Композиция для получения вспененного полиолефина
Патент 526631
Авторы
Композиция для получения вспененного полиолефина
Иллюстрации
Реферат
< и 52663I
ОЛИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (51) М. Кл. С 08J 9/06
С 08L 23/04 (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.07.73 (21) 1946366/05 с присоединением заявки ¹
Государственный комитет
Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 30.08.76. Бюллетень № 32
Дата опубликования описания 11.01.77 (53) УД К 678.742: 62—
-405.8 (088.8) (72) Авторы изобретения
А. И. Ларионов, Г. Н. Матюхина и Л. И. Покровский (71) Заявитель. (54) КОМПОЗИЦИЯ
ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВСПЕНЕННОГО ПОЛИОЛЕФИНА
Изобретение относится к области получения полиолефиновой композиции, которую можно перерабатывать в пенопласт методами прессования, экструзии, в форме под давлением в среде инертных газов и паров.
Известна композиция для получения вспененного полиолефина, содержащая полиолефин, азодикарбонамид, перекись дикумила и активатор разложения вспенивающего агента, состоящий из стеарата цинка и стеариновой кислоты.
Недостатком известной композиции является то, что активатор разложения вспенивающего агента позволяет только снизить температуру разложения вспенивающего агента, но не дает возможности регулировать скорость разложения газообразователя.
Цель изобретения состоит в обеспечении возможности регулирования процесса пенообразования.
Поставленная цель достигается тем, что в качестве активатора разложения вспепивающего агента в ней использована смесь окиси цинка, стеарата цинка и стеариновой кислоты, взятых в весовом соотношении соответственно от 1: 3: 1 до 1,5: 5: 3 при следующем соотношении компонентов, вес. ч.:
Полиолефин 100
Азодикарбонамид 5 — 8
Перекись дикумила 0,5 в 1,0
Активатор разложения вспенивающего агента 2,05 — 3,9
В качестве полиолефина могут быть использованы, например, полиэтилен низкой
5 плотности с индексом расплава i 0,6 — 2 г/
/10 мин, смесь полиэтилена с сополимером этилен — винилацетата и др.
Достоинством каталитической системы является то, что она способствует не только
10 снижению температуры разложения азодпкарбонамида, но и регулирует скорость его разложения, следовательно, скорость вспенпвания остается постоянной в широком диапазоне температур.
)5 Термический распад азодикарбонамида носит экзотермическпй характер. В результате выделения большого количества тепла происходит подогрев ком позиции, резко повышается скорость разложения азодикарбонами20 да, поэтому для вспенивания композиции необходимо точное поддержание ее темпера1 у р ы
При высокой скорости разложения азодпкарбонампда выделившийся газ не в состоя25 нии равномерно распределиться и раствориться в расплаве полимера, в результате чего структура пенопласта получается неравномерной, с дефектами.
При высокой скорости разложения азоди30 карбонамида нарушается согласование про526631 цсссов газовыделения и сшивания 11о,чнмсра, которые должны протекаlb по возможности синхронно.
Использование же в качестве активатора разложения азодикарбонамида смеси, состоящей из окиси цинка, стеарата цинка и с!еариновой кислоты, взятых в указанном соотношении, QaeT максимальный эффект cIIH)Кения температуры разло)кения азодикарбонамида, стабилизирует скорость вспенивания полиэтиленовой композиции в широком диапазоне температур, способствует получению пенопласта с качественной структурой.
В табл. 1 приведены константы скорости разложения азодикарбонамида в зависимости от содержания окиси цинка.
Таблица 1
Изменение константы скорости разложения азодикарбоиамида в зависимости от концентрации окиси цинка (142 С) Концентрация окиси цинка, вес. ч. на 1 вес. ч. азодикарбонампда
К 10 сек
0,05
0,10
0,30
3,0
6,2
6,7
Из табл. 1 и данных эксперимента вытекает целесообразность использования окиси цинка в количестве 0,08 вес. ч. на 1 вес. ч. азодикарбонамида (соответственно 0,4—
0,5 вес. ч. на 5 — 8 вес. ч. азодикарбонамида).
На чертеже представлен график скорости разложения азодикарбонамида в присутствии различных количеств стеарата цинка.
Кривые 1 и 2 показывают соответственно кинетику разложения азодика рбонамида в присутствии 0,2 вес. ч. и 0,4 вес. ч., а кривые
3 и 4 — 0,6 вес. ч. и 0,8 вес. ч. стеарата цинка на 1 вес. ч. азодикарбонамида.
Из данных приведенной зависимости видно, что использование максимальных количеств стеарата цинка нецелесообразно, так как эффект активации достаточно полно достигается при содержании стеарата цинка в количестве 0,2 вес. ч. (соответственно
1,25 — 2,0 вес. ч, на 5 — 8 вес. ч. азодикарбонамида), Кривая 5 характеризует газовыделение азодика рбонамида в присутствии стеарата цинка в количестве 0,1 вес. ч. на 1 вес. ч. азодикарбонамида. Максимальное газовыделение не было достигнуто в течение 40 мин, Активность каталитической системы также чувствительна к добавкам стеариновой кислоты.
В табл. 2 показана зависимость скорости вспенивания полиэтиленовой композиции от содержания стеариновой кислоты в каталитической системе.
Из табл. 2 видно, что скорость вспснпвания полиэтиленовой композиции в области
Таблица 2
Зависимость скорости вспенивачия композиции от содержания стеариновой кислоты в каталитической системе
Скорость вспенивания композ|щии, мм/мин
Количество стеариновой кислоты в композ1щии иа 1 вес. ч. азодикарбон амида
Температура, С
153 156
159 162
19
23
18
23
17
23
16
23
0,08
0,16
0,33
15 тсмпсратур 153 — 162 С меняется в небольшой степени, либо остается постоянной при со,ac1>)Kalll! II стеариновой кислоты от 0,08 до
20 0,16 вес. ч. »а 1 вес. ч. азодпкарбонампда и повышается пропорционально температуре при содержании стеариновой кислоты
0,33 вес. ч. на 1 вес. ч. азодпкарбонамида.
Поэтому наиболее оптимальным следует
25 считать количество вводимой стеариновой кислоты в пределах 0,08 — 0,16 вес. ч. на
1 вес. ч. азодикарбонамида (соответственно
0,4 — 0,6 вес. ч. на 5 — 8 вес. ч. вспенивающего агента).
30 Таким образом благодаря использованию каталитической системы, состоящей из окиси цинка, стеарата цинка и стеариновой кислоты, взятых в весовом соотношении соответственно 1: 3: 1 — 1: 3: 2, достигается максималь35 ный эффект снижения температуры разложения азодикарбонамида; при этом скорость его разложения остается постоянной в температур ом интервале 150 — 170 С, что способствует более гомогенному распределению и
40 растворению выделившегося газа и согласованию процессов разложения азодикарбонамида п процесса сшивания полимера.
Использование указaííîé каталитической системы позволяет применять различные ме45 тоды переработки полполефиновой композиЦI I И.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Получение пенополиэтилено50 вых блоков толщиной 45 мм.
А. Состав композиции, вес. ч.;
Полиэтилен низкой плотности 100 (i„, 2,0 г/10 мин)
Лзодикарбонамид 6
55 Перекись днкумила 0,5
Окись цинка 0,5
Стеарат цинка 1,5
Стеариновая кислота 1,0
Композицию готовят смешением компонен60 тов с полиэтиленом на вальцах или в грануляторе «Бусс» при температуре 110 †1 С.
Вспенивание осуществляется в форме размером 300;(300)(20 мм под давлением пресса
90 — 100 кг/см при температуре 155 — 160 С
65 в течение 40 мин. Блок вспенивается на возду4,5
45 хс послс быстрого с!!ят!1;! дав IcIIIIII 11 имсст размеры 725 (725;,45:!м.
Пенопласт имеет следующие свойства.
Кажущаяся плотность, кг/м 55 — 60
Предел прочности при растяжении кгс/см 6,0
Относительное удлинение, % 190
Эластичность по отскоку, % 41
Водопоглошепие за 24 час, кг/м 0,04
Коэффициент теплопроводности ккал/м час.град 0,03
Б. Состав композиции, вес. ч.:
Полиэтилен низкой плотности (ср 1,0 г/10 мин) 100
Азодикарбонамид 8
Перекись дикумила 1,0
Окись цинка 0,6
Стеарат цинка 2,0
Стеариновая кислота 1,3
Способ приготовления композиции тот же, что и в пункте А.
Композиция в виде гранул или отвальцованных листов загружается в форму и находится под давлением пресса 90 — 100 кг/см при температуре 150 — 155 С в течение 40мип.
Далее давление быстро снимают и заготовка вспенивается при открытии формы. Образуется вспененный блок с мелкоячеистой однородной структурой и следующими свойствами.
Кажущаяся плотность, кг/м 45
Предел прочности при растяжении, кгс/см
Относительное удлинение,,%
Эластичность по отскоку, %
В. Состав композиции, вес. ч.:
Полиэтилен низкой плотности (i„1,0 1/10 мин) 80
Сополимер этиленвинилацетат 20
Азодикарбонамид 6,0
Перекись дикумила 1,0
Окись цинка 0,5
Стеарат цинка 1,5
Стеариновая кислота 0,8
Композицию готовят смешением компонентов на вальцах при температуре 105 — 110 С.
Отвальцованные заготовки помещают в форму, не допускающую расширения материала, размером 300+300+20 мм и прессуют под давлением 90 — 100 кг/см при температуре
160 С в течение 20 мин. Затем температуру снижают до 140 — 145 С и продолжают прессование еще в течение 20 мин. По истечении этого времени давление сбрасывают и отпрессованная заготовка вспенивается на воздухе с образованием блока размером 725)(725+ (45 мм. Полученный пенопласт имеет следующие свойства.
Кажущаяся плотность, кг/м 65
Предел прочности при растяжении кгс/см 5,0
Относительное удлинение, % 140
Эластичность по отскоку,,% 44
Водопоглощение за 24 час, кг/м 0,08
Коэффицисllт Тс!1101lpOIIOIIIOсти, ккал,, м час град 0,041
Il р и м е р 2. Получение пенополиэтпленовых профилей диаметром 16 мм с помощью экструзии подвспененных жгутов и последующего вспенивания путем вторичного прогрева.
Состав композиции, вес. ч.:
Полиэтилен низкой плотности
10 (i„0,6 — 1,0 !/10 мпн) 100
Азодикарбонамид 5
Перекись дикумила 0,5
Окись цинка 0,4
Стеарат цинка 1,25
Стеариновая кислота 0,5
Указанная полиэтиленовая композиция готовится в грануляторе типа «Бусс». Гранулы полиэтилена с введенными компонентами загружаются в воронку экструдера. Композиция экструдируется в виде жгута круглого сечения диаметром 8 мм. Температура по зонам цилиндра увеличивается 100 — 120 С.
Вспенпвание жгута осуществляется в солевой или силиконовой бане при температуре 210—
220 С в течение 3 — 4 мпн.
Свойства вспененного жгута следующие.
Кажущаяся плотность, кг/м 80
Предел прочности при растяжении, кгс/см2 3,65
Относительное удлинение, % 195
Напряжение при сжатии, кгс/см
При деформации на 10% 0,8
При деформации на 20% 0,9
Водопоглощение, менее 0,3
130 отсутствуе
Пример 3. Получение пенополиэтилсиа в закрытой форме под давлением инертных газов и паров.
Состав композиции, вес. ч.:
40 Полиэтилен низкой плотности ()р 0,6 г/10 мин) 100
Азодикарбонампд 6,0
Перекись дикумила 1,0
Окись цинка 0,5
Стеарат цинка 1,5
Стеариновая кислота 1,0
Гранулы полиэтилена с введенными добавками, смешанные в грануляторе «Бусс», засыпают в количестве 50 г в форму объемом
50 340 см .
Форму помещают в автоклав, который нагревают до температуры 190 С и выдерживают при этой температуре в течение 50 мин под давлением не менее 5 ати в среде инертного газа. По истечении указанного времени давление сбрасывается и происходит вспенивание композиции в форме.
Далее форму охлаждают до комнатной температуры и извлекают готовое изделие с гладкой внешней поверхностью и вспененной сердцевиной.
Кажущаяся плотность изделия, кг/м
Водопоглощение за 24 час, 65 кг/м 526631
Водопоглощение при 2,5—
3,0 ати в течение
30 мин, кг/м 0,07
20 .70
Продолжительность, мин
Составитель Л. Кириллова
Техред Е. Подурушина
Корректор А. Галахова
Редактор Л. Герасимова
Заказ 2814/1 Изд. № 1874 Тираж 630 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
Формула изобретения
Композиция для получения вспененного полиолефина, содержащая полиолефин, азодпкарбонампд, перекись дикумила и активатор разложения вспенивающего агента, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования процесса пенообра 120 ь
80 .ч
1 - 90 зования, в качестве активатора разложения вспепивающего агента в ней использована смесь окиси цинка, стеарата цинка и стеариновой кислоты, взятых в весовом соотноше.
5 шш соответственно от 1: 3: 1 до 1,5: 5: 3, при следующем соотношении компонентов, вес. ч..
Полиолефин 100
Азодикарбонамид 5 — 8
Перекись дикумила 0,5 — 1,0
Активатор разложения вспепивающего агента 2,05 — 3,9