Патент ссср 269052
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАTEHTY
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимый от патента №вЂ”
Заявлено 23.Vll.1966 (№ 1092771/23-5) Кл. 39b, 22/10
МПК С 08g
Приоритет
Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
УД К 678.766.4-197.462,2 (088.8) Опубликовано 10,IV.1970. Бюллетень ¹ 14
Дата опубликования описания 9Х11.1970
Автор изобретения
Иностранец
Эрик Поль Сизек (Соединенные Штаты Америки) Иностранная фирма
«Дженерал Электрик Компани» (Соединенные Штаты Америки) Заявитель
Ь11ь. %ОТЕКА
ТЕРМОПЛАСТИЧНАЯ ФОРМОВОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
Известна термопластичная формовочная композиция на основе полифениленоксидов.
Однако изделия, полученные нз нее, обладают относительно невысокой прочностью на разрыв.
Предлагаем ая композиция, представляющая собой смесь полифениленоксидов с 1—
99 вес. % полистирола, обладает повышенной прочностью на разрыв формованных изделий по сравнению с известной. Кроме того, полученные изделия обладают по сравнению с изделиями, полученными из полистирола, повышенной прочностью на изгиб.
Типичными примерами полифениленокспдов, которые можно применять B процессе, предусмотренном данным изооретением, яв.чяются: поли- (2,6-диметил-1,4 -фенилен) - оксид, поли(2,6-дибутил-1,4-фенилен) -оксид, поли- (2,б-дплаурил-1,4-(ренилен) -оксид, поли- (2,6-дипропил-1,4-фенилен) -оксид, поли- (2,6-дпметокси1,4-фенилен) -оксид, поли- (2,6-диметокси-1,4фенилен) -оксид, поли- (2,6-диэтокси-1,4-фенилен) -оксид, поли- (2-метокси-б-этокси-1,4-фенилен) -оксид, поли- (2,6-дихлорфенокси-1,4-фенилен) -оксид, поли- (2,6-дихлорэтил) -1,4-фенилен)-оксид, поли-(2 - метил-6-изобутил - 1,4фенилен) -оксид, поли- (2,6-дитолил-1,4-фенилен) -оксид, поли- (2,6-дихлорпропил-1,4-фенилен)-оксид и т. д.
Количество окиси полифенплена, которое можно сх1ешивать с полпстнролом, не ограничено, так 1(ак эт11 полимеры Гово!с«тимы IIpII всех концентрациях. Обнаружено непропорционально бо,чьшсе увеличение прочности на изгиб и разрыв полпсмесей прп всех концентрациях. Это ув«лпченпе прочности значительно превышает ожидаемое на основании прямопропорцпональной взапмозависимости.
10 Например, прн нспьпанпп полисмесп поли(2,6-дпметпл-1,4-фснплен) -акспда и полистирола фирмы «11онсанто Кэмикал Компани» торговой марки « 1устрекс НТ-88-1» прочность на разрыз быстро увеличивается при неболь15 птих добавках окиси полнфенилепа. Когда окись полифенилена составляет примерно 30",g композиции. прочность на разрыв полисмесп равна прнблиз11тельно прочности на разрыв чистой окиси полифснилена. После добавления
20 окиси полифенилена более 30 вес. 70 прочность на разрыв продолжает увеличиваться до величин, превышающих прочность каждого из полимеров, как таковых. Так, при добавлении от 70 до 80 "11 окиси полифеннлена дости25 гается максимальная прочность на разрыв, превышающая 843 кг/слт- . При наличии более
-85 вес. % окиси полифенилена прочность на разрыв начинает снижаться до равной прочности чистой окиси полифенилена.
269052
Таблица 1
Прочность иа разрыв, кг/смг
Количество испытаниых образцов
Количество полифеиилена, вес.
Улучшеиие, кг/сл
40 вычислениая измереииая
551
703
703
462
488
526
703
5
100
+62
+176
Как оыло сказано выше, прои добавлении окиси полифенилена к полистиролу прочность на разрыв увеличивается во всем пределе l(OHцентраций. Поэтому к области, охватываемой данным изобретением, относятся полисмеси, содержащие от 1 до 99 вес. % окиси полифенилена в полистироле.
Наибольшая прочность на разрыв достигается . ри содержании окиси олифенилена в пределах от 60 до 85 вес. %. Поэтому, если прочность на разрыв является наиболее важным фактором при выборе полимера для специфического применения, то следует приготовлять смеоп такого состава. Полисмеси, содержащие от 60 до 85 вес. % окиси полпфенилена в полистироле, являются предпочтительным и.
Полистирол стоит дешевле, чем окись полифенилена. Полистирол, как таковой, имеет некоторые отличные физические, химические и электрические свойства. Однако полпсмеси полистирола и окиси полифенилена, в которых полистирол сос1 авляет от 70 до 99 вес. %, а окись полифенилена от 1 до 30 вес. %, обладают значительно лучшими физическими свойствами и сохраняюг другие отличные свойства полистирола. Поэтому такие ком|позиции также предпочтительны.
Способ смешения полистирола и окиси полифенилена не имеет решающего значения. Однако было установлено, что лучшие результаты получаются, когда оба полимера смешивают как можно тщательнее. Составление композиций можно осуществлять путем смешения обоих полимеров в вида порошка в смесителе
Банбури или в роликовой мельнице; смешивать их можно также путем экструзиями смеси порошкообразных,полимеров. Установлено, что экструзия является наиболее предпочтительным способом смешения компонентов и этот способ дает возможность достигать наиоольшей степени диспергирования окиси .полифенилена в полистироле.
Пример 1. Применяют образец поли-(2,6диметил-1,4-фенилен)-оксида для получения трех смесей с кристаллическим полистиролом, содержащих 5, 15 и 30 вес. %.
Использованная окись полифенилена имеет указанные ниже свойства:
Истинная вязкость при 30 С, л/г 0,37
Вязкость расплава, капластомер 19500
Ам ин, % азота 0,065
Хлор, ч./ на млн. ч. 1670
Бром, ч./на млн. ч. 195
Медь, ч./на млн., ч. 14
Примененный полистирол обычного сорта общего назначения, купленный у фирмы «Дау
Кэмикал Компани» и идентифицированный, как Стирен 666.
Вначале окись полифенилена в виде порошка просеивают через сито с отверстиями диаметром 1,1 мм для удаления гранул черезмерно больших размеров. Затем эту окись смешивают с гранулированным полистиролом и подают в одношнековый экструдер с шагом 1 дюйм (0,0254 м). Температура материала при экструзии изменяется в пределах от 232 до 254 С, а давление поддерживают равным 56,2 кг/cit2.
Нити, выходящие из экструдера, охлаждаются самопроизвольно на воздухе, а затем поступают на резку, после чего их снова экструдируют в тех же условиях до образования однородной дисперсии.
После экструзии эти,нити разрезают на цилиндрические гранулы, сушат в термостате с циркулирующим воздухом не менее 2 час при температуре около 65 С и используют для литья под давлением при температ> ре 232 С и давлении 56,2 кг/см- с цель1о получения полос длЯ испытаниЯ Р азмеР ами 21/. X т,/в, (1/з дюйма.
Приготовлены такие же полосы для испытания, содержащие 100 вес. % окиси полифенилена и 100 вес. % полистирола.
Полосы из полистирола без окиси полифенилена, приготовленные тем же способом, белого цвета, не имеют пузырьков, царапин и серебристых прожилок. Полосы из полистирола, содержавшего 5, 15 и 30 вес. % окиси полифенилена, светлокоричневого цвета, причем в полистирольной матрице можно видеть крупинки окиси полифенилена, Порочность на разрыв каждого образца измеряют методом ЛТМ 638.
При этом испытании образцы растягивают при комнатной температуре. Усилие, неооходимое для разрыва образца, является мерой его прочности на разрыв. В табл. 1 показана прочность на разрыв стирола 666, содержащего разное весовое количество окиси полифенилена.
* термин «вычислеииая», применяемый здесь и в следующих таблицах, показывает величину, полученную иа основании прямолинейной зависимости между физическими свойствами 100 вес. /о полистирола и 100 вес. % окиси полифепилеиа.
Как видно из приведенной таблицы, показатели прочности на разрыв значительно увеличиваются при увеличении содержания окиси полифенилена. Фактически предельная прочность на разрыв полистирола ббб достигает прочности на разрыв чистой окиси полифенилена (70 кг/см- ) при добавлении только
30 вес. % окиси полифенилена. При содержании 30 вес. % окиси полифенилена прочность на разрыв на 33 "/о больше, чем предполагаемая нч основании прямо пропорциональной
269052 зависимости от количества окиси полифен илеа. Таким образом видно, что улучшение, до игаемое при добавлении окиси полифенилеа, значительно превосходит предполагаемое ри вычислении на основе пропорционального зличества добавленной окиси полифен илена.
Прочность на изгиб образцов, полученных в римере 1, измеряют методом АЯТМ1л 790. ..ри этом определении измеряют нагрузку, не5ходимую для разрушения стандартного обазца при изгибании. Величина нагрузки, не5ходимой для разрушения, является мерой зочности на изгиб. Результаты .испытаний на сгиб стирола 666, содержащего окись полиенилена, приведены в табл. 2.
Таблица 2
Прочность на изгиб, кг/сад
Количество испытанных образцов оличество
1олифени ена, вес.
Улучшение, кг/слР измеренная вычисленная
738
759
801
864
1170
738
724
766
991
1170
5
100 — 35 — 35
+126
Из этой таблицы видно, что при добавлении
)% окиси полифенилена показатели прочнопи на изгиб примерно на 15 больше, чем зопорциональная величина, вычисленная на новании содержания окиси полифенилена. то доказывает, что окись полифвнилена фактчески обеспечивает более значительную рочность, чем можно было ожидать. При соржании окиси полифенилена 5 и 15 вес. /о зочность на изгиб меньше, чем предполатаеая, однако, это обусловлено, вероятно, приененной процедурой испытания. Это предпозжение подтверждается результатами сле ющих опытов, которые показывают увеличеие прочности на изгиб до уровня прочности
«алогичного полимера стирола.
Проведен ряд испытаний образцов, пригозвленных, как описано в примере 1, с целью тределения температуры деформации при
)здействии тепла и давления 18,5 кг/см- метоэм А TM 648; Температурой деформации при
)здействии тепла называется температура, обходимая для про извольного стандартного склонения на 33,7 (10 мл) при постоянном
"илии, приложенном при изгибе (18,5 кг/см-), зичем температура образца непрерывно полшается. Температура тепловой деформации зляется, таким образом, показателем способ>сти материала сохранять свою жвсткосгь
«и ослабляющем ее влиянии высокой темпеатуры.
В табл. 3 показана температура тепловой деормации стирола 666, содержащего окись по<фенилена, определенная для отклонения на
) мм.
Таблица 3
Температура тепловой деформации, "С
Количество окиси полифенилена, 5 %
Количество испытанных образцов вычисленная измеренная
5
100
76
79
200
76
82
111
200
После этого полученный продукт разрезают на гранулы и снова экструдируют с целью более тщательного перемешивания и увеличения
45 степени диспергирования окиси полифенилена в полистирольной матрице. Условия экструдирования такие же, как раньше.
Экструдированные нити гранулируют и гранулированный продукт сушат приблизительно
50 в течение 2 час в термостате с циркулирующим воздухом при температуре 65,6 С. Сухие гранулы используют для литья под давлением при температуре 232 С и давлении 56,2 кг/смг.
Образцы для,испытания готовят, как описа55 но,в примере 1, размерами 2>/» Х /2 X 1/а дюйма. Они содержат разные количества окиси полифенилена. Кроме того, испытывают образцы, состоящие из полистирола 100 вес. % и из окиси полифенилена 100 вес. .
60 Как и в предыдущем примере, измеряют прочность на разрыв, прочность на изгиб и температуры гепловой деформации методом
А ТМ. Полученные показатели прочности на разрыв Лустрекса НТ 88-1, содержащего окись
65 полибенилена, приведены в табл. 4.
Из этой таблицы видно, что температура
15 тепловой деформации полистирола повышается при увеличении количества добавляемой окиси полифенилена, однако улучшение этого свойства несколько меньше предпочагаемого на основании пропорционального количества
20 содержащейся в нем окиси полифенилена. Таким .образом ясно, что прочность на разрыв и изгиб полистирола можно значительно улучш ить, увеличивая одновременно показатель температурной деформации.
25 Пример 2. Образец окиси полифенилена, использованного в примере 1, смешивают собразцом высокопрочного к удару полистирола, полученного от фирмы «Монсанто Кэмикал
Компани» под наименованием Лустрекс Н.Т.
30 88-1.
Оба продукта смешивают следующим образом.
Окись полифенилена в виде тонкого порошка просеивают через сито для удаления круп35 ных частиц. Просеянную окись механически смешивают с гранулами полистирола, и смесь загружают в бункер экструдера, описанного в примере 1.
Экструзию проводят при температуре 254 С
40 со скоростью, равной примерно 45 г/мин.
269052
Таблица
Таблица 4
Прочность на разрыв, кг/см
Температура теплов
Количество деформации =С (отк неиие 10 мм — 33,7
Количество полифеиилена, вес.
Количество испытанных образцов
Улучшение, кг/слР
Количество окиси полифенилена. о; измеренная вычисленная образцов измеренная вы числе иая
327
349
459
572
731
857
829
703
327
383
438
514
669
703
5
82
91
100
+3,02
+76
+132 10
+219
+222
+188
72
79
87
104
131
200
72
78
91
136
200
5
100
Из таблицы видно, что прочность на разрыв полисмесей значительно увел ичивается и превышает пределы заранее предполагаемой прочности.
Прочность на изгиб Лустрекса Н.Т. 88-1, содержащего окись полифениле на, показана в табл. 5.
Таблица
Прочность иа удар г.
Изоду, фут.*-фунт* дюйм разреза
Количество окиси полифеиилена, Таблица 5 Прочность иа изгиб, кг/см Лустрек Н. Т. 88Количество полифеинлена, вес. о Количество испытанных образцов Стиреи-ббб Улучшение, кг/смизмеренная вычисленная 0,49 0,41 0,34 0,36 0,81 2,4 1,8 1,7 1,5 0,81 0 100 5 100 731 892 П67 527 696 1167 +56 +140 2196 1 фут — 0,3048 м ** 1 фунт — 0,0453 кг Как видно из таблицы, при добавлении ок . си полифенилена к Стирену 666 хрупкость и листирола не увеличивается значительно. Пр добавлении ее к Лустрекс Н.T. 88 хрупкос1 40 последнего не появляется, но это и предпол; гается, так как эта смесь полистирола прет назначается быть эластичной и в окиси пол> фенилена не содержится модификатор. 45 Предмет изобретения Термопластичная формовочная композици на основе полифениленоксидов, отличающаяс. тем, что, с целью повышения прочности н 50 разрыв формованных изделий, изготовленны из композиции, последняя содержит:полисти рол в количестве 1 — 99 вес. /о. Составитель В. Филимонов Техред Л. Я. Левина Корректор Л. И. Гаврилова Редактор Л. Новожилова Заказ 1775/17 Тираж 480 Подписное Ц11ИИПИ Комитета по делам изобретений и открыгий при Совете Министров СССР Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Типография, rrp. Сапунова, 2 Температура тепловой деформации Лустрекса Н.Т. ШШ-1, содержащего окись полифенилен а, пр и в едена в та бл. 6. Как видно из приведенных выше таблиц, прочность на изгиб полистирола, содержащего окись полифенилена, можно улучшить в значительно большей степени, чем по предположению на основании пропорционального количества добавленной окиси полифенилена. Температура тепловой деформации полистирола улучшается в меньшей степе ни, чем можно было ожидать при добавлении 15 вес.% окиси полифенилена и несколько больше при добавлении 5, 30 и 50 вес.% оииси полифенилена. Прочность на удар по Изоду измеряют на образцах примеров 1 и 2 по методу А ТМ 256. Прочность на удар — это энергия, необходимая для разрушения испытываемых образц с надрезом при резком ударе .качающимся м ятником. Получены, результаты, приведенн в табл. 7.
