Наполненная полимерная композиция

 

Изобретение относится к наполненным минеральным наполнителям полиолефиновых композиций, которые могут быть использованы для изготовления прессованием и литьем под давлением различной тары и корпусных изделий. Изобретение позволяет повысить относительное удлинение при разрыве (для полиэтилена низкого давления - до 3 8%, для полипропилена - до 40%), ударную вязкость и атмосферостойкость, что достигается использованием композиции, включающей полиэтилен низкого давления или полипропилен, карбонатный наполнитель и модификатор, представляющий собой смесь 1 мае.ч. резинового порошка с размером частиц 1-300 мкм с 1-3 мае.ч. порошка смеси бутадиенстирольного каучука с содержанием стирола 30 мае.ч. и стиролбутадиеновой смолы с содержанием стирола 65 мае.ч. на 100 мае.ч. полимера в массовом соотношении 1:(0,05-0,25) со степенью структурирования 70-80%, содержанием талька 3-15% и размером частиц 10-300 мкм, при следующем соотношении компонентов, об.%: полиэтилен низкого давления или полипропилен 70-80; карбонатный наполнитель 12-24; модификатор 4-12. 5 табл. СО с о 00 о VI ю ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О

4 О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 441 7239/05 (22) 26. 04. 88 (46) 30. 09.91. Бюл. У 36 (71 ) Опытно-экспериментальный з авод полимерных изделий, Московский институт тонкой химической технологии им. M.Â.Ëoìoíoñîâà и Опытное хозяйствоо Приморское" (72 ) В.П. Скв орцов, П. П. Иер стнев, В. Н. Кулезнев, Л.П. Халиулина, А.И.Непомнящий, В.П.Букин и И.Е.Махова (53) 678. 742 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 287565, кл. С 08 L 23/18, 1968, Авторское свидетельство СССР

N- 897799, кл. С 08 L 23/06,. 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ф 563811,. кл. С 08 L 23/06, 1973.

Наполнители для полимерных компо- . зиционных материалов/Под ред. Г. С. Каца, Д. В. Милевски, M. Химия, 1 981, с. 138-144. (54) НАПОЛНЕННАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ (57) Изобретение относится к наполненным минеральным наполнителям полиолефиновых композиций, которые могут

Изобретение относится к наполненным полимерным композициям, а именно к композициям полиолефинов — полиэтилена, полипропилена с минеральным— карбонатным и дисперсным эластичным наполнителями, которые могут быть использованы для изготовления прессованием и литьем под давлением различной тары и корпусных изделий.,, SU,, 1680729 А1 (Sl)S С 08 0 23/02, (С 08 Ь 23/02

9:06), С 08 К 3/26

2 быть использованы для изготовления прессованием и литьем под давлением различной тары и корпусных изделий.

Изобретение позволяет повысить относительное удлинение при разрыве (для полиэтилена низкого давления — до 38Ж, для полипропилена — до 40%), ударную вязкость и атмосферостойкость, что

;достигается использованием композиции, включающей полиэтилен низкого давления или полипропилен, карбонатный наполнитель и модификатор, представляющий собой смесь 1 мас.ч. резинового порошка с размером частиц 1-300 мкм с 1-3 мас.ч. порошка смеси бутадиенстирольного каучука с содержанием стирола 30 мас.ч. и стиролбутадиено- а вой смолы с содержанием стирола 9

65 мас.ч. на 100 мас.ч. полимера в (/) мас со в о м соотношении 1: (О, 05-0, 25 ) со степенью структурирования 70-80Х, содержанием талька 3-153 и размером частиц 10-300 мкм, при следующем соотношении компонентов, об.Ж: полиэтилен низкого давления или полипропилен

70-80; карбонатный наполнитель 12-24; (, с ,модификатор 4-12. 5 табл. 00

Цель изобретения — повьппение

t относительного удлинения при разрыве, ударной вязкости и атмосферостойкости.

В композиции используют резиновый . порошок с размером частиц 1-300 мкм, полученный по любому реализованному в промьппленности способу, например резиновый порошок марки ПР 03, полу1680729 ченный твердофазным экструзионным из мельч ением вулк аниз он а нных ре з ин.

Порошок смеси бутадиенстирольного каучука и стиролбутадиеноной смолы со степенью структурирования 705

80 . (содержание гель-фракции) выделяют из каучуковой крошки БС-П, заправленной антиагломерантом (тальком) путем просеивания ее через сито со стороной ячейки 300 мкм.

В композиции используют порошок с размером частиц 10-300 мкм. Каучуковая крошка БС-П вЂ” отход производства бутадиенстирольных каучуков и

15 смол, образуется н виде коагулюма при производстве бутадиенстирольных латексов и представляет их высокомолекулярную (структурированную) фракцию, выделяется на накуумно-сушильном агрегате с одновременной обработ-! кой антигломерантом. В качестве кар бонатного наполнителя используют карбонат кальция и его природные производные, такие как мел, кальцит, известняковая мука, ракушечник и др, с размером частиц 2-40 мкм, влажностью

0,5 . и содержанием карбоната кальция или его смеси с карбонатом магния (доломит) 90-95 .

Предлагаемую композицию получают введением наполнителей в расплав

ПЭНД или ПП на смесителях типа "Бенбери или одно-двухшнековых гранулято— рах-смесителях. Предварительно в ло—

35 пастном смесителе прн комнатной тем пературе готовят смесь резинового порошка с порошком иэ крошки ВС-П. Время смешения 15 мин.

Пример 1. В смесительную ка- 40 меру объемом 4 10 м смесителя "Бенбери", нагретую до 160-170 С, загружают 26,7 кг (80 об ° %) ПЭНД, например марки 20908-040. После перехода

ПЭНД н расплав в смесительную камеру последовательно загружают 10,5 кг (12 об. .) изнестняконой муки с размером частиц 2-20 мкм и 2,8 кг (8 об. ) предварительно приготовленной смеси резинового порошка с размером частиц

1-300 мкм с порошком иэ каучуковой

50 крошки БС-П с размером частиц 10300 мкм в массовом соотношении 1:3, Общее время смешения 20 мин, Полученную композицию перерабатывают н изделия прессонанием и литьем под данле55 нием.

Образцы физико-механических испытао ний готовят прессованнем при 165 — 175 С и давлении 10 МПа, при выдержке на

1 мм толщины образца 5 мин и охлаждении под тем же давлением со скоростью

20.1 3 С/мин до 40-50 0.

Пример 2. В смесительную камеру смесителя типа "Бенбери" объемом

4 ° 10 м нагретую до 180-200 С, загружают 20, 2 кг (70 о б. % ) ПП, например марки 21060. После перехода ПП в расплав н смесительную камеру последовательно загружают 17,7 кг (24 об. ) мела с размером частиц 2-40 мкм и

2,1 кг (6 об. ) предварительно приготовленной смеси резинового порошка с размером частиц 1-300 мкм с порошком из каучуковой крошки БС-П (размер частиц 10-300 мкм) в массовом соотношении 1:1,5. Общее нремя смешения

20 мин. Полученную композицию перерабатывают в изделия прессованием и литьем под давлением.

Образцы для физико-механических испытаний готовят прессованием при

185-190 С и давлении 10 МПа, при выдержке на 1 мм толщины образца 5мин и охлаждении под тем же давлением со скоростью 20+3 С/мин до 60-70 С. о

Приготовление предлагаемой композиции на основе ПЭНД на одно-двухшнеконых грануляторах-смесителях провоо дят при 179-190 С а на основе ПП— о при 200-230 С. Проводят определение физико-механических свойств композиции: относительного удлинения при разрыве и прочности при растяжении, ударной вязкости по Шарпи без надреза, модуля упругости при растяжении.

Данные приведены в табл. 1-5.

Формула из обре тения

Наполненная полимерная композиция, включающая полиэтилен низкого давления или полипропилен и карбонатный наполнитель, о т л и ч а ю щ а я— с я тем, что, с целью повышения относительного удлинения при разрыве, ударной вязкости и атмосйеростойкости, она дополнительно содержит модификатор, представляющий собой смесь

1 мас.ч. резинового порошка с размером частиц 1-300 мкм с 1-3 мас.ч. порошка смеси бутадиенстирольного каучука с содержанием стирола 30 мас.ч и стиролбутадиеновой смолы с содержанием стирола 65 мас.ч на 100 мас.ч.

1б80729

Полиэтилен низкого давления или полипропилен

Карбонатный на5 полнитель

Модификатор полимера в массовом соотношении

1: (0,05-0,25) со степенью структурирования 70-80Х содержанием талька

3-15Х. и размером частиц 10-300 мкм, при следующем соотношении компонентов об,Х:

70-80

12-24

4-12

Таблица!

Содержание наполнителей в композиции, об.Х

Свойства композиции рр п/п

Содеркание полиэтиле на низкого давления, об.й

Модуль упругости при растяше"

BBH

ИПа

Порошок иэ каучуковой крошки БС-П с размером !

0-300 мкм

Резиновый порошок с размером частиц

1-300 мкм

Карбонатный хаполнитель (известняковая мука с размером частиц

2-20 мкм) . тносительое удлиение при азрыве, Композиция на основе полиэтилена низкого давления

Не разрушает- 800 ся

40 820

36,2 930

43,6 850

28 1000

ke разрушается 800

42,4 780

16, 2 1200

Не разрушается 850

30,2 1030

34i6 970

Не разрушается 890

l2

Контрольные примеры

12

6, а .Порошок смеси бутадиенстиррльного каучука с содершанием стирола 30 мас.ч. и стиролбутадиеновой смолы с содершаннем стирола 65 мас.ч. на 100 мас.ч. полимера в массовом соотношении 1:0,05 со степенью структурирования 75Х; содержанием талька !ОХ.

3

5

7

9

11

12

13

1

3

5

7

9

1О

11 !

13 !

4 !

16

17

18

19

73

78

70.

12

15 !

13

13

24

18

16

l2

14

12

14

18

18

24

4

1,5

5

4

3,6

2,4

Э

2

3

4,5

5

8

5,4

3,6

6

32

28

24

36

12

28

1О

4

58

61

63

138

142 . !

54

22

18

38

19

12

28

17

33

1О

1 li!

7,7

4,4

Не разрушается е

It о о н

32,2 25, 4

Не разрушается

27

15,8

Не разрушается

30,5

21,7

Не разрушается

12,4

18,0

1370 I 100

1680729

Таблица2

И!Ф п/п

Содержание наполнителей в композиции,об,X Свойства композиции

Содержание полипропилена, об ° Х

Карбонатный наполнитель (мел) с размером частиц

2-40 мкм

Резиновый порошок с размером частиц

1-300 мкм

Порошок из каучуковой крошки БС-П с размером частиц

10-300 мкм

Относительное удлинение при разрыве!X

Ударная вязкость по

Шарпи беэ надреза, кПж/м

Модуль упругости при растяжении, МПа

Композиция на основе полипропилена

2,4 3,6 20

6 Ь 33

24

24,3

Не paspymeется

32,4

Не разрушается

1040

21

24

920

960

5

3,6

3

5,4

28,6

Не разрушается

30,7

Не paspymaется

16

2

4,5

1,5

1030

24

10 80!

930

Контрольные примеры

1 80

2 75

3 70

4 80

i8

1О

1Ь

13

8,5

Не paspymaется

690

Композиции по прототипу

II

11 !

tl

24

18

24

6

6

14

22

18

930

17

18

19

12

14

24

1050 ! 030

880

8 6

980 .

80

35

Порошок смеси бутадиенстирольного каучука с содержанием стирола 30 мас.ч. и стиролбутадиеновой смолы с содержанием стирола 65 мас.ч. на 100 мас.ч. полимера в массовом соотношении 1:0,05 со степенью структурирования 75X., содержанием талька 10Х.

5 75

6 1 70

7 80

8 75

9 70

10 70 . 11 70

12 70

l3 70

33

41

102

12

18

21,5

28,2

Ие разрушается

24,8

22,0

Не разрушается

30,2

26

23,4

Не разрушается .

475 . 450

1000

1680729

Т а блиц а 3

Коэффициенты старения

Содержание полиолефина

Содержание наполнителей в композиции, об.Х

УВ пп

Резиновый порошок с размером частиц

1-300 мкм полиэтилена

2

Композиция на основе полипропилена

:12 4 4

21 3 6

0,75

0,80

0 05

0,01

0,80

0,76

0,30

0,27

%.

Порошок смеси бутадиенстирольного каучука с содержанием стирола 30 мас.ч. и стиролбутадиеновой смолы с содержанием атирола 65 мас.ч. на 100 мас.ч. полимера в массовом соотношении 1:0,05 со степенью структурирования 75Х, содержанием талька 10Х. ñ

К(- = --— о — коэффициент изменения прочности при растяжении в процессе старения;

Е

К

6 Ео коэффициент изменения относительного удлинения при разрыве в процессе старения;

6е, — прочность при растяжении и относительное удлинение при разрыве образцов до старения;

G бс- прочность при растяжении и относительное удлинение при разрыве

С состаренных образцов

2

4

6

75.

100 (чистый

ПЭНД) 80

100 (чистый

ПП) Карбонатный наполнитель (мел с раз . мером частиц

2-4 мкм) Композиция

12

16

30 на основе

2

Порошок из каучуковой крошки

БС-П с размером частиц

10-300 мкм низкого давления

1,12 1,0

1,06 0,95

1, 14 0,80

1,12 0,87

0,40 О,!О

0,40 0,10

0,30 О, 10

0,40 0,01

12 ьяоп

1 а Ъ

Id: 0 о д

К5

Д Са л о хх а! "ах И

ОООО О с Е<

o e О е м со 0 О О Е с! сЧ л Е -Ф

СО С! ЛО С!С! С! Ч О СО 0

СОСО СО -а — а — »- Ch CACAO÷-сА

Ц 5О

0

6)

cd

9 с6»

ХН!

1 а 5 сч

cd Х л g х

ОdIЭЙ

И о 0 Х

Ь

g

О. М л 0 со

dI I I 1 л л л л

Э cd= - "- "О 0 со л Н I I I мсч !с4

1 Ъ

m сб а

I !!

1 Ж

m х о о а g

М cdm

Е с(х ! х о

v1 VX х о,с! о х

М

Е М /1 сО сЧ ф л л л л бСО Л 0

Ц а»- ч»»л

Х С!

dJ О, у м

1 х

cd !

О ММСО 1 м -а м х х

М CO GQ с1 с М сч сч

Е

g ойо11ХИ м

О. Cd 0 I V I ояоао3ао х х мс0 а 0 О 0 0 л л л л мс1мм о

Сч 0 0 0 0 о

1 1 о о

Х а Ц

С2 Cd C4

О

Ю м

Nсч а

1 1 сч сч ф а Е

И C4W о о. и х 1 осе

C4g Х

g A cd

Ю g I-4 и э v

С!

Ф о . х

1 c4 v 1 о

1- О

Z С1сч о ь

0,ЬсЧ сч

1 1 - I I

1 сЧ

Е

m Е я аK

1. О

О б сс! 1 а СЧ сЧ О

I - 1 1, 1 с 1

m о.й

pgvg ь

М ХФ ааРс! сч

» ь

I 1 сЧ

g 3 N3 а, х аа6ч

0 1

О !

I сч .4

I l I сЧ 1 сч

1 I ь

I сч

I Э ф

v ! о ! л е1 ж ож х 64 Ф х жВ: о Ф о х х о Ио о Id х о х ы m o

ОООЕЕ сооосоc л аю лл

Л СО

СЧ М б 1/ W C» СО !

Х 1 о 1

1!

Ы 1

Х 1

Б» 1 х 1 х

Э I х 1 х

-с -а

Ь сЧ cd М МСЧ о о М

Х I I 1 - I 1 о

Ц

Х I 1 -- 1 I I о

М сЧ а

I - 1 1 I СК I 1 1

О ООО ОООО О

СО OOCOOO Лr ЛC CO м м сч см

О л

Ж

И

О х

5 о

Х

Ф о

m о

14! 680729

1

1 иЪ 1

1 !

О с Ъ Ф И л

00 СО 00 ф СО

° Ф ° ° a

ОООО

Х

I 3

И(.

ФО

СО

С4 а

О

CO

0 а

4 .О

О О О

NОИ

О О

С4с С4с

О

В

О

О

Х

ФОЛ а a °

СЧ ФсЪ

С Ъ Сс4 М

О

Х

В

О

ФХ

О

В

О 1 1

Ц

В

cd

О СО

4 сЧ

О

Х

Х

4ХЪ О

О

И ФО аФ иЪ с"Ъ

М СЧ СЧ с 4

1-03344 иЪО И

СФЪ Ф М б

О ОиЪ

00 Л

Х

О б

О И

Л

О О и Ъ О

ЛООЛЛ

О О и Ъ О О

Л CO Л Л 00

О

Х иъ

О О

Х

О

И0!И

ОИИО

С 4 О а ° a a

ОООО

О И

С 4

a a

О О

И О иЪ

О сЧ

° а а

ООО

a 40 а

О О

И О

Ю

4C I 3 A 0A CC 1« 4Ч

43 В5 иЪИсОЛОСЧ О ф 00 00 00 ССЪ СП а a a л

ОООООО О

00OcOOOcO сС4

О О ° О CO

a a а а а а

Ф ° О

OOO

1 ОООмсччь О

М иЪ 0 О О О СЪ

ОЪ О\ О\ СС\

С 4 С 4 СЧ N CO

° а а а а сО СО W О СаС ф

С Ъ С Ъ М С Ъ W СЧ

ОИОМф О

С Ъ CV СЧ С4

ИО И ДО с Ъ М

1 О О

1 00 Л

Л О О иЪ СЧ

00 CCC CO 00 Ссс

* а а а °

ООООО

СО

04

В и

Я

3

С.)

Ъ4Ф

2

O

О

Л

1 ф