Патент на изобретение №2335516
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) ТЕРМОПЛАСТИЧНАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗДЕЛИЙ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к термопластичной полимерной композиции для производства изделий конструкционного, электротехнического и общего назначения, таких как втулки, подшипники, бамперы, зубчатые колеса, электротехническая арматура, каркасы, опоры и т.д., применяемых на предприятиях автомобильной, электротехнической, текстильной и др. промышленности, а также к способу получения этой композиции. Композиция включает следующее соотношение компонентов, мас.%: 50-55 полиамида ПА-6, 21-25 наполнителя, 4-6 термоэластопласта ДСТ-30Р20ПС, 17-20 бутилацетата или этилацетата. Термоэластопласт ДСТ-30Р20ПС, растворенный в бутилацетате или этилацетате, используют в качестве модификатора. В качестве наполнителя используют стеклянное волокно диаметром 7-13 мкм. Способ получения композиции, заключающийся в том, что к высушенной при температуре 90-100°С в течение 8-10 часов смеси механически измельченного полиамида ПА-6 и стеклянного волокна диаметром 7-13 мкм добавляют раствор термоэластопласта ДСТ-30Р20ПС в бутилацетате или этилацетате. Смесь перемешивают в мешателе в течение 10-15 минут при температуре 20°С. Готовую массу выгружают и сушат при температуре 90-100°С в течение 10-12 часов для удаления растворителя. Затем загружают в экструдер и при скорости вращения шнека 25-30 об/мин при температуре от 188 до 220°С по зонам производят прессование шнуров, из которых получают гранулы. Изобретение позволяет повысить ударную вязкость, механические и деформационные характеристики композиции, понизить ее гигроскопичность. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области создания композиционных материалов на основе полиамида ПА-6 и касается создания термопластичного композиционного полимерного материала и способа его получения для изделий конструкционного, электротехнического и общего назначения, применяемых на предприятиях автомобильной, электротехнической, текстильной и др. промышленности. Данный материал может быть использован для изготовления втулок, подшипников, бамперов, зубчатых колес, электротехнической арматуры, каркасов, опор и т.д. Полимерные композиции – это материалы с гетерогенной структурой, состоящие из двух или более фаз, представляющие собой объемное сочетание химически разнородных компонентов с границей раздела. В полимерных композициях, упрочненных непрерывными волокнами, основную нагрузку несут армирующие элементы, а более пластичное полимерное связующее передает напряжение волокнам и придает материалу монолитность. Одна из важнейших особенностей полимерных композиций – возможность создавать из них материалы и элементы изделий с заданными свойствами, отвечающие характеру и условиям работы деталей или конструкций. Известна композиция термопластичного полимера, патент Японии №5-41662, С08L 77/00, 51/06, опубликованный РЖ ИСМ, вып.42, №19, 1995 г., стр.24, которая создана на основе полиамида и модифицированного привитого блоксополимера, полученного модифицированием ангидридом малеиновой кислоты в присутствии радикалообразующего агента смеси разлагающихся под действием радикалов полимеров, например смеси бутилового каучука или полипропилена с продуктом гидрирования блоксополимера, содержащего сегмент полимера моновинилароматического соединения и сегмент полимера сопряженного диена. Данная термопластичная композиция обладает хорошей формуемостью, ударо- и маслостойкостью, но имеет высокую мягкость. Наиболее близким по технической сущности решением к композиции по изобретению является полимерная композиция, содержащая полиамид и наполнитель – углерод-алюмосиликатный материал, взятые в соотношении от 10:90 до 20:80 соответственно, и дополнительно содержит добавку – натриевую соль стеариновой кислоты или аминосилан, патент №2154074 от 07.04.1999 г – прототип. Данная полимерная композиция при предложенном соотношении компонентов перерабатывается при высокой температуре 280°С, что не всегда технологично и доступно, имеет низкую ударную вязкость. Наиболее близким по технической сущности решением к способу по изобретению является способ получения композиционных материалов, включающий механическое измельчение неорганического наполнителя, смешение его с термопластом и формование деталей, патент №1456443 от 13.04.87 г. Данный способ получения композиционных материалов позволяет увеличить предельную степень наполнения, но не обеспечивает однородность получаемого материала за счет перемешивания в две стадии, первоначально перемешивают 10% термопласта от общей навески наполнителя в течение 3-5 минут, а затем оставшееся количество наполнителя в течение 10-15 минут. Технической задачей заявленных изобретений является разработка способа получения термопластичной полимерной композиции с высокой ударной вязкостью, низкой гигроскопичностью и высокими механическими характеристиками для производства изделий конструкционного, электротехнического и общего назначения, используемых на предприятиях автомобильной, электротехнической, текстильной и др. промышленности для изготовления втулок, подшипников, бамперов, зубчатых колес, электротехнической арматуры, каркасов, опор и т.д. Для компоновки и создания данной термопластичной полимерной композиции для изделий был выбран полиамид ПА-6 210-310, наполненный стеклянным волокном диаметром 7-13 мкм и длиной до 5 мм, с модифицирующей добавкой термоэластопластом ДСТ-30Р20ПС, растворенным в бутилацетате или этилацетате. ДСТ-30Р20ПС представляет собой бутадиен-стирольный термоэластопласт, наполненный полистиролом, являющийся продуктом блоксополимеризации стирола и бутадиена в растворе циклогексана и нефраса (75:25 мас.ч.) в присутствии литийорганического катализатора. Выбор полиамида марки ПА-6 210-310 связан с низкой его стоимостью, высокими прочностными и антифрикционными свойствами и большей доступностью (многотоннажностью производства), а при наполнении его стеклянным волокном он превращается в твердый и жесткий конструкционный материал с высокими механическими характеристиками. Одновременно повышается сопротивление ползучести, а также снижается гигроскопичность данного материала. Использование в данной полимерной композиции модифицирующей добавки в виде раствора термоэластопласта ДСТ-30Р20ПС в бутилацетате или этилацетате позволяет повысить ударную вязкость, улучшить технологические свойства и влагостойкость термопластичной полимерной композиции для изделий. Технический результат изобретения достигается за счет того, что термопластичная композиция для изделий, включающая полиамид ПА-6 в качестве модификатора, содержит термоэластопласт ДСТ-30Р20ПС, растворенный в бутилацетате или этилацетате, а в качестве наполнителя стеклянное волокно диаметром 7-13 мкм при следующем соотношении компонентов, % мас.:
Способ получения термопластичной полимерной композиции для изделий заключается в том, что к высушенной при температуре 90-100°С в течение 8-10 часов смеси механически измельченного полиамида ПА-6 и стеклянного волокна диаметром 7-13 мкм добавляют раствор термоэластопласта ДСТ-30Р20ПС в бутилацетате или этилацетате, перемешивают смесь в мешателе в течение 10-15 минут при температуре 20°С, готовую массу выгружают и сушат при температуре 90-100°С в течение 10-12 часов для удаления растворителя, далее загружают в экструдер и при скорости вращения шнека 25-30 об/мин при температуре от 188 до 220°С по зонам производят прессование шнуров, из которых получают гранулы. Заявленная композиция и способ ее получения взаимосвязаны настолько, что образуют единый изобретательский замысел. Действительно при создании термопластичной полимерной композиции для изделий был изобретен способ ее получения. Сущность состава предлагаемой композиции поясняется следующими примерами. В таблице 1 приведена рецептура предлагаемой термопластичной полимерной композиции для изделий.
В таблице 2 приведены свойства и режимы переработки предлагаемой термопластичной полимерной композиции для изделий.
Из данных, представленных в таблице 2, видно, что предлагаемая термопластичная полимерная композиция для изделий обладает высокими механическими характеристиками в широком диапазоне температур от 60°С до минус 50°С, а также низкой гигроскопичностью даже при 100%-ной относительной влажности, высоким сопротивлением ползучести, высокой ударной вязкостью. Сущность технологического процесса получения термопластичной полимерной композиции для изделий заключается в следующем. Полиамид ПА-6 210-310 предварительно измельчают механическим методом в специальном измельчителе, затем измельченный полиамид перемешивают с рубленым стеклянным волокном БС 13-280Р диаметром 7-13 мкм и длиной до 5 мм. Полученную смесь сушат в термокамере или в сушильном шкафу при температуре 95°С в течение 9 часов. Высушенную смесь полиамида ПА-6 и стеклянного волокна БС 13-280Р, термоэластопласт ДСТ-30Р20ПС и растворитель (бутилацетат или этилацетат) в заданном соотношении загружают в мешатель типа «Беккен-Дуплекс» и перемешивают 15 минут при температуре 20°С. Готовую массу выгружают из мешателя и вновь сушат при температуре 95°С в течение 11 часов в термокамере или в сушильном шкафу для удаления растворителя. После сушки массу подают в бункер экструдера типа «LSP-52» и производят прессование шнуров при скорости вращения шнека 25-30 об/мин при температуре от 188 до 220°С по следующим температурным зонам: 1 зона – температура в средней части короткого шнека (188-190)°С; 2 зона – температура в конце короткого шнека (190-200)°С; 3 зона – температура в конце длинного шнека (190-200)°С; 4 зона – температура головки шнека (200-220)°С. Полученные шнуры, выходящие из шнек-пресса, направляют на ленточный транспортер, где они охлаждаются с целью предотвращения слипания, после чего шнуры разрезают на гранулы. Гранулирование проводят не менее 2-х раз. Готовые гранулы поступают на термопластавтомат (ТПА) типа «КУАСИ» для изготовления методом литья под давлением необходимых конструкционных изделий с использованием различной оснастки для прессования. Компоненты, входящие в термопластичную полимерную композицию для изделий, выпускаются в промышленном масштабе Российского химического комплекса. Предлагаемая термопластичная полимерная композиция имеет следующие преимущества: – обладает высокой механической прочностью (от 300 кгс/см2 при температуре 60°С до 1300 кгс/см2 при температуре минус 50°С); – обладает высоким модулем упругости (от 14355 кгс/см2 при температуре 60°С до 45243 кгс/см2 при температуре минус 50°С); – высокой ударной вязкостью (10-13 кДж/м2 при температуре плюс 20°С); – более низкой температурой переработки (188-220)°С; – низким влагопоглощением 2,0-2,8% при 100%-ной относительной влажности. Предлагаемая термопластичная полимерная композиция испытана в «Пермской приборостроительной компании» АО «Телта», АО «Велта» с положительными результатами.
Формула изобретения
1. Термопластичная полимерная композиция для изделий, включающая полиамид ПА-6, модификатор и наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве модификатора содержит термоэластопласт ДСТ-30Р20ПС, растворенный в бутилацетате или этилацетате, в качестве наполнителя стеклянное волокно диаметром 7-13 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
2. Способ получения термопластичной полимерной композиции для изделий заключающийся в том, что к высушенной при температуре 90-100°С в течение 8-10 ч смеси механически измельченного полиамида ПА-6 и стеклянного волокна диаметром 7-13 мкм добавляют раствор термоэластопласта ДСТ-30Р20ПС в бутилацетате или этилацетате, перемешивают смесь в мешателе в течение 10-15 мин при температуре 20°С, готовую массу выгружают и сушат при температуре 90-100°С в течение 10-12 ч для удаления растворителя, далее загружают в экструдер и при скорости вращения шнека 25-30 об/мин при температуре от 188 до 220°С по зонам производят прессование шнуров, из которых получают гранулы.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
