ВСПЕНИВАЮЩАЯСЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2002 года по МПК C08L27/06 C08J9/10 C08K13/02 C08K13/02 C08K3/26 C08K5/101 C08K5/12 C08K5/23 

Предлагаемое изобретение относится к вспенивающимся полимерным композициям на основе поливинилхлорида, которые могут быть использованы в технологии производства пористых теплоизоляционных материалов для различных отраслей промышленности.

Известна вспенивающаяся полимерная композиция на основе поливинилхлорида (90-92,5 маc. ч), содержащая трис-(трет-бутилпероксиметилен-окси)-винилсилан (0,5-1,5 маc. ч. ) или α-метакрил, ω-метакрил-этилбис-(этиленгликольсульфит) (0,2-1,5 маc. ч), сополимер метилметакрилата с 10 мас. % метакриловой кислоты (7,5-10 маc. ч. ), бутилбензилфталат (55-60 маc. ч. ) и азодикарбонамид (1,25-1,5 мас. ч) [А. С. СССР 1420009, А1, МКИ C 08 L 27/06, С 08 К 5/00, опубл. 1988 г. , бюл. 32. ] Недостатком композиции является то, что получаемые из нее пеноматериалы имеют высокую плотность 330-650 кг/м³ и малую прочность при сжатии - материал эластичный.

Известна также вспенивающаяся композиция на основе поливинилхлорида (100 мас. ч. ), пластификатора (60-100 мас. ч. ), свинцового термостабилизатора (4,0-6,0 мас. ч. ), азодикарбонамида (0,5-1,5 мас. ч. ), дифинилолпропана (0,01-0,06 мас. ч) [А. с. СССР 834026, МКИ С 08 L 27/06, С 08 К 5/13, опубл. 1981, бюл. 20] . Недостатком представленной композиции является невозможность получения из нее пенопластов с плотностью менее 480 кг/м³, а присутствие большого количества пластификатора не позволяет получить жесткий пенопласт.

Кроме того, известна вспенивающаяся композиция на основе поливинилхлорида, применяемая в строительстве в качестве тепло- и звукоизоляционного материала, включающая поливинилхлорид (100 мас. ч), диоктилфталат (85-80), двухосновной фталат свинца (4-5 мас. ч. ), эпоксидную диановую смолу (3,0-8,5 мас. ч. ), метоксидиэтиленгликолевый эфир метакриловой кислоты (2,5-4,2 мас. ч. ), азодикарбонамид (0,8-1,0 мас. ч. ) [А. с. СССР 994512, МКИ С 08 L 27/06, С 08 К 5/10, С 08 L 63/02, опубл. 1983, бюл. 5] . Недостатком данной композиции является невозможность получения пенопласта с плотностью менее 550 кг/м³, неудовлетворительная прочность при сжатии.

Наиболее высокой прочностью при сжатии при плотности 180-250 кг/м³ обладают поливинилхлоридные пенопласты, полученные из композиции, состоящей из поливинилхлорида (100 мас. ч. ), метилового эфира метакриловой кислоты (25-40 мас. ч. ), углеаммонийной соли (10-16 мас. ч. ), натрия двууглекислого (8-10 мас. ч. ), азоизобутиронитрила (0,3-1,0 мас. ч. ), выбранная в качестве прототипа. [А. А. Берлин. Основы производства газонаполненных пластмасс и эластомеров. М. : Госхимиздат, 1954, с. 94] . Эта композиция, перерабатываемая по прессовой технологии, позволяет получать пенопласт с плотностью 180-250 кг/м³ и прочностью при сжатии 0,8-1,5 МПа. Однако эта композиция имеет существенный недостаток - заготовка композиции вспенивается в паровой камере при 90-100^oС в течение 45-90 мин.

Целью предлагаемого изобретения является сокращение времени вспенивания заготовки при сохранении прочности при сжатии получаемого жесткого пенополивинилхлорида.

Поставленная цель достигается тем, что вспенивающаяся полимерная композиция для получения жесткого пенопласта, содержащая поливинилхлорид, метилметакрилат, углекислый амммоний, натрий двууглекислый, азо-изобутиронитрил, отличаеся тем, что она дополнительно содержит диоктилфталат при следующем соотношении компонентов, мас. ч:
Поливинилхлорид - 100
Метилметакрилат - 25 - 40
Углекислый аммоний - 10 - 16
Натрий двууглекислый - 8 - 10
Азо-изобутиронитрил - 0,3 - 1,0
Диоктилфталат - 6 - 12
Концентрация поливинилхлорида (ПВХ), метилметакрилата (ММА), углекислого аммония (УА), натрия двууглекислого (НД), азо-изобутиронитрила (ЧХ3 57) выбрана из условий получения пенопласта с заданной плотностью на основании исследований, результаты которых представлены в прототипе. Концентрация диоктилфталата определена необходимостью получения пенопластов с сохранением их прочностных характеристик и обеспечением заявляемого эффекта снижения времени вспенивания.

Вспенивающуюся полимерную композицию перерабатывали в пенопласт по известной прессовой технологии. Ингредиенты композиции загружали в шаровую мельницу, перемешивали в течение 6 часов, просеивали, таблетировали, спекали заготовку при температуре 170-185^oС при удельном давлении прессования 12-13 МПа. Охлажденную заготовку помещали в паровую камеру вспенивания и при температуре 98-100^oС вспенивали до заданной плотности. Временем вспенивания считали время достижения пенопластом равноплотностного состояния при использовании различных композиций. Для проведения сравнительного анализа известного и предлагаемого решения в композиции были использованы: поливинилхлорид марки ПВХ 6250-Ж (ГОСТ 14039-79), метилметакрилат (ГОСТ 20370-74), углекислый аммоний (ГОСТ 9325-79), натрий двууглекислый (ГОСТ 2156-76), азо-изобутиронитрил (ТУ 113-03-365-82), диоктилфталат (ТУ 6-06-241-92).

Сущность процесса снижения времени вспенивания заготовки при введении малых количеств пластификатора заключается в резком снижении вязкости полимерной композиции при температуре 98-100^oС при введении 6 и более мас. ч. ДОФ на 100 мас. ч. ПВХ, когда пластификатор из состояния растворителя, способствующего набуханию поливинилхлорида, переходит в состояние истинного растворителя ПВХ.

Результаты испытаний при сравнительном анализе представлены примерами в тексте и в таблице.

Известное решение по прототипу
Пример 1. Композиция при следующем соотношении компонентов, мас. ч. : поливинилхлорид - 100, метилметакрилат - 25, углекислый аммоний - 10, натрий двууглекислый - 8, азо-изобутиронитрил - 0,3.

Плотность пенопласта 230 кг/м³, время вспенивания 45 мин. Прочность при сжатии 1,5 МПа.

Пример 2. Композиция при следующем соотношении компонентов, мас. ч. : поливинилхлорид - 100, метилметакрилат - 32,5, углекислый аммоний - 13, натрий двууглекислый - 9, азо-изобутиронитрил - 0,7.

Плотность пенопласта 250 кг/м³, время вспенивания 90 мин (при увеличении времени вспенивания происходит усадка пенопласта с нарастанием его кажущейся плотности - из объема начинает мигрировать газ). Прочность при сжатии 1,7 МПа.

Пример 3. Композиция при следующем соотношении компонентов, мас. ч. : поливинилхлорид - 100, метилметакрилат - 40, углекислый аммоний - 16, натрий двууглекислый - 10, азо-изобутиронитрил - 1,0.

Плотность пенопласта 180 кг/м³, время вспенивания 50 мин. Прочность при сжатии 0,8 МПа.

Предлагаемое решение
Пример 4. Композиция при следующем соотношении компонентов, мас. ч. : поливинилхлорид - 100, метилметакрилат - 25, углекислый аммоний - 10, натрий двууглекислый - 8, азо-изобутиронитрил - 0,3, диоктилфталат - 6.

Плотность пенопласта 230 кг/м³, время вспенивания 28 мин. (Снижение времени вспенивания по сравнению с аналогом в 1,6 раза). Прочность при сжатии 1,6 МПа.

Пример 5. Композиция при следующем соотношении компонентов, мас. ч. : поливинилхлорид - 100, метилметакрилат - 32,5; углекислый аммоний - 13, натрий двууглекислый - 9, азо-изобутиронитрил - 0,7, диоктилфталат - 9.

Плотность пенопласта 250 кг/м³, время вспенивания 24 мин. (Снижение времени вспенивания по сравнению с аналогом в 3,75 раза). Прочность при сжатии 1,8 МПа.

Пример 6. Композиция при следующем соотношении компонентов, мас. ч. : поливинилхлорид - 100, метилметакрилат - 40, углекислый аммоний - 16, натрий двууглекислый - 10, азо-изобутиронитрил 1,0, диоктилфталат - 12.

Плотность пенопласта 180 кг/м³, время вспенивания 16 мин. (Снижение времени вспенивания по сравнению с аналогом в 3,125 раза). Прочность при сжатии 0,9 МПа. При времени вспенивания 12 мин плотность пенопласта 220 кг/м³, прочность при сжатии 1,7 МПа.

Пример 7. Композиция при следующем соотношении компонентов, мас. ч. : поливинилхлорид - 100, метилметакрилат - 32,5; углекислый аммоний - 13, натрий двууглекислый - 9, азо-изобутиронитрил - 0,7, диоктилфталат - 12.

Плотность пенопласта 250 кг/м³, время вспенивания 12 мин. (Снижение времени вспенивания с аналогом в 7,5 раза). Прочность при сжатии 1,8 МПа.

Композиция за пределами предлагаемого решения
Пример 8. Композиция при следующем соотношении компонентов, мас. ч. : поливинилхлорид - 100, метилметакрилат - 40, углекислый аммоний - 16, натрий двууглекислый - 10, азо-изобутиронитрил 1,0, диоктилфталат - 12,5.

Плотность пенопласта 180 кг/м³, время вспенивания 12 мин. (Снижение времени вспенивания по сравнению с аналогом в 4,16 раза). Прочность при сжатии 0,6 МПа (ниже требований, предъявляемым к жестким пенопластам данной плотности)
Пример 9. Композиция при следующем соотношении компонентов, мас. ч. : поливинилхлорид - 100, метилметакрилат - 32,5, углекислый аммоний - 13, натрий двууглекислый - 9, азо-изобутиронитрил - 0,7, диоктилфталат - 5,0.

Плотность пенопласта 250 кг/м³, время вспенивания 80 мин (при увеличении времени вспенивания происходит усадка пенопласта с нарастанием его кажущейся плотности - из объема начинает мигрировать газ, снижение времени вспенивания округленно на 12%). Прочность при сжатии 1,7 МПа.

Результаты испытаний представлены в сводной таблице данных.

Как видно из представленных данных, предлагаемое решение позволяет снизить время вспенивания в 1,6-7,5 раз и при этом обеспечивать получение жестких пенопластов с плотностью 180-250 кг/м³ при сохранении прочности при сжатии.

Изобретение относится к вспенивающимся полимерным композициям для получения жестких пенопластов. Композиция содержит, мас. ч. : поливинилхлорид 100, метилметакрилат 25-40, углекислый аммоний 10-16, натрий двууглекислый 8-10, азо-изобутиронитрил 0,3-1,0, диоктилфталат 6-12. Композиция обеспечивает снижение времени вспенивания при сохранении прочности при сжатии пенопласта. 1 табл.

Вспенивающаяся полимерная композиция для получения жестких пенопластов, содержащая поливинилхлорид, метилметакрилат, углекислый аммоний, натрий двууглекислый, азо-изобутиронитрил, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит диоктилфталат при следующем соотношении компонентов, мас. ч. :
Поливинилхлорид - 100
Метилметакрилат - 25-40
Углекислый аммоний - 10-16
Натрий двууглекислый - 8-10
Азо-изобутиронитрил - 0,3-1,0
Диоктилфталат - 6-12