl, Wasserstoff, Acyl, Benzyl, C1-12 Halogenalkyl, C2-14 Alkenyl, unsubstituiertes C7-14 Aralkyl oder Carboalkoxy darstellen;
    R2 gegebenenfalls auch für Sauerstoff steht;
    R3 und R4 unabhängig voneinander C1-18 Halogenalkyl, C1-18 Alkyl, C5-18 Cycloalkyl, C2-18 Alkenyl oder unsubstituiertes C7-18 Aralkyl darstellen, oder R3 und R4 zusammengenommen mit dem Kohlenstoffatom, an welches sie gebunden sind, einen C4-12 alicyclischen Ring bilden;
    R5 und R6 unabhängig voneinander C1-18 Halogenalkyl, C1-18 Alkyl, C2-18 Alkenyl oder unsubstituiertes C7-18 Aralkyl darstellen; oder R5 und R6 zusammengenommen mit dem Kohlenstoffatom, an welches sie gebunden sind, einen C4-12 alicyclischen Ring bilden;
    Figure 00050002
    bedeutet;
    R8 Wasserstoff, C1-24 Alkyl oder Aryl ist;
    R9 und R10 unabhängig voneinander C1-18 Halogenalkyl, C1-18 Alkyl, C5-18 Cycloalkyl, C2-18 Alkenyl oder unsubstituiertes C7-18 Aralkyl darstellen, oder R9 und R10 zusammengenommen mit dem Kohlenstoffatom, an welches sie gebunden sind, einen C4-11 alicyclischen Ring bilden;
    R11 und R12 unabhängig voneinander C1-18 Halogenalkyl, C1-18 Alkyl, C2-18 Alkenyl oder unsubstituiertes C7-18 Aralkyl darstellen; oder R11 und R12 zusammengenommen mit dem Kohlenstoffatom, an welches sie gebunden sind, einen C4-12 alicyclischen Ring bilden;
    R13 und R14 unabhängig voneinander C1-18 Alkyl bedeuten, wobei mindestens eine dieser Gruppen am α-Kohlenstoffatom verzweigt ist;
    R15 C1-20 Alkyl ist;
    R17
    Figure 00060001
    ist;
    R18 H oder C1-4 Alkyl bedeutet;
    A ein geradkettiges oder verzweigtkettiges (niederes) Alkylen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, das wahlweise mit C1-C6 Alkyl substituiert ist; und
    n eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeutet.
  • Bevorzugte HALS sind dargestellt durch:
    Figure 00060002
    worin:
    R3, R4, R5 und R6 jeweils Methyl sind;
    R17
    Figure 00070001
    ist; und
    R18 H oder C1-4 Alkyl ist.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform stellt eine Zusammensetzung zur Verfügung, worin das HALS ein Piperazindion ist, das dargestellt ist durch
    Figure 00070002
    worin:
    R9 und R10 unabhängig voneinander Methyl darstellen, oder R9 und R10 zusammen genommen mit dem Kohlenstoffatom, an das sie gebunden sind, einen Cyclohexylring bilden; und
    R11 und R12 unabhängig voneinander Methyl darstellen, oder R11 und R12 zusammen genommen mit dem Kohlenstoffatom, an das sie gebunden sind, einen Cyclohexylring bilden.
  • Die Ultraviolettlichtabsorber (UVA), die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, sind solche, die allgemein mit Polycarbonat verträglich sind. Bevorzugt sind Benzotriazol, Benzophenon, Triazin, Oxanilid und Cyanoacrylat basierte UVA, die durch die nachfolgenden Strukturformeln dargestellt sind:
    Figure 00080001
    worin:
    R20 OH ist;
    R21 C1-C15 verzweigtes oder geradkettiges Alkyl, C(CH3)2C6H5,
    Figure 00080002
    ist;
    R22 ein C1-C15 verzweigtes oder geradkettiges Alkyl, -C(CH3)2C6H5, -(CH2)2-C(O)-O-C8H17, -CH2CH2-C(O)-O-(C2H4O)8-H, -CH2CH2-O-C(O)-C(CH3)=CH2, oder -C(C6H5)2-CH3 ist;
    R23 H oder Cl ist;
    R24 OH, -OC1-C12Alkyl, -O-CH2CH=CH2, -O-(CH2)3Si(OEt)3, -OCH2COOH, -O(CH2)2OC(O)-CH=CH2, -OCH2CH2OH oder -O-CH2CH(OH)-CH2O-C8H17 ist;
    R25 H, Benzoyl, SO3H oder SO3Na ist;
    R26 H, SO3H oder SO3Na ist;
    R27 H, OH, OCH3 oder -C(CH3)3 ist;
    R28 H oder OH ist;
    R29 -C1-C10 Alkyl oder -C1-6 verzweigtes oder geradkettiges Alkyl-O-C10-C15 geradkettiges Alkyl ist;
    R30 und R31 unabhängig voneinander einen Phenylrest darstellen, der wahlweise mit bis zu zwei C1-C4 Alkylsubstituenten substituiert ist;
    R32 und R33 unabhängig voneinander Arylgruppen darstellen, die mit einer C1-C12 Alkyl- und/oder C1-C8 Alkoxygruppe subsituiert sind; und
    R34 eine C1-C8 geradkettige Alkylgruppe, C4-C8 verzweigte Alkylgruppe oder C1-C6 Hydroxyalkylgruppe darstellt.
  • Weitere bevorzugte UVA sind solche, die durch Formel V, Formel VI und Formel VII dargestellt sind, worin:
    R20 OH ist;
    R21 C(CH3)3, C(CH3)2C2H5, C(CH3)2Ph ist, oder CH(CH3)C2H5;
    R22 CH3, C(CH3)3, C(CH3)2Ph, CH2-CH2-C(O)-O-(C2H4OH)8, oder C(CH3)2CH2-C(CH3)3 ist;
    R23 H ist;
    R24 OH oder OC1-C4 Alkyl ist;
    R25 H oder Benzoyl ist;
    R26 H ist;
    R27 H, OH oder OCH3 ist;
    R28 H oder OH ist;
    R29 C1-4 Alkyl ist; und
    R30 und R31 unabhängig voneinander einen Phenylrest darstellen, der mit C1-2 Alkyl substituiert ist. Speziell bevorzugte UVA sind 2-(2'-Hydroxyarylbenzotriazol), die 2,4-Diaryl-6-(2'-Hydroxyaryl)-s-triazine und 4,6-Dibenzoylresorcinol.
  • Wie in der vorliegenden Erfindung verwendet, umfasst ein Polycarbonat mehrfache Struktureinheiten, die durch die Formel: [-O-A1-O-C(O)-] Formel Xdargestellt sind, worin
    A1 ein divalenter aromatischer Kohlenwasserstoffrest ist. Geeignete A1-Reste umfassen m-Phenylen, p-Phenylen, 4,4'-Biphenylen, 4,4'-Bi(3,5-dimethyl)-phenylen, 2,2-Bis(4-phenylen)propan und gleichartige Reste, wie diejenigen, die den Dihydroxy-substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffen entsprechen, die durch Name oder Formel (generisch oder spezifisch) im U.S. Patent 4,217,438 offenbart sind.
  • Der A1-Rest besitzt vorzugsweise die Formel: -A2-Y-A3- Formel XIworin jedes A2 und A3 ein monozyklischer divalenter aromatischer Kohlenwasserstoffrest ist und Y ein verbrückender Kohlenwasserstoffrest ist, in dem ein oder zwei Atome A2 von A3 trennen. Die freien Valenzbindungen in Formel X sind üblicherweise in den Meta- oder Parapositionen von A2 und A3 in Relation zu Y. Verbindungen, in denen A1 die Formel XI besitzt, sind Bisphenole, und zum Zweck der Abkürzung wird der Begriff „Bisphenol" hierin gelegentlich verwendet, um die Dihydroxy-substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffe zu benennen. Es ist jedoch selbstverständlich, dass Nicht-Bisphenolverbindungen dieses Typs ebenso eingesetzt werden können, sofern geeignet.
  • In der Formel XI können die A2 und A3-Variablen unsubstituiertes Phenylen oder Kohlenwasserstoff-substituierte Derivate davon sein, wobei verdeutlichende Substituenten (einer oder mehrere) Alkyl und Alkenyl sind. Unsubstituierte Phenylenreste sind bevorzugt. Beide A2 und A3 sind vorzugsweise p-Phenylen, obwohl beide o- und m-Phenylen oder einer o- oder m-Phenylen und der andere p-Phenylen sein kann.
  • Der verbrückende Rest Y ist einer, in dem ein oder zwei Atome, vorzugsweise eines, A2 von A3 trennen. Verdeutlichende Reste dieses Typs sind Methylen, Cyclohexylmethylen, 2-[2.2.1]-Bicycloheptylmethylen, Ethylen, Isopropyliden, Neopentyliden, Cyclohexyliden, Cyclopentadecyliden, Cyclododecyliden und Adamantyliden, gem-Alkylen (Alkyliden-)Reste sind bevorzugt. Ebenso umfasst sind jedoch ungesättigte Reste. Aus Gründen der Verfügbarkeit und der besonderen Eignung zum Zweck dieser Erfindung ist das bevorzugte Bisphenol 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan („BPA"), in dem Y Isopropyliden ist und A2 und A3 jeder p-Phenylen sind. Eine detaillierte Beschreibung von Polycarbonaten, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, ist beschrieben in den U.S. Patenten Nr. 4,125,572, 3,028,365, 3,334,154 und 3,915,926, auf die hier ausdrücklich verwiesen wird.
  • Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung umfassen mindestens ein auf Piperazinon und/oder Piperazindion basierendes HALS und mindestens ein auf Benzotriazol, Benzophenon, Triazin der Formel VII wie in Anspruch 1 definiert, Oxanilid und/oder Cyanoacrylat basierendes UVA. Es sollte erwähnt werden, dass ein oder eine Mischung von mehr als einem auf Piperazinon und/oder Piperazindion basierenden HALS zusammen mit einem oder einer Mischung von mehr als einem auf auf Benzotriazol, Benzophenon, Triazin der Formel VII wie in Anspruch 1 definiert, Oxanilid und/oder Cyanoacrylat basierenden UVA als Teil der hier beanspruchten Zusammensetzungen verwendet werden kann. Das auf Piperazinon und Piperazindion basierende HALS ist im allgemeinen durch die Formel I, Formel II, Formel III oder Formel IV dargestellt, während das auf auf Benzotriazol, Benzophenon, Triazin der Formel VII wie in Anspruch 1 definiert, Oxanilid und/oder Cyanoacrylat basierende UVA dargestellt ist durch Formel V, Formel VI, Formel VII, Formel VIII und Formel IX. Wie hier verwendet, können Additive auch solche Materialien umfassen, wie Farbstoffe, Weißfärbungsmittel, thermische Stabilisatoren, Metall-Deaktivatoren, Schlagzähmodifikatoren, Dehnungsmittel, Antistatikmittel und Verarbeitungshilfmittel. Die verschiedenen Additive, die in die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eingefügt werden können, werden allgemein verwendet und sind dem Fachmann bekannt. Verdeutlichende Beschreibungen solcher Additive können aufgefunden in R. Gachter und H. Muller, Plastics Additivs, 4. Auflage, 1993, worauf hier ausdrücklich verwiesen wird.
  • Wie in der vorliegenden Erfindung verwendet, wird der Begriff Mischungsgrundlage ebenso verwendet, um ein oder mehrere Inhaltsstoffe zu beschreiben, die dargestellt sind durch aromatische Polyester, aliphatische Polyester und Styrolpolymere. Beispiele von Mischungsgrundlagen umfassen Poly(2,4-butylenterephthalat, Poly(ethylentherephthalat), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Styrol-Acrylnitril-Copolymer (SAN), Styrol-Acrylnitril-Acrylat-Copolymere (ASA) und Poly(1,4-cyclohexandimethanol-l,4-cyclohexandicarboxylat) (PCCD).
  • EXPERIMENTELLE DETAILS
  • Mischungen von UVA und HALS verleihen eine synergistische Wirkung, wenn sie in Kombination eingesetzt werden. Daher ist es vorteilhaft, eine Mischung von UVA und HALS zu verwenden, statt eine bestimmte Menge von UVA und HALS allein in einer Zubereitung zu verwenden. Diese Wirkung wird im allgemeinen unabhängig sein von der Struktur des UVA und unabhängig sein von der Struktur des HALS, solange das HALS mit dem Polycarbonat verträglich ist und das UVA eine signifikante Absorption im Bereich von 295-330 nm besitzt. Ein typisches UVA ist Cyasorb®5411, das ein Produkt ist der Cytec-Corporation ist und zur Benzotriazolklasse der UVA gehört. Die Piperazinonklasse von HALS, typisiert durch Goodrite®3034 (GR3034), ist ein verdeutlichendes Beispiel einer wirksamen Klasse von HALS.
    Figure 00120001
  • Das Verhältnis von UVA zu HALS, bei dem der maximale Synergismus auftritt, ist wahrscheinlich abhängig von der Dicke der Probe, der Art der Färbemittel, die vorhanden sein können, der Absorptivität des UVA und den Lichteinwirkungsbedingungen. Die nachfolgenden Daten zeigen maximale Wirksamkeit bei einem Verhältnis von näherungsweise 0,75 UVA zu 0,25 HALS in annähernd 18 Mikron dickem Polycarbonatfilm.
  • Beispiel 1: Photostabilität von Lösungsmittel-gegossenen Filmen
  • BPA-Polycarbonat (BPA-PC)-Filme von annähernd 18 Mikron Dicke wurden aus Methylenchlorid durch Ziehen von 20%-Feststofflösungen auf eine Glasplatte unter Verwendung eines 6 mil Rackelmessers gegossen. Das HALS und UVA zusammengenommen wurden zu der Methylenchloridlösung in einer Gesamtmenge von 1 Gew.-% der Polycarbonatzusammensetzung in den in Tabelle 1 gezeigten Verhältnissen gegeben. Das UVA war Cyasorb® 5411 (ein Benzotriazol basiertes UVA) und das HALS war Goodrite® 3034 (ein Piperazin basiertes HALS).
  • Die Proben wurden in einem Atlas Ci35a Xenonbogen-Bewitterungsapparat belichtet, der mit Typ-S Borsilikat inneren und äußeren Filtern ausgerüstet war. Der Lichtzyklus war 160 Minuten lang, bei einer Einstrahlung von 0,77 W/m2 bei 340 nm, einer Black panel Temperatur von 75°C, Dry-bulb Temperatur 45°C und Wet bulb depression 10°C. Es gab einen 20 Minuten Dunkelzyklus mit Wasserbesprühung während der letzten 15 Minuten. Die Belichtung wurde gemessen in Gesamtkilojoule (kJ) Bestrahlung bei 340 nm.
  • Die Menge an Lichteinwirkung, bei dem die Filme einen Vergilbungsindex (YI, ASTM D-1925) von 3,0 erreichten sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Verhalten von UVA/HALS Verhältnissen bei 1 % der gesamten Beladungszusammensetzung
    Figure 00140001
  • Die Ergebnisse sind ebenso in der Abbildung dargestellt, welche die positive Abweichung von der Linearität zeigt, die auf einen synergistischen Effekt der Kombination von UVA und HALS hinweist. Die gerade Linie (gekennzeichnet durch den Buchstaben 'P' in der Abbildung) stellt den erwarteten additiven/resultierenden Effekt auf die Lichtstabilität der Polycarbonatzusammensetzung dar, als Konsequenz der Einbeziehung des auf Piperazinon-basierenden HALS und des auf Benzotriazol basierenden UVA in die BPA-PC. Die Kurve (gekennzeichnet mit dem Buchstaben 'Q ' in der Abbildung) ist die aktuell beobachtete Wirkung auf die Lichtstabilität des BPA-PC als Folge der Einbeziehung des auf Piperazinon-basierenden HALS und des Benzotriazolbasierten UVA in die BPA-PC. Die positive Abweichung, dargestellt durch die Kurve Q, von der erwarteten Linearität, dargestellt durch die Linie P, weist auf den synergistischen Effekt hin, der als Ergebnis der Kombination des auf Piperazinon basierenden HALS und des auf Benzotriazol basierenden UVA im BPA-PC beobachtet wird.

Claims (10)

  1. Zusammensetzung, umfassend: (a) ein Polycarbonat; (b) mindestens ein auf Piperazinon und/oder Piperazindion basierendes HALS (gehinderter Amin-Lichtstabilisator); und (c) mindestens ein auf einem Benzotriazol, Benzophenon, Triazin, Oxanilid und/oder Cyanoacrylat basierendes UVA (Ultraviolettlichtabsorber), wobei das Triazin die Formel
    Figure 00150001
    besitzt, worin R29 -C1-C10 Alkyl oder -C1-6 verzweigtes oder geradkettiges Alkyl-O-C10-C15 geradkettiges Alkyl ist; und R30 und R31 unabhängig voneinander einen Phenylrest darstellen, der wahlweise mit bis zu zwei C1-C4 Alkylsubstituenten substituiert ist.
  2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin: (a) das Polycarbonat etwa 90 Gew.-% bis etwa 99,9 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung umfasst; und (b) das auf Piperazinon und/oder Piperazindion basierende HALS und das auf Benzotriazol, Benzophenon, Triazin, Oxanilid und/oder Cyanoacrylat basierende UVA zusammengenommen etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung umfassen, wobei das Verhältnis des auf Piperazinon und/oder Piperazindion basierenden HALS zu dem auf Benzotriazol, Benzophenon, Triazin, Oxanilid und/oder Cyanoacrylat basierenden UVA von etwa 5:95 bis etwa 90:10 beträgt.
  3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin das auf Piperazinon und/oder Piperazindion basierende HALS ausgewählt ist aus:
    Figure 00160001
    worin: R1 und R2 unabhängig voneinander C1-24 Alkyl, Wasserstoff, Acyl, Benzyl, C1-12 Halogenalkyl, C1-12 Alkyl, C2-14 Alkenyl, unsubstituiertes C7-14 Aralkyl oder Carboalkoxy darstellen; R2 gegebenenfalls auch für Sauerstoff steht; R3 und R4 unabhängig voneinander C1-18 Halogenalkyl, C1-18 Alkyl, C5-18 Cycloalkyl, C2-18 Alkenyl oder unsubstituiertes C7-18 Aralkyl darstellen, oder R3 und R4 zusammengenommen mit dem Kohlenstoffatom, an welches sie gebunden sind, einen C5-12 alicyclischen Ring bilden; R5 und R6 unabhängig voneinander C1-18 Halogenalkyl, C1-18 Alkyl, C2-18 Alkenyl oder unsubstituiertes C7-18 Aralkyl darstellen; oder R5 und R6 zusammengenommen mit dem Kohlenstoffatom, an welches sie gebunden sind, einen C5-12 alicyclischen Ring bilden;
    Figure 00170001
    bedeutet; R8 Wasserstoff ist; R9 und R10 unabhängig voneinander C1-18 Halogenalkyl, C1-18 Alkyl, C5-18 Cycloalkyl, C2-18 Alkenyl oder unsubstituiertes C7-18 Arallkyl darstellen, oder R9 und R10 zusammengenommen mit dem Kohlenstoffatom, an welches sie gebunden sind, einen C5-12 alicyclischen Ring bilden; R11 und R12 unabhängig voneinander C1-18 Halogenalkyl, C1-18 Alkyl, C2-18 Alkenyl oder unsubstituiertes C7-18 Aralkyl darstellen; oder R11 und R12 zusammengenommen mit dem Kohlenstoffatom, an welches sie gebunden sind, einen C5-12 alicyclischen Ring bilden; R13 und R14 unabhängig voneinander C1-18 Alkyl bedeuten, wobei mindestens eine dieser Gruppen am α-Kohlenstoffatom verzweigt ist; R15 C1-20 Alkyl ist ; R17
    Figure 00170002
    ist; R18 H oder C1-4 Alkyl bedeutet; A ein geradkettiges oder verzweigtkettiges (niederes) Alkylen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, das wahlweise mit C1-C6 Alkyl substituiert ist; und n eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeutet.
  4. Zusammensetzung nach Anspruch 3, worin das HALS ein Piperazinon ist, das dargestellt ist durch
    Figure 00180001
    worin: R3, R4, R5 und R6 jeweils Methyl sind; R17
    Figure 00180002
    ist; und R18 H oder C1-4 Alkyl ist.
  5. Zusammensetzung nach Anspruch 3, worin das HALS ein Piperazindion ist, das dargestellt ist durch
    Figure 00180003
    worin: R9 und R10 unabhängig voneinander Methyl darstellen, oder R9 und R10 zusammengenommen mit dem Kohlenstoffatom, an das sie gebunden sind, einen Cyclohexylring bilden; und R11 und R12 unabhängig voneinander Methyl darstellen, oder R11 und R12 zusammen genommen mit dem Kohlenstoffatom, an das sie gebunden sind, einen Cyclohexylring bilden.
  6. Zusammensetzung nach den vorangehenden Ansprüchen, worin das auf Benzotriazol, Benzophenon, Triazin, Oxanilid und/oder Cyanoacrylat basierende UVA ausgewählt ist aus:
    Figure 00190001
    worin: R20 OH ist; R21 C1-C15 verzweigtes oder geradkettiges Alkyl, C(CH3)2C6H5,
    Figure 00190002
    R22 ein C1-C15 verzweigtes oder geradkettiges Alkyl, -C(CH3)2C6H5, -(CH2)2-C(O)-O-C8H17, -CH2CH2-C(O)-O-(C2H4O)8-H, -CH2CH2-O-C(O)-C(CH3)=CH2, oder -C(C6H5)2-CH, ist; R23 H oder Cl ist; R24 OH, -OC1-C12Alkyl, -O-CH2CH=CH2, -O-(CH2)3Si(OEt)3, -OCH2COOH, -O(CH2)2OC(O)-CH=CH2, -OCH2CH2OH oder -O-CH2CH(OH)-CH2O-C8H17 ist; R25 H, Benzoyl, SO3H oder SO3Na ist; R26 H, SO3H oder SO3Na ist; R27 H, OH, OCH3 oder -C(CH3)3 ist; R28 H oder OH ist; R29 -C1-C10 Alkyl oder -C1-6 verzweigtes oder geradkettiges Alkyl-O-C10-C15 geradkettiges Alkyl ist; R30 und R31 unabhängig voneinander einen Phenylrest darstellen, der wahlweise mit bis zu zwei C1-C4 Alkylsubstituenten substituiert ist; R32 und R33 unabhängig voneinander Arylgruppen darstellen, die mit einer C1-C12 Alkyl- und/oder C1-C8 Alkoxygruppe subsituiert sind; und R34 eine C1-C8 geradkettige Alkylgruppe, C4-C8 verzweigte Alkylgruppe oder C1-C6 Hydroxyalkylgruppe darstellt.
  7. Zusammensetzung nach Anspruch 6, worin das UVA 2(-2'-Hydroxyarylbenzotriazol), 2,4-Diaryl-6-(2'-hydroxyaryl)-s-triazine oder 4,6-Dibenzoylresorcinol ist.
  8. Zusammensetzung nach den vorangehenden Ansprüchen, welche weiterhin umfasst: (d) ein Additiv; und (e) eine Mischungsgrundlage (blend stock), die ausgewählt ist aus den aromatischen Polyestern, aliphatischen Polyestern und Styrolpolymeren.
  9. Zusammensetzung nach Anspruch 8, worin: (a) das Polycarbonat etwa 10 Gew.-% bis etwa 99,9 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung umfasst; (b) das auf Piperazinon und/oder Piperazindion basierende HALS und das auf Benzotriazol, Benzophenon, Triazin, Oxanilid und/oder Cyanoacrylat basierende UVA zusammengenommen etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung umfassen; (c) die Additive von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 25 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung umfassen und (d) die Mischungsgrundlage (blend stock) von etwa 0 Gew.-% bis etwa 89 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung umfasst.
  10. Zusammensetzung nach Anspruch 9, worin das Gewichtsverhältnis des Piperazinon und/oder Piperazindion basierenden HALS zu dem auf Benzotriazol, Benzophenon, Triazin, Oxanilid und/oder Cyanoacrylat basierenden UVA von etwa 5:95 bis etwa 90:10 beträgt.
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