Способ получения пенопластов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК ПАТЕНТУ(ц 474 Б 6 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 51) М. Кл, С 08 47/ 69418/23 2) Приоритет 28.09.66 (31) 63955/66 осударственный комитетСовета Министров СССРоо делам изобретенийи открытий(33) Яп убликовано 14,06.75, Бюллетеньата опубликования описания 20.01.76. 3) УДК 678.74:62-405,8) Авторы изобретения постранцыаонори Шиина, Иомики, Тацуо Конисено и Каисуке Сир, Джоджи Муротаояма Кирокуро Хосода, Н осио Кондо, Исаму На Хидео У71) 3 а явител ОСОБ ПОЛУЧ ПЕНОПЛАСТО(61) Зависимый от патента (22) Заявлено 30.06.67 (21 Известен способ получения пенопластов на основе полиолефинов, по которому полиэтилен, органическую перекись и вспенивающий агент нагревают до образования поперечных связей и затем повышают температу ру и продолжают нагревать смесь до разложения порообразователя и расширения смеси. При этом для нагревания композиции в закрытой пресс-форме требуются большие затраты на оборудование и трудно достигнуть 10 большой производительност и. Трудно получить пенопласты с однородной ячеистой структурой и возможно образование пустот. Очень трудно получить пену с небольшой плотностью и большой толщины. 15Цель изобретения - получение пенопластов большой толщины, низкой плотности, с хорошими физико-механическими свойствами и равномерной структурой.Согласно предлагаемому способу композицию на основе полиолефина или смеси поли олефина с другими термопластами, сшивающего агента и вспенивающего агента формуют на первой стадии под давлением инертного газа 5 - 50 кг/см, предпочтительно 5 - 20 кг/см, и температуре 160 - 300 С, пред почтительно 180 - 240 С, затем снижают при том же давлении температуру до температуры ниже температуры размягчения композиции и на второй стадии формование осуществляют при температуре, на 0 - 50 С превыша- зо ющей температуру размягчения исходной композии, и при давлении, меньшем, чем давление на первой стадии формованпя,Первую стадию формования осуществля 1 от помегцая матриц В аппарат высокого давления, подавая газ для поддержания давления в пределах 5 - 50 кг/сР, предпочтительно 5 - 20 кгсм"-, и нагревая указанную матрицу до температуры 160 в 3 С, предпочтительно 180 в 2 С. В этом случае степень расширения полутора - десятикратная по сравнению с первоначальным обьсмом в пределах формы. В случае изготовления плас тин матрицу достаточно поместить на гладкую плиту. При нагревании в таких условиях гщивающий агент и порообразователь разлагаются до образования предварительно вспененного тела, имеющего форму матрицы. Давление газа устанавливают в зависимости от степени первоначального расширения матрицы, Если степень первоначального расширения такая же или немного меньше степени вторичного расширения, то получают пену большой толщины без дефекта и без трещин на периферии,В качестве инертного газа применяют азот, двуокись углерода или пар, но предпочтителен азот из-за плохой растворимости в полиолефине. Образование поперечных связей в соответствии с изобретением происходит на стадии первичного расширения или раньше5 1 О 15 20 25 зо 35 40 45 50 Эд 60 65 3ее. Если образуется достаточное количество поперечных связей до окончания первичного расширения, то газ, образующийся при разложении вспенивающего агента, можно эффективно использовать и получаемые пенопласты имеют однородные мелкие ячейки и форму матрицы.Наилучшие результаты получают, если применяют вспенивающий агент, имеющий температуру разложения более высокую, чем температура разложения сшивающего агента,Стадию вторичного расширения осуществляют, охладив смесь после первичного расширения до температуры более низкой, чем температура размягчения состава, под давлением, путем последующего повторного нагревания состава до температуры на 0 - 50 С выше, чем температура размягчения исходной смеси, при нормальном или повышенном давлении, для расширения содержащегося в ней газа.Предлагаемым способом получают пена. пласты со следующими свойствами: ячейки однородные, мелкие со средним диаметром 50 мкм; трещин и пустот не образуется и достигается плотность, равная 0,013 г/смз; толщина пены более 70 мм; деформация сжатия небольшая, а прочность на разрыв большая; пена имеет форму матрицы.В соответствии с изобретением в качестве полиолефинов можно применять полиэтилен, полипропилен, полибутилен, сополимер этилена и пропилена, сополимер этилена и бутилена, сополимер пропилена и бутилена. Можно применять также сополимер этилена и эфира акриловой кислоты, сополимер этилена и соли акриловой кислоты или смесь двух или более этих полимеров.В качестве каучука можно применя 1 ь бутилкаучук, бутадиенстирольный, полиизопреновый и другие синтетические каучуки.В качестве термопластов применяют хлорированный полиэтилен, полистирол, хлорсульфированный полиэтилен.В качестве сшивающего агента можно применять органические перекиси и азидосоединения, которые способствуют образованию поперечных связей в полиолефинах. Органические перекиси применяют главным образом для полиэтилена или его сополимеров. К ним относятся перекись дикумила, 2,5-диметил,5- (ди-трет-бутилперокси) -гексан, ди-трет-бутилпертерефталат, трет-бутилгидропероксид, ди-трет-бутилпероксид и т. д,Лзидосоединения применяют главным образом для полипропилена, полибутилена и их сополимеров. К ним относятся азидоформиаты, ароматические полиазиды, полиэтиленсульфоназид, н-октадецилазидоформиат, фенилазидоформиат, метафенилендиазид и другие.Вспенивающие агенты, применяемые в соответствии с изобретением, должны разлагаться при более высокой температуре, чем температура плавления полиолефина, К ним 4относятся азодикарбонамид, динитрозопентаметилентетраамин и т. д.Дополнительно можно вводить пигменты, мягчители, смазочные вещества, антиокислители.Для усиления способности формоваться можно добавлять низкомолекулярное органическое вещество, например, стеариновую кислоту, ее соли, парафин, керосин, жидкий полибутилен в количестве менее 10 вес. ч. на 100 вес. ч, полиолефина.Пенопласт можно дополнительно перерабатывать и придавать ему желаемую форму методом формования в вакууме или прессованием. После прессовация прочность пенопласта значительно увеличивается.П р и м е р ы 1 - 3. Состав, содержащий (вес. ч.) 100 полиэтилена высокого давления, 15 азодикарбонамида и 1 перекиси дпкумила, подвергают формованию методом экструдирования через Т-образную фильеру 115-миллиметрового экструдера, в котором температура цилиндра и температура головки равны 130 и 110 С соответственно, в матрицу М, толщиной 18 мм и шириной 350 мм, Затем из матрицы М, вырезают кусок длиной 350 мм (М). Матрицу М помещают в пресс-форму, похожую по существу на форму матрицы М и расположенную между плитами пресса.Пресс-форму с содержимым нагревают до 1 б 0 С при поверхностном давлении 50 кг/см в течение 30 мин для разложения сшивающего агента и порообразователя. Матрицу после образования поперечных связей охлаждают, извлекают (М,) и помещают в многоярусную раму в аппарате высокого давления, в который подают струю азота для вытеснения воздуха, а затем азотом создают давление 10 кг/ом, Матрицу М, нагревают до 200 С и выдерживают при э 1 ой температуре в течение 80 мин, поддерживая указанное давление с целью разложения пенообразователя, После окончания нагревания в аппарат подают воду под давлением с помогцью турбинного насоса и постепенно азот заменяют водой, поддерживая то же давление. Таким путем охлаждают первично расширенную заготовку М,. Затем удаляют воду и заготовку М, объем которой увеличился примерно в пять раз извлекают из аппарата, причем она имеет форму, похожую на форму матрицы М. Затем заготовку М 4 помещают в шкаф, нагреваемый паром до температуры 140 С, и выдерживают в нем в течение 15 мин для достижения вторичного расширения. Заготовка расширилась до размеров примерно павных 50 Х 1000 Х 1000 мм (Мд).В примерах 2 и 3 способ осуществляют так же, как в примере 1, за исключением того, что изменяют давление азота при первичном расширении,Примеры 4 и 5 сравнительные, пенопласты получают одностадийным способом.Свойства полученных пенопластов приведены в табл. 1.474156 Таблица 1 5 Показатель Давление азота при перви ном расширении, кг/емРазмеры пены, ммВнешний вид пены 10 101000 Х 1000 Х 50 970 Х 970 Х 48 20 1020 Х 1020 Х 50Хорошая, гладкая Неоднородная, крупныеячейки, большие пустоты Средний диаметр ячеек,имПлотность пены, г/см 1000,035 60 0,0345000,072 2000 0,097 400,033 П р и мер 6. Состав, содержащий (вес, ч,) 70 полиэтилена высокого давления, 30 бутилкаучука, 15 азодикарбонамида и 1 перекиси дикумила, обрабатывают, как описано в примере 1, для получения пены. Получают пену гибкую, эластичную, с упругой деформацией 60%, с гладкой поверхностью и состоящую из закрытых ячеек со средним диаметром 100 мкм при плотности 0,034 г/см.П р и м е р 7. Пенопласт получают, как описано в примере 1, используя состав, содержащий 80 вес. ч, того же полиэтилена высокого давления, который применяют в примере 1, и 20 вес. ч. сополимера этилена и эфира акриловой кислоты вместо полиэтилена высокого давления. Получают пенопласт, обладающий отличной адгезионной способностью, состоящий из мелких однородных закрытых ячеек со средним диаметром около 80 мкм при плотности 0,035 г/см.П р и мер 8. Пенопласт получают в условиях, описанных в примере 1, применяя состав, содержащий 80 вес. ч полиэтилена высокого давления, указанного в примере 1, и 20 вес. ч. сополимера этилена и соли акриловой кислоты. Получают пену, обладающую большой прочностью на разрыв и эластичностью, имеющую гладкую поверхность, состоящую из однородных закрытых ячеек со средним диаметром 80 мкм при плотности 0,037 г/смз.Пример 9. Состав, содержащий (вес. ч.) 100 полиэтилена высокого давления, 30 азодикарбонамида и 0,6 перекиси дикумила, экструдируют и формуют, как описано в примере 1, до получения пластины толщиной 15 мм и шириной 280 мм, из которой вырезают кусок длиной 280 мм для получения матрицы, Матрицу обрабатывают в пресс-форме, имеющей такие же размеры, как сама матрица, способом, описанным в примере 1, до получения матрицы М, с поперечными связями, Эту матрицу помещают в аппарат высокого давления и обрабатывают, как описано в примере 1, до получения матрицы М 4, за исключением того, что давление азота равно 15 кг/см 2. Матрица имеет размеры 25 Х 520 Х Х 520 мм. Затем ее нагревают горячим воздухом в течение 20 мин при 140 С в термостате и получают пенопласт размером 49 Х 1020 Х Х 1020 мм с гладкой поверхностью, обладающий гибкостью, мягкостью на ощупь, ударной прочностью и отличной эластичностью с 15 закрытыми ячейками среднего диаметра около 100 мкм при плотности 0,016 г/см, Для сравнения свойств пенопласта, полученного согласно изобретению, с пенопластом, полученным обычным способом, из матрицы Мз 20 вырезают пластину размером 200 Х 200 мм,которую помещают в форму того же размера.Пресс-форму кладут под пресс и нагревают до 190 С под давлением 50 кг/см. После разложения пенообразователя внутреннее давле ние значительно повышается и состав частично вытесняется из пресс-формы. После охлаждения пресс-формы в течение 20 мин матрицу М 4 извлекают. После обработки матрицы М 4 в термостате при 140 С в течение 20 мин полу чают значительно деформируемый пенопласт, форма которого отличается от формы первоначальной пластины, с крупными и неоднородными ячейками и плотностью 0,031 г/см. Таким образом, ясно видны преи мущества предлагаемого способа.Примеры 17 - 20. Составы, содержащие(вес. ч) 100 полиэтилена высокого давления, 1 перекиси дикумила и 5, 15, 25 и 35 азодикарбонамида, соответственно, тщательно пе ремешивают и прессуют в форме при 130 С.Затем матрицы нагревают при 160 С в течение 30 мин для разложения органической перекиси, в результате чего происходит образование поперечных связей. Затем матрицы на гревают при 200 С в течение 90 ыин в сосудепод давлением азота 20 кг/см с целью разложения вспенивающего агента, в результате чего достигают первичного расширения. Заготовки охлаждают до комнатьой температу ры, поддерживая указанное давление нодон иподвергают вторичному расширению в термостате при 140 С.Свойства полученных пенспластов указаны в табл. 2.55 В примерах 21 и 22 применяют составыпримеров 17 и 18 соответственно, которые просто нагревают для получения пенопласта при нормальном давлении. Полученные пенопласты обладают меньшей прочностью и име.60 ют более крупные ячейки, чем пенопласт, полученный предлагаемым способом. 1 роме того, нельзя получить пенопласт большой толщины.П р и м е р 23. Состав, содержащий (вес. ч.) 65 80 полипропилена, 20 изобутилена, 5 азоди0,7 0,2 0,4 1,1 50 0,150,30,845 0,8 1,2 2,9 28 1,5 1,8 З,О 30 О,2 0,24 0,85 57 0,09 0,20 0,70 62 карбонамида, 0,5 4,4-дифенилсульфонилазида и 3 очищенного керосина, формуют в прессе при 160 С и полученную матрицу подвергают первичному расширению при 230 С в течение 60 мин при давлении азота 30 кг/см. Расширенную матрицу охлаждают, поддерживая указанное давление, до комнатной температуры, а затем снова нагревают при 170 С для вторичного расширения. Получают пенопласт с плотностью 0,15 г/см и такой же формы, как матрица,Пр и мер 24. Состав, содержащий (вес. ч.) 50 полиэтилена высокого давления, 45 хлорированного полиэтилена содержание хлора 40%), 5 хлорсульфированного полиэтилена, 1 перекиси дикумила, 10 азодикарбонамида и 3 окиси магния, формуют в виде пластинки размером 10 Х 50 Х 50 мм с помощью пресса, Матрицу нагревают при 160 С в течение 10 мин для образования поперечных связей. Затем ее подвергают первичному и вторичному расширению, как описано в примере 1, и получают Составитель Н. ПростороваТехред 3. Тараненко Корректор Т. Фисенко Редактор Е, Хорина Заказ 6392 Изд.1519 Тираж 496 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5МОТ, Загорский филиал Количество азодикарбонамида, вес. ч.Плотность, г/смзПрочность на разрыв, кг/см Удлинение, %Сопротивление надрыву,кг/смДефор мационная нагрузкапри % сжатия:102550Ударная вязкость, % Диэлектрическая постоян.ная пенопласт с плотностью 0,055 г/см, который не 20 поддерживает горения.Предмет изобретенияСпособ получения пенопластов путем формования композиции на основе полиолефина 25 или смеси полиолефина с другими термопластами или синтетическим каучуком, сшивающего агента и вспенивающего агента при нагревании, отличающийся тем, что, с целью получения пенопластов низкой плотности и с хоро- ЗО шими физико-механическими свойствами, формование на первой стадии осуществляют под давлением инертного газа 5 - 50 кг/см 2, предпочтительно 5 - 20 кг/см, и температуре 160 - 300 С, предпочтительно 180 - 240 С, затем сни жают при том же давлении температуру дотемпературы ниже температуры размягчения композиции и на второй стадии формование осуществляют при температуре, на 0 - 50 С превышающей температуру размягчения ис ходной композиции, и при давлении, меньшем,чем давление на первой стадии формования.