Композиция для получения пенополиэтилена

 

Изобретение относится к получению пенопласта, в частности пенополиэтилена, который может быть использован в технике и быту в качестве теплоизоляционного и конструкционного материала. Композиция содержит полиэтилен, азодикарбонамид, стеарин и предельное кремнийорганическое соединение - тетраэтоксисилан. Совместное присутствие в композиции тетраэтоксисилана и азодикарбонамида обеспечивает сшивку полиэтилена, снижение токсичности композиции при одновременном улучшении прочностных характеристик пенопласта. 1 табл.

Изобретение относится к области получения пенопласта, в частности пенополиэтилена, который может быть использован в технике и быту в качестве теплоизоляционного и конструкционного материала.

Известна композиция на основе полиэтилена, содержащая в качестве сшивающего агента кремнийорганические непредельные соединения и небольшое количество пероксида дикумила, как инициатора реакции сшивки (Пластические массы 3,1998 г.).

Недостаток этой композиции - наличие пероксида дикумила, что делает композицию токсичной и отсутствие газообразователя для вспенивания.

При введении в композицию полиэтилена и непредельного кремний органического соединения газообразователя (азодикарбонамида) наблюдается снижение степени сшивки и газового числа порофора.

По-видимому, высокая активность радикалов порофора препятствует сшивке при раскрытии двойной связи кремний органического соединения.

Кроме того, в композицию необходимо вводить активаторы разложения порофора для регулирования температуры его разложения.

Известна композиция на основе полиэтилена, содержащая азодикарбонамид в качестве вспенивающего агента и пероксид дикумила в качестве сшивающего агента. Для согласования температур разложения сшивающего и вспенивающего агентов она содержит активирующую систему (а.с. 526631 опубл. 1976 г.).

Недостаток данной композиции - токсичность продуктов разложения пероксида дикумила (в частности выделяется ацетофенон), что ограничивает области применения пенопласта, а также невысокая прочность и формоустойчивость.

Задача, решаемая изобретением, заключается в снижении токсичности композиции для получения пенополиэтилена при одновременном повышении прочностных характеристик пенопласта.

Поставленная задача достигается тем, что композиция, содержащая полиэтилен, азодикарбонамид и стеарин дополнительно содержит предельное кремнийорганическое соединение - тетраэтоксисилан при следующем соотношении компонентов, маc.ч.: Полиэтилен высокого давления - 100 Стеарин - 1,0 Азодикарбонамид - 1,0 - 7,0 Тетраэтоксисилан - 0,5 - 5,0 Введенный в полиэтилен тетраэтоксисилан, не является сшивающим агентом в диапазоне температур от 20^oС до 250^oС ни сам по себе, ни в присутствии пероксида дикумила. В последнем случае наблюдается сшивка, величина которой четко соответствует количеству пероксида.

При введении в композицию, содержащую тетраэтоксисилан, азодикарбонамида происходит сшивка полиэтилена при температурах выше температур разложения АДКА.

Исследование этой композиции методом ДТА показало, что четкий пик разложения азодикарбонамида в присутствии тетраэтоксисилана расширяется, общий тепловой эффект увеличивается, что свидетельствует о дополнительных процессах; происходящих в системе.

Исследование образцов на гель - фракции и температуру кипения их в толуоле, показывает наличие нерастворимой части (до 50%).

Для приготовления композиций использовали следующие компоненты: полиэтилен высокого давления (ГОСТ 1.6.337-77), азодикарбонамид (ТУ 6-03-408-80), тетраэтоксисилан (ТУ 6-02-805-78), пероксид дикумила (ТУ 38-402-55-84).

Композицию готовим путем смешения на вальцах при температуре 1105^oС в течение 15-20 мин до получения однородной массы. Из полученных на вальцах листов вырезались образцы, которые или прогревались в соляной бане при температуре 170^oС в течение 30 мин (свободное вспенивание), или помещались в закрытую форму, которая прогревалась на соляной бане в течение 60 мин (вспенивание в форме) также при 170^oС.

У образцов, полученных свободным вспениванием, определялась степень сшивки (количество нерастворимой гель - фракции после кипячения образца в толуоле не менее 10 часов) и кажущаяся плотность (по ГОСТ 409-77).

У образцов, полученных вспениванием в форме, задавалась кажущаяся плотность, и определялись некоторые физико-механические свойства.

Пример 1 (для сравнения)
Использовали композицию, мас.ч.:
ПЭВД - 100
Стеарин - 1,0
Азодикарбонамид - 5,0
Пероксид дикумила - 0,9
Пример 2 (для сравнения)
ПЭВД - 100
Стеарин - 1,0
Азодикарбонамид - 5,0
Винилтрихлорсилан - 2,5
Пероксид дикумила - 0,05
Пример 3 (для сравнения)
ПЭВД - 100
Стеарин - 1,0
Винилтрихлорсилан - 2,5
Пример 4 (для сравнения)
ПЭВД - 100
Стеарин - 1,0
Тетраэтоксисилан - 2,0
Пример 5 (для сравнения)
ПЭВД - 100
Стеарин - 1,0
Азодикарбонамид - 5,0
Пример 6
ПЭВД - 100
Стеарин - 1,0
Азодикарбонамид - 5,0
Тетраэтоксисилан - 4,0
Пример 7
То же самое, что в примере 6, но композиция состава, мас.ч.
ПЭВД - 100
Стеарин - 1,0
Азодикарбонамид - 1,0
Тетраэтоксисилан - 4,0
Пример 8
То же самое, что в примере 6, но композиция состава, мас.ч.
ПЭВД - 100
Стеарин - 1,0
Азодикарбонамид - 5,0
Тетраэтоксисилан - 0,5
Пример 9
То же самое, что в примере 6, но композиция состава, мас.ч.
ПЭВД - 100
Стеарин - 1,0
Тетраэтоксисилан - 5,0
Азодикарбонамид - 5,0
Пример 10
То же самое, что в примере 6, но композиция состава, мас.ч.
ПЭВД - 100
Стеарин - 1,0
Азодикарбонамид - 7,0
Тетраэтоксисилан - 4,0
Пример 11
ПЭВД - 100
Стеарин - 1,0
Азодикарбонамид - 1,0
Тетраэтоксисилан - 0,5
Свойства, полученных из этих композиций образцов, представлены в таблице.

Как видно из таблицы сшивка полиэтилена наблюдается только при совместном присутствии тетраэтоксисилана и азодикарбонамида. При сравнении свойств вспененных образцов известных и предлагаемых видно, что в случае примерно равной степени сшивки прочность образцов из предполагаемых композиций заметно выше. При этом никаких вредных веществ не выделяется.

Формула изобретения

Композиция для получения пенополиэтилена, включающая полиэтилен высокого давления, стеарин и азодикарбонамид, отличающаяся тем, что содержит дополнительно предельное кремнийорганическое соединение тетраэтоксисилан при следующем соотношении компонентов, мас. ч. :
Полиэтилен высокого давления - 100
Азодикарбонамид - 1,0 - 7,0
Тетраэтоксисилан - 0,5 - 5,0
Стеарин - 1,0

РИСУНКИ

Рисунок 1