Спосіб одержання склонаповненої поліпропіленової композиції

Изобретение относится к химической технологии, в частности к способам изготовления стеклонаполненных композиций полипропилена, которые предназначены дли изготовления деталей конструкционного назначения. Известен способ изготовления композиции стеклонаполненного полипропилена, включающий введение модифицирующей добавки и стеклонаполнителя, смещение, гомогенизацию компонентов и гранулирование [1]. Недостатком известного способа является то, что в качестве модификатора используют раствор органической перекиси в органосилане в соотношении 1:5, что приводит к пожаро-, взрывоопасным условиям ведения процесса. Кроме того, полученная композиция имеет низкую теплостойкость. Прототипом предлагаемого технического решения является способ получения стеклонаполненной полиолефиновой композиции, который включает обработку полипропилена модифицирующей добавкой, введение стеклонаполнителя, смещение, гомогенизацию компонентов при нагревании и гранулирование[3]. Недостатком известного способа является сложность процесса. Применение в качестве модификатора малеинового ангидрида и перекиси бензоила (температура самовоспламенения, 144°С, температура начала разложения 87°С в растворе легкокипящего растворителя (ацетона) увеличивает концентрацию вредных веществ в рабочей зоне, ухудшает условия труда и создает пожаро-, взрывоопасную ситуацию, а также требует сложного аппаратурного оформления. Кроме того, полученный материал имеет низкую теплостойкость (температура размягчения по ВИКА составляет 147°С). Использование известных способов не обеспечивает получение материала с высокой теплостойкостью и пожаро-, взрывобезопасность процесса. В основу изобретения поставлена задача разработать способ получения стеклонаполненной полипропиленовой композиции, который обеспечивал бы безопасные условия ведения процесса и получение материала с высокой теплостойкостью, путем введения модифицирующей добавки с более высокой температурой воспламенения и новыми технологическими параметрами. Поставленная задача решается тем, что способ получения стеклонаполненной полипропиленовой композиции включает обработку полипропилена модифицирующей добавкой, последующее введение стеклонаполнителя, смещение, гомогенизацию компонентов при нагревании и гранулирование, согласно изобретению, в качестве модифицирующей добавки вводят продукт поликонденсации оксипропилированного дифенилолпропана и малеинового ангидрида, модифицированный стиролом, с температурой плавления 8088°С, кислотным числом 20-30, молекулярной массой 2500-3000 и размером частиц 0,1-0,4 мм при массовом соотношении полипропилена и добавки 10,0:0,1-15,0:0,55 соответственной массовом соотношении модифицированного полипропилена и стеклонаполнителя 10,1:3,9-15,55:7,3, причем обработку полипропилена модифицирующей добавкой ведут при температуре 140-166°С в течение 2,0-4,5 мин. Применение в заявляемом способе в качестве модифицирующей добавки продукта реакции поликонденсации оксипропилированного дифенилолпропана и малеинового ангидрида, модифицированного стиролом, с температурой плавления 80-88°С. кислот" ным числом 20-30, молекулярной массой 2500-3000 и размером частиц 0,1-0,4 мм при массовом соотношении полипропилена и модифицирующей добавки 10,0:0,115,0: 0,55 и массовом соотношении модифицированного полипропилена и стеклонаполнителя 10,1:3,9-15,55:7,3. а также ведение модификации полипропилена при температуре 140-166°С в течение 2,0-4,5 мин, обеспечивают безопасные условия ведения процесса и повышение теплостойкости полученного материала. Кроме того, заявляемый способ, обеспечит улучшение условий труда, упрощение способа и оборудования. Для модификации полипропилена применяют продукт реакции поликонденсации оксипропилированного дифенилолпропана и малеинового ангидрида, модифицированный стиролом, представляющий собой ненасыщенный полиэфир марки ПНТ-ТМ (ТУ-6-48-5758974-1-84). Получают его известным способом [2], который заключается в следующем: - в реакционный аппарат, снабженный мешалкой, термометром, холодильником и трубкой для подачи инертного газа, загружают 21-21,3 вес. ч. малеинового ангидрида и 79-79,2 вес. ч. оксипропилированного дифенилолпропана. В течение 3-х часов температуру реакционной смеси поднимают до 180-185°С и выдерживают при ней в течение 1 часа. после чего температуру поднимают в течение 1 часа до 195~196°С и ведут процесс 3,5-3,6 час. Реакционную смесь охлаждают в течение 30 мин до 135-140°СМ, вводят 0,03 вес. ч. гидрохинона и затем 3.0-3,1 вес. ч. стирола. После введения стирола температуру в течение 40 мин поднимают до 190-200 С и процесс продолжают в течение 4,5-4,7 час, до получения продукта с молекулярной массой 2500-3000. кислотным числом 20-30 и температурой плавления 80-88°С, температура 10-%й потери массы полученного продукта составляет t = 339°С а 50%-й потери массы Т50"425°С, температура самовоспламенения 281°С. Полученный продукт охлаждают, измельчают и разделяют на фракции. Для модификации полипропилена используют фракцию с размером частиц 0,1-0,4 мм. Способ осуществляют следующим образом: в двухшнековый экструдер загружают 100-150 кг/час полипропилена (ГОСТ 26996-86) и 1-2,4 кг/час добавки - продукта реакции поликонденсации оксипропилированного дифенилолпропана и малеинового ангидрида, модифицированного стиролом, с температурой плавления 80-88°С размером частиц 0,1-0,4 мм. кислотным числом 20-30 и молекулярной массой 2500-3000 (ТУ 6-48-5758974) массу расплавляют и модифицируют в течение 2-4,5 мин при температуре 140166°С. После чего обогрев отключают. Индекс расплава модифицированного полипропилена (1,52-12.93 г. 10 мин обеспечивает ведение дальнейшего разогрева без дополнительного источника нагрева, т. к. повышение температуры от 140-166°С до 220°С проводят за счет тепла, выделяющегося вследствие повышенного трения между высоковязким расплавом модифицированного полипропилена и стекловолокна. В модифицированный полияропилен вводят 39,3-73,2 мас. ч. стеклонаполнителя (ГОСТ 171-39-79), смесь гомогенизируют при температуре 166-220°С и гранулируют. Соотношение полипропилена и добавки (10-15):(0,1-0,55), а модифицированного полипропидена и стеклонаполнителя (10,1-15,55):(3,9-7,3). Полученная композиция имеет следующие свойства; прочность при разрыве. МПа 58,5-84,1 изгибающее напряжение при 87,1-111 разрушении, МПа теплостойкость (температура 158-165 размягчения по Вика),°С ударная вязкость по Шарли, 11,0-16,9 кДж/м 2 при температуре минус 50°С при температуре плюс 23°С 11,3-17,1 индекс расплава 1,52-12,93 температура начала разложения. 260 °С температура 10%-й потери массы, 345 °С температура 50%-й потери массы. 428 °С Пример 1 (опыт 25) В эуструдер загружают 100 мас. ч. полипропилена, 1 мас. ч добавки - продукта реакции пол'иконденсации оксипропилиро-ванного дифенилолпропана, малеинового ангидрида и стирола, с температурой плавления 80°С, размером частиц 0,1-0,15 мм, кислотным числом 20-23 и молекулярной массой 2500-2600. Массу расплавляют, модифицируют в течение 2 мин. при температуре 140°С. Затем модифицированный полипропилен смешивают с 39,3 мас. ч, стекловолокна. гомогенизируют при температуре 1,90°С и гранулируют. Соотношение полипропилена к добавке 10:0,1, а модифицированного полипропилена и стекловолокна 10,1:3,9. Полученная композиция имеет следующие свойства: прочность при разрыве, МПа 58,5 изгибающее направление при 111 разрушении. МПа теплостойкость, °С 158 ударная вязкость по Шарпи, кДж/м при температуре плюс 11,3 23°С при температуре минус 50°С 11,0 Пример 2 (опыт 154) В экструдер загружают 150 мас. ч. полипропилена 2,17 мас. ч. добавки с температурой плавления 82°С, размером частиц 0,15-0,2 мм кислотным числом 25 и молекулярной массой 2700. Массу расплавляют и модифицируют в течение 2,5 мин при температуре 160°С. В массу добавляют 65,2 мас. час. стекловолокна, гомогенизируют при температуре 200°С и гранулируют. Соотношение полипропилена к добавке 15:0,21, а модифицированного полипропилена к стекловолокну 15,2:6,52. Полученная композиция обладает следующими свойствами: изгибающее напряжение при 111 разрушении, МПа прочность при разрыве, МПа 84.1 теплостойкость, °С 165 ударная вязкость по Шарли. кДж/м 17,1 при температуре плюс 23°С при температуре минус 50°С 16,9 Пример 3 (опыт 72) В экструдер загружают 100 мас. ч. полипропилена, 2,07 мас. ч. модифицирующей добавки с температурой плавления 85°С, размером частиц 0,2-0,25 мм кислотным числом 28 и молекулярной массой 2800. Массу расплавляют и модифицируют смесь в экструдере при температуре 166°С в течение 3 минут. Затем смешивают модифицированный полипропилен с 45,8 мас. ч. стекловолокна гомогенизируют смесь при температуре 210°С и гранулируют. Соотношение полипропилена к добавке 10,0:0,207. а модифицированного полипропилена к стеклонаполнителю 10,2:4,58. Полученная композиция обладает следующими свойствами: изгибающее напряжение при 107 разрушении . МПа прочность при разрыве, МПа 60.6 теплостойкость, °С 165 ударная вязкость по Шарли, кДж/м 12,4 при температуре плюс 23°С при температуре минус 50°С 12,8 Пример 4 (опыт 48) В экструдер загружают 150 мас. ч. полипропилена, 5,5 мас. ч. модифицирующей добавки с температурой плавления 88°С, размером частиц 0,3-0,4 мм кислотным числом 30 и молекулярной массе 3000. Массу расплавляют и модифицируют в течение 4,5 мин: при температуре 166°С. Затем модифицированный полипропилен смешивают с 73,2 мас. ч. стекловолокна, смесь гомогенизируют при температуре 220°С и гранулируют. Соотношение полипропилена к добавке 15,0:0,55, а модифицированного полипропилена к стекловолокну 15,55:7,3. Полученная композиция обладает следующими свойствами: изгибающее напряжение при 87,1 разрушении, МПа прочность при разрыве, МПа 68 теплостойкость, °С 158 ударная вязкость по Шарли, 16,2 кДж/м 2 при температуре плюс 23°С при температуре минус 50°С 16.0 Пример 5 (опыт 12 ^отрицательный В экструдер загружают - 90 мас. ч. полипропилена 0,62 мас. ч. модифицирующей добавки с температурой плавления 79°С, размером частиц 0,05 мм, кислотным числом 18-19 и молекулярной массой-2400. Массу расплавляют и модифицируют в течение 1,5 минут при температуре 130°С. Затем модифицированный полипропилен смешивают с 33,5 мас. ч. стеклонаполнителя, смесь гомогенизируют при температуре 170°С и гранулируют. Соотношение полипропилена к добавке 9:0,062, а модифицированного полипропилена к стекловолокну 9,06:3,35. Полученная композиция обладает следующими свойствами: прочность при разрыве, МПа 49,7 изгибающее напряжение при 77 разрушении, МПа теплостойкость, °С 151 ударная вязкость по Шарли, 9,7 кДж/м 2 при температуре плюс 23°С при температуре минус 50°С 8.4 Пример 6 (Опыт 111 - отрицательный) В экструдер загружают 150 мас. ч. полипропилена, 6,2 мас. ч. продукта реакции оксипропилированного дифенилолпропана, малеинового ангидрида и стирола с температурой плавления 90°С, размером частиц 0,5-0,6 мм, кислотным числом 31-32 и молекулярной массе 3100. Массу расплавляют, модифицируют в экструдере при температуре 190°С в течение 6 мин. и затем смешивают модифицировамнный полипропилен с 81,9 мас. ч. стеклонаполнителя, смесь гомогенизируют при температуре 240°С. Соотношение полипропилена к добавке 16:0,62, а модифицированного полипропилена к стеклонаполнителю 16,62:8,1. Полученная композиция обладает следующими свойствами: изгибающее напряжение при 72 разрушении, МПа, прочность при разрыве, МПа 44,7 температура, °С 150 ударная вязкость по Шарли, кДж/м при температуре плюс 11,6 23°С при температуре минус 50°С 11,2 Пример 7 (опыт 10-1) - отрицательный В экструдер загружают 150 мас. ч. полипропилена. 3,1 мас. ч. ненасыщенного полиэфира ПН-15 с размером частиц 0,2-0,25 мм. Массу расплавляют, модифицируют в экстр удере при температуре 160°С в течение 3-мин и затем смешивают модифицированный полипропилен с 68,8 мас. ч. стеклонаполнителя. Соотношение полипропилена к ненасыщенному полиэфиру ПН-15 15:0,31. а модифицированного полипропилена к стеклонаполнителю 15,31:6,88. Композиция обладает следующими свойствами: изгиоающее напряжение при 48-54 разрушении, МПа прочность при разрыве. МПа 37-40 теплостойкость, °С 115-130 ударная вязкость по Шарпи, кДж/м 2 при температуре плюс 8,8-9.4 23°С при температуре минус 50°С 4,2-5.8