Термопластичная полиамидная композиция Советский патент 1992 года по МПК C08L77/00 C08K5/09 C08L77/00 C08L63/02 

Изобретение относится к промышленности пластмасс и касается состава термопластичных полимерных композиций на основе полиамидов, которые могут найти применение для изготовления различных деталей в машиностроении в частности, в автомобильной технике для производства колпаков колес, корпусов фар фонарей, деталей панелей приборов, систем отопления, топливных, масляных, тормозных трубопроводов и т.д.

Известны термопластичные композиции полиамидов для изготовления декоративных и небольших несущих деталей. Введение в полиамиды наполнителей повышает жесткость и теплостойкость, снижает усадку. Но при этом резко снижается ударная вязкость. Так, для ненаполненного литьевого полиамида 6 ударная вязкость составляет 100-120 кДж/м , при наполнении же 30 мае. % стекловолокна она снижаетм

ся до 30 кДж/м , а при наполнении 20 мае. % талька или каолина - до 20 кДж/м2.

Известны способы повышения ударной вязкости для наполненных полиамидных композиций: так, фирма Rohm and Haas предложила использовать модификатор на основе метакрилбутадиенстирольного каучука, увеличив ударную вязкость наполненного полиамида на 30%.

Однако модификация эластомерами одновременно снижает прочностные характеристики и теплостойкость.

Другой путь - применение специальных добавок для улучшения химического средства полиамидного связующего к наполнителю. Так, фирма BASF A.G. разработала способ получения ударопрочной композиции, содержащей 30-88 мас,% термопластичного полиамида, 10-50 мас.% силикатного усиливающего наполнителя, покрытого органосиланом, 0,1-5 мас.% поСО

с

V XI О

ск

00

о

лиуретанового мономера, 2-30 мас.% кар- боксилсодержащего термопластичного эла- стомера и. при необходимости, эффективное количество целевых добавок. Композицию готовят в два этапа: на первом этапе силикатный наполнитель, покрытый органосиланом, и полиуретановый мономер смешивают с полиамидом при температуре, превышающей точку плавления последнего а на втором этапе термопластиный эластомер при той же температуре диспергируют в смеси, полученной на первом этапе.

Ударопрочные термопластичные полимерные композиции, разработанные фирмой Unitlca и используемые как в ненаполненном, так и в наполненном состояниях, содержат полиамид (30-90 мас.ч.) и полиакрилатн ый каучук (10-70 мас.ч.}. Для улучшения ударной вязкости и прочностных показателей применяют как модификатор сополимер с эпоксидными группами в количестве 3-30 мас.ч., полученный из ненасыщенного эфира глицидола и олефина. Составы этих композиций достаточно сложны, нетехнологичны в производстве, так как предусматривается и использование большого количества акрилатного каучука и эпоксисодержащего сополимера. Основным же недостатком указанных композиций является, то, что при ряде соотношений компонентов происходит расслоение. Но даже при приемлемых соотношениях исходных компонентов ударная вязкость и прочностные характеристики материалов на основе этих композиций недостаточно высоки.

Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является термопластичная композиция разработанная фирмой Bayer A.G., включающая полиамид (70-98,95 мас.%) полиэфирный или углеводородный полиол (1-29.95 мас.%) с функциональностью 1-4 молекулярной массой 500-20000 и точкой размягчения не выше 100°С и полиангидрид с функциональностью не менее 5 и/или полиэпоксид (0,05-5 мае. %).

С целью повышения ударной вязкости, прочности и теплостойкости термопластичная полиамидная композиция, модифицированная эпоксидным олигомером и ангидридом карбоновой кислоты, в качестве эпоксидного олигомера содержит эпокси- диановую смолу с эпоксидным числом 14- 32, а в качестве ангидрида карбоновой кислоты соединение выбранное из группы, содержащей диангидрид пиромеллитовой кислоты, ангидриды малеиновой, фталевой и изометилтетрагидрофталевой кислот при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Полиамид100

Эпоксидный олигомер- 0,6-2,5

Ангидрид карбоновой кислоты 0,06-0.25

необходимости в состав композиции вводится наполнитель в количестве 5-50

мас.ч.1 на 100 мас.ч. полиамида,

В качестве наполнителя предпочтительнее использовать тальк, рубленое стекловолокно или другие минеральные 0 наполнители, а в качестве ангидрида карбоновой кислоты - пиромеллитовый диангидрид.

Как модификаторы полиамидных композиций в данном решении предлагаются относительно доступные компоненты: про- 5 мышленные эпоксидные олигомеры, ангидриды карбоновых кислот.

Композицию готовят смешением компонентов в расплаве на стандартном смесительном оборудовании. При этом не 0 происходит гелеобразования, компоненты хорошо совмещаются, что создает предпосылки для быстрого увеличения производства и применения этих материалов.

В качестве исходных соединений для 5 получения композиций использованы промышленные продукты:

-полиамид 6 марок 210/310 или 210/311 по ОСТ 6-06-С9-83 (продукт пол имеризации капролактама),

0 - полиамид 66 по ОСТ 6-06-С23-79 (продукт поликонденсации соли А Г).

-тальк марок ТРПН по ГОСТ 19729-74 или А2 по ТУ 21-25-217-78 (из природного минерала),

5 - стекловолокно короткое, рубленное, получают из стеклоровинга марки РБН 13- 2520-4Э по ГОСТ 17139-79,

-эпоксидна новые олигомеры ЭД-14. ЭД- 32 с содержанием эпоксидных групп соответ0 ственно от 14 до 32 мас,% по ГОСТ 10587-84 (на основе бисфенола А и эпихлоргидрина),

-диангидрид пиромеллитовой кислоты (ЦПК) по ТУ 38.10227-78.

-ангидрид фталевой кислоты (АФК) по 5 ГОСТ 7119-77,

-ангидрид малеиновой кислоты (АМК) по ГОСТ 11153-75,

-ангидрид изометилтетрагидрофталевой кислоты (АТГФК) по ТУ 38.103149-78.

0 Композиции могут окрашиваться в необходимые цвета с использованием пигментов или их концентратов.

Пример. Композиции готовят смешением компонентов в двухшнековом экстру5 дере при 240-260°С, гранулируют и сушат до содержания влаги не более 0,1 %. Литье или экструзию композиций при изготовлении изделий осуществляют при температуре расплава 240-270°С, при температуре формы 50-90°С (в зависимости от состава).

Составы полиамидных композиций в соответствии с изобретением и контрольных и их свойства приведены в табл, 1, срав- нительные свойства заявленных композиций и композиций по прототипу- в табл. 2.

Как видно из табл. 2, разработанная композиция превосходит композицию по прототипу по показателям ударной вязкости, прочности и теплостойкости.

Разработанная композиция превосходит известную и по технологичности, так как натребует предварительной подготовки модификаторов и их принудительной дозировки, не требуется специальная сборка шнека - композиция хорошо компаундируется на стандартном оборудовании.

Формула изобретения

1. Термопластичная полиамидная композиция, модифицированная эпоксидным олигомером и ангидридом карбоновой кислоты, отличающаяся тем, что, с целью повышения ударной вязкости, прочности и теплостойкости, в качестве эпоксидного олигомера композиция содержит эпоксидиановую смолу с эпоксидным числом 14-32, а в качестве ангидрида карбоновой кислоты - соединение, выбранное из группы, содержащей диангидрид пиромеллитовой кислоты, ангидрид фталевой кислоты, ангидрид

малеиновой кислоты, ангидрид изометил- тетрагидрофталевой кислоты, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

ПЪлиамид100

Эпоксидиановая смола0,6-2.5

Указанный ангидрид карбоновой кислоты0,06-0,25. 2. Композиция по п. 1, о т л и ч а ю щз- я с я тем, что она дополнительно содержит наполнитель в количестве 5-50 мас.ч. на 100 мас.ч, полиамида.

Сущность изобретения: композиция содержит, мас.ч.: полиамид 100, эпоксидиано- вая смола 0,6 - 2,5, ангидрид карбоновой кислоты 0.06 - 0,25; композиция по п. 2 дополнительно содержит наполнитель 5 - 50. Характеристики композиции: ударная вязкость без Надреза 58 - 95 кДж/м . прочность при изгибе 58 - 95 МПа, температура размягчения при изгибе 146 - 200°С. 2 табл.

Составы и свойства полианидных композиций

Примеры по заявке

Полиамид 6-100

Тальк-25

ЭЛ-20-1,25

АФК-0,25

Полианит 6 ,, -100

Тальк-25

ЗД-20-1(25

АПК-0,25

Полиамид 6-100

Тальк-25

ЭД-20-1,25

АТГФК-0,25

Полиамид 6-I00

Тальк-25

ЭД-20-о,6

ДПК-0,06

Полиамид 6-100

Тальк-25

ЭД-20-2,5

ЛПК-0,25

Полиамид 6-100

Тальк-25

ЗД-20-1,25

ДПК-0,125

Полиамид

Тальк-25

ЭД-20-0,6

ЛПК-о,06

Полиами.ч 6-100

Тальк-5

ЭД-20-1

ДПК-0,1

Полиамид 6-100

Стекловолокно- 3

ЭД-20-0,6

ДПК-0,06

Таблица 1

79

168

83

183

78

163

79

170

85

200

95

200

72

133

101

163

183

200

Составы и свойства полиамидных композиций

Пр

й

Продолжение табл. 1 I

Таблица 2 Основные показатели свойств заявляемых композиций в сравнении с композициями по прототипу

Для сравнения взят пример с максимальный показателен ударной вязкости.

Данные ив приведены в патентной заявке, а получены заявителем в результате испытания воспроизведенной по патентной заявке композиции.