RU2814521C1 - Полимерная композиция на основе полифениленсульфида - Google Patents
Полимерная композиция на основе полифениленсульфида Download PDFInfo
- Publication number
- RU2814521C1 RU2814521C1 RU2023116565A RU2023116565A RU2814521C1 RU 2814521 C1 RU2814521 C1 RU 2814521C1 RU 2023116565 A RU2023116565 A RU 2023116565A RU 2023116565 A RU2023116565 A RU 2023116565A RU 2814521 C1 RU2814521 C1 RU 2814521C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- polyphenylene sulfide
- sterically hindered
- ethylene
- copolymer
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 20
- -1 polyphenylene Polymers 0.000 title abstract description 19
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 title abstract 5
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract 4
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 16
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 15
- GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A dialuminum;hexamagnesium;carbonate;hexadecahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[O-]C([O-])=O GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A 0.000 claims abstract description 13
- 229960001545 hydrotalcite Drugs 0.000 claims abstract description 13
- 229910001701 hydrotalcite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 9
- CDAWCLOXVUBKRW-UHFFFAOYSA-N 2-aminophenol Chemical compound NC1=CC=CC=C1O CDAWCLOXVUBKRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000012760 heat stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 8
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 8
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N phosphorous acid Chemical compound OP(O)O OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- GYZLOYUZLJXAJU-UHFFFAOYSA-N diglycidyl ether Chemical compound C1OC1COCC1CO1 GYZLOYUZLJXAJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 claims description 35
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 claims description 35
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 claims description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 3
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- VOZRXNHHFUQHIL-UHFFFAOYSA-N glycidyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCC1CO1 VOZRXNHHFUQHIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 4
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 4
- 229920001038 ethylene copolymer Polymers 0.000 description 4
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 4
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 4
- 239000003017 thermal stabilizer Substances 0.000 description 4
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N Methyl acrylate Chemical compound COC(=O)C=C BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 150000001990 dicarboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000012765 fibrous filler Substances 0.000 description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 150000001282 organosilanes Chemical class 0.000 description 2
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 2
- AQSJGOWTSHOLKH-UHFFFAOYSA-N phosphite(3-) Chemical class [O-]P([O-])[O-] AQSJGOWTSHOLKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920006124 polyolefin elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- AIBRSVLEQRWAEG-UHFFFAOYSA-N 3,9-bis(2,4-ditert-butylphenoxy)-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphaspiro[5.5]undecane Chemical compound CC(C)(C)C1=CC(C(C)(C)C)=CC=C1OP1OCC2(COP(OC=3C(=CC(=CC=3)C(C)(C)C)C(C)(C)C)OC2)CO1 AIBRSVLEQRWAEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SSADPHQCUURWSW-UHFFFAOYSA-N 3,9-bis(2,6-ditert-butyl-4-methylphenoxy)-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphaspiro[5.5]undecane Chemical compound CC(C)(C)C1=CC(C)=CC(C(C)(C)C)=C1OP1OCC2(COP(OC=3C(=CC(C)=CC=3C(C)(C)C)C(C)(C)C)OC2)CO1 SSADPHQCUURWSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WPMYUUITDBHVQZ-UHFFFAOYSA-N 3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoic acid Chemical compound CC(C)(C)C1=CC(CCC(O)=O)=CC(C(C)(C)C)=C1O WPMYUUITDBHVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 101100049641 Caenorhabditis elegans pfs-2 gene Proteins 0.000 description 1
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical class [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen disulfide Chemical compound SS BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- JKIJEFPNVSHHEI-UHFFFAOYSA-N Phenol, 2,4-bis(1,1-dimethylethyl)-, phosphite (3:1) Chemical compound CC(C)(C)C1=CC(C(C)(C)C)=CC=C1OP(OC=1C(=CC(=CC=1)C(C)(C)C)C(C)(C)C)OC1=CC=C(C(C)(C)C)C=C1C(C)(C)C JKIJEFPNVSHHEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010042674 Swelling Diseases 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 1
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 1
- HAXFWIACAGNFHA-UHFFFAOYSA-N aldrithiol Chemical compound C=1C=CC=NC=1SSC1=CC=CC=N1 HAXFWIACAGNFHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 229940069428 antacid Drugs 0.000 description 1
- 239000003159 antacid agent Substances 0.000 description 1
- 230000001458 anti-acid effect Effects 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 210000004051 gastric juice Anatomy 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 1
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 1
- 239000002667 nucleating agent Substances 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical compound OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 238000003918 potentiometric titration Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000005382 thermal cycling Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Abstract
Настоящее изобретение относится к полимерной композиции на основе полифениленсульфида для изготовления деталей конструкционного, электротехнического и общего назначений, содержащей полифениленсульфид, сополимер этилена с глицидиловым эфиром ненасыщенной карбоновой кислоты, термостабилизатор и стекловолокно, отличающейся тем, что композиция в качестве термостабилизатора содержит стерически затрудненный фенол или аминофенол и стерически затрудненный фосфит и дополнительно содержит гидротальцит и порошкообразный наполнитель, выбранный из группы, включающей микрослюду, гидроксид магния и микроволластонит, при следующем соотношении компонентов, мас. %: полифениленсульфид 24,00-35,40; сополимер этилена с глицидиловым эфиром ненасыщенной карбоновой кислоты 2,00-10,00; стерически затрудненный фенол или аминофенол 0,10-1,50; стерически затрудненный фосфит 0,10-1,50; стекловолокно 30,00-50,00; гидротальцит 0,20-1,50; порошкообразный наполнитель, выбранный из группы, включающей микрослюду, гидроксид магния и микроволластонит 10,00-30,00. Технический результат - изготовление полимерных композиций, практически не содержащих ионных примесей хлора, на основе полифениленсульфидов технических марок, повышение прочностных характеристик и показателя ударной вязкости на образцах с надрезом. 2 табл., 5 пр.
Description
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.
Известна полифениленсульфидная композиция для уплотнения электронных компонентов, содержащая от 20 до 35 мас. % полифениленсульфида, от 60 до 75 мас. % кремнезема, от 1,0 до 10 мас. % эластомера, предпочтительно сополимера этилена с глицидилметакрилатом, от 0,05 до 1,2 м.ч. эпоксисилана и/или от 0,1 до 3,0 м.ч. эпоксидной смолы на 100 м.ч. полифениленсульфида, кремнезема и эластомера (Патент США №6476106, кл. США 524/114, МПК С08К 5/15, опубл. 05.11.2002 г.).
Данная композиция характеризуется повышенной текучестью и стойкостью к термоциклированию при температурах от минус 40 до 130°С. Недостатком данной композиции является очень низкий уровень прочностных характеристик: прочность при изгибе составляет 108-157 МПа.
Известна полимерная композиция, содержащая 34-72,8 мас. % полифениленсульфида, 25-55 мас. % стекловолокна, 2,0-8,0 мас. % сополимера этилена с глицидиловым эфиром ненасыщенной дикарбоновой кислоты и 0,1-2,0 мас. % термостабилизатора (Патент РФ №2741907, кл. C08L 81/04, опубл. 04.09.2020 г.).
Данная композиция характеризуется высоким уровнем термических, прочностных характеристик и повышенной термостабильностью расплава. Недостатком данной композиции является недостаточно высокая жесткость и повышенная текучесть, затрудняющие изготовление толстостенных деталей конструкционного назначения для изделий, эксплуатируемых в экстремальных условиях.
Известна полимерная композиция, содержащая полифениленсульфид, включающий высокомолекулярный (от 10 до 60 мас. %) и низкомолекулярный (от 1,0 до 30 мас. %) полимер, стекловолокно (от 5,0 до 60 мас. %), гидротальцит (от 0,05 до 3,0 мас. %), нуклеатор (от 0,01 до 3,0 мас. %), органосилан (от 0,1 до 5,0 мас. %), полиэтилен (от 0,01 до 3,0 мас. %) и пигмент в количестве от 0,01 до 10,0% от массы всей композиции (Патент США №5079290, кл. С08К 3/34, C08L 81/02, опубл. 07.01.1992 г. ).
Согласно описанию патента стекловолокно, вводимое в композицию, обеспечивает хороший уровень прочностных свойств, нуклеаторы (зародыщеобразователи процесса кристаллизации) позволяют сократить время технологического цикла формования изделий, полиэтилен облегчает извлечение отлитых изделий из прессформы, гидротальцит использован в качестве антикоррозионной добавки, а пигмент придает изделию хороший товарный вид. Композиция имеет хорошую прочность, жесткость, технологичность и может быть использована для изготовления изделий методом литья под давлением.
Недостатком данной композиции является относительно низкий уровень жесткости и прочности, не соответствующий уровню для высоконаполненных композиций на основе полифениленсульфида.
Известна полимерная композиция, содержащая 40-90 мас. % высокомолекулярного полифениленсульфида, 0,1-3,0 мас. % дисульфидного соединения, 5,0-70 мас. % волокнистого наполнителя и 0,1-5,0 мас. % органосилана (Патент США №9365718, кл. C08L 81/04, опубл. 14.06.2016 г.).
Согласно описанию патента используемый для получения композиций полифениленсульфид должен иметь вязкость расплава не менее 2000 пуаз и содержание хлора не более 1000 ppm. В качестве дисульфидного соединения можно использовать диаминодифенилдисульфид, дибензилодисульфид, дитиодипиридин, дитиоморфолин и др. В качестве волокнистого наполнителя могут быть использованы стеклянные, углеродные, органические и др волокна. Подходящими органосилановыми соединениями являются винилалкоксисилан, эпоксиалкоксисилан, аминоалкилсиланы, содержащие от 1 до 10 атомов углерода, аминоалкилтриэтоксисилан и смеси органосилов в различных сочетаниях. Композиция дополнительно к дисульфидному соединению может содержать модификатор ударной вязкости, в частности, полиуретан, силиконовую резину, эластомеры, сополимер АБС и др. Предпочтительно использовать сополимер этилена с глицидилметакрилатом, который в процессе экструзионного совмещения в расплаве взаимодействуют с дисульфидным соединением, что повышают вязкость расплава композиции и стабилизирует процесс экструзии. Согласно описанию патента США №9365718 полученные композиции характеризуются низким содержанием хлора: от 500 до 810 ppm.
Основным недостатком данной композиции является необходимость использования высокомолекулярного полифениленсульфида с высокой степенью очистки, что существенно удорожает получаемые композиции. К недостаткам также следует отнести относительно невысокий уровень прочности при растяжении и изгибе.
Известна полимерная композиция, содержащая полифениленсульфид (100 м.ч.), олефиновый полимер (от 3,2 до 10,7 м.ч.), преимущественно сополимер этилена с глицидиловым эфиром ненасыщенной дикарбоновой кислоты, цеолит (от 20 до 100 м.ч.), стекловолокно (от 32 до 130 м.ч.) и стеклянные чешуйки или хлопья (от 6 до 50 м.ч.), имеющие диаметр от 30 до 100 мкм (Патент США №2022/0106486, кл. C08L81/04, опубл. 07.04.2022 г. ). Композиция также дополнительно может содержать пигменты и красители, антистатики, стабилизаторы и др. технологические добавки в общем количестве от 0,01 до 1,0 м.ч. на 100 м.ч. полифениленсульфида.
Согласно описанию патента США №2022/0106486, вследствие малого размера использованных наполнителей они хорошо диспергируются в полифениленсульфиде, что повышает прочность холодного спая образцов до 44-49 МПа, изготовленных из данной композиции.
Недостатком данной композиции является низкий уровень прочностных характеристик, существенно уступающий известным высоконаполненным композициям на основе полифениленсульфида.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому эффекту является композиция, содержащая на 100 м.ч. полифениленсульфида от 1 до 100 м.ч. полиолефинового эластомера и от 0,01 до 10,0 м.ч. амида карбоновой кислоты, содержащего от 0,01 до 5 мас. % антиоксиданта (Патент США №9074096, кл. H01L23/29, C08L81/04, опубл. 07.07.2015 г. ).
Согласно описанию патента США №9074096 в качестве полиолефинового эластомера могут быть использованы сополимеры этилена, в т.ч. содержащие функциональные группы, например, сополимеры этилена с глицидиловым эфиром ненасыщенной карбоновой кислоты. Композиция дополнительно может содержать на 100 м.ч. полифениленсульфида от 1 до 400 м.ч. неорганического наполнителя, в качестве которого согласно примерам №2-8 патента использовано рубленное стекловолокно. Указанная композиция характеризуется хорошим балансом свойств: высокой термической, химической и гидролитической стойкостью, эластичностью, что позволяет ее использовать в самых различных областях.
Недостатком данной композиции является ее относительно невысокий уровень прочностных свойств: прочность при разрыве высоконаполненных композиций составляет 141-152 МПа.
Технической задачей изобретения является повышение уровня прочностных характеристик и чистоты полимерной композиции на основе полифениленсульфида.
Техническое решение указанной задачи достигается за счет того, что в полимерной композиции, содержащей полифениленсульфид, сополимер этилена с глицидиловым эфиром ненасыщенной карбоновой кислоты, термостабилизатор и стекловолокно, композиция в качестве термостабилизатора содержит стерически затрудненный фенол или аминофенол и стерически затрудненный фосфит и дополнительно содержит гидротальцит и порошкообразный наполнитель, выбранный из группы, включающей микрослюду, гидроксид магния и микроволластонит, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| полифениленсульфид | 24,00-35,40 |
| сополимер этилена с глицидиловым эфиром | |
| ненасыщенной карбоновой кислоты | 2,00-10,00 |
| стерически затрудненный фенол | |
| или аминофенол | 0,10-1,50 |
| стерически затрудненный фосфит | 0,10-1,50 |
| стекловолокно | 30,00-50,00 |
| гидротальцит | 0,20-1,50 |
| порошкообразный наполнитель, | |
| выбранный из группы, включающей | |
| микрослюду, гидроксид магния | |
| и микроволластонит | 10,00-30,00 |
Для реализации предлагаемого технического решения используют следующие компоненты и вещества.
В качестве полимерной матрицы используют полифениленсульфид линейного и/или сшитого строения, имеющий показатель текучести расплава в пределах 50-1000 г/10 мин при температуре 320°С и нагрузке 5 кг.
В качестве сополимера этилена с глицидиловым эфиром ненасыщенной карбоновой кислоты используют сополимер этилена с глицидилметакрилатом и/или сополимер этилена с глицидилметакрилатом и метилакрилатом. Допускается использование других олефиновых эластомеров, подробно описанных в патенте США №9074096 при условии, что их использование не приводит к ухудшению свойств получаемых композиций.
В качестве термостабилизаторов допускается использование широкого круга антиоксидантов, перечисленных в вышеприведенном патенте США №9074096, но предпочтительно использовать термостабилизаторы, выбранные из группы стерически затрудненных фенолов или аминофенолов и стерически затрудненных фосфитов, например, нижеперечисленные: бис(2,4-ди-трет-бутилфенил)пентаэритритол дифосфит, бис(2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенил)пентаэритритол дифосфит, трис(2,4-ди-трет-бутилфенил)фосфит, N,N'-гексаметилен-бис [3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенилпропионамид)], эфир 3,5 -ди-трет-бутил-4-гидроксифенил пропионовой кислоты и пентаэритрита. Предпочтительным и наиболее эффективным является совместное использование смеси термостабилизаторов, выбранных из группы стерически затрудненных фенолов или аминофенолов и стерически затрудненных фосфитов.
В качестве основного наполнителя используют стекловолокно диаметром от 5 до 15 мкм, выработанное на термически устойчивых при 320-350°С прямых замасливателях, пригодных для получения полимерных композиций на основе полифениленсульфида. Стеклонаполнитель может быть использован как в виде ровинга, так и рубленного стекловолокна. Предпочтительно использовать дозирующееся рубленное стекловолокно. Для получения полимерной композиции можно также использовать базальтовые, углеродные, органические и др. волокна, применение которых не приводит к ухудшению свойств получаемых материалов.
В качестве порошкообразного наполнителя используют микрослюду, гидроксид магния или микроволластонит, в качестве которых могут быть использованы наполнители, производимые в промышленном масштабе, например микрослюда марки Фрамика, гидроксид магния марки Экопирен и микроволластонит марки Миволл. Допускается использование и других порошкообразных минеральных наполнителей, использование которых не приводит к ухудшению свойств получаемых композиций.
Гидротальцит общей формулы: Mg6Al2(OH)1-6CO3⋅4H2O или Al2O3⋅6MgO⋅CO2⋅12H2O имеет множество структур, содержащих слабо связанные карбонат-ионы, позволяющие применять его для очистки сточных вод и переработки ядерного топлива. В основном используется в медицине как антацид для нейтрализации желудочного сока. В полимерных композициях применяется в качестве антикоррозионной добавки. В предлагаемой композиции гидротальцит может быт использован как искусственного, так и природного происхождения.
Полимерная композиция также может дополнительно содержать термически устойчивые при температурах переработки полифениленсульфида технологические смазки различного химического строения, пигменты, красители, нуклеаторы, антикоррозионные и др. добавки, используемые в изготовлении композиций на основе полифениленсульфидов, не приводящие к ухудшению термических и прочностных свойств получаемых полимерных композиций.
Совмещение компонентов композиции осуществляют экструзионным способом, предпочтительно в двухшнековом экструдере с параллельным вращением шнеков, имеющем 2 зоны загрузки наполнителей. Загрузка компонентов композиции может быть осуществлена как подачей смеси всех компонентов в экструдер, так и раздельной подачей компонентов.
Предпочтительной является технология совмещения, при которой смесь полифениленсульфида, сополимера этилена с глицидиловым эфиром ненасыщенной карбоновой кислоты и термостабилизаторов подается в экструдер через основной загрузочный бункер, далее непосредственно в расплав последовательно подается порошкообразный наполнитель, гидротальцит и рубленное стекловолокно или стеклоровинг.
Предлагаемое соотношение компонентов является оптимальным и обеспечивает достижение технического эффекта. При уменьшении или увеличении содержания компонентов от предлагаемого, свойства получаемых композиционных материалов ухудшаются.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Примеры 1-5.
Для получения композиций использовали полифениленсульфиды, имеющие свойства, приведенные в таблице 1.
В примерах 1-2 использован полифениленсульфид марки ПФС-1, в примерах 3-4 - марки ПФС-2 и в примере 5 - марки ПФС-3.
Расчетные количества порошкообразного полифениленсульфида, сополимера этилена с глицидилметакрилатом и/или сополимера этилена с метакрилатом и глицидилметакрилатом и термостабилизаторов из дозаторов подают в бункер двухшнекового экструдера модели ZSK-25 фирмы «Werner&Pfleiderer» (диаметр шнеков 25 мм, отношение длины шнеков к их диаметру равно 48) и экструдируют смесь компонентов при 310-330°С и скорости вращения шнеков 50-250 об/мин. Непосредственно в расплав компонентов через вторую зону загрузки дозируют гидротальцит и порошкообразный наполнитель и затем боковым питателем дозируют рубленное стекловолокно (или стеклоровинг). На выходе из формующей головки экструдера получают пруток полимерного высоконаполненного материала, который охлаждается и гранулируется. Составы и свойства полученных композиций приведены в таблице 2.
Физико-механические и электрофизические свойства стеклонаполненных композиций определяли 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 70-110 МПа; давление формования 60-80 МПа; давление пластикации 5-10 МПа; температура прессформы (145±5)°С; время выдержки под давлением 15-20 с; время выдержки при охлаждении 20-25 с.
Прочность при разрыве определяли по ГОСТ 11262-2017 на многоцелевых образцах тип А1 по ГОСТ 33693-2015. Модуль упругости при растяжении определяли по ГОСТ 9550-81, ударную вязкость по Шарпи - по ГОСТ 4647-2015 на образцах размером 4⋅10⋅80 мм. Показатель текучести расплава определяли по ГОСТ 11645-2021 при температуре 320°С и нагрузке 5 кг. На определение каждого показателя прочностных свойств испытывалось по 7-10 штук образцов.
Содержание хлора в композициях определяли методом элементного анализа путем сжигания пробы композиции и хроматографическим анализом полученных продуктов. Наличие ионных примесей хлора (свободный хлор, не входящий в структуру полифениленсульфида) определяли путем потенциометрического титрования маточного раствора электролита №135 (на основе диметилформамида), в котором при температуре 110°С проба композиции выдерживалась в течение 96 часов.
Таблица 2 - Составы и прочностные характеристики полимерных композиций на основе полифениленсульфида
Как видно из данных таблицы 2, предлагаемое техническое решение позволяет получать полимерные композиционные материалы на основе полифениленсульфида, которые по уровню свойств превосходят не только наиболее близкое техническое решение, но и лучшие мировые аналоги.
Существенным преимуществом предлагаемого технического решения является возможность изготовления высокочистых композиционных материалов на основе полифениленсульфидов технических марок, не содержащих ионных примесей хлора, что существенно расширяет возможные области их применения, в частности, для изготовления изделий электронной компонентной базы и вычислительной техники.
Благодаря хорошим технологическим характеристикам предлагаемые композиции перерабатываются методом литья под давлением на термопластавтоматах серийного изготовления в монолитные детали конструкционного, электротехнического и общего назначений, в т.ч. толщиной 60-80 мм, не содержащие внутренних дефектов в виде пузырей, пустот и вздутий. Наличие в композиции наряду со стекловолокном дисперсного наполнителя и сополимера этилена с глицидиловым эфиром ненасыщенной карбоновой кислоты, стабилизирует процесс экструзии и значительно снижает анизотропию и уровень внутренних напряжений в получаемых композициях, что обеспечивает изготовление деталей практически без коробления.
Несмотря на известность применения сополимеров этилена и гидротальцита в композициях на основе полифениленсульфида, приведенных в вышеизложенных источниках, в предложенном техническом решении найдено новое сочетание компонентов и их количественное соотношение, которые обеспечили получение априори не ожидаемого технического эффекта - повышение чистоты получаемых композиций и достижение высоких прочностных характеристик. К существенным преимуществам данного технического решения следует отнести высокий показатель ударной вязкости на образцах с надрезом, что открывает возможности их применения в изготовлении деталей и узлов, эксплуатируемых в условиях ударно-циклических нагрузок (кулачки, шестерни различных механизмов, корпусные детали бензо- и электроинструмента и т.д.) с повышенной эксплуатационной стойкостью.
Claims (2)
- Полимерная композиция на основе полифениленсульфида для изготовления деталей конструкционного, электротехнического и общего назначений, содержащая полифениленсульфид, сополимер этилена с глицидиловым эфиром ненасыщенной карбоновой кислоты, термостабилизатор и стекловолокно, отличающаяся тем, что композиция в качестве термостабилизатора содержит стерически затрудненный фенол или аминофенол и стерически затрудненный фосфит и дополнительно содержит гидротальцит и порошкообразный наполнитель, выбранный из группы, включающей микрослюду, гидроксид магния и микроволластонит, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
-
полифениленсульфид 24,00-35,40 сополимер этилена с глицидиловым эфиром ненасыщенной карбоновой кислоты 2,00-10,00 стерически затрудненный фенол или аминофенол 0,10-1,50 стерически затрудненный фосфит 0,10-1,50 стекловолокно 30,00-50,00 гидротальцит 0,20-1,50 порошкообразный наполнитель, выбранный из группы, включающей микрослюду, гидроксид магния и микроволластонит 10,00-30,00
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2814521C1 true RU2814521C1 (ru) | 2024-02-29 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9074096B2 (en) * | 2011-06-29 | 2015-07-07 | Toray Industries, Inc. | Polyphenylene sulfide resin composition and molding comprising same |
| CN106147230A (zh) * | 2015-04-09 | 2016-11-23 | 东丽先端材料研究开发（中国）有限公司 | 高流动性高刚性的聚苯硫醚树脂组合物及其成型品 |
| CN105086452B (zh) * | 2015-08-11 | 2018-07-06 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | 一种无卤阻燃聚苯硫醚复合材料及其制备方法 |
| RU2660874C2 (ru) * | 2016-08-10 | 2018-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро электроаппаратуры" (ООО "КБЭА") | Полимерная композиция |
| RU2741907C2 (ru) * | 2019-03-04 | 2021-01-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Терморан" (ООО "Терморан") | Стеклонаполненная композиция на основе полифениленсульфида |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9074096B2 (en) * | 2011-06-29 | 2015-07-07 | Toray Industries, Inc. | Polyphenylene sulfide resin composition and molding comprising same |
| CN106147230A (zh) * | 2015-04-09 | 2016-11-23 | 东丽先端材料研究开发（中国）有限公司 | 高流动性高刚性的聚苯硫醚树脂组合物及其成型品 |
| CN105086452B (zh) * | 2015-08-11 | 2018-07-06 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | 一种无卤阻燃聚苯硫醚复合材料及其制备方法 |
| RU2660874C2 (ru) * | 2016-08-10 | 2018-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро электроаппаратуры" (ООО "КБЭА") | Полимерная композиция |
| RU2741907C2 (ru) * | 2019-03-04 | 2021-01-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Терморан" (ООО "Терморан") | Стеклонаполненная композиция на основе полифениленсульфида |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| А.В. Саморядов, А.И. Екимов, Е.В. Калугина, Е.А. Леонова. "ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИФЕНИЛЕНСУЛЬФИДА ДЛЯ ИЗДЕЛИЙ ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ" 12-я Всероссийская научная конференция ТЕХНОЛОГИИ И МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ (лазерные технологии, источники тока и материалы), МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ, 11-15 сентября 2017 г., Туапсе, стр.100-109. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2635136C1 (ru) | Стеклонаполненная композиция на основе полифениленсульфида | |
| EP3168252B1 (de) | Polyketon-formmassen mit verbesserten eigenschaften, hieraus hergestellter formkörper sowie verfahren zu dessen herstellung | |
| KR100931151B1 (ko) | 폴리아미드 수지 조성물 | |
| CN109666291B (zh) | 一种高刚性低吸水尼龙6复合材料 | |
| CN102933649A (zh) | 聚丙烯增刚成核剂组合物 | |
| CN106380837A (zh) | 一种尺寸稳定性优异的玻纤增强尼龙6材料及其制备方法 | |
| JPH0423863A (ja) | 高強度ポリアミド樹脂組成物及びその製造法 | |
| WO2005007737A1 (en) | Fire-retarded polycarbonate resin composition | |
| EP3725833B1 (de) | Verstärkte thermpolastische formmasse | |
| RU2814521C1 (ru) | Полимерная композиция на основе полифениленсульфида | |
| CN113912947B (zh) | 一种聚丙烯复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN107922718B (zh) | 聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂组合物 | |
| CN106995553A (zh) | 一种低气味、耐刮擦连续纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| CN101759931A (zh) | 一种高光泽度填充改性聚丙烯材料及其制备方法 | |
| RU2814518C1 (ru) | Полимерная композиция на основе полифениленсульфида | |
| RU2816096C1 (ru) | Полимерная композиция на основе полифениленсульфида | |
| JPS63137956A (ja) | 成形用ポリアミド樹脂組成物 | |
| EP0087145B1 (en) | Arylene sulfide compositions containing calcium sulfate | |
| CN112126190A (zh) | 一种聚酮无卤阻燃增强材料及其制备方法 | |
| RU2814520C1 (ru) | Полимерная композиция на основе полифениленсульфида | |
| RU2741907C2 (ru) | Стеклонаполненная композиция на основе полифениленсульфида | |
| CN112226072B (zh) | 一种半芳香尼龙改性材料及其制备方法 | |
| US4992497A (en) | Glass filled poly(arylene sulfide) compositions and methods | |
| CN113956653A (zh) | 芳纶纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法 | |
| US4474921A (en) | Arylene sulfide compositions containing calcium sulfate |