Полимерная композиция

 

Изобретение относится к составу полимерной композиции на оcнове непластифицированного поливинилхлорида (ПВХ), применяемой, например, для получения профильно-погонажных изделий (оконные и дверные блоки) с повышенными прочностью на излом и светостойкостью. Для увеличения прочности на излом и светостойкости без ухудшения термостабильности заявляемая полимерная композиция содержит, мас. ч. : ПВХ 100,0, стабилизатор, включающий, мас.%: арилсульфамидокапроновая кислота 28,0 - 55,0; окись свинца 20,0 - 47,0; стеарат кальция - остальное, 2,5 - 6,0, наполнитель 1,0 - 10,0; смазка 0,2 - 1,5. Дополнительно полимерная композиция содержит 3,0 - 20,0 мас.ч. сополимера метилметакрилата или хлорированного полиэтилена.

Предлагаемая полимерная композиция характеризуется следующим комплексом свойств: прочность на излом составляет 460 - 4580 циклов перегибов на 180^o до разрушения образцов, степень сохранения первоначальной окраски 0,84 - 0,95, термостабильность (t = 190^oC) 40 - 70 мин. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к составу полимерной композиции на основе непластифицированного поливинилхлорида (ПВХ), применяемой, например, для получения профильно-погонажных изделий (оконные и дверные блоки) с повышенными прочностью на излом и светостойкостью.

Прочность на излом необходима прежде всего для сверления, фрезеровки и сварки профилей, монтажа и транспортировки блоков, особенно при низких температурах. Этот показатель можно оценить числом циклов перегибов на 180^o до разрушения образца. В процессе эксплуатации изделий из ПВХ происходит интенсивное изменение их окраски, связанное с деструкцией ПВХ. Поэтому сохранение первоначальной окраски (светостойкости) образца является необходимым условием для длительной и надежной эксплуатации изделий. Светостойкость удобно характеризовать отношением показателя белизны образца после светостарения к показателю белизны исходного образца.

Известна полимерная композиция, перерабатываемая в трубы, профили, облицовочные плитки, включающая на 100 мас.ч. ПВХ 2,0 6,0 мас.ч. металлсодержащего термостабилизатора, 0,3 1,0 мас.ч. смазки и 10,0 50,0 мас.ч. вискозы (1). Известна также полимерная композиция, применяемая для получения профильно-погонажный изделий, листов, труб, содержащая, мас.ч. 100 ПВХ, 1,0 5,0 термостабилизаторов, 2,0 8,0 аэросила, модифицированного 2,0 7,0% мас. ПВХ, 0,2 1,5 смазки (2). Другая известная полимерная композиция, включающая на 100 мас. ч. суспензионного ПВХ 2,0 6,0 мас.ч. термостабилизатора, 30,0 60,0 мас. ч. карбоната кальция, 0,3 2,0 мас.ч. смазки, дополнительно содержит 0,5 10,0 мас. ч. оксида цинка или диоксида кремния (3). При воспроизведении и испытании композиций (1 3) прочность на излом их составляет 30 180 циклов перегибов на 180^o до разрушения образцов, степень сохранения первоначальной окраски 0,40 0,65, термостабильность (t 190^oC) 15 35 мин.

Ближайшей к предложенной композиции по технической сущности является известная наполненная композиция, применяемая, например, для изготовления профилей, труб, композиционных материалов и других изделий, включающая на 100 мас.ч. ПВХ 1,5 3,0 мас.ч. трехосновного сульфата свинца, 2,5 3,0 мас.ч. двухосновного стеарата свинца, 1 100 мас.ч. карбоната кальция, модифицированного 5,0 15,0% мас. сополимера винилхлорида и акриловой кислоты с содержанием последней 0,1 10,0% мас. и 0,3 1,0 мас.ч. смазки (4). При воспроизведении данной композиции и испытании ее прочность на излом составляет 150 300 циклов перегибов на 180^o до разрушения образцов, степень сохранения первоначальной окраски 0,60 0,70, термостабильность (t 190^oC) 45 50 мин (см. таблицу, пример 33).

Для увеличения прочности на излом и светостойкости без ухудшения термостабильности предложена полимерная композиция, включающая поливинилхлорид, стабилизатор, наполнитель и смазку, отличающаяся тем, что в качестве стабилизатора она содержит состав, включающий мас.

Арилсульфамидокапроновая кислота 28,0 55,0 Окись свинца 20,0 47,0 Стеарат кальция Остальное при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Поливинлихлорид 100,0 Стабилизатор 2,5 6,0 Наполнитель 1,0 10,0 Смазка 0,2 1,5.

Дополнительно полимерная композиция содержит 3,0 20,0 мас.ч. сополимера метилметакрилата или хлорированного полиэтилена.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая полимерная композиция отличается от известной использованием упомянутого состава стабилизатора. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание полимерной композиции, характеризующейся следующим комплексом свойств: прочность на излом составляет 460 4580 циклов перегибов на 180^o до разрушения образцов, степень сохранения первоначальной окраски 0,84 0,95, термостабильность (t 190^oC) 40 70 мин (см. таблицу, примеры 1 32).

Повышенные прочность на излом и светостойкость без ухудшения термостабильности предложенной композиции по сравнению с известными техническими решениями обусловлены ее отличительным признаком использованием в рецептуре композиции приведенного выше состава стабилизатора при определенном содержании компонентов. Влияние этого признака на улучшение указанной совокупности свойств не вытекает из известного уровня техники, что позволяет, по мнению автором, сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

В качестве ПВХ полимерная композиция содержит, например, ПВХ суспензионный марок ПВХ С-6359М, ПВХ С-7058М, ПВХ С-7059М (ГОСТ 14332-78), блочный марки ПВХ М-6479У по ТУ 6-01-678-86; в качестве наполнителя полимерная композиция содержит карбонат кальция (мел, ТУ 21-РСФСР-143-76), двуокись титана (TiO₂, ГОСТ 9808-84), сернокислы барий (BaSO₄, ГОСТ 3158-75); в качестве смазки полимерная композиция содержит парафин (ГОСТ 23683-89), стеарин (ГОСТ 9419-78), фталевый эфир жирных спиртов C₁₆ - C₂₀ (ФЖС, ТУ 6-02-233-93). Полимерная композиция содержит сополимер, включающий, мас. звеньев 19,0 22,0 метилметакрилита, 44,0 49,0 бутадиена и 29,0 35,0 стирола (Инкар-27, ТУ 6-01-1188-79), сополимер, включающий, мас. звеньев 59,4 63,4 бутилакрилата, 35,6 40,0 метилметакрилата и 0,6 1,0 аллилметакрилата (Лакрис АТМ, ТУ 6-02-52-89), хлорированный полиэтилен с содержанием хлора 36,0 42,0% мас. (ХПЭ, фирма "Doro-Chemical", США). Стабилизатор получают смешением в смесителе без нагревания 280 550 г арилсульфамидокапроновой кислоты, 470 200 г окиси свинца (PbO, с размером частиц 20 50 мкм, ГОСТ 5539-73) и оставшейся части (до 1000 г) стеарата кальция (СтСа, ТУ 6-09-3957-75). Стабилизатор указанного выше состава представляет собой порошкообразный продукт с насыпной плотностью 0,90 1,10 г/см³ и Т_пл 85 95^oC. В качестве арилсульфамидокапроновой кислоты используют бензол-, толуол-, ксилол-, хлорбензолсульфамидокапроновые кислоты (БСАКК, ТСАКК, КСАКК, ХБСАКК). Кислоты получают по известной реакции соответствующего арилсульфохлорида с аминами (5). Арилсульфамидокапроновую кислоту получают следующим образом: 178 211 г арилсульфохлорида прибавляют к водному раствору натриевой соли ε -аминокапроновой кислоты (153 г соли в 400 мл воды) при температуре не выше 35^oC в течение 1,5 ч. Выдерживают реакционную смесь 30 мин при этой температуре. Выпавшую после подкисления сульфокислоту отфильтровывают, промывают и высушивают при температуре 80 85^oC. Получают 260 300 г арилсульфамидокапроновой кислоты с Т_пл 80 90^oC.

Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1 (по изобретению). В лопастной смеситель загружают 100 мас.ч. ПВХ С-7059М, 2,5 мас.ч. стабилизатора состава, мас. 45,0 ТСАКК, 30,0 PbO, 25,0 СтСа, 1,0 мас.ч. мела и 0,2 мас.ч. парафина и перемешивают компоненты при 90 95^oC в течение 25 30 мин.

Термостабильность определяют при температуре 190^oC по ГОСТ 14041-80.

Часть композиции вальцуют при 165^oC в течение 5 мин и прессуют в пластину толщиной 1 мм при 170^oC и давлении 200 кг/см². Ускоренные испытания на светостойкость проводят по ГОСТ 9.708-93 в ксенотесте аппарате искусственной погоды с ксеноновой лампой ДКСТВ-6000 в качестве источника излучения, водяной системой охлаждения и рубашкой из молибденового стекла при интенсивности УФ-излучения 37 вт/м² и температуре 55^oC. Контролируют изменение белизны образцов в зависимости от светостарения. Белизну образцов определяют по ГОСТ 896-69. Испытания в ксенотесте проводят в течение 1500 ч, делая съем образцов через каждые 100 ч с замером белизны образцов. Степень сохранения первоначальной окраски определяют как отношение показателя белизны образца после светостарения в течение 1500 ч к показателю белизны исходного образца. Оставшуюся композицию перерабатывают на экструзиометре при 160 175^oC в ленты шириной 15 мм, толщиной 1 мм. Из лент вырезают полосы и испытывают на перегиб на 180^o для проведения оценки прочности на излом по ГОСТ 13.5252-80. Прочность на излом оценивают количеством циклов перегибов до разрушения образца.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Примеры 2 32 (по изобретению). Пример 33 (для сравнения). Составы и свойства композиций приведены в таблице. Способ приготовления композиций и методы их испытаний аналогичны приведенным в примере 1.

Источники информации, упомянутые в описании.

1. Авторское свидетельство СССР N 1183514, C 08 L 27/06, опубл. 1985.

2. Авторское свидетельство СССР N 1421750, C 08 L 27/06, опубл. 1988.

3. Авторское свидетельство СССР N 1578154, C 08 L 27/04, опубл. 1990.

4. Авторское свидетельство СССР N 1002324, C 08 L 27/06, опубл. 1983 - прототип.

Неницеску К.Д. Органическая химия. М. ИЛ, 1963, с. 514.

Формула изобретения

1. Полимерная композиция, включающая поливинилхлорид, стабилизатор, наполнитель и смазку, отличающаяся тем, что в качестве стабилизатора она содержит состав, мас.

Арилсульфамидокапроновая кислота 28,0 55,0 Окись свинца 20,0 47,0 Стеарат кальция Остальное,
при следующем соотношении компонентов, мас.ч:
Поливинилхлорид 100
Стабилизатор 2,5 6,0
Наполнитель 1,0 10,0
Смазка 0,2 1,5.

2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит 3 20 мас.ч. сополимера метилметакрилата или хлорированного полиэтилена.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3