BR112020009551B1 - Composição de polímero a base de poliamida alifática linear, material de moldagem e artigo moldado - Google Patents
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Abstract
A presente invenção se refere a uma composição de polímero compreendendo uma poliamida alifática linear que apresenta em média 10 a 14 átomos de carbono nas unidades de monômero, uma fibra de vidro S e um modificador de impacto poliolefínico. A dita composição de polímero pode atingir maior rigidez e força de impacto sem prejudicar a ductilidade, e pode ser usada como um material de moldagem.
Description
[001] A presente invenção se refere ao campo de composições de polímero. Em particular, a presente invenção se refere a uma composição de polímero compreendendo uma poliamida alifática linear, uma fibra de vidro S e um modificador de impacto poliolefínico.
[002] Poliamidas alifáticas lineares, por exemplo, aquelas baseadas em PA12, podem ser usadas para preparar solados de calçado esportivo e, em virtude de sua transparência, o padrão do desenho e a cor da palmilha podem ser observados através da sola do polímero pelo olho humano.
[003] Para esta aplicação, algumas vezes é desejado apresentar maior rigidez e maior força de impacto. Para uma razão como esta, fibras de vidro e modificadores de impacto são normalmente adicionados para modificar a poliamida.
[004] Entretanto, a ductilidade da poliamida será normalmente prejudicada, o que aumenta o risco de falha de partes de injeção durante o uso.
[005] US2014066561 descreve compostos de moldagem de poliamida que consistem em agregados em forma de fibra sintética, termoplástica, material de carga particulado e aditivos, em que o termoplástico sintético pode ser uma mistura de poliamida (por exemplo, poliamida alifática e modificadores de impacto), e os agregados em forma de fibra podem ser fibras de vidros de força elevada (por exemplo, fibras de vidro S-1 e S-2 a partir de AGY). Este documento não discute o impacto de combinações específicas de fibras de vidros e modificadores de impacto para a ductilidade das poliamidas.
[006] Um objetivo da presente invenção é melhorar tanto a rigidez quanto a força de impacto de composições de poliamida alifática linear sem prejudicar significativamente sua ductilidade.
[007] Este objetivo da presente invenção é atingido por uma composição de polímero compreendendo: a) 81 a 98 % em peso de poliamida alifática linear apresentando em média 10 a 14 átomos de carbono nas unidades de monômero, b) 1 a 9 % em peso de uma fibra de vidro S compreendendo: 60 a 66 % em peso de SiO2, 23 a 25 % em peso de Al2O3, 6 a 11 % em peso de MgO, 0 a 9 % em peso de CaO, 0 a 0,2 % em peso de Na2O+K2O, e 0 a 0,1 % em peso de Fe2O3, com base no peso total da fibra de vidro, e c) 1 a 10 % em peso de um modificador de impacto poliolefínico que compreende as seguintes unidades de monômero: c1) 35 a 94,9 % em peso de unidades de monômero a base de eteno, c2) 5 a 65 % em peso de unidades de monômero com base em um 1-alceno com 3 a 8 átomos de carbono, c3) 0 a 10 % em peso de unidades de monômero com base em uma outra olefina, e c4) 0,1 a 2,5 % em peso de unidades de monômero com base em um anidrido de ácido dicarboxílico alifaticamente insaturado, com base no peso total de o modificador de impacto de copolímero poliolefínico, o % em peso de a), b) e c) sendo com base no peso total da composição de polímero.
[008] Um outro objetivo da presente invenção é prover material de moldagem que consiste na composição de polímero da presente invenção.
[009] Um objetivo adicional da presente invenção é prover artigos moldados produzidos a partir do material de moldagem da presente invenção.
[010] A poliamida alifática linear de acordo com a) apresenta em média 10 a 14 átomos de carbono nas unidades individuais de monômero. A dita poliamida é possível de ser produzida a partir de uma combinação de diamina e ácido dicarboxílico, a partir de um ácido w-aminocarboxílico e/ou o lactâmico correspondente. As unidades de monômero em questão são, portanto, as unidades que derivam de lactâmico, ácido w-aminocarboxílico, diamina ou ácido dicarboxílico.
[011] Poliamidas adequadas incluem adicionalmente copoliamidas que, na base de seleção de comonômero adequado, cumprem com a condição de que as unidades de monômero compreendem em média 10 a 14 átomos de carbono, por exemplo, a copoliamida composta de laurolactama, decanodiamina e ácido dodecanedióico (co- PA12/1012).
[012] Será entendido que o componente de acordo com a) empregado também pode ser uma mistura de duas ou mais poliamidas apropriadas, com compatibilidade mútua suficiente sendo vantajosa.
[013] Preferivelmente, a poliamida alifática linear de acordo com a) apresenta em média de 10 a 12 átomos de carbono nas unidades individuais de monômero. As poliamidas a seguir são adequadas, a título de exemplo: - Média de 10 átomos de carbono: PA10, PA1010, PA812, PA128, PA614, PA146; - Média de 11 átomos de carbono: PA11, PA1012, PA1210, PA913, PA139, PA814, PA148, PA616; - Média de 12 átomos de carbono: PA12, PA1212, PA1113, PA1014, PA1410, PA816, PA618.
[014] Preferivelmente, a fibra de vidro S compreende 64 a 66 % em peso de SiO2, 24 a 25 % em peso de Al2O3, 9,5 a 10 % em peso de MgO, 0 a 0,2 % em peso de CaO, 0 a 0,2 % em peso de Na2O+K2O, e 0 a 0,1 % em peso de Fe2O3, com base no peso total do vidro.
[015] Mais preferivelmente, a fibra de vidro S não compreende B2O3 e/ou TiO2. E de maneira particularmente preferível, a fibra de vidro S não compreende nenhum dos óxidos adicionais.
[016] No modificador de impacto poliolefínico, os compostos a seguir são possíveis, como o 1-alceno com 3-8 átomos de carbono: 1-propeno, 1-buteno, 1- penteno, 1-hexeno, 1-hepteno e 1-octeno. De maneira óbvia, as unidades de monômero baseadas em um 1-alceno com 3-8 átomos de carbono também podem ser derivadas de misturas destes compostos.
[017] A natureza da outra olefina nas unidades de monômero, do qual pode estar contido até 0 a 10 % em peso no modificador de impacto poliolefínico, não é restrita. Por exemplo, pode ser um dieno não conjugado, um monoeno tal como 4- metilpenteno-1, ou estireno, ou uma mistura dos mesmos.
[018] Em uma primeira modalidade, a outra olefina nas unidades de monômero, do qual pode estar contido no modificador de impacto poliolefínico até 0 a 10 % em peso, não é um dieno não conjugado.
[019] Em uma segunda modalidade, esta outra olefina não é estireno e/ou não é propeno.
[020] Em uma terceira modalidade, o modificador de impacto poliolefínico contém apenas unidades de monômero que são derivadas de eteno, um 1-alceno com 3 a 8 átomos de carbono e um anidrido de ácido dicarboxílico alifaticamente insaturado.
[021] Em uma quarta modalidade, o 1-alceno com 3 a 8 átomos de carbono é 1- propeno.
[022] Em uma quinta modalidade, o 1-alceno com 3 a 8 átomos de carbono é 1- buteno.
[023] Em uma sexta modalidade, o 1-alceno com 3 a 8 átomos de carbono é 1- hexeno.
[024] Em uma sétima modalidade, o 1-alceno com 3 a 8 átomos de carbono é 1- octeno.
[025] Estas modalidades podem ser combinadas com uma outra sem restrição.
[026] O anidrido de ácido dicarboxílico alifaticamente insaturado, por exemplo, pode ser anidrido maleico, entretanto outros compostos similares, por exemplo, tais como anidrido aconítico, anidrido citracônico ou anidrido itacônico, também são adequados.
[027] O modificador de impacto poliolefínico pode ser produzido de maneira conhecida, em que o anidrido de ácido dicarboxílico alifaticamente insaturado ou um precursor do mesmo, por exemplo, o ácido correspondente ou um meio-éster é reagido com um copolímero pré-formado termicamente ou preferivelmente por uma reação radical. Aqui, o anidrido de ácido dicarboxílico alifaticamente insaturado também pode ser reagido em combinação com outros monômeros, por exemplo, com dibutil fumarato ou estireno. O modificador de impacto poliolefínico é comercialmente disponível em vários tipos, por exemplo, Exxelor VA1803, disponível comercialmente a partir de Exxon Mobil.
[028] O modificador de impacto poliolefínico é como uma regra do tipo borracha, embora também possa apresentar um teor cristalino relativamente alto. Isto deve ser visto particularmente com um teor maior de unidades de monômero, que são derivadas de eteno, e com uma distribuição não completamente aleatória das unidades individuais de monômero.
[029] Preferivelmente, o modificador de impacto poliolefínico compreende 40 a 90 % em peso, e de maneira particularmente preferível 45 a 85 % em peso de unidades de monômero a base de eteno.
[030] Também preferivelmente, o modificador de impacto poliolefínico compreende 10 a 60 % em peso, e de maneira particularmente preferível 15 a 55 % em peso de unidades de monômero, com base em um 1-alceno com 3 a 8 átomos de carbono.
[031] A composição de polímero de acordo com a invenção pode compreender como constituintes, além dos componentes de acordo com a), b) e c), mais substâncias comuns adicionadas, preferivelmente escolhidas de maneira tal que prejudique a transparência apenas na menor extensão possível, se for possível, por exemplo, retardadores de chamas, estabilizadores, plastificantes, fibra de vidros, cargas, nanopartículas, antiestáticos, corantes, pigmentos, agentes de desmoldagem ou assistentes de fluxo, com uma quantidade total de não mais que 10 % em peso, preferivelmente não mais que 5 % em peso, com base no peso total da composição de polímero.
[032] Preferivelmente, a composição de polímero de acordo com a invenção consiste nos constituintes especificados anteriormente.
[033] A composição de polímero pode ser produzida misturando por fusão em amassadeiras adequadas, ou máquinas de composição, por descarga e trituração. Um sistema multifases é relacionado aqui, onde o modificador está presente na matriz de poliamida, na forma dispersa finamente. A mistura por fusão é realizada de acordo com a técnica anterior em uma montagem para amassar, descartada em geral a forma de uma fita/extrudado e triturada em geral por peletização, esmagamento ou moagem.
[034] A composição de polímero é preferivelmente uma composição de moldagem e pode ser usada como material de moldagem.
[035] O material de moldagem pode ser processado em artigos moldados por fusão e moldagem, por processos conhecidos pelos versados na técnica, tal como moldagem por injeção, extrusão, prensa ou rolamento.
[036] Os artigos moldados podem ser usados em um dos seguintes setores: equipamento elétrico, itens de esportes, equipamento ótico, itens sanitários e de higiene, equipamento de doméstico, tecnologia de comunicações, tecnologia automotiva, tecnologia de energia e acionamento, engenharia mecânica, equipamento médico.
[037] A invenção é elucidada a título de exemplo aqui a seguir.
[038] Os materiais a seguir foram empregados na referência, o exemplo (E1) e os exemplos comparativos (CE1 e CE2): Poliamida: VESTAMID LX9012, uma composição de moldagem PA12, comercialmente disponível a partir de Evonik Resource Efficiency GmbH; CS7974: fibra de vidro E, comercialmente disponível a partir de Lanxess; ECS301HP: fibra de vidro E, comercialmente disponível a partir de CPIC; AGY 544: uma fibra de vidro S-2 com a seguinte composição: 64 a 66 % em peso de SiO2, 24 a 25 % em peso de Al2O3, 0 a 0,2 % em peso de CaO, 9,5 a 10 % em peso de MgO, 0 a 0,2 % em peso de Na2O + K2O e 0 a 0,1 % em peso de Fe2O3, comercialmente disponível a partir de AGY; Exxelor VA1803: um modificador de impacto de uma borracha de etileno/propileno enxertada com anidrido maleico, comercialmente disponível a partir de Exxon Mobil.
[039] Misturas fundidas foram produzidas em uma extrusora de parafuso duplo co-rotativa Coperion ZSK-26mc, descarregadas, peletizadas para obter as composições de polímero, de acordo com a fórmula indicada na tabela 1, em que as poliamidas e modificadores de impacto foram misturados a seco e alimentados na porta principal da extrusora, e a seguir misturados a 250 °C, e as fibras de vidro foram alimentadas por meio de um alimentador lateral na extrusora.
[040] As composições de polímero na forma de pelete foram processadas em uma máquina de moldagem por injeção Engel VC 650/200 (temperatura de fusão 240 °C; temperatura do molde 60 °C) para preparar espécimes para testes de desempenho mecânico.
[041] O módulo de tração da elasticidade, tensão de tração no rendimento, tensão de tração na fratura e alongamento na fratura foram determinados pelo sistema de teste de materiais Zwick Z020, de acordo com ISO 527, em amostras de tração ISO, tipo 1A, 170 mm x 10 mm x 4 mm em uma temperatura (23 ± 2) °C, % de umidade relativa (50 ± 10).
[042] A força de impacto entalhada foi determinada por CEAST Resil Impactor 6967.000, de acordo com ISO 179/1eA (Charpy) em amostras de tração ISO 527 tipo 1A, que foram cortadas em duas extremidades, 80 mm x 10 mm x 4 mm em uma temperatura (23 ± 2) °C, % de umidade relativa (50 ± 10).
[043] A dureza (Shore D) foi determinada pelo testador de dureza Shore D do grupo Time TH210, de acordo com ISO 868, em amostras de tração ISO 527 tipo 1A 170 mm x 10 mm x 4 mm em uma temperatura (23 ± 2) °C, % de umidade relativa (50 ± 10).
[044] Os resultados gerais são conhecidos na tabela 1.
[045] Comparada às outras combinações da fibra de vidro e aos modificadores de impacto (CE1 e CE2), a composição de polímero com fibra de vidro S e o modificador de impacto poliolefínico (E1) mostra uma ductilidade muito menos prejudicada, que é incorporada pelo alongamento na fratura.
Claims (10)
1. Composição de polímero, caracterizada por compreender: a) 81 a 98 % em peso de poliamida alifática linear apresentando em média 10 a 14 átomos de carbono nas unidades de monômero, b) 1 a 9 % em peso de uma fibra de vidro S compreendendo: 60 a 66 % em peso de SiO2, 23 a 25 % em peso de Al2O3, 6 a 11 % em peso de MgO, 0 a 9 % em peso de CaO, 0 a 0,2 % em peso de Na2O+K2O, e 0 a 0,1 % em peso de Fe 2O 3, com base no peso total da fibra de vidro S, e c) 1 a 10 % em peso de um modificador de impacto poliolefínico que compreende o seguinte: c1) 35 a 94,9 % em peso de unidades de monômero a base de eteno, c2) 5 a 60 % em peso de unidades de monômero com base em um 1-alceno com 3 a 8 átomos de carbono, c3) 0 a 10 % em peso de unidades de monômero com base em uma outra olefina, e c4) 0,1 a 2,5 % em peso de unidades de monômero com base em um anidrido de ácido dicarboxílico alifaticamente insaturado, com base no peso total do modificador de impacto de copolímero poliolefínico, onde o % em peso de a), b) e c) sendo com base no peso total da composição de polímero.
2. Composição de polímero, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a poliamida alifática linear ser selecionada a partir do grupo que consiste em PA10, PA1010, PA812, PA128, PA614, PA146, PA11, PA1012, PA1210, PA913, PA139, PA814, PA148, PA616, PA12, PA1212, PA1113, PA1014, PA1410, PA816, PA618.
3. Composição de polímero, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada por a fibra de vidro S compreender 64 a 66 % em peso de SiO2, 24 a 25 % em peso de Al2O3, 9,5 a 10 % em peso de MgO, 0 a 0,2 % em peso de CaO, 0 a 0,2 % em peso de Na2O+K2O, e 0 a 0,1 % em peso de Fe2O3, com base no peso total da fibra de vidro S.
4. Composição de polímero, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada por a fibra de vidro S não compreender B2O3 e/ou TiO2, e preferivelmente a fibra de vidro S não compreender nenhum dos óxidos adicionais.
5. Composição de polímero, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada por o modificador de impacto poliolefínico conter apenas unidades de monômero que são derivadas de eteno, um 1-alceno com 3 a 8 átomos de carbono e um anidrido de ácido dicarboxílico alifaticamente insaturado.
6. Composição de polímero, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada por, no modificador de impacto poliolefínico c), o 1-alceno com 3 a 8 átomos de carbono ser selecionado a partir de 1-propeno, 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-hepteno, 1-octeno e uma mistura dos mesmos, e /ou o anidrido de ácido dicarboxílico alifaticamente insaturado ser selecionado a partir de anidrido maleico, anidrido aconítico, anidrido citracônico e anidrido itacônico.
7. Composição de polímero, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada por o modificador de impacto poliolefínico compreender: 40 a 90 % em peso, preferivelmente 45 a 85 % em peso de unidades de monômero a base de eteno, e /ou 10 a 60 % em peso, preferivelmente 15 a 55 % em peso de unidades de monômero com base em um 1-alceno com 3 a 8 átomos de carbono.
8. Composição de polímero, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada por compreender adicionalmente retardadores de chamas, estabilizadores, plastificantes, fibra de vidros, cargas, nanopartículas, antiestáticos, corantes, pigmentos, agentes de desmoldagem ou assistentes de fluxo, com uma quantidade total de não mais que 10 % em peso, preferivelmente não mais que 5 % em peso, com base no peso total da composição de polímero.
9. Material de moldagem, caracterizado por consistir na composição de polímero, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes.
10. Artigo moldado, produzido a partir do material de moldagem de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por, preferivelmente, o artigo moldado ser para uso em um dos seguintes setores: equipamento elétrico, itens de esportes, equipamento ótico, itens sanitários e de higiene, equipamento doméstico, tecnologia de comunicações, tecnologia de automóvel, tecnologia de energia e acionamento, engenharia mecânica, equipamento médico.
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