Термопластичная полиамидная композиция

 

Сущность изобретения: композиция содержит , мас.ч.: полиамид 100, эпоксидиановая смола 0,6 - 2,5, ангидрид карбоновой кислоты 0.06 - 0,25; композиция по п. 2 дополнительно содержит наполнитель 5 - 50. Характеристики композиции: ударная вязкость без Надреза 58 - 95 кДж/м . прочность при изгибе 58 - 95 МПа, температура размягчения при изгибе 146 - 200°С. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ы (21) 4811492/05 (22) 12.03.90 (46) 23.11.92. Бюл. М 43 (71) Научно-исследовательский институт пластических масс им. Г.С.Петрова (72) А.М.Криваткин, А.С.Лунин, M.Ë.Êaöåâìaí, B.È.Ñâèðèäîâ, Л.Б.Битней и А.А.Гаранин (56) Кацнельсон M.Þ., Балаев Г.А Пластические массы. — Л.: Справочник, Химия, 1978, 1982.

Plastics Technology. "Rohm and

Наазсо", 1988, ч 34, М2, р. 23.

Патент США N. 4574131, кл. С 08 К 3/34, опублик. 1986.

Заявка на патент ЕПВ % 0247357, кл. С 08 L 77/00, опублик. 1987.

Заявка на патент ЕПВ ЬЬ 0106241, кл. С 08 G 81/00, опублик. 1987.

Изобретение относится к промышленности пластмасс и касается состава термопластичных полимерных композиций на основе полиамидов, которые могут найти применение для изготовления различных деталей в машиностроении в частности. в автомобильной технике для производства колпаков колес, корпусов фар фонарей, деталей панелей приборов, систем отопления, топливных, масляных, тормозных трубопроводов и т.д.

Известны термопластичные композиции полиамидов для изготовления декоративных и небольших несущих деталей.

Введение в полиамиды наполнителей повышает жесткость и теплостойкость, снижает усадку. Но при этом резко снижается ударная вязкость. Так, для ненаполненноголитьевого полиамида 6 ударная вязкость составляет 100-120 кДж/м, при наполнении же 30 мас. % стекловолокна она снижает- . Ы„1 1776680 А1 (Я)5 С 08 1 77-/00 С 08 К 5/09// (С 08

L 77/00 63:02) (54) ТЕРМОПЛАСТИЧНАЯ ПОЛИАМИДНАЯ

КОМПОЗИЦИЯ (57) Сущность изобретения: композиция содержит, мас.ч.: полиамид 100, эпоксидиановая смола 0.6 — 2,5, ангидрид карбоновой кислоты 0,06 — 0,25; композиция по и. 2 дополнительно содержит наполнитель 5—

50. Характеристики композиции: ууарная вязкость беэ надреза 58 — 95 кДж/м, прочность при изгибе 58 — 95 МПа, температура размягчения при изгибе 146 — 200 С. 2 табл. ся до 30 КДж/м, а при наполнении 20 мас.% талька или каолина — до 20 кДж/м2.

Известны способы повышения ударной вязкости для наполненных полиамидных композиций: так, фирма "Rohm and Haas" предложила использовать модификатор на основе метакрилбутадиенстирольного каучука. увеличив ударную вязкость наполненного полиамида на 30 .

Однако модификация эластомерами одновременно снижает прочностные характеристики и теплостой кость.

Другой путь — применение специальных добавок для улучшения химического средства полиамидного связующего к наполнителю. Так, фирма "BASF А.G. разработала способ получения ударопрочной композиции, содержащей 30-88 мас, термопластичного полиамида, 10-50 мас.% силикатного усиливающего иаполнителя, покрытого органосиланом, 0,1-5 мас. no 3

1776680 лиуретанового мономера, 2 30 мас.ф кар боксилсодержащего термопластичного эластомера и, при необходимости, эффективное количество целевых добавок.

Композици1о готовят в два этапа: на первом этапе силикатный наполнитель, покрытый органосиланом, и полиуретановый мономер смешивают с полиамидом при температуре, превышающей точку плавления последнего а на втором этапе термопластиный эластомер при той же температуре диспергируют в смеси, полученной на первом этапе;

Ударопрочные термопластичные полимерные композиции, разработанные фирмой "Unitlca" и используемые как в ненаполненном, так и в наполненном состояниях, содержат полиамид (30-90 мас.ч.) и полиакрилатный каучук (10-70 мас.ч.). Для улучшения ударной вязкости и прочностных показателей применяют как модификатор сополимер.с эпоксидными группами в коли- честве 3-30 мас.ч., полученный из ненасышенного эфира глицидола и олефина.

Составы этих композиций достаточно сложны, нетехнологичны в производстве, так как предусматривается и использование большого количества акрилатного каучука и эпоксисодержащего сополимера. Основным же недостатком указанных композиций является, то, что при ряде соотношений KOMпонентов происходит расслоение. Но даже при приемлемых соотношениях исходных компонентов ударная вязкость и прочностные характеристики материалов на основе этих композиций недостаточно высоки.

Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является термопластичная композиция разработанная фирмой "Bayer

А,G. включающая полиамид (70-98,95 мас.,,) полиэфирный или углеводородный полиол (1-29,95 мас. ) с функциональностью 1-4 молекулярной массой 500-20000 и точкой размягчения не выше 100 С и полиангидрид с функциональностью не менее 5 и/или полиэпоксид (0,05-5 мас. $).

С целью повышения ударной вязкости, прочности и теплостойкости термопластичная полиамидная композиция, модифицированная эпоксидным олигомером и ангидридом карбоновой кислоты, в качестве эпоксидного олигомера содержит эпоксидиановую смолу с эпоксидным числом 1432, à в качестве ангидрида карбановой кислоты соединение выбранное из группы, содержащей диангидрид пиромеллитовой кислоты, ангидриды малеиновой. фталевой и изометилтетрагидрофталевой кислот при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Полив мид 100

Эпоксидный олигомер 0,6-2,5

Ангидрид карбоновой кислоты 0,06-0,25

При необходимости в состав компози5 ции вводится наполнитель в количестве 5-50 мас.ч. на100 мас.ч. полиамида, 8 качестве наполнйтеля предпочтительнее использовать тальк, рубленое стекловолокно или другие минеральные

10 наполнители, а в качестве ангидрида карбоновой кислоты — пиромеллитовый диангидрид.

Как модификаторы полиамидных композиций в данном решении предлагаются относительно доступные компоненты: про15 мышленные эпоксидные олигомеры, ангидриды карбоновых кислот.

Композицию готовят смешением компонентов в расплаве на стандартном смесительном оборудовании. При этом не

20 происходит гелеобразования, компоненты хорошо совмещаются, что создает предпосылки для быстрого увеличения производства и применения этих материалов.

8 качестве исходных соединений для

25 получения композиций использованы промышленные продукты: — полиамид 6 марок 210/310 или

210/311 по ОСТ 6-06-С9-83 (продукт полимеризации капролактама), 30 — полиамид 66 по ОСТ 6-06-С23-79 (продукт поликонденсации соли АГ), — тальк марок ТРПН по ГОСТ 19729-74 или А2 по ТУ 21-25-217-78 (из природного минерала), 35 — стекловолокно короткое, рубленное, получают из стеклоровинга марки РБН 132520-4Э по ГОСТ 17139-79, — эпоксидиановые олигомеры ЭД-14, ЭД32 с содержанием эпоксидных групп соответ40 ственноот 14 до 32 масД по ГОСТ 10587-84 (на основе бисфенола А и эпихлоргидрина), — диангидрид пиромеллитовой кислоты (ДПК) по ТУ 38,10227-78, — ангидрид фталевой кислоты (АФК) по

45 OCT 7119 77, — ангидрид малеиновой кислоты (АМК) по ГОСТ 11153-75, — ангидрид изометилтетрагидрофтале- . вой кислоты (АТГФК) по ТУ 38.103149-78.

50 Композиции могут окрашиваться в необходимые цвета с использованием пигментов или их концентратов.

П р и и е р. Композиции готовят смешением компонентов в двухшнековом экстру55 дере при 240-260 С, гранулируют и сушат до содержания влаги не более 0,1%. Литье или экструзию композиций при изготовлении изделий осуществляют при температуре расплава 240-270 С, при температуре формы 50-90 С (в зависимости от состава).

1776680

Табли ца

СосТВВМ и свойства полиамидных композиций

Составы композиций, мас.ч.

Показатели ударная вязкость по

lpga рпи, Кдж/мз ГОСТ

4647.-80 прочность при изгибе, ППа

ГОСТ 4648-71, температура размягчения при изгибе, С о (1 »O,45 МПа) гост 12021-84

Примеры по заявке

Полиамид 6

Тальк

ЭЛ-20

АФК

-100

-25

-1,z5

-0,25

79

168

Палиамип 6

Тальк эд-za

АНК

83 .

\ 100

-25

-1,25

-0,25.

183

Полиамид 6

Тальк

ЭД-20

АТГфК

-100 55

"25

-1.25

-о,25

-100 38

-25

-0,6

-о,аб

16Э

Полиамид 6

Тальк

ЭД-20 дпк

170

Полиаиид 6

Тальк

ЭД-20

ЛПК

85.

-100 90

-25

-2,5

-0,25

2ао

200

Полиамид 6

Тальк

ЭЛ-20 дпк

-1ОО 11О

-25

-1,25

-0,125

Полиамид 66

Тальк эд-zo

ЛПК

72.-100 35

"25

-о,б

-о,об

183

Полиамид б

Тальк

ЭД-20

ДПК

-1ОО

-5

-1

-О,1

115

169

101

Полиамид б

Стекловолокно эд-го

ЛПК

183

-10O

43

-О,б

-0,06

200

Составы полиамидных композиций в соответствии с изобретением и контрольных и их свойства приведены в табл, 1, сравнительные свойства заявленных композиций и композиций по прототипу — s табл. 2, Как видно из табл. 2, разработанная композиция превосходит композицию по прототипу по показателям ударной вязкости, прочности и теплостойкости, Разработанная композиция превосходит известную и по технологичности, так как не требует предварительной подготовки модификаторов и их принудительной дозировки, не требуется специальная сборка шнека — композиция хорошо компаундируется на стандартном оборудовании.

Формула изобретения

1. Термопластичная полиамидная композиция, модифицированная эпоксидным олигомером и ангидридом карбоновой кислоты, отличающаяся тем,что,с целью повышения ударной вязкости, прочности и теплостойкости, в качестве эпоксидного олигомера композиция содержит зпоксиди5 ановую смолу с эпоксидным числом 14-32, а в качестве ангидрида карбоновой кислоты— соединение, выбранное из группы, содержащей диангидрид пиромеллитовой кислоты, ангидрид фталевой кислоты, ангидрид

10 малеиновой кислоты, ангидрид изометилтетрагидрофталевой кислоты, при следующем соотношении компонентов, мас.ч,:

Г1олиамид 100

15 Зпоксидиановая смола 0,6-2,5

Указанный ангидрид карбоновой кислоты 0,06-0,25.

2. Композиция по п, 1, отл ич а ю ща20 я с я тем, что она дополнительно содержит наполнитель в количестве 5-50 мас,ч. на 100 . мас,ч. полиамида.

1776680

Продол>кение табл. 1

Составы и свойства полиамидных композиций

Составы композиций> мас.ч.

Показатели прочность при температура изгибе, ИПа размлгчения

ГОСТ 4648-71 при изгибе, С (P 0,45 МПа)

ГОСТ 12021-84 ударная вязкость по

Шарпы>

КД /мз ГОСТ

4647"80

190

-100 96

-50

-1,4

-0,14

-100 60

"25

-1,25

-0,125

200

192

75

190

140

112

161

155

170

105

132

Контрольныв примеры: — без модификаторов

Полиамид 6

Тальк

20 70

160

-100

-25

Попиамид 66

Тальк

62

-1ОО

"25

175

170

200

-100

-43

Полиамид 6

Стекловолокно

Полиамид 6

110. 95

150

Не стренгуетсл

То ве

160

103

Полиамид 6

Стекловолокно

ЭД-20

ДПК

-100

-60

-1,4

-О, 14

Не стренгуетсл

Полиамид 6

Стекловолокно

ЭД-20

ДПК

Полиамид 6

Тальк

ЭД-14

PIIK

Полиаиид 6

Тальк

ЭЛ-32

ДПК

Полиамид 6

ЭЛ-20

ДПК

Полиамид 6

ЭД-20

ДПК

Полиамид 66

ЭД-20

ДПК

- при соотновениях

Полиамид 6

Тальк

ЭД-20

ЛПК

Полиамид 6

Тальк

ЭЛ-20

ДПК

Полиамиц 66

Тальк

ЭД-20

ДПК

Полиамид 6

Тальк

ЭД-20

ДПК

-100

-25

1,25

-0,125

-100

-1 >0

-О,1

«100

-0,6

-0,06

-! 00

-1>0

-0,1 компонентов, "100

-25

-О,5

-0>05

4! 00

-25

-3

-0 3

-100

-25

-3

-0,3

-1ОО

-Э

-1

-О,T выходя>зих за заявленные првдвлы

26 72 164

1776680

Таблица 2

Основные показатели свойств заявляемых композиций в сравнении с композицмяни по прототипу

По Эвропейской заявке

0106241

Показатели

По предложенному ревенко г по примеру 5 по примеру 5 заявки (без заявки (20 наполнителя) иас.Ф талька) пп примеру по примеру по примеру по .примеру

l4 15 . 4 6

Ударная вязкость по йарпи, клж/мэ

6,6

36"

14,6 7,8

140 38

9,5

110

11>3

60,2

13,2

100

- с надрезон

- беэ нэдреэа

Прочность прм изгибе, МПа

57 ++

58 72 79

130 5000

120

146

161

170

200

4000 5000 . 7000

° 3000

r% 4000

«Р

Для сравнения взят пример с иаксимальныи показателем ударной вязкости. Данные не приведены в патентной заявке, а получены заявителем в результате мспытанмй воспромз-. я.и веденной по патентной заявке композиции.

Составитель А Чеснокова

Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Редактор

Заказ 4100 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Температура размягчения при изгибе. эС (Р 0 45 МПа)

МрДуль упругости nW растяжении, МПа