КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВСПЕНЕННОГО ПОЛИВИНИЛХЛОРИДНОГО МАТЕРИАЛА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК C08L27/06 C08K5/42 C08J9/00 B29C43/00 

Изобретение относится к композициям для получения вспененных поливинилхлоридных (ПВХ) материалов, используемых в качестве вибро-, звуко-, акусто-, теплозащитных материалов в автомобилестроении, судостроении, авиационной и других отраслях промышленности, и к способам получения таких материалов из указанных композиций.

Известно, что вспененные ПВХ материалы с улучшенными физико-механическими свойствами, например, высокими эластичностью и термостабильностью чаще всего представляют собой многокомпонентные системы, включающие ряд целевых добавок вспенивателей, стабилизаторов, сшивающих агентов, наполнителей, смазок и пр.

Известна шестикомпонентная композиция для получения вспененного ПВХ материала (1), состоящая из ПВХ, пластификатора (диоктилфталат), стабилизаторов (трехосновный и двухосновный стеарат свинца), агента образования зародышей пузырьков (карбонат кальция), сшивающего агента (триаллилизоцианурат), вспенивателя (азодикарбонамид).

Известен способ получения вспененного ПВХ материала путем перемешивания на вальцах ПВХ, диоктилфталата, стеаратов свинца, карбоната кальция, триаллилизоцианурата и азодикарбонамида, прессования смеси при температуре 150^оС с получением листового материала толщиной 1 мм, облучения его потоком электронов с дозой 6-10 МРад и последующего нагревания на проволочной сетке при 220^оС (1). Полученный по этому способу материал имеет кажущуюся плотность 0,10-0,12 г/см³ и содержание геля 28-35%
Известна шестикомпонентная композиция для получения вспененного ПВХ материала (2), состоящая из ПВХ, пластификатора (эфиры фталевой кислоты, фосфорной кислоты), стабилизатора (органические производные олова), сшивающего агента (триметилолпропантриакрилат, триаллилизоцианурат), пенообразователя (азодикарбонамид), наполнителя (мел, окись магния, тальк).

Известен способ получения вспененного ПВХ материала путем перемешивания на вальцах при 140-165^оС ПВХ, пластификатора, стабилизатора, сшивающего агента, пенообразователя и наполнителя, прессования смеси при 150^оС с получением листового материала толщиной 1 мм, облучения его потоком электронов с дозой 8-10 МРад и последующего нагревания на проволочной сетке горячим воздухом при 220^оС (2). Полученный по этому способу материал имеет кажущуюся плотность менее 0,3 г/см³, содержание геля 20-60%
Ближайшей к предложенной композиции по технической сущности является известная двухкомпонентная композиция для получения вспененного ПВХ материала, состоящая из 100 мас. ч. эмульсионного ПВХ и 5-30 мас. ч. полярной органической жидкости, в частности смеси диметилформамида с этиленгликолем (3).

Ближайшим к предложенному способу по технической сущности является известный способ получения вспененного ПВХ материала путем перемешивания порошкообразного эмульсионного ПВХ с добавкой полярной жидкости (смеси диметилформамида с этиленгликолем) в количестве 5-30 мас. ч. на 100 мас. ч. ПВХ, формования под давлением 1-25 МПа и нагревания в высокочастотном поле со скоростью 190^оС/мин в течение 40 с (3). Полученный материал имеет кажущуюся плотность 0,9-1,0 г/см³, прочность при сжатии 8-13 МПа (без указания, к каким пределам деформации относятся эти величины). Воспроизведение этого способа показало, что материал характеризуется отсутствием нерастворимой фракции, при 50% деформации сжатия материал разрушается: скорость деструкции материала в вакууме при 175^оС, характеризующая его термостабильность, равна 1,25 ˙ 10^-6 мг НСl/г ПВХ ˙ с.

Для увеличения прочности и термостабильности вспененного материала композиция для получения вспененного ПВХ материала, состоящая из ПВХ и добавки полярного соединения в качестве ПВХ содержит суспензионный или массовый ПВХ, а в качестве добавки содержит алкилмоносульфонат натрия при следующем соотношении компонентов, мас. ч. Поливинилхлорид 100 Алкилмоносульфонат натрия 0,5-5
Способ получения вспененного ПВХ материала путем перемешивания порошкообразного ПВХ с добавкой полярного соединения, формования под давлением и последующего нагревания заключается в том, что перемешивают суспензионный или массовый ПВХ с алкилмоносульфонатом натрия, взятым в количестве 0,5-5 мас. ч. на 100 мас. ч. ПВХ, формуют при давлении 0,5-400 МПа и температуре 170-20^оС до достижения плотности 0,72-1,28 г/см³, нагревают в замкнутом объеме до 140-150^оС, а затем нагревают в свободном состоянии при 190-300^оС в течение 15-3 мин.

Техническим результатом изобретения является создание двухкомпонентного ПВХ материала с повышенными прочностью и термостабильностью. Получаемый материал имеет ячеистую пористую структуру, характеризуется кажущейся плотностью 0,20-1,0 г/см³, степенью сшивки 5-85% отсутствием разрушающего напряжения при сжатии, отношением напряжения при 50% деформации сжатия к кажущейся плотности 13,5-52,0 МПа ˙ см³/г, скоростью деструкции в вакууме при 175^оС (0,20-0,80) мг НСl/г ПВХ ˙ с.

П р и м е р 1. К 100 мас. ч. суспензионного ПВХ (ГОСТ 14332-78) добавляют 0,5 мас. ч. алкилмоносульфоната натрия, композицию перемешивают и прессуют при давлении 150 МПа и температуре 20^оС до плотности заготовки ( ρ_т) 1,25 г/см³, нагревают в замкнутом объеме до температуры (Т_нз) 140^оС, а затем нагревают в свободном состоянии при температуре (Т_но) 250^оС в течение 7 мин ( τ_но).

Методом гидростатического взвешивания определяют кажущуюся плотность вспененного материала ( ρ_м). Содержание нерастворимой фракции (Р_нф) определяют путем растворения в тетрагидрофуране в течение 24 ч при 30^оС. Определяют напряжение сжатия при 50% деформации (ГОСТ 23206-78) и рассчитывают его отношение к кажущейся плотности материала ( σ_с⁵⁰/ ρ_м). Определить предел прочности при сжатии не представилось возможным, так как при испытании на сжатие по стандартному методу образец материала деформируется, не разрушаясь. Скорость термодеструкции (V_НСl) определяют как количество НСl, выделяющегося при 175^оС в вакууме на единицу массы ПВХ в единицу времени.

Состав композиции, условия и свойства получения материала по этому и последующим примерам приведены в таблице.

П р и м е р ы 2-11. Осуществляют аналогично примеру 1, изменяя состав композиции и условия способа. В примерах 2-3 и 5-11 используют суспензионный ПВХ, а в примере 4 массовый ПВХ (ТУ 6-01-678-86).

П р и м е р 12 (сравнительный, по способу (3)).

Эмульсионный ПВХ 100 мас. ч. диметилформамид 10 мас. ч. этиленгликоль 10 мас. ч. перемешивают 0,5 ч в смесителе, композицию прессуют под давлением 1,5 МПа в течение 3 мин в таблетки диаметром 100 мм и толщиной 30 мм. Проводят термообработку в высококачественном поле в течение 40 с при скорости нагрева 190^оС/мин и определяют свойства.

Использование: в качестве вибро-, звуко-, акусто-теплозащитных материалов в автомобилестроении, судостроении, авиационной и др. отраслях промышленности. Сущность: вспененный ПВХ-материал получают из композиции, состоящей из 100 мас.ч. суспензионного или массового поливинилхлорида и 0,5 - 5 мас. ч. алкилмоносульфоната натрия, путем формования под давлением 0,5 - 400 МПа при 20 - 170°С до достижения плотности 0,72-1,28 г/см³ нагревания в замкнутом объеме до 140 - 150°С и последующего нагревания в свободном состоянии при 190 - 300°С в течение 3 - 15 мин. Материал имеет повышенные прочность и термостабильность. 2 с.п.ф-лы, 1 табл.

1. Композиция для получения вспененного поливинилхлоридного материала, состоящая из поливинилхлорида и добавки полярного соединения, отличающаяся тем, что она содержит суспензионный или массовый поливинилхлорид, а в качестве добавки алкилмоносульфонат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Суспензионный или массовый поливинилхлорид 100
Алкилмоносульфонат натрия 0,5 5,0
2. Способ получения вспененного поливинилхлоридного материала путем перемешивания порошкообразного поливинилхлорида с добавкой полярного соединения, формования под давлением и последующего нагревания, отличающийся тем, что суспензионный или массовый поливинилхлорид перемешивают с алкилмоносульфонатом натрия, взятым в количестве 0,5-5 мас.ч. на 100 мас.ч. поливинилхлорида, формуют при давлении 0,5-400 МПа и температуре 20-170^oС до достижения плотности 0,72-1,28 г/см³, нагревают в замкнутом объеме до 140-150^oС, а затем нагревают в свободном состоянии при 190-300^oС в течение 3-15 мин.