PL68085B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 20.1.1969 (P 131 282) 10.YI.1973 68085 KI. 39bM/00 MKP C08J1/00 CZYTELNIA Pat&ntowego Wspóltwórcy wynalazku:Jerzy Bojarski, Telesfor Wiechec, Witold Zielinski Wlasciciel patentu: Instytut Chemii Przemyslowej, Warszawa (Polska) Sposób wytwarzania wzmocnionych tworzyw termoplastycznych Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania wzmocnionych tworzyw termoplastycznych takich jak: poli¬ styren i jego pochodne, poliestry, a w szczególnosci poliestry kwasu weglowego i ich pochodne, politlenki i ich pochodne, a w szczególnosci politlenek fenylenu i chlorowane polietery, termoplastyczne polihydroksyetery, a w szczególnosci zwiaz¬ ki wysokoczasteczkowe otrzymywane z dwuhydroksy dwu- fenylopropanu i epichlorohydryny, poliacetale, poliamidy, poliakrylonitryl, poliakrylany i polimetakrylany, kopolimery butadienu, ich pochodne oraz kopolimery, terpolimery i mieszaniny wyzej wymienionych zwiazków wysoko- czasteczkowych poprzez dodatek specjalnie przygotowanych wlókien nieorganicznych, a w szczególnosci szklanych i az¬ bestowych.Dotychczas znane sa dwie podstawowe metody wzmac¬ niania tworzyw termoplastycznych poprzez dodawanie wlókien nieorganicznych do polimerów lub monomerów.Metody te posiadaja szereg niedogodnosci. Przy pierwszym sposobie pojawiaja sie klopoty zwiazane z nierównomiernym mieszaniem sie tworzyw termoplastycznych z wlóknem mineralnym, W zwiazku z czym nalezy stosowac specjalne dozowniki o skomplikowanej konstrukcji podajace wlókno do stopionego tworzywa termoplastycznego przesuwajacego sie w cylindrze wytlaczarki /brytyjski opis patentowy nr 988563/.Takze podawanie rovingu /tasma z wlókien szklanych/ do slimaka wytlaczarki, zawierajacej stopiony termoplast nie gwarantuje dobrego rozprowadzenia wlókna w masie poli¬ meru /polski opis patentowy nr 52440/, a przy malo precy¬ zyjnym prowadzeniu tego procesu mozna spowodowac za¬ blokowanie sie wytlaczarki i jej uszkodzenie.Pewna odmiana tego procesu jest sposób podawania rovin- gu do otworów odpowietrzajacych wytlaczarki dwu slima¬ kowej. W cylindrze tej wytlaczarki zostaje on pociety zwo¬ jami slimaka na drobne kawalki, wymieszany ze stopionym termoplastem i wytloczony w postaci drutu, który tnie sie na granulat Metoda ta wymaga kosztownej wytlaczarki i duzych ilosci energii W procesie tym zachodzi szybkie zu¬ zycie slimaka i cylindra wytlaczarki. Metoda ta mozna otrzy¬ mywac jedynie granulaty o nizszej zawartosci wlókna szkla¬ nego.Innym rodzajem wzmacniania jest sposób podawania rovingu do specjalnej konstrukcji glowicy krzyzowej, gdzie jest on powlekany stopionym termoplastem. Masa opuszcza glowice w postaci drutu, który tnie sie na granulat Otrzy¬ many ta metoda granulat jest trudny w przetwórstwie i nie nadaje sie do przetwórstwa wtryskarkami tlokowymi. Czesto material ten w dyszy wtryskowej ulega rozfilcowaniu, co po¬ woduje zaklócenia w procesie wtrysku.W drugiej podstawowej metodzie wzmacniania tworzyw termoplastycznych poprzez dodawanie wlókien nieorgani¬ cznych do monomerów i nastepnie przeprowadzenie poli- reakcji wystepuja powazne trudnosci technologiczne zwiaza¬ ne przede wszystkim z opróznianiem polimeryzatora ze sto¬ pionego tworzywa termoplastycznego zmieszanego z wlók¬ nem nieorganicznym, szczególnie w przypadku termoplastów o wysokiej lepkosci w stanie stopionym /np, poliweglany, po¬ litlenek fenylenu i inne/. W dotychczas znanych metodach otrzymywania wzmocnionych termoplastów proces rozdzie¬ lania pasm wlókien na poszczególne wlókjenka elementarne /rozfilcowywanie/ jak i ich mieszanie ze stopionym tworzy¬ wem sa prowadzone wJednej operacji w stosunkowo wyso- 680853 68085 4 kiej temperaturze uwarunkowanej punktem topliwosci wzmocnionego termoplastu. Proces rozfilcowywania na ele¬ mentarne wlókienka jest w tych warunkach bardzo utrudnio¬ ny, gdyz prowadzi sie go w srodowisku bardzo lepkiego sto¬ pu i przez krótki okres czasu, co spowodowane jest zazwy¬ czaj niska termiczna wytrzymaloscia wzmocnionego termo¬ plastu. Krótki czas przebywania tworzywa w wytlaczarce zmusza do intensywnego mieszania masy stopionego termo¬ plastu i wlókna nieorganicznego. A to z kolei prowadzi do lamania wlókien nieorganicznych, a co za tym idzie powo¬ duje oslabienie wlasnosci wytrzymalosciowych wytwarza¬ nego produktu.Celem niniejszego zgloszenia jest unikniecie niedogod¬ nosci wystepujacych w dotychczas znanych metodach wzmacniania tworzyw termoplastycznych przy pomocy wlókien nieorganicznych.Sposób otrzymywania wzmocnionych termoplastów wed¬ lug wynalazku polega na tym, ze przed przetloczeniem z tworzywem wlókno nieorganiczne, ciete lub rozdrobnione, jest mieszane w mieszalniku z monomerem i inicjatorem, lub mieszanina monomerów z dodatkiem inicjatora badz* cie¬ klym niskoczasteczkowym zwiazkiem termoplastycznym, badz ich mieszaninami Proces mieszania prowadzi sie w zakresie temperatur 20°-180°C tak, ze w miare uplywu czasu w mieszalniku za¬ chodzi calkowita lub czesciowa synteza polimeru termoplas¬ tycznego, osadzajacego sie cienka warstewka na powierzchni wlókien, W wypadku niecalkowitej polimeryzacji osadzony zwiazek niskoczasteczkowy ulega dalszej polimeryzacji w drugiej fazie procesu prowadzonej juz w wytlaczarce. Na¬ lezy tu zaznaczyc, ze czas rozfilcowywania wlókien nieorga¬ nicznych jak i tez polimeryzacji monomeru, osadzonego na wlóknie mozna dowolnie regulowac.Przygotowane w opisany sposób wlókno mineralne mie¬ sza sie z tworzywem termoplastycznym odpowiednio dobra¬ nym do osadzonego na wlóknie polimeru. Na przyklad, wlókno mieszane z metakrylanem metylu moze sluzyc do wzmocnienia polimetakrylanu metylu, poliakrylanów, poli¬ styrenu i innych. Dodawane tworzywo moze byc w formie granulatu, proszku lub innej postaci.Otrzymana mieszanine zaimpregnowanego tworzywem rozillcowanego wlókna i rozdrobnionego tworzywa termo¬ plastycznego wytlacza sie w wytlaczarce zaopatrzonej w glowice granulacyjna, wedlug parametrów przewidzianych dla danego gatunku wzmacnianego termoplastu.Zaleta sposobu wzmacniania tworzyw termoplastycznych wedlug wynalazku jest to, ze w czasie mieszania wlókien nie¬ organicznych zachodzi w pierwszej fazie rozfilcowywanie i naniesienie cienkiej warstewki monomeru na poszczególne elementarne wlókienka, który pod wplywem inicjatorów i temperatury przeprowadza sie w polimer termoplastyczny, co wplywa bardzo korzystnie na mieszanie ich ze stopionym tworzywem termoplastycznym i pozwala na skrócenie tej fa¬ zy procesu. Skrócenie czasu i zmniejszenie intensywnosci mieszania w cylindrze wytlaczarki ma podstawowe znacze¬ nie, gdyz wlókienka elementarne nie ulegaja znacznemu skra¬ caniu /lamaniu/, a co za tym idzie nie nastepuje pogorszenie sie wlasnosci wytrzymalosciowych wzmacnianego termo¬ plastu, jak to ma miejsce w dotychczas znanych metodach otrzymywania wzmocnionego granulatu termoplastycznego w wysokosprawnych wytlaczarkach ze strefami mieszaja¬ cymi. W zwiazku z czym do przetlaczania mieszanek wlókna szklanego przygotowanego wedlug niniejszego zgloszenia i rozdrobnionego termoplastu mozna uzywac normalnych jednoslimakowych wytlaczarek o stosunkowo prostej kon¬ strukcji.Dzieki otoczeniu wlókienek nieorganicznych warstewka tworzywa termoplastycznego zmniejsza sie znacznie niszcza- i ce tarcie ich o slimak i cylinder wytlaczarki, przez co oszcze¬ dza sie energie i przedluza znacznie zywotnosc wytlaczarki, w przeciwienstwie do dotychczas znanych metod wzmacnia¬ nia termoplastów.W przypadku impregnacji wlókien nieorganicznych nisko- to czasteczkowymi zwiazkami termoplastycznymi, o nizszej lep¬ kosci niz dodawany polimer, obniza sie w pierwszym stadium wytlaczania lepkosc stopionego tworzywa termoplasty¬ cznego, co ulatwia penetracje stopu tworzywa termoplasty¬ cznego pomiedzy poszczególne wlókienka, a tojest szczegól- i r- nie korzystne w procesie mieszania.P r z y k l a d I. Do 450 gramów krótkiego wlókna szklanego o dlugosci 3 milimetrów umieszczonego w mieszal¬ niku dodaje sie roztwór z 50 gramów styrenu i 1 grama dwu- nitrylu kwasu azoizomaslowego. Zawartosc mieszalnika 20 ogrzewa sie do 85°C i miesza przez 2 godziny, nastepnie wsypuje sie 1,5 kilograma polistyrenu w formie granulek lub proszku i miesza przez 10 minut. Otrzymana mieszanke prze¬ nosi sie do leja zasypowego wytlaczarki zaopatrzonej w glo¬ wice granulujaca. Wytlaczanie prowadzi sie we wlasciwy a i sposób dla uzytego gatunku polistyrenu.P r z y k l a d II. Do 450 gramów krótkiego wlókna szklanego o dlugosci 3 milimetrów umieszczonego w mieszal¬ niku dodaje sie roztwór z 50 gramów styrenu i 1 grama dwu- nitrylu kwasu azoizomaslowego oraz 1,5 kilograma polisty- »o renu w formie granulek lub proszku. Zawartosc mieszalnika ogrzewa sie do 85°C i miesza sie przez 2,5 godziny. Dalsze postepowaniejak w przykladzie I.Przyklad III. Do 450 gramów krótkiego wlókna szklanego o dlugosci 6 milimetrów umieszczonego w mieszal- if niku dodaje sie roztwór z 50 gramów metakrylanu metylu i 1 grama dwunitrylu kwasu azoizomaslowego. Dalsze poste¬ powaniejak w przykladzie I.P r z y k l a d IV. Do 450 gramów krótkiego wlókna szklanego o dlugosci 3 milimetrów umieszczonego w mieszal- 40 niku dodaje sie uprzednio przygotowany niskoczasteczkowy zwiazek termoplastyczny otrzymany z 50 gramów metakry¬ lanu metylu i 0,75 grama nadtlenku benzoilu. Roztwór ten ogrzewano uprzednio pod chlodnica zwrotna przez 1 go¬ dzine do temperatury 65°. Dalsze postepowanie jak 4i w przykladzie I.PrzykladV. Do 450 gramów wlókna azbestowego umieszczonego w mieszalniku dodaje sie roztwór z 50 gra¬ mów styrenu i 1 grama nadtlenku benzoilu. Zawartosc mie¬ szalnika ogrzewa sie do 95° i miesza przez 2 godziny, Wsypu- io je sie 1,5 kilograma polistyrenu w formie granulek lub pro¬ szku i miesza sie przez 10 minut. Dalsze postepowanie jak w przykladzie I.P r z y k l a d VI, Do 450 gramów krótkiego wlókna szklanego o dlugosci 3 milimetrów umieszczonego w mieszal- " niku dodaje sie roztwór z 50 gramów styrenu i 1 grama dwu¬ nitrylu kwasu azoizomaslowego. Zawartosc mieszalnika ogrzewa sie do 85° i miesza sie przez 2 godziny. Nastepnie wsypuje sie 1,5 kilograma terpolimeru styren-butadien-akry- lonitryl w formie granulek lub proszku i miesza sie przez •o 10 minut. Dalsze postepowaniejak w przykladzie I.Przyklad VII. Do 450 gramów krótkiego wlókna szklanego o dlugosci 3 milimetrów umieszczonego w mieszal¬ niku dodaje sie roztwór z 50 gramów styrenu i 1 grama dwu¬ nitrylu kwasu azoizomaslowego. Zawartosc mieszalnika oi ogrzewa sie do 85° i miesza sie przez 2,5 godziny. Nastepnie5 68085 6 wsypuje sie do mieszalnika 1 kilogram politlenku fenylenu i 0,5 kilograma polistyrenu w formie proszku lub granulatu, miesza sie przez 10 minut i zawartosc przenosi sie do leja zasypowego wytlaczarki. Dalsze postepowanie jak w przykladzie I.Przyklad VIII. Do 450 gramów krótkiego wlókna szklanego o dlugosci 6 milimetrów umieszczonego w mieszal¬ niku dodaje sie roztwór z 30 gramów metakrylanu metylu, 20 gramów styrenu i 1 grama dwunitrylu kwasu azoizomas- lowego. Zawartosc mieszalnika ogrzewa sie do 95° i miesza przez 1,5 godziny. Nastepnie wsypuje sie do mieszalnika 0,9 kilograma politlenku fenylenu i 0,6 kilograma polistyrenu w formie proszku lub granulatu, miesza sie przez 10 minut i zawartosc przenosi sie do leja zasypowego wytlaczarki Dal¬ sze postepowanie jak w przykladzie I. PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania wzmocnionych tworzyw termo¬ plastycznych, takich jak polistyren i jego pochodne, polie¬ stry, a w szczególnosci poliestry kwasu weglowego, politlenki i ich pochodne, a w szczególnosci politlenek fenylenu i chlo¬ rowane polietery, termoplastyczne polihydroksyetery, a w szczególnosci zwiazki wysokoczasteczkowe otrzymywane z dwuhydroksydwufenylopropanu i epichlorohydryny, polia¬ cetale, poliamidy, poliakrylonitryl, poliakrylany i polimeta¬ krylany, kopolimery butadienu, ich pochodne oraz kopoli¬ mery i terpolimery i mieszaniny wyzej wymienionych zwiaz- s ków wysokoczasteczkowych, polegajacy na tym, ze rozdrob¬ nione tworzywo termoplastyczne przed wytloczeniem jest mieszane z wlóknem nieorganicznym cietym lub rozdrobnio¬ nym, znamienny tym, ze wlókno nieorganiczne przed prze- tloczeniem z tworzywem termoplastycznym jest mieszane io w temperaturze 20°-180°C z monomerem z dodatkiem ini¬ cjatora, badz mieszanina monomerów z dodatkiem inicjatora, badz cieklych niskoczasteczkowych zwiazków termoplasty¬ cznych, badz mieszanina monomerów i niskoczasteczkowych zwiazków termoplastycznych z dodatkiem inicjatora, które is w toku dalszego postepowania jak mieszanie, wytlaczanie i inne ulegaja dalszej polimeryzacji na wysokoczasteczkowe tworzywa termoplastyczne, przy czym ilosc wprowadzonego na wlókno nieorganiczne monomeru, badz mieszanin mono¬ merów, badz niskoczasteczkowych zwiazków termoplasty- io cznych wynosi od 0,5 do 25% w przeliczeniu na wlókno nie¬ organiczne.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze ilosc wprowadzonych do tworzywa termoplastycznego wlókien nieorganicznych wynosi od 5% do 50%. PL PL