PL210817B1

PL210817B1 - Sposób wytwarzania kompozycji elastomerowych o właściwościach termoplastycznych elastojonomerów

Info

Publication number: PL210817B1
Application number: PL388424A
Authority: PL
Inventors: Władysław M. Rzymski; Magdalena Kmiotek; Agata Olszyńska; Aleksandra Smejda-Krzewicka
Original assignee: Politechnika Lodzka
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2012-03-30

Description

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 210817 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 388424 ^{(51) Int.Cl.}

C08L 9/02 (2006.01) C08L 13/00 (2006.01) C08K 3/22 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 30.06.2009 _{C08K 5/092 (2006.01)}

C08K 5/10 (2006.01)

(54)	Sposób wytwarzania kompozycji elastomerowych o właściwościach termoplastycznych elastojonomerów
		(73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA ŁÓDZKA, Łódź, PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 03.01.2011 BUP 01/11 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.03.2012 WUP 03/12	(72) Twórca(y) wynalazku: WŁADYSŁAW M. RZYMSKI, Łódź, PL MAGDALENA KMIOTEK, Łódź, PL AGATA OLSZYŃSKA, Rogów, PL ALEKSANDRA SMEJDA-KRZEWICKA, Łódź, PL
		(74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Ewa Kaczur-Kaczyńska

PL 210 817 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kompozycji elastomerowych o właściwościach termoplastycznych elastojonomerów.

Polimery, które w odpowiednim przedziale temperatury łączą elastyczność i inne typowe właściwości chemicznie usieciowanych elastomerów z możliwością ich przetwarzania i recyklingu jak polimery termoplastyczne, nazywane są elastomerami termoplastycznymi (TPE). TPE w stanie stałym przejawiają właściwości charakterystyczne dla usieciowanych chemicznie elastomerów, natomiast w podwyż szonej temperaturze zachowują się jak materiał y termoplastyczne, co zwi ą zane jest z termoodwracalnością powstających węzłów sieci przestrzennych. Jedną z grup TPE są elastojonomery charakteryzujące się wysoką elastycznością i innymi cechami typowymi dla elastomerów, a jednocześnie właściwościami charakterystycznymi dla jonomerów.

Znany jest sposób wytwarzania kompozycji o właściwościach elastojonomerów, polegający na ogrzewaniu mieszaniny karboksylowanego kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego (XNBR) z maleinowanym kauczukiem etylenowo-propylenowo-dienowym (m-EPDM) w obecności tlenu cynku (ZnO). Sposób ten opisano w czasopiśmie Journal of Applied Polymer Science, 1998, 69, 153.

Kompozycje o właściwościach elastojonomerów można także wytwarzać ogrzewając mieszaninę m-EPDM z kopolimerem etylenu i kwasu akrylowego (PEA), w obecności ZnO i kwasu stearynowego, co opisano w czasopiśmie Journal of Applied Polymer Science 1999, 71, 1247.

W czasopiśmie Polimery 2005, 50, 587 opisano sposób wytwarzania kompozycji o w łaściwościach elastojonomerów w drodze ogrzewania mieszaniny XNBR i chlorosulfonowanego polietylenu (CSM) w obecności tlenku magnezu (MgO) i stearyny.

Znany jest także sposób wytwarzania termoplastycznych elastojonomerów, polegający na ogrzewaniu mieszanin XNBR z PEA, zawierających do 30% wagowych PEA, w obecności ZnO. Sposób ten jest opisany w czasopiśmie Polymer 2000, 41, 787.

Z opisu zgł oszenia patentowego US 4272608 jest znane wytwarzanie kompozycji elastomerowej z kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego zawierającego co najmniej 5% związanego kwasu, związku metalu jak tlenek magnezu, tlenek cynku, tlenek wapnia lub wodorotlenek magnezu oraz związku oligomerycznego w postaci dimeru, w drodze prasowania z ogrzewaniem.

Sposób wytwarzania kompozycji elastomerowych o właściwościach termoplastycznych elastojonomerów, polegający na ogrzewaniu sprasowanej mieszaniny karboksylowanego kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego, zawierającego co najmniej 5% związanego kwasu, ze związkiem oligomerycznym i ze związkiem metalu jak tlenek magnezu, cynku lub wapnia lub wodorotlenek magnezu, pod ciśnieniem w prasie w temperaturze nie niższej niż 393 K, według wynalazku charakteryzuje się tym, że stosuje się związek oligomeryczny zawierający telecheliczne grupy karboksylowe, w postaci dimeru kwasu oleinowego o wzorze

CH₃ (CH₂)₇\<^.CH₂ (CH₂)₇ ch₃

HOOC(CH₂)f^ (CH₂)₇COOH w iloś ci do 15% masowych jego mieszaniny z kauczukiem lub w postaci liniowego oligoeteroestru o wzorze

w którym R' = (CH2)1-8, zaś R = reszta poli(alkilenoglikol-co-tetrahydrofuranu), w ilości do 10% masowych jego mieszaniny z kauczukiem, przy czym związek metalu stosuje się w ilości nie mniejszej niż konieczna do zobojętnienia wszystkich grup karboksylowych zawartych w kauczuku i w oligomerycznym składniku mieszaniny.

PL 210 817 B1

Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady.

P r z y k ł a d I

Przygotowano mieszaniny zawierające 85 części wagowych karboksylowanego kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego (XNBR) marki Krynac X.7.40, 15 części wagowych dimeru kwasu oleinowego o wyżej podanym wzorze (DFA) firmy Uniqema, o nazwie handlowej Pripol 1013) oraz od 3,7 do 29,6 części wagowych tlenku magnezu (MgO). Przygotowane mieszaniny prasowano i ogrzewano pod ciśnieniem w prasie w temperaturze 423 K.

Stwierdzono, że ogrzewane w ten sposób mieszaniny, w zależności od zawartości MgO, charakteryzują się naprężeniem przy wydłużeniu względnym 100, 200 lub 300% równym od 2,8 do 11,0 MPa, wytrzymałością na rozciąganie równą od 18,4 do 24,5 MPa oraz wydłużeniem względnym przy zerwaniu równym od 530 do 670%. Cechą charakterystyczną tak sporządzonych mieszanin jest znaczny udział (> 50%) jonowych wiązań poprzecznych.

P r z y k ł a d II

Mieszaniny sporządzone jak w przykładzie I ogrzewano w temperaturze 423 K w czasie 30 minut. Produkty otrzymane w wyniku ogrzewania rozdrobniono, ogrzewano i prasowano ponownie w temperaturze 423 K, a następnie oznaczono ich właś ciwości mechaniczne. Następnie ponownie mieszaniny rozdrobniono oraz prasowano i ogrzewano kolejny raz.

Wyniki oznaczeń wytrzymałości na rozciąganie po dwóch kolejnych recyklingach wskazywały, że mieszaniny XNBR/DFA należą do termoplastycznych elastojonomerów. Wytrzymałość na rozciąganie mieszaniny zawierającej 3,7 części wagowych MgO po drugim recyklingu była większa (19,0 MPa) niż po pierwszym recyklingu (18,3 MPa).

P r z y k ł a d III

Przygotowano mieszaniny zawierające 85 części wagowych XNBR i 15 części wagowych DFA (jak w przykładzie I). Następnie do jednej z nich dodano 30,0 części wagowych tlenku cynku (ZnO), do drugiej - 21,5 części wagowych wodorotlenku magnezu (Mg(OH)2), do trzeciej - 20,8 części wagowych tlenku wapnia (CaO) i do czwartej 14,8 części wagowych MgO. Mieszaniny te ogrzewano pod ciśnieniem w prasie w czasie 30 minut w temperaturze 393 K lub 423 K. Stwierdzono, że wytrzymałość na rozciąganie mieszaniny XNBR/DFA/ZnO wynosi 28,3 MPa, mieszaniny XNBR/DFA/Mg(OH)2 - 19,6 MPa, mieszaniny XNBR/DFA/ CaO - 27,2 MPa, zaś mieszaniny XNBR/DFA/MgO - 24,5 MPa, przy wydłużeniu względnym przy zerwaniu wynoszącym odpowiednio 603, 645, 524 i 654%.

P r z y k ł a d IV

Do mieszanin zawierających od 90 do 95 części wagowych XNBR oraz od 5 do 10 części wagowych oligoeteroestru o wyżej podanym wzorze (TOE) (produkt doświadczalny syntezowany w Ukraińskim Państwowym Uniwersytecie Chemiczno-Technologicznym w Dniepropietrowsku, o nazwie KIL 4p) wprowadzono MgO w ilości takiej, aby uzyskać 4-krotny nadmiar tlenku względem molowej zawartości grup karboksylowych w mieszaninie XNBR/TOE. Mieszaniny te prasowano i ogrzewano pod ciśnieniem w prasie w temperaturze 393 K.

Stwierdzono, że wytrzymałość na rozciąganie wytworzonych kompozycji wynosi od 4,5 MPa (przy stosunku masowym XNBR/TOE = 95/5) do 26,6 MPa (przy stosunku masowym XNBR/TOE = 90/10), przy wydłużeniu względnym przy zerwaniu równym odpowiednio 190 i 640%. Mieszaniny te poddane recyklingowi materiałowemu w kolejnych cyklach rozdrabniania i prasowania w podwyższonej temperaturze nie wykazywały istotnego pogorszenia właściwości mechanicznych.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Sposób wytwarzania kompozycji elastomerowych o właściwościach termoplastycznych elastojonomerów, polegający na ogrzewaniu sprasowanej mieszaniny karboksylowanego kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego, zawierającego co najmniej 5% związanego kwasu, ze związkiem oligomerycznym i ze związkiem metalu jak tlenek magnezu, cynku lub wapnia lub wodorotlenek magnezu, pod ciśnieniem w prasie w temperaturze nie niższej niż 393 K, znamienny tym, że stosuje się związek oligomeryczny zawierający telecheliczne grupy karboksylowe, w postaci dimeru kwasu oleinowego o wzorze

PL 210 817 B1 w iloś ci do 15% masowych jego mieszaniny z kauczukiem lub w postaci liniowego oligoeteroestru o wzorze w którym R' = (CH2)1-8, zaś R = reszta poli(alkilenoglikol-co-tetrahydrofuranu), w ilości do 10% masowych jego mieszaniny z kauczukiem, przy czym związek metalu stosuje się w ilości nie mniejszej niż konieczna do zobojętnienia wszystkich grup karboksylowych zawartych w kauczuku i w oligomerycznym składniku mieszaniny.

Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)