ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1994 года по МПК C08L23/06 C08K13/02 C08K13/02 C08K3/28 C08K5/12 C08K5/21 C08K7/02 

Изобретение относится к области создания композиционных материалов на основе термопластичных полимеров и может быть использовано для изготовления конструкционных деталей, работающих в диапазоне температур от +50 до -70^оС, которые характерны для условий эксплуатации, например нашпальных прокладок железнодорожного пути, криогенных деталей холодильного оборудования и других деталей.

Известна полимерная композиция, содержащая смесь отходов термопластов, выбранных из группы: включающей полиэтилен, поливинилхлорид, поликапроамид и полистирол (90-99 мас. ч. ), и в качестве модифицирующей добавки - окись магния (1-10 мас. ч. ).

Недостатком известной композиции является низкая трещиностойкость при вибрационном ударном воздействии и незначительная адгезия связующего к волокнистому наполнителю.

Известна также полимерная композиция, включающая полиэтилен (10-40 мас. % ), кордное волокно (10-50 мас. % ) и резиновую крошку (10-80 мас. % ).

Недостатком известной композиции являются высокие масло- и водопоглощение, низкая адгезия связующего к волокнистому наполнителю при термоциклировании.

Наиболее близкой по технической сущности к достигаемому результату к настоящему изобретению является полимерная композиция, включающая полиэтилен (100 мас. ч. ) и рубленый волокнистый наполнитель. Связующее дополнительно может содержать в качестве модификатора поливинилхлорид (10-950 мас. ч. ).

Недостатком известной композиции является низкая адгезия связующего к волокнистому наполнителю после термоциклирования в диапазоне температур -70 до +50^оС. Это приводит к растрескиванию материала и преждевременному выходу детали из строя. При эксплуатации деталей, изготовленных из разработанной композиции в условиях воздействия вибрационных ударных нагрузок, она обладает низкой трещиностойкостью. Кроме того, высокие масло- и водопоглощение затрудняют применение деталей, изготовленных из известной композиции, при циклическом изменении температуры эксплуатации от -70 до + 50^оС.

Техническая задача изобретения - повышение трещиностойкости полимерной композиции при вибрационном ударном воздействии и увеличение адгезии связующего к волокнистому наполнителю в условиях циклического изменения температур от -70 до +50^оС.

Указанный технический результат достигается тем, что полимерная композиция, включающая полиэтилен и рубленый волокнистый наполнитель, в качестве рубленого волокнистого наполнителя содержит рубленые ткани, выбранные из группы, включающей хлопчатобумажные и льняные ткани, трикотажное хлопчатобумажное и шерстяное полотно, и дополнительно содержит оксинитрат алюминия, холестериловый эфир каприновой кислоты и толуилендиизоцианат, блокированный касторовым маслом, при следующем соотношении компонентов, мас. ч. : Полиэтилен 100
Рубленый волок-
нистый наполнитель,
выбранный из группы:
хлопчатобумажные,
льняные и шерстяные
ткани, трикотажное
хлопчатобумажное и шерстяное полотна 8-140
Оксинитрат алюми- ния 0,1-3
Холестериловый эфир каприновой кислоты 0,05-1,5
Толуилендиизоцианат,
блокированный касто- ровым маслом 0,01-2
В качестве полимерного связующего выбран полиэтилен (ГОСТ 16337-70), как имеющий относительно высокие физико-механические свойства, низкие температуру плавления и стоимость. Последние два обстоятельства позволяют существенно снизить затраты на производство деталей конструкционного назначения, в сравнении со стоимостью аналогичных деталей, изготовленных из других термопластичных полимеров.

Повышения трещиностойкости материала при вибрационном ударном воздействии достигают введением в связующее рубленого волокнистого наполнителя, выбранного из группы: хлопчатобумажные (ГОСТ 11680-76), льняные (ГОСТ 44-75) и шерстяные ткани, трикотажное хлопчатобумажное и шерстяное полотно (ГОСТ 1230-80), и оксинитрата алюминия (ТУ 6-09-4342-77). Введение выбранного рубленого волокнистого наполнителя и оксинитрата алюминия выше оптимальной конструкции снижает прочность материала, а ниже оптимальной концентрации уменьшает его трещиностойкость при вибрационном ударном воздействии.

Несмотря на введение указанных наполнителей связующее обладает низкой адгезией к волокнам тканей и трикотажных полотен в области высоких (+50^оС) и низких (-70^оС) температур, что приводит к уменьшению их прочности после термообработки при циклическом изменении температур от +50 до -70^оС. Для повышения адгезии связующего к волокнистому наполнителю, термообработанных изделий при циклическом изменении температур от +50 до -70^оС, в композицию вводят холестериловый эфир каприновой кислоты (ТУ 6П-68-72) и толуилендиизоцианат (МРТУ 6-09-4847-67), блокированный касторовым маслом (ГОСТ 6757-73). При этом оптимальным сочетанием свойств обладает композиция, в которую толуилендиизоцианат и касторовое масло введены в соотношении от 1: 2 до 2: 1. Введение холестерилового эфира каприновой кислоты и толуилендиизоцианата, блокированного касторовым маслом, выше оптимальной концентрации снижает прочность композиционного материала, а ниже оптимальной концентрации уменьшает адгезию связующего к волокнистому наполнителю при циклическом изменении температур от +50 до -70^оС.

Изобретение иллюстрируется примерами, приведенными в таблице.

Способ формирования изделий из разработанной полимерной композиции заключается в следующем.

Раствором в ацетоне толуилендиизоцианата, блокированного касторовым маслом, обрабатывают гранулы полиэтилена. После сушки гранулы полиэтилена смешивают последовательно с порошками оксинитрата алюминия и холестерилового эфира каприновой кислоты. При тщательном перемешивании вводят рубленый волокнистый наполнитель, выбранный из группы: хлопчатобумажные, льняные и шерстяные ткани, трикотажное хлопчатобумажное и шерстяное полотна. Изделия из композиции можно изготавливать либо литьем, либо прессованием при температуре 140-170^оС и давлении 70-100 МПа.

Величину адгезии связующего к поверхности рубленого волокнистого наполнителя оценивают по сопротивлению извлекания полосок шириной 10 мм из блока образцов, изготовленных из разработанных полимерных композиций. Образцы для измерения адгезионной прочности имеют Т-образную форму размером 60х80 мм изготавливают таким образом, что один из концов полоски ткани оказывается заключенным в балочку из композиции, расположенной перпендикулярно к оси полоски ткани. При испытании балочку из композиции закрепляют с помощью специальной рамки в верхнем зажиме, а свободный конец полоски ткани в нижнем зажиме. (56) Авторское свидетельство СССР N 973561, кл. С 08 К 3/22, 1981.

Авторское свидетельство СССР N 563811, кл. С 08 L 23/06, 1976.

Авторское свидетельство СССР N 1219605, кл. С 08 L 23/02, 1982.

Использование изобретения: полимерные композиции конструкционного назначения, для изготовления деталей, работающих в диапазоне температур от -70 до +50 С, которые характерны для условий эксплуатации, например нашпальных прокладок железнодорожного пути, криогенных деталей холодильного оборудования и других деталей. Сущность изобретения: композиция включает, ч: полиэтилен 100, рубленый волокнистый наполнитель, выбранный из группы: хлопчатобумажные, льняные и шерстяные ткани, трикотажное хлопчатобумажное и шерстяное полотна 8 - 140, оксинитрат алюминия 0,1 - 3, холестериловый эфир каприновой кислоты 0,05 - 1,5, толуилендиизоцианат, блокированный касторовым маслом, 0,01 - 2. 1 табл.

ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, включающая полиэтилен и рубленый волокнистый наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве волокнистого наполнителя она содержит рубленые ткани, выбранные из группы, включающей хлопчатобумажные и льняные ткани, трикотажное, хлопчатобумажное и шерстяное полотна, и дополнительно содержит оксинитрат алюминия, холестериловый эфир каприновой кислоты и толуилендиизоцианат, блокированный касторовым маслом, мас. ч. :
Полиэтилен 100
Рубленый волокнистый наполнитель, выбранный из группы, включающей хлопчатобумажные, льняные и шерстяные ткани, трикотажное хлопчатобумажное и шерстяное полотна 8 - 140
Холестериловый эфир каприновой кислоты 0,05 - 1,5
Оксинитрат алюминия 0,1 - 3
Толуилендиизоцианат, блокированный касторовым маслом 0,01 - 2