ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1997 года по МПК C08L27/06 

Изобретение относится к составам полимерных композиций на основе поливинилхлорида (ПВХ), применяемым для получения профильно-погонажных изделий, например, электроизоляционной оболочки токоведущей шины для электрифицированной подвесной дороги, напорных труб, профилей, упаковочной пленки и тары и т.д. Композиции для электроизоляционной оболочки токоведущей шины характеризуются прежде всего повышенной эластичностью, оцениваемой числом двойных перегибов до разрушения образца, композиции для напорных труб - сопротивлением удару и стойкостью к разрушению при постоянном внутреннем давлении, а композиции для упаковочной пленки и тары повышенным относительным удлинением. Кроме этого, все композиции обладают повышенным пределом текучести при растяжении.

Известна полимерная композиция, применяемая для получения профилей, винипласта и т.д. [1] Полимерная композиция содержит, мас.ч. 100 полимера винилхлорида (ВХ) с размером частиц в микродисперсии 0,1-0,9 мкм и удельной поверхностью 4,5-5 м²/г, 1,5-6 термостабилизатора и 0,1-2 смазки. Предел текучести при растяжении композиции 46-53 МПа, число двойных перегибов до разрушения 50-58.

Наиболее близкой к предлагаемой является полимерная композиция, включающая смесь двух типов ПВХ, одним из которых является суспензионный ПВХ (20-80 мас.ч.), а в качестве второго ПВХ модифицирующая добавка - микросуспензионный ПВХ с размером частиц 0,8-9 мкм и удельной поверхностью 2-10 м²/г (20-80 мас.ч.), термостабилизатор (1-4,5 мас.ч.) и смазку (0,1-2 мас.ч.) [2] Полимерная композиция применяется для получения тары, пленки и т.д. Предел текучести при растяжении композиции составляет 42-45 МПа, относительное удлинение при разрыве (110^oC, скорость формования 700 мм/мин) 200-220%
Целью изобретения является увеличение относительного удлинения, сопротивления удару и стойкости к двойным перегибам при сохранении предела текучести при растяжении и стойкости к разрушению композиции.

Цель достигается тем, что полимерная композиция, включающая ПВХ, металлсодержащий стабилизатор и смазку, дополнительно содержит суспензионный полимер ВХ с насыпной плотностью (γ) 0,2-0,35 г/см³ и константой Фикентгера (КФ) 80-110 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

ПВХ 100
Металлсодержащий стабилизатор 1-5
Смазка 0,1-1,5
Суспензионный полимер ВХ с g 0,2-0,35 г/см³ и Кф 80-110 3-20
Кроме этого, цель достигается и тем, что полимерная композиция по п. 1 дополнительно содержит 2-15 мас.ч. соединения, выбранного из группы, включающей сополимер метилметакрилата (ММА), бутадиена (БД) и стирола (СТ), сополимер ММА и бутилакрилата (БА), сополимер ММА, БА и СТ при содержании вышеуказанного суспензионного полимера ВХ 3-15 мас.ч. на 100 мас.ч. ПВХ.

В качестве ПВХ полимерная композиция содержит: суспензионный полимер марок С-7078Ж, С-5868ПЖ, С-6358М, С-7058М, С-7059М, ГОСТ 14332-78, С-6378Ж ТУ 6-02-71-89, блочный ПВХ марки М-6479У ТУ 6-01-678-76, смесь ПВХ С-5868ПЖ и эмульсионного ПВХ марки Е-6250Ж ГОСТ 14039-78.

Металлсодержащий стабилизатор: трехосновной сульфат свинца (ТОСС) ТУ 6-09-4098-75, двухосновной стеарат свинца (ДОСС) ТУ 6-09-3928-75, стеарат бария (Ст Ba) ТУ 6-09-281-71, стеарат кадмия (Ст Cd) ТУ 6-09-3351-75, стабилизатор BMR9-1 (Германия, Грейц-Делау), содержание PbO минимально 34% содержание CaO максимально 1,6% термоустойчивость при 190^oC не менее 40 мин, точка плавления 80-102^oC), оловоорганический стабилизатор OTS-17 (стандарт СД N 79-1, Германия, Грейц-Делау), смесь солей кальция и цинка CaZn-120 (стандарт N 65-1, Германия, Грейц-Делау), соли БАК-К и БАК-Ц ТУ 6-22-020-5603-8-86, стеарат кальция (Ст Ca) ТУ 6-09-4104-85, стеарат цинка (Ст Zn) ТУ 6-09-4262-86 или их смеси.

Смазка: стеарин ГОСТ 6484-64, лубрикант К-11 ТУ 88-УССР 192.041-89, парафин ГОСТ 23683-79, полиэтиленовый воск ПВ-200 ТУ 6-08-1516-77 или их смеси, глицерин ГОСТ 6284-86.

Суспензионный полимер ВХ с насыпной плотностью 0,2-0,35 г/см³ и КФ 80-110 получен следующим образом. В реактор из нержавеющей стали емкостью 1,25 м³ загружают водную фазу: обессоленная вода 500-660 кг, метилоксипропилцеллюлоза 0,03% к воде и NaOH 135-200 г. Перемешивают в течение 15 мин при числе оборотов мешалки n 75 об/мин. Затем реактор вакуумируют 30 мин. После вакуумирования загружают 14-20 г 2-этилгексилпероксидикарбоната, растворенного в 1-2 л гексана, затем заливают 340-400 кг ВХ при n 220 об/мин. Реактор подогревают до режимной температуры 36±2^oC при n 220 об/мин. Через 6 ч после выхода на режим реактор резко захолаживают и проводят сдувку незаполимеризовавшегося ВХ. Время процесса 5-6 ч. Полученный полимер выделяют фильтрацией и сушат стандартным способом.

Соединение, выбранное из группы, включающей различные сополимеры, это: сополимер ММА (40 мас.), БД (42 мас.) и Ст (18 мас.) типа ВТА-3Н, Япония, сополимер ММА с 5 мас. БА Лакрис 95 ТУ 6-01-1320-86, сополимер ММА (35-38 мас.), БА (25 мас.) и Ст (35-37 мас.) Лакрис 25 Т ТУ 6-02-54-89.

Примеры 1-22.

100 мас.ч. ПВХ марки С-6378Ж, 5 мас.ч. полимера ВХ(ПВХ) с g 0,2 г/см³ и КФ 80,1 мас.ч. ТОСС, 1 мас.ч. ДОСС и 0,2 мас.ч. стеарина загружают в турбосмеситель и перемешивают в течение 20-25 мин при температуре горячей воды в термостате 110-120^oC. На двушнековом экструдере C5 фирмы Weber, Германия, готовую композицию перерабатывают при температуре по зонам: I 170^oC, II 175^oC; III 180^oC; IV 180^oC; V -175^oC; VI 170^oC. Получают профильное изделие электроизоляционную оболочку токоведущей шины для конвейерных подвесных дорог типа ЭПД-0,5.

Перед испытаниями образцы кондиционируют при температуре испытания 20^oC в соответствии с ГОСТ 12423-66. Образцы профиля испытывают на стойкость к двойным перегибам до разрушения по ГОСТ 20781-59, вырезая из профиля образцы для испытаний размером 120х10 мм. Проводят также эксплуатационную оценку изгиба профиля (оболочки шинопровода в сборе с медной шиной) на профиле-изгибочном станке фирм "Сименс" и "Маннесманн Демаг" (Германия) с минимальным радиусом изгиба 250 мм. Для этого готовят 10 образцов профиля в сборе с медной шиной длиной 1 м, делают изгибы с R 250 мм, все образцы должны обеспечивать равномерный рабочий зазор для токосъемника, поверхность профиля должна оставаться без видимых изменений (трещин, изломов, изменения размеров). Предел текучести при растяжении определяют по ГОСТ 11262-80 на образцах лопатках типа V при скорости раздвижения зажимов 50 мм/мин.

Примеры 23-32.

100 мас. ч. ПВХ С-7058М, 0,8 мас.ч. ТОСС, 0,8 мас.ч. ДОСС, 0,1 мас.ч. стеарина и 8 мас.ч. ПВХ с g 0,2 г/см³ и КФ 80 загружают в турбосмеситель и перемешивают в течение 20-25 мин при температуре горячей воды в термостате 85^oC. На шнековом экструдере BE-40 фирмы Battenfeld готовую смесь гранулируют по температурному режиму по зонам: I 140^oC, II - 150^oC, III 160^oC, IV 170^oC, головка -180^oC, число оборотов шнека 10-18 в мин; из гранул получают на этом же шнековом экструдере образцы труб диаметром 32х2,3 мм по температурному режиму по зонам: I 150^oC, II 160^oC, III 170^oC, IV 180^oC, головка 190^oC, число оборотов шнека 10-18 в минуту. Образцы труб испытывают по ГОСТ 24157-80. Для испытаний отрезают 3 образца труб длиной 350 мм. Трубы с обоих концов снабжены затворами. В продольном направлении труба должна оставаться подвижной. Через закрывающееся отверстие в закрепленном образце трубу заполняют водой с температурой испытания 20^oC. Затем трубу помещают в водяную баню, в которой поддерживается температура испытания (допустимое отклонение ±1^oC) и оставляют в ней для выравнивания температуры в течение 1 ч. Затем создают в трубе, находящейся в ванне с указанной температурой, в течение 10-15 с давление испытания, которое необходимо поддерживать с допустимым отклонением ±2,5% в течение продолжительности испытания. Давление испытания рассчитывают по формуле по номинальному размеру трубы и значению s.

где d наружный диаметр трубы, мм;
S толщина стенки трубы, мм;
σ напряжение испытания, равное 420 кгс/см² при температуре 20^oC.

Определяют, разрушилась ли труба в течение установленного времени испытания. Сопротивление удару методом падающего груза определяют на образцах труб длиной 200 мм, диаметром 32 мм при падении груза массой 1,25 кг с высоты 2 м. Количество ударов равно 60. Перед испытанием образцы кондиционируют при температуре испытания 20^oC в соответствии с ГОСТ 12423-66. Испытуемый образец помещают на V-образный блок с углом при вершине 120^oC и наносят удар свободно падающим грузом. Трубы считаются годными при разрушении не более трех и бракуются при разрушении более десяти. Предел текучести при растяжении образцов труб определяют по ГОСТ 11262-80 при перемещении подвижного захвата машины 25 мм/мин.

Примеры 33-62.

В турбосмеситель загружают 100 мас.ч. ПВХ С-7058М, 3 мас.ч. суспензионного полимера ВХ с g 0,2 г/см³ и Кф 80, 0,5 мас.ч. стабилизатора БАК-К и 0,5 мас.ч. БАК-Ц. Начинают перемешивание при скорости мешалки 700 об/мин в течение 5-7 мин. Температура повышается до 80-85^oC. Затем вводят 0,1 мас.ч. ПВ-200 и перемешивают при n 900 об/мин в течение 3-5 мин до температуры 95-105^oC. Смесь выгружают в холодный смеситель и охлаждают. Готовую композицию вальцуют на лабораторных вальцах при температуре 175^oC в течение 8 мин. Из пленки вырезают квадраты, которые прессуют в пластины толщиной 1 мм. Из пластин вырубают шанцевым ножом лопатки типа 5 по ГОСТ 11262-80, на которых определяют относительное удлинение при разрыве при температуре 110^oC и скорости 700 мм/мин, а также предел текучести при растяжении при температуре 20^oC и скорости растяжения 50 мм/мин.

Составы и свойства полимерных композиций приведены в таблице.

Использование: в качестве электроизоляционной оболочки токоведущей шины. Сущность изобретения: композиция включает, мас.ч.: ПВХ 100, металлсодержащий стабилизатор 1,0-5,0, смазка 0,1-1,5 и суспензионный полимер винилхлорида с насыпной плотностью 0,2-0,35 г/см³ и константой Фикентчера 80-110 5-20. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Полимерная композиция, включающая поливинилхлорид, металлсодержащий стабилизатор и смазку, отличающаяся тем, что, с целью увеличения относительного удлинения, сопротивления удару и стойкости к двойным перегибам при сохранении предела текучести при растяжении, она дополнительно содержит суспензионный полимер винилхлорида с насыпной плотностью 0,2 0,35 г/см³ и константой Фикентчера 80 110 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Полинивилхлорид 100
Металлсодержащий стабилизатор 1,0 5,0
Смазка 0,1 1,5
Суспензионный полимер винилхлорида с насыпной плотностью 0,2 0,35 г/см³ и константой Фикентчера 80-100 3 20
2. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит 2 15 мас.ч. соединения, выбранного из группы, включающей сополимер метилметакрилата, бутадиена и стирола, сополимер метилметакрилата и бутилакрилата, сополимер метилметакрилата, бутилакрилата и стирола при содержании вышеуказанного суспензионного полимера винилхлорида 3 15 мас.ч. на 100 мас. ч. поливинилхлорида.