Полимерная композиция Советский патент 1993 года по МПК C08L81/06 C08K3/38 

Изобретение относится к полимерным композициям на основе полисульфона. используемым для получения конструкционных материалов в машиностроении, электротехнике, электронике, авиационной промышленности, бытовой технике. Эти материалы должны обладать высокой стойкостью к растрескиванию в растворителях, легко перерабатываться и максимально сохранять показатели полисульфона.

Известно, что полисульфон (ПСФ) - жесткий конструкционный полимер, изделия из которого (особенно сложной конструкции) часто растрескиваются уже при выталкивании из форм. Растрескивание изделий из полисульфона обуславливается напряжениями, замороженными при впрыске в литьевую форму вязкого расплава, Ктомуже полисульфоны обладают достаточной ад ге- зией к металлической форме, вследствие чего изделия с трудом выталкиваются из нее. растрескиваясь при этом. Так же известно, что с целью снижения охрупчивания изделий из полисульфона при проведении испытаний под нагрузкой и в смеси толуол-изопропанол (1:3) и растворах нена 1

00

00

ю ел

00

W

сыщенных прлиэфиров используют композицию из полисульфона и поликарбоната с молекулярной массой более 60000. Однако, при смешении большого количества высокомолекулярного поликарбоната (10-40 мае.ч.) с полисульфоном остается проблематичным повышение текучести расплава, сохранение на уровне полисульфона теплостойкости и гидролизостойкости (гидролизостойкость значительно, снизится за счет гидролиза (разрушения) карбонатных групп - О-С - 0-).

о . :;;

Известна полимерная композиция; включающая ароматический полисульфон (5-90 мае.ч.), полиалкилентерефталат (1-90 мас.ч.)и привитой эластомер, состоящий из 80% полибутадиена и 20% привитой смеси метилметакрилата с н-бутилакрилатом (1-60 мае.ч.).

Однако, хотя материал на основе этой композиции и обладает в 13 раз повышенной по сравнению с материалом на-основе композиции, состоящей из полисульфона и полиалкилентерефталата, ударной вязкость и улучшенной прочностью линий спая, но при этом снижается его теплостойкоеть и гидролизостойкость.

Наиболее близкой к композиции по изо- бретению по технической сущности и достигаемому результату является известная композиция, включающая ароматический полисульфон на основе 4,4-дихлордифенил- сульфона и дифенилолпропана, линейный поликарбонате показателем текучести расплава при 280°С и нагрузке 2,16 кг, равным 8 г/10 мин, полиалкилентерефталат и технологические добавки,

Однако из таблицы известно, что компо- зиции по примерам 1-3 имеют (по сравнению с исходным полисульфоном) пониженный модуль упругости при растяжении, пониженную прочность при растяжении и низкую теплостойкость. Для повышения ударной вязкости по Изоду и ударной вязкости при растяжении в композицию ввбдят эластомер на основе бутадй- ен-стирола-акрилата. Однако, при этом ухудшаются модуль упругости, прочность при растяжении (до 500 кг/см ) и теплостойкость. В примерах 4-17 приводятся композиции, содержащие 32-42 % полисульфона, 22-26,2% полиалкилентерефталата, 5-20% поликарбоната, 22% стекловолокна и 4% декабромдифенилоксида (для снижения горючести электротехнических деталей). Такие композиции обладают совсем иными свойствами, чем стеклонаполненный полисульфон: пониженным модулем упругости

(7000 МПа вместо 8000-8500 МПа), пониженной на 20-25°С теплостойкостью. Но композиционные материалы разработаны для конкретной цели (катушки электротехнического назначения) и данные показатели соответствуют предъявляемым требованиям. Применяемый поликарбонат линейной структура типа Lexan 101, Merlon с показателем текучести расплава при температуре 280°С и нагрузке 2,16 кг, равным 8,0 г/10 мин, не изменяет текучести расплава полисульфона, а введение большого количества полиалкилентерефталата (26%) ухудшает гидролизостойкость композиции, т.к. поли- .алкилентерефталэты легко гидролизуются по сложным эфирным связям. Еще следует отметить, что между полиалкилентерефта- латами и поликарбонатами протекает межцепной обмен при температуре переработки 280-300°С с выделением газа - С02, что приводит к вспенйванию расплава (это нежелательное явление при переработке приводит к пробуксовыванию шнека при заборе очередной дозы для впрыска и, как следствие, неполному заполнению формы). Все описанные композиции не обладают стойкостью к растрескиванию в растворителях и требуют больших усилий выталкивания изделий из форм.

Цель изобретения - улучшение перерабатываемое™ композиции, повышение стойкости к растрескиванию в растворителе изделий на ее основе и облегчение их выемки из форм. -- .

Указанная цель дбстигается тем, что полимерная композиция, включающая ароматический полисульфон на основе 4.4-дихт лордифенилсульфона и дифенилолпропана, поликарбонат, полиалкилентерефталат и технологические добавки, в качестве поликарбоната содержит разветвленный поликарбонат с показателем текучести расплава 50-60 г/10 мин (при280°С; 2.16 кг) и дополнительно содержит борную кислоту и/или окисленный полиэтилен при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: .

Ароматический поли- . . сульфон85,0-90,0 Указанный поликарбонат -5,0-10,0 Полиалкилентерефталат 5,0-10,0 Борная кислота 0.2-0,3 и/или окисленный полиэтилен . 0,3-0,5 Технологические добавки 0,1-30,0 В качестве технологических добавок ис- пользуют тетрастеарат пентаэритрита, стекловолокно, Органические фосфиты.

Полисульфон выпускается по ТУ 6-06-6- 88-продукт поликонденсации дифенилолпропана и 4,4-дихлордифенилсульфона (пол- исульфон-А).

Разветвленный поликарбонат (зарубежные марки Macrolon CO - 2000 (ФРГ) и Panlite АО-5503 (Япония) применяют в основном для изготовления компакт-дисков для лазерных проигрывателей.

В композиции используют такой бесцветный, прозрачный поликарбонат в виде дробленых бракованных компакт-дисков и литников, имеющий показатель текучести расплава при температуре 280°С и нагрузке .2,16 кг, равный 50-60 г/10 мин, что в 10 раз выше, чем у линейного поликарбоната. При использовании разветвленного поликарбоната с показателем текучести расплава ниже 50 г/10 мин нельзя получить композицию с текучестью более 5 г/10 мин и материал со стойкостью к растрескиванию ниже 10%, а при использовании разветвленного поликарбоната с показателем текучести расплава более 60 г/10 мин получают материал с низкими физико-механическими показателями.

Борная кислота - сллбая кислота используется как реактиве основаниями в медицине и др.

Окисленный полиэтилен получается как побочный продукт о производстве полиэтилена (Новополоцкий завод). Молекулярная масса 1050, содержание СО- и СООН - групп около 10%.

Полиалкилентерефталаты - продукты реакции терефталевой кислоты с этилеи- или бутиленгликолем. Полиэтилемтерефта- лат выпускается по ТУ-6-13-1-88, полибути- лентерефталат выпускается по ТУ-б-Об-21-88.

Тетрастеарат пентаэритрита - продукт реакции стеарино.вой кислоты с пентаэрпт- ритом.

Стекловолокно рубленое ТУ-6-11- 15266-84 (.длина волокна 6,2 мм, диаметр волокна 13-20 мкм, насыпной вес 0/111 г/см3).

Органические фосфиты: lrgaphos-126 (импортный) или стафор-11 - циклический фосфит отечественного производства.

Композицию получают механическим смешением всех компонентов, зкструдиро- ванием (после предварительной сушки при 130-135°С в вакууме 10-15 ч при температуре 280-300°С и последующей грануляцией.

Или предварительно получают концентрат всех добавок, содержащий 25 или 50% полисульфона, также сплавленный в экстру- дере и гранулированный. Такой гранулированный концентрат (Masterbatch) затем добавляют в промышленный полисульфон в

количестве 13,4 или 20% и отливают изделия. Концентрат может быть окрашен, например, в черный цвет.

П р и м е р 1 (мае.ч): 90 полисульфона (на

основе дифенилолпропана -бисфенола-А и 4,4-дихлордифенилсульфона) с показателем текучести расплава при температуре 300°С и нагрузке 2,16 кг, равным 3,04 г/10 ми н, смешивают с 5,0 полиэтилентерефталата с

0 показателем текучести расплава при температуре 265°С и нагрузке 2,16 кг, равным 38 г/10 мин (марки В), 5,0 разветвленного поликарбоната с показателем текучести расплава при температуре 250°С и нагрузке

5 2,16 кг, равным 55 г/10 мин (марки Panlite АО-5503 в виде дробленых литников и бракованных компакт-дисков); 0,2 (в расчете на сухое) борной кислоты в виде 30-50% раствора в дистиллированной воде (для лучше0 го набрызгиванил на гранулы), 2,2 тетрастеарата пентаэритрита в виде порошка. Полученную смесь сушат при температуре 120°С под вакуумом в течение 24 ч, экструдируют при температуре 280-300°С и

5 гранулируют. Из полученных гранул отливают стандартные образцы при температуре 300-310°С.

П р и м е р 2 (мае.ч.): получают концентрат следующим образом. Смешивают меха0 нически 50 полисульфона, 25 полидиэтилентерефталата, 25 поликарбоната и 1,0 борной кислоты, 2,0 окисленного полиэтилена 1,0 тетрастеарата пентаэритрита, возможно 2,5 сажи. Смесь пропускают

5 через одношнековый экструдер при температуре 270-290°С и гранулируют. Затем к 80 полисульфона (как в примере 1) добавляют 20 полученного концентрата, тщательно перемешивают, сушат и отливают образцы.

0 При м е р 3. Как по примеру 1, но полиэтилентерефталата взято 10 мас.ч.

Пример 4. Как по примеру 1, но вместо полиэтилентерефталата взят полибутилен- терефталат с показателем текучести распла5 па притемпературе250°Си нагрузке2,16 кг, равным 19,8 г/10 мин.

П р и м е р Б. Как по примерам 1,3, но в композицию сводят 30 мас.ч. рубленного стекловолокна и 0,5 мас.ч. окисленного по0 лиэтилеяа.

Примеры 6-8. Как по примеру 1, но с разными количествами полисульфона, по- лиалкилентерефталата м разветвленного п о л и к а р б о н а та (с м .та б л и цу).

5 П р и м с р 9. Как по примеру 1, но взят поликарбонат с показателем текучести расплава (ПТР) 50 г/10 мин.

Композиция имеет ПТР 6,2 г/10 мин. Пример 10. Как по примеру 1, но взят поликарбонат с г/10 мин.

Композиция имеет ПТР 6,5 г/10 мин.

Композиции по примерам 9 и 10 имеют физико-механические показатели, идентичные показателям композиции по примеру 1.

П р им е р 11. Как по примеру 8, но окисленного полиэтилена взято 0,5 мае.ч. Свойства композиции остаются на уровне примера 8.

Пример 2. Как по примеру 4, но тетрастеарата пентаэритрита взято 0,1 мас.ч. Свойства композиции остаются на уровне примера 4,

В таблице приведены составы композиций, их свойства и свойства материалов на их основе.

Стойкость к растрескиванию и усилие съема изделий с формы определялись по следующим методикам.

Стойкость к растрескиванию.

Данная методика позволяет оценить качество испытываемых литьевых изделий. В основе методики лежит способность различных химических веществ вызывать видимые дефекты в изделиях из пластмасс, имеющих соответственно внутренние напряжения. В качестве образца используют лопатку тип 2 (длиной 150 мм и толщиной 4 мм). Лопатку вставляют в шаблон. Шаблон изготовлен из нержавеющей стали и имеет определенную стрелу прогиба. Шаблон с лопаткой в напряженном состоянии погружают в цилиндр с растворителем, состоящим их н-гептана и этилацетата (1:1) на 15 с. Затем образец вынимают из шаблона, вытирают и выдерживают в течение 5 мин на воздухе. На разрывной машине лопатки испытывают на растяжение и определяют раз рушающее напряжение. Стойкость к растрескиванию характеризуют относительным изменением разрушающего напряжения.

Усилие съема изделий с формы. Усилие съема изделий определяют по давлению, создаваемому в гидравлическом цилиндре литьевой машины при выталкива- нии изделия - цилиндрического стакана с внешним диаметром 70 мм, высотой 70 мм, толщиной стенки 4 мм, открытым дном и перекрещивающимися литниковыми каналами.

Ф о р м у л а и з о б р ет е н и я

1. Полимерная композиция, включающая ароматический полисульфон на основе 4,4-дихлордифенилсульфона идифенилолп- ропана, поликарбонат, полиалкилентереф- талат и технологические добавки, отличающаяся тем, что, с целью улучшения перерабатываемое™ композиции, повыше- ния стойкости к растрескиванию в растворителе изделий на ее основе и облегчения их выемки из форм, в качестве поликарбоната композиция содержит разветвленный поликарбонат с показателем текучести рас;- плава 50-60 г/10 мин (при 280°С, 2,16 кг) и дополнительно содержит борную кислоту и/или окисленный полиэтилен при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Ароматический полисульфон85,0-90,0 Указанный поликарбонат 5,0-10,0 Полиалкилентерефталат 5,0-10,0 .Борная кислота 0,2-0,3 И/или окисленный поли- этилен 0,3-0.5 Технологические добавки 0,1-30,0.

2. Композиция по п. 1, о т л и ч а ю щ а я- с я тем, что в качестве технологических добавок она содержит тетрастеарат пентаэ- ритрита, стекловолокно, органические фосфиты.

Использование: конструкционные материалы в машиностроении, электротехнике, электронике, авиационной промышленности, бытовой технике. Сущность: композиция включает, мае.ч.: ароматический полисульфон на основе 4,4-дихлордифения- сульфона и дифенилолпропана 85,0-90,0; разветвленный поликарбонат с показателем текучести расплава 50-60 г/10 мин (при 280°С, 2,16 кг) 5,0-10,0; полиалкилентереф- талат 5,0-10,0; борная кислота 0,2-0,3 и/ил-и окисленный полиэтилен 0,3-0,5 и технологические добавки (тетрастеарат пента- эритрита, стекловолокно, органические фосфиты) 0,1-30,0. Показатель текучести расплава (300°С. 2,16 кг) 5,8-23,8 г/10 мин. снижение разрушающего напряжения после контакта с растворителем 2-16%, усилие сьема изделия с формы 4,5-8,0 кг/см2. 1 з.п. ф-лы,.1 табл. ел С