Полимерная композиция

 

Использование: конструкционные материалы в машиностроении, электротехнике, электронике, авиационной промышленности , бытовой технике. Сущность: композиция включает, мае.ч.: ароматический полисульфон на основе 4,4-дихлордифениясульфона и дифенилолпропана 85,0-90,0; разветвленный поликарбонат с показателем текучести расплава 50-60 г/10 мин (при 280°С, 2,16 кг) 5,0-10,0; полиалкилентерефталат 5,0-10,0; борная кислота 0,2-0,3 и/ил-и окисленный полиэтилен 0,3-0,5 и технологические добавки (тетрастеарат пентаэритрита, стекловолокно, органические фосфиты) 0,1-30,0. Показатель текучести расплава (300°С. 2,16 кг) 5,8-23,8 г/10 мин. снижение разрушающего напряжения после контакта с растворителем 2-16%, усилие сьема изделия с формы 4,5-8,0 кг/см2. 1 з.п. ф-лы,.1 табл. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК

s С 08 1 81/06, С 08 К 3/38

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕ НТУ

lc

ЪФ (21) 4921702/05 (22) 26.03.91 (46) 15.01.93. Бюл. М 2 (75) Е.А. Мили цкова. Е.А. Павлова, И,О.Стальнова и B.Á.×åðêàøèí (73) Н ауч но-исследовательский институт пластических масс им, Г.С.Петрова с Московским опытным заводом пластмасс (56) Милицкова Е.А. Смеси и сплавы на основе ароматических полисульфонов и их применение. Серия "Производство и переработка пластических масс и синтетических смол", 1989, с.54.

Заявка ФРГ М 2735144, кл. С 08 L 81/06, 1979.

Заявка ФРГ N. 3842552, кл. С 081 81/06, 1990.

Патент США N 4369136. кл. 524 — 371, 1983.

Изобретение относится к полимерным композициям на основе полисульфона, используемым для получения конструкционных материалов в машиностроении, электротехнике, электронике, авиационной промышленности, бытовой технике. Эти материалы должны обладать высокой стойкостью к растрескиванию в растворителях, легко перерабатываться и максимально сохранять показатели полисульфона.

Известно, что полисульфон (ПСФ) — жесткий конструкционный полимер, изделия из которого (особенно сложной конструк„„5U „„ l 788958 А3 (54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ (57) Использование: конструкционные материалы в машиностроении, электротехнике, электронике. авиационной промышленности, бытовой технике. Сущность: композиция включает, мас,ч.: ароматический полисульфон на основе 4,4-дихлордифенилсульфона и дифенилолпропана 85,0 — 90,0; разветвленный поликарбонат с показателем текучести расплава 50-60 г/10 мин (при

280 С, 2,16 кг) 5,0-10,0; полиалкилентерефталат 5,0 — 10.0; борная кислота 0,2-0.3 и/или окисленный полиэтилен 0,3 — 0.5 и технологические добавки (тетрастеарат пентаэритрита. стекловолокно, органические фосфиты) 0,1-30.0. Показатель текучести расплава (300 С, 2,16 кг) 5,8-23,8 г/10 мин, снижение разрушающего напряжения после контакта с растворителем 2-16%, усилие съема изделия с формы 4,5-8,0 кг/см .

1 з.п. ф-лы, 1 табл, ции) часто растрескиваются уже при выталкивании из форм. Растрескивание изделий из полисульфона обуславливается напряжениями, "замороженными" при впрыске в литьевую форму вязкого расплава, К тому же полисульфоны обладают достаточной адгезией к металлической форме, вследствие чего изделия с трудом выталкиваются из нее. растрескиваясь при этом. Так же известно, что с целью снижения охрупчивания иэделий из полисульфона при проведении испытаний под нагрузкой и в смеси толуол-изопропанол (1:3) и растворах нена1788958 сыщенных полиэфиров используют компо. зицию из полисульфона и поликарбоната с молекулярной массой более 60000. Однако, при смешении большого количества высо- комолекулярного поликарбоната (10-40 мас.ч.) с полисул ьфоном остается проблематичным повышение текучести расплава, сохранение на уровне полисульфона теплостойкости и гидролизостойкости (гидролизостойкость значительно снизится за счет гидролиза (разрушения) карбонатных групп — Π— С вЂ” О -).

Il .

О

Известна полимерная композиция, включающая ароматический полисульфон (5-90 мас,ч.), полиал килентерефталат (1-90 мас.ч.) и привитой эластомер, состоящий из.

80% полибутадиена и 20% привитой смеси метилметакрилата с н-бутилакрилатом (1-60 ма с.ч.).

Однако, хотя материал на основе этой композиции и обладает в 13 раз йовышенной по сравнению с материалом на.основе композиции, состоящей из полисульфона и полиалкилентерефталата, ударной вязкость и улучшенной прочностью линий спая, но при этом снижается его теплостойковть и гидролизостойкость.

Наиболее близкой к композиции по изобретению по технической сущности и достигаемому результату является известная композиция, включающая ароматический полисульфон на основе 4,4-дйхлордифенилсульфона и дифенилолпропана, линейный поликарбонат с показателем текучести расплава при 280 С и нагрузке 2,16 кг, равным

8 г/10 мин, полиалкилентерефталат и технологические добавки, Однако из таблицы известно, что композиции по примерам 1-3 имеют (по сравнению с исходным полисульфоном) пониженный модуль упругости при растяжении, пониженную прочность при растяжении и низкую теплостойкость. Для повышенйя ударной вязкости по Изоду и ударной вязкости при растяжении в компо- зицию вводят эластомер на основе бутадиен-стирола-акрилата. Однако, при этом ухудшаются модуль упругости, прочность при растяжении (до 500 кг/см ) и теплостойкость. В примерах 4-17 приводятся композиции, содержащие 32-42% полисульфона, 22-26,2% полиалкилентерефталата, 5-20% поликарбоната, 22 стекловолокна и 4% декабромдифенилоксида(для снижения горючести электротехнических деталей). Такие композиции обладают совсем иными свойствами, чем стеклонаполненный полисульфон: пониженным модулем упругости (7000 МПа вместо 8000-8500 МПа), пониженной на 20 — 25 С теплостойкостью. Но композиционные материалы разработаны для конкретной цели (катушки электротехнического назначения) и данные показатели соответствуют предъявляемым требованиям. Применяемый поликарбонат линейной структура типа "lexan 101", "Merlon" с показателем текучести расплава при температуре 280 С и нагрузке 2.16 кг, равным 8,0 г/10 мин, не изменяет текучести расплава полисульфона, а введение большого количества полиалкилентерефталата (26%) ухудшает гидролизостойкость композиции, т.к, поли5 t0 по сложным эфирным связям. Еще следует отметить, что между полиалкилентерефталатами и поликарбонатами протекает межцепной обмен при температуре переработки 280-300 С с выделением газа — COz. что приводит к вспениванию расплава (это нежелательное явление при переработке приводит к пробуксовыванию шнека при заборе очередной дозы для впрыска и, как следствие, неполному заполнению фор20

25 мы). Все описанные композиции не обладают стойкостью к растрескиванию в растворителях и требуют больших усилий выталкивания изделий из форм.

Цель изобретения — улучшение перерабатываемости композиции, повышение стойкости к растрескиванию в растворителе изделий на ее основе и облегчение их выемки из форм.

Указанная цель достигается тем, что

35 полимерная композиция, включающая ароматический полисульфон на основе 4,4-дих-. лордифенилсульфона и дифенилолпропана, поликарбонат, полиалкилентерефталат и технологические добавки, в качестве пол40 икарбоната содержит разветвленный поликарбонат с показателем текучести расплава 50-60 r/10 мин (при 280 С; 2,16 кг) и дополнительно содержит борную кислоту и/или окисленный полиэтилен при следующем соотношении компонентов, мас.ч,:

Ароматический поли= . сульфон 85,0 — 90,0

Указанный поликарбонат - 5,0-10,0

Полиалкилентерефталат 5,0-10,0

Борная кислота 0.2-0,3 и/или окисленный поли-. этилен 0,3-0,5

Технологические добавки 0,1 — 30,0

В качестве технологических добавок используют тетрастеарат пентаэритрита, стекловолокно, органические фосфиты, 50

Полисульфон выпускается по ТУ 6-06-688-продукт поликонденсации дифенилолп15 .алкилентерефталаты легко гидролизуются

1788958

5 ропана и 4,4-дихлордифенилсульфона (полисул ьфон-А).

Разветвленный поликарбонат (зарубежные марки" Macrolon СΠ— 2000" (cDPl ) и "Panlite АΠ— 5503" (Япония) применяют в 5 основном для изготовления компакт-дисков для лазерных проигрывателей.

В композиции используют такой бесцветный, прозрачный поликарбонат в виде дробленых бракованных компакт-дисков и 10 литников, имеющий показатель текучести расплава при температуре 280 С и1 агрузке ,2,16 кг, равный 50-60 г/10 мин, что в 10 раз выше, чем у линейного поликарбоната, При использовании разветвленного поликарбо- 15 ната с показателем текучести расплава Iflfже 50 г/10 мин нельзя получить композицию с текучесть1о более 5 г/10 л1ин и материал со стойкостью к растрескиванию ниже 107, а при использовании раз- 20 ветвленного поликарбоната с показателем текучести расплава более 60 г/10 мин получают материал с низкими физико-механическими показателями.

Борная кислота — слабая кислота ис- 25 пользуется как реактив с основаниями в медицине и др, Окисленный полиэтилен получается как побочный продукт в производстве полиэтилена (Новополоцкий завод), Молекулярная 30 масса 1050, содержание СО- и COOH— групп около 10 Я.

Полиалкилентсрефталаты — продукты реакции терсфталевой кислоты с этиленили бутиленгликолем. Полиэтилснпгерсфта- 35 лат выпускается по ТУ-6-13-1-88, полибутилснтерефталэт выпускается по

ТУ-6-06-2 l --88.

Тетрастеарат neIITaapfITplITa — п родук" реакции стеариновой кислоты с пентаэрит- 40 ритам, Стекловолокна рубленое ТУ-6-1115266-84 (длина волокна 6,2 л1л1, диал1етр волокна 13-20 мкм, насыпной вес 0,411 г/см ). 45

Органические фосфиты: II9apllos-126 (импортный) или стафор-11 — циклический фосфит oTc fecTf le! I но Го и роиз водствэ.

Композицию получают механическим смешением всех кол1понентов, экструдиро- 50 ванием (после и редва ритсльной суш ки и рfl

130 — 135 С в вакууме 10-15 ч при температуре 280 — 300 С и последу1ощей грануляцией.

Или предварительно получают концен- 55 трат всех добавок, содержащий 25 или 50;4 полисульфона, также сплавленный в экструдере и гранулированный. Такой гранулированный концентрат (Mastefbatch) затем добавляют в промышленный полисульфон в количестве 13,4 или 20 и oTllMBafoT изделия, Концентрат может быть окрашен, например, в чорный цвет.

Пример 1 (мас,ч): 90 полисульфона (на основе дифенилолпропана — бисфенола-А и

4,4-дихлордифенилсульфона) с показателем текучести расплава при температуре 300 С и нагрузке 2,16 кг, равным 3,04 г/10 мин, смешивают с 5,0 полиэтилентерефталата с показателем текучести расплава при температуре 265 С и нагрузке 2,16 кг, равным 38 г/10 мин (марки "В"), 5.0 разветвленного поликарбоната с показателем текучести расплава при температуре 250 С и нагрузке

2,16 кг, равным 55 г/10 мин (марки Panlite

АО-5503" в виде дробленых литников и бракованных компакт-дисков); 0,2 (в расчете на сухое) борной кислоты в виде 30-50Д раствора в дистиллированной воде (для лучшего набрызгивания на гранулы), 2,2 тетрастеарата пентаэритрита в виде порошка. Получен 1ую смесь сушат при температуре 120 С под вакуумом в течение 24 ч, экструдируют npff температуре 280-300 С и гранулируют. Из полученных гранул отливают стандартные образцы при температуре

300-310 С.

П р Il м е р 2 (мас.ч.): получают концентрат следующим образом. Смешивают механически 50 полисульфона, 25 полидиэтилентерсфталата, 25 поликарбонаTQ ll 1,0 борной кислоты, 2,0 окисленного полиэтилена, 1,0 тетрастеарата пентаэрит-рита, возможно 2,5 сажи. Смесь пропускают через одношнековый экструдер при температуре 270-290 С и гранулируют. Затем к 80 полисульфона (как в примере 1) добавляют

20 полученного концентрата, тщательно перемешива от, сушат и отливают образцы.

П р» м е р 3. Как по примеру 1, но полиэтилентерефталата взято 10 мас.ч, Пример 4. Как по примеру 1, но вместо полиэтилентерефталата взят полибутилентсрсфталат с показателем текучести расплава при температуре 250 С и нагрузке 2,16 кг, равныл1 19,8 г/10 fffff-f.

П р и л1 е р 5, Как по примерам 1,3, но в кoìfloçицию вводят 30 мас.ч, рубленного стекловолокна и 0,5 л1ас,ч. окисленного полиэтилена.

П р и If с р ы G-В, Как по примеру 1, Ifo с разными количествами полисульфона, полиалкилентсрсфталата и разветвленного поликарбоната (cM.Taáëèöó).

П р и м с р 9. Как по примеру 1, но взят поликарбонат с показателем текучести расплава (ПТР) 50 г/10 мин.

Композиция имеет ПТР = 6,2 г/10 мин.

Пример 10. Как по примеру 1, но взят поликарбонат с ПТР=60 г/10 мин.

1788958

Композиция имеет ПТР = 6,5 г/10 мин.

Композиции по примерам 9 и 10 имеют физико-механические показатели, идентичные показателям композиции по примеру 1.

Пример 11, Как по примеру 8, но окисленного полиэтилена взято 0,5 мас.ч.

Свойства композиции остаются на уровне примера 8, Пример 12, Как по примеру 4, но тетрастеарата пентаэритрита взято 0,1 мас,ч. Свойства композиции остаются на уровне примера 4, В таблице приведены составы композиций, их свойства и свойства материалов на их основе.

Стойкость к растрескиванию и усилие съема изделий с формы определялись по следующим методикам.

Стойкость к растрескиванию, Данная методика позволяет оценить качество испытываемых литьевых изделий. В основе методики лежит способность различных химических веществ вызывать видимые дефекты в изделиях из пластмасс, имеющих соответственно внутренние напряжения. В качестве образца используют лопатку тип 2 (длиной 150 мм и толщиной 4 мм). Лопатку вставляют в шаблон. Шаблон изготовлен из нержавеющей стали и имеет определенную стрелу прогиба, Шаблон с лопаткой в напряженном состоянии погружают в цилиндр с растворителем, состоящим их н-гептана и этилацетата (1:1) на 15 с, Затем образец вынимают из шаблона, вытирают и выдерживают в течение 5 мин на воздухе, На разрывной машине лопатки исйытывают на растяжение и определяют разрушающее напряжение. Стойкость к растрескиванию характеризуют относительным изменением разрушающего напряжения.

Усилие съема изделий с формы.

Усилие съема изделий определяют по . давлению, создаваемому в гидравлическом цилиндре литьевой машины при выталкива5 нии изделия — цилиндрического стакана с внешним диаметром 70 мм, высотой 70 мм, . толщиной стенки 4 мм, открытым дном и перекрещивающимися литниковыми каналами.

Формула изобретения

1. Полимерная композиция, включающая ароматический полисульфон на основе

15 4,4-дихлордифенилсульфона и дифенилолпропана, поликарбонат, полиалкилентерефталат и технологические добавки, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью улучшения перерабатываемости композиции, повыше20 ния стойкости к растрескиванию в растворителе изделий на ее основе и облегчения их выемки из форм, в качестве поликарбоната композиция содержит разветвленный поликарбонат с показателем текучести раС25 плава 50 — 60 г/10 мин (при 280 С, 2,16 кг) и дополнительно содержит борную кислоту и/или окисленный полиэтилен при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Ароматический поли30 сул ьфон 85,0-90,0

Укаэанный поликарбонат 5,0-10,0

Полиалкилентерефталат 5,0-10,0 ,Барная кислота 0.2-0,3

И/или окисленный поли35 этилен 0,3-0,5

Технологические добавки 0,1-30,0, 2. Композиция по п.1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что в качестве технологических добавок она содержит тетрастеарат пентаэ40 ритрита, стекловолокно, органические фосфиты.

1788958

Полисульфон (1100) Конюнентн, иас.ч. изеестние

100

Полисульфои (ПСФ) 5 80 42,8

Полнэтилентерефталат (ПЭТФ) нарки ибн

10 7,5 2 ° 5 15 5

262 5 5 10

5 8 5 5

10 2 5 5 5

0,2 О ° 2

03 025 02 04 01

Борная к-та

0,3

Окисленньй полиэтилен

0,3

0,4

0,6

О ° 2

0,5

Тетрастеарат пентаритрита

0,2 О,I 0,2 0,15

О ° 20 005 03 03 фосфнт и1гзарпоз-126"

0,1

0,2

35 - 30

0,1 0,1

0,1

Стекловолокно

Поликарбонат линейний

)5 15 5

Полнбутипентерефталат

Показатель текучести рагллава (300 С/

2,16 кг/, г/10 ннн 3,04

9,5 3,2 17,0 6,3 5,8 23,8 18,1 19,0 30 З.8 18 5 З,г 22 12 5,2 3,0

67-7 58,9 60 125,3 80 79 70 70 125,9 68 79 65 58 120 63 8 68

41 49 29 11,7 15,0 IО 16 2,0 29 36 12 25 49 52 12 33

40-52

Усилие сьена стакана с форин, кг/снз

18 20 25 4,8 8.0 5,6 7,0 4,5 9,8 8,! 8,З 6

16 8,5 10 18

7,7 5,4 6,7 15 6,8 без надреза

46 58 60 ° 78 81 67 65

6,3 6,1

7,7

Теппзстойкость по

Вйка, С

171-183 156 160 172 187 180 178 179 197 172 183 197 181 156 185 180 175

2700-2900 2338 2500 6923 2700 2730 2590 2700 8590 2420 2800 8400 2700 8000 7500 2700 2700

Составитель Н.Просторова

Техред М,Моргентал Корректор С.Пекарь

Редактор

Заказ 82 Тираж Подписное

ВНИИПИ 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

Поликарбонат раззеталенннй (еторичний ) Разруааюзее напрякение искрист образцое, ИПа

Снииение раэрущающего напряиения после контакта с растеорнтелеи, 2

Ударная вязкость (образцн с надрезон), К)4/ з

Модуль упругости при растякенни, НПа

О ° 2

22 8 без надреза г д

85 86 90 90