ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1995 года по МПК C08L27/06 

Изобретение относится к составу полимерной композиции на основе поливинилхлорида (ПВХ), которая может быть применена для получения непластифицированных пленок, винипласта, экструзионно-выдувной тары, профилей, труб, литьевых изделий с улучшенной перерабатываемостью при их производстве и повышенной прочностью.

Перечисленные ПВХ материалы получают в условиях больших скоростей сдвига, глубокой вытяжки, больших скоростей приемки с калибровкой. Все эти приемы получения конечных изделий требуют от расплава ПВХ способности к высокой вытяжке без разрыва при больших скоростях, снижения температуры получения гомогенных расплавов, способных к большому удлинению без разрушения.

Увеличение прочности расплава позволяет перерабатывать композицию при высокой скорости работы оборудования, повышать производительность перерабатывающих машин. Перерабатываемость полимерной композиции можно характеризовать, например, критической скоростью вытяжки до разрыва прутка, полученного из лабораторного экструдера с диаметром шнека 40 мм, L/D=20, диаметром капилляра 3 мм.

Известна, например, полимерная композиция, содержащая, мас.ч. 100 суспензионного ПВХ; 1-3 термостабилизатора и 0,2-5 смазки экстракта селективной очистки нефти, полученного от фенольной очистки дистиллятных и остаточных масляных фракций, содержащего, мас. 10-20 парафино-нафтеновых углеводородов; 78-85 ароматических углеводородов и 3-5 смолы [1] Композиция применяется для изготовления листового винипласта.

Известна полимерная композиция, включающая, мас.ч. 100 суспензионного ПВХ; 1-5 термостабилизатора и 0,1-5 смазки жирных кислот с кислотным числом 150-180, являющихся побочным продуктом производства себациновой кислоты путем расщепления касторового масла [2] Полимерная композиция применяется для получения профилей, пленки, тары. Критическая скорость вытяжки до разрыва прутка из полимерных композиций [1-2] составляет 45,5-46 м/мин, предел текучести при растяжении 46-48 МПа.

Известна также полимерная композиция, содержащая, мас.ч. 100 ПВХ; 1-5 термостабилизатора; 0,2-1,5 смазки и 2-8 аэросила, модифицированного 2-7 мас. ПВХ [3] Полимерная композиция применяется для получения труб, экструзионно-выдувной тары, листов. Предел текучести при растяжении композиции 56-62 МПа.

Критическая скорость вытяжки до разрыва прутка из полимерных композиций (4-5) составляет 38,2-39 м/мин.

В составе полимерных композиций [3-1] в качестве ПВХ использован полимер с 17-18% изотактических триад (ч. т.). Количеством триад характеризуется конфигурация присоединения 3 соседних звеньев в полимерной цепи. Методы определения изотактических триад приведены далее в описании заявки.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является полимерная композиция, включающая, мас.ч. 100 полимера ВХ с ч.т. 17-18% с размером частиц в микросуспензии 0,1-0,9 мкм и удельной поверхностью 4,5-5 м²/г, 1,5-6 термостабилизатора и 0,1-2 смазки [4] Полимерная композиция применяется для получения труб, профилей тары, литьевых изделий. Критическая скорость вытяжки до разрыва прутка из этой композиции составляет 42,0-47,0 м/мин, предел текучести при растяжении 50-56 МПа (см. таблицу пример 19).

Техническим результатом изобретения является улучшение перерабатываемости (увеличение критической скорости вытяжки до разрыва прутка) и прочности полимерной композиции.

Для этого полимерная композиция, включающая ПВХ, термостабилизатор и смазку, в качестве ПВХ содержит полимер ВХ с числом изотактических триад 22,0-22,8 и константой Фикентчера (К_ф) 57-73 при следующем соотношении компонентов, мас. указанный полимер ВХ 100; термостабилизатор 0,5-2; смазка 0,1-3.

Этот пример ВХ получают следующим образом. В реактор, объемом 200 л, из нержавеющей стали, снабженный импеллерной мешалкой, загружают 100 л обессоленной воды, 0,0-0,08 к ВХ, стабилизатора суспензии, например метоцел Р-50, 0,15-0,6% к ВХ инициатора (пероксид лауроила) и 0,01% к ВХ антиоксиданта, например ионола. В водную фазу вводят также 0,25-0,70% к ВХ дихлорэтана, 0-0,75% трихлорэтилена. Содержимое реактора вакуумируют, перемешивают, загружают 50 кг ВХ. Полимеризацию проводят при 50-60^оС. Продолжительность процесса 6-8 ч. Продегазированную и охлажденную суспензию центрифугируют. Сушку полимера осуществляют в вакуум-сушильном шкафу или в аэрофонтанной сушилке. Получают ПВХ с числом изотактических триад 22,0-22,8% и следующем комплексом свойств: К_ф 57-60, 63-65, 70-73, насыпная плотность 0,50-0,55 г/см³.

Для определения изотактических триад используют два метода оценки: качественный анализ и количественный метод ЯМР С. По качественному анализу исследуемый полимер (0,5 г) помещают в специальный разлагатель, вакуумируют до 10^-2 Па и подвергают термодеструкции при температуре 175^оС при постоянном вымораживании НСl жидким азотом до появления интенсивной окраски в течение 10-25 мин. Полученный деструктированный полимер смешивают с малеиновым ангидридом и помещают в ампулу. Отвакумированную и запаянную ампулу выдерживают в термостате при температуре 60^оС в течение 2 ч. Если полимер имеет повышенное содержание изотактических триад (22,0-22,8), то он полностью обесцвечивается. Если обесцвечивание не происходит за 10 ч прогрева, то содержание изотактических триад 17,8-18.

Количественный метод анализа. Конфигурационное строение ПВХ определяют методом ЯМР С на Фурье-ЯМР спектрофотометре "Тесла БС-567А" (25МГц). Образцы готовят в виде 10%-ного раствора ПВХ в сложном растворителе, содержащем 90 об. 0-дихлорбензола и 10 об. дейтеродиметилсульфоксида. Спектр ЯМР С состоит из двух групп линий: 6 линий СН₂-фрагмента, относящихся к различным тетраидным последовательностям, и 3 сигналов СНСl-фрагмента для изо-, гетеро- и синдиотактических триад [5] Оценивают структуру полимера числом изотактических триад, которая рассчитывается по интенсивности соответствующих линий. Ошибка изменений ± 0,3% В качестве термостабилизатора композиция содержит, например, смесь стеарата бария (СтВа ТУ 6-09-281-75) и стеарата и кадмия (СтСо ТУ 6-09-7-76), стеарата кальция (СтСа ТУ 6-09-4104-85) и стеарата цинка (Ст ТУ 6-09-4262-86), триогликолят диоктилолова марки ОТ 17 фирмы Грей Делау, Германия (стандарт 69). Возможно сочетание этих стабилизаторов с эпоксидными соединениями, например эпоксидированным соевым маслом (ЭСМ) ТУ-6-10-722-82 в количестве 1-5 мас.ч. В качестве смазки композиция содержит, например, глицерин (ГОСТ 6824-86), неполный эфир диэтиленгликоля и синтетической жирной кислоты С₁₇-С₂₀, модифицированный 0,8-1,5 мас. цинковой соли синтетической жирной кислоты С₁₇-С₂₀ (лубрикант К-11 ТУ 88уСССР 192.041.89). Использование в составе полимерной композиции указанного полимера ВХ позволяет увеличить критическую скорость вытяжки до разрыва расплава, т.е. улучшить перерабатываемость и при этом повысить предел текучести при растяжении полимерной композиции (см. таблицу примеры 1-18).

П р и м е р 1. В смеситель загружают, мас.ч. 100 ПВХ Кф 57 ч.т. 22,0% 0,5 ОТS 17 и 0,1 лубриканта К-11, перемешивают при 90^оС в течение 20 мин. Часть композиции перерабатывают на одношнековом экструдере при 160-170^оС. Получающийся из головки экструдера пруток подвергают вытяжке с помощью тянущего устройства с меняющейся скоростью. Скорость вытяжки постепенно увеличивают до тех пор, пока пруток не рвется. Отмечают критическую скорость вытяжки до разрыва. Оставшуюся часть композиции перерабатывают на вальцах в пленку при 170^оС в течение 8 мин, затем прессуют при 180^оС под давлением 200 кг/см² в пластину толщиной 1 мм для определения предела текучести при растяжении по ГОСТ 11262-88.

Примеры 2-18 по изобретению.

Пример 19 для сравнения. Составы и свойства композиций приведены в таблице. Методы приготовления и испытания образцов аналогичны приведенным в примере 1.

Использование: для получения пленок, винипласта, экструзионно-выдувной тары и т.д. Сущность: композиция содержит, мас.ч. 100 полимера винилхлорида с числом изотактических триад 22,0 22,8% и константой Фикентчера 57 73; 0,5 3 термостабилизатора и 0,1 3 смазки. Перерабатываемость композиции (критическая скорость вытяжки до разрыва прутка) 67,2 75 м/мин, предел текучести при растяжении 56 61 МПа. 1 табл.

ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, включающая поливинилхлорид, термостабилизатор и смазку, отличающаяся тем, что в качестве поливинилхлорида она содержит полимер винилхлорида с числом изотактических триад 22,0 22,8% и константой Фикентчера 57 73 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Полимер винилхлорида с числом изотактических триад 22,0 22,8% и константой Фикентчера 57 73 100
Термостабилизатор 0,5 3,0
Смазка 0,1 3,0