ПОЛИПРОПИЛЕНОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2009 года по МПК C08L23/12 

Изобретение относится к полимерным композиция, в частности к полипропиленовым композициям, используемым для получения изделий, например, литьем под давлением, экструзией, эксплуатирующихся в широком диапазоне рабочих температур.

В промышленном производстве широко используют термопластичный полимер пропилена, представляющий собой бесцветное кристаллическое вещество изотактической структуры с молекулярной массой 300-700 тыс., максимальной степенью кристалличности 73-75%, плотностью 0,92-0,93 г/см³ при 20°С, Т пл. 172°С [ГОСТ 26996-86. Полипропилен и сополимеры пропилена]. Для полипропилена характерны высокая ударная прочность (ударная вязкость с надрезом 5-12 кДж/м², или кгс·см/см²), высокая стойкость к многократным изгибам, низкая паро- и газопроницаемость; по износостойкости он сравним с полиамидами. Кроме того полипропилен - хороший диэлектрик (тангенс угла диэлектрических потерь 0,0003-0,0005 при 1 МГц), плохо проводит тепло. Он не растворяется в органических растворителях, устойчив к воздействию кипящей воды и щелочей, но темнеет и разрушается под действием HNO₃, Н₂SO₄, хромовой смеси.

Недостатком полипропилена является высокая хрупкость при пониженных температурах, что не позволяет его использование в изделиях, эксплуатируемых при отрицательных температурах.

Многочисленные работы посвящены повышению термостойкости полипропилена и упругих механических свойств введением в него добавок ультрафосфата (RU 2048488 С1), сульфидированного полистирола (SU 239549 А1), стабилизаторов типа фенолов и на основе стерически затрудненных аминов (RU 2095375 С1); созданием полипропиленового композиционного материала на основе смеси полипропилена с показателем текучести расплава 3-6 г/10 мин и показателем текучести расплава 13-25 г/10 мин (RU 2252232 С1) или на основе смеси полипропилена и сополимера этилена с пропиленом с различной динамической вязкостью и 10-35% минерального наполнителя, выбранного из группы карбонат кальция, тальк, волластонит или их смесь (WO 2006/114358).

Однако недостатком известных полипропиленовых композиций является снижение физико-механических свойств при пониженных температурах, что не позволяет их использование в изделиях, эксплуатируемых при отрицательных температурах.

Известно, что повышение морозостойкости полипропиленовых композиций введением в них добавок силоксанового, винилсилоксанового или фенилсилоксанового каучука в количестве до 30 мас.% (SU 491660, SU 455124) приводит к снижению их физико-механических свойств. Введение в полипропилен модификатора в виде смеси щелочного сульфатного лигнина с диметакрилатом триэтиленгликоля и добавки диоктилсебацината или низкомолекулярного диметилсилоксанового каучука и полиэтиленсилоксановой жидкости позволяет повысить морозостойкость полипропиленовых композиций до -50°С (SU 854957 А1, 1981). Однако при этом не обеспечиваются необходимые высокие физико-механические свойства полипропилена.

Аналогами указанных морозостойких композиционных полипропиленов являются промышленно выпускаемые полипропилены, модифицированные синтетическим каучуком и введением в них стекловолокна, минеральных наполнителей и других добавок, выпускаемые под торговой маркой Армлен® [Композиции полипропилена «Армлен» на службе Российской индустрии. М., «Полимерные материалы» №5 (24), май, 2001 г. Информационный Бюллетень, с.1, 2].

Однако эти композиции так же недостаточно стабильны и имеют высокую стоимость. Кроме того, введение добавок приводят к снижению термостойкости при повышенных температурах.

Технической задачей изобретения является повышение стабильности полимерной композиции на основе полипропилена в широком диапазоне температур от -120°С до +170°С при достижении высоких физико-механических свойств полипропилена.

Согласно настоящему изобретению предлагается полипропиленовая композиция, содержащая изотактический полипропилен и его сополимеры с этиленом и полипропилен, модифицированный синтетическим каучуком, марки «Армлен», имеющий Т пл. 160-175°С и показатель текучести расплава 0,5-12 г/10 мин, при их массовом соотношении, равном 1-10:1.

Рабочий диапазон температур до -120°С обеспечивается при массовом соотношении полипропилена к Армлену, равном 4:1.

Изменение соотношения компонентов в данном интервале позволяет сместить рабочий диапазон температур в ту или иную сторону.

Расширение рабочего интервала температур в диапазоне от -120°С до +170°С для полипропиленовых изделий с высокими физико-механическими свойствами является неожиданным техническим результатом, не вытекающим из свойств полипропилена и Армлена.

В качестве полипропилена могут быть использованы, например, изотактический полипропилен со ср. м.м. 75-300·10³ и его сополимеры, например, с этиленом.

Армлены представляют собой полимерные композиции полипропилена, модифицированные синтетическим каучуком (ТУ 2243-038-11378612-2002). Предпочтительно Армлены имеют Т пл. 160-175°С и показатель текучести расплава 0,2-18 г/10 мин.

Показатель текучести расплава определяют в соответствии с ГОСТ 11645-73.

Предложенную полимерную композицию получают смешением исходных компонентов в указанном интервале массовых соотношений с последующим получением из нее изделий известным методом переработки, таким как литье под давлением, например, на литьевой машине типа термопластавтомата, или экструзия, прессование.

Нижеследующие примеры поясняют, но не ограничивают настоящее изобретение.

Пример 1. Композиция содержит 100 мас.ч. полипропилена и 25 мас.ч. Армлена ППСК 50-1 (массовое соотношение 4:1). Полученное из нее изделие в виде вкладыша-пустообразователя электроизолирующего по ТУ 2291-001-75173416-2007 характеризуется прочностью при сжатии (пределом текучести) выше 38 МПа, твердостью (сопротивлением выдавливанию) выше 40 МПа, устойчивостью к тепловому старению при сохранении всех механических и электрических свойств в диапазоне температур от -120°С до +170°С.

Пример 2. Композиция содержит 100 мас.ч. блоксополимера полипропилена с этиленом (ГОСТ 26996-86) и 20 мас.ч. Армлена ППСК 20-2(С) (массовое соотношение 5:1). Полученное из нее изделие сохраняет все механические и электрические свойства полипропилена в диапазоне температур от -120°С до +170°С.

Пример 3. Композиция содержит 100 мас.ч. полипропилена и 100 мас.ч. Армлена ППСК 10-1 (массовое соотношение 1:1). Полученное из нее изделие сохраняет все механические и электрические свойства полипропилена в диапазоне температур от -120°С до +170°С.

Таким образом, предложенная полимерная композиция обеспечивает повышенные физико-механические свойства полученных из нее изделий в широком диапазоне температур, которые могут быть использованы в условиях Крайнего Севера и вечной мерзлоты.

Результаты подтверждены протоколами испытаний полимерной композиции в испытательной лаборатории «ТИ Качество» (аттестат аккредитации №РОСС RU 0001.21ХП32 от 31.05.2007 г.). Проведена выборка, предъявленная для сертификации на предмет соответствия требованиям ТУ. Получен сертификат соответствия №РОСС RU.АЮ17.H08387, что подтверждает воспроизводимость необходимых свойств композиции, в том числе и по термостабильности.

Изобретение относится к полимерным композиция, в частности к полипропиленовым композициям, используемым для получения изделий литьем под давлением. Композиция содержит изотактический полипропилен или его сополимеры с этиленом и полипропилен, модифицированный синтетическим каучуком, марки «Армлен», при их массовом соотношении, равном 1-10:1. Изделия из предложенной композиции обладают повышенными физико-механическими свойствами в широком диапазоне температур от -120°С до +170°С, что позволяет использовать их в условиях крайнего Севера и вечной мерзлоты. 1 з.п. ф-лы.

1. Полипропиленовая композиция для получения изделий литьем под давлением, содержащая изотактический полипропилен со среднемассовой молекулярной массой 75-300-10³ или его сополимеры с этиленом и полипропилен, модифицированный синтетическим каучуком, марки «Армлен», имеющий температуру плавления от 160 до 175°С и показатель текучести расплава 0,5-12 г/10 мин, при их массовом соотношении, равном 1-10:1.

2. Полипропиленовая композиция по п.1, отличающаяся тем, что массовое соотношение компонентов составляет 4:1 соответственно.