ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ СМЕСИ ПОЛИФЕНИЛЕНСУЛЬФИДА С ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТОМ Российский патент 2025 года по МПК C08L81/04 C08L67/02 C08K7/14 C08K5/3415 C08K3/13 C08J5/00 

Изобретение относится к полимерным композиционным материалам на основе смеси полифениленсульфида с полиэтилентерефталатом, которые могут быть использованы для изготовления деталей конструкционного, электротехнического и общего назначений изделий электротехнической, автомобильной, авиационной, специальной, машиностроительной, бытовой и других видов техники.

Известна композиция, содержащая 10-95 м.ч. полиариленсульфида, имеющего динамическая вязкость 102-105 пуаз (300°С) и от 5 до 90 м.ч. полиамида-66 или полибутилентерефталата, смешанного с 1-30 м.ч. высокомолекулярного термопластичного полиэфира, полученного взаимодействием бисфенола А с эпихлоргидрином (Патент JPH 02251567, кл. C08L 101/00, C08L 71/10, C08L 81/02, заявл. 24.03.1989 г., опубл. 09.10.1990 г.).

Данная композиция обладает хорошей термостойкостью и ударопрочностью, но имеет низкий уровень прочностных характеристик, что является ее недостатком.

Известна композиция, содержащая 10-98 м.ч. модифицированного полифениленсульфида, полученного взаимодействием 60-98 м.ч. полифениленсульфида с 2-40 м.ч. сополимера стирола или сополимера этилена, имеющих эпоксидные группы, 2-90 м.ч. термопластичного полиэфира (полиарилата или полиэтилентерефталата, имеющего характеристическую вязкость 0,5-1,3) и термопластичного эластомера на основе полиолефина или полистирола, взятого в количестве 3-60 м.ч. на 100 м.ч. полифениленсульфида, и термопластичного полиэфира (Патент JPH 03252455, кл. C08L 21/00; C08L 23/00, C08L 67/02; C08L 81/02, заявл. 02.03.1990 г., опубл. 11.11.1991 г.)

Согласно описанию патента, данная композиция имеет хороший баланс ударопрочности, механической прочности, превосходную технологичность и пригодна для изготовления автомобильных или электротехнических деталей, но имеет низкий уровень модуля и прочности при разрыве и изгибе, не позволяющих использовать ее для изготовления деталей конструкционного назначения, что является недостатком данного технического решения.

Известна композиция, содержащая на 100 м.ч. деионизованного полифениленсульфида 5-80 м.ч. термопластичной полиэфирной смолы (предпочтительно полициклогексилендиметилентерефталата), 5-50 м.ч. модифицированного полиолефина (предпочтительно сополимера этилена с глицидилметакрилатом) и 5-50 м.ч. термопластичного эластомера, например, полиамидного эластомера (Патент JPH 04236264, кл. C08L 81/02, заявл. 16.01.1991 г. опубл. 25.08.1992 г.).

Композиция дополнительно может содержать 0-200 м.ч. волокнистого и/или гранулированного неорганического наполнителя.

Данная композиция обладает превосходной термостойкостью, химической стойкостью, эластичностью, формуемостью и более низкой ценой, но имеет низкую жесткость и прочность, что является ее недостатком.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому эффекту является полимерная композиция, содержащая полимерную смесь, состоящую из 10-80 мас. % полифениленсульфида и 20-90 мас. % полиэтилентерефталата, от 0,1 до 20 м.ч. модифицированного полистирола на 100 м.ч. указанной полимерной смеси, от 5,0 до 50,0 м.ч. замедлителя горения и от 5,0 до 70,0 м.ч. стекловолокна (Патент ES 2661741, кл. C08J 5/00, C08K 5/3492, C08L 67/02, C08L 81/02, заявл. 30.12.2009 г., опубл. 03.04.2018 г.).

Согласно описанию патента ES 2661741, введение замедлителей горения придает композиции негорючесть, а модифицированного полистирольного эластомера улучшает прочностные свойства, но приведенный в описании патента показатель прочности при разрыве имеет низкое значение: для ненаполненной композиции 67-78 МПа, а для стеклонаполненной композиции - крайне низкое значение - 12-16 МПа, что является существенным недостатком данного технического решения.

Технической задачей изобретения является повышение уровня прочностных характеристик полимерной композиции на основе смеси полифениленсульфида с полиэтилентерефталатом.

Техническое решение указанной задачи достигается за счет того, что в полимерной композиции, содержащей полифениленсульфид, полиэтилентерефталат, стекловолокно и добавку, композиция в качестве добавки содержит N,N¹-гексаметилен-бис(малеимид) при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Полифениленсульфид 19,00-42,50 Полиэтилентерефталат 19,50-39,00 Стекловолокно 30,00-50,00 N,N¹-гексаметилен-бис(малеимид) 0,50-5,00

Для реализации предлагаемого технического решения используют следующие компоненты и вещества.

В качестве полимерной матрицы используют полифениленсульфид линейного и/или сшитого строения, имеющий показатель текучести расплава в пределах 50-1000 г/10 мин. при температуре 320°С и нагрузке 5 кг. В качестве второго полимера допускается использование широкой номенклатуры полиэтилентерефталата промышленного отечественного или иностранного производства: предпочтительно использовать базовые марки по ГОСТ Р 51695-2000 или их аналоги.

В качестве наполнителя используют стекловолокно диаметром от 5 до 15 мкм, выработанное на термически устойчивых при 320-350°С прямых замасливателях, пригодных для получения композиционных материалов на основе полифениленсульфида. Стеклонаполнитель может быть использован как в виде ровинга, так и рубленного стекловолокна. Предпочтительно использовать дозирующееся рубленное стекловолокно. Для получения полимерной композиции можно также использовать базальтовые, углеродные, органические и др. волокна, применение которых не приводит к ухудшению свойств получаемых материалов.

В качестве добавки используют N,N¹-гексаметилен-бис(малеимид), представляющий собой производимый промышленностью (CAS: 4856-87-5) продукт взаимодействия малеинового ангидрида с гексаметилендиамином.

Дополнительно композиция может содержать от 0,2 до 3,0 мас. % термостабилизаторов, например, приведенных в патенте Патент США №9074096, кл. C08L 81/04, опубл. 07.07.2015 г., технологической смазки различного химического строения, термически устойчивой при температурах переработки полифениленсульфида, а также пигментов, красителей, нуклеаторов, антикоррозионных и др. добавок, используемых в изготовлении композиций на основе полифениленсульфидов, не приводящих к ухудшению термических и прочностных свойств получаемых полимерных композиций.

Совмещение компонентов композиции осуществляют экструзионным способом, предпочтительно в двухшнековом экструдере с параллельным вращением шнеков. Загрузка компонентов композиции может быть осуществлена как подачей смеси всех компонентов в экструдер, так и раздельной подачей компонентов. Предпочтительной является технология совмещения, при которой смесь полифениленсульфида, полиэтилентерефталата и продукта взаимодействия малеинового ангидрида с алифатическим диамином подается в экструдер через основной загрузочный бункер, далее непосредственно в расплав подается рубленное стекловолокно или стеклоровинг.

Предлагаемое соотношение компонентов является оптимальным и обеспечивает достижение технического эффекта. При уменьшении или увеличении содержания компонентов от предлагаемого, свойства получаемых композиционных материалов ухудшаются.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Примеры 1-5.

Расчетные количества полифениленсульфида, полиэтилентерефталата и N,N¹-гексаметилен-бис(малеимида), из дозаторов подают в бункер двухшнекового экструдера лабораторной экструзионной линии модели ТЭК-25 фирмы «SM PLATEK», оснащенной двухшнековым экструдером с параллельным вращением шнеков (диаметр шнеков 25 мм, отношение длины шнека к диаметру, равно 48, общая производительность - 20 кг/час) и экструдируют смесь компонентов при 290-310°С и скорости вращения шнеков 50-250 об/мин. Непосредственно в расплав компонентов подают стеклоровинг или боковым питателем дозируют рубленное стекловолокно. На выходе из формующей головки экструдера получают пруток композиционного материала, который охлаждается и гранулируется. Составы и свойства полученных композиций приведены в таблице 1.

Физико-механические и электрофизические свойства полученных полимерных композиций определяли на образцах, которые изготавливали методом литья под давлением на термопластавтомате модели Ergotech Viva 50-270 фирмы Demag по следующим режимам: температура литья 300-320°С; давление литья 70-110 МПа; давление формования 60-80 МПа; давление пластикации 5-10 МПа; температура прессформы 130-150°С; время выдержки под давлением 15-20 с; время выдержки при охлаждении 20-25 с.

Прочность при разрыве определяли по ГОСТ 11262-2017 на многоцелевых образцах тип А1 по ГОСТ 33693-2015. Изгибающее напряжение при максимальной нагрузке определяли на образцах размером 4-10-80 мм по ГОСТ 4648-2014. Модуль упругости при растяжении и изгибе определяли по ГОСТ 9550-81. Ударную вязкость определяли по ГОСТ 4647-2015 на образцах размером 4-10-80 мм. Показатель текучести расплава определяли по ГОСТ 11645-2021 при температуре 300°С и нагрузке 2,16 кг. Результаты испытаний обработаны статистически по ГОСТ 14359-69. На определение каждого показателя прочностных свойств испытывалось по 7-10 образцов.

Как видно из данных таблицы 1, предлагаемое техническое решение имеет более, чем на порядок, высокую прочность при разрыве и высокие показатели жесткости (модулей упругости), позволяющих отнести полученные композиции на гибридной полимерной матрице к материалам конструкционного назначения.

Показатель текучести расплава (ПТР) полученных композиций на основе смесевой матрицы значительно выше стеклонаполненных полифенленсульфидов и составляет 124-265 г/10 мин при температуре испытаний 300°С и нагрузке 2,16 кг, а при нагрузке 5 кг ПТР повышается еще на 10-15%. Оптимальный температурный режим переработки литьем под давлением ПТР полученных композиций достигается при 290-295°С, что снижает температуру переработки на 20-25°С по сравнению с наполненными композициями на основе полифениленсульфида и тем самым расширяет диапазон температур их безопасной переработки, что также является преимуществом предлагаемого технического решения.

Дополнительным преимуществом композиций на основе смесей полифениленсульфида с полиэтилентерефталатом, является их существенно более низкая стоимость по сравнению со композитами на основе полифениленсульфида.

Практическое применение получаемых в соответствии с предлагаемым техническим решением полимерных композиций на основе смесей полифениленсульфида с полиэтилентерефталатом повысит технико-экономические показатели изготовления изделий конструкционного, электротехнического и общего назначений.

Изобретение относится к полимерным композиционным материалам на основе смеси полифениленсульфида с полиэтилентерефталатом, которые могут быть использованы для изготовления деталей конструкционного, электротехнического и общего назначения изделий электротехнической, автомобильной, авиационной, специальной, машиностроительной, бытовой и других видов техники. Полимерная композиция на основе смеси полифениленсульфида с полиэтилентерефталатом для изготовления деталей конструкционного, электротехнического и общего назначения содержит следующие компоненты при следующем соотношении в мас.%: полифениленсульфид 19,00-42,50, полиэтилентерефталат 19,50-39,00, стекловолокно 30,00-50,00, N,N'-гексаметилен-бис(малеимид) 0,50-5,00. Технический результат изобретения заключается в повышении уровня прочностных характеристик полимерной композиции на основе смеси полифениленсульфида с полиэтилентерефталатом. 1 табл., 5 пр.

Полимерная композиция на основе смеси полифениленсульфида с полиэтилентерефталатом для изготовления деталей конструкционного, электротехнического и общего назначения, содержащая полифениленсульфид, полиэтилентерефталат, стекловолокно и добавку, композиция в качестве добавки содержит N,N'-гексаметилен-бис(малеимид) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полифениленсульфид 19,00-42,50 полиэтилентерефталат 19,50-39,00 стекловолокно 30,00-50,00 N,N'-гексаметилен-бис(малеимид) 0,50-5,00