Аппретирующий состав для стекловолокна

 

о П И С A Н И Е (11! 6(74Ц

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.12.75 (21) 2304538/23-05 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.07.78. Бюллетень № 28 (45) Дата опубликования описания 25.07.78 (51) М Кл з С ОЗС

25/02

С 08L

23/06

С 08J

5/08 (53) УДК 677.044.33 (088.8) Госулврственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

И. В. Коновал, Нитче Рейнгард (ГДР), А. И. Музыкантова, Т. А. Егорова и В. Д. Румянцев кое научно-производственное объединение «Пластполимер»

Изобретение относится к аппретирующему составу для обработки стекловолокна, предназначенного для наполнения полиэтилена. Композиции на основе полиэтилена и стекловолокна могут быть использова- 5 ны в различных областях народного хозяйства, в частности в электротехнической промышленности, в приборостроении и сельском хозяйстве.

Известны аппретирующие составы для 10 обработки стекловолокна, состоящие из продукта реакции гидролизованного силоксана с полиимином и пленкообразующего вещества гексаметоксиметилмеламина (1) или из эластомерного материала в виде 15 конденсата из у-аминопропилтриэтоксисилана и окиси этилена (2). Обработанное такими составами стекловолокно используется для наполнения многих полимеров, в том числе и термопластов, однако для наполнения полиэтилена оно пе эффективно.

Молекулы полиэтилена неполярны и имеют весьма слабую адгезию к стекловолокну, обработанному перечисленными составами. В результате стеклонаполненпый полиэтилен имеет низкие прочностные свойства. Установлено, что его прочность при растяжении составляет 250 кгс/см, прочность при изгибе 290 кгс/см -, адгезионная прочность 96 кгс/см . 30

Известен также аппретирующий состав для обработки стекловолокна, включающий у-аминопропилтриэтоксисилан, водорастворимый амин 1-пиперазинэтанол и пленкообразующее соединение винилциклогексендиоксил, в качестве растворителя для перечисленных продуктов применяется вода,(3). Однако из-за отсутствия функциональных групп в полиэтилене адгезионная прочность к стекловолокну, обработанному таким составом, равна 105 кгс/см2 и является недостаточной для стеклонаполненного полиэтилена. Предел прочности при растяжении стеклонаполненного полиэтилена, включающего 30 вес. % стекловолокна, равен 300 кгс/см .

Ближайшим составом из числа известных аппретирующих составов для стекловолокна, предназначенного для наполнения полиэтилена, является состав, содержащий раствор у-аминопропилтриэтокспсилана и сополимера этилена с акриловой кислотой в смеси воды н петролейного эфира (4).

1-1едостатком вышеуказанного состава является то, что он не обеспечивает достаточно высоких прочностных свойств наполненного стекловолокном полиэтилена.

Цель изобретения — разработка аппретирующего состава, обеспечивающего бо817411

490

360

Аее высокие прочностные пенного полиэтилена.

Поставленная цель достигается предлагаемым аппретирующим составом для обработки стекловолокна, предназначенного для наполнения полиэтилена, представляющим раствор пленкообразующего соединения и у-аминопропилтриэтоксисилана, отличающимся тем, что для повышения прочностных свойств композиционного материала в качестве пленкообразующего соединения используется сополимер этилена с винилацетатом (содержание винилацетата 15—

25 вес. о/р), а в качестве растворителя— трихлорэтилен, причем компоненты взяты в следующих соотношениях, вес.:

Сополимер этилена с винилацетатом 4 — 10 у-аминопропилтриэтоксисилан 1,0 — 2,5

Трихлорэтилен Остальное

Эффективность аппретирующего состава оценивалась по адгезионной прочности аппретированного стекловолокна к полиэтилену и по прочностным показателям стеклонаполненного полиэтилена.

Пример 1 (контрольный) . B емкость из нержавеющей стали наливали 500 мл воды и добавляли 25 r 1-пиперазинэтанола, смесь нагревали до температуры 40 — 45 С и при интенсивном перемешивании добавляли в нее 20 r у-аминопропилтриэтоксисилана и

45 г винилциклогексендиоксида. В полученный раствор доливали 410 мл воды и перемешивали 15 мин. Готовым раствором обрабатывали стекловолокно. Для этого стекложгут непрерывно пропускали через ванну с раствором, затем через сушильную камеру, куда подавался воздух, нагретый до

80 — 90 С. Стекложгут рубили на отрезки длиной 5 — 7 мм. Содержание полимерной пленки на волокне составляло 5 вес. /о.

Для получения стеклонаполненного полиэтилена 300 г рубленого стекловолокна смешивали с 700 r полиэтилена низкой плотности. Затем смесь пропускали через шнековый экструдер при температуре 200 С и гранулировали, гранулы смешивали с 2г стабилизатора N,N -дифенил-и-фенилендиамином и снова пропускали через экструдер.

Для исследования свойств последнего получали стандартные образцы прессованием и литьем под давлением при 210 †2 С и давлении 40 кгс/см . Основные физико-механические свойства стеклона пол пенного полиэтилена:

Предел прочности при растяжении, кгс/см 300

Предел прочности при изгибе, кгс/см

Модуль упругости при изгибе, кгс/см 9000

Адгезионная прочность, кгс/см - 105

П р им ер 2. В емкость из нержавеющей стали наливали 950 г трихлорэтилена идо5

Зо

65 бавляли 40 г сополимера этилена с. винилацетатом (содержание винилацетата 15 вес. /О ) . Раствор нагревали до температуры

60 С и перемешила до полного растворения сополимера. Затем добавляли 10 г у-аминопропилтриэтоксисилана. Полученным раствором обрабатывали стекловолокна. Для этого стекложгут непрерывно пропускали через ванну с раствором при температуре

55 — 65 С, затем через сушильную камеру, куда подавался воздух, нагретый до температуры 80 — 90 С. Содержание полимерной пленки на волокне составляло 4 вес. .

Стекложгут рубили на отрезки длиной 5—

7 мм.

Технология получения стеклонаполненного полиэтилена и образцов для испытаний аналогична примеру 1.

Основные физико-механические свойства стеклонаполненного полиэтилена:

Предел прочности при растяжении, кгс/см 480

Предел прочности при изгибе, кгс/ем

Модуль упругости при изгибе, кгс/cM 11000

Адгезионная прочность, кгс/см 155

Пр им ер 3. В емкость из нержавеющей стали наливали 925 г трихлорэтилена и добавляли 60 г сополимера этилена с винилацета том (содержание винилацетата

20 вес. /О). Раствор нагревали до температуры 60 C и перемешивали до полного растворения сополимера. Затем добавляли

15 г у-аминопропилтриэтоксисилана и полученным раствором обрабатывали стекловолокно. Для этого стекложгут непрерывно пропускали через ванну с раствором при температуре 55 — 65 С, затем через сушильную камеру, куда подавался воздух, нагретый до 80 — 90 С. Содержание полимерной пленки на волокне составляло 4,7 вес. /о.

Стекложгут рубили на отрезки длиной 5—

7 мм.

Технология получения стеклонаполненного полиэтилена и образцов для испытаний аналогична примеру 1.

Основные физико-механические свойства стеклонаполненного полиэтилена:

Предел прочности при растяжении, кгс/см 485

Предел прочности при изгибе, кгс/см2 500

Модуль упругости при изгибе, кгс/см 11000

Адгезионная прочность, кгс/см 156

Пример 4. В емкость из нержавеющей стали наливали 875 r трихлорэтилена и добавляли 100 г сополимера этилена с винилацетатом (содержание винилацетата

25 вес. /О). Раствор нагревали до температуры 60 С и перемешивали до полного растворения сополимера. Затем добавляли

25 r у-аминопропилтриэтоксисилана и полученным раствором обрабатывали стекло81741I

500

Составитель В. Чистякова

Техред О. Тюрина

Редактор Л. Герасимова

Корректоры: Л. Брахнина и Т. Добровольская

Заказ 1368/16 Изд. Мв 561 Тираж 596 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр, Сапунова, 2

Волокно. Для этЬго стекложгут непрерывно пропускали через ванну- с раствором при температуре 55 — 65 С, затем через сушильную камеру. Куда подавался воздух, нагретый до температуры 80 — 90 С. Содержание полимерной пленки на волокне составляло

5 % вес. Стекложгут рубили на отрезки длиной 5 — 7 мм.

Технология получения стеклонаполненного полиэтилена и образцов для испытаний аналогична примеру 1.

Основные физико-механические свойства стеклонаполненного полиэтилена:

Предел прочности при растяжении, кгс/смз 490

Предел прочности при изгибе, кгс/см

Модуль упругости при изгибе, кгс/см 11500

Адгезионная прочность, кгс/см 155

Как видно из приведенных в примерах данных, предлагаемый состав для обработки стекловолокна обеспечивает более высокую адгезию стекловолокна к полиэтилену по сравнению с известным и значительное увеличение прочностных показателей композиций стеклонаполненного полиэтилена, Так, предел прочности при растяжении на

600 выше, предел прочности при изгибе на

36/о выше, адгезионная прочность на 48/о выше.

Использование предлагаемого аппретирующего состава для стекловолокна позволяет получить композиции стеклонаполненного полиэтилена с значительно лучшими прочностными свойствами.

Применение композиций полиэтилена низкой йлотйости со стекловолокноМ, hiih ретированным предлагаемым составом, например для футерования труб, обеспечивает значительное улучшение качества труб, нх

5 эксплуатационной надежности и долговечности. Повышение долговечности труб на

20%, что по имеющимся результатам вполне достижимо, даст экономию народному хозяйству не менее 1 тыс. руб. на 1 т.

Формула изобретения

Аппретирующий состав для стекловолокна, предназначенного для наполнения полиэтилена, содержащий сополимер этилена

15 и у-аминопропилтриэтоксисилан, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения прочностных свойств наполненного полиэтилена, состав содержит сополимер с винилацетатом с содержанием винилацетата

20 15 — 25 вес. /о и дополнительно трихлорэтилен при следующем соотношении компонентов, вес. /о..

Сополимер этилена с винилацетатом 4 — 10 у-Аминопропилтриэтоксисилан 1 — 2,5

Трихлорэтилен Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3р 1. Патент США № 3664982, кл. 260 — 29.4, опублик. 1972.

2. Патент США № 3509012, кл. 161 †1, опублик. 1970, 3. Патент США № 3211684, кл. 260 †.2, опублик. 1965.

4. Патент США № 3650814, кл. 117—

100С, опублик, 1972.