Термопластичная эластомерная композиция на основе блок-сополимера стирола и кристаллических полимеров и способ его приготовления

Настоящее изобретение относится к термопластичной эластомерной композиции и способу ее получения. Описана термопластичная эластомерная композиция на основе смеси блок-сополимера стирола с диеновыми сополимерами для изоляции гибких кабелей, для изготовления уплотнителей окон и дверей, прокладок, кровельных материалов, деталей автомобилей, для изготовления товаров народного потребления, включающая эластичную каучуковую фазу, термопластичную полиолефиновую фазу, пластификатор, наполнитель и стабилизатор, в качестве эластичной каучуковой фазы берут блок-сополимер стирола с диеновыми сополимерами, который имеет трехблочную структуру, а именно два жестких кристаллических блока полистирола, сопряженных между собой гибкими блоками сополимеров диеновых мономеров, при этом используют сополимеры с содержанием полистирольных звеньев не менее 25 мас.%, а именно в качестве описанных блок-сополимеров выбирают стирол-этилен/бутилен-стирольный блок-сополимер, либо стирол-этилен/пропилен-стирольный блок-сополимер, либо стирол-(этилен-этилен/пропилен)-стирольный блок-сополимер, либо их комбинации с молекулярной массой от 300000 до 600000 г/моль, в качестве термопластичной полиолефиновой фазы берут комбинацию кристаллического полимера, который выбирают из ряда: полиолефины, а именно полиэтилен низкого или высокого давления (ПЭНД или ПЭВД), полипропилен (ПП) гомополимер, статистические или рандом сополимеры, c добавлением сополимера этилена с винилацетатом (СЭВА) с содержанием винилацетатных групп не менее 10%, в качестве пластификатора выбирают минеральное парафиновое масло, наполнитель выбирают из карбонат кальция, талька, каолина, углеродной сажи, а также их комбинаций, в качестве стабилизаторов выбирают аминные или фенольные антиоксиданты, причем указанные компоненты берут в следующем соотношении: эластичная фаза стирольного блок-сополимера от 15 до 80 мас.%, термопластичная полиолефиновая фаза от 0,1 до 60 мас.%, минеральное парафиновое масло от 0,1 до 90 мас.%, наполнитель от 0,1 до 80 мас.%, термостабилизатор 0,1 до 5 мас.%. Также описан способ приготовления указанной выше термопластичной эластомерной композиции, включающий смешивание компонентов при повышенной температуре в смесителе Брабендера, отличающийся тем, что вначале пластификатор разделяют на две порции, первая из которых составляет от 20 до 50% от общего количества пластификатора, далее в камеру двухшнекового смесителя с совращением шнеков типа Брабендер загружают смесь полимеров и стабилизатор и начинают смешение при температуре от 180 до 200°C и скорости вращения роторов от 90 до 110 об/мин в течение 5-7 минут, после плавления и гомогенизации смеси добавляют первую порцию пластификатора и ведут смешение еще 5-7 мин при этих же условиях, далее вводят наполнитель и после его распределения в расплаве - вторую порцию пластификатора, при этом общее время смешения составляет от 20 до 25 минут. Технический результат - повышение деформационно-прочностных свойств композиции. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

 

Настоящее изобретение относится к резиновой, пластмассовой и другим отраслям промышленности, перерабатывающим и применяющим каучуки и пластмассы. Может быть использовано для изоляции гибких кабелей взамен резиновых, для изготовления строительной продукции: уплотнителей окон и дверей, прокладок, оболочки рукавов среднего и низкого давления, кровельных материалов, деталей интерьера и экстерьера автомобилей, для изготовления товаров народного потребления.

Наиболее близкой по химическому составу является термопластичная композиция для разметки мостовой по патенту RU 2089584. Однако данная композиция не является эластомерной, и к ней не предъявляются требования по физико-механическим показателям. Полученный компаунд не является гомогенным, поскольку смешение компонентов происходит в сухом состоянии в плавильном котле.

Для таких областей применения, как изготовление изоляции и прокладок, известны вулканизованные резиновые смеси в патентах RU 2318838 С2, RU 2299221 С2 и RU 2228342 С2. Все эти эластомерные композиции являются вулканизованными резинами, а значит, изделия из них не могут быть получены такими высокопроизводительными и простыми с точки зрения технологического исполнения методами, как экструзия и литье под давлением.

Близкими по составу, но отличающимся по дозировкам компонентов являются эластомерные композиции с улучшенной теплостойкостью, описанные в патентах US 4753989 и US 6653360. Термоэластопласт по патенту US 4753989 представляет из себя более чем на 80 масс. % стирольный блок сополимер с низкой твердостью. С добавками от 1 до 10 масс. % полиэтилена низкой вязкости, повышающего технологичность композиции и придающего ей способность к переработке методом экструзии, и от 1 до 10 масс. % модификатора температурной стойкости для термопластичных эластомеров полифениленового эфира. Однако, учитывая количество основного компонента и добавок, данный компаунд представляет из себя модифицированный блок-сополимер полистирола, с пониженной вязкостью и повышенной теплостойкостью благодаря вышеописанным добавкам.

Компаунд, описанный в патенте US 6653360, не является эластомерным материалом, а представляет из себя гибкий пластик. Полиэтилен с повышенной гибкостью благодаря введению небольших дозировок мягчителя и стирольного блок-сополимера. На это указывает то что, согласно изобретению основного компонента - полиэтилена в смеси не менее 60 масс. %.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и совокупности существенных признаков является динамически вулканизованный термоэластопласт на основе состава СКЭПТ (сополимер этилена, пропилена и этилиденнорборнена) и полипропилена, включающий в качестве вулканизующего агента бромированную метилолфенольную смолу в сочетании с окисью цинка, газовую сажу (наполнитель), стеариновую кислоту, парафиновое масло (пластификатор) и противостаритель, патент RU 2333227 С2. Способ получения данной композиции включает следующие стадии: приготовление маточной смеси, в состав которой входят каучук СКЭПТ, парафиновое масло, газовая сажа, стеариновая кислота и противостаритель, смешивание компонентов при 180°C с расплавленным полипропиленом в смесителе Брабендера, затем при перемешивании добавляют бромированную метилфенольную смолу. Такие композиции могут быть переработаны в изделия методами экструзии и литья под давлением. Данный термоэластопласт состоит из эластичной каучуковой фазы, представляющей из себя частично или полностью вулканизованный в динамических условиях смешения СКЭПТ, термопластичной полимерной фазы полипропилена, наполнителя, улучшающего технологические характеристики компаунда и снижающего себестоимость, мягчителя - парафинового масла, снижающего твердость термоэластопласта. Для вулканизации СКЭПТ используют алкилфенолформальдегидную смолу и галогеносодержащий компонент. В результате динамической вулканизации достигается химическая сшивка каучука в фазе полипропилена. Недостатком метода приготовления указанного термоэластопласта является большое количество наименований добавок к СКЭПТ для осуществления его вулканизации в процессе смешения компаунда и, как следствие, затруднение контроля процесса вулканизации СКЭПТ, а также невысокие физико-механические характеристики получаемых по данному методу динамически вулканизованных термоэластопластов.

Целью настоящего изобретения является повышение деформационно-прочностных свойств термопластичных эластомеров, представляющих из себя гомогенную смесь каучуковой - эластомерной фазы и кристаллического полимера, преимущественно полиолефинового ряда для отрасли синтетических каучуков.

Цель достигается за счет использования в составе в качестве каучуковой фазы термоэластопласта - блок-сополимера стирола с диеновыми сополимерами:

- от 15 до 80 масс. % блок-сополимера стирола с диеновыми сополимерами, который имеет трехблочную структуру, а именно два жестких кристаллических блока полистирола, сопряженных между собой гибкими блоками сополимеров диеновых мономеров. При этом используют сополимер с содержанием полистирольных звеньев не менее 25 масс. %. В качестве описанных блок-сополимеров могут быть взяты стирол-этилен/бутилен-стирольный блок сополимер, стирол-этилен/пропилен-стирольный блок-сополимер, стирол-(этилен-этилен/пропилен)-стирольный блок-сополимер, а также их комбинациис молекулярной массой от 300000 до 600000 г/моль. Применение блок-сополимеров стирола с содержанием стирольных звеньев более 25 масс. % придает смесевым термоэластопластам повышенные деформационно-прочностные характеристики, сравнимые с резинами. А высокая молекулярная масса блок-сополимеров, позволяет сохранить требуемый для переработки методами экструзии и литья под давлением диапазон показателя текучести расплава;

- от 0,1 до 60 масс. % кристаллических полимеров, в качестве которых берут комбинацию кристаллического полимера, который выбирают из ряда: полиолефины, а именно полиэтилен низкого или высокого давления (ПЭНД или ПЭВД), полипропилен (ПП) гомополимер, статистические или рандом сополимеры с добавлением сополимера этилена с винилацетатом (СЭВА), с содержанием винилацетатных групп не менее 10%;

- от 0,1 до 90 масс. % пластификатора, который представляет собой минеральное парафиновое масло;

- от 0,1 до 80 масс. % наполнителей, которые выбирают из следующего ряда: карбонат кальция, тальк, каолин, углеродная сажа, а также их комбинации;

- от 0,1 до 5 масс. % стабилизаторов, а именно аминных или фенольных антиоксидантов.

За счет использования в составе композиции кристаллического блок-сополимера стирола, связанного с диеновыми сополимерами, достигается повышение деформационно-прочностных и эксплуатационных характеристик в предлагаемой композиции, по сравнению со СКЭПТ смесями. Например, повышаются такие параметры, как условная прочность и относительное удлинение до разрыва при сохранении значения твердости по Шору. При этом термопластичные свойства полученного материала позволяют перерабатывать его методом экструзии. Дело в том, что эластические свойства блок-сополимера достигаются не за счет химической сшивки каучуковой фазы в расплаве смеси (динамическая вулканизация), как показано в патенте RU 2333227 С2, а за счет химической связи гибких цепей диеновых сополимеров кристаллическими областями полистирольных блоков.

Сополимер этилена с винилацетатом выступает в данной смеси в роли компатибилизатора, улучшая совместимость между кристаллической полиолефиновой фазой полиэтилена или полипропилена и фазой, образованной стирольным блок-сополимером.

Также цель изобретения достигается за счет способа приготовления композиции, включающего смешение в двухшнековом смесителе с совращением шнеков типа Брабендер при температуре от 180 до 200°C и скорости вращения роторов от 90 до 110 об/мин. Вначале в камеру смесителя загружают смесь полимеров и стабилизатор, смешение проводят 5-7 минут. После плавления и гомогенизации смеси полимеров добавляют первую порцию пластификатора и ведут смешение еще 5-7 минут. Далее, когда пластификатор растворится в смеси полимеров, вводится наполнитель, а затем - оставшаяся часть пластификатора. Причем первая порция пластификатора составляет от 20 до 50% от общего количества пластификатора в смеси. Общее время смешения составляет от 20 до 25 минут. За счет указанного способа поэтапного ввода компонентов достигается равномерное распределение пластификатора и наполнителя в смеси блок-сополимеров стирола с полиолефином, что определяет высокие деформационно-прочностные и эксплуатационные характеристики композиции.

Осуществление изобретения

Для приготовления термопластичной эластомерной композиции на основе блок-сополимера стирола и кристаллических полимеров используют следующие ингредиенты:

- от 15 до 80 масс. % блок-сополимера стирола с диеновыми сополимерами, который имеет трехблочную структуру, а именно два жестких кристаллических блока полистирола, сопряженных между собой гибкими блоками сополимеров диеновых мономеров. При этом используют сополимер с содержанием полистирольных звеньев не менее 25 масс. %. В качестве описанных блок-сополимеров могут быть взяты стирол-этилен/бутилен-стирольный блок сополимер, стирол-этилен/пропилен-стирольный блок-сополимер, стирол-(этилен-этилен/пропилен)-стирольный блок-сополимер, а также их комбинациис молекулярной массой от 300000 до 600000 г/моль;

- от 0,1 до 60 масс. % кристаллических полимеров, в качестве которых могут быть взяты комбинации кристаллического полимера, который выбирают из ряда: полиолефины, а именно полиэтилен низкого или высокого давления (ПЭНД или ПЭВД), полипропилен (ПП) гомополимер, статистические или рандом сополимеры с добавлением сополимера этилена с винилацетатом (СЭВА), с содержанием винилацетатных групп не менее 10%;

- от 0,1 до 90 масс. % пластификатора, который представляет из себя минеральное парафиновое масло;

- от 0,1 до 80 масс. % наполнителей, которые выбирают из следующего ряда: карбонат кальция, тальк, каолин, углеродная сажа, а также их комбинации;

- от 0,1 до 5 масс. % стабилизаторов, а именно аминных или фенольных антиоксидантов.

В качестве стабилизатора выбирают, например, фенольный антиоксидант типа Irganox 1010 или его аналоги.

Далее пластификатор разделяют на две порции, первая из которых составляет от 20 до 50% от общего количества пластификатора.

Далее в камеру двухшнекового смесителя с совращением шнеков типа Брабендер загружают смесь полимеров и стабилизатор и начинают смешение при температуре от 180 до 200°C и скорости вращения роторов от 90 до 110 об/мин в течение 5-7 минут. После плавления и гомогенизации смеси добавляют первую порцию пластификатора и ведут смешение еще 5-7 мин при этих же условиях. Далее вводят наполнитель и после его распределения в расплаве вторую порцию пластификатора. Общее время смешения составляет от 20 до 25 минут.

Полученную смесь экструдируют на одношнековом экструдере с плоскощелевой головкой в виде ленты, из которой вырубались образцы для испытаний на деформационно-прочностные характеристики и твердость.

В таблице ниже приведены результаты испытаний.

1. Термопластичная эластомерная композиция на основе смеси блок-сополимера стирола с диеновыми сополимерами для изоляции гибких кабелей, для изготовления уплотнителей окон и дверей, прокладок, кровельных материалов, деталей автомобилей, для изготовления товаров народного потребления, включающая эластичную каучуковую фазу, термопластичную полиолефиновую фазу, пластификатор, наполнитель и стабилизатор, отличающаяся тем, что в качестве эластичной каучуковой фазы берут блок-сополимер стирола с диеновыми сополимерами, который имеет трехблочную структуру, а именно два жестких кристаллических блока полистирола, сопряженных между собой гибкими блоками сополимеров диеновых мономеров, при этом используют сополимеры с содержанием полистирольных звеньев не менее 25 мас.%, а именно в качестве описанных блок-сополимеров выбирают стирол-этилен/бутилен-стирольный блок сополимер, либо стирол-этилен/пропилен-стирольный блок-сополимер, либо стирол-(этилен-этилен/пропилен)-стирольный блок-сополимер, либо их комбинации с молекулярной массой от 300000 до 600000 г/моль, в качестве термопластичной полиолефиновой фазы берут комбинацию кристаллического полимера, который выбирают из ряда: полиолефины, а именно полиэтилен низкого или высокого давления (ПЭНД или ПЭВД), полипропилен (ПП) гомополимер, статистические или рандом сополимеры, c добавлением сополимера этилена с винилацетатом (СЭВА) с содержанием винилацетатных групп не менее 10%, в качестве пластификатора выбирают минеральное парафиновое масло, наполнитель выбирают из карбонат кальция, талька, каолина, углеродной сажи, а также их комбинаций, в качестве стабилизаторов выбирают аминные или фенольные антиоксиданты, причем указанные компоненты берут в следующем соотношении, мас.%:

Эластичная фаза стирольного от 15 до 80
блок-сополимера
Термопластичная полиолефиновая фаза от 0,1 до 60
Минеральное парафиновое масло от 0,1 до 90
Наполнитель от 0,1 до 80
Термостабилизатор от 0,1 до 5

2. Способ приготовления смеси по п. 1, включающий смешивание компонентов при повышенной температуре в смесителе Брабендера, отличающийся тем, что вначале пластификатор разделяют на две порции, первая из которых составляет от 20 до 50% от общего количества пластификатора, далее в камеру двухшнекового смесителя с совращением шнеков типа Брабендер загружают смесь полимеров и стабилизатор и начинают смешение при температуре от 180 до 200°C и скорости вращения роторов от 90 до 110 об/мин в течение 5-7 минут, после плавления и гомогенизации смеси добавляют первую порцию пластификатора и ведут смешение еще 5-7 мин при этих же условиях, далее вводят наполнитель и после его распределения в расплаве вторую порцию пластификатора, при этом общее время смешения составляет от 20 до 25 минут.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к улучшенному стирол-бутадиеновому каучуку. Описана композиция для получения изделия, содержащая растворный стирол-бутадиеновый каучук, где стирол-бутадиеновый каучук до какой-либо вулканизации характеризуется следующими критериями: (a) две и более части в одной полимерной цепи, которые несовместимы друг с другом; (b) две и более температуры стеклования частей каучука (а), которые разнятся, по меньшей мере, приблизительно на 6°C; (c) два и более значения параметра растворимости δ частей каучука (а), которые различаются, по меньшей мере, более чем приблизительно на 0,65 (Дж/см3)0,5; (d) две и более части каучука, которые разнятся по уровню содержания стирола, по меньшей мере, приблизительно на 20 массовых процентов в расчете на совокупную массу каждой части; где стирол-бутадиеновый каучук содержит, по меньшей мере, часть, которая совместима со вторым каучуком, и часть, которая несовместима с упомянутым тем же самым вторым каучуком, где, по меньшей мере, часть стирол-бутадиенового каучука подвергают функционализации по концам цепей; где часть стирол-бутадиенового каучука, которую подвергают функционализации по концам цепей, характеризуется меньшим уровнем содержания стирола, чем часть стирол-бутадиенового каучука, которую не подвергают функционализации по концам цепей; и где стирол-бутадиеновый каучук подвергают реакции сочетания в степени, доходящей вплоть до 40% (масс.) в расчете на совокупную массу каучука.

Изобретение относится к бесцветному синтетическому вяжущему, которое находит дорожно-промышленное применение. Бесцветное синтетическое вяжущее содержит масло растительного происхождения, смолу нефтяного происхождения и полимер.

Изобретение относится к стабилизированным полимерным композициям, содержащим бромированный полимерный антипирен, предназначенным, в частности, для получения пеноматериала.

Изобретение относится к композиции, содержащей сшитый интерполимер. Композиция включает сшитый интерполимер, содержащий одно или более мономерных звеньев на основе диена и сшитых тетраалкоксисилановым сшивающим агентом.

Изобретение относится к полимерной наночастице, которая имеет конфигурацию ядро/оболочка, и где между ядром и оболочкой находится межфазная область, содержащая, по меньшей мере, один заполимеризованный мономер, выбираемый из заполимеризованного мономера ядра и заполимеризованного мономера оболочки.

Изобретение относится к полимерной композиции и формованному изделию для работы в чистом производственном помещении. .

Изобретение относится к способу получения каучука, наполненного осажденным кремнексилотным наполнителем с применением жидкофазного способа наполнения. .

Изобретение относится к композиции для покрытий. .

Изобретение относится к термоизоляционной полимерной пене, содержащей компонент, ослабляющий инфракрасное излучение, и к способу получению полимерной пены. Полимерную пену изготавливают путем экструзионного вспенивания вспениваемой термопластичной полимерной смеси с применением вспенивающего компонента.

Изобретение относится к композиции, содержащей сшитый интерполимер. Композиция включает сшитый интерполимер, содержащий одно или более мономерных звеньев на основе диена и сшитых тетраалкоксисилановым сшивающим агентом.

Изобретение относится к водным композициям покрытий с низким содержанием летучих органических соединений (ЛОС). Композиция включает, по меньшей мере один латексный полимер, по меньшей мере один пигмент, воду и по меньшей мере одну вспомогательную добавку.
Изобретение относится к полимерной композиции, которая используется для приготовления стерилизуемых контейнеров, например стерилизуемых мешков или медицинской упаковки, например, для внутривенных растворов.

Изобретение относится к технологии получения гранулированных вспениваемых композиций на основе винилароматических соединений и может быть использовано при производстве изделий из пенопластов.

Изобретение относится к композициям пропилен-альфа-олефиновых сополимеров и стирольных блок-сополимеров для получения пленок. .
Изобретение относится к дисперсной композиции в виде суспензии на основе масла, содержащей полимеры для снижения сопротивления течению жидкости, и к способу получения такой дисперсной композиции.

Изобретение относится к композициям для получения формованных изделий, в частности к эластомерной полимерной формовочной композиции, которую можно использовать для изготовления изолирующего слоя конденсатора, медицинских устройств и уплотнений для топливного элемента.

Изобретение относится к технологии получения полимерных пленочных материалов со специальными механическими свойствами, которые могут быть использованы в пищевой и перерабатывающей отраслях промышленности.

Настоящее изобретение относится к термопластичной эластомерной композиции и способу ее получения. Описана термопластичная эластомерная композиция на основе смеси блок-сополимера стирола с диеновыми сополимерами для изоляции гибких кабелей, для изготовления уплотнителей окон и дверей, прокладок, кровельных материалов, деталей автомобилей, для изготовления товаров народного потребления, включающая эластичную каучуковую фазу, термопластичную полиолефиновую фазу, пластификатор, наполнитель и стабилизатор, в качестве эластичной каучуковой фазы берут блок-сополимер стирола с диеновыми сополимерами, который имеет трехблочную структуру, а именно два жестких кристаллических блока полистирола, сопряженных между собой гибкими блоками сополимеров диеновых мономеров, при этом используют сополимеры с содержанием полистирольных звеньев не менее 25 мас., а именно в качестве описанных блок-сополимеров выбирают стирол-этиленбутилен-стирольный блок-сополимер, либо стирол-этиленпропилен-стирольный блок-сополимер, либо стирол--стирольный блок-сополимер, либо их комбинации с молекулярной массой от 300000 до 600000 гмоль, в качестве термопластичной полиолефиновой фазы берут комбинацию кристаллического полимера, который выбирают из ряда: полиолефины, а именно полиэтилен низкого или высокого давления, полипропилен гомополимер, статистические или рандом сополимеры, c добавлением сополимера этилена с винилацетатом с содержанием винилацетатных групп не менее 10, в качестве пластификатора выбирают минеральное парафиновое масло, наполнитель выбирают из карбонат кальция, талька, каолина, углеродной сажи, а также их комбинаций, в качестве стабилизаторов выбирают аминные или фенольные антиоксиданты, причем указанные компоненты берут в следующем соотношении: эластичная фаза стирольного блок-сополимера от 15 до 80 мас., термопластичная полиолефиновая фаза от 0,1 до 60 мас., минеральное парафиновое масло от 0,1 до 90 мас., наполнитель от 0,1 до 80 мас., термостабилизатор 0,1 до 5 мас.. Также описан способ приготовления указанной выше термопластичной эластомерной композиции, включающий смешивание компонентов при повышенной температуре в смесителе Брабендера, отличающийся тем, что вначале пластификатор разделяют на две порции, первая из которых составляет от 20 до 50 от общего количества пластификатора, далее в камеру двухшнекового смесителя с совращением шнеков типа Брабендер загружают смесь полимеров и стабилизатор и начинают смешение при температуре от 180 до 200°C и скорости вращения роторов от 90 до 110 обмин в течение 5-7 минут, после плавления и гомогенизации смеси добавляют первую порцию пластификатора и ведут смешение еще 5-7 мин при этих же условиях, далее вводят наполнитель и после его распределения в расплаве - вторую порцию пластификатора, при этом общее время смешения составляет от 20 до 25 минут. Технический результат - повышение деформационно-прочностных свойств композиции. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

Наверх