SU463266A3 - Термопластична композици - Google Patents

Description

Изобретение касаетс  термопластичных ком.лозкций на основе стирольны.х полимеров с улуч ше«иы-ма1 харахтеристихам.и при разных способах .переработки, в частности, терлюлластичных 1комноз«ц:ий на основе стирольных полимерОВ , «3 1которых -мож-но получить путем добавлени  вопенивател  вспенивающиес  композицти, 1на1иболее пригодные к обработке :в пластиче:0ком и упругом состо нии, например , обладающие улучшенными овойствам-и -по сравнению .со .СВОЙ:стваМ:и обычных ко-мПО31ИЦИЙ на основе стирольных лол:имеров.

Под ст ИролИНЫМИ композ1щи ми подразумевают гомополи.меры замещеиных и незамещенных мономеров вИНлло1Вых ароматических углеводо.родов, а также Сопол1имеры этих мономеров .

Из тер.моПластичБых композиций -на основе сгирольных полагмеров можно получать разными методам::- аереработ-ки издели  различны: форм 1Н ipasMepoB. К такщ1 :методал1 относ тс  каландрерование, форлювание, , экструзи  и т. д.

С целью получени  .изделий с низким объемным весо.м, улучщеиной поверхностью м :повыщенной ударопрочностью, стирольные термопласт1ичные комлоз ции состо т из основного полимера, представл ющего собой roiMOили .сополимер -стирола iCo средни.м .молекул .рным весом 18 10 (А) и дополнителького -полимера (Б), в качестве -которого согласно изобретению, попользован гелю- .или сололп .мер стирола со средним молекул рным весо.м 3 - 10, -П|редпочтительно 1 10, в количестве 1-40% от веса осювиого полклюра . Во ;вспенизаюии хс  гкоммозици х снижение расширени  .пузырьков газа с.в зано с унруго- .нластическим состо нием термопласта oipu температуре переработки п со скоростью его отверждени  при остывании, что объ сн етс  следующ.им образом. Дл  образовани  пор необходимо, чтобы пр-и температуре переработки термопластичный матерпал был не очен:, в зким, чтобы было -зозмож/ю быстрое расширение ,пузырько:п газа. Однако в гор чем состо нии материал обладает недостаточно уп.ругостью, что характерно дл  сти.рольных .полимеров. Пузы.рьк.и газа расш.ир ютс , но происходит соединение -пор, в ;)езультате чего Получаетс  нерегул рна   чеиста  структура, и готовые издели  имеют 1некачествен1ную ;по .зерхность и посредствен-ные механические хара .ктерист-икп. Кроме того, сохранение  чеистой структуры возможно только при быстрос отвержден;;; материала при охлаждении, г прот-нвном случае -происходит усадка материала -в результате уменьшени  давлени  газл, что ухудшает внешний в.ид поверхности и увеличивает объемный вес. Эта усадка особенно вели-ка, если термо-пластичный матер1;-ал со;;с; ), иа-Пр.нмер, ::;1;1СГ11фи;1 ат(р :илн элаCT ,)iiop в .KfciepiHjioBaiiiiOM , вводимый лл  хлел лчсим  ударо.ирэчпостч.

Нсдэстаточна  ynipyrocib |Матсрпала в нагретом Состо нии приводит 1К раЗрыву ллотЯЫХ ИЛЛ liCBiCnOHeiiHblX lLTGnO:K ИЛ|И листов, НЛИ

к нскачсСтзСНноГ тапсрхпости при 1раст жс1 1 1 .

в тех случа х, когда эти ко.мчюз.ицди ирсд11азначеПы дл  получени  вс:;епе|Н;н лх 113;дсл й, в 1КОМ1103.ПЦ1К1 добавл ют и с-пенивающин агент. )зиц1 могут сэдаржать обычные добавки , 1 еобход:|.мьге дл  .переработки и ислользоваим  изделИ , ,, (но ,не только) антпоклслштелп , .стабилизаторы, смазки, лласти (ыгкаторы, вещества, защищающие от действи  излучели , антистатичгскиг вещества, паполннтелП , армирующие материалы, кр асители л чф.

Молекул .1|Ный вес тер гоплаетичеоких лолпмеров А и Б олредел етс  с ПОмощью известного ураВНени  Штаудпнгера-Мар.ка--Хувилка; , где Д1 -- средн1 Й моле.ку-т рный лес, -- в зхость в раство; ):1теле, jiaiijiHAiep бутаноне К м а - ха|5актерп:лс параметры иары июлимер -растворитель.

Кол1ичеегв0 зволимого ,иолимера Б устаназливаетс  в за1виои,мосто1 от полимера А, метода нереработки, требуемого объем.иого .-веса .1атериал:а и ;моле,кул рлого веса указанного долол.ннтельиого иоли.мера Б. /Дл  иолучени  продукта с Н1И31КЛМ молеКул рным (весом, характеризуемого , 1нанр(и:мер, о;)ъемны:м веео-м, кол ичество ЛО.тиМера Б должно быт тем :ниже, чем вьшш его молекул рный вее.

В целом требуемый эффект достигаетс , когда к 100 isee. ч. основного .полимера А доГавл ют 0,2-80, IHO иредиочтительно 1-40% от .веса .донолнительного лгалнмера Б е молекул рным весом ;выще 3 10--1 10.

ВспеннваюЩ|а  добавка, Ввад1Им.а  в .ицй-по, Может быть люба : таз, алифатичеекнй углево.дород, например пентан, гексан, гепта-н и др., хлорированное или фтор гроваиное ироизводное алифатического углеводО|рода , например хлор истый метилен, хлористый этилен; Х1шичее--кий вспениватель, который разлагаетс  Под действием теила, выдел   газ, например, такие .как азосоединени , пид;р 3;иды , а:минон триты, бикарбонаты, океалаTi:i . Выбор БспениБающей добаВКи .дел етСй требуемыМИ характеристикаМИ всме иенного материала (з зависимости от применени  |комноз(иц1-си), а также от с поеоба и темшоратуры получени  материала. Вспентеватель ввоД:Г:тс  в основной полимер, доагол.инте.тьный поли.мер ИЛИ любой другой комтюнент .смеси т редваритель-но или же добавл етс  в -момент ;;ер:емвшивани  жомионентов емеои, или в момент формовани  смеси.

В «качестве ocHoiBnoro cтиpioльнoгo тюлнмера А -может быть при менен г-олюлолимер етиролд 1пли со;иол1имер стирола по меньщей мере с одним еоиоли,меризуюЩ|И.ме  мо номером, напли cono.iiniep тадиена.

Добавл с-мый :к)ли.мср Б   л етс  /гирольi .njM гомополимером, 1П)огда замеплепны.м, или стирольпым сополимером до меньщей мере с (.1лним сополимериз емыл1 :м;;1помером. .иад.оимер Сп1гроль.по-акрилоиитрил1.иым сополимером ил.и сополргме|)ом стирола, а крилонитрила и меj тилметакрилата. Может сказатьс  иелесообраЗИым добазле.ще композиции неболглиого кол ичества (менее 10% i;o зесу от общего ко .личества ;ис:пользуемых лго.иомероз) друг;1Х сомономеров, способных, иаири-мер, обеспечить сщ;ивание. Можно, например, использовать С01иолимеры стирола с акрилопитрплом, содержапдие мгнее 10%, диви-нидбензола.

Описа:иные сюлпмары Б гoгyт GbiTii гол чены любым из1вестныМ способом, одна:( пред0 гючтнтельна ИолИ.мер.изаци  з водпой эмульсии . При это,м получают г родукты с высоким мо.лекул рным весо-м; молекул рный ве.с р; гулируетс  иутем вььбора температуры полимеризации , содержани  инициатора и jn-ion.i

агента переноса цени. Пол:имеризаци  в водной Э|Мульс. позвол ет та-лжс получить полимеры в .виде тюрошка путем, например, простого расиылСНИ  латекса, что удучшает дпепе ргиро:ваН1ие .полимера Б в основной BCi:o нив:ающейс  ко:мпозиции.

Удобный способ .введени  полимера Б в осногзиой терМОпластичпый материал зак.тючаетс  в пмриготовленид люропикообразной смеси в скоростно.м с..месителе. Введенаю Beneiinваюгцей доба:В Ки, напр-имор азосое1дине|НИЙ, ги-др,ази.дов, а:МТ11НОШ трИтов или просто бикарбонатов или океалатов, а также других добавок, .например стабилизаторов, антиокислител .ей, смазок, пластификаторов, антпстатичеаких агентов, аге-итсш абразова:и|И  зародышей , вещеста дл  придани  огнестоЙ коет1, на1пол1т1телей и .красителей также -может осуществл тьс  -на скоростном смесителе.

Ес.ти ОНовной тер.моплаетичный материал получен эмульспонным способОМ, целесообразно смещивать его со -вторы.м лтол-н-меро.м .в виде латекса, в результате чего получают од}10родную смесь.

Другой способ тголучени  однородной с. меси основного термоиластич ного матер 1-ала с до.ба(вочным полИмером заа лючаетс  .в полимеризации одного ,из этих :камдонентов -в npinСутст;ВИ1П другого.

В качестве полимеров, исптользуемых по

5 изобретению, могут быть .прлменепы следующие:

если основной полимер А представл ет собой го1МО ГЮЛИМер стирола, иногда усиленный эластомерОМ, то целесообразно использовать

0 в качестве до;п.олнительного етоллгаера Б го мополимер .стирола или сополимер 1стирола с метилметакрилатом;

если основной .полИМер А .представл ет собой соиолммер стирола с акрилонитрило.м йл;п

5 тройной со.по имер АБВ, то целесообразно использовать IB качестве дооа)вочного полимера Б сополимар стирола с акрилонитрилом. В друпих случа х, в частности в наиболее сложных, :когда термопластпчный ;материал А состоит 1ИЗ омолообразного тюл мера, содержащего .несколько мономеров, стирол или а-метилстирол , а-к.рилонитрил млш Мета1кр;илс нитрил , ,метилмета1К1рилат в разных соотношени х , этот лолимер Может быть усилен также пртгвитым «ли :не1при1витым эласто мером; выбор добавочного иолгимера Б определ етс  его совместимостью со смолистым иолимером материала А, а также эко«0Мичео: ИМи соображени лги . П.рИмер 1. Получение 1иол)ист1ирола (ПС) с высоким молекул риым весом. Реактор залолн гот эмульсией следующего состава (в вес. ч.) Стирол Вода Тетра1:1р011Ял,беНзол:::ульфэиат натри  Персульфат кали  Бикарбонат иатри  Смесь нагревают, иеремешива , 2 час ир; темиературе 70°С, затем еще 30 мин ири температуре 80°С дл  завершени  реакции. После высушивани  латекса получают 98 вес. ч. полистирола с истинной в зкостью (V- I) 4,2д.11г тпзи измерен1ии в бутаноне при теМИературс 25°С (,5. 10 с/ 0,635), что соответствует .молекул рному весу около 7 10. Если в этот состав добавл  ют 0,015 вес. ч. тетраироиилмеркаптана, то иолучают 11олистирол с истинной в зкостью 2,7 дл/г, что соответствует молекул рному весу 3,2 10. Пример 2. Получение со.полимеров стирола с ак)рилоиитрилом (САП) с высокилг молекул рным BecoLM. Реактор залолн ют эмульсией следующего состава (в вес. ч.): Стирол Акрилонитрил Вода Тетр а п р о пил б ей 3 ол сульфонат натри  Персульфат кали  Бикарбонат иатпи  Процесс ведут по ири-меру 1. Получают 98 вес. ч. -сополимера с агстинной в зкостью 10,3 дл/г при из.ме тении в бутаноне при температуре 30°С (К 36 . 10-5, а 0,62), что соответствует молекул рному весу о.коло 14 10°. Если в этот состав добавл ют 0,025 вес. ч. тетрапропилмеркаитана, то -получают сополимер с истинной в зкоетью 4 дл/г, что соответетвует молекул рному 1весу около 3 10. Пример 3. Получению сополимеров стирола с метилметакрилатом (С-ММА) с высоКИМ молекул рным весом. о реактор запружают эмульсию следующео соста-ва (в вес. ч.): Метил метакрилат Сти-рол И а трч I и те тр ал I р оии л бензолсульфонат Персульфат Кали  Бикарбонат натри  роцесс ведут тю примеру 1, получают 8 вес. ч. сополимера стирола с Метилметакриатом (С-ММА) с ИСтиниой в зкостью 6,5 d.i/г ри измерении в бутаноне -при темиературе 5°С, что соответствует молекул рному весу ,1 . 10°. При добавлений в эту комиозицию ,025 вес. ч. тетрапропилМеркаПтаиа Г1 олучают ополимер С-.ММА с .характеристической в зССТ по 3,1 д,/г, что соответствует -молекул рому весу 2,3 Ю. Пример 5. Получен1е сополимеров стирола с акрилонитрилом и метилметакрилом (САК-.) с высоким молску.т оным весом. В реактор загружают эмульсию следующего состава (в вес. ч.): . 1етилметг1кр;1лат Акрилон11трил Натрпйтет 1апро: и.тбензолсу .1Ь(ронат Персульфат кали  Бикарбонат иатр1и  Процс: провод т ,о 1. Получают ч. сопол.пмсра C.ЛП-...Л с хара.кте98 вес. ристической в зкостью 8,9 дл/г при измерении IB бутаноне ппп темпепатуое 25°С. П;:1П добавлении в эту комюзицию 0.030 вес. ч. тетрапроп1 лмеркаптана получают сопол1;1мер С.ЛП-МЛ А с пстиинои в зкостью 4,3 дл/г. Исследовани  обоих по;1ученных та:КИМ образом продуктов посредством .хроматографпи }ia гпомицаемом теле показывают , что оба иро.дукта имеют мол вес. 2 . 10. П ip и м е :р ы 5-10. Экструзи  про(ЬилеГ|  чеи.стой структуры на основе полистирола. ЭкструЗ|Ией иолучакгг цплиндр.пческщ) ирумм по методу, оиисанном то.к диаметром во (Р ЦУ СКом патенте Ле 1498620 и позвол юи1ему получать облегченные профили с плотной коркой на поверхности, использу  различные ia основе торгового нол 1стирола с доб;1влением полистирола высокого молекул рного веса, полученного согласно нримеру 1, без него с истинной в зкостью 4.2 дл/г в бутаноне при 25°С. Примен ют смеси следующего состава (в вес. ч.):

OCHOBHOil 1к)Л11СТИ.рОЛ

Дополнительный полистирол (

Б|И|1 арбонат иатри 5

Стеаринова  кислота0,1

ПарафИновое масло0,025

Дл  приготОВлеИИ  комлоз ц ги :ИСиользуют ооновной п доиол нительный -иолактцрол с высоким -молекул рным весом в 11аз.ных соотиоШеии х , причем в 1ие|р:вой испытани  ис.гюльзуют в качестве основного полистирола ВСнегашаютцийс  иолисти1 юл в зиде бисера иод торго вой мартюй С 20, во вто.рой .серии исиытаний - всиеииваювдий-с  удароирочный иод то,рго1вой маркой Лорхасел С 124.

ЭКСтрузиониа  устатшвка cocToaiT из: экструдера Андуа.р диаметром (D) 40 мм, дл иной 20 D, со шнеком RB 30 дл  людачи термо .иласта в И0|рош ке; трубчатой фильоры BHyTpeHiHiHM диаметром 31,8 мм и .до,р:иа до1аметро .м 27,2 мм; калибрО|30чиого устройства внутрен-ним диаметром 32,3 мм, дл1ииой 210 мм, т;|риставлеН110го к cjwiabc-pc и охлаждаемого циркулирующей с ,иостоЯИ:иы расходом водой; охлаждающей вод ной дли«ой 2 м; гусеничного т иуитего устройства с «аучужовЫМИ ззень ми.

Экструзию .ведут ир; следующих параметрах: ско)ость вращени  шнека 50 об/мин. охлажден;ие иднека - гзодой при иосто нио.м расходе, ири темие|ратуре на выходе 50° С; температуру но экст)удера выбирают таким образом, чтобы обеспечить хорощую пластЕка-цию; темгтсратура И10 длине э-кструдера от конца к головной части 110-155- 170-170° С, температура головки 130° С, температура фильеры 120° С.

ПрИ испытани х параметры экструзии ,иосто 1}гные и определ ют лгакспма.тьную скорость отт жки Жгута, чтобы Oin полньгм, заНИ|Сыва  Соответстзуюиии объеМ:1ый .

В табл. 1 сгризедены полученные резу; ьтаты .

011)емнь1М весом га  in о-в решенном часовом

3 з1ХОДС.

При .4 е р ы 11 -14. Э,ксгрузи  (|зплсй ИЗ Пспененного ио,т1 стирола.

Экструдируют в услоВПЯх ,:рпмер-ов 5-10 те :-кс составы, что и в иредлдуигих vip HAieра; : , с той только раз ницен, что вместо дополнительного полИстирола ир:мен ют те же количества соиол-имера С-МД1А, подучеииого СОГЛП.СНО триме|Г1у 3.

Результаты 1:р;;ве:1,сны в табл. 2 (дл  cpaRipiMiH .1 торены примеры 5 п 8).

Номер FipiiMej)a

100 90 80 ---

I

- : - - М 00 90 .SO

О 10 20

i.

II:, таб,1. 2 зи,т,пс), что в ведеП|:1е соиолпмер ,;з . с выс().к;им молеку,т риым :5есом 3 обычный Илц у;1,аро.1рочпый по.тисгиро.ч ::оззол ет : О:Выснть пспеп.швасмость комиоиеитоь: :1олучают Прут,ки с меньиигм oбъe nbi: i весом ири высокой .иро извод:;тольио:ти.

Пример 15-17. Зкструдпруют K: M:IO: : ц;:-и -па основе АБВ {тройного сополимера а; р;1Л;}питри.,а, бутад1: епа и сти:)ола), продззиемого ::иД Т0;;)гг1вой марко Лорь-;;глит ,1А; 3 качестзе допо..ч зиого :io;inMCipa П ,:пользуют cciioniiiMop сти-рола с акрилон1 трилОМ (С.АП), .по.лучепиый с:)г,чаСпо np-iiMep 2. П;-::,си 10г то же ;)бо)Лдо.ваппе, чт) и в :ion

Бисер Лоркпсел С 120,

вес. ч.

Бисер Лоркпсел С 124,

вес. ч.

Дополнительны ; полистирол

иетгин.   п зкость 4,2 с/.;г

(V. ), вес. ч.

Л1аксп. скорость чыт жки , см мин

Добавление полистефола е высоким молекул рным весом в обычный ::-1л и удар|опрочиый полшстирод иозвол ет улучщить всиен.иАБВ ii0pi):-:ox (.Чоркарил ,1.), лес, ч. До::;}Л11итсль)1ии иолпУср: ,ia СЛИ и iioioiiiKc (V. fl г|. пес, ч. Ь ; ; ппо:;пт натри ,

вес. ч л a :c :aль:: : скорость

1;ьггг:-к;;и. c.:.::i:n Оъе. ;ес потного

жгута

OUIKM:: пь:хот, кг /ас