Полимерная композиция Советский патент 1980 года по МПК C08L23/02 C08L83/04 

(54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

Изобретение относится к производству и модицицированию полимерных материалов путем совмещения их с различными пл астификаторами и может быть использовано при изготовлении различных технических изделий, в частности моноблоков аккумуляторов автомашин, тракторов, мотоцик- лов и деталей для автомашин.

Известно, что полипропилен (ПП), имея высокие эксплуатационные свойства, обладает вместе с тем значительными недостатками (низкой ударной прочностью к низкой морозостойкостью )j ограничивающими область его применения l .

Повышение ударной прочности ПП до 30-40 кгССМ/см при -50°С и морозостойкости до достигается совмещением его с синтетическими каучуками 2 .

Известны композиции на основе ст.абилизированного ПП с добавками 0,1- 30 вес.% силоксановых каучуко1з, эффективно снижающими температуру хрупкости ПП до минус 60°С З .

. Однако указанные композиции не обла:дают необходимой ударной прочностью. Так,, при минус ударная прочность композиции равна

12 кгс-см/см , что недостаточно для ряда прймёнёний.

Известны композиции на основе полипропилена, в которьах повышё5 ние ударной вязкости и морозостойкости происходит при смещении ПП ,с. синтетическими каучуками J4j .

В табл. 1 приведены величины ударной вязкости при 20, 40 и минус

10 композиций ПП с содержанием 10 вес.% различных типов синтетических каучу ков (ПИБ - полиизобутиленом, БК - бутилкаучуком, СКД - бутадиеновым, ТЭП - термоэластопластом, СКЭП -

15 этиленпропиленовым).

Из предста вленных в табл. 1 данных видно, что введение в ПП синтетических каучуков повышает ударную

20 -вязкость композиций в 2-3 раза. Однако такое повышение ударной прочности в ряде случаев недостаточно. Известны композиции ПП с полиэтиленом (ПЭ), взятых в соотношении,

25 соответственно, 55-90:10-45 Beic.%; которые имеют улучшенные свойства (ударную вязкость при минус 40®С 9,65-23,4 кгс-см/см при ударной вязкости исходного ПП 1,530 8,6 кгс см/см) 5 .

однако ударная прочность композиций при отрицательных температурах недостаточна.

Известны композиции полиэтилена 6 различными синтетическими каучуками, дополнительно содержащие силоксановые каучуки, вводимые с целью повьйиения эластичности, полиэтилена б .

Такие композиции также обладают недостаточной ударной вязкостью при отрицательных температурах. Так, при минус ударная прочность равна 29-40 кгс-см/см.

Значительное повышение ударной вязкости и морозостойкости происходит при смешении ПП, ПЭ и синтетического каучука.

Наиболее близкая предлагаемой ЙЬлййёрная композиция включает ПП, 2-5 вес,% ПЭ и 9,5-25 вес.% полиизобутиленового каучука (ПИБ) или СЭП. ударнаяВЯЗКОСТЬ данной компо- зиции составляет 20-46,3 кгс-см/см при у и ,8.

Однако введение в ПП полиизобути лёна или других синтетических каучуков выше 10 вес.% значительно снижает теплостой1 ость и прочностные свойства материала, и введение 25 вес.% ПЭ недостаточно для получения необходимой ударной прочности. Так, при содержании 5% СЭП ударная прочность при положительных темпераT:/jsa:x увеличивается, однако при снижении температуры до 0°С уменьшается в 3,5 раза. При содержании 10-15% СЭП Ударная: прочность при положит йьйых температурах увеличивается Значительно, но. при отрицательных

уменьшается в 2-8 раз, причем в этом случае имеется значительное снижение физико-механических свойств и модуля упругости...

Цель изобретения - повышение ударной прочности полимерной композиции . прй отрицательных температурах. . .

Указанйая цель достигается тем, чтсэ кбмпозиция, содержащая полипропилен, полиэтилен, синтетический каучук, выбранный из труппы, включакицей этиленпропиленовый каучук, , бутилкаучук, полиизобутилен, бутадиеновый каУчук, дивинилстирольный термоэластопласт, бутадиенстирольный . каучук и стабилизатор, дополнительно додержит силоксановый каучук при. с:леДуюц1ёМ соотнбшении компонентов, вес.%:

Полипропилен 29-83,3

Полиэтилен10-5

Силоксановый .

каучук0,5-5

Стабилизатор 0,2-2,

Синтетический , -,....„..„,.

каучук, выбранный группы, включаю- щей эТиленпролиле- / , .,

новый каучук, бутилкаучук, поЛиизобутилен, -бутадиеновый каучук, дивинилстирольный термоэластопласт, бутадиенстирольный каучук Остальное , С целью повышения физико-механических СВОЙСТВ композиции, в нее можно вводить 5-30 вес.% наполнителя (например, асбест, стекловолокно и др.).

В качестве силоксановых каучуков используют каучуки с молекулярным весом от 12000 до 1-2 миллионов типа СКТ - дйМ тилсилоксановый каучук с М.в. 570 тыс.; СКТВ - диметилвинилсилоксановый каучук с м.в. 460 тыс. и содержанием винильных групп 0,.12 мол.%; СКТФВ-803 - диметилфенилсилоксановый каучук с м.в. 720 тыс. и содержанием винильных групп 0,3 мол.% и фенильных групп до 8 мол.%; - низкомолекулярный диметилсилоксановый каучук См.в. 12000 - 75000); СКТНФ - низкомолекулзрный диметилсилоксановый каучук, содержащий 1,5 мол.% фенильных групп. . . В качестве стабилизаторов полипропилена используют наиболее эффективную смесь, вкльэчающую топанол (Топ), тинувин (Тин), дилаурилдитиодипропионат (ДЛТДР), а для стабилизации полиэтилена - N,N-ди-J0-нафтил-п-фенилендиамин (Диафен НН). В качестве светостабилиэатора в композиции используют сажу,например,ПМ100 или ДГ-100 в количестве 02-05 ве

В качестве исходного используют полиэтилен высокой плотности низкого давления (ПЭНД).

Композиция может содержать красители. .

Технология подготовки смеси полимерОв заключается в следующем.

Синтетический каучук, например этиленпропиленовый типа СКЭП-63, измельчают до 0,1-3 мм на роторной или молотковой дробилке совместно с порошкообразным полимером (ПП или ПЭ) для предотвращения слипания кусочков каучука. Смешение предварительно измельченного Каучука и порошкообразного стабилизированного ПП и ПЭ d Низкомолекулярным силоксановым каучуком типа провЬдЯТ а лопастном смесителе при комнатной Температуре (возможно повышение темпе| атуры в смесителе до ) в течение- 20 мин. :3атем смесь гранулируют при 180-220 С на экструдере. ВысО;йс молекулярные ййлоксановы каучуки типа СКТ, СКТФВ-803, СКТС-1 й31мельч зт аналогично СКЭП.

П р и м е р 1. После предварительного кзМёльчейий синтетических каучуков на дробилке смешивают 926,5 г ПП, до 50 Г ПЭЙДг 5 г силоксанового каучука типа , 10 г этиленпропиленового каучука типа СКЭП-6Л с 2,0 г топанола, 2,5 г тинувина, 3 г дилаурилтиодипропината и 1 г диафена НН в смесителе Бембери в течение 20 мин. Полученную смесь загру жают в экструдер и при 180-200 С изготавливают гранулы, из которых методом прессования или литья получают образцы для испытаний на ударную вязкость. Материал хорошо перерабатывается в смеси известными методами переработки (литьем, экструзией, прессованием). Прочность композиции равна 300 кгс/см, относител ное удлинение 720%. Пример 2-21. Композицию готовят и испытывают в условиях примера 1, но используют различные компоненты и варьируют их количественно содержание (см.табл.2). Результаты испытаний на ударную вязкость материала приведены в табл Пример 22-30 (контрольные). Композиции с различными компонентами и их содержанием готовят в условиях примера 1, но без применения предлагаемой синергётической смеси. Результаты испытаний и литературные данные приведены в табл. 2. Из данных, представленных в табл видно, что композиции ПП+ПЭ-(-синтетический каучук+силоксановый каучук обладают синергетическим эффектом, ударной прочностью при низких температурах () в 5-8 раз выше, чем у известных. При этом композиции обладают высокими прочностными свойствами (250-310 кгс/см) . Для повышения физико-механичес.ких свойств композиций вводят наполнители (например, асбест, стекловолокно, двуокись титана, тальк). К преимуществу предлагаемой композиции относится и высокий показатель индекса расплава (1-2 г/10 мин по сравнению с 0,7 г/10 мин у исходного ПП), что позволяет интенсифицировать процесс переработки, понизить температуру фо(ялования или повысить концентрацию наполнителей. Кроме того, использование в композиции низкомолекулярного силоксанового каучука не требует дополнительного измельчения каучука, что снижает трудозатраты Высокие показатели ударной прочности композиций позволяют эксплуатировать изделия в диапазоне температур (-бО)-(+80)С, а наполненные до +120ос, что снижает толщину изделий до 1,5-2 мм пробив толщины эбонитовых моноблоков (9-10 мм) и моноблоков из наполненного ПЭ (5-3 мм). При этом вес моноблоков и комплектируйщих деталей составляет 1,1-1,3 кг против 3-4,0 кг из ПЭ и 5,5 кг из эбонита. Таким образом, вес деталей сокращается в 3-5 раз и, следовательно, во столько же раз расширяется сырьевая база. Ожидае йлй экономический эффект от применения предлагаег ой композиции только для двух типов моноблоков для выпуска на одном заводе составляет около 800 т.р. в год.

+40 5,416,110,48,9 2519,6

+20 2,68,17,27,5 -12,6

. (. .....

-40 1,52,42,42,1 2,62,2

VO

n

rs

(N ГО

1Л VO

00 eh

о Q го

tH CM о

si Ч Ч

о г

о

о

04

(N VO

го

о

VO 00

г

VO

r-j

чtt

tn о

1Л

о

о

о

in

ш in

in

о см

o

I I

I I I I

VO

1

о

о о

00

о ч сГ

о t-t

см t

о

VO

Vf

го

м 00

о

00

fN

м

r м

00

гН

г4

ъ

00

н

CM

1

м ТГ

и

о о

в о чо .1

ГГ

VO

ОО Ti

ч

N

k

о

O сч

N

N

го

го см

N

м I

I

р

|

VO

го «о - г

г

01 00

VO

го

ю

го

«л 00

л

г Л

00

00

го

t-«

Ti

in гч

VO N

со

ч{Nс

го

fN

N

cs Формула изобретения Полимерная композиция, содержащая полипропилен, полиэтилен, синт тический каучук, выбранный иэ груп пы, включающей этиленпропиленовый каучук, бутилкаучук, полиизобутиле бутадиеновый каучук, дивинилстирол ный термоэластопласт, бутадиенстироль.ный каучук и стабилизатор, от л ич ающ а я с я тем, что с целью повышения ее ударной проч t tri r ггрй бтрйцатеяьнШ: температур она дополнительно содержит силоксаНовый каучук прИ следующем соотн шении компонентов, вес.%: Полипропилен 29-83,3 Полиэ илен10-55 Сйлоксановый каучук0,5-5 Стабилизатор 0,2-2 Синтетический каучук, выбранный из группы, включающей этиленпропиленовый каучук, б тйлкаучук, поли112изобутилен, бутадиеновый каучук, дивинилстирольный термоэластопласт, бутадиенстирбльный каучук Остальное Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Иванюков Д.В., Фридман М.Л. Полипройилен. М., Химия, 1974, с.107.. 2.Амброж А. и др. Полипропилен. Химия, 1967, с.196. 3.Авторское свидетельство СССР № 455124, кл. С 08 L 23/02,16.06.72. 4.Сибирякова Н.А. и др. Морозостойкий полипропилен и его применение. Л., ЛДНТП, 1976, с.7. 5.Иванюков Д.В.,Фридман М.А. Полт пропилен. М., Химия, 1974, с.109. 6.Авторское свидетельство СССР по заявке № 25591441/23-05, кл. С .08 L 23/06, 23.12.77. 7.Г атент США № 3192288, кл. 26р-897, 29.06.65. 8.Патент США № 3256367, кл. 260-897, 29.03.68 (прототип).