Термопластичная полимерная композиция

 

Использование: для изготовления деталей конструкционного назначения на основе термопластичной полимерной композиции. Композиция содержит, мас. ч: поликарбонат 40 - 95, сополимер АБС - акринонитрила бутадиена и стирола 5 - 60, ди-(2,4 - ди - трет - бутилфенил) пентаэритритилфосфит 0,13 - 0,37, ди - (2,6 - ди - трет - бутил - 4 - метилфенил) пентаэритритилдифосфит или ди - (2 - трет - бутил - 4 - кумилфенил) пентаэритритилдифосфит 0,13 - 0,37. Поликарбонат и сополимер АБС предварительно высушивают при 120 и 80С соответсвенно. Компоненты композиции смешивают в смесителе типа "пьяная бочка", смесь экструдируют при 240 - 280С и скорости сдвига 100-200 с^-1 , при этом соотношение вязкостей расплава поликарбоната и сополимера АБС составляет 1,4 - 2,6. Полученную композицию сушат при 120С до остаточной влажности не более 0,02 мас. % и получают образцы литьем под давлением при температуре расплава 280 280 ±5°C 5С и температуре формы 70С. 2 табл.

Изобретение относится к промышленности пластмасс и касается разработки ударопрочной термостабильной композиции на основе смеси поликарбоната (ПК) и сополимера акрилонитрила, бутадиена и стирола (АБС) для изготовления различных деталей конструкционного назначения - сочетание высокой ударной прочности, стойкости к тепловому старению, высокие технологические свойства.

Известна ударопрочная композиция на основе смесей ПК и АБС. Введение АБС в ПК способствует улучшению технологических свойств композиций: наблюдается увеличение показателя текучести расплава. Однако увеличение содержания АБС приводит к снижению термостабильности. Зависимость ударной вязкости по Шарпи от состава смеси проходит через максимум при 20 мас. % АБС; следует отметить, что ударная вязкость для композиций с содержанием АБС больше 20 мас. % меньше, чем у ПК.

Указанные композиции не обеспечивают готовым деталям конструкционного назначения необходимой термостабильности и ударопрочностных свойств в широком диапазоне концентраций.

Известны также конструкционные композиции на основе смеси ПК и АБС, включающие в качестве термостабилизаторов эфиры фосфористой кислоты или производных орто- и паразамещенных фенолов или бисфенолов.

Однако указанный состав композиции, обеспечивая термостабильность при литье под давлением, не обеспечивает уровня ударопрочных свойств деталям конструкционного назначения на ее основе.

Наиболее близким техническим решением является термопластичная полимерная композиция, включающая, мас. ч. : поликарбонат 10-90, сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола 10-90 и ди-2,4-ди-трет-бутилфенил)пентаэритритилфос- фит 0,1-5,0. Композиция содержит также фенольный антиоксидант.

Однако известная композиция не обеспечивает длительной термостабильности при переработке, уровня ударопрочных свойств и стойкости к тепловому старению деталям конструкционного назначения.

Целью изобретения является повышение термостабильности при переработке композиций, стойкости к тепловому старению и ударной прочности изделий на ее основе.

Поставленная цель достигается тем, что в термопластичной полимерной композиции, включающий поликарбонат, сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола и ди-(2,4-ди-трет-бутилфенил)пентаэритри- тилдифосфит, поликарбонат и сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола имеют соотношение вязкостей расплавов, измеренных при 240-280^оС и скорости сдвига 100-200 с^-1, 1,4-2,6, и дополнительно композиция содержит ди-(2,6-ди-трут-бутил-4-метилфенил) пентаэритритилдифосфит или ди-(2-трет-бутил-4-кумилфенил) пентаэритритилдифосфит при следующем соотношении компонентов композиции, мас. ч. : Поликарбонат 40-95 Сополимер акри- лонитрила, бута- диена и стирола 50-60 Ди-(2,4-ди-трет-бу- тилфенил) пентаэри- тритилдифосфит 0,13-0,37 Ди-(2,6-ди-трет-бутил- -4-метилфенил)-пен- таэритритилдифос- фит или ди-(2-трет- -бутил-4-кумилфе-
нил)пентаэритритил- дифосфит 0,13-0,37
Использование ПК и АБС в указанном диапазоне относительной вязкости расплавов способствует образованию более гомогенной структуры дисперсного типа в широком диапазоне состава композиций до 60 мас. % АБС включительно, в то время как при соотношении вязкостей за пределами 1,4-2,6 уже при соотношении 30 мас. % АБС реализуется структура матричного типа. Образование структуры дисперсного типа обеспечивает повышение ударной прочности деталей конструкционного назначения.

Введение смеси добавок ди-(2,4-ди-трет-бутилфенил)пентаэритритилдифосфи-та и ди-(2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенил)пентаэритритилдифосфита или ди-(2-трет-бутил-4-кумилфенил)пентаэритритилдифосфита, фенольная компонента которых соответствует фенольной компоненте ПК, способствует лучшей совместимости компонентов смеси, приводит к повышению ударной вязкости, времени термостабильности композиции и стойкости к тепловому старению.

В композиции используется ароматический поликарбонат на основе бисфенола А с мол. м. М_n (37-42)х10³, содержащий 0,15-0,2 мас. % ди-(2,4-ди-трет-бутилфенил)пентаэритритилдифосфита (ТУ 6-06-68-89) с показателем текучести расплава ПТР от 2 до 12 г/10 мин при температуре 280^оС и нагрузке 2,16 кгс и сополимер стирола, бутадиена или бутадиенстирола, акрилонитрила (ТУ 6-05-1587-84, ТУ 6-05-2022-86), с ПТР = 5-10 г/10 мин (Т = 220^оС, Р = 10 кгс), который получают сополимеризацией стирола с акрилонитрилом в присутствии бутадиенового или б утадиенстирольного каучука.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. Композицию состава, мас. ч. : Поликарбонат 95 Сополимер АБС 5
Ди-(2,6-ди-трет-бу-
тил-4-метилфе-
нил)пентаэритри- тилдифосфит 0,13
Ди-(2,4-ди-трет-бу-
тилфенил)пента- эритритилдифосфит 0,13 смешивают в смесителе "пьяная бочка". Поликарбонат предварительно высушивают до остаточной влажности не более 0,02% при температуре 120^оС, сополимер АБС - при температуре 80^оС. Полученную смесь экструдируют при 280^оС и скорости сдвига 200 с^-1, при этом соотношение вязкостей расплавов поликарбоната и АБС соответствует:
M_n(37-42)×10³
Полученную композицию сушат при 120^оС до остаточной влажности не более 0,02 мас. % и получают образцы литьем под давлением при температуре расплава 280 ±5^оС при температуре формы 70^оС.

Свойства полученного материала приведены в табл. 1.

П р и м е р ы 2-15. Аналогично примеру 1 перерабатывают композиции, составы и режимы переработки которых представлены в табл. 1.

За показатель термостабильности принимают время, в течение которого увеличение индекса расплава составляет не более 15% от исходного значения ПТР.

Ударную вязкость по Шарпи определяют на брусках размером (80х10х4) мм с острым надрезом в соответствии с ГОСТом 4647-80.

Оценки композиций на стойкость к тепловому старению определяют по изменению ударной вязкости с надрезом при 70^оС и экспозиции 960 ч.

Для сопоставления с композицией по прототипу воспроизведена описанная композиция. В композиции использован поликарбонат марки FN 2500 японской фирмы Идемитцу. Данные испытаний приведены также в табл. 1.

В качестве показателя, характеризующего ударную вязкость, принята характеристика ударной вязкости по Шарпи с острым надрезом.

Сопоставление результатов испытаний на ударную вязкость по Изоду с результатами испытаний на ударную вязкость с острым надрезом по Шарпи по экспериментальным и литературным данным показало, что наиболее информативным с точки зрения выбора композиций является метод испытания на ударную вязкость по Шарпи (табл. 2).

Так из данных, приведенных в табл. 2, следует, что ударопрочные композиции на основе ПК при испытании на ударную вязкость по Изоду имеют показатели ударной вязкости, равные или меньшие (SС-250), чем показатели у базового ПК, что не соответствует ударной прочности изделий, полученных из этих композиций, в процессе эксплуатации при воздействии ударных нагрузок. При испытании ПК и композиций на его основе на ударную вязкость по Шарпи явно прослеживается влияние состава композиции на величину показателя ударной вязкости.

Испытания на ударную вязкость по Шарпи предусматривают два типа образцов: типа А - брусок (50х6х4) мм, прямоугольный надрез; типа Б - брусок (80х10х4) мм, острый надрез, этот тип испытания соответствует стандарту ИСО-179.

Наиболее информативным является метод испытания ударной вязкости по Шарпи с острым надрезом, по сравнению с другими методами.

Анализ данных табл. 1 свидетельствует о том, что при использовании композиций по изобретению в указанном диапазоне относительной вязкости расплавов исходных полимеров позволяет:
в≥2 раза, по сравнению с прототипом, увеличить ударную вязкость деталей конструкционного материала;
в≥2 раза увеличить термостабильность композиции при переработке;
в≈2 раза увеличить стойкость к тепловому старению.

При содержании смеси циклических дифосфитов меньше 0,25% , эффекта стабилизации не наблюдается (пример 9), при содержании больше 0,75% (пример 12) композиция имеет высокий уровень термостабильности, но наблюдается резкое снижение ударной вязкости. (56) Патент США N 4624986, кл. С 08 L 69/00, 1987.

Патент ФРГ N 2929229, кл. С 08 L 69/00, 1976.

Заявка Японии N 63-1126555, кл. С 08 L 69/00, 1985.

Формула изобретения

ТЕРМОПЛАСТИЧНАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, включающая поликарбонат, сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола и ди - (2,4 - ди - трет - бутилфенил) пентаэритритилдифосфит, отличающаяся тем, что она содержит поликарбонат и указанный сополимер с отношением вязкостей расплавов, измеренных при 240 - 280^oС и скорости сдвига 100 - 200 с ^{- 1}, 1,4 - 2,6 и дополнительно композиция содержит ди-(2,6 - ди - трет - бутил - 4 - метилфенил) пентаэритритилдифосфит или ди - (2 - трет - бутил - 4 - кумилфенил) пентаэритритилдифосфит при следующем соотношении компонентов, мас. ч. :
Поликарбонат 40 - 95
Сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола 5 - 60
Ди - (2,4 - ди - трет - бутилфенил) пентаэритритилдифосфит 0,13 - 0,37
Ди - (2,6 - ди - трет - бутил - 4 - метилфенил) пентаэритритилдифосфит или 0,13 - 0,37
Ди - (2 - трет - бутил - 4 - кумилфенил) пентаэритритилдифосфит 0,13 - 0,37

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3