CS266524B1 - Kompozitní materiál na bázi polyolefinů a tepelně expandovaných perlitů - Google Patents

Abstract

Polyetylén, polypropylen a kopolymery olefinů tvoří s 10 až 70 % hmot-' nostními tepelně expandovaných perlitů, mletých a tříděných na frakci s velikostí částic do 100 jum a rozměrovým poměrem 50 až 200 kompozitní materiály s velmi dobrými mechanickými vlastnostmi. Kompozity mohou obsahovat další plniva a zpracovatelské přísady.

Description

Vynález se týká kompozitních materiálů tvořených plasty a plnivem vyrobeným z tepelně expandovaných perlitů.

Kompozitní materiály na bázi polymer - částicové plnivo se objevují na světovém trhu v široké škále polymerních matric, stupňů plnění i druhů plniv. Každý z těchto materiálů má svoje opodstatnění v souhrnu užitných a ekonomických vlastností. Samostatnou skupinou kompozitních materiálů jsou kompozity obsahující vyšší procento vrstevnatých plniv, které svým destičkovým tvarem vyztužují strukturu materiálu větší měrou, než je tomu u obvyklých částicových plniv. Tyto kompozity jsou potom využívány všude tam, kde je požadována vyšší tuhost konečných výrobků. Vrstevnatá plniva, která se v současné době využívají pro plnění plastů, jsou především slída a mastek. Další plniva, která též mají destičkový charakter, ale mají nižší hodnoty tvarového poměru (to je poměr mezi největším rozměrem destičky a její tlouštku), jako například kaolinová plniva nebo běžné druhy plniv na bázi hydroxidu horečnatého, mají malý vyztužující efekt, a patří proto spíše do skupiny běžných částicových plniv. Plniva na bázi muskovitových slíd jsou v současnosti považována za nejkvalitnější vrstevnatá plniva, která umožní získat kompozitům nejvyšší hodnoty vyztužení. Je pochopitelné, že kvalita tohoto plniva je úměrná jeho ceně, protože zdroje kvalitních slíd jsou omezené.

Nedávno byla vytvořena vrstevnatá plniva vyrobená z expandovaného perlitu.

Předmětem vynálezu jsou kompozitní materiály na bázi polyolefinů a tepelně expandovaných perlitů a případně dalších plniv a zpracovatelských přísad, obsahující 30 až 90 % hmotnostních polyolefinů a 10 až 70 % hmotnostních expandovaného perlitu s velikostí částic do 100 jum a rozměrovým poměrem 50 až 200.

Expandovaný perlit pro výrobu kompozitních materiálů dle vynálezu se získá podle čs. autorského osvědčení č. 260 722 z přírodní skloviny experlitu, pufované při teplotách 950 až 1 150 °C. Frakce se specifickou hmotností pod 200 kg m^ se mele a třídí na požadovaný maximální rozměr částic menší než 100 /im. Vzhledem k tomu, že tlouštka stěn je řádově desetiny mikrometru, získají se částice s rozměrovým poměrem 50 až 200, přičemž částice jsou ve tvaru prostorných nepravidelných hvězdic, tvořených obvykle 3 destičkami, svírajícími mezi sebou tupé úhly, které zajišíují maximální vyztužení plastu ve všech směrech, přičemž destičky jsou mírně zakřivené, což usnadňuje jejich homogenizaci v plastu.

Povrch částic expandovaného perlitu může být pro zlepšení interakce s polyolefiny upraven 0,05 až 2,0 % hmotnostních silánových spojovacích prostředků. Důležitou podmínkou pro získání kvalitního kompozitního materiálu je, aby perlitové plnivo neobsahovalo více než 0,5 '% hmotnostních vody. Při skladování musí být plnivo chráněno před přístupem vzdušné vlhkosti nebo se musí těsně před zpracováním dosušovat.

Pro přípravu kompozitních materiálů podle vynálezu se používají polyolefiny jako polyetylén, kopolymery etylénu s vyššími olefiny, polypropylen a kopolymery propylenu s etylénem a jinými olefiny, elastomerní kopolymery etylénu a propylenu a elastomerní terpolymery.

Vedle základní matrice, tvořené polyoelfiny a expandovaným mletým perlitem, může kompozitní materiál podle vynálezu obsahovat další plniva například hydroxid hořečnatý, který snižuje hořlavost kompozitního materiálu, a další zpracovatelské přísady, jako jsou maziva, stabilizátory, pigmenty.

Kompozitní materiály podle vynálezu se vyrábějí obvyklými technologickými postupy.

Vynález vysvětlí následující příklady. % v příkladech jsou hmotnostní. Význam symbolů: mez kluzu vrubová houževnatos a_r, modul pružnosti E, £, tažnost, RHT rázová houževnatost v tahu. .

CS 266 524 Bl 3

Příklad 1

Expandovaný perlit suroviny Lehotka, předemletý na kladivovém mlýnu na frakci 0,1 až 3,0 mm, pufovaný ve vznosu při teplotě 1 050 °C po dobu 120 sekund, byl odtříděn na vírových 3 3 článcích na materiál o frakcích specifické hmotnosti 70 až 150 kg/m a nad 150 kg/m . v 3

Materiál frakce 70 až 150 kg/m byl mlet na mlýnu Ultrafine a přetříděn na frakci o d^^ = 48 /um na vzdušném třídiči 50 ATP fy Alpine s rozměrovým poměrem 100. Takto vzniklé perlitové plnivo bylo sušeno v promíchávané vrstvě v mísiči Papenmeier KGU 200 při teplotě 120 °C při otáčkách 1 200 ot/min po dobu 1 h na výstupní vlhkost 0,15 %. Perlitové plnivo bylo použito na výrobu kompozitu s polypropylenovou matricí 55 212 CHZ CSSP Litvínov a obsahem plniva 30 % na hnětáku Brabender standardním postupem. Dosažení mechanické hodnoty kompozitů, ~2 jehož vzorky byly připraveny lisováním, byly následující: = 19,0 MPa; a_r = 4,5 kJm ;

E = 2,60 GPa.

Příklad 2

Perlitové plnivo podle příkladu 1 bylo po sušení upraveno v mixeru Henschel 10 L při teplotě 140 °C 1 % sílánu Y 9 578 Union Carbide. Stejným způsobem jako v předchozím příkladu byl kompaudován se stejnou polymerní matricí kompozit o 30 % upraveného plniva. Dosažené -2 mechanické hodnoty byly = 23,6 MPa; a^ = 3,5 kJm ; E’2,69 GPa.

Příklad 3

Perlitové plnivo podle příkladu 2 bylo zahněteno postupem podle příkladu 1 s polyetylénem Liten MB 52 v poměru 10 % plniva, 60 % polyetylénu a 30 % hydroxidu hořečnatého. Výsledný kompozit vykázal zvýšení modulu pružnosti oproti 40 % kompozitu s hydroxidem hořečnatým o téměř 12 %; při zachování všech dalších mechanických vlastností.

Příklad 4

Kompozitní materiál pro automobilové nárazníky byl připraven ve složení 40 % polypropylenu Mosten 58 412; 30 % EPDM kaučuku a 10 % perlitového plniva podle příkladu 2. '

Mechanické vlastnosti kompozitu byly r-- 22,7 MPa; Z = 0,88; RTH = 110 kJm ; a_r = 10,0 kJm ; E = 1,8 GPa

Claims (1)

1. Kompozitní materiály na bázi polyolefinů a tepelně expandovaných perlitů a případně dalších plniv a zpracovatelských přísad, vyznačený tím, že obsahují 30 až 90 % hmotnostních polyolefinů a 10 až 70 % hmotnostních expandovaného perlitu s velikostí částic do 100/um a rozměrovým poměrem 50 až 200.