УДАРОПРОЧНАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1994 года по МПК C08L27/06 C08K3/02 C08L27/06 C08L23/28 C08L33/12 C08K3/02 C08K3/22 C08K3/20 

Изобретение относится к ударопрочным полимерным композициям на основе непластифицированного поливинилхлорида (ПВХ), перерабатываемым методом экструзии в тонкостенные (до 1 мм) профили сложной конфигурации, используемые в качестве конструкционного материала, например, при монтаже каркасов промышленных холодильных камер большого объема.

В этом случае получаемые профили должны сочетать в себе хорошую ровную поверхность и точные геометрические размеры с высокой ударной прочностью (вязкостью), которая по данным анализа новых импортных материалов аналогичного применения составляет 20-22 кгс ˙см/см².

Известны ударопрочные композиции, содержащие в качестве ударопрочного модификатора сополимер метилметакрилата, бутадиена и стирола (сополимер МБС) или хлорированный полиэтилен (ХПЭ).

Известная композиция на 70 мас. ч. ПВХ содержит, мас. % : 30 - сополимера МБС или ХПЭ, 5 - свинецсодержащего стабилизатора и 1 - смазки.

Такое большое содержание сополимера МБС повышает вязкость расплава полимера, которая вызывает увеличение нагрузки на привод шнека экструдера. Это вызывает необходимость повышения температуры по зонам экструдера и фильтры не менее, чем на 10-20^оС, в результате чего снижается динамическая термостабильность материала и, как следствие, возникает опасность подгорания материала в машине. Подъем температуры в свою очередь приводит к росту энергозатрат на единицу продукции.

Большое содержание ХПЭ, во-первых, снижает вязкость расплава, и, следовательно, сдвиговые напряжения при переработке, вследствие чего снижается степень гомогенизации расплава, в результате чего ухудшается внешний вид экструдата.

Во-вторых, большое содержание ХПЭ ведет к увеличению выделения хлористого водорода в процессе экструзии композиции, тем самым повышая загазованность рабочих помещений вплоть до превышения ПДК (предельно допустимой концентрации).

Кроме того, использование модификаторов как технологических добавок, в больших количествах экономически невыгодно и нецелесообразно.

Наиболее близкой к изобретению по составу и решаемой задаче является композиция, которая содержит, мас. ч. : ПВХ 100, сополимер МБС 7, в качестве стабилизатора трехосновный сульфат свинца (ТОСС) 1, свинцовые белила 3, в качестве смазки стеарин 1, стеарат кальция 1, индустриальное масло (марки И-20А) 3: двуокись титана 2 и мел 10. Данная композиция в соответствии с ТУ 6-02-5761-783-337-90 предназначена для экструзии комплектующих изделий к автомобилям. Эта композиция лишена указанных в аналоге недостатков, однако, из нее также нельзя формовать тонкостенные сложные профили с требуемым качеством поверхности из-за ее плохой формуемости, обусловленной налипанием ее на рабочие части машины во время экструзии. С одной стороны, налипание композиции приводит к искажению геометрической формы профиля за счет неравномерного течения расплава и тем самым не позволяет выходящий из фильеры экструдат заправить в калибратор, расположенный на некотором расстоянии от фильеры. Общепринятыми способами доводки фильеры нельзя достичь получения профилей требуемой конфигурации. С другой стороны, налипание приводит к локальному подгоранию композиции, вследствие чего на поверхности экструдата появляются коричневые полосы и пригары, несмотря на то, что динамическая термостабильность композиции выше времени пребывания ее в экструдере. Другим недостатком этой композиции является недостаточно высокая ударная вязкость. Поэтому полученные из нее профили не могут выдерживать конструкционные нагрузки холодильных камер большого объема.

Целью изобретения является улучшение формируемости композиции в тонкостенные профили сложной конфигурации и повышение ее ударной вязкости.

Для достижения поставленной цели ударопрочная полимерная композиция, включающая поливинилхлорид, в качестве ударопрочного модификатора - сополимер метилметакрилата, бутадиена и стирола, свинецсодержащий стабилизатор, двуокись титана и мел, дополнительно содержит хлорированный полиэтилен с содержанием хлора 30-42% при его соотношении с сополимером, соответственно равном 1: 4-10, при следующем содержании компонентов, мас. ч. : Поливинилхлорид 100
Сополимер метил-
метакрилата, бута- диена и стирола 4,5-13
Хлорированный
полиэтилен с содер- жанием хлора 30-42% 0,5-3
Свинецсодержащий стабилизатор 3-8 Мел 3-10 Двуокись титана 1-2
В качестве свинецсодержащего стабилизатора композиция может содержать ТОСС, двухосновный стеарат свинца (ДОСС), силикат свинца, комплексные свинцовые стабилизаторы-лубриканты и др. Можно использовать в композиции лубриканты (смазки), такие как стеарин, стеарат кальция, диоктифталат (ДОФ), синтетические жирные кислоты фракции С₁₇-С₂₀ (СЖК С₁₇-С₂₀), индустриальное масло (И-20А) и др.

ХПЭ изготавливают в отечественной промышленности опытными партиями (ТУ 6-01-1-434-91).

Совместное содержание в ПВХ-композициях ХПЭ и сополимера МБС при их соотношениях 1: 4-10 в количестве 5-14 мас. ч. в известных композициях не обнаружено. Таким образом, предлагаемая композиция соответствует критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень".

Возможность использования предлагаемой композиции подтверждается нижеследующими примерами.

П р и м е р. Композицию готовят в двухстадийном смесителе. В верхний смеситель последовательно загружают ПВХ, модификаторы, свинец - содержащие стабилизаторы, если требуются - смазки, пигменты, наполнители. Включают мешалку и массу перемешивают в течение 15 мин. В процессе перемешивания происходит саморазогрев массы за счет трения до 140-145^оС. Далее композицию перегружают в нижний смеситель с рубашкой и производят охлаждение ее до 70^оС. Полученную композицию экструдируют в гранулы с помощью двухшнекового экструдера при температуре в зонах (170-190) ±20^оС и в фильере - 190 ±20^оС. Полученную ударопрочную гранулированную композицию испытывают в соответствии с требованиями ТУ 6-02-5761-783-337-90 и дополнительно определяют формуемость композиции и динамическую термостабильность. Для определения формуемости гранулированную композицию экструдируют в одношнековом экструдере. По выходе из фильеры профиль заправляют в калибратор, который расположен на расстоянии 50-70 мм от формующей головки. Формуемость композиции оценивают по выходу профиля, соответствующему эталону по внешнему виду и геометрическим размерам сечения. Динамическую термостабильность определяют на пластографе Брабендера при 190 ±5^оС и нагрузке 21,6 кг.

В табл. 1 и 2 приведены для сравнения количественные соотношения компонентов и свойства предлагаемого, известного и контрольных свойств в композиции.

Как видно из табл. 1 и 2, в предлагаемой композиции (см. примеры 1-6) совместное содержание ХПЭ и сополимера МБС при их соотношениях 1: 4-10 в общем количестве 5-14 мас. ч. , в сравнении с прототипом, позволяет повысить выход профиля в соответствии с эталоном до 80-85% за счет улучшения формуемости композиции и одновременно увеличить ударную вязкость в 1,6-2 раза, не ухудшая остальных показателей. (56) Патент Великобритании N 1269587, кл. С 3 Р, 1972.

Технологический регламент Владимирского химического завода N 123 "Производства листов (винипласта), гранулированных материалов, сварочных прутков из непластифицированного ПВХ экструзионным способом" утвержден 1987 г. , с. 4-9, 22.

Использование: для изготовления конструкционного материала, применяемого при монтаже каркасов промышленных холодильных камер. Сущность: ударопрочная полимерная композиция включает, мас. ч. : ПВХ-100, сополимер метилметакрилата, бутадиена и стирола 4,5 - 13, хлорированный полиэтилен с содержанием хлора 30 - 42% 0,5 - 3, свинецсодержащий стабилизатор 3 - 8, мел 3 - 10, двуокись титана 1 - 2. 2 табл.

УДАРОПРОЧНАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, включающая поливинилхлорид, сополимер метилметакрилата, бутадиена и стирола, свинецсодержащий стабилизатор, мел и двуокись титана, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит хлорированный полиэтилен с содержанием хлора 30 - 42% при соотношении его и указанного сополимера 1 : 4 - 10 соответственно при следующем содержании компонентов, мас. ч. :
Поливинилхлорид 100
Сополимер метилметакрилата, бутадиена и стирола 4,5 - 12,0
Хлорированный полиэтилен с содержанием хлора 30 - 42% 0,5 - 2
Свинецсодержащий стабилизатор 3 - 8
Мел 3 - 10
Двуокись титана 1 - 2