Полимерная композиция

Ф.ОПИСАН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(5)М. Кл.С 0823/02 С 08 (. 83/ОЬ Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(5 Э) УДК 678 742 .04(088.8) Дата опубликования описания 230780 А.Э.Чеботаревский, Г.М.Панченков, З.Г.Груздева,В.Ф.Петрова,А.А.Селиванова, И.М,Котов, Ю.Н.Колесников, А.Г.Сирота,Н.В,Крупенин, Е.В,Жиганова и А.И.Симонова(72) Авторы изобретения Московский ордена Трудового Красного Знамениинститут нефтехимической и газовой промышленностиим. И.М.Губкина 71) Заявитель(54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Изобретение относится к производству и модифицированию полимерных материалов путем совмещения их с различными пластификаторами. Указанные материалы используют для техническихизделий, в частности для моноблоков аккумуляторов (автомашин, тракторов, мотоциклов) и деталей для автомашин.Известно, что полипропилен,(ПП), имея высокие эксплуатационные свойства (прочностные, диэлектрические, теплостойкость), обладает вместе с тем значительными недостатками - низкой ударной прочностью и низкой мо розостойкостью (-5)-(-10)фС, ограничивающими область его примейения 11,Известны композиции на основе стабилизированного ПП с добавками 0,1- 30 вес.% силоксановых каучуков 2 . 20Эти добавки эффективно снижают температуру хрупкости ПП до минус 60 оС. Однако композиции ПП с силоксановыми каучукамИ не обладают высокой ударной прочностью. Так, при -50 оС ударная прочность композиции равна 12 кгс см/смт, что недостаточно для ряда применений.Известны композиции на основе полипропилена, у которых повышение ударО ной вязкости и морозостойкости происходит при смешении ПП с пластификаторами, например синтетическимикаучуками 131,В табл. 1 приведены величины ударной вязкости (кгс см/см) при температурах 20, 40 и минус 40 С композиций ПП с содержанием 10 вес.еразличных типов синтетических каучуков (ПИБ - полиизобутиленом, БКбутилкаучуком, СКД - бутадиеновым,ТЭП - термоэластопластом, СКЭП - этиленпропиленовым),Из представленных в табл 1 данных видно, что введение в ПП синтетических каучуков повышает ударную вязкость композиций в 2-3 раза. Однако такое повышение ударной прочнос-, ти в ряде случаев недостаточно.Известны композиции ПП (55-90 вес.%/ с полиэтиленом ПЭВП (10-45 вес.Ъ), которые имеют улучшенные свойства, Ударная вязкость композиции при минус 40 оС равна 9,65-23,4 кгс см/см с при ударной вязкости исходного ПП 1,5-8,6 кгс см/смф 41Однако ударная прочность указанных композиций при отрицательных температурах недостаточна.50 Значительное повышение ударнойвязкостии морозостойкости происходит при смешении ПП с ПЭ и пластификаторами.Известна композиция 51, включающая ПП, 2-5 вес.Ъ ПЭ и 9,5-25 нес.Ъполиизобутиленового каучука - ПИБили СЭП 61 . Ударная вязкостЬ композиции достигает 20-46,3 кгс см/смпри -40 оС.Однако введение в ПП полиизобутилена или других синтетических каучуков выше 10 вес.Ъ значительно снижает теплостойкость, прочностныесвойства материала, а введение 25 нес.Ъ ПЭ недостаточно для получения необходимой ударной прочности. 15Указанная композиция являетсянаиболее близкой предлагаемой потехнической сущности и достигаемомуэффекту.Цель изобретения - повышение ударной прочности при отрицательных температурах полимерных композиций, применяемых для изготовления изделий,например, аккумуляторных моноблоков,работающих в широком диапазоне температур (от -50 до 800 С),Указанная цель достигается тем,что композиция, состоящая из полипропилена, полиэтилена, стабилизатора и синтетическбго каучука, в качестве последнего содержит силоксановый каучук при следующем соотношении компонентов, вес. Ъ:Полйпропилен 36-74,3Полиэтилен 25-55 35Силоксановыйкаучук О, 5-7Стабилизатор 0,2-2С целью повышения физико-механических свойств, в композицию можновводить 5-30 нес,Ъ наполнителя(например, асбест, тальк, стеклоВОЛОКНО И др )В качестве силоксановых каучковиспользуют каучуки с молекулярнымвесом от 12000 до 1-2 миллионов типа СКТ - диметилсилоксюновый каучукс молекулярным весом 570 тыс., СКТВ -диметилвинилсилоксановый каучук смолекулярным весом 460 тыс, с содержанием винильных групп от 0,1 до2 мол.Ъ, СКТФВ- диметилфенилсилоксановый каучук с м.в. 720 тыс,и содержанием нинильных групп0,3 мол.Ъ и фенильных групп до8 мол.Ъ, СКТНА - ниэкомолекулярный диметилсилоксановый каучук (мол,весот 12000 до 75000), СКТНФ - низкомолекулярный диметилсилоксановый каучук содержащий 1,5 мол,Ъ Фенильныхгрупп.В качестве стабилизаторов полипро- фпилена использована наиболее эффективная смесь, включающая "ТопанолКА" (Топ), "Тинувин" (Тин),дилаурилтиодипропионат (ДЛТДР), а для стабилизации полиэтилена используют 65 М,М-динафтил-п-фенилендиамин"Бензон ОА".В качестве полиэтилена используютполиэтилен высокой плотности (низкого давления) - ПЭВП. Композиция может также содержат красители.Технология подготовки смеси полимеров заключается в следующем.Силоксановый каучук, напримерСКТ, измельчают до 0,1-3 мм механическим способом совместно с порошкообразным ПП или ПЭ для предотвращения слипания кусочков каучука,Смешение предварительно измельченного каучука и порошкообразногостабилизированного ПП и ПЭ прово-.дят на лопастном смесителе при комнатной температуре (возможно повышение температуры в смесителе до80 С) и течение 20 мин. Затем смесьгранулируют при 180-220 С на экструодере.Эффективность вводимых добавокопределяют после изготовления пластинпутем определения ударной вязкости,температуры хрупкости, прочностныхсвойств, а также самих изделий - аккумуляторных моноблоков, деталей дляавтомобилей.П р и м е р 1. Смешинают 736 гПП, 250 г ПЭВП и 5 г низкомолекулярного диметилсилоксаноного каучукаСКТН"А" и 2,0 г "Топанола КА", 2,5 г"Тинунина", 2,5 г ДЛТДП, 2 г стеарата кальция, 1 г. Диафена НН в смесителе Бембери в течение 20 мин. Полученную смесь загружают н экструдери при 180-200 С изготавливают гранулы. Из гранул методом прессованияили литья получают образцы для испытаний на ударную вязкость, Материалхорошо перерабатывается нсеми известными методами переработки - литьем,экструзией, прессованием,П р и м е р 2-17. Композициюготовят и испытывают в условиях примера 1, но используют различные компоненты и варьируют их количественное содержание. Результаты испытаний на ударную вязкость материалаприведены в табл.2.П р и м е р 18-26 (контрольные),Композиции с различными компонентами и их содержанием готовят и испытывают в услониях примера 1, но неприменяют силоксановый каучук.Результаты испытаний и литературные данные приведены в табл. 2. Иэ представленных в табл. 2 данных видно, что композиции ПП+ПЭ силоксановые каучуками обладают синергетическим эффектом - ударной прочностью при низких температурах (-50 ОС) в 3-6 раз выше, чем у из-40 вестных композиций. При этом композиции обладают высокими прочностнымисвойствами (240-320 кгс/см),Выбор указанных в рецептуре соотношей компонентов обусловлен тем,что при снижении содержания ПП в композиции и увеличении содержания ПЭВП,например 60 вес.%, уменьшается величина разрушающего напряжения прирастяжении до прочности исходногоПЭВП, т.е. до 200 кгс/см с 310 кгс/см 20у исх,ПД, при введении силоксанового каучука более 7 вес.В, например10, снижаются Физико-механическиесвойства композиций, теплостойкость,а также модуль упругости, Таким образом, оптимальное содержание силоксанового каучука в композиции находится в пределах 0,5-7 вес.%.К преимуществу предлагаемой композиции относится и высокий индексрасплава (1,2-2 г/10 мин по сравнению с 0,7 у исходного ПП), что позволяет интенсифицировать процесс переработки, понизить температуру формирования или повысить концентрациюнаполнителей (например, асбеста, 25.стекловолокна и др,). Кроме того, использование в композиции ниэкомолекулярного силоксанового каучука не требует дополнительного измельчения каучука, что снижает трудозатраты на изготовление материала.Высокие показатели ударной прочности композиций позволяют эксплуатировать иэделия в широком диапазоне температур от -50 до +80 ОС, что значительно снижает толщину иэделий до 1,5-2 мм против толщины збонитовых моноблоков (9-10 мм) и моноблоков из наполненного ПЭ (5-8). При этом вес моноблоков и комплектующих цеталей составляет 1,1-1,3 кг против 3-4,02 ПЭ и 5,5 кг иэ эбонита. Таким образом,вЕс деталей сокращается в 3-5 раэ и, следовательно, во столько же раэ расширяется сырьевая база. Ожидаемый экономический эффект от применения композиции только для типов моноблоков для выпуска на одном заводе составляет около 800 т.р. в год.Чс Зс СО ф -ф сус м ч ф С 0 00 т. с с гЧ Ч л в сФЧ сй с сЧ ОР РО Ю о Ь О с 3 + фФс 3 Л м э с СЧ г 4 с.3 (Ч 3 Л гЧ с с +с М т 4 (с 3 о ь с 3 Ю ыф (Ч о о 0 О с ф (Ч 1 Ю СО ОЭ Ч 3 Л 0 м с с 3 Л 01 т й М 0 с с О Ч с" г 1 м с749862 12 Формула изобретения О, 5-7 О, 2-2 Составитель А;КулаковаТехред ,Левадская КорректорМ.Пожо Редактор А.Маковская Заказ 4423/7 Тираж 549 Подписное ЦНИЙПИ Государствеиного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород,. Ул.,Проектная, 4 ю. полиэтилен и стабилизатор, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюйовышейия ее ударной прочности приотрицательных температурах, в ка "чествесинтетического каучука она . содержит силоксановый каучук при следующем соотношении компойентов,вес.В:Полийропилен 36-74,5Полиэтилен 25-55Силоксановый, .каучукСтабилизатор Источники информации,прийятые"во"внимание при экспертизе1. Иванюков Д.В., фридман М.Л.Полипропилен, М., "Химия", 1974,с.1072. Авторское свидетельство СССР9 445214, кл, С 0823/02, 16.06.72.З.Сибирякова Н,А. и др. Морозостойкий полипропилен и его применение.Л., ЛДНТП, 1976, с.7.4. Иванюков Д.В., Фридман М.А.Полипропилен, М., "Химия", 1974,с.108-110.5. Патент США 9 3192288,кл.260-897, 29.06.65.6. Патент СПИ Р 3256367,кл. 260-897, 29.03.68 (прототип).