Полимерная композиция

 

Использование: композиции на основе непластифицированного поливинилхлорида /ПВХ/, перерабатываемые экструзией в профильно-погонажные изделия с повышенной белизной. Сущность: полимерная композиция содержит,мас. ч.:ПВХ 100, металлсодержащий термостабилизатор 1-6 и привитой сополимер 2 - 60% винилхлорида на 40 - 98% эластомера- 3-20, содержащего звеньев,мас. %: бутадиен 67-74 и стирол 26-33.1табл.

Изобретение относится к составу полимерной композиции на основе непластифицированного поливинилхлорида (ПВХ), перерабатываемой экструзией, например, в профильно-погонажные изделия (оконные и дверные блоки) с повышенной белизной.

В процессе эксплуатации изделий из ПВХ, особенно в условиях светового воздействия, происходит интенсивное изменение их окраски, связанное с деструкцией ПВХ. Поэтому сохранение белизны (светостойкости) образца является необходимым условием для длительной и надежной эксплуатации изделий. Светостойкость удобно характеризовать степенью изменения белизны, полученной отношением белизны образца после и до светостарения в везерометре.

Известно, что на выходе из головки экструдера или капилляра капиллярного вискозиметра струя вязкоупругого полимера (к таковым относится и ПВХ) разбухает. Это явление связано с релаксацией макромолекул, ориентированных при течении (высокоэластичная деформация). Для полимеров существует предельное значение высокоэластичной деформации при течении. При достижении этого предела избыточная упругая энергия деформирования может вызывать "разрушение" экструдата (1), т.е. кручение расплава. Таким образом разбухание экструдата оказывает отрицательное воздействие при получении профилей как при их калибровке и достижении необходимых размеров, так и при выборе условий переработки (скорости шнека и температуры по зонам экструдера) (2).

В статье (3) изучено разбухание ПВХ и композиций на его основе. Показано, что эмульсионный ПВХ разбухает меньше, чем суспензионный. Однако использование эмульсионного ПВХ при экструзии затруднено из-за его малой стабильности. Для стабилизированного суспензионного ПВХ допустимо разбухание экструдата до 1,10 1,27 при 180^oC.

В литературе нет сведений о влиянии вводимых в ПВХ-материалы полимерных добавок на степень разбухания экструдата.

Известно большое число стабилизаторов, улучшающих светостойкость ПВХ-композиций (4). Однако все они не оказывают влияния на коэффициент разбухания экструдата.

Известен способ увеличения светостойкости ПВХ-материалов путем нанесения на их поверхность дисперсий из акриловых сополимеров или их смесей со светостабилизаторами (5). Однако этот способ не позволяет получать композиции с низким коэффициентом разбухания экструдата.

Известна полимерная композиция, включающая, мас.ч. суспензионный ПВХ 20 80, микросуспензионный ПВХ с размером частиц порошка 0,8 9 мкм и удельной поверхностью 2 10 м²/г 20-80, термостабилизатор 1-4,5 и смазка 0,1-2 (6). Полимерная композиция может быть применена для получения профилей. Степень изменения белизны образцов составляет 0,20 0,60, коэффициент разбухания экструдата 1,32 1,38.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является полимерная композиция, применяемая, например, для получения профилей для окон, панелей для стен и т.д. (7). Полимерная композиция включает, мас. ч. суспензионный ПВХ 50-70,термостабилизатор 2-5 и модификатор суспензионный ПВХ 30-50 с 10 30 мас. адсорбированного сополимера,30 35 мас. пиперилена, 30 35 мас. бутадиена (БД) и 30 40 мас. стирола (СТ). Степень изменения белизны образцов 0,60 0,72 (после светостарения в везерометре в течение 75 ч), коэффициент разбухания экструдата 1,18 1,22 (см. табл. пример N 19).

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение светостойкости (степени изменения белизны) при сохранении коэффициента разбухания экструдата.

Для этого полимерная композиция, включающая ПВХ, термостабилизатор и модификатор, содержит в качестве модификатора привитой сополимер 2 60 мас. винилхлорида (ВХ) на 40 98 мас. каучукового эластомера, содержащего звеньев, мас. 67 74 БД и 26 33 СТ, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

ПВХ 100 Термостабилизатор 1 6 Указанный привитой сополимер 3 20.

В качестве ПВХ полимерная композиция содержит, например, ПВХ блочный марки М-6479У по ТУ 6 01 678 86, ПВХ суспензионный марок С-6358М, С-7058М, С-6388Ж по ГОСТ 14332 78. Термостабилизатор, например, смесь стеарата бария (СтВа, ТУ 6 09 281 75) и стеарата кадмия (CтCd, ТУ 6 09 7 76), СтВа, СтCd и трехосновного сульфата свинца (ТОСС, ТУ 6 09 4098 75), СтВа, СтСd и двухосновного стеарата свинца (ДОСС, ТУ 6 09 3928 - 75).

Модификатор получен сотрудниками НИИ полимеров следующим образом. В реактор емкостью 200 л загружают 0,90 6 кг крошки каучукового эластомера: сополимера БД-СТ по ТУ 38.40327-90 с массовым соотношением звеньев 74 67:26 33, 5 12 г инициатора персульфата аммония, 0,9 6 г ионола, 60 кг воды и 68 340 г защитного коллоида метилцеллюлозы. Реактор вакуумируют до 160 мм рт.ст. Затем в него дозируют 60 кг жидкого ВХ. Содержимое реактора перемешивают в течение 1 ч при 18 25^oC. Нагревают реактор до 70^oC и проводят процесс в течение 2 10 ч. Далее продукт полимеризации дегазируют при комнатной температуре в течение 1 ч. Охлаждают реактор и выгружают порошок, который сушат в вакуумном шкафу при температуре 505^oC. В результате полимеризации получают продукт с размером частиц 20 100 мкм - привитой сополимер 2 60 мас. ВХ на 40 98 мас. каучукового эластомера, содержащего звеньев, мас. 67 74 БД и 33 26 СТ. Состав привитого сополимера определяют фракционированием в диметилформамиде и толуоле, количество ВХ в привитом сополимере по содержанию хлора (ГОСТ 14040 82), средний размер частиц на электронном микроскопе (8).

В составе полимерных композиций указанный привитой сополимер ранее не использовался.

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая полимерная композиция отличается от известной использованием в ее составе нового компонента модификатора привитого сополимера 2 60 мас. ВХ на 40 98 мас. каучукового эластомера, содержащего звеньев, мас. 67 74 БД и 33 26 СТ. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ других известных полимерных композиций показал, что признак, отличающий заявляемое техническое решение, не выявлен и в этих изобретениях, а такое свойство, проявляемое предлагаемой полимерной композицией, как светостойкость (степень изменения белизны) превышает аналогичное свойство у известных технических решений. Это позволяет, по мнению авторов, сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Использование в составе предлагаемой полимерной композиции 3 20 мас.ч. модификатора привитого сополимера 2 60 мас. ВХ на 40 98 мас. каучукового эластомера, содержащего звеньев, мас. 67 74 БД и 33 26 СТ, увеличивает светостойкость: степень изменения белизны составляет 0,88 0,90 (после светостарения в везерометре в течение 1500 ч) и сохраняет хорошую перерабатываемость: коэффициент разбухания экструдата 1,18 1,21 (см. табл.примеры NN 1 18).

Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 100 мас.ч. ПВХМ-6479У, 0,2 мас.ч. СтВа, 0,8 мас.ч. СтCd и 3 мас. ч. привитого сополимера (СП) 2 мас. ВХ на 98 мас. каучукового эластомера, содержащего звеньев, мас. 67 БД и 33 СТ, перемешивают в турбосмесителе при температуре 90^o в течение 30 мин. Приготовленную смесь вальцуют при температуре 175^oC в течение 6 мин. Затем вальцованные пленки толщиной 0,5 мм прессуют при температуре 180^oC 5 мин.

Степень изменения белизны определяют на образцах 140х140х1 мм как отношение значений белизны после и до светового старения в везерометре в течение 1500 ч. Белизну образцов измеряют на блескомере ФБ-2.

Полученную композицию испытывают также на капиллярном вискозиметре "Инстрон" при температуре 180^oC и скорости сдвига 127 с^-1. Диаметр капилляра 1,70 мм. Получают прутки длиной 3 5 см и измеряют их диаметр. Рассчитывают коэффициент разбухания экструдата как отношение диаметра полученного прутка полимера к диаметру капилляра.

Свойства композиции приведены в таблице.

Примеры N 2 18 по предлагаемому изобретению.

Примеры N 19 24 для сравнения.

Составы и свойства полимерных композиций приведены в таблице. Режимы приготовления образцов и методы их испытаний аналогичны примеру N 1.

Из приведенных в таблице данных видно, что использование в составе предлагаемой полимерной композиции 3 20 мас.ч. привитого сополимера 2 60 мас. ВХ на 40 98 мас. каучукового эластомера, состоящего из 67 74 мас. БД и 26 33 мас. СТ, увеличивает светостойкость: степень изменения белизны составляет 0,88 0,90; при этом коэффициент разбухания экструдата равен 1,18 1,21 (см. примеры NN 1 18). Уменьшение количества привитого сополимера в составе композиции, а также изменение содержания в нем мономеров вне заявляемых пределов снижает светостойкость образцов: степень изменения белизны составляет 0,79 0,80; при этом коэффициент разбухания экструдата увеличивается (см. примеры NN 20 23). Использование в составе полимерной композиции, например, сополимера БД-СТ (30 мас. СТ) приводит к аналогичному результату (см. пример N 24). Увеличение содержания привитого сополимера в составе композиции вызывает несовместимость компонентов.

Физико-механические показатели предлагаемой композиции следующие: предел текучести при растяжении 46 49 МПа, относительное удлинение при разрыве 80 - 145% температура размягчения по Вика 75^oC.

Формула изобретения

Полимерная композиция, включающая поливинилхлорид, металлсодержащий термостабилизатор и модификатор, отличающаяся тем, что она содержит в качестве модификатора привитой сополимер 2 60 мас. винилхлорида на 40 98 мас. эластомера, содержащего 67 74 мас. звеньев бутадиена и 26 33 мас. звеньев стирола, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Поливинилхлорид 100 Металлсодержащий термостабилизатор 1 6 Модификатор 3 20,

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5