Полимерная композиция Советский патент 1980 года по МПК C08L71/02 C08K5/20 

(54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

Изобретение относится к термопластичным композициям на основе полимера 3,3-бис- (хлор метил) оксациклобутана (пентапласта), которые могут быть использованы для изготовления ударопрочных и стойких к растрескиванию кон струкционных деталей, работающих при высоких температурах (до 150-160°С) или в агрессивных средах. Пентапласт обладает комплексом ценных свойств: высокой химической стойкостью, теплостойкостью, прочностью и т.д. Однако существенным его недостатком является хрупкость, темпера тура хрупкости пеитапласта составляет 14-18°С.Да же незначительное снижение температуры окружающей среды вызывает заметное окрупнивание пентапласта, выражающееся в резком умень щении ударной вязкости, резкий перегиб температурной зависимости ударной вязкости наблюдается при 10°С; снижение температуры с 20 до 15°С вызывает уменьшение ударной вязкости в 2-2,5 раза, с 20 до 10°С - в 6-7 раз, а с 20 до 0°( - в 12-14 раз. Известен целый ряд композиций на основе пентапласта и различных добавок - термостабилизаторов, наполнителей, пластификаторов и т.п. Известны в частности композиции стабиЛизированного пентапласта с пластификаторами, например с фталатами 1 и 2,тримел- i литатами 3 и-другими слохшыми эфирами двухосновных и многоосновных кислот. Введение таких пластификаторов в количестве 2-30%, преимущественно 10-20%, существенно увеличивает эластичность, деформируемость и морозостойкость пентапласта, что и определяет основное применение этих композиций в качестве материала для изготовления электроизоляции кабелей. Однако для изготовления конструкционных деталей, например, рля химического машиностроения или медицинского приборостроения эти композиции не годятся ввиду недостаточно высоких показателей теплостойкости, химстойкости и пределапротаости при растяжении. Верхний температурный предел эксплуатации изделий из стабилизированных композиций пентапласта с диалкилфталатами составляет 105°С 1 и 21, а с наиболее термостабилъными 7 фиметиллитатными пластификаторами - до 120 С 3, что недостаточно для ряда областей техники. Известны также стабилизированные композиции пентапласта с рядом наполнителей, например со стекловолокном, графитом, аэросилом, сажей и другими,вводимыми, как правило в количестве 10-20% 4. Высокие жесткость и теплостойкость таких композиций позволяют изготовлять из них ряд конструкционных деталей, работающих при повышенных температурах (вплоть до 150°С). Однако из-за хрупкос ти такие композиции непригодны для изготов лейия конструкционных деталей, подверженны ударныл нагрузкам. Наиболее близкой к предлагаемым композициям по составу и достигаемому зффекту является композиция, включающая 3,3-бис- - (хлорметил) оксациклобутан и термостабилизатор, например бис-5-метил-3-трет-бутил-2-окси .фенилметан (торговое название бисалкофен БП), М,Ы-ди-(3-нафтил-И-фенилендиамин (диафен НН) и другие 4. Введение термоста-билизаторов предотвращает термодеструкцию пентапласта при его переработке и эксплуатации, однако на физико-механические свойства полимера в частности на ударную вязкость, не оказывает практически никакого воздействия..Такие композиции обладают высокими ..показателями теплостойкости (до ISOC) , хим/г i VcHa-C ., NH2-(CH2)2 где п 2-13, при следующем соотнощении компонентов, ,мас.%: Полимер94,8-99,6 Термостабилизатор0,3-1,2 Олигоамид0,1 -4,0 Нижний . предел содержания олигоамида обусловлен тем, что при его содержании менее 0,1% ударная вязкость и другие физик механические свойства композиции изменяют ся незначительно по сравнению с термостабилизированным пенталластом. Верхний предел содержания олигоамида обусловлен тем, что при его содержании свыще 4% начинается ХНд-сн. сн,-с„, NH -CCHa) (CH.iV где п 2-13, и продолжают перемещивание в течение еще 10 мин. Полученные композиции гомогенизируют в расплаве на одночервячном зкструдере при 190-200°С, гранулируют и изготовляют образцы для испытаний. 55 4 стойкости и прочности при растяжении. Однако существенным недостатком указанных композиций является недостаточно высокая ударная вязкость, особенно при снижении температуры до 10-15°С и ниже, что не обеспечивает надежной эксплуатации изготовленных из них конструкционных деталей, подверженных в процессе работы, монтажа или транспортировки ударным нагрузкам. Кроме того, при изготовлении из таких композиций деталей, подвергаемых одновременному воздействию жидких агрессивных среД и механических напряжений (например, напряжений, возникающих при трении уплотнительных поверхностей), наблюдается довольно быстрое растрескивание деталей в зонах концентрации напряжений. Целью изобретения является создание на основе пентапласта композиции, сочетающей првыщенные ударную вязкость и стойкость к растрескиванию с высокими показателями теплостойкости (при 120-160°С), предела прочности при растяжении и химстойкости Такой комплекс свойств определяет основное назначение предлагаемых композиций - изготовление из них ударопрочных и теплостойких конструкционных деталей. Цель достигается тем, что полимерная композиция, включающая пентапласт и термостабилизатор, дополни-тельно содержит олигоамид общей формулы. O-(.CH2. значительное снижение теплостойкости и механических свойств материала. В качестве термостабилизатора можно применять бисалкофен БП, диафен НН, неозон О (фенил-|3-нафтиламин) и другие обычные для пентапласта термостабилизаторы. П р им е р ы 1 - 12. В лопастный смеситель загружают порощкообразный пентапласт марки БП (ТУ 6-05-1422-74), термостабилизатор и перемещивают их в течение 10 мин при комнатной температуре и скорости вращения мещалки 2800 об /мин. Вводят навеску олигоамида общей формулы ° L zVN °lh 2 Примеры 13-15 (контрольные) Композиция и образцы из них готовят аналогично примерам 1 - 12, но без введения в них олигоамидных добавок. Состав и свойства композиций, полученных по примерам 1-15, приведены в табл. 1 и 2. Измерение показателя текучести расплава проводили согласно ТУ 6-05-1422- 74 при 200°С и нагрузке 5 кг. измерение предела прочности при растяжении и относительное удлинение на питьевых лопатках по ГОСТ 1-1262-68 при 20°С и скорости деформации 50 мм/мин. Теплостойкость определяли на прессованных дисках в соответствии с ГОСТ 15065-69, ударную вязкость на литьевых и прессованных брусках по ГОСТ 46-47-69.. Для определения стойкости к растрескиванию из композиций изготовляли поршни мед цинских дозаторов и подвергали их стендовы испытаниям в условиях циклической .дозиров ки агрессивных рабочих сред (о-толуидиновы раствор, 67г-ный раствор перекиси водорода, 20%-ные растворы КОН. NaOH, HCI) при 20 С и скорости скольжения 1 м/мин. Стойкость к растрескиванию характеризовалась . количеством циклов, при котором поршни сохраняли герметичность и работоспособность до появления трещин на поршнях. Как известно, величина ударной вязкости ,. пентапласта является нестабильной характеристикой, изменяющейся в очень широких пределах в зависимости от ряда факторов, в первую очередь, от температуры испытаний способа изготовления образцов и молекулярно массы полимера. Для более четкого вьшвления влияния олигоамилных добавок на ударную вязкость пентапласта испытания прово- Дили на литьевых образцах 14-15° С (т.е. в условиях, когда начинает проявляться хрупкость даже у высокомолекулярного пента пласта) и на прессованных образцах при 20°С. „ Состав пентапла

2,09

99,55 2,09 94,80 97,70 2,09 99,15

1,28 98,15 1,28 96,65 1,28 98,65 2.09

0,1

2

фен БП 4,0 ..1,20

2

0,30 2,0

2 0,5

15

0,35

НН 1,5

13 0,35 4,0 1,0 0,35

13

фен БП 0,35 36 . Образцы для испытаний изготовляли литьем под давлением при температуре 185-200°С и удельном давлении 1000 кгс/см (стандартные лопатки и бруски, а также поршни медицинских дозаторов) и прессованием при температуре 200° С и удельном давлении 200 кгс/см (диски диаметром 30 мм и толщиной 5 мм и бруски размером 4x6x55 мм). Из табл. 2 видно, что введение олигоамидных добавок значительно (в среднем в 2-3 раза) повышает ударную вязкость и стонкость к растрескиванию пентапласта при одновременном воздействии жидких сред и механических напряжений с сохранением остальНЫХ физико-механических свойств на достаточно высоком уровне. Таким образом, композиция позволяет получать на основе пентапласта материал с цен.ным, не известным ралее комплексом свойств, сочетающим повышенные ударную вязкость и стойкость к растрескиванию с высоким уровнем тешюстойкости, прочности при растяжении и химстойкости. Эти композиции имеют в 1,5-3 раза более высокие значения ударной вязкости по сравнению со стабилизированным пентапластом, причем показатели теплостойкости и прочности при растяжении сохраняются на исходном уровне. Такое сочетание свойств обеспечивает увеличение надежности и срока службы изделий из пентапдаста, например конструкционных деталей, подвергаемых при эксплуатации или монтаже значительным ударным нагрузкам. При этом наилучшим комплексом свойств обладают композиции пентапласта с 1-2% олигоамида с числом звеньев, 8-13. „Таблица х композиции Примечания: Формула изобретения Прлимерная композиция включакжцая по мер 3,3-бис- (хлорметил) оксациклобутана и термостабилизатор, отличающая с где п 2-13, при следующем соотношении компонентов, Полимер94,8-99,6 Термостабилизатор0,3-1,2 Олигоамид0,1-4,0 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Продолжение табл. 2 СН„ (CH Ударную вязкость в примерах 4, 5, 6 и 15 определяли на прессованных брусках, а в остальных примерах - на литьевых брусках. Величина ударной вязкости, помеченная , означает, что образец не разрушился при испытании. Приведены средние значения .стойкости к растрескиванию по отношению к изученным дозируемым средам. тем, что, с целью увеличеиия ударной вязкости и стойкости к растрескиванию в жидких агрессивньис средах, композиция дополнительно содержит олигоамид общей формулы t WaV - lnNWa. 1.Авторскоесвидетельство СССР № 276400. кл. С 08 L 71/02, 28.03.69... 2.Авторское свидетельство СССР N 467917 л. С 08 t 71/02, 31.01.75. 3.Авт1фское свидетельство СССР № 535328, кп. С 08 L 71/02, 25.04.75. 4.Мулин Ю. А., Ярцев И. К. Пентапласг. Л Химия ,с. 49, 93, 85-88, 64-55 (прототип).