Порообразующая композиция для вспенивания полимерных материалов

 

Использование: для получения вспененных полимерных материалов. Сущность изобретения: в составе порообразующей композиции наряду с азодикарбонамидом и оксидом цинка содержится соединение, выбранное из группы, включающей: пентаэритрит, малеуровая кислота, фталеуровая кислота, ω, ωʹ -гексахлор-п-ксилол в количестве 10 100 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. азодикарбонамида. 4 табл.

Изобретение относится к области производства порообразователей и получения вспененных полимерных материалов.

Известно, что для вспенивания полимерных материалов широко используется нетоксичный азодикарбонамид (ЧХЗ-21). Температура разложения азодикарбонамида 195-240^оС, что значительно выше температуры переработки большинства полимерных материалов в изделия (140-190^оС), и поэтому его эффективность низка. Для снижения температуры разложения азодикарбонамид используют в смеси с модификаторами.

Известно использование в качестве модификаторов азодикарбонамида водорастворимых солей роданистоводородной кислоты, мочевины. Однако композиции, содержащие указанные модификаторы, недостаточно эффективны.

Наиболее близкой к изобретению по совокупности признаков является композиция, состоящая из азодикарбонамида и оксида цинка в качестве регулятора температуры разложения, при следующем соотношении компонентов, мас.ч. азодикарбонамид 100; оксид цинка 15-1500.

Данная композиция имеет температуру разложения ниже, чем индивидуальный азодикарбонамид, но недостаточно низкую для использования ее во многих полимерах.

В основу изобретения положена задача создать высокоэффективную порообразующую композицию с достаточно низкой температурой разложения и высоким газовым числом.

Эта задача решается за счет того, что композиция, включающая азодикарбонамид (ЧХЗ-21) и оксид цинка, дополнительно содержит модификатор, в качестве которого используется ω,ω'-гексахлор-n-ксилол, пентаэритрит, фталеуровую и малуровую кислоты, цинковую соль ε-ураидокапроновой кислоты, при следующем соотношении компонентов, мас.ч. Азодикарбонамид 100 Оксид цинка 10-100 Модификатор 10-100 Пентаэритрит, фталеуровая и малеуровая кислоты используются в химической промышленности, как полупродукты [1] ω, ω'-Гексахлор-n-ксилол известен как ускоритель вулканизации каучуков [2] Цинковая соль ε-уреидокапроновой кислоты используется в качестве вспомогательного вещества в текстильной промышленности [3] Применение перечисленных веществ в качестве модификаторов позволяет повысить эффективность порообразования, снизить дозировку дефицитного азодикар- бонамида.

Композицию готовят механическим смешением компонентов и используют в виде порошка или порообразующего концентрата. Порообразующий концентрат представляет собой гомогенизированную смесь полимерной основы и предлагаемой композиции при следующих соотношениях компонентов, мас.ч. полимерная основа 100; порообразующая композиция 5-50.

В качестве полимерной основы могут быть использованы полиэтилен, сэвилен, поливинилхлорид. Полимерная основа может содержать пластификаторы, наполнители, лубриканты, стабилизаторы, в том числе С-1281 (ТУ 6-22-232-88) и смесевой стабилизатор 2147 (ТУ 6-22-270-91) и другие целевые добавки.

П р и м е р ы 1-13. Определение температуры разложения и газового числа порообразующей композиции.

Механическим смешением готовят смесь азодикарбонамида (ЧХЗ-21) с оксидом цинка и модификаторами в соотношениях, указанных в табл. 1. Навеску 0,1 г смеси помещают в пробирку прибора для определения характеристик порообразователей и по известной методике (ТУ-113-38-110-91) определяют газовое число и температуру разложения (газовое число количество газа в миллилитрах, выделяющегося при полном разложении 1 г порообразователя, температура разложения температура, при которой выделение газа происходит с максимальной скоростью). Результаты определений приведены в табл. 1.

Из приведенных в табл. 1 данных видно, что предлагаемые модификаторы снижают температуру разложения изодикарбонамида и способствуют более полному его разложению, т. е. увеличивают газовое число. Так, азодикарбонамид, модифицированный оксидом цинка, разлагается при 180^оС с выделением 100 мл/г газа (пример 1), а модифицированный мочевиной разлагается при 165^оС, но при этом резко уменьшается газовыделение (пример 2). Введение в композицию предложенных модификаторов приводит снижению температуры разложения до 150-165^оС, и газовыделение при этом составляет 110-170 мл/г (примеры 3-9). Исключение из состава оксида цинка приводит к повышению температуры разложения и снижению газового числа (примеры 10-13).

П р и м е р ы 14-17. Приготовление концентрата.

Приготовленную механическим смешением смесь полимера с целевыми добавками и порообразующей композицией, состав которой приведен в табл. 2, подвергают экструзии при температуре, ниже температуры разложения композиции, с последующим охлаждением и гранулированием экструдента.

П р и м е р ы 18-26. Определение эффективности порообразования.

В бункер экструзионной машины загружают смесь, состав которой приведен в табл. 3. В смеси варьируется дозировка модификатора, тип модификатора и способ введения порообразующей композиции в полимер (концентрат или порошок).

Параметры экструзии: температура по зонам, ^оС: зона дозирования 160 зона пластикации 170 зона выдавливания 175 головка 180 число оборотов шнека 60 об/мин.

У полученных образцов пенополипропилена определяют кажущийся объемный вес по ГОСТ 409-77. Результаты определений приведены в табл. 3. Приведенные в табл. 3 данные показывают, что кажущаяся объемная масса образов пенополипропилена, полученных с предлагаемой порообразующей композицией, ниже, чем с известной (пример 18). Способ введения композиции в полимер не влияет на величину кажущейся объемной массы, т.е. не изменяет эффективности композиции (примеры 19 и 21).

П р и м е р ы 27-35. В бункер роторного литьевого агрегата загружают смесь, состав которой приведен в табл. 4.

Формуют пористые подошвы при температуре гильзы по зонам, ^оС: I-168, II-170, III-175, головка 175. Значения кажущейся объемной массы полученных подошв приведены в табл. 4. Приведенные в таблице данные показывают, что кажущийся объемный вес образов пенополивинилхлорида, полученных с применением предлагаемой порообразующей композиции (примеры 27-29, 31-35), на 15-25% ниже, чем у образцов вспененных известной композицией (примеры 30). Величина кажущейся объемной массы не зависит от способа введения порообразующей композиции в полимер (примеры 27 и 34).

Порообразующая композиция может вводиться в полимер как в виде механической смеси, так и в виде концентрата. Использование концентрата предпоч- тительнее, так как обеспечивает улучшение санитарно-гигиенических условий труда.

Формула изобретения

ПОРООБРАЗУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ВСПЕНИВАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающая азодикарбонамид и оксид цинка, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит модификатор, выбранный из группы, включающей пентаэритрит, малеуровую кислоту, фталеуровую кислоту, цинковую соль ε -уреидокапроновой кислоты, w, ωʹ -гексахлор-п-ксилол, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Азодикарбонамид 100
Оксид цинка 10 100
Модификатор 10 100

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3