Способ получения стеклонаполненной композиции на основе полифениленсульфида

Изобретение относится к способам получения стеклонаполненных композиционных материалов на основе полифениленсульфида, которые могут быть использованы для изготовления деталей конструкционного, электротехнического и общего назначений изделий электротехнической, автомобильной, авиационной, специальной, машиностроительной, бытовой и других видов техники. Способ получения стеклонаполненной композиции на основе полифениленсульфида включает экструзионное совмещение полифениленсульфида, стабилизаторов и добавок с последующим введением стекловолокна в расплав, имеющий температуру 300-305°С, через зону загрузки, обеспечивающую длину экструзионного совмещения компонентов композиции от 35 до 70% длины шнеков экструдера при скорости вращения шнеков 150-250 об/мин. Технический результат изобретения заключается в получении стеклонаполненных композиций на основе полифениленсульфида, имеющих существенно меньший показатель коэффициента линейного теплового расширения и высокий уровень свойств, обеспечивающих повышение эксплуатационной устойчивости и сроков эксплуатации изделий техники, предназначенных для эксплуатации в широком диапазоне температур. 1 табл., 4 пр.

 

Изобретение относится к способам получения полимерных композиционных материалов на основе полифениленсульфида, которые могут быть использованы для изготовления деталей конструкционного, электротехнического и общего назначений изделий электротехнической, автомобильной, авиационной, специальной, машиностроительной, бытовой и других видов техники.

Полифениленсульфид и композиционные материалы на его основе благодаря сочетанию высоких прочностных характеристик с исключительной химической стойкостью, огнестойкостью, низкой ползучестью, отличным электроизоляционным и эксплуатационным свойствам нашли широкое применение в электротехнике, электронике, авиакосмической технике, автомобилестроении, химическом, транспортном машиностроении, и т.д. (Жукова И. Суперконструкционный полимер полифениленсульфид, сравнение областей его применения в России и мире // Презентация доклада. Интерпластика-2017. - Москва, 24-27 января 2017 / сайт: plastinfo.ru.).

Известен способ получения композиций на основе полифениленсульфида путем его смешивания с полиамидом и гидроксидом металла и последующей экструзией компонентов композиции при температуре выше температуры плавления полифениленсульфида, предпочтитедльно не выше 340-350°С в двухшнековом экструдере, имеющем предпочтительно от 3 до 8 зон смешивания, соотношение длины шнека к его диаметру от 30 до 60 при скорости вращения шнеков от 20 до 40 м/мин. (Европейский патент EP2762530, кл. B29B7/46, C08L77/00, C08L81/02, заявл. 30.09.2011 г., опубл. 06.08.2014 г.).

Известен способ получения композиции, содержащей полифениленсульфид, стекловолокно, органосилоксановое соединение, модификатор ударной вязкости и высокомолекулярный силоксановый полимер, включающий смешивание компонентов композиции и последующее их совмещение в расплаве в одно- или двухшнековом экструдере при температуре 320°С (Патент US2008004375, кл. C08L81/02; C08K3/04; C08K3/40, заявл. 21.12.2004 г., опубл. 03.01.2008 г.).

Недостатком вышеприведенных способов является то, что получаемые композиции на основе полифениленсульфида имеют относительно невысокий уровень прочностных характеристик и высокий показатель коэффициента линейного теплового расширения, что не обеспечивает достижение требуемой герметичности и эксплуатационной стойкости армированных металлическими элементами деталей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому эффекту является способ получения стеклонаполненной композиции на основе полифениленсульфида, включающий смешивание полифениленсульфида, стабилизаторов и органических и неорганических добавок, их экструзионное совмещение при температуре 310-325°С при скорости вращения шнеков 50-80 об/мин. и последующее введение рубленного стекловолокна или стеклоровинга непосредственно в расплав компонентов получаемый композиции (Патент РФ № 2635136, кл. C08L 81/04, C08K 13/02, C08K 7/14, заявл. 30.08.2016 г., опубл. 09.11.2017 г.).

Получаемая данным способом стеклонаполненная композиция на основе полифениленсульфида по комплексу прочностных, термических и электроизоляционных свойств превосходит известные технические решения.

Недостатком данного способа получения является относительно высокий показатель коэффициента линейного теплового расширения, что не обеспечивает достижение требуемой герметичности металлопластмассовых деталей в изделиях, например, авиакосмической и др. видов техники, эксплуатируемых в широком диапазоне температур от -196 до 220-240°С.

Технической задачей изобретения является разработка способа получения стеклонаполненных композиций на основе полифениленсульфида, обеспечивающего получение материала, имеющего коэффициент линейного теплового расширения, близкий к металлам и их сплавам, и обладающего более высокими прочностными характеристиками.

Техническое решение указанной задачи достигается за счет того, что в способе получения стеклонаполненной композиции на основе полифениленсульфида, включающем экструзионное совмещение полифениленсульфида, стабилизаторов и добавок при повышенной температуре с последующим введением стекловолокна непосредственно в расплав компонентов получаемый композиции, введение стекловолокна осуществляют в расплав, имеющий температуру 300-305°С, через зону загрузки, обеспечивающую длину экструзионного совмещения компонентов композиции от 35 до 70% длины шнеков экструдера при скорости вращения шнеков 150-250 об./мин.

Для технической реализации предлагаемого способа получения композиционного стеклонаполненного материала на основе полифениленсульфида используют общедоступное экструзионное оборудование, имеющее предпочтительно от 5 до 15 зон смешивания, соотношение длины шнека к его диаметру от 30 до 60, оснащенное дозаторами компонентов и соответствующим контролирующими приборами и аппаратурой. Предпочтительно использовать двухшнековые экструдеры с параллельным вращением шнеков. Диаметр шнеков не имеет значения и определяется требуемой производительностью по конечному продукту.

Предварительное смешивание компонентов композиции можно осуществлять в обычных смесителях, но предпочтительно загружать их в бункер экструдера посредством весовых ленточных и шнековых дозаторов. При этом возможна как подача смеси всех компонентов, кроме стекловолокна, в бункер экструдера, так и раздельная их подача: предпочтительным является загрузка в бункер экструдера полифениленсульфида и стабилизаторов, а также технологической смазки, а модифицирующие или другие добавки можно загружать вместе с указанными компонентами или со стекловолокном.

Стекловолокно вводится в экструдер через зону загрузки, обеспечивающую длину экструзионного совмещения компонентов композиции от 35 до 70% от длины шнеков экструдера в расплав компонентов композиции с температурой 300-305°С и скорости вращения шнеков 150-250 об/мин.

Предлагаемые параметры экструзионного совмещения компонентов являются оптимальными и обеспечивают достижение технического эффекта.

Введение стекловолокна в расплав с температурой 300-305°С обеспечивает хорошее совмещение компонентов и получение гранулята однородного состава. При повышении температуры расплава свыше 305°С возможна частичная деструкция полифениленсульфида из-за местных перегревов за счёт работы трения и тепла, образующегося в процессе механического смешивания расплава со стекловолокном, а при температурах ниже 300°С ухудшается равномерность распределения стекловолокна в композиции. Температура экструзии в зонах после смешивания компонентов композиции со стекловолокном может быть повышена до 310-330°С.

Скорость вращения шнеков 150-250 об/мин. обеспечивает высокую производительность процесса и хорошее совмещение компонентов: при снижении скорости вращения шнеков ниже 150 об/мин. снижается производительность и ухудшается однородность получаемого материала, а при повышении свыше 250 об/мин. - наблюдается снижение показателей свойств, вследствие частичной деструкции компонентов композиции.

В предлагаемом способе предпочтительно использовать следующее исходное сырье и материалы:

- полифениленсульфид линейного и/или сшитого строения, имеющий показатель текучести расплава в пределах 50-900 г/10 мин. (320°С, 5 кГ);

- стекловолокно диаметром от 5 до 15 мкм, выработанное на термически устойчивых при 320-350°С прямых замасливателях, пригодных для получения стеклонаполненных композиций на основе полифениленсульфида. Технологически стекловолокно может быть использовано как в виде стеклоровинга, так и рубленного стекловолокна. Предпочтительно использовать рубленное стекловолокно или дозирующиеся стеклоконцентраты;

- стабилизаторы, обеспечивающие термостабильность расплава получаемой композиции, при 310-350°С в течение 15-30 мин.;

- красители, пигменты, технологические, антикоррозионные и др. добавки, обычно применяемые в производстве стеклонаполненных композиций на основе полифениленсульфида.

Реализация предлагаемого способа получения стеклонаполненной композиции на основе полифениленсульфида иллюстрируется следующими примерами (на композиции известного состава - пример № 6 по патенту РФ № 2635136, кл. C08L 81/04, C08K 13/02, C08K 7/14, заявл. 30.08.2016 г., опубл. 09.11.2017 г.).

Примеры 1-4.

Расчетные количества порошкообразного полифениленсульфида, полидиметилсилоксанового каучука, стерически затрудненного фенола или аминофенола и стерически затрудненного фосфита из дозаторов подают в бункер двухшнекового лабораторного экструдера при скорости вращения шнеков 150-250 об/мин. и совмещают их при температуре 295-305°С. Непосредственно в расплав компонентов композиции, имеющий температуру 300-305°С, в зону загрузки, составляющую от 35 до 70% от длины шнеков, дозируют рубленное стекловолокно (или подают стеклоровинг). Получаемый на выходе из формующей головки экструдера пруток стеклонаполненного материала охлаждается и гранулируется. Полученная композиция имеет следующий состав, мас.%:

- полифениленсульфид 40,0

- стекловолокно 59,0

- полидиметилсилоксан 0,3

- трис(2,4-ди-трет-бутилфенил)фосфит 0,4

- N,N'-гексаметилен-бис[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенилпропионамид)] 0,3.

Исследования прочностных свойств стеклонаполненных композиций проводили на стандартных образцах, которые изготавливали методом литья под давлением на термопластавтомате модели Ergotech Viva 50-270 фирмы Demag по следующим режимам: температура литья 310-330°С; давление литья 90-110 МПа; давление формования 70-80 МПа; давление пластикации 5-15 МПа; температура прессформы 135-145°C; время выдержки под давлением 15-20 с; время выдержки при охлаждении 20-25 с.

Прочность при разрыве определяли на лопатках тип 2 по ГОСТ 11262-80. Изгибающее напряжение при максимальной нагрузке определяли на образцах размером 4x10x80 мм по ГОСТ 4648-71, ударную вязкость по Шарпи без надреза - по ГОСТ 4647-2015 на образцах размером 4x10x80 мм. Модуль упругости при растяжении и изгибе определяли по ГОСТ 9550-81. Температуру изгиба под нагрузкой 1,8 МПа определяли по ГОСТ 12021-84 на образцах размером 4х10х120 мм. Электрическую прочность - на пластинах размером 60х60х1 мм по ГОСТ 6433.3-71. Термостабильность расплава композиций определяли по времени, в течение которого показатель текучести расплава (ПТР) изменялся не более, чем на 15%. ПТР определяли по ГОСТ 11645-73 при температуре 320°С и нагрузке 5 кГ. Коэффициент линейного теплового расширения определяли по ГОСТ 15173-70 на образцах размером (50+3) х (7,0+0,2) х (7,0+0,2) мм в интервале температур от минус 70 до 90°С.

Параметры экструзионного совмещения компонентов и свойства полученных композиций приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Параметры экструзионного совмещения компонентов и свойства стеклонаполненных композиций на основе полифениленсульфида


Параметры экструзии,
наименования показателей свойств
Номер примера
1 2 3 Прототип
Параметры экструзионного совмещения компонентов
1. Длина экструзионного совмещения компонентов композиции в % от длины шнеков экструдера 50 70 35 80
2. Скорость вращения шнеков 200 150 250 60
3. Температура расплава, °С 300 300 305 320
Свойства композиций
4. Прочность при разрыве, МПа 218 218 212 207,0
5. Модуль упругости при разрыве, МПа 17200 16100 17700 15180
6. Изгибающее напряжении при максимальной нагрузке, МПа 311 308 308 272,1
7. Модуль упругости при изгибе, МПа 13750 13600 14000 13550
8. Ударная вязкость, кДж/м2 60 61 57 62,0
9. Температура изгиба под нагрузкой 1,8 МПа, °С >265 >265 >265 >265
10. Термостабильность расплава при 320°С, мин. >20 >20 >20 >20
11. Электрическая прочность, кВ/мм 27 26 26 27
12. Коэффициент линейного теплового расширения, 1/град 106 12 14 13 20

Как видно из данных таблицы 1, предлагаемое техническое решение позволяет получать стеклонаполненные композиции на основе полифениленсульфида, имеющие существенно меньший (в 1,4-1,7 раз) показатель коэффициента линейного теплового расширения при обеспечении более высокого уровня прочностных свойств и жесткости.

Показатель коэффициента линейного теплового расширения получаемых по предлагаемому способу стеклонаполненных композиций на основе полифениленсульфида, близок по значениям к данному показателю сплавов на основе стали и меди, равных (9-11) х 10-6 и (13-15) х 10-6, соответственно, что обеспечивает изготовление деталей, содержащих металлическую арматуру (усиливающие и крепежные элементы, выводы электрокоммуникаций и т.д.), с высокой эксплуатационной стойкостью в широком диапазоне температур (от -196 до 220-240°С), вследствие сохранения целостности и герметичности армированных деталей, а также более высокой стойкости к механическим и климатическим воздействиям.

Практическое применение получаемых в соответствии с предлагаемым способом стеклонаполненных композиций на основе полифениленсульфида повысит эксплуатационную устойчивость и сроки эксплуатации изделий авиакосмической, специальной и др. видов техники, предназначенных для экстремальных условий эксплуатации и применения.

Способ получения стеклонаполненной композиции на основе полифениленсульфида, включающий экструзионное совмещение полифениленсульфида, стабилизаторов и добавок при повышенной температуре с последующим введением стекловолокна непосредственно в расплав компонентов получаемый композиции, отличающийся тем, что введение стекловолокна осуществляют в расплав, имеющий температуру 300-305°С, через зону загрузки, обеспечивающую длину экструзионного совмещения компонентов композиции от 35 до 70% длины шнеков экструдера при скорости вращения шнеков 150-250 об/мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к полимерным композиционным материалам на основе полифениленсульфида, которые могут быть использованы для изготовления деталей конструкционного, электротехнического и общего назначений изделий электротехнической, автомобильной, авиационной, специальной, машиностроительной, бытовой и других видов техники.

Изобретение относится к полимерным композиционным материалам на основе полифениленсульфида, которые могут быть использованы для изготовления деталей конструкционного, электротехнического и общего назначений изделий электротехнической, автомобильной, авиационной, специальной, машиностроительной, бытовой и других видов техники.

Группа изобретений относится к трубопроводному транспорту. Трубопровод включает полимерную композицию, содержащую полиариленсульфид и сшитый модификатор ударной прочности.

Изобретение относится к полимеру, содержащему тиоловые группы, а также к вариантам отверждаемой композиции, которая может быть использована для получения герметика.

Изобретение относится к модифицированному сульфированному блок-сополимеру, мембране, устройству, электродеионизационной установке, а также к изделию с покрытием. Блок-сополимер содержит по меньшей мере два концевых полимерных блока А, и по меньшей мере один внутренний полимерный блок В.

Изобретение относится к области химии, в частности к герметизирующим композициям, и может быть использовано для герметизации стеклопакетов, в частности, в качестве отверждающегося полисульфидного (тиоколового) герметика, нанесенного на наружную стенку дистанционной рамки стеклопакета и соединяющего между собой по контуру соседние листы стекла стеклопакета.
Изобретение относится к композиции, которая может быть применена в качестве покрытия. Композиция содержит (мас.%): полисульфид или смесь полисульфидов 10-25, эпоксидную смолу или смесь эпоксидных смол 2-20, соединение, выбранное из соединений, имеющих вторичную и/или третичную аминогруппу, и соединений, имеющих амидную группу, 2-20, полисилоксан или смесь полисилоксанов 1-10 и волокна или смесь волокон 0,5-10.

Изобретение относится к композициям герметика, которые включают в себя серосодержащий полимер, например полисульфид и/или простой политиоэфир, и частицы графенового углерода, а также к способам применения таких композиций, которые относятся к способу герметизации щели.

Изобретение относится к отверждаемой композиции, которая может быть использована в качестве адгезива, герметика и материала для покрытия. Отверждаемая композиция состоит из жидкого полисульфидного полимера, эпоксидного олигомера и амина.

Изобретение относится к герметизирующим материалам на основе полисульфидного олигомера и может быть использовано в машиностроении, нефтеперерабатывающей, авиастроительной, судостроительной отраслях промышленности.
Изобретение относится к полиамидным композициям для получения формованных изделий. Композиция включает полиамид, сополимер олефина и малеинового ангидрида, представляющего собой чередующийся сополимер с молярным соотношением олефина к малеиновому ангидриду 1:1 и модификатор ударной вязкости, выбранный из группы, включающей эластомер привитого малеинового ангидрида и терполимер привитого малеинового ангидрида.

Изобретение относится к применению композиции модифицированного усиленного полиалкилентерефталата и формованному изделию из нее. Композиция содержит i) полиалкилентерефталат, ii) сополимер полиалкиленизофталата и полиалкилентерефталата и iii) усиливающее полиалкилентерефталат волокно.

Изобретение относится к полимерным композиционным материалам на основе полифениленсульфида, которые могут быть использованы для изготовления деталей конструкционного, электротехнического и общего назначений изделий электротехнической, автомобильной, авиационной, специальной, машиностроительной, бытовой и других видов техники.

Изобретение относится к полимерным композиционным материалам на основе полифениленсульфида, которые могут быть использованы для изготовления деталей конструкционного, электротехнического и общего назначений изделий электротехнической, автомобильной, авиационной, специальной, машиностроительной, бытовой и других видов техники.

Настоящее изобретение относится к водным клеящим композициям для нанесения на стекловолокна, а также стекловолоконные пряди и полимерные смолы, армированные стекловолокнами.

Изобретение относится к области композиционных материалов. Технический результат изобретения заключается в повышении межслоевой адгезии, влагостойкости.

Изобретение относится к продукту из стекловолокна, который может быть использован для тепло- и звукоизоляции крыш и стен в жилых и коммерческих строениях. Продукт из стекловолокна содержит связующую композицию, где связующая композиция до отверждения содержит фенолформальдегидную смолу и один или несколько модификаторов, выбранных из группы, включающей сополимер, содержащий одно или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений и по меньшей мере одно вещество из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты или аддукт стирола, по меньшей мере одного вещества из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты и по меньшей мере одного вещества из акриловой кислоты и акрилата, или любую их комбинацию.

Изобретение относится к элементам силовых конструкций, работающих под нагрузкой, и может быть использовано в качестве балок строительных сооружений, перекрытий при строительстве ангаров, траверс опор линий электропередач и т.п.

Изобретение относится к новым композициям для железнодорожных шпал и к способам их производства. Способ изготовления шпалы, включающей первую часть, изготовленную из первой композиции, и вторую часть, изготовленную из второй композиции, причем первая композиция включает 15-75 мас.% первого асфальтового компонента и 85-25 мас.% первого полимерного компонента, и вторая композиция включает 20-85 мас.% второго асфальтового компонента и 80-15 мас.% второго полимерного компонента, и каждый из полимерных компонентов включает смесь пригодной для переработки пластмассы и волокнистого армирующего материала, включает стадии: (i) отдельное приготовление и смешивание выбранных количеств асфальта и пластмассы для получения первой и второй смеси; (ii) отдельное плавление и переработка указанной первой и второй смеси в процессорах, способных нагревать и подавать указанные смеси отдельно в виде сложной асфальтово-пластмассовой композиции на насосные устройства, связанные с соэкструзионной фильерой; и (а) перекачивание первой композиции в первую секцию формы для образования внутренней части железнодорожной шпалы и одновременное введение второй композиции во внешнюю часть формы для образования внешней части железнодорожной шпалы или (b) перекачивание второй композиции в первую секцию формы для образования внутренней части железнодорожной шпалы и одновременное введение первой композиции во внешнюю часть формы для образования внешней части железнодорожной шпалы.

Изобретение относится к фосфорсодержащим антипиренам, в частности, но не исключительно, для стеклонаполненных полиамидных смол. Огнестойкая полимерная композиция содержит основной полимер (А), где основной полимер (А) включает стеклонаполненный полиамид, и бензилзамещенное фосфорорганическое соединение (В).

Изобретение относится к способу изготовления каучуковой композиции. Описан способ изготовления каучуковой композиции для покрышек, содержащей 100 мас.ч.

Изобретение относится к способам получения стеклонаполненных композиционных материалов на основе полифениленсульфида, которые могут быть использованы для изготовления деталей конструкционного, электротехнического и общего назначений изделий электротехнической, автомобильной, авиационной, специальной, машиностроительной, бытовой и других видов техники. Способ получения стеклонаполненной композиции на основе полифениленсульфида включает экструзионное совмещение полифениленсульфида, стабилизаторов и добавок с последующим введением стекловолокна в расплав, имеющий температуру 300-305°С, через зону загрузки, обеспечивающую длину экструзионного совмещения компонентов композиции от 35 до 70 длины шнеков экструдера при скорости вращения шнеков 150-250 обмин. Технический результат изобретения заключается в получении стеклонаполненных композиций на основе полифениленсульфида, имеющих существенно меньший показатель коэффициента линейного теплового расширения и высокий уровень свойств, обеспечивающих повышение эксплуатационной устойчивости и сроков эксплуатации изделий техники, предназначенных для эксплуатации в широком диапазоне температур. 1 табл., 4 пр.

Наверх