PL229682B1 - Sposoby wytwarzania wysokonapełnionych kompozytów polimerowych - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania wysokonapełnionych kompozytów polimerowych polega na tym, że do urządzenia do homogenizacji nagrzanego do temperatury 110 - 150°C wprowadza się kopolimer etylenu z octanem winylu, wodorotlenek glinu i n-allilomocznik. Całość homogenizuje się przez okres nie mniejszy niż 1 minuta, przy czym proporcje surowców z zakresu: kopolimer etylenu z octanem winylu 39 - 49,7 cg/g, wodorotlenek glinu 50 - 60 cg/g, n-allilomocznik 0,3 - 1 cg/g dobiera się w zależności od przeznaczenia produktu, a składniki dozuje się w dowolnej kolejności. Inna odmiana sposobu wytwarzania wysokonapełnionych kompozytów polimerowych polega na tym, że w pierwszym etapie do urządzenia do homogenizacji, nagrzanego do temperatury 110 - 150°C, wprowadza się nie mniej niż 20% wagowych z całkowitej ilości kopolimeru etylenu z octanem winylu, homogenizuje się do stopienia w czasie nie krótszym niż 30 sekund, a następnie, w drugim etapie wprowadza się wodorotlenek glinu i n-allilomocznik i pozostałą ilość kopolimeru etylenu z octanem winylu, po czym całość homogenizuje się przez okres nie mniejszy niż 1 minuta, w temperaturze 110 - 150°C, przy czym proporcje surowców z zakresu: całkowita ilość kopolimeru etylenu z octanem winylu 39 - 49,7 cg/g, wodorotlenek glinu 50 - 60 cg/g, n-allilomocznik 0,3 - 1 cg/g dobiera się w zależności od przeznaczenia produktu, a składniki w drugim etapie dozuje się w dowolnej kolejności.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku są sposoby wytwarzania wysokonapełnionych kompozytów polimerowych o zmniejszonej palności przeznaczonych do stosowania w przemyśle budowlanym, motoryzacyjnym, elektrycznym, elektronicznym.

Wykorzystanie tworzyw sztucznych w różnorodnych segmentach przemysłu, wymaga zagwarantowania bezpieczeństwa pożarowego tym materiałom. Powszechnie stosowane poliolefiny, przy wielu swoich zaletach, należą do kategorii materiałów palnych. Wymusza to konieczność ich modyfikowania w kierunku zmniejszenia ich palności. Jedną z metod jest wprowadzanie do polimeru środków zmniejszających ich palność (antypirenów).

Największą popularnością na rynku antypirenów cieszą się w tej chwili wodorotlenki metali - glinu (ATH) i magnezu (MH). Ich wadą jest względnie niewielka efektywność działania uniepalniającego. W konsekwencji konieczny jest znaczący udział antypirenu w kompozycie, w celu uzyskania oczekiwanego poziomu zmniejszenia palności. W materiałach, które nie zawierają związków halogenowych zawartość ATH wynosi 35-70 cg/g, a MH 50-70 cg/g. Ilość dodatku zależy między innymi od oczekiwanego stopnia palności i rodzaju modyfikowanej matrycy polimerowej. Zastosowanie w miejs ce polietylenu jego kopolimeru na przykład z octanem winylu niejednokrotnie umożliwia uzyskanie materiału o lepszych właściwościach. Niemniej jednak wysoki udział nieorganicznych dodatków wpływa niekorzystnie na możliwości przetwórstwa materiałów oraz ich parametry użytkowe. Chętnie wykorzystywanym rozwiązaniem tych problemów jest wprowadzenie do tworzywa modyfikatora, którego obecność obok wodorotlenku umożliwia uzyskanie układu antypirenowego o zwiększonej efektywności działania, co stwarza możliwość zmniejszenia całkowitego udziału ilościowego napełniaczy w kompozycie. Możliwe jest też wykorzystanie odpowiedniego środka pomocniczego, który umożliwi uzyskanie materiału o wysokim stopniu napełnienia, a przez to niewielkiej palności, ale jednocześnie dobrych parametrach przetwórczych i mechanicznych. Niejednokrotnie uzyskanie oczekiwanych wyników możliwe jest dopiero w układach, zawierających więcej niż jeden środek pomocniczy. Jednak nawet w tym przypadku, poza oczekiwanym zmianami, niektóre z właściwości użytkowych czy przetwórczych materiału mogą ulec zmianie ograniczającej ich zastosowanie; dotyczy to przykładowo barwy produktu.

W opisie patentowym JP3317733, mając na uwadze wytrzymałość mechaniczną oraz palność kompozytu poliolefinowego zaproponowano, wprowadzenie do 100 części wagowych matrycy poliolefinowej, złożonej głównie z kopolimeru etylenu z octanem winylu, 50-200 części wagowych uniepalniacza nieorganicznego, 1-30 części wagowych czerwonego fosforu oraz 1-30 części wagowych pochodnej mocznikowej o wzorze ogólnym R1R2NC(X)NR3R4, gdzie R1-R4 oznaczają H lub grupy amidowe, a X oznacza S lub O. Nawet niewielki udział każdego ze składników w znaczącym stopniu może wpływać na mechanizm palenia, a przez to i na poziom palności kompozytu. To samo dotyczy także innych właściwości kompozytów.

Celem wynalazku było opracowanie nieskomplikowanego i niedrogiego sposobu wytwarzania wysokonapełnionych kompozytów poliolefinowych z wodorotlenkiem metalu, posiadających dobrą przetwarzalność, niewysoką palność, wysokie wydłużenie przy zerwaniu i niezmieniających barwy.

Okazało się, że przy odpowiednim doborze proporcji i odpowiednich składników oraz parametrów procesu homogenizacji możliwe jest otrzymanie wysokiej jakości kompozytów z kopolimeru etylen/octan winylu z wodorotlenkiem glinu i n-allilomocznikiem.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że do urządzenia do homogenizacji nagrzanego do temperatury 110-150°C wprowadza się kopolimer etylenu z octanem winylu, wodorotlenek glinu i n-allilomocznik, całość homogenizuje się przez okres nie mniejszy niż 1 minuta, przy czym proporcje surowców z zakresu: kopolimer etylenu z octanem winylu 39-49,7 cg/g, wodorotlenek glinu 50-60 cg/g, n-allilomocznik 0,3-1 cg/g dobiera się w zależności od przeznaczenia produktu, a składniki dozuje się w dowolnej kolejności.

Korzystnie jest, jeżeli kopolimer etylenu z octanem winylu, wodorotlenek glinu i n-allilomocznik dozuje się zmieszane ze sobą.

Korzystnie jest, jeżeli jako pierwszy do urządzenia do homogenizacji wprowadza się kopolimer etylenu z octanem winylu.

Korzystnie jest, jeżeli homogenizację prowadzi się w wytłaczarce dwuślimakowej.

Korzystnie jest, jeżeli homogenizację prowadzi się w plastografometrze.

Korzystnie jest, jeżeli homogenizację prowadzi się w walcarce.

PL 229 682 B1

Istota odmiany sposobu według wynalazku polega na tym, że w pierwszym etapie do urządzenia do homogenizacji, nagrzanego do temperatury 110-150°C, wprowadza się nie mniej niż 20% wagowych z całkowitej ilości kopolimeru etylenu z octanem winylu, homogenizuje się do stopienia w czasie nie krótszym niż 30 sekund, a następnie, w drugim etapie wprowadza się wodorotlenek glinu i n-allilomocznik i pozostałą ilość kopolimeru etylenu z octanem winylu, po czym całość homogenizuje się przez okres nie mniejszy niż 1 minuta, w temperaturze 110-150°C, przy czym proporcje surowców z zakresu: całkowita ilość kopolimeru etylenu z octanem winylu 39-49,7 cg/g, wodorotlenek glinu 50-60 cg/g, n-allilomocznik 0,3-1 cg/g dobiera się w zależności od przeznaczenia produktu, a składniki w drugim etapie dozuje się w dowolnej kolejności.

Korzystnie jest, jeżeli wodorotlenek glinu i n-allilomocznik dozuje się zmieszane ze sobą.

Korzystnie jest, jeżeli homogenizację prowadzi się w plastografometrze.

Korzystnie jest, jeżeli homogenizację prowadzi się w walcarce.

Kompozyty uzyskane sposobem według wynalazku charakteryzują się dobrą przetwarzalnością ocenianą w oparciu o zmiany wartości wskaźnika szybkości płynięcia, oraz znacząco niższym całkowitym czasem palenia próbek w testach palenia próbek w położeniu pionowym (tf), w porównaniu do kompozytu niezawierającego n-allilomocznika, dzięki czemu posiadają korzystniejszą kategorię palności według PN-EN 60695-11-10. Nie ulega zmianie barwa kompozytów; w różnym stopniu, w zależności od składu kompozytu, poprawie ulegają właściwości mechaniczne przy rozciąganiu statycznym.

P r z y k ł a d 1

Do rozgrzanej do temperatury 125°C walcarki laboratoryjnej wprowadza się stopniowo na walce 78,6 g kopolimeru etylenu z octanem winylu Evatane 328, produkcji Arkema i homogenizuje się 3 minuty. Do stopu wprowadza się stopniowo zmieszane ze sobą 120 g wodorotlenku glinu Apyral AOH 60, produkcji Nabaltec i 1,4 g n-allilomocznika. Całość homogenizuje się 10 minut.

P r z y k ł a d 2

Na kolejnych strefach wytłaczarki współbieżnej dwuślimakowej o L/D=40 ustala się rozkład temperatur według schematu: 110/120/120/120/120/120/120/120/120/115, a na głowicy 120°C. Szybkość obrotową ślimaków ustala się na 100 obrotów/minutę. Do wytłaczarki wprowadza się zmieszane ze sobą w stosunku wagowym 39:60:1 odpowiednio: kopolimer etylenu z octanem winylu Escorene FL 309, produkcji Exxon Mobil Chemical, wodorotlenek glinu Apyral 8, produkcji Nabaltec i n-allilomocznik. Czas homogenizacji, w założonych warunkach wynosi 1 minutę. Wytłoczynę chłodzi się wodą i granuluje.

P r z y k ł a d 3

Do plastografometru z komorą o pojemności 60 cm³ rozgrzanego do temperatury 120°C, w którym szybkość obrotowa ślimaków wynosi 30 obrotów/minutę wprowadza się 10 g kopolimeru etylenu z octanem winylu Escorene Ultra UL 328, produkcji Exxon Mobil Chemical. Zamyka się urządzenie, a po upływie 1 minuty wprowadza się do stopu zmieszane ze sobą: 19,8 g granulatu kopolimeru etylenu z octanem winylu, 30 g wodorotlenku glinu Apyral 120 E, produkcji Nabaltec i 0,18 g n-allilomocznika. Ponownie zamyka się urządzenie, ustala się temperaturę na 145°C i homogenizuje się przez 10 minut przy szybkości obrotowej 30 obrotów/minutę, następnie 2 minuty przy szybkości obrotowej 60 obrotów/minutę, a następnie opróżnia się komorę aparatu.

Claims (4)

1. Sposób wytwarzania wysokonapełnionych kompozytów polimerowych, znamienny tym, że do urządzenia do homogenizacji nagrzanego do temperatury 110-150°C wprowadza się kopolimer etylenu z octanem winylu, wodorotlenek glinu i n-allilomocznik, całość homogenizuje się przez okres nie mniejszy niż 1 minuta, przy czym proporcje surowców z zakresu: kopolimer etylenu z octanem winylu 39-49,7 cg/g, wodorotlenek glinu 50-60 cg/g, n-allilomocznik 0,3-1 cg/g dobiera się w zależności od przeznaczenia produktu, a składniki dozuje się w dowolnej kolejności.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kopolimer etylenu z octanem winylu, wodorotlenek glinu i n-allilomocznik dozuje się zmieszane ze sobą.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako pierwszy do urządzenia do homogenizacji wprowadza się kopolimer etylenu z octanem winylu.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako urządzenie do homogenizacji stosuje się wytłaczarkę dwuślimakową.

PL 229 682 B1

Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako urządzenie do homogenizacji stosuje się plastografometr.

Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako urządzenie do homogenizacji stosuje się walcarkę.

Sposób wytwarzania wysokonapełnionych kompozytów polimerowych, znamienny tym, że w pierwszym etapie do urządzenia do homogenizacji, nagrzanego do temperatury 110-150°C, wprowadza się nie mniej niż 20% wagowych z całkowitej ilości kopolimeru etylenu z octanem winylu, homogenizuje się do stopienia w czasie nie krótszym niż 30 sekund, a następnie, w drugim etapie wprowadza się wodorotlenek glinu i n-allilomocznik i pozostałą ilość kopolimeru etylenu z octanem winylu, po czym całość homogenizuje się przez okres nie mniejszy niż 1 minuta, w temperaturze 110-150°C, przy czym proporcje surowców z zakresu: całkowita ilość kopolimeru etylenu z octanem winylu 39-49,7 cg/g, wodorotlenek glinu 50-60 cg/g, n-allilomocznik 0,3-1 cg/g dobiera się w zależności od przeznaczenia produktu, a składniki w drugim etapie dozuje się w dowolnej kolejności.

Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że wodorotlenek glinu i n-allilomocznik dozuje się zmieszane ze sobą.

Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że jako urządzenie do homogenizacji stosuje się plastografometr.

Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że jako urządzenie do homogenizacji stosuje się walcarkę.