Термопластичная полимерная композиция

 

Изобретение относится к композициям на основе поликарбоната, конструкционные материалы на основе которого обладают высокими прочностными характеристиками, химстойкостью и стойкостью к атмосферным воздействиям. Композиция включает, мас. ч. : поликарбонат 70-80, сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола 20-30 и термостабилизирующие добавки: а) на основе циклических эфиров пентаэритрита, замещенного фенола и фосфористой кислоты 0,1-0,2, б) пентаэритрит-тетракис-[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-оксифенил)-пропионат] марки Irganox 1010 или его смесь с термостабилизирующей добавкой марки Irganox ХR-620 или Irganox XR-621 0,2-0,3, добавку, снижающую блеск - смесь полиметилфенилсилоксанов марки "Сополимер-5" 0,1-0,3 и пластифицирующую добавку - трифенилфосфат 1,5-2,0. Изобретение позволяет повысить прочностные характеристики, относительное удлинение, снизить блеск изделий на основе термопластичной композиции. 1 табл.

Изобретение относится к области разработок по созданию композиционных конструкционных материалов на основе поликарбоната. Поликарбонат обладает высокими прочностными характеристиками, стабильностью к атмосферным воздействиям, химической стойкостью. Однако переработка в изделия, особенно крупногабаритные, затруднена из-за высокой вязкости его расплава.

Улучшение этой и других характеристик достигается путем создания полимер-полимерных композиций: поликарбонат - термопласт - добавки.

Так, известна термопластичная полимерная композиция, содержащая поликарбонат, на основе бисфенола А, полиалкиллентерефталат, жидкокристаллический сополимер этилентерефталата и п-оксибензойной кислоты и акрилонитрил - бутадиенстирольный сополимер ("Термопластичная полимерная композиция". Андреева Т. И. , Юдакова Т. Н. , Колеров А. С. и др. Пат. России 2057152, кл. C 08 L 69/00 // (С 08 L 69/00, 9: 06, 67: 02), Заявл. 09.04.92 50336671/04, опубл. 27.03.96 Бюл. 9).

Введение указанных выше добавок позволяет повысить текучесть расплава при сохранении высокого уровня физико-механических, теплофизических свойств и химической стойкости.

Недостатком данной композиции является ее многокомпонентность, а также неудовлетворительная термостабильность при повторном формовании.

Известна стабилизированная композиция ("Стабилизированная композиция и способ ее получения". Асабуро Фукава, Харуюки Есида, Хироси Хатия. Заявка Японии 01-211454, 01-214988, кл. С 08 L 69/00, С 08 К 5/00, Заявл. 18.08.89, 23.08.89, опубл. 10.10.95, Бюл. 28), включающая ароматический поликарбонат на основе бисфенола А и стабилизирующую систему, состоящую из смеси ди- и три-замещенных эфиров фосфористой кислоты и 2,4-ди-трет-бутил - или нонилфенола, либо их смесей с вторичными кислыми бисфенилфосфитами и фенольным антиоксидантом на основе пентаэритрит-тетракис-[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-оксифенил)-пропионата] .

Эта композиция обладает удовлетворительной термостабильностью, но имеет высокую вязкость расплава, что затрудняет ее переработку.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является термопластичная полимерная композиция на основе поликарбоната и сополимера акрилонитрила, бутадиена и стирола (АБС-пластика) и термостабилизирующих добавок, в качестве которых используются смеси ди-(2,4-ди-трет-бутилфенил)пентаэритрилдифосфита и ди-(2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенил)-пентаэритритилдифосфита или ди-(2-трет-бутил-4-кумил-фенил)пентаэритритилдифосфита ("Термопластичная полимерная композиция". Андреева Т. И. , Юдакова Т. Н. , Цветкова Ю. В. и др. Пат. России 2010819, кл. С 08 L 69/00, С 08 К 5/524), перерабатываемая при температуре 240-280^oС, скорости сдвига 100-200 с^-1, соотношении вязкостей расплава ПК/АБС= 1,4-2,6.

В композиции используется поликарбонат на основе бисфенола А с молекулярной массой (37-42)•10³ и показателем текучести расплава 2-12 г/10 мин (280^oС, 2,16 кг) и АБС-пластик с показателем текучести расплава 5-10 г/10 мин (Т= 220^oС, Р= 10 кг).

Изучение физико-механических свойств смесей ПК-АБС-пластик, в которых использовался АБС-пластик различных марок, а именно марки 1106-30 (22% бутадиена, 20,6% акрилонитрила и 57,4% стирола), имеющий согласно ТУ 2214-019-00203521-96 показатель текучести расплава 1-3 г/10 мин (220^oС, 10 кг) и АБС-пластик марки 2020-30 (20,4% бутадиенстирола, 28% акрилонитрила и 51,6% стирола) с показателем текучести расплава 5-10 г/10 мин показало, что применение более высоковязкого АБС-пластика приводит к повышению ударной вязкости композиции во всех областях концентрации (Андреева Т. Н. , Колеров А. С. и др. Ударопрочные материалы на основе поликарбоната - Пласт. массы, 1993, 2, с. 24-27).

Целью изобретения является создание полимерной композиции: поликарбонат-АБС-пластик - добавки, обладающей более высокими характеристиками, чем известные, и позволяющей расширить марочный ассортимент входящих в нее полимеров.

При этом сравнительными характеристиками являются такие важные эксплуатационные характеристики, как предел прочности при растяжении, относительное удлинение при разрыве и показатель блеска.

Поставленная цель достигается тем, что в полимерную композицию, состоящую из поликарбоната, сополимера акрилонитрила, бутадиена и стирола (АБС-пластика), термостабилизирующих добавок на основе циклических эфиров пентаэритрита, замещенного фенола и фосфористой кислоты и добавки на основе пентаэритрит-тетракис-[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-оксифенил)пропианата] -марки Irganox 1010, XR-620, XR-621 или их смеси, в качестве пластифицирующей добавки вводят трифенилфосфат, а в качестве добавки, снижающей блеск и улучшающей эксплуатационные характеристики, используют "сополимер - 5", представляющий собой жидкую смесь полиметилфенилсилоксанов, с температурой перегонки при остаточном давлении 0,2-1,0 мм рт. ст. более 360^oС и массовой долей кремния 29-33% при следующих соотношениях компонентов композиции, мас. ч. : Поликарбонат - 70 - 80 АБС-пластик - 20 - 30 Термостабилизирующая добавка на основе циклических эфиров пентаэритрита замещенного фенола и фосфористой кислоты - 0,1 - 0,2 Пентаэритрит-тетракис-[3-(3,5- дитретбутил-4-оксифенил) пропионат] -марки Irganox 1010, XR-620, XR-621 или их смесь - 0,3 - 0,2 Трифенилфосфат - 1,5 - 2,0 Сополимер - 5 - 0,1 - 0,3 Предлагаемая композиция перерабатывается с использованием экструзионного оборудования для термопластов в диапазоне температур 225-265^oС.

Изобретение иллюстрируется приведенными ниже примерами. Для приготовления смесей в них использовался: - отечественный поликарбонат ТУ 6-06-68-89 с показателем текучести расплава 5-12 г/10 мин (280^oС, 2,16 кг), имеющий молекулярную массу (27-36)•10³; - АБС-пластик (ТУ 2214-019-00203521-96) марки 1106-30 с показателем текучести расплава 1-3 г/10 мин (220^oС, 10 кг);
- сополимер - 5 (ТУ 6-02-776-77) смесь жидких полиметилфенилсилоксанов - с температурой перегонки при остаточном давлении 0,2-1,0 мм рт. ст. более 360^oС, температурой застывания менее минус 70^oС, кинематической вязкостью 65-85 стокс при 20^oС и массовой долей кремния 29-33%.

В качестве термостабилизирующих добавок использовали циклические эфиры замещенных фенолов, пентаэритрита и фосфористой кислоты, имеющих общую структурную формулу:

Ди-(2,6-ди-трет-бутилфенил)пентаэритритилдифосфит(коммерческое название -Ультранокс - 626).

Ди-(2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенил) пентаэритритилдифосфит (коммерческое название - Фосфит - 7).

Пентаэритрит-тетракис-[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-оксифенил)пропионат] (коммерческое название Irganox 1010).

Возможно также использование термостабилизаторов на той же основе, поставляемых фирмой Сиба-Гейги, типа Irganox XR-620, 621.

Irganox 620: 33 мас. % (2,4-ди-трет-бутил-фенил) пентаэритритдифосфита:
50 мас. % Irganox 1010
17 мас. % XR-136-3-(3,5-диметилфенил)-5,7-ди-трет-бутил-3-гидробензофуран-2-она.

Irganox 621: 22 мас. % (2,4-ди-трет-бутил-фенил)пентаэритритдифосфита
67 мас. % Irganox 1010
11 мас. % XR-136
В качестве пластифицирующей добавки использовали трифенилфосфат.

Перед смешением поликарбонат высушивается до остаточной влажности не более 0,5мас. %
Компоненты смеси перемешивались в механическом смесителе и экструдировались при 225-265^oС.

Свойства полимерных композиций приведены в таблице.

Как видно из этой таблицы, во всех диапазонах, указанных согласно предлагаемому изобретению, сравниваемые параметры: предел прочности при растяжении, относительное удлинение выше, чем у композиции прототипа (см. 1-6), а блеск, соответственно, ниже.

При уменьшении количества трифенилфосфита меньше заявляемого происходит снижение предела текучести и относительного удлинения (пример 10).

При уменьшении количества сополимера-5 происходит увеличение блескости композиции с одновременным снижением других характеристик ( 9).

Изменение соотношения поликарбонат - АБС также приводит к ухудшению сравниваемых характеристик ( 8).

Формула изобретения

Термопластичная полимерная композиция, включающая поликарбонат, сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола, термостабилизирующую добавку на основе циклических эфиров пентаэритрита, замещенного фенола и фосфористой кислоты, отличающаяся тем, что термостабилизирующая добавка дополнительно содержит пентаэритрит-тетракис-[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-оксифенил)пропионат] марки Irganox 1010 или его смесь с термостабилизирующей добавкой на основе пентаэритрит-тетракис-[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-оксифенил)пропионата] марки Irganox ХR-620 или Irganox XR-621, композиция дополнительно содержит пластифицирующую добавку - трифенилфосфат и добавку, снижающую блеск - смесь полиметилфенилсилоксанов марки "Сополимер-5", при следующем соотношении компонентов, мас. ч. :
Поликарбонат - 70-80
Сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола - 20-30
Термостабилизирующая добавка на основе циклических эфиров пентаэритрита, замещенного фенола фосфористой кислоты - 0,1-0,2
Дополнительная термостабилизирующая добавка - 0,2-0,3
Смесь полиметилфенилсилоксанов марки "Сополимер-5" - 0,1-0,3
Трифенилфосфат - 1,5-2,0

РИСУНКИ

Рисунок 1