Патент на изобретение №2320686
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) ПОЛИМЕРНАЯ ЛИТЬЕВАЯ КОНСТРУКЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к конструкционным материалам на основе наполненных стекловолокном полиолефинов и может быть использовано в автомобилестроении, строительстве железных дорог, в мебельной промышленности. Полимерная литьевая конструкционная композиция включает полипропилен, полиэтилен, эластомер, порошкообразный неорганический наполнитель и волокнистый наполнитель, в качестве которого используют стекловолокно, аппретированное органосиланом с диаметром волокон 8-13 мкм и характеристическим отношением 25-35. Технический результат состоит в создании полипропиленовой композиции, обладающей высокими ударной вязкостью как при нормальных, так и при пониженных температурах и модулем упругости при изгибе, а также жесткостью и твердостью при сохранении хороших эстетических свойств. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к конструкционным композициям на основе наполненных стекловолокном полиолефинов и может быть использовано для изготовления конструкционных изделий: в автомобилестроении (например, бамперы, крыльчатки вентиляторов), строительстве железных дорог (например, дюбели для крепления шпал), в мебельной промышленности (например, крестовины офисных кресел). В настоящее время не решена проблема создания конструкционных материалов на основе полипропилена, обладающих одновременно высокой ударной вязкостью с сохранением жесткости и твердости. Эти требования предъявляются к изделиям конструкционного назначения на основе полипропилена. Известна композиция США 3256367 260-897, 1966, содержащая полипропилен, полиэтилен, этиленпропиленовый сополимер. Композиция обладает недостаточной ударной прочностью. Известна композиция РФ 1317002, С08L 23/02, 1987 г., на основе полиолефина, аппретированного органосиланом стекловолокна или его смеси с силикатным наполнителем, бисмалеимида, органосилана и силоксанового каучука. Эта композиция имеет также недостаточную ударную вязкость. Известна полимерная композиция СССР 749862, C08L 23/12, 1980, содержащая полипропилен, полиэтилен, силоксановый каучук, стабилизатор и наполнитель (асбест, тальк, стекловолокно и др.), которая обладает высокой ударной вязкостью как при высоких, так и при низких температурах, но недостаточными жесткостью и твердостью. При использовании силоксановых каучуков увеличивается ударная вязкость материала, но вместе с этим теряется необходимая для конструкционных материалов жесткость и твердость. Прототипом заявляемого технического решения является заявка Японии №61-072039, С08L 23/12, 1989. Заявлена полипропиленовая композиция, содержащая:
Волокнистый наполнитель имеет волокна с характеристическим отношением 20-60 и диаметром волокон 0,1-2 мкм. В качестве полипропилена используют традиционный полипропилен, например, гомополимер пропилена, сополимер пропилена и В качестве эластомеров используют стирольные и олефиновые эластомеры, наиболее предпочтительными являются бутадиенстирольный каучук и этиленпропиленовый каучук. В качестве наполнителя используют оксисульфат магния, волокна титаната калия, стекловолокно, волокна силиката кальция, керамические волокна из оксида алюминия и диоксида кремния с обязательным условием соблюдения заявленных пределов диаметра волокон и характеристического отношения – длина волокна к диаметру. Используемый полиэтилен должен иметь показатель текучести расплава от 0,1-20 г/10 мин и плотность 0,900-0,965 г/см3. В состав композиции могут быть включены антиоксиданты, защитные вещества, антистатики смазки и другие добавки. Основными недостатками данной композиции являются низкие теплостойкость, ударная вязкость и модуль упругости при изгибе. Задача настоящего изобретения – создание на основе полипропилена композиции, обладающей комплексом свойств – высокие ударная вязкость при положительных и отрицательных температурах, модуль упругости при изгибе, а также твердость, позволяющие использовать его в высоконагруженных конструкционных деталях, подвергающихся динамическим нагрузкам, при сохранении хороших эстетических свойств. Поставленная задача решается за счет разработки новой конструкционной композиции, содержащей, (мас.ч.): 50-80 полипропилена, 2-5 эластомера, 2-6 полиэтилена, 15-50 стекловолокна, аппретированного органосиланом, с диаметром волокна 8-13 мкм, характеристическим отношением 25-35 и дополнительно 0,5-5,0 порошкообразного неорганического наполнителя. Сущность предлагаемого изобретения заключается в разработке нового конструкционного материала на основе известных компонентов при их новом качественном и количественном соотношении, обеспечивающем неочевидный комплекс свойств: сочетание высокой ударной вязкости с высокими значениями жесткости и твердости. В качестве полипропилена используют первичный или вторичный полипропилен или их смесь. В качестве полиэтилена используют первичный или вторичный полиэтилен с показателем текучести расплава 2-10 г/10 мин и плотностью 0,92-0,96 г/см3 или их смесь. В качестве эластомеров используют олефиновые эластомеры, в частности этиленпропиленовые каучуки. В качестве порошкообразного неорганического наполнителя используют каолин, тальк. В качестве стекловолокна используют аппретированное органосиланом стекловолокно с диаметром волокон 8-13 мкм и характеристическим отношением 25-35. Изобретение иллюстрируется следующими примерами: Пример 1. Готовится сухая смесь из 65 мас.ч. полипропилена, 4 мас.ч. полиэтилена высокой плотности, 1 мас.ч. талька, 4 мас.ч. этиленпропиленового каучука. Смесь непрерывно подается в двухшнековый экструдер, где при температуре 220°С расплавляется. В расплав непрерывно подается стеклоровинг в количестве 26 мас.ч., состоящий из стеклянных волокон Примеры 2-7. По технологии аналогичны описанной в примере 1. Составы композиций приведены в таблице 1. В примерах использованы материалы:
Материалы на основе предлагаемых композиций испытывались по следующим методикам:
При использовании полиэтилена и эластомера меньше заявленных количеств не обеспечивается высокая ударная вязкость, в том числе при минусовых температурах, а при выходе за верхний предел не обеспечивается необходимая жесткость. При введении наполнителя в меньших количествах, чем заявлено, наблюдается снижение жесткости и ударной вязкости, а при введении выше заявленных теряется эластичность, ухудшается перерабатываемость и внешний вид. Как следует из описания прототипа, изделия из тальконаполненных композиций имеют не глянцевую поверхность, а изделия с использованием стекловолокнистых наполнителей отличаются низкой ударной прочностью и непривлекательным внешним видом (см. табл.2). В предлагаемом решении использование аппретированного органосиланом стекловолокна диаметром 8-13 мкм с характеристическим отношением 25-35, дополнительным использованием небольшого количества порошкообразного неорганического наполнителя, меньшим количеством используемого каучука и полиэтилена позволило получить материал с комплексом свойств – высокой ударной вязкостью при сохранении жесткости и твердости. Материал также имеет высокую ударную вязкость при отрицательных температурах. Изделия, полученные из этой композиции, имеют хорошие эстетические свойства: поверхность ровная, швы хорошие, подтеки отсутствуют. В композицию могут быть введены традиционные целевые добавки: концентраты красителей, смазки, термостабилизаторы и антипирены в общепринятых количествах.
Формула изобретения
1. Полимерная литьевая конструкционная композиция, содержащая полипропилен, эластомер, полиэтилен и волокнистый наполнитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит порошкообразный неорганический наполнитель, а в качестве волокнистого наполнителя используют стекловолокно, аппретированное органосиланом с диаметром волокон 8-13 мкм и характеристическим отношением 25-35 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве полипропилена используют первичный полипропилен, вторичный полипропилен или их смесь. 3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве полиэтилена используют первичный полиэтилен, вторичный полипропилен с показателем текучести расплава 2-10 г/10 мин или их смесь. 4. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве эластомера используют олефиновые эластомеры, в частности, этиленпропиленовые каучуки. 5. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве порошкообразного неорганического наполнителя используют каолин, тальк.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
-олефинов и др.
13 мкм, аппретированных 3-амино-пропилтриэтоксисиланом. Смесь гомогенизируется до получения стекловолокон с характеристическим отношением 25-35, в виде стренг поступает в охлаждающую водяную ванну и гранулируется.
=1,81 МПа, °С