Полимерная композиция и способ ее получения Советский патент 1992 года по МПК C08L53/02 C08K13/02 C08L53/02 C08L63/02 C08K13/02 C08K3/22 C08K5/06 

w

Ё

Изобретение относится к полимерным композициям на основе ударопрочного полистирола, а именно к трудногорючему ударопрочномуинтегральному пенополистиролу, содержащему броморга- нич еский антипирен-декабромдифенилок- сид, триоксид сурьмы, дивинилстирольный тетрабромдифенилолпропана с анилином при молярном соотношении 1:(0,10-0,95), и способу его получения, заключающемуся в введении комплекса всех добавок в полимер в виде гранулированного концентрата на основе термоэластопласта непосредственно при переработке полимера в изделия, Разработанный материал высокотехнологичен при переработке литьем под давлением, показатель текучести расплава до 32 г/10 мин, имеет ударную вязкость выше уровня исходного полимера на 30-50% и характеризуется высокой степенью огнезащищен- ности (Y-0) по стандарту UL-94. 3 табл.

Изобретение относится к полимерным композициям на основе стирольных пластиков, в частности к трудногорючим ударопрочным интегральным пенополистиролам. которые могут найти применение для изготовления трудногорючих изделий, используемых в строительстве, телерадиотехнике и других областях народного хозяйства,

Известна композиция на основе ударопрочного полистирола (77-95%), включающая 3-10% термоэластопласта (сополимера 80:20-20:80 стирола и бутадиена), 2-15% хлорированного полиэтилена (CI-25-50%). 5-20% ДБДФО и 1-10% трех- окиси сурьмы, когда все добавки вводятся путем соэкструзии с основным полимером.

Однако известная композиция обладает низкой термостабильностью при переработ е из-за наличия хлорированного полиэтилена и низкой текучестью расплава.

Известна композиция на основе суспензионного ударопрочного полистирола, включающая дивинилстирольный термоэла- стопласт 6-8 мас.%., декабромдифенилок- сид 10-12 мас.%., трехокись сурьмы 1,5-6 мас.% стеарат цинка 0,3-0,6 мас.%, вводимые на стадии соэкструзии с основным полимером.

Введение добавок обеспечивает высокий уровень трудногорючести и термостабильности, но композиция обладает низкой текучестью расплава.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является композиция для трудногорючего ударопрочного интегрального пенополистирола, включающая.

XI

сл

ь XI

to

мае.ч.: ударопрочный полистирол с содержанием бутадиенового каучука 4-12% 100; термоэластопласт (сополимер бутадиена или изопрена с 10-70% стирола) 2-10; органическое производное, содержащее 30% и более галоида (гексабромциклододекан, ок- табромгексадекан, хлорированные парафиг ны (70% хлора), хлорированные или бромированные дифенил или нафталин) 5- 30, насыщенный полиол С4-С 12 с 4-12 гид- роксильными группами (пентээритрит) 0-3; органический фосфит (трмнонилфенилфос- фат) 0,05-3; .замещенный бентриазол 0-1; ггространственно затрудненный фенол 0-1, а также может содержать такие добавки, как вспенивающий агент, нг полнители, пигменты, лубриканты в эффективно действующем количестве (прототип). Введение перечисленного комплекса добавок обеспечивает высокий уровень трудногорючести и термо- стабильности в случае применения ДБДФО, однако композиция обладает низкой текучестью расплава.

Способ приготовлений композиции (прототипа) состоит в предварительном смешении порошкообразных антипиренов между собой, затем смешении их с ударопрочным полистиролом и экструзии с последующей грануляцией полимерной композиции, нанесении порошкообразного вспенивающего агента на поверхность гра- нул полученного трудногорючего полимера путем их смешения и использования получаемой композиции для получения интегрального пенопласта методом литья под давлением.

Недостатком этого способа является сложность технологии получения трудногорючего ударопрочного интегрального пенопласта, связанная с многостадийностью процесса и необходимостью двукратной пе- реработки всего объема полимера.

Цель изобретения -улучшение технологичности материала при переработке за счет повышения текучести расплава композиции, увеличения ударной вязкости и упро- щение технологии получения трудногорючего ударопрочного пенополи- стирола.

Поставленная цель достигается использованием предложенной композиции на ос- нове ударопрочного полистирола, дивинилстирольного термоэластопласта, декарбромдифенйТюксида, трехокиси сурьмы и вспенивающего агента, отличительной особенностью которой является то, что она дополнительно содержит продукт олигоконденсации диглицидного эфира тетрабром- дифенилолпропана (ДЭТБДФП) с анилином при молярном соотношении ДЭТБДФП и

3,0-10,0

2,0-13,0 3,0-9,0

5,0-9,0 0,2-1,0

анилина соответственно 1 :(0,10-0,95) общей формулыВг Вг

сн рн-снг|о- -с- -о-сн2Ч

0 (ор Вг сн3 вг

-CH-CH2-N-CH2-CH-CH2| ОН вг сн3 Вг -In

- очЭъ с о-сн,- сн- сн,

I -( s

Вг СН3 Вг°

где ,2-7,0,

при соотношении компонентов декабром- дифенилоксид: продукт олигоконденсации ДЭТБДФП + А 80:20-20:80 (мае. %), при следующем соотношении компонентов полимерной композиции, мас.%:

Декабромдифенилоксид

Продукт олигоконденсации ДЭТБДФП+А

Триоксид сурьмы

Дивинилстирольный

термоэластопласт

Вспенивающий агент

Ударопрочный полистирол Остальное

Композиция может дополнительно содержать термостабилизаторы для повышения термической стабильности полимера в условиях переработки, смачивающий агент -для фиксирования порошкообразных компонентов композиции на поверхности гранул ударопрочного полистирола, пигменты или суперконцентраты пигментов - для окрашивания материала в массе.

Поставленная цель достигается использованием предложенного способа получения предложенной композиции включающего, смешение антипиренов и термоэластопласта с ударопрочным полистиролом, экструзию и гранулирование композиции, смешение гранул полимерной композиции со вспенивающим агентом, отличающегося тем, что, перед введением добавок в полимер, предварительно получают гранулированный концентрат, состоящий из порошкообразных компонентов и дивинилстирольного термоэластопласта в качестве связующего, а затем смешивают ударопрочный полистирол с гранулами концентрата добавок и используют для дальнейшей переработки в изделия. Продукт олигоконденсации ДЭТБДФП+А формулы I представляет собой хрупкий прозрачный плав светло-желтого цвета, основные характеристики которого в зависимости от соотношения ДЭТБДФП:А приведены в табл 1 (содержание эпоксидных групп, брома, температура размягчения, температура начала деструкции, молекулярная масса).

Предлагаемая добавка имеет высокую термическую стабильность-температура

начала разложения по данным ДТА - 285- 300°С (на уровне ДБДФО), хорошо совмещается с полимером и не мигрирует из композиции.

- .Строение полученного олигомбра доказано методом ИК-спектроскопийи функционального .анализа. В ПК-спектре соединения практически отсутствует полоса поглощения в области 3430 , характерная для ассиметричногО валентного колебания связи N-H в первичных ароматических аминах. Определяемое практически содержание эпоксидных групп соответсТву- ет теоретическому, рассчитанному при условиивзаимодействиядвухреакционноспособных атомов водорода в амине.

Пример 1. В реакторе смешивают 65,6 г глицмдного эфира тетрабромдйфени- лрлпропана с исходным содержанием эпоксидных групп 12,36% и 0,93 г анилина (соотношение моль/мольН :0,5 нагревают до 100°С и при перемешивании выдерживают в.течение 6ч. По окончании ейнтеМ плав продукта выливают на подложку. Застывшую хрупкую массу янтарного цвета измельчают и применяют для модификации полимеров.-: ;;

Получено 66,53 г вещества, характеристика которого приведена в табл. 1.

Примеры 2-5 осуществляют в соответствии с примером 1, но используют различное молярное соотношение реагентов (табл. 1).:;;,

П р им е р 6. Готовят полимерную композицию смешением порошкообразных компонентов (антипирен ДБДФО, продукт олигоконденсации ДЭТБДФП+А, трирксид сурьмы, вспенивающий агент, пигменты и

.т-д-),-- . . :...:

Готовят концентрат добавок на основе термоэластопласта одним из двух вариантов: . . . ;. -- -. ..- .- : ;у-:- /.-/,:.:/

постепенным введением порошкообразной смеси добавок в термоэластопласт на вальцах Нрй температуре 100°С в тече- ние 5-7 мин до получения однородного листового материала толщиной 2-3 мм и последующим измельчением его гранул размером 2-5 мм;

соэксТрудйрОваниё термоэластопласта С порошкообразными добавками на червячном экструдере при температуре 140°С и грануляцией стренг на гранулы размером 2-5 мм.

Концентрат добавок смешивают с гранулами ударопрочного полистирола в Z-об- разном смесителе и используют

непосредственно дли перер аботйи в изделия литьем под Давлением; - -Стандартныеобразцыг дляi испытаний - бруски (120x10x15 мм), логцатки (150x4 мм), бруски (127x12,7x10-5 мм) готовят методом 5 литья подда вл(енькем: |;литье врм тёр мопла-- ставтоматё njin температурном режиме по зонам 100-190-200°С. .,;,,,

Показатели текучасти расплава (ПТР, в г/10 мин), определяли при 200ЬС и нагрузке

0 5 кг на приборе ЙЙРТ согласно стандартной методике по ГОСТ 11645-73.

Предел прочности при растяжении и относительное удлинение при разрыве определяли по ГОСТ 11262-50 на образцах в

5 виде лопаток (120x4 мм) на разрывной машине FR-10 при скорости движения зажимов 50 мм/мин.

Горючесть композиций бценивали по стандарту UL-94, вертикальный тест 94V

0 (высота пламени 19 мм, двукратное поджигание образца снизу по 10 с) на образцах в виде брусков (127x12, 7х () мм).

Состав композиции и характеристика свойств полученного пластике приведены в

5 табл. 2 и 3,

Примеры 7-20 осуществляют в соответствии с примером 6, но используют различные соотношения компонентов (табл. 2 и 3). Предложенная полимерная композиция

0 и способ ее получения позволяют повысить показатель текучести расплава в 2-5 раз, ударной вязкости на 20-30% и относительного удлинения при разрыве на 30-50% при сохранений огнезаЩищенности материала

0 ком/юнентов позволяет рбеспечить высокую технологичность переработки полимерной композиции (хорошая дозйруемость и транспортируемость, отсутствие расслоения компонентов, а следовательно, высокая

5 стабильность состава и свойств, отсутствие потерь, улучшение условий труда и культуры . производства), снижение энергетических затрат - нет Двукратной переработки уда-. ропрочного полистирола, связанной с вве0 дением антипирёнов.

Ф о р м у л а л 3 о б р е т е н и я 1. Полимерная композиция, включающая ударопрочный полистирол, вспенивающий агент, дивинилстирольный

5 термоэластОпласт, декабромдйфенилоксид, триаксид сурьмы, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения текучести расплава и механической прочности, она дополнительно содержит продукт олигоконденсации диглицидилевого эфира тетрабромди- фенилолпропана с анилином при Молярном соотношении этих реагентов соответственно 1 :(0.10-0,95) общей формулы

-fH-CHrN-CHj-CH-CHjt OHBr CH, Вг ™

СН3 -С- -0-СНг-т-СН2

CH, BrО

Ју

Вг

е .2-7,0 ри следующем соотношении компонентов омпозиции, мас.%:

Декабромдифенилоксид 3.0-10,0 Продукт олигоконденсации диглицидилового эфира тетрабромдифенилолпропана

с анилином

Триоксид сурьмы

Дивинилстирольный

термоэластопласт

Вспенивающий агент

Ударопрочный

полистирол

2,0-13,0 3,0-9.0

5,0-9.0 0,2-1,0

Остальное

Характеристика продуктов конденсации диглицидного эфира тетрабромдифенилолпропана с анилином

0

5

0

5

0

Таблица t

По примерам 6-17 образцы получены литьем под давлением смеси гранул исходного полистирола и концентрата всех вводимых а полимер добавок на основе термоэластопласта. Пример 20 - образцы пластиков получают опудриванием гранул УПМ Об12л вспенивающим агентом

Лример 18 - антипирогенные добавки вводят в полимер совместным зкструдированием, затем гранулы трудногорючего материала опудри- вают вспенивающим агентом и отливают образцы

Таблица) Характеристики etoRcra нат риало

Показатель по примру

(иетм«а

Г ПГ 7ТТ;Г Г П5 ПГ Lr и Го Т

J iLlJ J-J jLJJLJLJ-J J J.

20

IJTSSSL /SS, 7.Sв,МММ...SИIM«.3J0.77.5.«

у/ильмя ударим 7.«7,«.ОМ9.37.3«.в«,79.«(9в,77.5,6.35.8

«1 5 3 «2J2015 8 6

по ст«н« Йв -0 -0 -2 V-0 V-0 WO Г-0 V-Z V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 Горит Горит

20