PL209959B1 - Sposób wytwarzania modyfikatora do polistyrenu niskoudarowego i zmodyfikowany polistyren niskoudarowy - Google Patents

Sposób wytwarzania modyfikatora do polistyrenu niskoudarowego i zmodyfikowany polistyren niskoudarowy

Info

Publication number
PL209959B1
PL209959B1 PL387336A PL38733609A PL209959B1 PL 209959 B1 PL209959 B1 PL 209959B1 PL 387336 A PL387336 A PL 387336A PL 38733609 A PL38733609 A PL 38733609A PL 209959 B1 PL209959 B1 PL 209959B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
styrene
resin
modifier
oligocyclopentadiene
low
Prior art date
Application number
PL387336A
Other languages
English (en)
Other versions
PL387336A1 (pl
Inventor
Izabela Ligocka
Ewa Wierzbicka
Talal J. Mohammed Al-Zahari
Original Assignee
Inst Chemii Przemysłowej Im Prof Ignacego Mościckiego
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inst Chemii Przemysłowej Im Prof Ignacego Mościckiego filed Critical Inst Chemii Przemysłowej Im Prof Ignacego Mościckiego
Priority to PL387336A priority Critical patent/PL209959B1/pl
Publication of PL387336A1 publication Critical patent/PL387336A1/pl
Publication of PL209959B1 publication Critical patent/PL209959B1/pl

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Graft Or Block Polymers (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania modyfikatora do polistyrenu niskoudarowego oraz zmodyfikowany polistyren niskoudarowy.
Elastomery blokowe, np.: styren-izopren-styren (SIS), styren-butadien-styren (SBS), styrenetylen-butylen-styren (SEBS) są znane od dawna jako efektywne modyfikatory udarności termoplastów, w tym polistyrenu. Ich zawartość w kompozycjach polimerowych poprawia udarność, jednakże pogarsza wytrzymałość na zginanie i rozciąganie statyczne modyfikowanego polimeru. Jest to wynikiem powstania układu heterofazowego o niewystarczająco stabilnej strukturze.
Celem wynalazku było otrzymanie zmodyfikowanego polistyrenu niskoudarowego o polepszonych właściwościach mechanicznych, zwłaszcza o zwiększonej udarności i wytrzymałości na zrywanie i zginanie.
Nieoczekiwanie cel został osiągnięty przez zastosowanie jako modyfikatora elastomeru blokowego typu styren-izopren-styren (SIS), poddanego uprzednio modyfikacji chemicznej polegającej na zaszczepieniu na wiązaniu nienasyconym obecnym w elastomerze węglowodorowych żywic oligocyklopentadienowych różniących się między sobą budową chemiczną, masą cząsteczkową oraz polidyspersyjnością. Efektywną i gwarantującą stabilność struktury modyfikatora okazała się metoda wykorzystująca reakcję w tzw. post-efekcie radiacyjnym. Polega ona na wprowadzeniu do środowiska reakcji żywicy w postaci makrorodnika, wcześniej wytworzonego w wyniku działania na nią wiązką przyspieszonych elektronów o dawce 10-20 kGy. Badanie metodą EPR (Elektronowy Rezonans Paramagnetyczny) potwierdziło obecność makrorodników. Badania powtórzone po 30 dniach od momentu wytworzenia makrorodników, również potwierdziły ich obecność.
Sposób wytwarzania modyfikatora do polistyrenu niskoudarowego według wynalazku polega na tym, że mieszaninę 100 części wagowych elastomeru blokowego typu styren-izopren-styren w postaci granulatu lub proszku i 15-30 części wagowych małocząsteczkowej żywicy oligocyklopentadienowej lub żywicy oligocyklopentadienowo-styrenowej lub żywicy alfa-metylostyrenowej, poddanej uprzednio działaniu wiązki przyspieszonych elektronów o dawce 10-20 kGy, ogrzewa się w temperaturze od 140 do 170 °C z dodatkiem nadtlenkowego inicjatora.
Korzystnie elastomer blokowy typu styren-izopren-styren, przed ogrzewaniem z żywicą, zwilża się olejem mineralnym przez wymieszanie i pozostawia do spęcznienia.
Korzystnie, jako małocząsteczkową żywicę oligocyklopentadienową stosuje się uwodornioną żywicę oligocyklopentadienową.
Korzystnie, jako żywicę oligocyklopentadienowo-styrenową stosuje się uwodornioną żywicę dicyklopentadienowo-styrenową.
Korzystnie, jako żywicę alfa-metylostyrenową stosuje się żywicę styren-alfa-metylostyren.
Korzystnie, jako inicjator nadtlenkowy stosuje się wodoronadtlenek tertbutylowy.
Przedmiotem wynalazku jest również zmodyfikowany polistyren niskoudarowy.
Zmodyfikowany polistyren niskoudarowy według wynalazku zawiera 1 - 3% wagowych, w stosunku do kompozycji, modyfikatora otrzymanego opisanym wyżej sposobem, przez reakcję elastomeru blokowego typu styren-izopren-styren z małocząsteczkową żywicą oligocyklopentadienową lub żywicą oligocyklopentadienowo-styrenową lub żywicą alfa-metylostyrenową.
Dodatek modyfikatorów w postaci sfunkcjonalizowanych sposobem według wynalazku elastomerów blokowych typu styren-izopren-styren, zapewnia bardzo dobre oddziaływania międzyfazowe występujące w układzie, nie tylko poprawia udarność polistyrenu, ale jednocześnie powoduje poprawę innych parametrów wytrzymałościowych, w tym wytrzymałości na zginanie i rozciąganie statyczne.
Strukturę zmodyfikowanego polistyrenu niskoudarowego badano stosując metody: spektroskopię w podczerwieni (FTIR) oraz skaningowy mikroskop elektronowy (SEM). Na widmach FTIR otrzymanych według wynalazku kompozycji polistyrenowych zarejestrowano pojawienie się pasma o długości fali 841 cm-1 charakterystycznego dla wiązania C-C, w którym jeden z atomów węgla jest trójpodstawiony. Wiązanie to powstaje w wyniku modyfikacji elastomeru blokowego typu SIS odpowiednią żywicą. Mikrofotografie kompozycji polistyren/modyfikator obrazują bardzo dobre oddziaływanie fizyczne między fazami obecnymi w układzie świadczące o dobrym zdyspergowania modyfikatora w matrycy polimerowej. Mimo wyraźnej hetero fazowej struktury zmodyfikowanego polistyrenu obserwuje się wysoką adhezję pomiędzy modyfikatorem a matrycą polimerową.
Stwierdzono, że modyfikacja polistyrenu elastomerem blokowym typu styren-izopren-styren zmodyfikowanym przy pomocy małocząsteczkowej żywicy oligocyklopentadienowej lub żywicy
PL 209 959 B1 oligocyklopentadienowo-styrenowej lub żywicy alfa-metylostyrenowej daje w wyniku produkt o znacznie lepszych właściwościach mechanicznych niż polistyren niemodyfikowany. Na przykład:
• 3% wagowych modyfikatora (SIS + żywica dicyklopentadienowo-styrenowa) powoduje okoł o 200% wzrost udarności Charpy (pomiar bez karbu) i 220 % wzrost wytrzymałości na rozciąganie przy 350% wzroście modułu sprężystości przy zginaniu.
• 3% wagowych modyfikatora (SIS + ż ywica styren-alfametylostyren) powoduje oko ł o 450% wzrost udarności Charpy (pomiar bez karbu) i 280 % wzrost wytrzymałości na rozciąganie przy 440% wzroście modułu sprężystości przy zginaniu.
Wynalazek przedstawiono w przykładach wykonania.
P r z y k ł a d I.
Uwodornioną żywice dicyklopentadienowo-styrenowa o temperaturze mięknienia 116°C, średnim ciężarze cząsteczkowym równym 377 g/mol i liczbie bromowej równej 1,6 g Br2/100 g poddano działaniu wiązki przyspieszonych elektronów o dawce 10 kGy. Elastomer blokowy typu styren-izopren-styren o zawartości styrenu równej 15% mas., lepkości 1,6 Pas*s i gęstości 0,92 Mg/m3 w postaci granulatu dokładnie zmieszano w temperaturze pokojowej z 6 cz. wag. wysokorafinowanego oleju mineralnego i pozostawiono na 24 godziny. Żywicę w ilości 15 cz. wag. stopiono w szklanym reaktorze, następnie włączono mieszadło i porcjami dodawano mieszaninę spęcznionego w oleju mineralnym elastomeru. Po uzyskaniu jednolitej masy do układu wprowadzono 0,05 cz. wag. wodoronadtlenku tertbutylu i wszystko dokładnie wymieszano. Reakcję prowadzono w temperaturze 160°C przez 2 godziny. Po uzyskaniu jednolitej masy modyfikator wyładowuje się z reaktora i pozostawia do schłodzenia. Modyfikator ma postać lekko żółtego, lepkiego ciała stałego.
Tak otrzymany modyfikowany elastomer blokowy oznaczono, jako modyfikator I. Zbadano strukturę modyfikatora metodą spektroskopii w podczerwieni (FTIR) i stwierdzono, że nastąpiła zmiana długości fali z 837 cm-1 na 841 cm-1, charakterystycznej dla wiązania C-C obecnego w elastomerze blokowym SIS, w którym jeden z atomów węgla jest trójpodstawiony.
P r z y k ł a d II.
Uwodornioną żywice dicyklopentadienowo-styrenową o charakterystyce fizyko-chemicznej jak w przykładzie I, poddano działaniu wiązki przyspieszonych elektronów o dawce 15 kGy. Tak przygotowaną żywicę zmieszano w szklanym reaktorze w ilości 20 cz. wag. z mieszaniną 100 cz. wag. elastomeru blokowego typu styren-izopren-styren i 6 cz. wag. oleju mineralnego przygotowaną jak w przykładzie I, oraz dodatkiem 0,05 cz. wag. wodoronadtlenku tertbutylu. Reakcję prowadzono w temperaturze 150°C przez 2 godziny. Tak otrzymany modyfikowany elastomer blokowy oznaczono jako modyfikator II. Analiza metodą spektroskopii w podczerwieni (FTIR) potwierdziła przyłączenie się żywicy do wiązania nienasyconego w domenie dienowej elastomeru blokowego typu SIS. Analogicznie jak w przykładzie I nastąpiła zmiana długości fali z 837 cm-1 na 854 cm-1.
P r z y k ł a d III.
cz.. wag. żywicy styren-alfametylostyren o temperaturze mięknienia 106°C, średnim ciężarze cząsteczkowym równym 911 g/mol i liczbie bromowej równej 0,3 g Br2/100g przygotowanej jak w przykł adzie I, poddano reakcji z mieszaniną 100 cz. wag. elastomeru blokowego typu styrenizopren-styren o charakterystyce fizyko-chemicznej jak w przykładzie I, i 6 cz. wag. wysokorafinowanego oleju mineralnego, otrzymanej według procedury opisanej w przykładzie I. Reakcję prowadzono z dodatkiem 0,05 cz. wag. wodoronadtlenku tertbutylu, w temperaturze 160°C przez 2 godziny Otrzymano modyfikator III, którego strukturę zbadano na spektrofotometrze w podczerwieni (FTIR). Analiza widm FTIR pod kątem zmian jakie zaszły w strukturze elastomeru blokowego typu SIS potwierdziła modyfikację jego struktury.
P r z y k ł a d IV.
cz. wag żywicy styren-alfametylostyren o charakterystyce fizyko-chemicznej jak w przykładzie III poddanej działaniu wiązki przyspieszonych elektronów o dawce 20 kGy, zmieszano z 100 cz. wag mieszaniny elastomeru blokowego typu styren-izopren-styren i oleju mineralnego, przygotowanej w warunkach jak w przykł adzie I. Proces otrzymywania modyfikatora przebiegał w warunkach jak w przykł adzie I. Otrzymano modyfikator IV, którego strukturę zbadano na spektrofotometrze w podczerwieni (FTIR).
P r z y k ł a d V.
cz. wag małocząsteczkowej żywicy oligocyklopentadienowej o temperaturze mięknienia równej 85°C, średnim ciężarze cząsteczkowym równym 320 g/mol i liczbie bromowej < 1 g Br2/100 g poddano działaniu wiązki przyspieszonych elektronów o dawce 20 kGy. Tak przygotowaną żywicę
PL 209 959 B1 zmieszano z mieszaniną 100 cz. wag. elastomeru blokowego typu styren-izopren-styren jak w przykładzie I z 6 cz. wag wysokorafinowanego oleju mineralnego, przygotowaną jak w przykładzie I i poddano reakcji przez 1,5 godzinę, w temperaturze 140°C, z dodatkiem 0,05 cz. wag. wodoronadtlenku tertbutylu. Otrzymano modyfikator V.
P r z y k ł a d VI.
cz. wag małocząsteczkowej żywicy oligocyklopentadienowej o charakterystyce fizykochemicznej jak w przykładzie V poddano działaniu wiązki przyspieszonych elektronów o dawce 10 kGy. Tak przygotowaną żywicę wymieszano z mieszaniną 100 cz. wag. elastomeru blokowego typu styrenizopren-styren o charakterystyce fizyko-chemicznej jak w przykładzie I i 6 cz. wag. wysokorafinowanego oleju mineralnego, otrzymaną zgodnie z procedurą przedstawioną w przykładzie I i poddano reakcji przez 1,5 godzinę w temperaturze 160°C z dodatkiem 0,05 cz. wag. wodoronadtlenku tertbutylu. Otrzymano modyfikator VI.
P r z y k ł a d y VII-XXIV. Otrzymywanie zmodyfikowanego polistyrenu.
Do kompozycji stosowano pohstyren niskoudarowy. Kompozycje na osnowie polistyrenowej otrzymano metodą w stopie, w mieszalniku typu plastomer-Brabender, w zakresie temperaturowym od 180 do 220°C, z mieszaniny polistyrenu i modyfikatora, użytego w ilości od 1 do 3% wagowych w stosunku do 100 cz. wag. kompozycji. Kształtki do badań mechanicznych, zarówno czystego PS, kompozycji PS/elastomer SIS, jak i kompozycji PS/modyfikator, otrzymywano metodą prasowania. W tabeli 1 zestawiono receptury kompozycji polistyrenu z modyfikatorami I-VI oraz ich właściwości mechaniczne.
T a b e l a 1. Rodzaj i ilość modyfikatora oraz wł aściwości kompozycji polistyrenowych.
Nr przykładu Modyfikator Nr [%wag] Udarność Char- py (bez karbu) [kJ/m2] Wytrzymałość na rozciąganie [MPa] Moduł sprężystości przy zginaniu [MPa]
Porównawczy PS 1,2 14 460
Porównawczy PS + 1% SIS 2,0 17 500
Porównawczy PS + 3% SIS 2,5 23 560
VII Modyfikator I 1 2,6 32 1200
VIII Modyfikator I 2 2,8 38 1500
IX Modyfikator I 3 3,0 42 1900
X Modyfikator II 1 3,2 39 1600
XI Modyfikator II 2 4,0 43 1900
XII Modyfikator II 3 4,5 45 2100
XIII Modyfikator III 1 4,2 45 2240
XIV Modyfikator III 2 5,2 49 2400
XV Modyfikator III 3 6,0 50 2440
XVI Modyfikator IV 1 6,5 49 2450
XVII Modyfikator IV 2 6,7 53 2480
XVIII Modyfikator IV 3 7,0 55 2500
XIX Modyfikator V 1 2,7 35 980
XX Modyfikator V 2 2,8 37 1050
XXI Modyfikator V 3 3,0 40 1190
XXII Modyfikator VI 1 2,4 30 950
XXIII Modyfikator VI 2 2,4 35 960
XXIV Modyfikator VI 3 2,5 37 1000
PL 209 959 B1

Claims (7)

1. Sposób wytwarzania modyfikatora do polistyrenu niskoudarowego, znamienny tym, że mieszaninę 100 części wagowych elastomeru blokowego typu styren-izopren-styren w postaci granulatu lub proszku i 15-30 części wagowych małocząsteczkowej żywicy oligocyklopentadienowej lub żywicy oligocyklopentadienowo-styrenowej lub żywicy alfa-metylostyrenowej, poddanej uprzednio działaniu wiązki przyspieszonych elektronów o dawce 10-20 kGy, ogrzewa się w temperaturze od 140 do 170°C z dodatkiem nadtlenkowego inicjatora.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że elastomer blokowy typu styren-izopren-styren, przed ogrzewaniem z żywicą, zwilża się olejem mineralnym przez wymieszanie i pozostawia do spęcznienia.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako małocząsteczkową żywicę oligocyklopentadienową stosuje się uwodornioną żywicę oligocyklopentadienową.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako żywicę oligocyklopentadienowo-styrenową stosuje się uwodornioną żywicę dicyklopentadienowo-styrenową.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako żywicę alfa-metylostyrenową stosuje się żywicę styren-alfa-metylostyren.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako inicjator nadtlenkowy stosuje się wodoronadtlenek tertbutylowy.
7. Zmodyfikowany polistyren niskoudarowy, znamienny tym, że zawiera 1 - 3% wagowych, w stosunku do kompozycji, modyfikatora otrzymanego sposobem
PL387336A 2009-02-25 2009-02-25 Sposób wytwarzania modyfikatora do polistyrenu niskoudarowego i zmodyfikowany polistyren niskoudarowy PL209959B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL387336A PL209959B1 (pl) 2009-02-25 2009-02-25 Sposób wytwarzania modyfikatora do polistyrenu niskoudarowego i zmodyfikowany polistyren niskoudarowy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL387336A PL209959B1 (pl) 2009-02-25 2009-02-25 Sposób wytwarzania modyfikatora do polistyrenu niskoudarowego i zmodyfikowany polistyren niskoudarowy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL387336A1 PL387336A1 (pl) 2010-08-30
PL209959B1 true PL209959B1 (pl) 2011-11-30

Family

ID=42679625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL387336A PL209959B1 (pl) 2009-02-25 2009-02-25 Sposób wytwarzania modyfikatora do polistyrenu niskoudarowego i zmodyfikowany polistyren niskoudarowy

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL209959B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL387336A1 (pl) 2010-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bifulco et al. Fire and mechanical properties of DGEBA-based epoxy resin cured with a cycloaliphatic hardener: Combined action of silica, melamine and DOPO-derivative
Berta et al. Effect of chemical structure on combustion and thermal behaviour of polyurethane elastomer layered silicate nanocomposites
Wang et al. Synthesis of a novel flame retardant based on DOPO derivatives and its application in waterborne polyurethane
Zhou et al. Epoxy resin modified with chitosan derivatives and DOPO: Improved flame retardancy, mechanical properties and transparency
JP6472751B2 (ja) ペンタブロモベンジル(メタ)アクリレートの重合方法、得られたポリマーおよびその使用
Wu et al. Toward a new approach to synchronously improve the fire performance and toughness of polylactic acid by the incorporation of facilely synthesized ammonium polyphosphate derivatives
Liu et al. Use of tung oil as a reactive toughening agent in dicyclopentadiene-terminated unsaturated polyester resins
Bahl et al. Polybutadiene-g-polypentafluorostyrene as a coupling agent for lignin-filled rubber compounds
Chen et al. Novel macromolecular flame retardant derived from sulfonated naphthalene monomer for simultaneous fire safety and high performance of polycarbonate
Zheng et al. Thermoplastic silicone elastomers based on Gemini ionic crosslinks
Zhang et al. Enhance the interaction between ammonium polyphosphate and epoxy resin matrix through hydrophobic modification with cationic latex
Cao et al. Simultaneous improvement of processability and toughness of highly filled MH/LLDPE composites by using fluorine-containing flow modifiers
Salimi et al. Property enhancement of healable supramolecular polyurethanes
Ni et al. Syntheses of silsesquioxane (POSS)-based inorganic/organic hybrid and the application in reinforcement for an epoxy resin
Liu et al. Synergistic enhancement of flame retardancy and interfacial adhesion in glass fiber-reinforced polyamide 6 composites via DOPO-functionalized maleic anhydride copolymer
Adibi et al. In-situ surface grafting of lignin onto an epoxidized natural rubber matrix: a masterbatch filler for reinforcing rubber composites
US7829636B2 (en) Polymers for bitumen modification &amp; other uses
Korkunova et al. Photosensitive thiol–ene composition for DLP 3D printing of thermally stable polymer materials
He et al. Bio-based curing agent for epoxy resins: Simultaneously improved toughness, strength, and flame retardancy
Berta et al. Effect of clay dispersion on the rheological properties and flammability of polyurethane‐clay nanocomposite elastomers
Zhang et al. Thermomechanical, surface and shape memory properties of thermosetting blends of epoxy with Poly (ethylene oxide): An impact of POSS microdomain formation
Gao et al. Synthesis and characterization of polyurethane/zinc borate nanocomposites
Zhang et al. Epoxy polymer toughening using dendritic spherulites microstructure formed by the self-assembly of alkyl branched tri-carbamates with a spacer of isocyanurate ring
PL209959B1 (pl) Sposób wytwarzania modyfikatora do polistyrenu niskoudarowego i zmodyfikowany polistyren niskoudarowy
Cantamessa et al. Thermoreversibly crosslinked silica-rubber composite prepared via melt processing