ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1995 года по МПК C08L23/12 C08K13/02 C08K13/02 C08K3/00 C08K5/09 

Изобретение относится к области полимеров, а именно, к составам полиолефиновых, в частности, полипропиленовых композиций, наполненных мелкодисперсными неорганическими веществами.

Разработка высоконаполненных композиций на основе полиолефинов становится наиболее актуальной в настоящее время с учетом удорожания сырья, т.к. введение наполнителя уменьшает долю полимера в композиции и ведет в конечном счете, к удешевлению композиции. Кроме этого, введение наполнителей способствует получению композиционных материалов с определенными, заранее заданными свойствами, например, повышенной жесткостью и т.д.

В то же время при введении в полиолефины значительного количества наполнителя возникают трудности в равномерном распределении его в полимерной матрице, возрастает время технологического цикла, а физико-механические свойства композиций, в частности ударная прочность, падают.

Широко известны полимерные композиции на основе полиолефинов, содержащие неорганические порошкообразные наполнители.

В связи со сложностью диспергирования даже относительно небольших количеств наполнителя в полимерной матрице, его равномерного распределения используют различные модифицирующие добавки в составе полиолефиновых, в частности, полипропиленовых наполненных композиций.

Известны наполненные полимерные композиции на основе полиолефинов, в состав которых входят пластифицирующие добавки (битумы, рубралс, петролатум). Однако указанные добавки незначительно улучшают диспергирование наполнителя в полимерной матрице.

Известна полимерная композиция на основе полиолефина (полиэтилена), включающая 0,5-0,75 мас.% смазки - стеарата кальция. Однако без потерь физико-механических свойств композиционного материала, получаемого из композиции, в нее можно ввести только 4-6 мас.% наполнителя - талька.

Известна полимерная композиция на основе полиолефина, содержащая неорганический наполнитель и модифицирующую добавку - диизопропоксиди-(триэтаноламин) титанат.

Недостатком ее является то, что для обеспечения хорошего распределения наполнителя композицию можно изготовить только методом вальцевания.

Однако этот метод нетехнологичен и требует длительных временных затрат.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является полимерная композиция, включающая полипропилен, неорганический наполнитель и полиорганосилоксан.

Однако удовлетворительные свойства композиционного материала из этой композиции достигаются лишь при невысоком содержании наполнителя (≈5%) при повышении содержания наполнителя падают значения ударной прочности.

Технической задачей данного изобретения является обеспечение возможности получения композиционного материала на основе полипропилена с высокой степенью наполнения неорганическим наполнителем при сохранении показателей ударной прочности и термостабильности в условиях переработки композиции на скоростном экструзионном оборудовании для интенсификации процесса изготовления материала.

Для решения этой задачи полимерная композиция, включающая полипропилен, неорганический наполнитель и полиорганосилоксан, согласно изобретению, содержит в качестве полиорганосилоксана полиэтиленгидросилоксановую жидкость и дополнительно полиэтилен высокого давления и стеарат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%: полипропилен 52,0-72,5; неорганический наполнитель 20,0-40,0; полиэтилен высокого давления 3,0-5,0; стеарат кальция 2,4-2,6; полиэтиленгидросилоксановая жидкость 0,4-0,6.

Композиция содержит полипропилен (ПП) марок 21020, 21030, 21060, 21100 по ГОСТ 26996 (возможно использование и др. марок ПП), полиэтилен высокого давления (ПЭВД) марок 10803-020, 10703-020, 15803-020, 16803-020 по ГОСТ 17337-77 (возможно использование и др. марок ПЭВД) и полиэтилгидроксилоксановую жидкость по ГОСТ 10834-76, которая представляет собой бесцветную или слабо желтую жидкость без механических примесей. Вязкость кинематическая при температуре 20^оС в сст, в пределах 45-200.

В качестве наполнителя композиция содержит известные неорганические мелкодисперсные продукты, такие, как каолин (размер частиц от 0,3 до 5,0 мкм), тальк (размер частиц от 1,0 до 10 мкм), мел молотый (0,3-10 мкм), мел дезинтегрированный (2-6 мкм), мел химически осажденный (0,1-0,5 мкм).

В композиции могут быть использованы дисперсные природные наполнители, такие, как двуокись кремния (кварц, диатомиты), силикаты (асбест, бентонит, вермикулит, нефелин, пемза), имеющие невысокую плотность.

Могут быть использованы и отличающиеся от природных большей чистотой, однородностью по размерам частиц синтетические наполнители, как например, полученные различными способами SiO₂, силикаты Al, Mg, Ca (при повышенных требованиях к изделиям по химстойкости).

Композиция может также содержать известные добавки, применяемые для полипропилена, такие, как стабилизаторы, смазки, пигменты и красители и т.п.

Композицию изготавливают на промышленном оборудовании.

Порядок введения компонентов не оказывает существенного влияния на свойства полученного композиционного материала. Стеарат кальция может быть введен как непосредственно в экструдер, так и предварительно быть смешан с наполнителем для модификации поверхности его частиц.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р ы 1-10. На экструзионном агрегате фирмы "Вернер и Пфляйдер" производительностью до 650 кг/ч осуществляют дозирование и гомогенизацию компонентов композиции по программе, заданной на пульте микропроцессора.

ПП, предварительно смешанный с ПЭВД и полиэтилгидроксилановой жидкостью в бункере в течение 5-10 мин при комнатной температуре, подают на ковшовые весы, а оттуда через дозатор с заданным массовым расходом в загрузочную зону экструдера. Наполнитель со стеаратом кальция подают в воронку дифференциального весового дозатора, оттуда он захватывается нарезкой шнеков и подается в зону гомогенизации экструдера, где осуществляется плавление полимера и диспергирование компонентов композиции.

Качественный и количественный состав композиции приведен в табл.1.

Образцы полученного композиционного материала подвергают стандартным испытаниям и определяют предел текучести при растяжении и относительное удлинение при разрыве по ГОСТ 11262-80 на образцах типа 1 толщиной (1,0±0,1) мм; ударную вязкость по Шарпи по ГОСТ 4647-80; стойкость к термоокислительному старению по ГОСТ 26996-86 в воздушной среде при температуре 150^оС.

Результаты испытаний приведены в табл.2.

Как видно из представленных данных, дополнительное введение в наполненную полипропиленовую композицию ПЭВД, полиэтилгидросилоксановой жидкости и стеарата кальция способствует сохранению высоких механических показателей (в частности, ударной вязкости) и термостабильности. Это связано с тем, что модификация наполненного полипропилена указанными добавками ведет к равномерности распределения наполнителя без агломерации его частиц, положительно влияет на структурообразование полипропилена, что способствует снижению внутренних напряжений и ведет к повышению ударной прочности и термостабильности.

Кроме того, модификация полипропилена ПЭВД, этилгидросилоксановой жидкостью и стеаратом кальция позволяет увеличить количество вводимого наполнителя. Без модификации полипропилена невозможно ввести больше 20-25% наполнителя на скоростном экструзионном агрегате, так как из-за резкого повышения вязкости композиции происходит увеличение нагрузки на шнек. Повышение вязкости композиционного материала ограничивает распределение мелкодисперсного наполнителя в полимерной матрице, что ведет к его накоплению в зоне загрузки экструдера и неравномерности введения и распределения наполнителя в полимерной матрице.

Использование: для изготовления из композиции изделий различного назначения (тара, мебель и т.п.) методом литья по давлением. Сущность изобретения: полимерная композиция содержит в качестве полиорганосилоксана полиэтилгидросилоксановую жидкость и дополнительно полиэтилен высокого давления и стеарат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%: полипропилен 52,0 - 72,5; неорганический наполнитель 20 - 40; полиэтилен высокого давления 3 - 5; стеарат кальция 2,4 - 2,6; полиэтилгидросилоксановая жидкость 0,4 - 0,6. 2 табл.

ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, включающая полипропилен, неорганический наполнитель и полиорганосилоксан, отличающаяся тем, что она содержит в качестве полиорганосилоксана полиэтилгидросилоксановую жидкость и дополнительно полиэтилен высокого давления и стеарат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Полипропилен - 52,0 - 72,5
Неорганический наполнитель - 20,0 - 40,0
Полиэтилен высокого давления - 3,0 - 5,0
Стеарат кальция - 2,4 - 2,6
Полиэтилгидросилоксановая жидкость - 0,4 - 0,6