Полимерная композиция на основе полипропилена Советский патент 1981 года по МПК C08L23/12 C08K5/103 

1

Изобретение относится к термопластичной морозостойкой композиции на основе полипропилена, содержащей жидкий или низкомолекулярный пластификатор, которая может быть использована для переработки экструзией, литьем под давлением и другими методами в изделия различного назначения, в том числе в качестве тароупаковочного материала.

Известны морозостойкие композиции на основе полипропилена, содержа1цие в качестве пластификаторов каучуки-силоксановые (СКТ), винилсилоксановые (СКТВ-1, СКТВ-2, СКТФВ-803) , фенилсилоксановые (СКТВМФ), в количестве до Ю мас.% названных каучуков fl .

Недостатками таких композиций являются ограниченная совместимость указанных пластификаторов с полимером, трудность их введения и низкие физико-механические свойства.

Известны композиции на основе полипропилена,содержащие стабилизатор, высокомолекулярный диметилсилоксановый каучук в количестве 5-30%. от веса полипропилена 21.

В полимерной композиции з, содержащей полипротшлен, в качестве добавки использован метилвинилсилоксановый каучук в следующем соот - ношении, мае.%:

to

Полипропилен70-95

Метилвинилсилоксановый каучук 5-30

Недостатками этой полимерной композиции являются низкие физикоISмеханические показатели, низкая морозостойкость, использование специфического оборудования (вальцы)у нетипичного для технологии переработки пластмасс, что влечет применение дополнительных операцнй и повы - шение энергозатрат.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является полимерная композиция на основе полипропилена, содержащая щелочной сульфатный лигнин и жидкий пластификатор-диоктилсебацннат 4.

Недоста тком данной композиции. является то, что в процессе эксплуатации происходит снижение физикомеханических характеристик материалу вследствие миграция низкоМйлекулярного пластификатора диоктилсебацината ШОС из полимерной композиции.

Цель изобретения - повышение проч ностных и эксплуатационных характеристик композиции.

Указанная цель достигается тем, что полимерная композиция на основе полипропилена, содержащая щелочной сульфатный лигнин и жидкий пластификатор, в качестве последнего содержит диоктилсебацинат или низкомолекулярный диметилсилоксановый каучук и допол1штельно yнмeтaкpилaт триэтиленгликоля и полиэтилсилоксановую жидкость при следующем соотнощенки компонентов, вес,ч.:

Полипропилен 100

Днметакрилат триэтилеНгликоля 5-7

Щелочной сульфатный

лигнин1,5-2,5

Поли э тилсилок сановая

жидкость0,1-0,15

Диоктилсебацинат 8-10

или низкомолекулярный

диМетилсилок сановый

каучук2-5

Основной МОДИФИЦИРУЮ1ЦИЙ агент щелочной сульфатный лигнин, cvfносится к классу лигнинньпс веществ,составляющих клеточные стенки растительных тканей, и представляет собой сложное полимерное полифутсциональное ;соединение аморфного типа, построенное из структурных звеньев, содержащих различные тапы химических структур, который зависят как от вида древесины, так и от способа ее вьщеления. Щелочной сульфатный лигнин получают при переработке древесины сульфатным способом и вьщеляют из полуупаренного черного щелока.

Модифицирующее влияние лигнина при введении его в полипропилен проявляется в увеличении прочности, твердости, термостабильности материала, также значительном увеличении морозостойкости { при введении низкомолекулярных или жидких каучукоподобных пластификаторов) без изменения его физико-механических показателей за счет стабилизации структуры, за ключающейся в ограничении подвижности линейных цепей базового полимера и его надмолекулярных образований при в процессе переработки. Модифицирующее влийнне лигнип

на интенсивнее всего проявляется при оптимальном его содержа1даи ас.2%11,

Низкомолекулярный крем1дайорганический каучук диметилсилоксанового

типа марки СКТН-А представляет собой

жидкий вязкий продукт, не содержащий растворителей и отверждающийся при комнатной температуре. Введение СКТН-А в полимеры придает композиция,

ям ряд ценных тех1шческих свойств работоспособность в широком интер.вале температур от Кийус 60 до , высокую гидрофобность в воде , хорошие диэлектрические свойства, сохраняющиеся при действии

высоких температур во влажной атмосфере, стойкость к действию грибков и шкpoopгaнизмoв, полную физиологическую инертность.

Триэтиленгликоль, метакриловая кислота (тШ-3), представляет собой олигомерный сложный эфир диметакрилат триэтилёнгликрля. ТГМ-3 хорошо совмещается с различными высокомолекулярньвми соединениями (пластмасс ми, синтетическими каучуками и т.д.), образуя материалы, обладающие ценными свойствами.

Модификация при введении ТГМ-3 в базовый полимер ос цествляется за счет сополимеризации и хорошего совмещения с высокомолекулярными соединенями, что сопровождается

улучшением технологических и физико-механических свойств получаемых модифицированных мате1Я1алов. При этом ТГМ-3 играет роль реакционноспособного пластификатора, облегчающего переработку термопласта, и спог собствует созданию s процессе формования изделия определенной химической и физической структуры, обепечивающий улучшение техиологических и физико-механических свойств полимерного материала.

.При сочетании с другими пластификаторами в зможно проявление

сйнергического эффекта. Установлено, что оптимальное содержание вводимой добавки 5rs7 мас.%.

, ПолиэтиленсилЬксановая жидкость (ПЭС-31 представляет собой линей- . ный продукт следующего строения

пределы допустимьш температур экс плуатации этой жидкости от шнус 60 до -f 145°С, она обладает высокой термостойкостью и низкой температурой застывания.

Введе шенезначительного количества(ПЭС-5) 0,15% в полипропилен приводит к резкому (в 1,5-2 раза) снижению эффективной резкости, что улучшает перерабатываемость композиции, т.е. позволяет при той же потребляемой мощности двигателя снизить температэт У переработки на 15-20%, что равносильно увеличению производительности при тех же энергозатратах приблизительно на 20%.

Технологический процесс производства изделий из предлагаемых композиций морозостойких полипропиленов с использованием жидких и низкомолекулярных каучуков состои из следующих операций: смешения исходных компонентов в оптимальных соотношениях набыстроходном смесителе флюидного типа; экструдирования (грануляция) полученной порошкообразной смеси на двухшнековом экструдере-грануляторе с относительной длиной шнека 12,5 дм; получения литьевых изделий из гранул морозостойких композиций полипропилена на термопластавтоматах.

В быстроходную ступень смесителя загружают комлоненты в соответПолипропилен

Щелочный сульфатный лигнин

ствии с рецептурой. Вначале загружают порошкообразные компоненты (полипропилен, стабилизаторы, щелочкой сульфатный .лигнин). Затем при работающем смесителе вводят.низкомолекулярный кремнийорганический каучук СКТН-А или низкомолекулярный пластификатор ДОС и в смесь разбрызгивают силиконовую жидкость и олигоэфиракрилат, который служит реакционноспособным пластификатором,облегчающим переработку термопластов, а также способствует в процессе формования созданию сетчатой структуры в полимере.

Модифицирование вязкостных свойст расплавов полипропиленов обеспечивается введением небольших количеств кремнийорганических олигомерных соединеиий, например полиэтилёнсилоксановай жидкости - ПЭС-5, причем эффек тивность влияния этих добавок зависит от способа их введения.

Подготовленная смесь поступает в основной агрегат- гранулятор, предназначенный для уплотнения, пластификаирни и гомогенизации ингрет диентов композиции с последующим выдавливанием прутка через формуют щую фильеру. Из полученных гранул на литьевой машине получают различные изделия.

Составы композиций представлены в. табл. 1.

Т а б л и ц а 1

85,85.

84,90 80,85 90,90

2,0

2,02,0 Диоктилсебацинат Низкомолекулярный силиконовый каучук СКТН-А Олигоэфириракрилат, тга73 Поли этилсилоксановая жидкость ПЭС-5

Для сопоставления готовят известные композиции, содержащие мас.%: полипропилен 90,0%, щелочный сульфат

ный лигнин 2,0 и Диоктилсебацинат (киьл.озиция 5) 8,0, а также 95,0% полипропилена и 5,0% (композиция 6J силиконового каучука СКТВ, который представляет собой высокомолекулярный кремнийорганический каучук с мол.вес, 400000 и выше.

Указанные композиции готовят следующим образом.

Порошкообразные ингредиенты подают в сухой формосмеситель флюидного типа,который представляет со-, бой конусный сварной аппарат с поли рованной внутренней поверхностью и герметически закрывающейся крышкой. Конструкция смесителя обеспечивает высококачественное смешение полипропилена с ингредиентами при высокой интенсивности процесса. На этой же стадии при работающем смесителе вводят жидкие добавки: пластификаторы (ДОС или СКТН-А), а также разб1%1згивают в смесь сили коновую жидкость ПЭС-5 и олигоэфиакрилат типа ТГМ-3. Приготовленный в формосмесителе концентрат и основную порцию полипропилена подают в блок основного смешения, представ ляющий собой комбинацию двух универсальных скоростных смесителей: горячего {флюидного.) типа или фирмы Хеншель и холодного. В горячем смесителе происходит интенсивное перемепшвакие порошкооб|разной массы с жидкими добавками. 10,0 7,0 0,10 0,15

После горячего смесителя материал перегружают в смеситель с охлаждением. В этом смесителе происходит охлаждение материала,что позволяет получать крупнозернистую форму сырья обладающую повышеииой насыпной массой (0,4-0,5 кг/л).

Охлаждение порошкообразного полипропилена предотвращает также возможность его термическойдеструкции и значительно улучшает захват материала шнеком в зоне загрузки экструдера.

Из блока основного смешения смесь поступает в предбуикер над экструдером, а затем в загрузочное устрсййство двухчервячного экструдера фиргш Ангер А2-120, который обеспечивает уплотнение, пластификацию, расплавление, гомогенизацию и выдавливание его через фильеру, формующую жгуты. Агрегат А2-120 работает по принципу горячей грануляции: по плоскости фильеры движется быстровраща1га(Ийся нож, ось вращения которого параллельна оси экструдера. Ножразреэает жгут на гранушл, которые должны.быть монолитными и одинакового размера.

Грануляцию осуществлят при слеКУКвуак. технологических режимах (для гранулятора A2-I20 фирмы Ангер):

Температура подачи материала, С Время перемешивания в горяч«4 смеси теле, ми и 5,0 0,1

Как видно из приведенных данных,предлагаемая композиция на основе полипропилена является морозостойкой, что достигается введением в базовый полимер кодифицирующих добавок , обладающих синергическим эффектом.

Данная компо итщя может быть использована для тароупаковочных целей и получена по традиционной для технологии переработки пластмасс схеме без использования приемов применяемых в производстве резинотехнических изделий (вальцевания, а также растворителей для облегчения ,:перерабатываемости, что значительно снижает энергозатраты и трудоемкость процесса. Это сопровождается повышением физико-механических и зксплуата191оиных характеристик материала и изделий на его основе.

Формула изобретения

f

Полимерная,композиция на основе полипропилена, содержащая щелочной 11 85 сульфатный лигнин и жидкий пласти катор, отличающаяся тем, что, с целью повьшенйя {фочиости 46. эксплуатационных характеристик, в качестве пластификатора она содержит диоктилсев ацинат или ниэкомолекулярный диметилсилоксановый каучук и .дополнительно диметакрилат триэтилен гликоля и полиэтилсилоксаиовую жидкость при следующем соотношенни понентов, вес.ч.: Полипропилен 100 Диметакрилат триэтиленгдиколя 5-7 Щелочный сульфатный лигнцн 1,5-2,5 Поли этил си локсановая жидкость 0,1-0,15 712 Диоктилсебацинат 8-10 иганизкомолекулярный димстилсилоксановый каучук 2-5 Источники информации,, -принятые во внимание при экспертизе 1. Иванюков Д.В., Фридман М.Л. Полипропилен. М.., Химия, 1974, с.270. 2. Авторское свидетельство СССР 455124, кл. С 08 L 23/12, 1972. 3. Авторское свидетельство СССР 8 491660, кл. С 08 L 23/12, 1973.. 4. Иванюков Д.В., Фридман Н.Д. Полипропилен.М., Химия, 1974, с.259 (прототип).