Термопластичная эластомерная композиция

Изобретение относится к области полимерных термопластичных композиций на основе полиуретанов и фторполимеров. Композиции предназначены для изготовления изделий с повышенным уровнем морозостойкости и огнестойкости - уплотнителей, фиксаторов электропроводов, манжет, деталей пневмо-, вакуум- и гидросистем, используемых в различных отраслях промышленности. Термопластичная эластомерная композиция включает, мас.%: фторполимер на основе винилиденфторида - сополимер или смесь сополимеров с содержанием фтора 50-70% - 57-70, термопластичный полиуретан на основе сложного полиэфира, 4,4'-дифенилметандиизоцианата и 1,4-бутандиола - 24-35 и сополимер винилацетата с полиэтиленом - остальное. Композиция дополнительно может содержать целевые добавки - волластонит, тетрафторэтилен в количестве 1-5 мас.%. Изобретение позволяет повысить технологические и эластические свойства композиции, а также огнестойкость и морозостойкость. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к области полимерных термопластичных композиций на основе полиуретанов и фторполимеров, предназначенных для изготовления изделий с повышенным уровнем морозостойкости и огнестойкости - уплотнителей, фиксаторов электропроводов, манжет, деталей пневмо-, вакуум- и гидросистем, используемых в различных отраслях промышленности.

Известна термопластичная композиция, включающая (А) - термопластичный полиуретан с температурой размягчения 50-170°С и (В) - полиэфирный эластомер с температурой размягчения на 5-50°С выше, чем у полимера (А), включающий блоксополимер как твердый сегмент и алифатический полиэфир или аморфный сложный полиэфир как мягкий сегмент при соотношении А:В=(3-100):100 (патент Японии №3672404).

Недостатками известной композиции являются горючесть и невысокая морозостойкость.

Известна термопластичная эластомерная композиция, включающая полиуретановый эластомер, термопласт с полярными группами и термопластичный эластомер (патент ЕР №1362893).

Недостатком указанной композиции является горючесть.

Известна полиуретановая эластомерная композиция, включающая термопластичный полиуретановый эластомер и поливинилиденфторид (патент Великобритании №1293814).

Недостатками известной композиции являются повышенная жесткость (невысокая эластичность) и повышенная горючесть.

Известна малодымящая композиция с повышенной огнестойкостью для оболочек кабелей на основе фторированного полимера (патент США №4804702).

Недостатком известной композиции является то, что она не может перерабатываться в изделия методами литья под давлением и экструзии.

Наиболее близкой к заявляемой композиции, принятой за прототип, является композиция с улучшенной огнестойкостью, используемая для производства изоляции кабелей, включающая, мас.%:

Фторированный полимер	60-90
Полиэфир	0,1-5,0
Неорганический наполнитель	остальное

В качестве неорганического наполнителя композиция содержит каолин, тальк или слюду.

(Патент Франции №2825712.)

Недостатком композиции-прототипа является невысокая эластичность, особенно при низких температурах.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение технологических и эластических свойств композиции на основе фторполимера.

Для решения поставленной задачи предложена термопластичная эластомерная композиция, включающая фторполимер на основе винилиденфторида, отличающаяся тем, что в качестве фторполимера она содержит сополимер или смесь сополимеров с содержанием фтора 50-70% и дополнительно содержит термопластичный полиуретан на основе сложного полиэфира, 4,4'-дифенилметандиизо-цианата и 1,4-бутандиола и сополимер винилацетата с полиэтиленом при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанный фторполимер	57-70
Указанный полиуретан	24-35
Сополимер винилацетата с полиэтиленом	остальное

С целью улучшения перерабатываемости композиции она дополнительно может содержать целевые добавки в количестве 1-5 мас.%. В качестве целевых добавок могут быть использованы, например, волластонит и тетрафторэтилен, повышающие технологичность и огнестойкость.

Установлено, что фторполимеры обладают высокой огнестойкостью, но, вследствие наличия в их составе большого количества гелевой фазы, они пригодны к переработке только вальцевым и прессовым способами. Возможно создание термоэластопласта на основе тетрафторэтилена, но температура его переработки превышает 300°С. Полиуретаны обладают эластичностью, химстойкостью и перерабатываются методами литья под давлением и экструзией, но имеют высокую горючесть. Термопласты на основе полиолефинов хорошо перерабатываются, но имеют невысокую масло- и топливостойкость. Использование в составе заявляемой термопластичной эластомерной композиции фторполимера на основе винилиденфторида с содержанием фтора 50-70% и термопластичного полиуретана на основе сложного полиэфира в заявляемых соотношениях позволяет получить термоэластопласт, в котором сочетаются деформационные свойства резин и технологичность пластмасс. Изделия, изготовленные из заявляемой композиции методами литья под давлением и экструзии, обладают масло-, бензо- и атмосферостойкостью и сохраняют высокие эластические свойства в широком интервале температур. Кроме того, широкий спектр водородных связей применяемых полимеров определяет широкую область вибродемпфирования, поэтому указанные изделия могут применяться в условиях вибрационного воздействия, например, в качестве амортизаторов и прокладок, в частности, в агрегатах для нефтяной промышленности, где одновременно требуется и химстойкость. Применение заявляемой композиции взамен резин позволит сократить продолжительность производственного цикла - время изготовления одного изделия при прессовом или вальцевом методах составляет 30-60 мин, при методах литья под давлением и экструзии - 1-3 мин.

В качестве термопластичного полиуретана могут быть использованы различные полиуретаны, но наилучший технический результат заявляемого изобретения достигается при использовании полиуретанов типа ВИТУР ТМ, получаемых на основе сложного полиэфира ПБА (полибутиленгликольадипината), 4,4'-дифенилметандиизоцианата и 1,4-бутандиола по ТУ 6-55-221-1057-2003.

В качестве фторполимера могут быть использованы сополимеры трифторхлорэтилена и винилиденфторида марки СКФ-32 с содержанием фтора 66-67% по ГОСТ 18376, сополимеры винилиденфторида и гексафторпропилена марок СКФ-26 с содержанием фтора 54-55%, СКФ-26НМ - 50-55%, СКФ-26 ВМ - 66-67% по ТУ 6-05-1652-88, СКФ-264НМ - 68-70% по ТУ 2294-018-13693708-2004.

В заявляемом изобретении также использован сополимер винилацетата и полиэтилена марки Сэвилен 12508-150 по ТУ 6-05-1636-97.

В качестве целевых добавок могут быть использованы волластонит, тетрафторэтилен.

Примеры осуществления

Пример 1

62 мас.% термопластичного полиуретана ВИТУР ТМ подсушивали в термошкафу и гранулировали. Предварительно пластицированный на вальцах фторполимер СКФ-32 в количестве 28 мас.% пропускали через гранулятор с получением гранул размером 3-8 мм. Затем гранулы засыпали в смеситель, добавляли 10 мас.% сополимера винилацетата и полиэтилена и перемешивали в течение 15-20 мин. Затем полученную смесь загружали в двухчервячный экструдер (температура 180°С, скорость вращения шнеков - 30 об/мин), где происходило плавление и гомогенизация полученной смеси с получением термоэластопласта в виде стренг. Полученные стренги дробили для получения гранул, из которых затем литьем под давлением получали амортизатор.

Технология получения заявляемой композиции по примерам 1-5 аналогична примеру 1. Составы заявляемой композиции приведены в таблице 1, свойства - в таблице 2.

Получение термопластичной эластомерной композиции может производиться также в смесителях типа «Брабендер».

Таблица 1
Наименование компонентов	Состав по примерам, масс.%	Прототип
1	2	3	4	5
СКФ-32	-	-	60	-	-	-
СКФ-26	62	-	-	-	-	-
СКФ-26НМ	-	5	-	-	-
СКФ-26ВМ	-	2	10	-	5	-
СКФ-264НМ	-	50	-	70	45	-
ВИТУР ТМ	28	35	25	24	32	-
СЭВ	10	8	5	5	10	-
Фторированный полимер	-	-	-	-	-	75
Полиэфир	-	-	-	-	-	5
Неорганический наполнитель	-	-	-	-	3	20
Волластонит	-	-	-	1	-	-
Тетрафторэтилен	-	-	-	-	5	-

Таблица 2
Наименование свойств	Примеры по изобретению	Прототип
1	2	3	4	5
Прочность при растяжении, МПа	12	14	11,5	12	13,5	12
Относительное удлинение, %	400	480	380	370	450	200
Твердость по Шору А, усл. ед.	65	75	63	60	70	83-85
Время остаточного горения, сек	5	8	4	3	5	10-12
Морозостойкость, °С	-40	-50	-25	-30	-50	-20

Как следует из данных таблицы 2, заявляемая композиция по сравнению с прототипом имеет более высокую эластичность - относительное удлинение в 1,5-2 раза выше при том же уровне прочностных свойств, более высокую морозостойкость, более высокую огнестойкость - время остаточного горения в 2-3 раза меньше. Изделия из заявляемой композиции имеют высокие вибродемпфирующие свойства (tg δ=0,1-0,2) и хорошую перерабатываемость - показатель текучести расплава составляет 2,5-4,5 г/10 мин. Применение заявляемой композиции позволит повысить надежность и срок эксплуатации изделий и снизить трудоемкость изготовления изделий, уменьшить энергоемкость производства за счет отсутствия стадии вулканизации.

1. Термопластичная эластомерная композиция, включающая фторполимер на основе винилиденфторида, отличающаяся тем, что в качестве фторполимера она содержит сополимер или смесь сополимеров с содержанием фтора 50-70% и дополнительно содержит термопластичный полиуретан на основе сложного полиэфира, 4,4'-дифенилметандиизоцианата и 1,4-бутандиола и сополимер винилацетата с полиэтиленом при следующем соотношении компонентов, мас.%:

указанный фторполимер	57-70
указанный полиуретан	24-35
сополимер винилацетата с полиэтиленом	остальное

2. Термопластичная эластомерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит целевые добавки волластонит или тетрафторэтилен в количестве 1-5 мас.%.