Способ получения наполнителей, содержащих оксид алюминия Советский патент 1982 года по МПК C09C3/08 C08K9/00 

Изобретение относится к технологии получения модифицированных минергшьных наполнителей, например на основе гидроокиси алюминия/ и может быть использовано в производстве полимерных композиционных материалов, а именно на основе сополимера этилена с винилацетатсм.

Известен способ получения органофильного наполнителя на основе гидроокиси алюминия путем модифицирования поверхности ее кремнеорганическим веществом, например силаном или продуктом его конденсации или гидролиза.

Полученный таким способом наполнитель может использоваться для повышония огнестойкости полимерньк композиционных материалов 1.

Недостатком данного способаявляется необходимость предварительного синтеза сложных кремнеорганических модификаторов и значительный их расход (до 25 вес.%) для придания наполнителю требуемых огнестойких и органофильных свойств.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ получения наполнителей, содержащих оксид алюминия, для полимерных композиций, согласно которому исходный минеральный субстрат, например в виде бентонита, каолина с и др. глиноземсодержащих материалов, переводят в катионную Na или Са форму, а затем обрабатывают раствором хлорида цинка с последующей полимеризацией и прививкой к поверхности обработанного наполнителя мо10номера винилацетата в присутствии и под действием перекисного соединения - персульфата калия при нагревании при 45-60®С 2.

Однако способ не обеспечивает

15 возможность прививки винилацетата к поверхности гидроокиси алюминия ГА, так как полимеризация вкнилацетата на гп -форме-ГА приводит к образованию только не связанного с

20 поверхностью наполнителя полимера.

Кроме того, способ прививкиполимера к наполнителю после его обработки хлоридом цинка не обеспечивает достаточнч.й огнестойкости поли25мерных композиций с использованием данного наполнителя.

Цель изобретения - обеспечение возможности прививки полимера к наполнителю в виде гидроокиси алюми30ния и повышение огнестойкости композиций на основе сополимера этилв на с винилацетатом СЭВА при сохранении ими физико-механических свойств. Поставленная цель достигается , тем, что согласно способу получения наполнителей, содержащих,оксид алю миния, для полимерных композиций путем обработки исходного наполнителя в катионной форме раствором хлорида, последующую полимеризацию винилацетата и прививку его к повер ности обработанного наполнителя в присутствии -персульфата калия при нагревании, обработку исходного наполнителя осуществляют кислым растрором хлорида сурьмы, предварительно нейтрализованным аммиаком при рН образовавшейся при этом суспензии (-0,20)-(-0,22). При использовании предлагаемого способа обеспечивается прививка винилацетата к поверхности ГА. Это приводит к улучшению совместимости ГА и СЭВА, вследствие чего физикомеханические характеристики полимерных композиций с модифицированной ГА выше, чем у композиций с тем же содержанием немодифицированной ГА. Этот эффект равнозначен возможности введения большего количества модифицированной ГА по сравнению с немодифицированной, а следовательно повышению огнестойкости композиций на основе СЭВА при сохранении ими физико-механических свойств. Достижение указанной задс1чи в определенной мере обусловлено способностью сурьмяных форм гидроокиси алюминия ГА и каолина К участвовать одновременно как в комплексообразовании с молекулами мономера, так и в окислительно-восстановительной реакции с перекисньи соединением. Химическая природа минеральной матрицы - гидроокиси алюминия ОП ределяет способность поверхностных гидроксильных групп к диссоциации в определенной области указанных рН (-0,20)-(-0,22). При рН в области нейтральных и щелочных значений, характерных для известного способа, гидроксильные группы ГА обладают минимальной способностью к диссоциа ции. . . При этом эффективность прививки по дaннoMiy способу выше ввиду ее пр ведения в присутствии сурьмы как тр валентного иона по сравнению с двух валентным - ионом цинка. Таким образом, предложенное соча тание минеральный носитель ГА - ион комплексообразователь Sb и мономе СЭВА обеспечивает получение полимерАфильного наполнителя с повышенной огнестойкостью и хорошими физикомеханическими свойствами. Предлагаемый способ модифицирова-, нйя ГА заключается в следующем. . Предварительно получают Na -форму ГА, затем обрабатывают ее раствором хлорида сурьмы в 2 Н.НСв, частично нейтрализованным аммиаком таким образом, чтобы суспензия ГА в растворе хлорида сурьмы имела значение рН, близкое к рН начала оёаждения гидроокиси сурьмы. .Затем. содержащую ГА отделяют от раствора и помещают в водный раствор или суспензию винилацетата, нагревают до , добавляют персульфат калия и ведут полимеризацию в течение 0,5-1 ч. По окончании реакции образец промывают водой для удаления непрореагировавшего мономера и сушат. Часть образца подвергают экстракции ацетоном для удаления гомополимера. Об окончании экстракции судят по показателю преломления. Количество поливинил- . ацетата ПВА определяют по потере веса при прокаливании при в течение 3 ч в сопоставлении с контрольной навеской прокаленной исходной ГА. Пример. 5гГА {ГОСТ 1184166) заливают 25 мл 0,189 н. раствора NaOH, через 10 мин раствор отфильтровывают, ГА помещают в 10 мл 0,121 М раствора ЗЬСбз, частично нейтрализованного аммиаком до рН - 0,25. рН полученной при этом суспензии равен - 0,22. Определение концентрации раствора до и после контакта с образцом осуществляют методом броматометрии. Степень замещения Na на ,012 мг-экв/г или 0,004 ммоль/г. Образец ГА после обработки SbCEj переносят в колбу, добавляют 20 мл воды, 5 мл свежеперегнанного винилацетата, нагревают до 60°С и добавляют смеси 0,1 г KQ.S(j.Oe Смесь выдерживают в течение 0,5ч. Привес поливинилацетата ПВА в образце до экстракции 21,6 %, после экстракции 0,4 %. В аналогичных условиях привес ПВА на ГА в 2п -форме до экстракции 8,9 %, после экстракции - О %. Пример 2. 100 г ГА обрабатывают сначала NaOH, а затем SbCt при этом же соотношении кс 1понентов, как и в примере 1. Образец обработанной ГА переносят в колбу, добавляют 200 мл воды, 5 мл свежеперегнанного винилацетата, нагревают смесь до , добавляют к ней 2 г и далее ведут реакцию 1 ч. Привес ПВА до экстракции 2,6 %, после экстракции 0,1 %. Огнестойкие и физико-механические свойства композиций на основе сополимера этилена с винилацетатом, с использованйем предлагаемого наполнителя определяют на образцах, изготовленных согласно нижеследующей технологии. Модифицированную ГА, полученную по примеру 2 без отмывки ацетона, вводят в сополимер этилена с винилацетатом (СЭВА), миравитен марки V-107 с содержанием винилацетата 29,7 %. Смесь компонентов перемешивают н лабораторном экструдере с последующим вальцеванием при ЭО-ХОО С в течение 10 мни. Из полученной смеси отпрессовывают при и давлении 200кг/ в течение 3-4 мин пластины-и ох- лаждают их под давлением. Из этих пластии вырубают образцы и замеряют их свойства; категорию стойкости к пламени (КСП), разрушающее напряжение при растяжении рр и относительное удлинение (Е) Свойства для полученных полимерных композиций СЭВА с различным со держанием ГА представлены в таблице 20 2(2) 87,30(83,25) 690(635 30 1(1) 75,80(71,89) 660(585 40 1(1) 68,50(63,52) 620(515 Таким образом, модифицирование. Sb -содержащей гидроокиси алюминия позволяет вводить в полимерную композицию большее количество наполни- , теля без ухудшения физико-механических свойств, что обеспечивает повышение огнестойкости и экономию полимерного вещества. Формула изобретения Способ получения наполнителей, содержащих оксид алюминия для поли мерных композиций, включающий обработку исходного наполнителя в катионной форме раствором хлорида, последующую полимеризацию винилацетата и прививку его к поверхности обработанного наполнителя в присутствии персульфата калия при нагревании, отличающийся, тем, что, с целью обеспечения возможности прививки полимера к наполнителю в виде гидроокиси алюминия и повышения огнестойкости композиций на основе сополимера этилена с винилацетатом при сохранении ими физико-механических свойств, обработку исходного наполнителя осуществляют кислым раствором хлорида сурьмы, предварительно нейтрализованным аммиаком при рН образовавшейся при этом суспензии (-0,20)-(-0,22). Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США 4105464, кл. 106-307, опублик. 1978. 2.Авторское свидетельство СССР 558033, кл. С 09 С 3/00, 1975.