PL213290B1 - Modyfikatortworzyw konstrukcyjnych i sposób jego wytwarzania - Google Patents

Modyfikatortworzyw konstrukcyjnych i sposób jego wytwarzania

Info

Publication number
PL213290B1
PL213290B1 PL392281A PL39228110A PL213290B1 PL 213290 B1 PL213290 B1 PL 213290B1 PL 392281 A PL392281 A PL 392281A PL 39228110 A PL39228110 A PL 39228110A PL 213290 B1 PL213290 B1 PL 213290B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
glycidyl methacrylate
grafted
maleic anhydride
ethylene
modifier
Prior art date
Application number
PL392281A
Other languages
English (en)
Other versions
PL392281A1 (pl
Inventor
Regina Jeziórska
Barbara Świerz-Motysia
Agnieszka Szadkowska
Zbigniew Wielgosz
Jacek Dzierżawski
Teresa Jaczewska
Janusz Kolasa
Original Assignee
Inst Chemii Przemyslowej Im Prof Ignacego Moscickiego
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inst Chemii Przemyslowej Im Prof Ignacego Moscickiego filed Critical Inst Chemii Przemyslowej Im Prof Ignacego Moscickiego
Priority to PL392281A priority Critical patent/PL213290B1/pl
Publication of PL392281A1 publication Critical patent/PL392281A1/pl
Publication of PL213290B1 publication Critical patent/PL213290B1/pl

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest modyfikator tworzyw konstrukcyjnych i sposób jego wytwarzania.
Tworzywa konstrukcyjne, na przykład poli(tereftalan etylenu) - PET i poliamid - PA, charakteryzują bardzo dobrą wytrzymałością i sztywnością, jednak niska udarność ogranicza w dużym stopniu wykorzystanie tych polimerów w technice. Poprawę udarności tworzyw konstrukcyjnych uzyskuje się przez wprowadzenie do osnowy polimeru modyfikatora, najczęściej w postaci kauczuku lub termoplastycznego elastomeru, lub sporządza się mieszaniny tworzyw konstrukcyjnych z poliolefinami. Modyfikatory udarności stanowią ważną grupę związków pomocniczych w technologii i przetwórstwie tworzyw polimerowych. Warunkiem uzyskania oczekiwanej poprawy udarności jest homogeniczne zdyspergowanie modyfikatora w osnowie polimerowej oraz jego kompatybilność z osnową polimerową. Zdyspergowana faza modyfikatora absorbuje lub rozprasza energię uderzenia, hamując propagację pęknięć. Modyfikatory udarności powodują jednak zwiększenie sztywności materiału polimerowego i zmniejszenie wytrzymał o ś ci przy rozcią ganiu. Wię kszość stosowanych modyfikatorów jest niemieszalna termodynamicznie z osnową polimerową. Zachodzi więc konieczność stosowania dodatkowych substancji zwiększających adhezję międzyfazową i zmniejszających napięcie na granicy faz.
Jeżeli na granicy faz utworzą się wiązania chemiczne lub faza pośrednia, stabilizujące dyspersję na poziomie mikrofazowym, to układ taki charakteryzuje się korzystniejszymi właściwościami mechanicznymi. Można to osiągnąć przez stabilizację struktury fazowej, zwykle dzięki wprowadzeniu dodatkowego składnika tzw. kompatybilizatora wiążącego odrębne fazy. Takie możliwości daje wytłaczanie reaktywne, które jako metoda modyfikacji właściwości tworzyw pozwala otrzymywać materiały polimerowe o zaprojektowanych właściwościach i strukturze.
Znane modyfikatory udarności i kompatybilizatory stosowane do polimerów konstrukcyjnych i ich mieszanin z poliolefinami, są funkcjonalizowanymi poliolefinami, zwł aszcza polietylen i polipropylen oraz elastomerami jak: kauczuk etylenowo-propylenowy, kauczuki etylen-propylen-dien (EPDM) oraz kopolimery etylen α-olefina i blokowe kopolimery styren-butadien-styren (SBS) otrzymane w procesie wolnorodnikowego szczepienia monomerami zawierającymi grupy funkcyjne takimi jak: bezwodnik maleinowy, maleinian dietylowy, maleinian monocetylowy, winylosilan, estry akrylowe itp. Niektóre z nich stosowane są jako modyfikatory udarności poliamidu (PA) i poliestrów (PET).
W opisie patentowym US 2004127642 podano sposób wytwarzania modyfikatora dla tworzyw konstrukcyjnych jak: poliamid, poliwęglan, poli(tereftalan etylenu). Modyfikator jest produktem szczepienia monomerów winylowych i nienasyconych nitrylowych na elastomerze etylen/a-olefina. Proces wytwarzania modyfikatorów prowadzi się metodą polimeryzacji w roztworze.
Zgodnie z polskim zgłoszeniem patentowym P-388130 modyfikatory udarności tworzyw konstrukcyjnych, takich jak PET, poliamid oraz mieszanin tworzyw odpadowych, wytwarza się przez szczepienie kopolimeru etylenu i α-olefiny metakrylanem glicydylu wobec inicjatora wolnorodnikowego, w procesie reaktywnego wytłaczania.
Stwierdzono, że modyfikatory tworzyw konstrukcyjnych według wynalazku, zawierające polietylen lub kopolimer etylenu z α-olefiną szczepiony monomerami zawierającymi reaktywne grupy funkcyjne, jak: bezwodnik maleinowy lub metakrylan glicydylu lub estry akrylowe, oraz zawierające zdyspergowany nanonapełniacz sferyczny w postaci nanokrzemionki, również funkcjonalizowanej, o jednakowych wymiarach cząstek - charakteryzują się dużą kompatybilnością z polimerami konstrukcyjnymi i wpływają na poprawę ich właściwości mechanicznych, w szczególności udarności oraz właściwości fizycznych takich jak odporność cieplna i barierowość dla gazów i pary wodnej.
Modyfikator tworzyw konstrukcyjnych według wynalazku, zawiera 90-99,5 części wagowych polietylenu, szczepionego metakrylanem glicydylu lub kopolimeru etylenu z α-olefiną, szczepionego bezwodnikiem maleinowym lub metakrylanem glicydylu, oraz 0,5-10 części wagowych nanonapełniacza w postaci sferycznej nanokrzemionki, także funkcjonalizowanej, o wąskim rozrzucie wymiarów nanocząstek, korzystnie w zakresie 20-200 nm.
Jako kopolimer etylenu z α-olefiną według wynalazku modyfikator korzystnie zawiera termoplastyczny kopolimer etylenu z n-oktenem szczepiony bezwodnikiem maleinowym w ilości 1-3 części wagowych bezwodnika maleinowego na 100 części wagowych kopolimeru.
Jako sferyczną nanokrzemionkę modyfikator według wynalazku korzystnie zawiera nanokrzemionkę otrzymaną metodą zol-żel, o wymiarach nanocząstek od 20 do 200 nm.
Jako sferyczną nanokrzemionkę modyfikator według wynalazku korzystnie zawiera nanokrzemionkę funkcjonalizowaną grupami aminowymi lub epoksydowymi.
PL 213 290 B1
Przedmiotem wynalazku jest również sposób wytwarzania modyfikatora tworzyw konstrukcyjnych.
Sposób wytwarzania modyfikatora tworzyw konstrukcyjnych według wynalazku polega na tym, że proces prowadzi się dwuetapowo, przy czym w pierwszym etapie polietylen miesza się z metakrylanem glicydylu lub kopolimer etylenu z α-olefiną miesza się z bezwodnikiem maleinowym lub metakrylanem glicydylu, a po dodaniu inicjatora reakcji szczepienia przeprowadza mieszaninę w stan uplastyczniony i poddaje procesowi wytłaczania reaktywnego, po czym otrzymany granulat w drugim etapie miesza się ze sferyczną nanokrzemionką, w ilości 90-99,5 części wagowych granulatu polietylenu, szczepionego metakrylanem glicydylu lub kopolimeru etylenu z α-olefiną, szczepionego bezwodnikiem maleinowym lub metakrylanem glicydylu, oraz 0,5-10 części wagowych sferycznej nanokrzemionki, przeprowadzając mieszaninę w stan uplastyczniony i poddaje procesowi wytłaczania, a następnie, po przejściu przez kąpiel wodną, granuluje.
Korzystnie uplastycznioną mieszaninę polietylenu oraz metakrylanu glicydylu lub mieszaninę kopolimeru etylenu z α-olefiną oraz bezwodnika maleinowego lub metakrylanu glicydylu, po dodaniu inicjatora szczepienia, wytłacza się w temperaturze 120-250°C i przy szybkości obrotowej ślimaka 80-120 min-1.
Korzystnie uplastycznioną mieszaninę szczepionego polimeru ze sferyczną nanokrzemionką wytłacza się w temperaturze 120-250°C, przy szybkości obrotowej ślimaka 200-500 min-1.
Modyfikatory otrzymane sposobem według wynalazku wykazują wyjątkowe działanie dzięki specyficznej strukturze i zaprogramowanej charakterystyce chemicznej. Zawierają mianowicie dwa składniki, tj. polimer z reaktywnymi grupami funkcyjnymi i nieorganiczny nanonapełniacz, z których każdy pełni inną rolę, chociaż w pewnych obszarach działają addytywnie. Pierwszy z wymienionych zwiększa udarność polimeru bazowego, natomiast drugi wpływa na poprawę właściwości barierowych i odporności cieplnej oraz modułu sprężystości.
Modyfikatory otrzymane sposobem według wynalazku mają zastosowanie do wytwarzania kompozytów PET, PA, a także innych polimerów konstrukcyjnych, jak również recyklatów o zwiększonej udarności, o polepszonych właściwościach barierowych i odporności cieplnej wymaganych dla specjalnych zastosowań. Polimer zachowuje przy tym dużą wytrzymałość na rozciąganie i zginanie.
Wynalazek zilustrowano w przykładach.
P r z y k ł a d I
W mieszalniku z mieszadłem wstęgowym, w temperaturze pokojowej, zmieszano 100 cz. wag. termoplastycznego elastomeru etylen/n-okten, o zawartości 38% n-oktenu i MFR = 4,3 g/10 min, 0,2 cz. wag. inicjatora nadtlenku dikumylu i 2 cz. wag. bezwodnika maleinowego, a następnie dozowano do leja zasypowego wytłaczarki dwuślimakowej współbieżnej.
Proces wytłaczania prowadzono w atmosferze azotu, utrzymując we wszystkich strefach grzejnych wytłaczarki temperaturę 120-160°C, temperaturę głowicy wytłaczarskiej 172°C i szybkość obrotową ślimaka 80 min-1, usuwając za pomocą odgazowania próżniowego produkty lotne. Po przejściu przez kąpiel wodną produkt granulowano i suszono w temperaturze 45°C w czasie 2 godzin. W drugim etapie mieszaninę 98 cz. wag otrzymanego granulatu zmieszano z 2 cz. wag. nanokrzemionki o wymiarach cząstek 80 nm, otrzymanej sposobem według opisu patentowego PL 198188, i dozowano do leja zasypowego wytłaczarki dwuślimakowej współbieżnej. Proces wytłaczania prowadzono w temperaturze 145-170°C, przy szybkości obrotowej ślimaka 300 min-1.
P r z y k ł a d II
W mieszalniku z mieszadłem wstęgowym, w temperaturze pokojowej, zmieszano 100 cz. wag. termoplastycznego elastomeru etylen/n-okten, o zawartości 38% n-oktenu i MFR = 4,3 g/10 min, 0,2 cz. wag. inicjatora nadtlenku dikumylu i 2 cz. wag. metakrylanu glicydylu, a następnie dozowano do leja zasypowego wytłaczarki dwuślimakowej współbieżnej.
Proces wytłaczania prowadzono w atmosferze azotu, utrzymując we wszystkich strefach grzejnych wytłaczarki temperaturę 120-160°C, temperaturę głowicy wytłaczarskiej 172°C i szybkość obrotową ślimaka 80 min-1, usuwając za pomocą odgazowania próżniowego produkty lotne. Po przejściu przez kąpiel wodną produkt granulowano i suszono w temperaturze 45°C w czasie 2 godzin. W drugim etapie mieszaninę 94 cz. wag otrzymanego granulatu zmieszano z 6 cz. wag. nanokrzemionki o wymiarach cząstek 60 nm, zawierającej reaktywne grupy epoksydowe, otrzymanej sposobem według opisu patentowego PL 198188, i dozowano do leja zasypowego wytłaczarki dwuślimakowej współbieżnej. Proces wytłaczania prowadzono w temperaturze 145-170°C, przy szybkości obrotowej ślimaka 250 min-1.
PL 213 290 B1
T a b e l a 1. Właściwości modyfikatorów według przykładów I i II
Właściwości Jednostka Przykład
I II
Naprężenie przy zerwaniu MPa 4 5
Wydłużenie wzg. przy zerwaniu % 195 290
Wytrzymałość na rozciąganie MPa 5 6
Wydłużenie przy max obciążeniu % 190 280
MFR: 190°C; dysza II; 2,16 kg g/10 min 2,0 2,6
Kompozyty PET, a także kompozyty ich recyklatów, zawierające modyfikator według wynalazku charakteryzują się równomiernym rozproszeniem modyfikatora i nanonapełniacza w osnowie polimerowej. Ponadto wykazują wyższą udarność i jednocześnie większą elastyczność w porównaniu do wyjściowych polimerów. Wzrost udarności i innych właściwości mechanicznych kompozytów tworzyw konstrukcyjnych jest związany z rodzajem i zawartością zastosowanego modyfikatora.
Kompozyty PET zawierające modyfikatory otrzymane sposobem według wynalazku, zgodnie z przykł adami I - II, przedstawiono kolejno w tabelach 2-4.
T a b e l a 2. Właściwości kompozytu PET z udziałem modyfikatora według przykładu I
Właściwości Jednostka Modyfikator I, % mas.
PET 10 15
Naprężenie przy zerwaniu MPa 24 23 29
Wydłużenie wzg. przy zerwaniu % 5 50 335
Wytrzymałość na rozciąganie MPa 56 40 33
Wydłużenie przy max obciążeniu % 5 4 4
Moduł sprężystości przy rozciąganiu MPa 2280 2045 1555
Wytrzymałość na zginanie MPa 78 57 43
Moduł sprężystości przy zginaniu MPa 2540 1807 1445
Udarność z karbem Charpy'ego kJ/m2 6 10 40
T a b e l a 3. Właściwości kompozytu recyklatu PET (płatki) z udziałem modyfikatora według przykładu II
Właściwości Jednostka Modyfikator II, % mas
0 10 15 20
Wydłużenie wzg. przy zerwaniu % 2 19 29 11
Wytrzymałość na rozciąganie MPa 45 52 52 45
Moduł sprężystości przy rozciąganiu MPa 2728 2540 2585 2370
Moduł sprężystości przy zginaniu MPa 2420 2290 2258 2116
Wytrzymałość na zginanie MPa 76 76 73 65
Udarność z karbem Charpy'ego kJ/m2 4 6 8 8
PL 213 290 B1
T a b e l a 4. Właściwości kompozytu recyklatu PET (płatki) z udziałem modyfikatora według przykładu I
Właściwości Jednostka Modyfikator I, % mas.
0 5 10
Naprężenie przy zerwaniu MPa 45 40 50
Wydłużenie wzg. przy zerwaniu % 2,4 285 414
Wytrzymałość na rozciąganie MPa 45 44 50
Wydłużenie przy max obciążeniu % 2,4 4 413
Moduł sprężystości przy rozciąganiu MPa 2728 2215 1930
Wytrzymałość na zginanie MPa 76 64 57
Moduł sprężystości przy zginaniu MPa 2420 2030 1830
Udarność z karbem Charpy'ego kJ/m2 4 7 12
Zastrzeżenia patentowe

Claims (7)

1. Modyfikator tworzyw konstrukcyjnych zawierający polietylen, szczepiony metakrylanem glicydylu lub kopolimer etylenu z α-olefiną, szczepiony bezwodnikiem maleinowym lub metakrylanem glicydylu, znamienny tym, że zawiera 90-99,5 części wagowych polietylenu, szczepionego metakrylanem glicydylu lub kopolimeru etylenu z α-olefiną, szczepionego bezwodnikiem maleinowym lub metakrylanem glicydylu, oraz 0,5-10 części wagowych nanonapełniacza w postaci sferycznej nanokrzemionki, także funkcjonalizowanej, o wąskim rozrzucie wymiarów nanocząstek, korzystnie w zakresie 20-200 nm.
2. Modyfikator według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera termoplastyczny kopolimer etylenu z n-oktenem szczepiony bezwodnikiem maleinowym w ilości 1-3 części wagowych bezwodnika maleinowego na 100 części wagowych kopolimeru.
3. Modyfikator według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera sferyczną nanokrzemionkę otrzymaną metodą zol-żel, o wymiarach nanocząstek od 20 do 200 nm.
4. Modyfikator według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera nanokrzemionkę funkcjonalizowaną grupami aminowymi lub epoksydowymi.
5. Sposób wytwarzania modyfikatora tworzyw konstrukcyjnych, znamienny tym, że proces prowadzi się dwuetapowo, przy czym w pierwszym etapie polietylen miesza się z metakrylanem glicydylu lub kopolimer etylenu z α-olefiną miesza się z bezwodnikiem maleinowym lub metakrylanem glicydylu, a po dodaniu inicjatora reakcji szczepienia przeprowadza mieszaninę w stan uplastyczniony i poddaje procesowi wytłaczania reaktywnego, po czym otrzymany granulat w drugim etapie miesza się ze sferyczną nanokrzemionką, w ilości 90-99,5 części wagowych granulatu polietylenu, szczepionego metakrylanem glicydylu lub kopolimeru etylenu z α-olefiną, szczepionego bezwodnikiem maleinowym lub metakrylanem glicydylu, oraz 0,5-10 części wagowych sferycznej nanokrzemionki, przeprowadzając mieszaninę w stan uplastyczniony i poddaje procesowi wytłaczania, a następnie, po przejściu przez kąpiel wodną, granuluje.
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że uplastycznioną mieszaninę polietylenu oraz metakrylanu glicydylu lub mieszaninę kopolimeru etylenu z α-olefiną oraz bezwodnika maleinowego lub metakrylanu glicydylu, po dodaniu inicjatora szczepienia, wytłacza się w temperaturze 120-250°C i przy szybkości obrotowej ślimaka 80-120 min-1.
7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że uplastycznioną mieszaninę szczepionego polimeru ze sferyczną nanokrzemionką wytłacza się w temperaturze 120-250°C, przy szybkości obrotowej ślimaka 200-500 min-1.
PL392281A 2010-08-31 2010-08-31 Modyfikatortworzyw konstrukcyjnych i sposób jego wytwarzania PL213290B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL392281A PL213290B1 (pl) 2010-08-31 2010-08-31 Modyfikatortworzyw konstrukcyjnych i sposób jego wytwarzania

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL392281A PL213290B1 (pl) 2010-08-31 2010-08-31 Modyfikatortworzyw konstrukcyjnych i sposób jego wytwarzania

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL392281A1 PL392281A1 (pl) 2012-03-12
PL213290B1 true PL213290B1 (pl) 2013-02-28

Family

ID=45891330

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL392281A PL213290B1 (pl) 2010-08-31 2010-08-31 Modyfikatortworzyw konstrukcyjnych i sposób jego wytwarzania

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL213290B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL392281A1 (pl) 2012-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Clemons Elastomer modified polypropylene–polyethylene blends as matrices for wood flour–plastic composites
US20130267636A1 (en) Process for preparing high melt strength propylene polymers
US9828502B2 (en) Single pellet polymeric compositions
WO2012036846A1 (en) Crosslinkable high melt strength polypropylene resins
CN101283039A (zh) 过氧化物硫化的热塑性硫化橡胶及其制备方法
Del Campo et al. GLYCIDYL Methacrylate-Compatibilized Poly (Lactic Acid)/Nanoclay/Agave Fiber Hybrid Biocomposites: Effect on The Physical and Mechanical Properties
ES2656143T3 (es) Procedimiento de compatibilización de combinaciones de polipropileno, combinación de polipropileno y uso de la misma, producto y agente iniciador de la compatibilización de una combinación de polipropileno
CN1117808C (zh) 一种交联聚丙烯树脂材料及其用途
CN101434681A (zh) 一种高熔体强度聚丙烯树脂及制备方法
CN101636445B (zh) 包含含硅填料的聚烯烃组合物
CN102977449A (zh) 热塑性弹性体组合物
CN1585784A (zh) 冲击强度聚丙烯
González-Sánchez et al. Enhancement of mechanical properties of waste-sourced biocomposites through peroxide induced crosslinking
JP2005307157A (ja) 新規相溶化剤および該相溶化剤を用いた極性ポリマー組成物
CN1286717A (zh) 基于聚烯烃和聚酰胺树脂的聚合物共混物
Hamim et al. Properties of Recycled High Density Polyethylene (RHDPE)/Ethylene Vinyl Acetate (EVA) Blends: The Effect of Blends Composition and Compatibilisers.
JP2002226606A (ja) 長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物および成形品
CN113302237A (zh) 丙烯聚合物组合物
Ezenkwaa et al. Tensile and Impact Properties of Rice Husk Filled Ethylene-Acrylic Ester Maleic Anhydride Compatibilized Polypropylene Composites.
CN111808235B (zh) 形态修饰的多相丙烯共聚物及其产品
KR100468641B1 (ko) 화학적 개질에 의한 폴리올레핀 탄성체 조성물
PL213290B1 (pl) Modyfikatortworzyw konstrukcyjnych i sposób jego wytwarzania
CN1511872A (zh) 一种尼龙粒子增韧聚丙烯复合材料及制备方法
CN1957032A (zh) 用于热塑性合金的改性剂和使用这种改性剂生产的合金
CN102977450A (zh) 热塑性弹性体组合物