DE102004061981A1

DE102004061981A1 - Materialzusammensetzung zur UV-Vernetzung

Info

Publication number: DE102004061981A1
Application number: DE200410061981
Authority: DE
Inventors: Stefan Eibl; Steven Schmidt
Original assignee: Rehau AG and Co
Current assignee: Rehau Automotive SE and Co KG
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2006-07-06

Abstract

Materialzusammensetzung, geeignet zur Vernetzung mit UV-Strahlung unter Bildung eines vernetzten polymeren Werkstoffs, die sich dadurch auszeichnet, dass mindestens fünf Komponenten, welche in Summe 100 Gewichtsprozent ergeben, umfassend 80 bis 98,4 Gewichtsprozent mindestens eines Polymers (A) und 0,5 bis 8 Gewichtsprozent mindestens eines Vernetzungsverstärkers (B), der UV-silanisch vernetzend wirkt, und 0,5 bis 8 Gewichtsprozent mindestens eines Vernetzungsverstärkers (C), der UV-kovalent vernetzend wirkt, und 0,5 bis 8 Gewichtsprozent para-Dodecylbenzophenon als Photoinitiator (D) und 0,1 bis 15 Gewichtsprozent mindestens eines Additivs (D), enthalten sind, wobei die Materialzusammensetzung nach der Plastifizierung unter Einwirkung von UV-Strahlung in einem kontinuierlichen Fertigungsverfahren siliziumhaltige und kovalente Vernetzungsstrukturen inter- und/oder intramolekular mit dem Polymer (A) bildet, wobei der aus der Materialzusammensetzung hergestellte vernetzte polymere Werkstoff einen Vernetzungsgrad von 65 bis 98% aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Materialzusammensetzung zur Vernetzung von Polymeren unter der Einwirkung von UV-Strahlung.
Die UV-Vernetzung von Polymeren ist bekannt.

Die Schrift US 6 448 343 lehrt die Herstellung von silanvernetzten thermoplastischen Elastomeren. Die Vernetzung erfolgt durch Aminosilane, die mit radikalisch gepfropften Carbonsäureanhydridgruppen von Polyolefinen reagieren. Die Vernetzungsgrade betragen dabei zwischen 10 und 50%.

Die Schrift EP 0 490 854 lehrt die Vernetzung von Polyethylen in Form von HDPE bzw. LDPE mit UV-Photoinitiatoren in Gegenwart von Stabilisatoren und unter Verwendung des Vernetzungsverstärkers Triallylcyanurat, TAC.

Der bisher erreichte Stand bei der UV-Vernetzung von Polymeren ist mit einer Reihe von Nachteilen behaftet.

So verläuft die UV-Vernetzung von Polymeren ungleichmäßig und relativ langsam, hohe Energieeinträge sind zur Vernetzung erforderlich, dabei werden allerdings nur relativ geringe Vernetzungsgrade erreicht.

Dies führt dazu, dass die UV-Vernetzung von Polymeren insgesamt gesehen für die industrielle Praxis wenig tauglich ist.

Weiterhin ist die UV-Vernetzung von Polymeren noch mit dem Problem behaftet, dass die dazu notwendigen Photoinitiatoren häufig einen starken Geruch entwickeln und auch das vernetzte Polymer gelb oder braun verfärben, was für viele Anwendungen nicht brauchbar ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Werkstoffzusammensetzung bereitzustellen, welche die Nachteile aus dem Stand der Technik überwindet und gestattet, UV-Vernetzungen schnell, effektiv, mit hohem, gleichmäßigem Vernetzungsgrad unter hohen Fertigungsgeschwindigkeiten durchzuführen, wobei keine Beeinträchtigung durch Geruchsentwicklung und Verfärbung des vernetzten Polymers auftritt.

Lösung

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt dadurch, dass eine Materialzusammensetzung, geeignet zur Vernetzung mit UV-Strahlung, bestehend aus mindestens 5 Komponenten, welche in Summe 100 Gewichtsprozent ergeben, umfassend 80 bis 98,4 Gewichtsprozent mindestens eines Polymers (A), und 0,5 bis 8 Gewichtsprozent mindestens eines Vernetzungsverstärkers (B), der UV-silanisch vernetzend wirkt, und 0,5 bis 8 Gewichtsprozent mindestens eines Vernetzungsverstärkers (C), der UV-kovalent vernetzend wirkt, und 0,5 bis 8 Gewichtsprozent para-Dodecylbenzophenon als Photoinitiator (D) und 0,1 bis 15 Gewichtsprozent mindestens eines Additivs (E), die nach der Plastifizierung unter Einwirkung von UV-Strahlung in einem kontinuierlichen Fertigungsverfahren siliziumhaltige und kovalente Vernetzungsstrukturen inter- und/oder intramolekular bildet, bereitgestellt wird.

Es gelingt mit der erfindungsgemäßen Materialzusammensetzung, UV-Vernetzungen schnell, effektiv, mit hohem, gleichmäßigem Vernetzungsgrad unter hohen Fertigungsgeschwindigkeiten durchzuführen, wobei keine Beeinträchtigung durch Geruchsentwicklung und Verfärbung des vernetzten Polymers auftritt.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Materialzusammensetzung näher charakterisiert.

Das Polymer (A) der Materialzusammensetzung enthält polare und/oder unpolare und/oder linear-aliphatische und/oder cycloaliphatische und/oder aromatische und/oder gemischt aromatisch-aliphatische Gruppen.

Das Polymer (A) ist dabei kristallin und/oder semikristallin und/oder amorph.

Als wesentliches repetierendes Strukturelement enthält das Polymer (A) eine aliphatische und/oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoffgruppe.

Als aliphatische und/oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoffgruppe kann eine Methyl-, -[CH₃], und/oder eine Methylen-, -[CH₂]_x mit x ≥ 1, und/oder eine Methyliden-, [=CH₂]-, und/oder eine -[CH₂-CHX]- und/oder eine -[CH₂-CHR]- und/oder eine -[CH₂-CX₂]- und/oder eine -[=CH-CH₂]- und/oder eine [=CH-CHX]- und/oder eine [=CH-CHR]- und/oder eine [=CX-CH₂]- und/oder eine [=CX-CHX]- und/oder eine [=CX-CHR]- und/oder eine [=CR-CHX]- und/oder eine [=CR-CHR]-Gruppe enthalten sein, wobei X ein Element der Gruppe der Halogene, R ein organischer Rest, der insbesondere auch die Elemente Wasserstoff und/oder Kohlenstoff und/oder Schwefel und/oder Stickstoff und/oder Sauerstoff enthalten kann, ist.

Das Polymer (A) kann als Homopolymer und/oder Copolymer vorliegen.

Dabei kann das Polymer (A) in seiner Ausgangsform vorliegen und/oder durch Pfropfungsreaktionen und/oder Additionsreaktionen und/oder Kondensationsreaktionen mit mindestens einer funktionellen Gruppe verschiedener Art modifiziert sein.

Als funktionelle Gruppe eignet sich dazu eine Hydroxygruppe und/oder eine Aminogruppe und/oder eine Carbonsäure- und/oder eine Carbonsäureester- und/oder eine Carbonsäureanhydridgruppe und/oder eine Imid- und/oder eine Amid- und/oder eine Oxazoli- und/oder eine Epoxygruppe und/oder eine Silyl- und/oder eine Alkoxysilylgruppe und/oder eine ionische Gruppe, wie eine Carboxylatgruppe.

Das Polymer (A) kann in seiner Ausgangsform vom Typ eines Polyolefins und/oder eines thermoplastischen Elastomers (TPE), und/oder eines Elastomers und/oder eines Kautschuks und/oder eines Polystyrols (PS), und/oder eines Polyamids und/oder eines Polyesters und/oder eines Polyvinylchlorids (PVC), und/oder eines Polymethacrylats und/oder eines Acrylnitrilbutadienstyrol-Terpolymers (AS), und/oder eines Polyoxymethylens (POM), und/oder eines Polyurethans (PUR), und/oder eines Fluorpolymers und/oder eines flüssigkristallinen Polymers (LCP), und/oder eines thermoplastischen Silikonelastomers und/oder eines Ethylen-Styrol-Interpolymers (ESI) und/oder einer Mischung hiervon sein.

Das Polyolefin ist dabei ein Homo- und/oder Copolymeres des Ethylen und/oder des Propen und/oder des Buten und/oder des Isopren und/oder des Ethylidennorbornen und/oder des Cyclopentadien und/oder des Butadien und/oder ein Copolymeres des Etylen mit dem Ester der Acrylsäure oder der Methacrylsäure mit Methanol oder Ethanol oder Butanol und/oder ein Copolymeres des Ethylen mit Vinylacetat, wie ein Lineares Polyethylen geringer Dichte (linear low density polyethylene (LLDPE)) und/oder ein Polyethylen geringer Dichte (low density polyethylene (LDPE)) und/oder ein Polyethylen ultrageringer Dichte (ultra low density polyethylene (ULDPE)) und/oder ein Lineares Polyethylen geringer Dichte, hergestellt mit Metallocen-Katalysatoren (metallocene linear low density polyethylene (mLLDPE)) und/oder ein Polyethylen sehr geringer Dichte (very low density polyethylene (VLDPE)) und/oder ein Polyethylen mit geringem Molekulargewicht (low molecular weight polyethylene (LMWPE)) und/oder ein Polyethylen mittlerer Dichte (middle density polyethylene (MDPE)) und/oder ein Polyethylen hoher Dichte (high density polyethylene (HDPE)) und/oder ein Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE)) und/oder ein Polyethylen mit hohem Molekulargewicht (high molecular weight polyethylene) und/oder ein Polypropylen (PP) und/oder ein Polyolefinelastomer und/oder ein Polybutadien und/oder ein Ethylenmethylacrylat-Copolymer (EMA) und/oder ein Ethylenethylacrylat-Copolymer (EEA) und/oder ein Ethylenbutylacrylat-Copolymer (EBA) und/oder ein Ethylenvinylacetat-Copolymer (EVA) und/oder ein Cycloolefincopolymer (COC) und/oder ein Cycloolefinpolymer (COP) und/oder ein Polyolefincompound und/oder ein Polyolefinelastomer (POE) und/oder eine Mischung hiervon.

Das thermoplastische Elastomer ist vom Typ eines Blockcopolymeren und/oder einer Elastomerlegierung und/oder einer Mischung hiervon.

Dabei kann das thermoplastische Elastomer vom Typ eines Blockcopolymeren vom Styroltyp (TPE-S), und/oder vom Olefintyp (POE), und/oder ein thermoplastisches Polyether-Ester-Elastomer (TPE-E), und/oder ein thermoplastisches Polyurethan (TPU), und/oder ein Polyetherblockamid, PEBAX und/oder eine Mischung hiervon sein.

Als thermoplastisches Elastomer vom Typ einer Elastomerlegierung ist ein dynamisch vernetztes thermoplastisches Elastomer (TPV), und/oder ein thermoplastisches Blend (TPO), und/oder ein thermoplastisches Silikonvulkanisat (TPSiV), und/oder eine Mischung hiervon geeignet.

Das Elastomer und/oder der Kautschuk ist ausgewählt aus einem Acrylnitril-Elastomer (ACM), und/oder einem Cis-1,4-Polybutadien und/oder einem Chloroprene und/oder einem Neoprenkautschuk (CR), und/oder einem chlorsulfoniertes Polyethylen (CSM), und/oder einem Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM), und/oder einem Ethylen-Propylen-Elastomer (EPM), und/oder einem Fluorelastomer (FKM), und/oder einem Ethylen-Acryl-Polymer (AEM), und/oder einem Acrylnitril-Butadien-Elastomer (NBR), und/oder einem hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (HNBR), und/oder einem Naturkautschuk (NR), und/oder einem chloriertes Polyethylen (PE-C), und/oder einem Polyesterurethan (AU), und/oder einem Polyetherurethan (EU), und/oder einem Polyacrylatkautschuk (ACM), und/oder einem Butadienkautschuk (BR), und/oder einem Isoprenkautschuk (IR), und/oder einem Fluorelastomer (FPM), und/oder einem Polyolefin mit vulkanisierten Blöcken (TPV), und/oder einer Mischung hiervon.

Dabei kann das Polymer (A) einzeln und/oder als Mischung vorliegen.

Der Vernetzungsverstärker (B) bildet UV-silanische Vernetzungsstrukturen aus, indem siliziumhaltige Komponenten zugefügt sind.

Die siliziumhaltige Komponente kann ein Vinyltrimethoxysilan und/oder ein Vinyltriethoxysilan und/oder ein Vinyltriacetoxysilan und/oder ein Vinyltris(2-methoxyethoxy)silan und/oder ein 3-Methacryloxypropyl-trimethoxysilan und/oder ein Methacryloxymethyl-methyldimethoxysilan und/oder ein Methacryloxymethyl-trimethoxysilan und/oder ein Methacryloxymethy-methyldiethoxysilan und/oder ein Methacryloxymethyl-triethoxysilan und/oder ein Octadecylmethyldimethoxysilan und/oder eine Mischung hiervon sein.

Die Materialzusammensetzung kann auch mit siliziumhaltigen Komponenten in Gegenwart von UV-Strahlung anorganische [Si_xO_y]-Einheiten ausbilden.

Die anorganischen [Si_xO_y]-Einheiten können das Polymer (A) inter- und/oder intramolekular vernetzen.

In der Materialzusammensetzung kann die siliziumhaltige Komponente in Gegenwart eines Photoinitiators (D) durch UV-Strahlung mit dem Polymer (A) unter Ausbildung einer kovalenten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung reagieren.

Die Reaktion der siliziumhaltigen Komponente zu vernetzenden [Si_xO_y]-Einheiten wird unter dem Einfluss von Luftsauerstoff und/oder Ozon und/oder Lewis-Säuren begünstigt.

Der Vernetzungsverstärker (C) zur Ausbildung UV-kovalenter Vernetzungsstrukturen kann ausgewählt sein aus Triallylcyanurat (TAC), und/oder Triallylisocyanurat (TAIC), und/oder Trimethallylisocyanurat (TMAIC), und/oder Trimethylolpropantrimethacrylat (TRIM), und/oder Pentaerythritol-triacrylat und/oder Pentaerythritol-trimethacrylat und/oder Pentaerythritol-tetraacrylat und/oder Pentaerythritol-tetramethacrylat und/oder Dipentaerythritol-pentaacrylat und/oder Dipentaerythritol-pentamethacrylat und/oder Ditrimethylolpropan-tetraacrylat und/oder Ditrimethylolpropan-tetramethacrylat und/oder Polymethylen-Polyphenylen-N-maleinimid und/oder Tris(4-vinyloxybutyl)trimellitat und/oder Bis(4-vinyl-oxybutyl)isophthalat und/oder einer Mischung hiervon.

Der Photoinitiator (D) ist para-Dodecylbenzophenon.

Para-Dodecylbenzophenon kann über den Dodecylrest

(1) an die Polymermatrix kovalent durch UV-Strahlung gebunden werden und
(2) zeigt mit seinem positiven induktiven Effekt (+I-Effekt) bis 270 °C keine Zersetzung und/oder thermischen Abbau und/oder Spaltung der Acylbindung.

Das Additiv (E) in der Materialzusammensetzung kann erfindungsgemäß Komponenten enthalten, wobei diese umfassen Radikalfänger (F) und/oder Lewis-Säuren (G) und/oder grenzflächenaktive Substanzen (H) und/oder Füllstoffe (I) und/oder Verarbeitungshilfsmittel (J) und/oder Mischungen hiervon.

Radikalfänger (F) können aus einem Methylethylketon und/oder einem Methylisobutylketon und/oder einem sterisch gehindertes Amine (HALS), und/oder einem Benzotriazol und/oder einem Diphenylacrylat und/oder einem Zimtsäureester und/oder einem Derivat des 2,2,6,6-Tetramethyl-piperidin-1-oxyl (TEMPO), und/oder einem 4-Hydroxycoumarin und/oder einem D, L-α-Tocopherol und/oder einer Mischung hiervon ausgewählt sein.

Radikalfänger (F) können in der Materialzusammensetzung zwischen 0,01 und 0,5 Gewichtsprozent eingesetzt werden.

Als Lewis-Säure (G) eignet sich ein Zinndioctanoat und/oder ein Zinnoxalat und/oder ein Zinnoxid und/oder ein Dioctylzinndilaurat und/oder ein Dibutylzinndilaurat und/oder ein Laurylstannoxan und/oder ein Dibutylzinncarboxylat und/oder ein Monobutylzinntris(2-ethyl-hexanoat) und/oder ein Dibutylzinndiisooctanoat und/oder ein Dibutylzinndiacetat und/oder ein Dibutylzinnoxid und/oder eine Mischung hiervon.

Die Lewis-Säure (G) kann zwischen 0,01 und 0,2 Gewichtsprozent der Materialzusammensetzung zugegeben werden.

Die Lewis-Säure (G) bewirkt unter dem Einfluss von UV-Strahlung

(1) durch Ausbildung von Charge-Transfer-Verbindungen und/oder
(2) über van-der-Waals-Wechselwirkungen mit den polaren Silylalkoxygruppen Si-O-R eine Spaltung der Si-O- und/oder O-R-Bindungen, wobei siliziumhaltige Fragmente entstehen.

Die grenzflächenaktive Substanz (H) kann ausgewählt sein aus einer siliziumhaltigen Verbindung.

Erfindungsgemäß kann die siliziumhaltige Verbindung ausgewählt sein aus einem Vinyltrimethoxysilan und/oder einem Vinyltriethoxysilan und/oder einem Vinyltriacetoxysilan und/oder einem Vinyltris(2-methoxyethoxy)silan und/oder einem 3-Methacryloxypropyl-trimethoxysilan und/oder einem Methacryloxymethyl-methyldimethoxysilan und/oder einem Methacryloxymethyl-trimethoxysilan und/oder einem Methacryloxymethyl-methyldiethoxysilan und/oder einem Methacryloxymethyl-triethoxysilan und/oder einem Methyltrimethoxysilan und/oder einem Methyltriethoxysilan und/oder einem Dimethyldiethoxysilan und/oder einem Trimethylethoxysilan und/oder einem Isooctyltrimethoxysilan und/oder einem Isooctyltriethoxysilan und/oder einem Hexadecyltrimethoxysilan und/oder einem Cyclohexylmethyldimethoxysilan und/oder einem Dicyclopentyldimethoxysilan und/oder einem Phenyltriethoxysilan und/oder einem Octadecylmethyldimethoxysilan und/oder einem 3-Aminopropyltriethoxysilan und/oder einem 3-Aminopropyltrimethoxysilan und/oder einem Glycidylpropyltrimethoxysilan und/oder einem 3-Aminopropyldiethoxysilan und/oder einem Octamethylcyclotetrasiloxan und/oder einem Decamethylcyclopentasiloxan und/oder einem Dodecamethylcyclohexasiloxan und/oder einem Hexamethyldisiloxan und/oder einem Hexamethyldisilazan und/oder einem Hexamethyldisilan und/oder einem Tetramethylsilan und/oder einem Tetraethoxysilan und/oder einem Trimethylsilyldimethylamin und/oder einer Mischung hiervon.

Dabei kann die grenzflächenaktive Substanz (H) bis zu 10 Gewichtsprozent in der Materialzusammensetzung enthalten sein.

Die grenzflächenaktive Substanz (H) ist zur Anbindung von silikatischen Füllstoffen geeignet, wie Glasfasern und/oder anorganischen Füllstoffen auf Basis von Metalloxiden und/oder Schichtsilikaten und/oder Talkum und/oder Kaolin und/oder Wollastonit und/oder Zeolithen, die sie UV-vernetzend an die Polymermatrix bindet.

Der Füllstoff (I) ist ausgewählt aus Fasern und/oder Pulver und/oder Partikel, bestehend aus Metallen und/oder Kohlenstoff-Modifikationen und/oder Naturstoffen und/oder Gläsern und/oder Keramiken und/oder Metalloxiden und/oder Kunststoffen und/oder Schichtsilikaten.

Als Metalloxide sind sphärolithische Metalloxidpartikel und/oder monodisperse Metalloxidnanopartikel und/oder nanoskalige Metalloxidfasern und/oder nanoskalige Keramikwhisker und/oder Schichtsilikate und/oder Aerosile hydrophil und/oder hydrophobiert und/oder Aerogele hydrophil und/oder hydrophobiert und/oder Zeolithe und/oder Silsesquioxane und/oder Mischungen hiervon geeignet.

In der Materialzusammensetzung wird durch die grenzflächenaktive Substanz (H) und den Füllstoff (I) ein interpenetrierendes anorganisches Netzwerk gebildet. Das interpenetrierende anorganische Netzwerk wird an die Polymermatrix des Polymeren (A) angebunden.

Die Anbindung an das Polymer (A) erfolgt bei Exposition an UV-Strahlung.

Die Anbindung an das Polymer (A) bei Exposition an UV-Strahlung wird begünstigt durch die Anwesenheit des Photoinitiators (D) und/oder mindestens einer Lewis-Säure (G) und/oder Luftsauerstoff und/oder Ozon und/oder Mischungen hiervon.

Schichtsilikate als Füllstoff (I) können aus Smectit-Schichtsilikaten der Montmorillonit- oder Beidellit-Reihe, umfassend Montmorillonit Na_0,33{(Al_1,67Mg_0,33)(OH)₂[Si₄O₁₀]} und/oder Beidellit (Ca,Na)_0,3{Al₂(OH)₂[Al_0,5Si_3,5O₁₀]} und/oder Nontronit Na_0,33{Fe₂(OH)₂[Al_0,33Si_3,67O₁₀]} und/oder Saponit (Ca,Na)_0,33{(Mg,Fe)₃(OH)₂[Al_0,33Si_3,67O₁₀]} und/oder Hectorit Na_0,33{Mg,Li)₃(OH,F)₂[Si₄O₁₀]} und/oder exfolierten Schichtsilikaten und/oder Organoclays und/oder Mischungen hiervon bestehen.

Die Aerosile und/oder Aerogele können aus Silikaten und/oder Titandioxid und/oder Zirkoniumdioxid und/oder Dialuminiumtrioxid bestehen.

Erfindungsgemäß sind die monodispersen Metalloxidnanopartikel aus RSi(OR')₃ und/oder RR''Si(OR')₂ und/oder R₂Si(OR')₂ und/oder Ti(OR)₄ und/oder Zr(OR)₄ und/oder Al(OR)₃ und/oder Mischungen hiervon gebildet.

Nanoskalige Metalloxidfasern und/oder nanoskalige Keramikwhisker enthalten Titandioxid, TiO₂ (Rutil- und/oder Anatas- und/oder Brookit-Modifikation) und/oder Zirkoniumdioxid, ZrO₂ (monoklines α-ZrO₂ und/oder tetragonales β-ZrO₂ und/oder kubisches γ-ZrO₂), und/oder Dialuminiumtrioxid, Al₂O₃ (hexagonales α-Al₂O₃ und/oder γ-Al₂O₃ mit kubisch dichtester Packung).

Die nanoskaligen Metalloxidfasern und/oder nanoskaligen Keramikwhisker Mischoxide können ausgewählt sein aus Al₂O₃ und/oder TiO₂ und/oder ZrO₂ und/oder Y₂O₃ und/oder B₂O₃ und/oder SiO₂ und/oder FeO und/oder Fe₂O₃ und/oder Na₂O und/oder CaO und/oder MgO und/oder K₂O.

Die nanoskaligen Metalloxidfasern und/oder nanoskaligen Keramikwhisker liegen erfindungsgemäß einzeln und/oder in Bündeln vor, wobei die Faserlänge 50 nm bis 2 cm, der Außendurchmesser 1 nm bis 500 nm und das Längen/Dickenverhältnis größer 20 beträgt.

Der Gehalt des Füllstoffs (I) kann bis zu 12 Gewichtsprozent in der Materialzusammensetzung betragen.

Das Verarbeitungshilfsmittel (J) kann ausgewählt sein aus einem Stabilisator und/oder einer elektrisch leitfähiger Substanz und/oder einer antielektrostatischer Substanz und/oder einer antimikrobiellen Substanz und/oder einer bakteriziden Substanz und/oder einem Schaumbildner und/oder einem Hilfsmittel zur Hydrophobierung und/oder einem flammhemmendem Hilfsmittel und/oder einer Mischungen hiervon.

Das Verarbeitungshilfsmittel (J) kann bis zu 15 Gewichtsprozent in der Materialzusammensetzung enthalten sein.

Die erfindungsgemäße Materialzusammensetzung kann zur Herstellung von Formteilen, ausgewählt aus Extrudaten, Coextrudaten, Compositen und Verbundwerkstoffen eingesetzt werden.

Insbesondere können damit Formteile jeglicher Art, insbesondere Schläuche, Rohre, Dichtungen, Manschetten, Fasern und Profile gefertigt werden.

Das Verfahren zur UV-Vernetzung der erfindungsgemäßen Materialzusammensetzung zeichnet sich dadurch aus, dass in einem kontinuierlichen Fertigungsprozess aus der Materialzusammensetzung durch Plastifizieren und nachfolgendes Formen ein Formteil bereitgestellt wird, das eine Wandstärke von größer 0,5 mm aufweist, welches bei einer Fertigungsgeschwindigkeit von 5 bis 100 m/min unter Einstrahlung von UV-Licht der Wellenlänge 120 bis 450 nm mit einer Strahlungsintensität im UV-Bereich von 10 bis 200 W/cm je Strahlenquelle, ausgesandt von mindestens einer monochromatischen und/oder polychromatischen UV-Strahlenquelle, umfassend einen Excimer-Laser, ausgewählt aus einem Xenon-Fluorid- oder einem Xenon-Chlorid- oder einem Krypton-Fluorid- oder einem Krypton-Chlorid-Laser, und/oder einer Excimer-Lampe, ausgewählt aus einer Xenon-Chlorid- oder einer Krypton-Chlorid- oder einer Krypton-Bromid-Lampe, und/oder einer Quecksilberdampflampe mit Mikrowellenanregung oder Lichtbogenanregung und/oder einer Quecksilberdampflampe mit Eisen- oder Gallium-Indium- oder Gallium-Blei-Dotierung, auf welches UV-Licht vor, während oder nach dem Erstarren der plastifizierten Materialzusammensetzung unter Ausbildung siliziumhaltiger und kovalenter Strukturen zu einem Polymer vernetzt wird, wobei ein Polymer mit einem Vernetzungsgrad von 65 bis 98%, insbesondere von 70 bis 80%, erhalten wird.

In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist es auch möglich, einen geeigneten Vernetzungsverstärker einzusetzen, der bifunktional sowohl die UV-silanische als auch die UV-kovalente Vernetzung unter dem Einfluss von UV-Strahlung ermöglicht, was als eine Art von „Hybridvernetzung" aufgefasst werden kann.

Eine solche weitergebildete Materialzusammensetzung würde dann nur aus vier Komponenten bestehen.

Zusammensetzung und Vernetzungsgrad der UV-kovalent und UV-silanisch vernetzten Polymere aus der erfindungsgemäßen Materialzusammensetzung gemäß der Rezepturen 1 bis 10 (Rez. 1 bis Rez. 10) sind in Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1

Vernetzungsgrad [%]^*):

Bestimmung des Vernetzungsgrades/Gelgehalts
Die Bestimmung des Vernetzungsgrades an vernetzten Formteilen aus Polyolefinen wurde entsprechend DIN EN 579 durchgeführt.
Die Bestimmung des Vernetzungsgrades/Gelgehalts an Polyolefin-Polyamid-Blends wurde wie folgt durchgeführt:

a) analog DIN EN 579: Bestimmung des extrahierbaren Anteils aus der Polyolefinphase,
b) durch Extraktion mit Ameisensäure unter Rückflusskochen: Bestimmung des extrahierbaren Anteils aus der Polyamidphase.

Der Vernetzungsgrad bzw. der Gelgehalt entsprechen dem Restgewicht nach Trocknung bezogen auf die Einwaage.

Claims

Materialzusammensetzung, geeignet zur Herstellung eines Formteils, die unter Einwirkung von UV-Strahlung vernetzbar ist unter Bildung eines vernetzten polymeren Werkstoffs, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 5 Komponenten, welche in Summe 100 Gewichtsprozent ergeben, umfassend (A) 80 bis 98,4 Gewichtsprozent mindestens eines Polymers (A), und (B) 0,5 bis 8 Gewichtsprozent mindestens eines Vernetzungsverstärkers (B), der UV-silanisch mit dem Polymer (A) vernetzend wirkt, und (C) 0,5 bis 8 Gewichtsprozent mindestens eines Vernetzungsverstärkers (C), der mit dem Polymer (A) UV-kovalent Kohlenstoff-Kohlenstoff-vernetzend wirkt, und (D) 0,5 bis 8 Gewichtsprozent para-Dodecylbenzophenon als Photoinitiator (D), und (E) 0,1 bis 15 Gewichtsprozent mindestens eines Additivs (E) enthalten sind, die nach der Plastifizierung und Formgebung unter Einwirkung von UV-Strahlung in einem kontinuierlichen Fertigungsverfahren sowohl siliziumhaltige als auch kovalente Kohlenstoff-Kohlenstoff-haltige Vernetzungsstrukturen inter- und/oder intramolekular mit dem Polymer (A) bildet, und der aus der Materialzusammensetzung hergestellte vernetzte polymere Werkstoff einen Vernetzungsgrad von 65 bis 98% aufweist.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer (A) polare und/oder unpolare und/oder linear-aliphatische und/oder cycloaliphatische und/oder aromatische und/oder gemischt aromatisch-aliphatische Gruppen enthält.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer (A) kristallin und/oder semikristallin und/oder amorph ist.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer (A) als wesentliches repetierendes Strukturelement eine aliphatische und/oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoffgruppe enthält.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als aliphatische und/oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoffgruppe (a) eine Methyl-, -[CH₃], und/oder (b) eine Methylen-, -[CH₂]_x mit x ≥ 1, und/oder (c) eine Methyliden-, [=CH₂]-, und/oder (d) eine -[CH₂-CHX]- und/oder (e) eine -[CH₂-CHR]- und/oder (f) eine -[CH₂-CX₂]- und/oder (g) eine [=CH-CH₂]- und/oder (h) eine [=CH-CHX]- und/oder (i) eine [=CH-CHR]- und/oder (j) eine [=CX-CH₂]- und/oder (k) eine [=CX-CHX]- und/oder (l) eine [=CX-CHR]- und/oder (m) eine [=CR-CHX]- und/oder (n) eine [=CR-CHR]-Gruppe enthalten ist, wobei X ein Element der Gruppe der Halogene, R ein organischer Rest, der insbesondere Elemente, ausgewählt aus Wasserstoff und/oder Kohlenstoff und/oder Schwefel und/oder Stickstoff und/oder Sauerstoff, enthalten kann, ist.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer (A) als Homopolymer und/oder Copolymer vorliegt.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer (A) in seiner Ausgangsform vorliegt und/oder durch (a) Pfropfungsreaktionen und/oder (b) Additionsreaktionen und/oder (c) Kondensationsreaktionen mit mindestens einer funktionellen Gruppe modifiziert ist.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionelle Gruppe insbesondere ausgewählt ist aus: (a) einer Hydroxygruppe und/oder (b) einer Aminogruppe und/oder (c) einer Carbonsäure- und/oder einer Carbonsäureester- und/oder einer Carbonsäureanhydridgruppe und/oder (d) einer Imid- und/oder einer Amid- und/oder einer Oxazolin- und/oder (e) einer Epoxygruppe und/oder (f) einer Silyl- und/oder einer Alkoxysilylgruppe und/oder (g) einer ionische Gruppe, wie einer Carboxylatgruppe.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer (A) in seiner Ausgangsform vom Typ (I) eines Polyolefins und/oder (II) eines thermoplastischen Elastomers (TPE), und/oder (III) eines Elastomers und/oder eines Kautschuks und/oder (IV) eines Polystyrols (PS), und/oder (V) eines Acrylnitrilbutadienstyrol-Terpolymers (AS), und/oder (VI) eines Polyurethans (PUR), und/oder (VII) eines Fluorpolymers und/oder (VIII) eines thermoplastischen Silikonelastomers und/oder (IX) eines Ethylen-Styrol-Interpolymers (ESI), und/oder (X) einer Mischung hiervon ist.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyolefin (I) ein Homo- und/oder Copolymeres des Ethylen und/oder des Propen und/oder des Buten und/oder des Penten und/oder des Hexen und/oder des Octen und/oder des Isopren und/oder des Ethylidennorbornen und/oder des Cyclopentadien und/oder des Butadien und/oder ein Copolymeres des Etylen mit dem Ester der Acrylsäure oder der Methacrylsäure mit Methanol oder Ethanol oder Butanol und/oder ein Copolymeres des Ethylen mit Vinylacetat, wie (1) ein Lineares Polyethylen geringer Dichte (linear low density polyethylene (LLDPE)) und/oder (2) ein Polyethylen geringer Dichte (low density polyethylene (LDPE)) und/oder (3) ein Polyethylen ultrageringer Dichte (ultra low density polyethylene (ULDPE)) und/oder (4) ein Lineares Polyethylen geringer Dichte, hergestellt mit Metallocen-Katalysatoren (metallocene linear low density polyethylene (mLLDPE)) und/oder (5) ein Polyethylen sehr geringer Dichte (very low density polyethylene (VLDPE)) und/oder (6) ein Polyethylen mit geringen Molekulargewicht (low molecular weight polyethylene (LMWPE)) und/oder (7) ein Polyethylen mittlerer Dichte (middle density polyethylene (MDPE)) und/oder (8) ein Polyethylen hoher Dichte (high density polyethylene (HDPE)) (9) ein Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE)) (10) ein Polyethylen mit hohem Molekulargewicht (high molecular weight polyethylene (HMWPE)) (11) ein Cycloolefincopolymer (COC) (12) ein Cycloolefinpolymer (COP) (13) ein Poly-4-methyl-1-penten (14) ein Polypropylen (PP) und/oder (16) ein Polybutadien und/oder (17) ein Ethylenmethylacrylat-Copolymer (EMA) und/oder (18) ein Ethylenethylacrylat-Copolymer (EEA) und/oder (19) ein Ethylenbutylacrylat-Copolymer (EBA) und/oder (20) ein Ethylenvinylacetat-Copolymer (EVA) und/oder (21) ein Cycloolefincopolymer (COC) und/oder (22) ein Cycloolefinpolymer (COP) und/oder (23) ein Polyolefincompound und/oder (24) ein Polyolefinelastomer (POE) und/oder (25) eine Mischung hiervon ist.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Elastomer (II) vom Typ (1) eines Blockcopolymeren und/oder (2) einer Elastomerlegierung und/oder (3) einer Mischung hiervon ist.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Elastomer (II) vom Typ eines Blockcopolymeren (a) vom Styroltyp (TPE-S), und/oder (b) vom Olefintyp (POE), und/oder (c) ein thermoplastisches Polyether-Ester-Elastomer (TPE-E), und/oder (d) ein thermoplastisches Polyurethan (TPU), und/oder (e) ein Polyetherblockamid, PEBAX und/oder (f) eine Mischung hiervon ist.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Elastomer (II) vom Typ einer Elastomerlegierung (a) ein dynamisch vernetztes thermoplastisches Elastomer (TPV), und/oder (b) ein thermoplastisches Blend (TPO), und/oder (c) ein thermoplastisches Silikonvulkanisat (TPVSi), und/oder (d) eine Mischung hiervon ist.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer und/oder der Kautschuk (III) (1) ein Acrylnitril-Elastomer (ACM), und/oder (2) ein Cis-1,4-Polybutadien und/oder (3) ein Chloroprene und/oder ein Neoprenkautschuk (CR), und/oder (4) ein chlorsulfoniertes Polyethylen (CSM), und/oder (5) ein Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM), und/oder (6) ein Ethylen-Propylen-Elastomer (EPM), und/oder (7) ein Fluorelastomer (FKM), und/oder (8) ein Ethylen-Acryl-Polymer (AEM), und/oder (9) ein Acrylnitril-Butadien-Elastomer (NBR), und/oder (10) ein hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (HNBR), und/oder (11) ein Naturkautschuk (NR), und/oder (12) ein chloriertes Polyethylen (PE-C), und/oder (13) ein Polyesterurethan (AU), und/oder (14) ein Polyetherurethan (EU), und/oder (15) ein Polyacrylatkautschuk (ACM), und/oder (16) ein Butadienkautschuk (BR), und/oder (17) ein Isoprenkautschuk (IR), und/oder (18) ein Fluorelastomer (FPM), und/oder (19) ein Polyolefin mit vulkanisierten Blöcken (TPV), und/oder (20) eine Mischung hiervon ist.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer (A) einzeln und/oder als Mischung vorliegt.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vernetzungsverstärker (B) UV-silanische Vernetzungsstrukturen ausbildet.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungen zur Ausbildung UV-silanischer Vernetzungsstrukturen ausgewählt sind aus den siliziumhaltigen Verbindungen (1) Vinyltrimethoxysilan und/oder (2) Vinyltriethoxysilan und/oder (3) Vinyltriacetoxysilan und/oder (4) Vinyltris(2-methoxyethoxy)silan und/oder (5) 3-Methacryloxypropyl-trimethoxysilan und/oder (6) Methacryloxymethyl-methyldimethoxysilan und/oder (7) Methacryloxymethyl-trimethoxysilan und/oder (8) Methacryloxymethyl-methyldiethoxysilan und/oder (9) Methacryloxymethyl-triethoxysilan und/oder (10) Octadecylmethyldimethoxysilan und/oder (11) eine Mischung hiervon.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die siliziumhaltige Verbindung in Gegenwart des Photoinitiators (D) durch UV-Strahlung mit dem Polymer (A) unter Ausbildung einer kovalenten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung reagiert.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die siliziumhaltige Verbindung in Gegenwart von UV-Strahlung anorganische [Si_xO_y]-Einheiten ausbildet.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganischen [Si_xO_y]-Einheiten das Polymer (A) inter- und/oder intramolekular vernetzen.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion der siliziumhaltigen Verbindung zu vernetzenden [Si_xO_y]-Einheiten unter dem Einfluss von Luftsauerstoff und/oder Ozon und/oder Lewis-Säuren begünstigt wird.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Vernetzungsverstärker (C) zur Ausbildung UV-kovalenter Kohlenstoff-Kohlenstoff-Vernetzungsstrukturen ausgewählt ist aus (1) Triallylcyanurat (TAC), und/oder (2) Triallylisocyanurat (TAIC), und/oder (3) Trimethallylisocyanurat (TMAIC), und/oder (4) Trimethylolpropantrimethacrylat (TRIM), und/oder (5) Pentaerythritol-triacrylat und/oder (6) Pentaerythritol-trimethacrylat und/oder (7) Pentaerythritol-tetraacrylat und/oder (8) Pentaerythritol-tetramethacrylat und/oder (9) Dipentaerythritol-pentaacrylat und/oder (10) Dipentaerythritol-pentamethacrylat und/oder (11) Ditrimethylolpropan-tetraacrylat und/oder (12) Ditrimethylolpropan-tetramethacrylat und/oder (13) Polymethylen-Polyphenylen-N-maleinimid und/oder (14) Tris(4-vinyloxybutyl)trimellitat und/oder (15) Bis(4-vinyl-oxybutyl)isophthalat und/oder (16) einer Mischung hiervon.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass para-Dodecylbenzophenon über den Dodecylrest (1) an die Polymermatrix kovalent durch UV-Strahlung gebunden wird und (2) mit seinem positiven induktiven Effekt (+I-Effekt) bis 270 °C keine Zersetzung und/oder thermischen Abbau und/oder Spaltung der Acylbindung zeigt.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Additiv (E) mindestens eine weitere Komponente enthalten ist, umfassend (F) Radikalfänger und/oder (G) Lewis-Säuren und/oder (H) Grenzflächenaktive Substanzen und/oder (I) Füllstoffe und/oder (J) Verarbeitungshilfsmittel und/oder (K) Mischungen hiervon.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Radikalfänger (F) (1) ein Methylethylketon und/oder (2) ein Methylisobutylketon und/oder (3) ein sterisch gehindertes Amine (HALS), und/oder (4) ein Benzotriazol und/oder (5) ein Diphenylacrylat und/oder (6) ein Zimtsäureester und/oder (7) ein Derivat des 2,2,6,6-Tetramethyl-piperidin-1-oxyl (TEMPO), und/oder (8) ein 4-Hydroxycoumarin und/oder (9) ein D, L-α-Tocopherol und/oder (10) eine Mischung hiervon ist.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein Radikalfänger (F) zwischen 0,01 und 0,5 Gewichtsprozent in der Materialzusammensetzung enthalten ist.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet; dass die Lewis-Säure (G) (1) ein Zinndioctanoat und/oder (2) ein Zinnoxalat und/oder (3) ein Zinnoxid und/oder (4) ein Dioctylzinndilaurat und/oder (5) ein Dibutylzinndilaurat und/oder (6) ein Laurylstannoxan und/oder (7) ein Dibutylzinncarboxylat und/oder (8) ein Monobutylzinntris(2-ethylhexanoat) und/oder (9) ein Dibutylzinndiisooctanoat und/oder (10) ein Dibutylzinndiacetat und/oder (11) ein Dibutylzinnoxid und/oder (12) eine Mischung hiervon ist.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Lewis-Säure (G) zwischen 0,01 und 0,2 Gewichtsprozent in der Materialzusammensetzung enthalten ist.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Lewis-Säure (G) (1) durch Ausbildung von Charge-Transfer-Verbindungen und/oder (2) über van-der-Waals-Wechselwirkungen mit den polaren Silylalkoxygruppen Si-O-R eine Spaltung der Si-O- und/oder O-R-Bindungen bewirkt und siliziumhaltige Fragmente entstehen.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die grenzflächenaktive Substanz (H) eine siliziumhaltige Verbindung ist.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die grenzflächenaktive Substanz (H) ausgewählt ist aus (1) einem Vinyltrimethoxysilan und/oder (2) einem Vinyltriethoxysilan und/oder (3) einem Vinyltriacetoxysilan und/oder (4) einem Vinyltris(2-methoxyethoxy)silan und/oder (5) einem 3-Methacryloxypropyl-trimethoxysilan und/oder (6) einem Methacryloxymethyl-methyldimethoxysilan und/oder (7) einem Methacryloxymethyl-trimethoxysilan und/oder (8) einem Methacryloxymethyl-methyldiethoxysilan und/oder (9) einem Methacryloxymethyl-triethoxysilan und/oder (10) einem Methyltrimethoxysilan und/oder (11) einem Methyltriethoxysilan und/oder (12) einem Dimethyldiethoxysilan und/oder (13) einem Trimethylethoxysilan und/oder (14) einem Isooctyltrimethoxysilan und/oder (15) einem Isooctyltriethoxysilan und/oder (16) einem Hexadecyltrimethoxysilan und/oder (17) einem Cyclohexylmethyldimethoxysilan und/oder (18) einem Dicyclopentyldimethoxysilan und/oder (19) einem Phenyltriethoxysilan und/oder (20) einem Octadecylmethyldimethoxysilan und/oder (21) einem 3-Aminopropyltriethoxysilan und/oder (22) einem 3-Aminopropyltrimethoxysilan und/oder (23) einem Glycidylpropyltrimethoxysilan und/oder (24) einem 3-Aminopropyldiethoxysilan und/oder (25) einem Octamethylcyclotetrasiloxan und/oder (26) einem Decamethylcyclopentasiloxan und/oder (27) einem Dodecamethylcyclohexasiloxan und/oder (28) einem Hexamethyldisiloxan und/oder (29) einem Hexamethyldisilazan und/oder (30) einem Hexamethyldisilan und/oder (31) einem Tetramethylsilan und/oder (32) einem Tetraethoxysilan und/oder (33) einem Trimethylsilyldimethylamin und/oder (34) einer Mischung hiervon.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die grenzflächenaktive Substanz (H) bis zu 10 Gewichtsprozent in der Materialzusammensetzung enthalten ist.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die grenzflächenaktive Substanz (H) die Anbindung von silikatischen Füllstoffen, wie Glasfasern und/oder anorganischen Füllstoffen auf Basis von Metalloxiden und/oder Schichtsilikaten und/oder Talkum und/oder Kaolin und/oder Wollastonit und/oder Zeolithen UV-vernetzend an die Polymermatrix bewirkt.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff (I) ausgewählt ist aus Fasern und/oder Pulver und/oder Partikel, bestehend aus Metallen und/oder Kohlenstoff-Modifikationen und/oder Naturstoffen und/oder Gläsern und/oder Keramiken und/oder Metalloxiden und/oder Kunststoffen und/oder Schichtsilikaten.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalloxide als (a) sphärolithische Metalloxidpartikel und/oder (b) monodisperse Metalloxidnanopartikel und/oder (c) nanoskalige Metalloxidfasern und/oder (d) nanoskalige Keramikwhisker und/oder (e) Schichtsilikate und/oder (f) Aerosile hydrophil und/oder hydrophobiert und/oder (g) Aerogele hydrophil und/oder hydrophobiert und/oder (h) Zeolithe und/oder (i) Silsesquioxane und/oder (j) als Mischungen hiervon vorliegen.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtsilikate aus (a) Smectit-Schichtsilikaten der Montmorillonit- oder Beidellit-Reihe, umfassend Montmorillonit Na_0,33{(Al_1,67Mg_0,33)(OH)₂[Si₄O₁₀]} und/oder (b) Beidellit (Ca,Na)_0,3{Al₂(OH)₂[Al_0,5Si_3,5O₁₀]} und/oder (c) Nontronit Na_0,33{Fe₂(OH)₂[Al_0,33Si_3,67O₁₀]} und/oder (d) Saponit (Ca,Na)_0,33{(Mg,Fe)₃(OH)₂[Al_0,33Si_3,67O₁₀]} und/oder (e) Hectorit Na_0,33{Mg,Li)₃(OH,F)₂[Si₄O₁₀]} und/oder (f) exfolierten Schichtsilikaten und/oder (g) Organoclays und/oder (h) Mischungen hiervon bestehen.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Aerosile und/oder Aerogele aus Silikaten und/oder Titandioxid und/oder Zirkoniumdioxid und/oder Dialuminiumtrioxid bestehen.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die monodispersen Metalloxidnanopartikel aus RSi(OR')₃ und/oder RR''Si(OR')₂ und/oder R₂Si(OR')₂ und/oder Ti(OR)₄ und/oder Zr(OR)₄ und/oder Al(OR)₃ und/oder Mischungen hiervon gebildet werden.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die nanoskaligen Metalloxidfasern und/oder nanoskaligen Keramikwhisker (a) Titandioxid, TiO₂ (Rutil- und/oder Anatas- und/oder Brookit-Modifikation) und/oder (b) Zirkoniumdioxid, ZrO₂ (monoklines α-ZrO₂ und/oder tetragonales β-ZrO₂ und/oder kubisches γ-ZrO₂), und/oder (c) Dialuminiumtrioxid, Al₂O₃ (hexagonales α-Al₂O₃ und/oder γ-Al₂O₃ mit kubisch dichtester Packung) enthalten.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die nanoskaligen Metalloxidfasern und/oder nanoskaligen Keramikwhisker Mischoxide, ausgewählt aus Al₂O₃ und/oder TiO₂ und/oder ZrO₂ und/oder Y₂O₃ und/oder B₂O₃ und/oder SiO₂ und/oder FeO und/oder Fe₂O₃ und/oder Na₂O und/oder CaO und/oder MgO und/oder K₂O, sind.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die nanoskaligen Metalloxidfasern und/oder nanoskaligen Keramikwhisker einzeln und/oder in Bündeln vorliegen, wobei die Faserlänge 50 nm bis 2 cm, der Außendurchmesser 1 nm bis 500 nm und das Längen/Dickenverhältnis größer 20 beträgt.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff (I) bis zu 12 Gewichtsprozent in der Materialzusammensetzung enthalten ist.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Verarbeitungshilfsmittel (J) ausgewählt ist aus (1) einem Stabilisator und/oder (2) einer elektrisch leitfähigen Substanz und/oder (3) einer antielektrostatischen Substanz und/oder (4) einer antimikrobiellen Substanz und/oder (5) einer bakteriziden Substanz und/oder (6) einem Schaumbildner und/oder (7) einem Hilfsmittel zur Hydrophobierung und/oder (8) einem flammhemmendem Hilfsmittel und/oder (9) einer Mischungen hiervon.
Materialzusammensetzung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass das Verarbeitungshilfsmittel (J) bis zu 15 Gewichtsprozent in der Materialzusammensetzung enthalten ist.
Verwendung der Materialzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 44 zur Herstellung von Formteilen, ausgewählt aus Extrudaten, Coextrudaten, Compositen und Verbundwerkstoffen.
Verwendung der Materialzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 44 zur Herstellung von Formteilen jeglicher Art, insbesondere von Schläuchen, Rohren, Dichtungen, Manschetten, Fasern, und Profilen.
Verfahren zur UV-Vernetzung einer Materialzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass in einem kontinuierlichen Fertigungsprozess aus der Materialzusammensetzung durch Plastifizieren und nachfolgendes Formen ein Formteil bereitgestellt wird, das eine Wandstärke von größer 0,5 mm aufweist, welches bei einer Fertigungsgeschwindigkeit von 5 bis 100 m/min unter Einstrahlung von UV-Licht der Wellenlänge 120 bis 450 nm mit einer Strahlungsintensität im UV-Bereich von 10 bis 200 W/cm, ausgesandt von mindestens einer monochromatischen und/oder polychromatischen UV-Strahlenquelle, umfassend einen Excimer-Laser, ausgewählt aus einem Xenon-Fluorid- oder einem Xenon-Chlorid- oder einem Krypton-Fluorid- oder einem Krypton-Chlorid-Laser, und/oder einer Excimer-Lampe, ausgewählt aus einer Xenon-Chlorid- oder einer Krypton-Chlorid- oder einer Krypton-Bromid-Lampe, und/oder einer Quecksilberdampflampe mit Mikrowellenanregung oder Lichtbogenanregung und/oder einer Quecksilberdampflampe mit Eisen- oder Gallium-Indium- oder Gallium-Blei-Dotierung, wobei das UV-Licht vor, während oder nach dem Erstarren der plastifizierten Materialzusammensetzung eingestrahlt wird und welches unter Ausbildung siliziumhaltiger und/oder kovalenter Strukturen vernetzt wird, wobei ein vernetzter polymerer Werkstoff mit einem Vernetzungsgrad von 65 bis 98%, insbesondere von 70 bis 80%, erhalten wird.