CS261162B1 - Composite materials based on polyolefins and magnesium hydroxide - Google Patents
Composite materials based on polyolefins and magnesium hydroxide Download PDFInfo
- Publication number
- CS261162B1 CS261162B1 CS871109A CS110987A CS261162B1 CS 261162 B1 CS261162 B1 CS 261162B1 CS 871109 A CS871109 A CS 871109A CS 110987 A CS110987 A CS 110987A CS 261162 B1 CS261162 B1 CS 261162B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- magnesium hydroxide
- polyolefins
- weight
- fatty acids
- composite materials
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Řešení se týká kompozitních materiálů na bázi polyolefinů a hydroxidu hořečnatého obsahujících 40 až 70 dílů hmotnostních hydroxidu hořečnatého a 30 až 60 .dílů hmotnostních polyolefinů. Přídavek 0,5 až 10 dílů hmotnostních parciálních esterů mastných kyselin s 12 až 22 uhlíkovými atomy s vícesytnými alkoholy s 3 až 10 uhlíkovými atomy nebo jejich směsí s uvedenými mastnými kyselinami a solemi těchto kyselin v hmotnostním poměru 1:10 a 10:1 zvyšuje houževnatost kompozitních materiálů při zachováni nehořlavosti.The solution relates to composite materials based on polyolefins and magnesium hydroxide containing 40 to 70 parts by weight of magnesium hydroxide and 30 to 60 parts by weight of polyolefins. The addition of 0.5 to 10 parts by weight of partial esters of fatty acids with 12 to 22 carbon atoms with polyhydric alcohols with 3 to 10 carbon atoms or their mixtures with the said fatty acids and salts of these acids in a weight ratio of 1:10 and 10:1 increases the toughness of the composite materials while maintaining non-flammability.
Description
Vynález se týká materiálů na bázi polyolefinů a hydroxidu hořečnatého, které jsou samozhášivé nebo nevznětlivé a při působení žáru neuvolňují toxické nebo korozní zplodiny.The invention relates to materials based on polyolefins and magnesium hydroxide, which are self-extinguishing or non-flammable and do not release toxic or corrosive fumes when exposed to heat.
Pro řadu aplikaci, např. v elektrotechnickém a automobilovém průmyslu jsou požadovány materiály, které při zachování snadné termoplastické zpracovatelnosti (vstřikováním, vytlačováním, vyfukováním) jsou nevznětlivé nebo alespoň samozhášivé a při působení žáru neprodukují toxické nebo korozivní zplodiny.For many applications, e.g. in the electrical and automotive industries, materials are required that, while maintaining easy thermoplastic processability (injection molding, extrusion, blow molding), are non-flammable or at least self-extinguishing and do not produce toxic or corrosive fumes when exposed to heat.
Je známo (viz JA 48-137 104, DOS 2 457 980), že vhodným plnivem, které umožňuje splnit požadavek požární bezpečnosti polyolefinů, je hydroxid hořečnatý, který je při teplotách termoplastického zpracováni (do 250 °C) stabilní, avšak při zahřátí nad 340 °C uvolňuje rychle strukturní vodu, která potlačuje hoření.It is known (see JA 48-137 104, DOS 2 457 980) that a suitable filler that enables the fire safety requirement of polyolefins to be met is magnesium hydroxide, which is stable at thermoplastic processing temperatures (up to 250 °C), but when heated above 340 °C it quickly releases structural water, which suppresses combustion.
Aby bylo možno polyolefiny plněné hydroxidem hořečnatým plně využít v praxi, především v elektrotechnickém průmyslu, musí mít tyto materiály vedle nevznětlivosti i potřebné mechanické vlastnosti, především vysokou houževnatost i potřebnou termooxidační stabilitu.In order for polyolefins filled with magnesium hydroxide to be fully utilized in practice, especially in the electrical industry, these materials must have, in addition to non-flammability, the necessary mechanical properties, especially high toughness and the necessary thermo-oxidative stability.
Je známo, že nutnou podmínkou k dosažení těchto vlastností je co nejdokonalejší dispergace plniva v polymerní matrici. Dále je známo, že dosažení dobré dispergace vysokých koncentrací minerálních plniv je velmi obtížné a že dosažení této podmínky je zvláště obtížné v případě hydroxidu hořečnatého, který tvoří velmi snadno pevné agregáty.It is known that the necessary condition for achieving these properties is the most perfect dispersion of the filler in the polymer matrix. It is also known that achieving good dispersion of high concentrations of mineral fillers is very difficult and that achieving this condition is particularly difficult in the case of magnesium hydroxide, which very easily forms solid aggregates.
Proto jsou částice hydroxidu hořečnatého upravovány hydrofobizujícími činidly, jako jsou mastné kyseliny (JA 48 137 104, DOS 2 257 980, JA 507 536, DOS 2 546 668) . Dalším známým postupem jsou přísady vápenatých, hořečnatýoh nebo hlinitých solí přímo do směsí polymeru s plnivem JA 55 162 691 a EP 52 868.Therefore, magnesium hydroxide particles are treated with hydrophobizing agents such as fatty acids (JA 48 137 104, DOS 2 257 980, JA 507 536, DOS 2 546 668). Another known process is the addition of calcium, magnesium or aluminum salts directly to the polymer-filler mixtures JA 55 162 691 and EP 52 868.
Nedostatkem známých směsí polyolefinů s hydroxidem hořečnatým je poměrně nízká účinnost hydroxidu hořečnatého, který zháší plamen pouze odštěpováním vody. Aby se dosáhlo dostatečné nehořlavosti kompozitního materiálu, musí obsahovat alespoň 18,5 % hmotnostních vody, to je 60 % hmotnostních hydroxidu hořečnatého.A disadvantage of known mixtures of polyolefins with magnesium hydroxide is the relatively low efficiency of magnesium hydroxide, which extinguishes the flame only by splitting off water. In order to achieve sufficient non-flammability of the composite material, it must contain at least 18.5% by weight of water, i.e. 60% by weight of magnesium hydroxide.
Takové kompozitní materiály mají velmi špatné mechanické vlastnosti, proto jsou snahy kombinovat účinek hydroxidu hořečnatého s jinými přísadami zvyšujícími nehořlavost jako jsou retardéry hoření obsahující halogen nebo fosfor. Nyní se podařilo získat směsi polyolefinů 8 vysokým obsahem hydroxidu hořečnatého a dobrými mechanickými vlastnostmi.Such composite materials have very poor mechanical properties, therefore efforts are being made to combine the effect of magnesium hydroxide with other flame retardant additives such as halogen or phosphorus-containing flame retardants. It has now been possible to obtain polyolefin blends 8 with a high magnesium hydroxide content and good mechanical properties.
Předmětem vynálezu jsou kompozitní materiály na bázi polyolefinů a hydroxidu hořečnatého, které obsahuji 45 až 70 dílů hmotnostních hydroxidu hořečnatého charakterizovaného průměrnou velikostí částic pod 5 jum, 30 až 55 dílů hmotnostních polyolefinů a 0,5 až 10 dílů hmotnostních parciálních esterů mastných kyselin s 12 až 22 uhlíkovými atomy s vícesytnými alkoholy s 3 až 10 uhlíkovými atomy nebo jejich směsí s uvedenými mastnými kyselinami anebo solemi těchto .kyselin v hmotnostním poměru 1:10 až 10:1 parciálních esterů mastných kyselin k mastným kyselinám anebo jejich solím.The subject of the invention are composite materials based on polyolefins and magnesium hydroxide, which contain 45 to 70 parts by weight of magnesium hydroxide characterized by an average particle size below 5 μm, 30 to 55 parts by weight of polyolefins and 0.5 to 10 parts by weight of partial esters of fatty acids with 12 to 22 carbon atoms with polyhydric alcohols with 3 to 10 carbon atoms or their mixtures with the said fatty acids or salts of these acids in a weight ratio of 1:10 to 10:1 of partial esters of fatty acids to fatty acids or salts thereof.
I když je možno úpravou hydroxidu hořečnatého solemi mastných kyselin vytvořit na povrchu částic plniva bariéru snižující jejich vzájemnou adhezi, nestačí takováto povrchová úprava k zajištění potřebné homogenní dispergace plniva v prostředí nepolárních polyolefinů při použití běžných kompaundovacich zařízení, jakým je např. KO-hnětič fy Buss nebo dvoj šnekový kompaundovací extruder fy Werner a Pfleiderer. Nedostatečná dispergace plniva se projeví jednak hořšími mechanickými vlastnostmi kompozitú, jednak vyšší hořlavostí, především při hodnocení metodou UL-94. Ukázalo se, že voda odštěpovaná při rozkladu plniva může působit jen v nejbližším okolí a jen při dokonalé dispergací plniva je dosahováno stupně samozhášivosti V-0.·Even though it is possible to create a barrier on the surface of the filler particles by treating magnesium hydroxide with fatty acid salts, reducing their mutual adhesion, such a surface treatment is not sufficient to ensure the necessary homogeneous dispersion of the filler in the environment of non-polar polyolefins when using conventional compounding equipment, such as the KO-kneader from Buss or the twin-screw compounding extruder from Werner and Pfleiderer. Insufficient dispersion of the filler is manifested both by poorer mechanical properties of the composites and by higher flammability, especially when evaluated by the UL-94 method. It has been shown that water split off during the decomposition of the filler can only act in the immediate vicinity and only with perfect dispersion of the filler is the self-extinguishing degree V-0 achieved.
K výraznému snížení hořlavosti při současném zlepšení houževnatosti polyolefinů plněných hydroxidem hořečnatým dochází, jestliže do směsi polyolefinů s hydroxidem hořečnatým jsou přidány parciální estery mastných kyselin s 12 až 22 uhlíkovými atomy s vícesytnými alkoholy s 3 až 10 uhlíkovými atomy, jako je např. glycerol-monostearát nebo pentaerytriol-distearát.A significant reduction in flammability while simultaneously improving the toughness of polyolefins filled with magnesium hydroxide occurs when partial esters of fatty acids with 12 to 22 carbon atoms with polyhydric alcohols with 3 to 10 carbon atoms, such as glycerol monostearate or pentaerythritol distearate, are added to the mixture of polyolefins with magnesium hydroxide.
Výhody použití těchto přísad pro směsi polyolefinů s uhličitanem vápenatým popisuje AO 247 458, pro směsi polyolefinů s mastkem pak JA 5 738 841.The advantages of using these additives for mixtures of polyolefins with calcium carbonate are described in AO 247 458, and for mixtures of polyolefins with talc in JA 5 738 841.
Použití těchto činidel pro zlepšení dispergaoe hydroxidu hořečnatého dosud nebylo známo, zvláště nebyla známa možnost dosáhnout jejich pomocí kompozitních materiálů s velmi vysokým obsahem hydroxidu hořečnatého s dobrými mechanickými vlastnostmi.The use of these agents to improve the dispersion of magnesium hydroxide has not yet been known, in particular the possibility of using them to achieve composite materials with a very high magnesium hydroxide content and good mechanical properties has not been known.
Tyto látky lze do směsí přidávat bud samoftié nebo v kombinaci s dalšími přísadami, jako jsou:These substances can be added to mixtures either alone or in combination with other additives, such as:
- mastné kyseliny s 12 až 22 uhlíkovými atomy nasycené i nenasycené- fatty acids with 12 to 22 carbon atoms, saturated and unsaturated
- soli mastných kyselin s 12 až 22 uhlíkovými atomy nasycených i nenasycených, jako je například natrium-stearát, kalcium-oleát nebo amonium-stearát.- salts of fatty acids with 12 to 22 carbon atoms, both saturated and unsaturated, such as sodium stearate, calcium oleate or ammonium stearate.
Vysokou účinnost přísady parciálních esterů mastných kyselin s vícesytnými alkoholy, je možno objasnit tím, že dvě volné skupiny -OH parciálního esteru vytvářejí pevné komplexy s přítomnými sloučeninami přechodových kovů, které jsou v hydroxidu hořečnatém vždy přítomný ve stopových koncentracích. Tím je potlačena termooxidační degradace polyolefinů, při které se tyto sloučeniny uplatňují jako katalyzátory.The high efficiency of the additive of partial esters of fatty acids with polyhydric alcohols can be explained by the fact that the two free -OH groups of the partial ester form solid complexes with the transition metal compounds present, which are always present in trace concentrations in magnesium hydroxide. This suppresses the thermo-oxidative degradation of polyolefins, in which these compounds are used as catalysts.
Hydroxid hořečnatý pro kompozity dle tohoto vynálezu je charakterizován velikostí částic pod 5 /m, polyolefíny mohou být polyetylén a jeho kopolymery s vyššími olefiny, polypropylen a jejich směsi. Kompozity mohou dále obsahovat pigmenty, stabilizátory a dalši zpracovatelské přísady. Výroba kompozitních materiálů dle tohoto vynálezu se uskutečňuje obvyklými metodami kompoundováni.Magnesium hydroxide for the composites according to the present invention is characterized by a particle size below 5 µm, polyolefins can be polyethylene and its copolymers with higher olefins, polypropylene and mixtures thereof. The composites can further contain pigments, stabilizers and other processing additives. The production of composite materials according to the present invention is carried out by conventional compounding methods.
Vynález osvětlí následující příklady. Díly a procenta v příkladech jsou hmotnostní.The invention will be illustrated by the following examples. The parts and percentages in the examples are by weight.
PřikladlExample
V Plasticorderu Brabender byly při teplotě 200 °C připraveny kompozitní materiály obsahující 38 % polypropylenu.(homopolymer charakterizovaný indexetft toku taveniny 2,8 g/10 min),Composite materials containing 38% polypropylene (homopolymer characterized by a melt flow index of 2.8 g/10 min) were prepared in a Brabender Plasticorder at a temperature of 200 °C.
58' % hydroxidu hořečnatého (charakterizovaného specifickým povrchem 9 m /g) a 2 % stearinu a 2 % glycerol-monostearátu.58% magnesium hydroxide (characterized by a specific surface area of 9 m2/g) and 2% stearin and 2% glycerol monostearate.
Zkušební tělesa byla připravena lisováním při 230 °C. Materiál má následující vlastnosti:The test specimens were prepared by pressing at 230 °C. The material has the following properties:
Index toku taveniny: 6,9 g/10 min.Melt flow index: 6.9 g/10 min.
Průměrná doba hoření při zkoušce UL-94: 4,2 sAverage burning time in UL-94 test: 4.2 s
Stupeň hořlavosti: V-0Flammability rating: V-0
Příklad 2Example 2
Postup jako v příkladě 1, místo glycerol-monostearátu byl použit pentaerytritol-distearát. Materiál má následující vlastnosti:The procedure is the same as in Example 1, but instead of glycerol monostearate, pentaerythritol distearate was used. The material has the following properties:
Index toku taveniny: 4,4 g/10 minMelt flow index: 4.4 g/10 min
Průměrná doba hoření: 10,5 sAverage burning time: 10.5 s
Stupeň hořlavosti: V-lFlammability rating: V-l
Příklad 3Example 3
Na KO-hnětiči Buss MDK 46 byla při teplotě 200 °C připravena směs obsahující 38 % polypropylenu (homopolymer charakterizovaný indexem toku taveniny 2,8 g/10 min), 58 % hydroxidu horečnatého (charakterizovaného specifickým povrchem 9 m /g, 2 % stearinu a 2 % glycerol-monostearátu. Zkušební tělesa byla připravena vstřikováním při 230 °C. Byly zjištěny následující vlastnosti:A mixture containing 38% polypropylene (homopolymer characterized by a melt flow index of 2.8 g/10 min), 58% magnesium hydroxide (characterized by a specific surface area of 9 m/g, 2% stearin and 2% glycerol monostearate) was prepared on a Buss MDK 46 KO kneader at a temperature of 200 °C. The test specimens were prepared by injection molding at 230 °C. The following properties were determined:
Index toku taveniny: 5,2 g/10 min Modul pružnosti: 4,5 GPa — 2Melt flow index: 5.2 g/10 min Modulus of elasticity: 4.5 GPa — 2
Vrubová houževnatost: 4,0 kJ.m Kyslíkové číslo: 29 Stupeň hořlavosti: V-lNotch toughness: 4.0 kJ.m Oxygen number: 29 Flammability rating: V-l
Příklad 4 až 6 (ČSN 64 0614) (ČSN 64 0612) (ČSN 64 0756) (Zkouška UL-94) •Example 4 to 6 (ČSN 64 0614) (ČSN 64 0612) (ČSN 64 0756) (UL-94 test) •
V Plasticorderu Brabender byly při teplotě 200 °C připraveny kompozitní materiály obsahující 55 % polypropylenu a 45 % hydroxidu hořečnatého, charakterizovaného specifickým povr2 chem 23,6 m /g, který byl upraven nánosem různých činidel. Stabilita kompozitů byla hodnocena měřením indukční periody do začátku oxidace při teplotě 180 °C a sledováním zbarvení kompozitu při počátku rozkladu.Composite materials containing 55% polypropylene and 45% magnesium hydroxide, characterized by a specific surface area of 23.6 m/g, were prepared in a Brabender Plasticorder at 200 °C. The stability of the composites was evaluated by measuring the induction period until the onset of oxidation at 180 °C and by monitoring the color of the composite at the onset of decomposition.
HSt: kys. stearovéHSt: stearic acid
GMSt: glycerol-monostearát CaSt: stearát vápenatýGMSt: glycerol monostearate CaSt: calcium stearate
Barva fialová krémová krémováColor purple cream cream
V Plasticorderu Brabender byl při teplotě 180 °C připraven kompozitní materiál obsahující 40 % vysokotlakého polyetylénu (Bralen RB 03-23, charakterizovaný indexem toku taveninyA composite material containing 40% high-pressure polyethylene (Bralen RB 03-23, characterized by a melt flow index of
0,35 g/10 min a 60 % hydroxidu hořečnatého (charakterizovaného specifickým povrchem 8 m /g), který byl upraven nánosem 1,0 % kyseliny stearové a 2,0 % glycerol-monostearátu. Zkušební tělesa připravena lisováním při 200 °C, materiál měl následující vlastnosti:0.35 g/10 min and 60% magnesium hydroxide (characterized by a specific surface area of 8 m/g), which was treated with a layer of 1.0% stearic acid and 2.0% glycerol monostearate. Test specimens prepared by pressing at 200 °C, the material had the following properties:
Index toku taveniny: 0,02 g/10 min Kyslíkové číslo: 29,0Melt flow index: 0.02 g/10 min Oxygen number: 29.0
Vrubová houževnatost při -20 °C: 3,4 kJ.mNotch toughness at -20 °C: 3.4 kJ.m
PříkladeExample
V Plasticorderu Brabender byl při teplotě 200 °C připraven kompozitní materiál s obsahem 2 % Mg(OH)2 charakterizovaný spec. povrchem 9 m /g, 2 % stearanu vápenatého a 0,2 % sorbitan-monolaurátu a 35,88 % polypropylenu s indexem toku 2,89/10 min.A composite material containing 2% Mg(OH) 2, characterized by a specific surface area of 9 m/g, 2% calcium stearate and 0.2% sorbitan monolaurate, and 35.88% polypropylene with a flow index of 2.89/10 min was prepared in a Brabender Plasticorder at a temperature of 200 °C.
Zkušební tělesa připravena lisováním při 230 °C. Materiál má následující vlastnosti:Test specimens prepared by pressing at 230 °C. The material has the following properties:
Index toku taveniny: 4,6 g/10 min Kyslíkové číslo: 31 Stupeň hořlavosti: V-0Melt flow index: 4.6 g/10 min Oxygen number: 31 Flammability rating: V-0
Příklad 9Example 9
V Plasticorderu Brabender byl při teplotě 200 °C připraven kompozitní materiál obsahující % polypropylenu (kopolymer charakterizovaný indexem toku 5,1 g/10 min), 57 % hydroxidu hořečnatého (charakterizován spec. povrchem 10 m ) 2 % stearinu a 1 % l-(l,3,5-trimetylolbenzen) monobehenátu.A composite material containing % polypropylene (copolymer characterized by a flow index of 5.1 g/10 min), 57 % magnesium hydroxide (characterized by a specific surface area of 10 m ), 2 % stearin and 1 % l-(l,3,5-trimethylolbenzene) monobehenate was prepared in a Brabender Plasticorder at a temperature of 200 °C.
Zkušební tělesa připravena lisováním při 230 °C, materiál měl následující vlastnosti:Test specimens prepared by pressing at 230 °C, the material had the following properties:
Index toku taveniny: 9,2 g/10 minMelt flow index: 9.2 g/10 min
Model pružnosti: 3,5 GPaElasticity model: 3.5 GPa
Stupeň hořlavosti: V-lFlammability rating: V-l
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS871109A CS261162B1 (en) | 1987-02-19 | 1987-02-19 | Composite materials based on polyolefins and magnesium hydroxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS871109A CS261162B1 (en) | 1987-02-19 | 1987-02-19 | Composite materials based on polyolefins and magnesium hydroxide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS110987A1 CS110987A1 (en) | 1988-06-15 |
| CS261162B1 true CS261162B1 (en) | 1989-01-12 |
Family
ID=5344615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS871109A CS261162B1 (en) | 1987-02-19 | 1987-02-19 | Composite materials based on polyolefins and magnesium hydroxide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS261162B1 (en) |
-
1987
- 1987-02-19 CS CS871109A patent/CS261162B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS110987A1 (en) | 1988-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101268138B (en) | Flame retardant polymeric compositions | |
| EP1626066B1 (en) | Glow wire resistant flame retarded polymer compositions | |
| JPH09227784A (en) | Heat deterioration resistant flame retardant, resin composition and molded article | |
| DE3050176C2 (en) | Flame retardant organic high polymer composition | |
| KR19990037159A (en) | Acid-resistant, thermoplastic resin composition containing magnesium hydroxide and its use | |
| EP1490428A1 (en) | Flame retardant polymer compositions comprising a particulate clay mineral | |
| EP0001322B1 (en) | Fire retardant polyamide composition | |
| CN103923450A (en) | Synergistic flame retardant metal ion treated montmorillonoid PC/ABS (polycarbonate/polyacrylonitrile) alloy material and preparation method of alloy material | |
| KR950008656B1 (en) | Flame retardant and flame retardant resin composition containing the same | |
| US6162851A (en) | Flame retardant polyolefins for molding applications | |
| JP7477125B2 (en) | Highly flame-retardant halogen-free flame-retardant composition system with high temperature and shear resistance and use thereof | |
| CS261162B1 (en) | Composite materials based on polyolefins and magnesium hydroxide | |
| CN103642125A (en) | Nano-clay and nitrogen phosphorus flame retardant synergistic flame retardant polypropylene material and preparation method thereof | |
| KR20100078823A (en) | Inorganic and melamine-based polyolefin flame retardant composition containing nanoclay | |
| Yang et al. | Effect of zinc hydroxystannate coated M-HOS whisker on flame retardant properties of flexible PVC | |
| CN113603998A (en) | Low-odor flame-retardant antibacterial HIPS material for electric appliances and preparation method thereof | |
| CN109181294B (en) | A method for improving high temperature thermal stability of thermoplastic polymers or their composites using inorganic and metal alkyl phosphites | |
| JPS6352050B2 (en) | ||
| RU2309964C1 (en) | Formula of composite thermoplastic material | |
| JPH1067889A (en) | Flame-retardant polyolefin composition | |
| Hu et al. | Nanocomposites with halogen and nonintumescent phosphorus flame retardant additives | |
| CN109082116B (en) | Method for improving high temperature thermal stability of thermoplastic polymers or their composites by using metal alkyl phosphites | |
| JPH0320421B2 (en) | ||
| JPH01163232A (en) | Flame-retardant polyolefin composition | |
| JP2741258B2 (en) | Flame retardant polyolefin composition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| IF00 | In force as of 2000-06-30 in czech republic | ||
| MK4A | Patent expired |
Effective date: 20020219 |