Поливинилхлоридные пены
Настоящее изобретение относится к пенам из поливинилхлоридных нанокомпозитов, содержащих поливинилхлорид, неорганические слоистые силикаты, диспергированные на поливинилхлоридных смолах, и пенообразователи. Пена имеет превосходную механическую прочность и негорючесть даже при низкой удельной плотности; демонстрирует высокую эффективность пенообразования даже с небольшим количеством пенообразователя так, что может быть получена микроячеистая структура, имеющая относительно более мелкий размер ячеек по сравнению с обычной пеной. 7 з.п. ф-лы, 2 табл.
Область техники
Настоящее изобретение относится к поливинилхлоридным пенам. В частности, настоящее изобретение относится к пенам поливинилхлоридных нанокомпозитов, содержащих поливинилхлорид, слоистые силикаты и пенообразователи. Благодаря слоистым силикатам, диспергированным на винилхлоридных смолах, пенообразующая эффективность пенообразователей в значительной степени улучшается так, что пена поливинилхлоридных нанокомпозитов имеет превосходную механическую прочность и улучшенную негорючесть. Даже с небольшим количеством пенообразователя легко достигается высокая эффективность пенообразования так, что может быть получена микроячеистая структура, имеющая относительно более мелкий размер ячеек по сравнению с обычной пеной.
Уровень техники
Материалы, имеющие уникальные физические свойства, требуются для того, чтобы получить уникальные промышленные характеристики в высокотехнической промышленности, такой как электроника, аэронавтика и автомобильная промышленность. Одним из таких материалов являются высокоэффективные полимерные композиты, в особенности нанокомпозиты. Среди таких нанокомпозитов нанокомпозиты полимер-глина представляют собой композиты, где частицы глины хорошо диспергированы в полимерной среде в форме пластин после расслаивания или интеркалирования глины. Благодаря большой площади поверхности и высокому соотношению расслоенных слоев, свойства, в том числе физические и механические свойства, стабильность размеров, теплостойкость, защитные свойства, высокая температурная устойчивость, негорючесть и легкость по массе, могут быть улучшены путем простого добавления небольшого количества глины в полимерную смолу.
Технологии предшествующего уровня техники, относящиеся к таким нанокомпозитам полимер-глина, включают способы получения полиимидных нанокомпозитов с использованием предварительно обработанных органическим веществом глин и также включают много способов получения нанокомпозитов на основе различных термопластичных и термореактивных смол.
При производстве нанокомпозитов для улучшения их свойств, как известно, процесс предварительной обработки глин органическими материалами является очень важным для расслаивания или интеркалирования в полимерные смолы. Существует два пути предварительной обработки глин органическими веществами, химический способ обработки и физический способ обработки.
Химические способы обработки раскрыты в патентах США №№ 4472538, 4546126, 4676929, 4739007, 4777206, 4810734, 4889885, 4894411, 5091462, 5102948, 5153062, 5164440, 5164469, 5248720, 5382650, 5385776, 5414042, 5552469, 6395386, публикациях международных заявок №№ WO93/04117, WO93/04118, WO93/11190, WO94/11430, WO95/06090, WO95/14733, D.J. Greeland, J. Colloid Sci. 18, 647 (1963), Y. Sugahara et al., J. Ceramic Society of Japan 100, 413 (1992), P.B. Massersmitt et al., J. Polymer Sci.: Polymer Chem., 33, 1047 (1995), C.O. Sriakhi et al., J. Mater Chem., 6, 103 (1996), и т.д.
Кроме того, физические способы обработки описаны в патентах США №№ 6469073 и 5578672. Первый способ представляет собой способ расслаивания слоистой структуры путем быстрого увеличения в объеме частиц слоистого силиката, после чего следует достаточный контакт со сверхкритическими жидкостями. Последний способ представляет собой способ обработки глины непосредственно полимерной смолой и органическими веществами одновременно без стадии предварительной обработки.
Известно, что смолы, находящие применение для таких нанокомпозитов полимер-глина, включают полиолефин, такой как полипропилен и полиэтилен, и полиамиды, сложные полиэфиры, полистирол, поликарбонат, поливиниловые спирты и др. В корейской выложенной заявке № 19950023686 и в патенте США № 6271297 описаны нанокомпозиты, в которых используются поливиниловые смолы. В частности, описанные в патенте США № 6271297 композиты представляют собой композиты, имеющие расслоенную структуру благодаря химическому сродству к глинам в отсутствие агента, вызывающего набухание, такого как эпоксид и др. Если эпоксид не добавляют, разложение винилхлоридных смол происходит быстро из-за катионов, существующих на поверхности глин; при этом разложение смол значительно снижается, если добавлен эпоксид.
Между тем, пены в случае звукоизолирующих агентов, адиабатических агентов, строительных материалов, легких конструкционных материалов, упаковочных материалов, изоляционных материалов, подстилающих материалов, пылезащитных агентов, обувных колодок и т.д., с которыми пластики вспенивают механически или с использованием вспенивающих газов или пенообразователей, для целей изоляции, звукопоглощения, плавучести, эластичности, легкости, звуковой изоляции и др., могут быть произведены с использованием физических или химических пенообразователей.
Физические пенообразователи включают диоксид углерода, азот, гидрофторуглерод и др., а химические пенообразователи включают органические соединения, генерирующие при разложении различные газы, такие как азодикарбонамид и др. Согласно данным патента США № 6225365, который относится к описанному выше, можно получать более превосходные пены при использовании физических пенообразователей, а не химических пенообразователей, поскольку, первом случае почти нет остаточных материалов, в то время как физические свойства конечных изделий ухудшаются при вспенивании винилхлоридных смол, поскольку остаются остаточные материалы после разложения химических пенообразователей.
Кроме того, пены могут быть поделены на усиленные пены полимерных смол и неусиленные пены полимерных смол в зависимости от добавления стекловолокна, древесных частиц и др. или на пены, имеющие микроячеистую структуру, в которых размер ячеек очень мал, и пены, имеющие обычную ячеистую структуру, в которых размер ячеек относительно велик, в зависимости от размера ячеек после их образования.
Для таких пен разработано много видов технологий, а недавно были предприняты попытки производить пены с использованием композитных материалов. В патенте США № 6054207 описаны пены для легких, но прочных конструкционных материалов, в которых используют композиты из термопластичных смол и древесины. Кроме того, в патенте США № 6344268 описаны пены с низкой удельной плотностью для конструкционных материалов, в которых используют композиты из термопластичных смол и древесного волокна и химические пенообразователи. Однако они не оправдывают ожиданий потребителя по своим физическим свойствам и пенообразующим свойствам, так как в них используются химические пенообразователи, и они имеют структуру ячеек пены обычного размера, а не микроячеистую структуру.
Описание изобретения
Для решения обозначенных выше задач настоящее изобретение предлагает поливинилхлоридные пены с улучшенной механической прочностью и негорючестью и получение высокой эффективности пенообразования даже с небольшим количеством пенообразователя, а также получение микроячеистых пен, имеющих закрытую ячеистую структуру, так чтобы поливинилхлоридные пены имели улучшенные свойства, которые упоминались ранее. Другими словами, для решения описанных выше задач, поливинилхлоридные пены, представленные в настоящем изобретении, содержат нанокомпозиты (винилхлоридная смола)-(слоистый силикат), в которых слоистые силикаты диспергированы на винилхлоридной смоле, содержащей пенообразователи.
Описанные выше поливинилхлоридные пены могут содержать один или несколько видов добавок, выбранных из соединения, включающего термические стабилизаторы оловянного, кальций-цинкового и свинцового типа; модификаторы ударной вязкости акрилового типа, бутадиенового типа или СРЕ-типа; и карбонат кальция и акриловые технологические вспомогательные вещества.
Описанные выше поливинилхлоридные пены могут иметь удельную плотность указанных поливинилхлоридных пен от 0,3 до 1,5 или плотность ячеек от 108 до 1012 ячеек/см3, или средний размер ячеек составляет от 1 до 100 мкм.
Описанные выше поливинилхлоридные пены могут содержать от 0,01 до 10 массовых частей указанного слоистого силиката и от 0,01 до 10 массовых частей указанного пенообразователя из расчета на 100 массовых частей указанной винилхлоридной смолы.
Описанный выше слоистый силикат может представлять собой минерал из группы смектитов, выбранный из группы, состоящей из монтмориллонита, бентонита, гекторита, фторгекторита, сапонита, бейделита, нонтронита, стевенсита, вермикулита, волконскоита, сауконита, магадита, кениалита и их производных.
Описанный выше пенообразователь может быть выбран из группы, состоящей из химических пенообразователей, физических пенообразователей и смеси химических пенообразователей и физических пенообразователей.
Описанные выше химические пенообразователи могут быть выбраны из группы, состоящей из азодикарбонамида, азодиизобутиронитрила, бензолсульфонгидразида, 4,4-оксибензолсульфонилсемикарбазида, п-толуолсульфонилсемикарбазида, азодикарбоксилата бария, N,N'-диметил-N,N'-динитрозотерефталамида и тригидразинотриазина.
Описанные выше физические пенообразователи могут представлять собой неорганические пенообразователи, выбранные из группы, состоящей из диоксида углерода, азота, аргона, воды, воздуха и гелия, или органические пенообразователи, выбранные из группы, состоящей из алифатических углеводородов, содержащих от 1 до 9 атомов углерода, алифатических спиртов, содержащих от 1 до 3 атомов углерода, и галогенированных алифатических углеводородов, содержащих от 1 до 4 атомов углерода.
Далее настоящее изобретение иллюстрируется более подробно.
Настоящее изобретение предлагает поливинилхлоридные пены, содержащие нанокомпозиты (винилхлоридная смола)-глина и пенообразователи, так что настоящее изобретение улучшает физические свойства, такие как механические свойства, негорючесть, пенообразующая способность и т.д.
Описанные выше композиты (винилхлоридная смола)-глина имеют форму, в которой слоистый силикат диспергирован на винилхлоридных смолах. Такой слоистый силикат представляет собой композиционную составляющую, выполняющую важную функцию при улучшении физических свойств поливинилхлоридных пен настоящего изобретения. Другими словами, так как слоистый силикат диспергирован на винилхлоридной смоле, механическая прочность повышается и улучшается негорючесть, поскольку отсекается инфракрасное излучение. Кроме того, слоистый силикат обеспечивает образование микроячеистых структурированных пен, имеющих превосходные механические свойства даже при низкой удельной плотности за счет предупреждения захвата пенообразователя при образовании микроячеек, и, следовательно, достигается высокая эффективность пенообразования даже при небольшом количестве пенообразователя; облегчается образование микроячеистой структуры за счет эффекта зародышеобразования на поверхности слоистого силиката; и предупреждается коалесценция ячеек за счет воздействия на изменение вязкости смолы во время вспенивания, и, таким образом, гарантируется образование закрытых ячеек.
Микроячейками называют ячейки, плотность которых составляет от 109 до 1015 ячеек/см3 или размер которых равен от 20 до 100 мкм. Предпочтительно, чтобы микроячейки, образованные в поливинилхлоридных пенах настоящего изобретения, имели удельную плотность от 0,3 до 1,5, плотность от 108 до 1012 ячеек/см3 и размер от 1 до 100 мкм. Если удельная плотность пены составляет менее чем 0,3, эффект улучшения физических свойств, проявляющийся, когда вспенивают слоистый силикат, не наблюдается; и, если удельная плотность превышает 1,5, производство пен затруднено.
Чтобы гарантировать определенные физические свойства, настоящее изобретение может дополнительно включать добавки, такие как термические стабилизаторы, технологические агенты, модификаторы ударной вязкости, карбонат кальция и др.
Предпочтительно, чтобы количество указанных выше добавок составляло менее чем 100 массовых частей из расчета на 100 массовых частей винилхлоридной смолы. Если содержание добавки составляет 100 массовых частей или более, эффект улучшения физических свойств пены, проявляющийся за счет включения слоистых силикатов, становится незначительным и становится трудно сохранять характеристики винилхлоридной смолы.
Винилхлоридные смолы настоящего изобретения могут представлять собой винилхлоридные гомополимеры; сополимеры винилхлорида и винилхлорацетата; или смешанные полимеры винилхлорида и этиленвинилацетата, ионизированных полиэтиленовых смол, хлорсульфополиэтилена, бутадиенакрилового каучука, акрил-бутадиенстирольного каучука, изопренового каучука, натурального каучука и др.
Слоистые силикаты настоящего изобретения вносят вклад в улучшение физических свойств пен, так как они диспергированы на винилхлоридной смоле. Слоистый силикат может представлять собой природный или синтетический слоистый силикат. Предпочтительно, он представляет собой минерал из группы смектитов, такой как монтмориллонит, бентонит, гекторит, фторгекторит, сапонит, бейделит, нонтронит, стевенсит, вермикулит, волконскоит, сауконит, магадит, кениалит и их производные. Такими производными являются слоистые силикаты группы смектита, обработанные органическим веществом, таким как четвертичная аммонийная соль, содержащая октадецильный, гексадецильный, тетрадецильный, додецильный радикалы и др.
Предпочтительно, чтобы содержание описанного выше слоистого силиката составляло от 0,01 до 10 массовых частей из расчета на 100 массовых частей винилхлоридной смолы. Если его содержание составляет менее чем 0,01 массовую часть, невозможно ожидать эффекта от введения слоистого силиката; и, если его содержание превышает 10 массовых частей, физические свойства, то есть степень удлинения и ударная вязкость, могут быть уменьшены, скорее всего, из-за избыточного количества минерала.
Кроме того, пенообразователь настоящего изобретения может быть выбран из группы, состоящей из химических пенообразователей, физических пенообразователей и смеси химических и физических пенообразователей. Предпочтительно, что любые соединения, разлагающиеся при температуре выше, чем определенная температура, и генерирующие газы являются приемлемыми в качестве описанных выше химических пенообразователей, которые могут быть выбраны из группы, состоящей из азодикарбонамида, азодиизобутиронитрила, бензолсульфонгидразида, 4,4-оксибензолсульфонилсемикарбазида, п-толуолсульфонилсемикарбазида, азодикарбоксилата бария, N,N'-диметил-N,N'-динитрозотерефталамида, тригидразинотриазина и др.
Кроме того, физические пенообразователи могут представлять собой неорганические пенообразователи, такие как диоксид углерода, азот, аргон, вода, воздух, гелий и др., или органические пенообразователи, такие как алифатические углеводороды, содержащие от 1 до 9 атомов углерода; алифатические спирты, содержащие от 1 до 3 атомов углерода; галогенированные алифатические углеводороды, содержащие от 1 до 4 атомов углерода, и др. Описанные выше алифатические углеводороды могут представлять собой метан, этан, пропан, н-бутан, изобутан, н-пентан, изопентан, неопентан и др. Алифатические спирты могут представлять собой метанол, этанол, н-пропанол, изопропанол и др. Галогенированные алифатические углеводороды могут представлять собой метилфторид, перфторметан, этилфторид, 1,1-дифторэтан (HFC-152a), 1,1,1-трифторэтан (HFC-143a), 1,1,1,2-тетрафторэтан (HFC-134a), 1,1,2,2-тетрафторэтан (HFC-134a), 1,1,2,2-тетрафторэтан (HFC-134), 1,1,1,3,3-пентафторбутан (HFC-365mfc), 1,1,1,3,3-пентафторпропан (HFC.sub-13245fa), пентафторэтан, дифторметан, перфторэтан, 2,2-дифторпропан, 1,1,1-трифторпропан, перфторпропан, дихлорпропан, дифторпропан, перфторбутан, перфторциклобутан, метилхлорид, метиленхлорид, этилхлорид, 1,1,1-трихлорэтан, 1,1-дихлор-1-фторэфтан (HCFC-141b), 1-хлор-1,1-дидифторэтан (HCFC-142b), хлордифторметан (HCFC-22), 1,1-дихлор-2,2,2-трифторэтан (HCFC-123), 1-хлор-1,2,2,2-тетрафторэтан (HCFC-124), трихлормонофторметан (CFC-11), дихлордифторметан (CFC-12), трихлортрифторэтан (CFC-113), 1,1,1-трифторэтан, пентафторэтан, дихлортетрафторэтан (CFC-114), хлоргептафторпропан, дихлоргексафторпропан и др.
Предпочтительно, чтобы содержание описанного выше пенообразователя составляло от 0,01 до 10 массовых частей из расчета на 100 массовых частей смеси винилхлоридных смол, добавок и слоистого силиката. Если содержание пенообразователя составляет менее чем 0,01 массовую часть, эффект вспенивания является незначительным или его невозможно ожидать вообще, так как количество генерируемых газов слишком мало; и, если это количество превышает 10 массовых частей, трудно ожидать улучшения физических свойств, так как количество генерируемых газов слишком велико.
Один из предпочтительных вариантов осуществления способа производства описанных поливинилхлоридных пен представлен ниже.
Тщательно смешивают от 5 до 10 массовых частей композитного термического стабилизатора из группы олова, от 5 до 10 массовых частей акрилового модификатора ударной вязкости, от 1 до 10 массовых частей карбоната кальция, от 0,1 до 5 массовых частей акрилового технологического агента и от 0,01 до 10 массовых частей слоистого силиката из группы монтмориллонита из расчета на 100 массовых частей винилхлоридной смолы и вводят в компрессор. После того как введенная в компрессор смола полностью пластифицируется, а поступивший воздух и другие остаточные газы удалены с помощью насоса, с использованием насоса высокого давления вводят от 0,01 до 10 массовых частей диоксида углерода (неорганический пенообразователь) из расчета на 100 массовых частей винилхлоридной смолы. Температуру компрессора поддерживают при 150-210°C и скорость вращения шнека устанавливают на 70 об/мин для того, чтобы предупредить просачивание введенного диоксида углерода в вакуумную часть верхней растекающейся порции. Пены образуются за счет ступеней изменения поступающего воздуха и диоксида углерода, введенного в сверхкритическом состоянии за счет высокой температуры и давления, создаваемого компрессором; и смешения в достаточной степени диоксида углерода в качестве пенообразователя и композиции нанокомпозитной смолы, состоящей из винилхлоридной смолы и слоистого силиката. При производстве пен, имеющих микроячеистую структуру, путем добавления пенообразователя после получения композиции нанокомпозитной смолы, состоящей из винилхлоридной смолы и слоистого силиката, описанной выше, или при производстве пен, имеющих микроячеистую структуру, путем одновременного смешения винилхлоридной смолы, слоистого силиката и пенообразователя, давление в компрессоре должно поддерживаться достаточно высоким по всей оптимальной комбинации шнека, чтобы полностью расплавить добавленный пенообразователь.
Наилучший способ осуществления изобретения
Более полное представление об изобретении и многие из присущих ему преимуществ можно легко увидеть, и они станут более понятны из следующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения.
Пример 1
В высокоскоростном смесителе в течение 10 минут тщательно смешивают 5 массовых частей композитного термического стабилизатора из группы олова, 6 массовых частей акрилового модификатора ударной вязкости, 3 массовые части карбоната кальция, 2 массовые части акрилового технологического агента и 3 массовые части Chloisite 30B, который представляет собой слоистый силикат из группы монтмориллонита (продукт Southern Clay Products Inc.), из расчета на 100 массовых частей винилхлоридной смолы и вводят в компрессор. После того как смола полностью пластифицируется, и воздух, поступивший в компрессор, и другие газы удалены с помощью вакуумного насоса, с использованием насоса высокого давления вводят 3 массовых части диоксида углерода (физический пенообразователь). Температуру в компрессоре поддерживают при 190°C и скорость вращения шнека устанавливают на 70 об/мин для того, чтобы предупредить протекание введенного диоксида углерода в вакуумную часть верхней растекающейся порции. Пены производят после того, как введенный диоксид углерода перейдет в сверхкритическое состояние вследствие высокой температуры и давления, создаваемого компрессором, и смешивается с композицией смолы в течение достаточного времени.
Пример 2
Пены производят тем же способом, что и способ примера 1, за исключением того, что содержание слоистого силиката из группы монтмориллонита составляет 1 массовую часть.
Пример 3
Пены производят тем же способом, что и способ примера 1, за исключением того, что используют 1 массовую часть азодикарбонамида в качестве химического пенообразователя вместо физического пенообразователя, а температура компрессора составляет 210°C, что выше, чем температура разложения химического пенообразователя.
Сравнительный пример 1
Пены производят тем же способом, что и способ примера 1, за исключением того, что пенообразователь и слоистый силикат из группы монтмориллонита не используют.
Сравнительный пример 2
Пены производят тем же способом, что и способ примера 1, за исключением того, что не используют пенообразователь.
Сравнительный пример 3
Пены производят тем же способом, что и способ примера 1, за исключением того, что не используют слоистый силикат.
Пример испытаний
Пены, полученные в примерах и в сравнительных примерах, производят так, чтобы они представляли собой лист, имеющий толщину 2 мм и ширину 50 мм, с помощью резательной машины, после того как они достаточно отвердеют при прохождении через калибратор и охлаждающую водяную баню. Физические свойства изготовленного таким образом листа определяют так, как описано ниже, и полученные результаты представлены ниже в таблице 2.
Удельную плотность определяют в соответствии со стандартом ASTM D792.
Что касается плотности ячеек, то число ячеек на см3 определяют путем исследования ячеек с помощью сканирующего электронного микроскопа после того, как на листах сделаны волнообразные поперечные разрезы.
Предел прочности при растяжении и степень удлинения измеряют в соответствии со стандартом ASTM D638.
Сопротивление изгибу и степень эластичности при изгибе измеряют в соответствии со стандартом ASTM D790.
Ударную вязкость по Изоду измеряют в соответствии со стандартом ASTM D256.
Твердость измеряют в соответствии со стандартом ASTM D785.
Негорючесть измеряют в соответствии с испытанием UL94, которое представляет собой способ, предлагаемый Underwriter's Laboratory, Inc., США. Этот способ представляет собой способ оценки негорючести по времени поддерживания горения или по капанию после введения пламени горелки в контакт с образцом, имеющим размер, удерживающий вертикальное положение в течение 10 сек. Время поддерживания горения представляет собой продолжительность времени, в течение которого образец горит с образованием пламени после отведения источника воспламенения; воспламенение стены за счет капания определяют по воспламенению стены для покрытия, которое находится приблизительно на 300 мм ниже нижнего края образца, за счет капания материала из образца; и степень негорючести классифицируют так, как показано ниже в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||
| Классификация | V2 | V1 | V1 | HB |
| Время поддерживания горения для каждого образца | 30 сек или менее | 30 сек или менее | 10 сек или менее | Высокая негорючесть |
| Общее время поддерживания горения для 5 образцов | 250 сек или менее | 250 сек или менее | 50 сек или менее | |
| Воспламенение стены за счет капания | Да | Нет | Нет |
| Таблица 2 | ||||||
| Классификация | Примеры | Сравнительные примеры | ||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | |
| Удельная плотность | 1,07 | 1,10 | 1,13 | 1,40 | 1,40 | 1,08 |
| Плотность ячеек (ячейка/см3) | 3×109 | 7×108 | 6×108 | * | * | 8×106 |
| Предел прочности при растяжении (кгс/см2) | 460 | 450 | 450 | 450 | 490 | 390 |
| Степень удлинения (%) | 140 | 120 | 120 | 140 | 70 | 40 |
| Сопротивление изгибу (кгс/см2) | 730 | 730 | 720 | 720 | 810 | 580 |
| Степень эластичности при изгибе (кгс/см2) | 27000 | 25000 | 26000 | 26000 | 32000 | 21000 |
| Ударная вязкость (кгс.см/см) | Разрушений нет | Разрушений нет | Разрушений нет | Разрушений нет | 19 | 35 |
| Твердость (по шкале R) | 87 | 87 | 87 | 88 | 92 | 82 |
| Негорючесть | V0** | V0** | V0 | V0 | V0** | V0 |
| * Микроячейки не образуются ** На поверхности образуется обуглившееся вещество, и наблюдается превосходная негорючесть по сравнению с другими примерами. |
Как показано выше в таблице 2, поливинилхлоридные пены примеров 1-3, произведенные с использованием нанокомпозитов (винилхлоридная смола)-глина, в которых слоистый силикат диспергирован на винилхлоридной смоле и пенообразователе в соответствии с настоящим изобретением, имеют такие же или улучшенные значения предела прочности при растяжении, степени удлинения, сопротивления изгибу, степени эластичности при изгибе, ударной вязкости и твердости и имеют структуру, в которой образуются микроячейки, по сравнению с теми же свойствами сравнительного примера 1, в котором не использовали пенообразующий агент и слоистый силикат.
Кроме того, пены сравнительного примера 2, полученные с использованием только слоистого силиката без использования пенообразователя, имеют отчасти высокие значения предела прочности при растяжении, сопротивления изгибу, степени эластичности при изгибе и ударной вязкости по сравнению с этими характеристиками для пен примеров. Однако можно заметить, что эти значения представляют собой значения, полученные, когда удельная плотность была выше, чем в примерах, микроячейки не образовались, а ударная вязкость была низкой.
Кроме того, пены сравнительного примера 3, изготовленные с использованием только пенообразователя без использования слоистого силиката, показывают низкие значения предела прочности при растяжении, степени удлинения, сопротивления изгибу, степени эластичности при изгибе, ударной вязкости, твердости и степени негорючести, по сравнению с пенами примеров. Известно, что в случае использования только пенообразователя ячейки образуются, но ячейки не являются равномерными по сравнению с ячейками примеров из-за их низкой плотности.
Применение в промышленности
Преимущество настоящего изобретения состоит в том, что поливинилхлоридные пены в соответствии с настоящим изобретением содержат нанокомпозиты (винилхлоридная смола)-глина и пенообразователи и, следовательно, обладают превосходной механической прочностью и повышенной негорючестью даже при низкой удельной плотности, обладают высокой эффективностью пенообразования даже с небольшим количеством пенообразователя и имеют равномерную микроячеистую структуру.
Хотя представлены и описаны некоторые предпочтительные варианты осуществления изобретения, следует четко понимать, что изобретение не ограничено ими и может быть реализовано и выполнено на практике другим образом в пределах следующей формулы изобретения.
1. Поливинилхлоридные пены, выполненные из нанокомпозита, включающего винилхлоридную смолу - слоистый силикат, в котором слоистые силикаты диспергированы на винилхлоридной смоле; и пенообразователи.
2. Поливинилхлоридные пены по п.1, содержащие один или несколько типов добавок, выбранных из соединения, состоящего из термических стабилизаторов оловянного, кальций-цинкового и свинцового типа; модификаторов ударной вязкости акрилового типа, бутадиенового типа или СРЕ-типа (хлорированный полиэтилен); и карбоната кальция и акриловых технологических вспомогательных веществ.
3. Поливинилхлоридные пены по п.1, где удельная плотность указанных поливинилхлоридных пен составляет от 0,3 до 1,5, или плотность ячеек составляет от 108 до 1012 ячеек/см3, или средний размер ячеек составляет от 1 до 100 мкм.
4. Поливинилхлоридные пены по п.1, содержащие от 0,01 до 10 мас.ч. указанного слоистого силиката и от 0,01 до 10 мас.ч. указанного пенообразователя из расчета на 100 мас.ч. указанной винилхлоридной смолы.
5. Поливинилхлоридные пены по п.1, где указанный слоистый силикат представляет собой минерал из группы смектитов, выбранный из группы, состоящей из монтмориллонита, бентонита, гекторита, фторгекторита, сапонита, состоящей из монтмориллонита, бентонита, гекторита, фторгекторита, сапонита, бейделита, нонтронита, стевенсита, вермикулита, волконскоита, сауконита, магадита, кениалита и их производных.
6. Поливинилхлоридные пены по п.1, где указанные пенообразователи представляют собой один или несколько видов пенообразователей, выбранных из группы, состоящей из химических пенообразователей, физических пенообразователей и смеси химических пенообразователей и физических пенообразователей.
7. Поливинилхлоридные пены по п.6, где указанные химические пенообразователи выбраны из группы, состоящей из азодикарбонамида, азодиизобутиронитрила, бензолсульфонгидразида, 4,4-оксибензолсульфонилсемикарбазида, п-толуолсульфонилсемикарбазида, азодикарбоксилата бария, N,N'-диметил-N,N'-динитрозотерефталамида и тригидразинотриазина.
8. Поливинилхлоридные пены по п.6, где указанные физические пенообразователи представляют собой неорганические пенообразователи, выбранные из группы, состоящей из диоксида углерода, азота, аргона, воды, воздуха и гелия; или органические пенообразователи, выбранные из группы, состоящей из алифатических углеводородов, содержащих от 1 до 9 атомов углерода, алифатических спиртов, содержащих от 1 до 3 атомов углерода, и галогенированных алифатических углеводородов, содержащих от 1 до 4 атомов углерода.
