RU2213106C2

RU2213106C2 - Foamed polyethylene composition

Info

Publication number: RU2213106C2
Application number: RU2001135941/04A
Authority: RU
Inventors: Ю.Т. Панов; Н.В. Ротарь; А.Д. Митрофанов; В.Ю. Чухланов; Е.Ю. Ситчихина
Original assignee: Панов Юрий Терентьевич; Ротарь Наталья Васильевна; Митрофанов Александр Дмитриевич; Чухланов Владимир Юрьевич; Ситчихина Елена Юрьевна
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-09-27

Abstract

FIELD: polymer material. SUBSTANCE: foamed polyethylene composition for industrial and domestic use as heat-insulation and structural materials contains polyethylene, azodicarbonamide, stearin, and tetraethoxysilane. EFFECT: simultaneous presence of tetraethoxysilane and azodicarbonamide provides cross-linking of polyethylene resulting in improved strength characteristics of foam. 1 tbl, 10 ex

Description

Изобретение относится к области получения пенопласта, в частности пенополиэтилена, который может быть использован в технике и быту в качестве теплоизоляционного и конструкционного материала. The invention relates to the field of production of foam, in particular polyethylene foam, which can be used in engineering and household as a heat-insulating and structural material.

Известна композиция на основе полиэтилена, содержащая в качестве сшивающего агента кремнийорганические непредельные соединения и небольшое количество пероксида дикумила, как инициатора реакции сшивки (Пластические массы 3,1998 г.). A known composition based on polyethylene containing organosilicon unsaturated compounds as a crosslinking agent and a small amount of dicumyl peroxide as an initiator of the crosslinking reaction (Plastics 3.1998 g).

Недостаток этой композиции - наличие пероксида дикумила, что делает композицию токсичной и отсутствие газообразователя для вспенивания. The disadvantage of this composition is the presence of dicumyl peroxide, which makes the composition toxic and the absence of a blowing agent for foaming.

При введении в композицию полиэтилена и непредельного кремний органического соединения газообразователя (азодикарбонамида) наблюдается снижение степени сшивки и газового числа порофора. When polyethylene and unsaturated silicon are introduced into the composition, the organic blowing agent compound (azodicarbonamide) decreases the degree of crosslinking and the gas number of the porophore.

По-видимому, высокая активность радикалов порофора препятствует сшивке при раскрытии двойной связи кремний органического соединения. Apparently, the high activity of the porophore radicals prevents crosslinking during the opening of the double bond of the silicon of the organic compound.

Кроме того, в композицию необходимо вводить активаторы разложения порофора для регулирования температуры его разложения. In addition, porosophore decomposition activators must be introduced into the composition to control its decomposition temperature.

Известна композиция на основе полиэтилена, содержащая азодикарбонамид в качестве вспенивающего агента и пероксид дикумила в качестве сшивающего агента. Для согласования температур разложения сшивающего и вспенивающего агентов она содержит активирующую систему (а.с. 526631 опубл. 1976 г.). A known composition based on polyethylene containing azodicarbonamide as a blowing agent and dicumyl peroxide as a crosslinking agent. To coordinate the decomposition temperatures of the crosslinking and foaming agents, it contains an activating system (a.s. 526631 publ. 1976).

Недостаток данной композиции - токсичность продуктов разложения пероксида дикумила (в частности выделяется ацетофенон), что ограничивает области применения пенопласта, а также невысокая прочность и формоустойчивость. The disadvantage of this composition is the toxicity of the decomposition products of dicumyl peroxide (in particular, acetophenone is released), which limits the scope of the foam, as well as low strength and shape stability.

Задача, решаемая изобретением, заключается в снижении токсичности композиции для получения пенополиэтилена при одновременном повышении прочностных характеристик пенопласта. The problem solved by the invention is to reduce the toxicity of the composition for producing polyethylene foam while increasing the strength characteristics of the foam.

Поставленная задача достигается тем, что композиция, содержащая полиэтилен, азодикарбонамид и стеарин дополнительно содержит предельное кремнийорганическое соединение - тетраэтоксисилан при следующем соотношении компонентов, маc.ч.:
Полиэтилен высокого давления - 100
Стеарин - 1,0
Азодикарбонамид - 1,0 - 7,0
Тетраэтоксисилан - 0,5 - 5,0
Введенный в полиэтилен тетраэтоксисилан, не является сшивающим агентом в диапазоне температур от 20^oС до 250^oС ни сам по себе, ни в присутствии пероксида дикумила. В последнем случае наблюдается сшивка, величина которой четко соответствует количеству пероксида.This object is achieved in that the composition containing polyethylene, azodicarbonamide and stearin additionally contains a limiting organosilicon compound - tetraethoxysilane in the following ratio, wt.
High Pressure Polyethylene - 100
Stearin - 1.0
Azodicarbonamide - 1.0 - 7.0
Tetraethoxysilane - 0.5 - 5.0
Introduced in polyethylene tetraethoxysilane, is not a crosslinking agent in the temperature range from 20 ^o C to 250 ^o With neither by itself nor in the presence of dicumyl peroxide. In the latter case, crosslinking is observed, the value of which clearly corresponds to the amount of peroxide.

При введении в композицию, содержащую тетраэтоксисилан, азодикарбонамида происходит сшивка полиэтилена при температурах выше температур разложения АДКА. When azodicarbonamide is introduced into a composition containing tetraethoxysilane, azodicarbonamide crosslinkes polyethylene at temperatures above the decomposition temperatures of ADCA.

Исследование этой композиции методом ДТА показало, что четкий пик разложения азодикарбонамида в присутствии тетраэтоксисилана расширяется, общий тепловой эффект увеличивается, что свидетельствует о дополнительных процессах; происходящих в системе. The study of this composition by DTA showed that a clear peak of decomposition of azodicarbonamide in the presence of tetraethoxysilane expands, the overall thermal effect increases, which indicates additional processes; occurring in the system.

Исследование образцов на гель - фракции и температуру кипения их в толуоле, показывает наличие нерастворимой части (до 50%). Examination of samples on gel fractions and their boiling point in toluene shows the presence of an insoluble part (up to 50%).

Для приготовления композиций использовали следующие компоненты:
полиэтилен высокого давления (ГОСТ 1.6.337-77),
азодикарбонамид (ТУ 6-03-408-80),
тетраэтоксисилан (ТУ 6-02-805-78),
пероксид дикумила (ТУ 38-402-55-84).The following components were used to prepare the compositions:
high pressure polyethylene (GOST 1.6.337-77),
azodicarbonamide (TU 6-03-408-80),
tetraethoxysilane (TU 6-02-805-78),
dicumyl peroxide (TU 38-402-55-84).

Композицию готовим путем смешения на вальцах при температуре 110±5^oС в течение 15-20 мин до получения однородной массы. Из полученных на вальцах листов вырезались образцы, которые или прогревались в соляной бане при температуре 170^oС в течение 30 мин (свободное вспенивание), или помещались в закрытую форму, которая прогревалась на соляной бане в течение 60 мин (вспенивание в форме) также при 170^oС.The composition is prepared by mixing on rollers at a temperature of 110 ± 5 ^o C for 15-20 minutes to obtain a homogeneous mass. Samples were cut from sheets obtained on rollers, which were either heated in a salt bath at a temperature of 170 ^o C for 30 minutes (free foaming), or placed in a closed mold, which was heated in a salt bath for 60 minutes (foaming in a form) also at 170 ^o C.

У образцов, полученных свободным вспениванием, определялась степень сшивки (количество нерастворимой гель - фракции после кипячения образца в толуоле не менее 10 часов) и кажущаяся плотность (по ГОСТ 409-77). Samples obtained by free foaming determined the degree of crosslinking (the amount of insoluble gel fractions after boiling the sample in toluene for at least 10 hours) and apparent density (according to GOST 409-77).

У образцов, полученных вспениванием в форме, задавалась кажущаяся плотность, и определялись некоторые физико-механические свойства. The samples obtained by foaming in the form, set the apparent density, and determined some physical and mechanical properties.

Пример 1 (для сравнения)
Использовали композицию, мас.ч.:
ПЭВД - 100
Стеарин - 1,0
Азодикарбонамид - 5,0
Пероксид дикумила - 0,9
Пример 2 (для сравнения)
ПЭВД - 100
Стеарин - 1,0
Азодикарбонамид - 5,0
Винилтрихлорсилан - 2,5
Пероксид дикумила - 0,05
Пример 3 (для сравнения)
ПЭВД - 100
Стеарин - 1,0
Винилтрихлорсилан - 2,5
Пример 4 (для сравнения)
ПЭВД - 100
Стеарин - 1,0
Тетраэтоксисилан - 2,0
Пример 5 (для сравнения)
ПЭВД - 100
Стеарин - 1,0
Азодикарбонамид - 5,0
Пример 6
ПЭВД - 100
Стеарин - 1,0
Азодикарбонамид - 5,0
Тетраэтоксисилан - 4,0
Пример 7
То же самое, что в примере 6, но композиция состава, мас.ч.:
ПЭВД - 100
Стеарин - 1,0
Азодикарбонамид - 1,0
Тетраэтоксисилан - 4,0
Пример 8
То же самое, что в примере 6, но композиция состава, мас.ч.:
ПЭВД - 100
Стеарин - 1,0
Азодикарбонамид - 5,0
Тетраэтоксисилан - 0,5
Пример 9
То же самое, что в примере 6, но композиция состава, мас.ч.:
ПЭВД - 100
Стеарин - 1,0
Тетраэтоксисилан - 5,0
Азодикарбонамид - 5,0
Пример 10
То же самое, что в примере 6, но композиция состава, мас.ч.:
ПЭВД - 100
Стеарин - 1,0
Азодикарбонамид - 7,0
Тетраэтоксисилан - 4,0
Пример 11
ПЭВД - 100
Стеарин - 1,0
Азодикарбонамид - 1,0
Тетраэтоксисилан - 0,5
Свойства, полученных из этих композиций образцов, представлены в таблице.Example 1 (for comparison)
Used the composition, parts by weight:
LDPE - 100
Stearin - 1.0
Azodicarbonamide - 5.0
Dicumyl Peroxide - 0.9
Example 2 (for comparison)
LDPE - 100
Stearin - 1.0
Azodicarbonamide - 5.0
Vinyl trichlorosilane - 2.5
Dicumyl Peroxide - 0.05
Example 3 (for comparison)
LDPE - 100
Stearin - 1.0
Vinyl trichlorosilane - 2.5
Example 4 (for comparison)
LDPE - 100
Stearin - 1.0
Tetraethoxysilane - 2.0
Example 5 (for comparison)
LDPE - 100
Stearin - 1.0
Azodicarbonamide - 5.0
Example 6
LDPE - 100
Stearin - 1.0
Azodicarbonamide - 5.0
Tetraethoxysilane 4.0
Example 7
The same as in example 6, but the composition, wt.h .:
LDPE - 100
Stearin - 1.0
Azodicarbonamide - 1.0
Tetraethoxysilane 4.0
Example 8
The same as in example 6, but the composition, wt.h .:
LDPE - 100
Stearin - 1.0
Azodicarbonamide - 5.0
Tetraethoxysilane - 0.5
Example 9
The same as in example 6, but the composition, wt.h .:
LDPE - 100
Stearin - 1.0
Tetraethoxysilane - 5.0
Azodicarbonamide - 5.0
Example 10
The same as in example 6, but the composition, wt.h .:
LDPE - 100
Stearin - 1.0
Azodicarbonamide - 7.0
Tetraethoxysilane 4.0
Example 11
LDPE - 100
Stearin - 1.0
Azodicarbonamide - 1.0
Tetraethoxysilane - 0.5
The properties obtained from these sample compositions are presented in the table.

Как видно из таблицы сшивка полиэтилена наблюдается только при совместном присутствии тетраэтоксисилана и азодикарбонамида. При сравнении свойств вспененных образцов известных и предлагаемых видно, что в случае примерно равной степени сшивки прочность образцов из предполагаемых композиций заметно выше. При этом никаких вредных веществ не выделяется. As can be seen from the table, crosslinking of polyethylene is observed only in the joint presence of tetraethoxysilane and azodicarbonamide. When comparing the properties of foamed samples known and proposed, it is seen that in the case of an approximately equal degree of crosslinking, the strength of the samples from the proposed compositions is noticeably higher. In this case, no harmful substances are released.

Claims

A composition for producing polyethylene foam, including high-pressure polyethylene, stearin and azodicarbonamide, characterized in that it additionally contains the limiting organosilicon compound tetraethoxysilane in the following ratio, wt. hours:
High Pressure Polyethylene - 100
Azodicarbonamide - 1.0 - 7.0
Tetraethoxysilane - 0.5 - 5.0
Stearin - 1.0