Способ получения пенопластов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ 474Б6

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимый от патента— (22) Заявлено 30.06.67 (21) 1169418/23-5 (32) Приоритет 28.09.66 (31) 63955/66 (33) Япония

Опубликовано 14.06.75, Бюллетень № 22 (51) M. Кл. С Osf 47/10

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 678.74:62-405.8 (088. 8) Дата опубликования описания 20.01.76. (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Кирокуро Хосода, Наонори Шиина, Иосио Кадоваки, Тосио Кондо, Исаму Намики, Тацуо Кониси, Джоджи Мурота

Хидео Уено и Каисуке Сирояма (Япония) Иностра нная фирма

«Фурукава Электрик Ко., Лтдл» (Япония) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОПЛАСТОВ

Известен способ получения пенопластов на основе полиолефинов, по которому полиэтилен, органическую перекись и вспенивающий агент нагревают до образования поперечных связей и затем повышают температуру и продолжают нагревать смесь до разложения порообразователя и расширения смеси.

При этом для нагревания композиции в закрытой пресс-форме требуются большие затраты на оборудование и трудно достигнуть большой производительности. Трудно получить пенопласты с однородной ячеистой структурой и возможно образование пустот.

Очень трудно получить пену с небольшой плотностью и большой толщины.

Цель изобретения — получение пенопластов большой толщины, низкой плотности, с хорошими физико-механическими свойствами и равномерной структурой.

Согласно предлагаемому способу композицию на основе полиолефина или смеси полиолефина с другими термопластами, сшивающего агента и вспенивающего агента формуют на первой стадии под давлением инертного газа 5 — 50 кг/см, предпочтительно 5—

20 кг/см, и температуре 160 — 300 С, предпочтительно 180 — 240 С, затем снижают при том же давлении температуру до температуры ниже температуры размягчения композиции и на второй стадии формование осуществляют при температуре, на 0 — 50 С превышающей температуру размягчения исходной композни, н при давлении, меньшем, чем давление на первой стадии формовання.

Первую стадию формования осуществляют, помещая матрицу в аппарат высокого давления, подавая газ для поддержания давления в пределах 5 — 50 кг/с Р, предпочтительно 5 — 20 кг см"-, и нагревая указанную матрицу до температуры 160 — 300 С, предпоч1о тительно 180 — 240 C. В этом случае степень расширения полутора — десятикратная по сравнению с первоначальным обьсмом в пределах формы. В случае нэготовления плас тин матрицу достаточно поместить на глад)5 кую плиту. При нагревании в акнх условиях выпивающий агент и порообразователь разлагаются до образования предварительно вспененного тела, имеющего форму матрицы.

Давление газа устанавливают в зависимости от степени первоначального расширения мат20 рицы. Если степень первоначального расширения такая же или немного меньше степени вторичного расширения, то получают пену большой толщины без дефекта и без трещин на периферии.

25 В качестве инертного газа применяют азот, двуокись углерода или пар, но предпочтителен азот из-за плохой растворимости в полиолефи не. Образование поперечных связей г соответствии с изобретением происходит на

3О стадии первичного расширения или раньше

474156

l5

25 зо

Эд

3 ее. Если образуется достаточное количество поперечных связей до окончания первичного расширения, то газ, образующийся при разложении вспенивающего агента, можно эффективно использовать и получаемые пенопласты имеют однородные мелкие ячейки и форму матрицы.

Наилучшие результаты получают, если применяют вспенивающий агент, имеющий температуру разложения более высокую, чем температура разложения сшивающего агента.

Стадию вторичного расширения осуществляют, охладив смесь после первичного расширения до температуры более низкой, чем температура размягчения состава, под давлением, путем последующего повторного нагревания состава до температуры на 0 — 50 С выше, чем температура размягчения исходHOB CMeCH, IIpH нормальном H IH I10BbILUPHHOiVI давлении, для расширения содержащегося в ней газа.

Предлагаемым способом получают пенопласты со следующими свойствами: ячейки однородные, мелкие со средним диаметром

50 мкм; трещин и пустот не образуется и достигается плотность, равная 0,013 г/см ; толщина пены более 70 мм; деформация сжатия небольшая, а прочность на разрыв большая; пена имеет форму матрицы.

В соответствии с изобретением в качестве полиолефинов можно применять полиэтилен, полипропилен, полибутилен, сополимер этилена и пропилена, сополимер этилена и бутилена, сополимер пропилена и бутилена.

Можно применять также сополимер этилена и эфира акриловой кислоты, сополимер этилена и соли акриловой кислоты или смесь двух или более этих полимеров.

В качестве каучука можно применя1ь бутилкаучук, бутадиенстирольный, полиизопреновый и другие синтетические каучуки.

В качестве термопластов применяют хлорированный полиэтилен, полистирол, хлорсульфированный полиэтилен.

В качестве сшивающего агента можно применять органические перекиси и азидосоединения, которые способствуют образованию поперечных связей в полиолефинах. Органические перекиси применяют главным образом для полиэтилена или его сополимеров. К ним относятся перекись дикумила, 2,5-диметил2,5- (ди-трет-бутил пер окси) -гексан, ди- трет- б утилпертерефталат, трет-бутилгидропероксид, ди-трет-бутилпероксид и т. д.

Лзидосоединения применяют главным образом для полипропилена, полибутилена и их сополимеров. K ним относятся азидоформиаты, ароматические полиазиды, полиэт иленсульфоназид, н-октадецилазидоформиат, фенилазидоформиат, метафенилендиазид и другие.

Вспенивающие агенты, применяемые в соответствии с изобретением, должны разлагаться при более высокой температуре, чем температура плавления полиолефина. К ним

4 относятся азодикарбонамид, динитрозопентаметилентетраамин и т. д.

Дополнительно можно вводить пигменты, мягчители, смазочные вещества, антиокислители.

Для усиления способности формоваться можно добавлять низкомолекулярное органическое вещество, например, стеариновую кислоту, ее соли, парафин, керосин, жидкий полибутилен в количестве менее 10 вес. ч. на

100 вес. ч, полиолефина.

Пенопласт можно дополнительно перерабатывать и придавать ему желаемую форму методом формования в вакууме или прессованием. После прессования прочность пенопласта значительно увеличивается.

Пример ы 1 — 3. Состав, содержащий (вес. ч.) 100 полиэтилена высокого давления, 15 азодикарбонамида и 1 перекиси дпкумила, подвергают формованию методом экструдирования через Т-образную фильеру 115-миллиметрового экструдера, в котором температура цилиндра и температура головки равны 130 и 110 С соответственно, в матрицу М1 толщиной 18 мм и шириной 350 мм. Затем из матрицы М1 вырезают кусок длиной 350 мм (М ). Матрицу М помещают в пресс-форму, похожую по существу на форму матрицы М и расположенную между плитами пресса.

Пресс-форму с содержимым нагревают до

1б0 С при поверхностном давлении 50 кг/см в течение 30 мин для разложения сшивающего агента и порообразователя. Матрицу после образования поперечных связей охлаждают, извлекают (Мз) и помещают в многоярусную раму в аппарате высокого давления, в который подают струю азота для вытеснения воздуха, а затем азотом создают давление 10 кг/ом . Матрицу М, нагревают до

200 С и выдерживают при э1ой температуре в течение 80 мин, поддерживая указанное давление с целью разложения пенообразователя. После окончания нагревания в аппарат подают воду под давлением с помогцью турбинного насоса и постепенно азот заменяют водой, поддерживая то же давление. Таким путем охлаждают первично расширенную заготовку М . Затем удаляют воду и заготовку

М„, объем которой увеличился примерно в пять раз извлекают из аппарата, причем она имеет форму, похожую на форму матрицы

М„. Затем заготовку М4 помещают в шкаф, нагреваемый паром до температуры 140 С, и выдерживают в нем в течение 15 мин для достижения вторичного расширения. Заготовка расширилась до размеров примерно павных

50Х1000Х1000 мм (М ).

В примерах 2 и 3 способ осуществляют так же, как в примере 1, за исключением того, что изменяют давление азота при первичном расширении, Примеры 4 и 5 сравнительные, пенопласты получают одностадийным способом.

Свойства полученных пенопластов приведены в табл. 1.

474156

Таблица 1

Показатель

Давление азота при перви (ном расширении, кг/ем

Размеры пены, мм

Внешний вид пены

10 10

1000Х1000Х50 970Х970Х48

1020 Х 1020 Х50

Хорошая, гладкая

Неоднородная, крупные ячейки, большие пустоты

Средний диаметр ячеек, q(км

Плотность пены, г/см

0,035

0,034

0,072

0,097

0,038

Пример 6. Состав, содержащии (вес. ч.)

70 полиэтилена высокого давления, 30 бутилкаучука, 15 азодикарбонамида и 1 перекиси дикумила, обрабатывают, как описано в примере 1, для получения пены. Получают пену гибкую, эластичную, с упругой деформацией 60%, с гладкой поверх|остью и состоящую из закрытых ячеек со средним диаметром 100 мкм при плотности 0,034 г/см .

Пример 7. Пенопласт получают, как описано в примере 1, используя состав, содержащий 80 вес. ч. того же полиэтилена высокого давления, который применяют в примере 1, и 20 вес. ч. сополимера этилена и эфира акриловой кислоты вместо полиэтилена высокого давления. Получают пенопласт, обладающий отличной адгезионной способностью, состоящий из мелких однородных закрытых ячеек со средним диаметром около

80 мкм при плотности 0,035 г/см .

П р и мер 8. Пенопласт получают в условиях, описанных в примере 1, применяя состав, содержащий 80 вес. ч полиэтилена высокого давления, указанного в примере 1, и

20 вес. ч. сополимера этилена и соли акриловой кислоты. Получают пену, обладающую большой прочностью на разрыв и эластичностью, имеющую гладкую поверхность, состоящую из однородных закрытых ячеек со средним диаметром 80 мкм при плотности

0,037 г/смз.

Пр им ер 9. Состав, содержащий (вес. ч.)

100 полиэтилена высокого давления, 30 азодикарбонамида и 0,6 перекиси дикумила, экструдируют и формуют, как описано в примере 1, до получения пластины толщиной

15 мм и шириной 280 мм, из которой вырезают кусок длиной 280 мм для получения матрицы. Матрицу обрабатывают в пресс-форме, имеющей такие же размеры, как сама матрица, способом, описанным в примере 1, до получения матрицы Мз с поперечными связями. Эту матрицу помещают в аппарат высокого давления и обрабатывают, как описано в примере 1, до получения матрицы М4, за исключением того, что давление азота равно

15 кг/см2. Матрица имеет размеры 25Х520Х

Х520 мм. Затем ее нагревают горячим воздухом в течение 20 мин при 140 С в термостате и получают пенопласт размером 49Х1020Х

Х1020 мм с гладкой поверхностью, обладающий гибкостью, мягкостью на ощупь, ударной прочностью и отличной эластичностью с

15 закрытыми ячейками среднего диаметра около 100 мкм при плотности 0,016 г/см, Для сравнения свойств пенопласта, полученного согласно изобретению, с пенопластом, полученным обычным способом, из матрицы Мз

2р вырезают пластину размером 200 Х 200 мм, которую помещают в форму того же размера.

Пресс-форму кладут под пресс и нагревают до 190 С под давлением 50 кг/см . После разложения пенообразователя внутреннее давление значительно повышается и состав частично вытесняется из пресс-формы. После охлаждения пресс-формы в течение 20 мин матрицу

М4 извлекают. После обработки матрицы М4в термостате при 140 С в течение 20 мин полу80 чают значительно деформируемый пенопласт, форма которого отличается от формы первоначальной пластины, с крупными и неоднородными ячейками и плотностью

0,031 г/см . Таким образом, ясно видны преи85 мущества предлагаемого способа.

Примеры 17 — 20. Составы, содержащие (вес. ч) 100 полиэтилена высокого давления, 1 перекиси дикумила и 5, 15, 25 и 35 азодикарбонамида, соответственно, тщательно пе40 ремешивают и прессуют в форме при 130 С.

Затем матрицы нагревают при 160 С в течение 30 мин для разложения органической перекиси, в результате чего происходит образование поперечных связей. Затем матрицы на45 гревают при 200 C в течение 90 мин в сосуде под давлением азота 20 кг/см с целью разложения вспенивающего агента, в результате чего достигают первичного расширения. Заготовки охлаждают до комнатьой температу50 ры, поддерживая указанное давление нодон I( подвергают вторичному расширению в термостате при 140 С.

Свойства полученных пенспластов указаны в табл. 2.

55 В примерах 21 и 22 применяют составы примеров 17 и 18 соответственно, которые просто нагревают для получения пенопласта при нормальном давлении. Полученные пенопласты обладают меньшей прочностью и име60 ют более крупные ячейки, чем пенопласт, полученный предлагаемым способом. 1 роме того, нельзя получить пенопласт большой толщины.

Пример 23. Состав, содержащий (вес. ч.)

80 полипропилена, 20 изобутилена, 5 азоди47ф156

18 19

Таблица 2

Показатель

20

22

0,0!3

l5

0,031

25

0,018

60 5

0,105

210

0,094

15.100

0,054 3

140

0,7

0,2

0,4

1,1

0,15

0,3

0,8

0,8

1,2

2,9

1,5

1,8

3,0

О,!2

0,24

0,85

0,09

0,20

0,70

62 карбонамида, 0,5 4,4 -дифенилсульфонилазида и 3 очищенного керосина, формуют в прессе при 160 С и полученную матрицу подвергают первичному расширению при 230 С в течение 60 мин при давлении азота 30 кг/см .

Расширенную матрицу охлаждают, поддерживая указанное давление, до комнатной температуры, а затем снова нагревают при 170 С для вторичного расширения. Получают пенопласт с плотностью 0,15 г/см и такой же формы, как матрица.

П р и мер 24. Состав, содержащий (вес. ч.)

50 полиэтилена высокого давления, 45 хлорированного полиэтилена (содержание хлора

40%), 5 хлорсульфированного полиэтилена, 1 перекиси дикумила, 10 азодикарбонамида и 3 окиси магния, формуют в виде пластинки размером 10Х50Х50 мм с помощью пресса, Матрицу нагревают при 160 С в течение 10 мин для образования поперечных связей. Затем ее подвергают первичному и вторичному расширению, как описано в примере 1, и получают

Составитель Н. Просторова

Техред 3. Тараненко Корректор Т. Фисенко

Редактор Е, Хорина

Заказ 6392 Изд. № 1519 Тираж 496 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

МОТ, Загорский филиал

Количество азодикарбонамида, вес. ч.

Плотность, г/смз

Прочность на разрыв, кг/см

Удлинение, %

Сопротивление надрыву, кг/см

Дефор мационная нагрузка при % сжатия:

Ударная вязкость, %

Диэлектрическая постоянная пенопласт с плотностью 0,055 г/см, который не

20 поддерживает горения.

Предмет изобретения

Способ получения пенопластов путем формования композиции на основе полиолефина

25 или смеси полиолефина с другими термопластами или синтетическим каучуком, сшивающего агента и вспенивающего агента при нагревании, отличающийся тем, что, с целью получения пенопластов низкой плотности и с хоро30 шими физико-механическими свойствами, формование на первой стадии осуществляют под давлением инертного газа 5 — 50 кг/см2, предпочтительно 5 — 20 кг/см, и температуре 160—

300 С, предпочтительно 180 — 240 С, затем сни35 жают при том же давлении температуру до температуры ниже температуры размягчения композиции и на второй стадии формование осуществляют при температуре, на 0 — 50 С превышающей температуру размягчения ис40 ходной композиции, и при давлении, меньшем, чем давление на первой стадии формования.