PL213413B1 - Sposób wytwarzania modyfikatora do polimerów i nanokompozyty polimerowe - Google Patents

Sposób wytwarzania modyfikatora do polimerów i nanokompozyty polimerowe

Info

Publication number
PL213413B1
PL213413B1 PL390578A PL39057810A PL213413B1 PL 213413 B1 PL213413 B1 PL 213413B1 PL 390578 A PL390578 A PL 390578A PL 39057810 A PL39057810 A PL 39057810A PL 213413 B1 PL213413 B1 PL 213413B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
halloysite
modifier
ethylene
acrylic acid
weight
Prior art date
Application number
PL390578A
Other languages
English (en)
Other versions
PL390578A1 (pl
Inventor
Izabella Legocka
Talal J. Mohammed Al-Zahari
Ewa Wierzbicka
Osazuwa Osawaru
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 PL390578A priority Critical patent/PL213413B1/pl
Publication of PL390578A1 publication Critical patent/PL390578A1/pl
Publication of PL213413B1 publication Critical patent/PL213413B1/pl

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania modyfikatora do polimerów i nanokompozyty polimerowe z modyfikatorem.
Znane jest modyfikowanie właściwości fizykomechanicznych polimerów przez niewielki dodatek do nich napełniaczy-modyfikatorów o cząstkach w rozmiarach nanometrycznych. Jednak wprowadzenie do hydrofobowej matrycy polimerowej napełniacza o hydrofilowym charakterze powierzchni powoduje problemy związane z jego równomiernym zdyspergowaniem w polimerze. Efektem tego jest niewielka ok. 5% poprawa niektórych parametrów użytkowych przy 10% dodatku napełniacza.
Prowadzone są badania nad zmianą charakteru powierzchni tych napełniaczy, dzięki np. modyfikacji chemicznej struktury minerału lub samej jego powierzchni.
Haloizyt modyfikowany sposobem według wynalazku okazał się efektywnym napełniaczem modyfikującym korzystnie i w dużym stopniu właściwości, zwłaszcza żywicy epoksydowej i polistyrenu.
Sposób wytwarzania modyfikatora do polimerów według wynalazku polega na tym, że mieszaninę haloizytu, poddanego wcześniej działaniu pola ultradźwiękowego, i cynkowej soli kopolimeru etylen-kwas akrylowy, która zawiera 10-20 części wagowych cynkowej soli kopolimeru etylen-kwas akrylowy, w stosunku do 100 części wagowych tej mieszaniny, ogrzewa się w temperaturze do 120°C przez 2-3 godziny w rozpuszczalniku aromatycznym, z dodatkiem bezwodnika kwasu organicznego jako katalizatora, po czym usuwa się rozpuszczalnik i z suchego produktu wytwarza się miałki proszek.
Korzystnie haloizyt poddaje się działaniu ultradźwięków o częstotliwości 250 - 350 kHz przez 2-3 godziny.
Korzystnie jako rozpuszczalnik stosuje się toluen.
Jako katalizator korzystnie stosuje się bezwodnik maleinowy.
Modyfikator według wynalazku, który stanowi haloizyt modyfikowany cynkową solą kopolimeru etylen-kwas akrylowy, uzyskuje się przez roztarcie suchego produktu na miałki, sypki proszek.
Przedmiotem wynalazku są również nanokompozyty polimerowe zawierające zmodyfikowany haloizyt, w szczególności nanokompozyty żywic epoksydowych oraz polistyrenu.
Nanokompozyty polimerowe według wynalazku zawierają od 2 do 6% wagowych, w stosunku do polimeru, haloizytu poddanego uprzednio działaniu pola ultradźwiękowego i modyfikowanego przez ogrzewanie mieszaniny haloizytu i cynkowej soli kopolimeru etylen-kwas akrylowy, która zawiera 10-20 części wagowych cynkowej soli kopolimeru etylen-kwas akrylowy w stosunku do 100 części wagowych tej mieszaniny, w rozpuszczalniku aromatycznym w temperaturze do 120°C, z dodatkiem bezwodnika kwasu organicznego jako katalizatora, następnie usunięcie rozpuszczalnika i sproszkowanie produktu.
Nanokompozyty polimerowe według wynalazku stanowią nanokompozyty żywic epoksydowych.
Nanokompozyty polimerowe według wynalazku stanowią nanokompozyty polistyrenu niskoudarowego.
Nanokompozyty polimerowe według wynalazku korzystnie zawierają modyfikowany cynkową solą kopolimeru etylen-kwas akrylowy haloizyt, poddany uprzednio działaniu ultradźwięków o częstotliwości 250 - 350 kHz przez 2-3 godziny.
Żywice epoksydowe modyfikowane dodatkiem modyfikatora otrzymanego sposobem według wynalazku utwardza się znanym sposobem przez dodanie utwardzacza, którymi są utwardzacze aminowe na przykład: trietylenotetraamina (TECZA).
Polistyren modyfikowany dodatkiem modyfikatora według wynalazku otrzymuje się przez zmieszanie w stopie polimeru i modyfikatora, w zakresie temperatur od 190 do 220°C.
Wynalazek przedstawiono w przykładach wykonania.
P r z y k ł a d I.
Haloizyt poddano działaniu pola ultradźwiękowego o mocy 250 kHz przez 3 godziny. 10 cz.
wag. cynkowej soli kopolimeru etylen-kwas akrylowy produkcji DuPont, mającej postać mlecznego 3 granulatu o gęstości 0,94 g/cm3 i MFI = 4,0 g/10 min (190°C/2,16 kg) rozpuszczono w 50 ml toluenu z dodatkiem 1 cz. wag. bezwodnika bursztynowego. Do tego roztworu wprowadzano partiami haloizyt w ilości 90 cz. wag. Reakcję prowadzono przez 2 godziny w temperaturze 100°C. Otrzymano modyfikator I.
P r z y k ł a d II.
Haloizyt poddano działaniu pola ultradźwiękowego o mocy 350 kHz przez 2 godziny. Tak przygotowany haloizyt w ilości 85 cz. wag. zmieszano dozując partiami z 15 cz. wag. cynkowej soli kopoPL 213 413 B1 limeru etylen-kwas akrylowy o charakterystyce fizycznej jak wyżej, rozpuszczonej w 50 ml toluenu z dodatkiem 1 cz. wag bezwodnika maleinowego. Reakcję prowadzono przez 2 godziny w temperaturze 120°C. Otrzymano modyfikator II.
P r z y k ł a d III.
Haloizyt poddano działaniu pola ultradźwiękowego o mocy 350 kHz przez 2 godziny. Tak przygotowany haloizyt w ilości 80 cz. wag. zmieszano z 20 cz. wag. cynkowej soli kopolimeru etylen-kwas 3 akrylowy produkcji DuPont, w postaci mlecznego granulatu o gęstości 0,94 g/cm3 i MFI = 4,0 g/10 min (190°C/2,16 kg) w 50 ml toluenu. Reakcję prowadzono przez 3 godziny w temperaturze 115°C w obecności 1 cz. wag bezwodnika. Otrzymano modyfikator III.
P r z y k ł a d y IV-XII. Otrzymywanie zmodyfikowanych utwardzonych kompozycji żywic epoksydowych.
Do kompozycji stosowano żywice Epidian 6. Żywicę epoksydową mieszano z modyfikatorem w temperaturze 70°C przez około 1 godzinę. Po schłodzeniu układu do temperatury 30°C dodawano utwardzacz i intensywnie mieszano przez 3-5 minut. Po wylaniu do form na kształtki do badań mechanicznych utwardzano w temperaturze 25°C przez 14 godzin, a następnie w suszarce w temperaturze 90°C przez 2 godziny.
Strukturę kompozycji badano stosując metody: spektroskopię w podczerwieni (FTIR) oraz skaningowy mikroskop elektronowy (SEM). Na widmach FTIR otrzymanych według wynalazku modyfikowanych żywic epoksydowych zarejestrowano zmianę długości fali charakterystycznych dla ugrupowa-1 -1 nia epoksydowego z 910 do 925 cm-1 i 1255 do 1232 cm-1, wskazuje to na zachodzącą modyfikację.
Poza tym zaobserwowano również zmianę długości falowej pasm charakterystycznych dla grupy akry-1 lowej z 1721 na 1715 cm-1. Na omawianych widmach FTIR obecne są też pasma przy długości falowej -1
1034 cm-1 świadczące o obecności haloizytu w utwardzonej żywicy epoksydowej. Mikrofotografie kompozycji żywica epoksydowa/utwardzacz/modyfikator obrazują strukturę heterofazową z bardzo dobrze zdyspergowanym napełniaczem.
Dodanie do żywicy epoksydowej haloizytu, zmodyfikowanego przy pomocy cynkowej soli kopolimeru etylen-kwas akrylowy, i następnie jej utwardzenie daje w wyniku produkt o znacznie lepszych właściwościach termicznych, potwierdzonych badaniami na różnicowym kalorymetrze skaningowym. Obserwuje się wzrost temperatury zeszklenia żywicy epoksydowej z 103°C (niemodyfikowana) do 114°C przy 4% dodatku modyfikatora haloizyt/cynkowa sól kopolimeru etylen-kwas akrylowy.
Obserwuje się również korzystny wpływ tego dodatku na wzrost odporności na uderzenie, bez pogorszenia pozostałych parametrów mechanicznych. Na przykład dodatek 2% wagowych modyfikatora w stosunku do układu żywica epoksydowa/utwardzacz powoduje 5-krotny wzrost udarności Charpy przy jednoczesnym 35% wzroście odporności na zginanie i 46% wzroście modułu sprężystości przy zginaniu.
W tabeli 1 zestawiono receptury kompozycji żywic epoksydowych z modyfikatorami I-III oraz ich właściwości mechaniczne po utwardzaniu.
T a b e l a 1. Receptury kompozycji epoksydowych i ich właściwości. Zastosowany utwardzacz TECZA - 12 cz. wag.
Nr przykładu Kompozycja: żywica epoksyd, modyfikator [cz.wag] Udarność Charpy [kJ/m2] Wytrzymałość na zginanie [MPa] Moduł sprężystości przy zginaniu [MPa]
1 2 3 4 5
Porównawczy Epidian 6 - 100 2,0 64 2370
IV Epidian 6 - 100 Modyfikator I - 2 7,5 73 2800
V Epidian 6 - 100 Modyfikator I - 4 7,9 78 2940
VI Epidian 6 - 100 Modyfikator I - 6 8,8 75 2450
VII Epidian 6 - 100 Modyfikator II - 2 9 87 3618
VIII Epidian 6 - 100 Modyfikator II - 4 9,5 89 3600
IX Epidian 6 - 100 Modyfikator II - 6 11 88 3530
X Epidian 6 - 100 Modyfikator III - 2 8,2 79 3132
PL 213 413 B1 cd. tabeli 1
1 2 3 4 5
XI Epidian 6 - 100 Modyfikator III - 4 8,9 83 3451
XII Epidian 6 - 100 Modyfikator III - 6 10 78 3336
P r z y k ł a d y XIII-XXIV. Otrzymywanie zmodyfikowanych kompozycji polistyrenowych. Do kompozycji stosowano polistyren niskoudarowy. Kompozyty na osnowie polistyrenowej otrzymano metodą w stopie w mieszalniku typu plastomer-Brabender w zakresie temperaturowym od 190 do 210°C z mieszaniny polistyrenu i modyfikatora, użytego w ilości od 2 do 6% wagowych w stosunku do 50 cz. wag. polimeru.
Dodatek do polistyrenu haloizytu zmodyfikowanego według wynalazku powoduje poprawę wytrzymałości mechanicznej, w tym m.in.: 3-krotny wzrost udarności Charpy (pomiar bez karbu) oraz wytrzymałości na zginanie przy 7-krotnym wzroście modułu sprężystości przy zginaniu. Takie wyniki sugerują wzmacniający wpływ zastosowanego zmodyfikowanego haloizytu na strukturę polistyrenu.
W tabeli 2 zestawiono receptury kompozycji polistyrenu z modyfikatorami I-III oraz ich właściwości mechaniczne.
T a b e l a 2. Receptury kompozycji polistyrenowych i ich właściwości.
Nr przykładu Kompozycja: polistyren modyfikator [cz. wag] Udarność Charpy [kJ/m2] Wytrzymałość na zginanie [MPa] Moduł sprężystości przy zginaniu [MPa]
Porównawczy PS-50 1,8 14 460
XIII PS-50 Modyfikator I - 1 2 20 1600
XIV PS-50 Modyfikator I - 2 2,4 24 1850
XV PS-50 Modyfikator I - 3 2,7 26 1990
XVI PS-50 Modyfikator II - 1 2,5 29 2700
XVII PS-50 Modyfikator II - 2 2,9 31,5 3048
XVIII PS-50 Modyfikator II - 3 3,8 34 3214
XIX PS-50 Modyfikator III - 1 2,3 27 2940
XX PS-50 Modyfikator III - 2 2,8 29 3100
XXI PS-50 Modyfikator III - 3 3,2 31 3150
Zastrzeżenia patentowe

Claims (8)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób wytwarzania modyfikatora do polimerów, znamienny tym, że mieszaninę haloizytu, poddanego wcześniej działaniu pola ultradźwiękowego, i cynkowej soli kopolimeru etylen-kwas akrylowy, która zawiera 10-20 części wagowych cynkowej soli kopolimeru etylen-kwas akrylowy w stosunku do 100 części wagowych tej mieszaniny, ogrzewa się w temperaturze do 120°C przez 2-3 godziny, w rozpuszczalniku aromatycznym, z dodatkiem bezwodnika kwasu organicznego jako katalizatora, po czym usuwa się rozpuszczalnik i z suchego produktu wytwarza się miałki proszek.
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że haloizyt poddaje się działaniu ultradźwięków o częstotliwości 250 - 350 kHz przez 2-3 godziny.
  3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako rozpuszczalnik stosuje się toluen.
    PL 213 413 B1
  4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się bezwodnik maleinowy.
  5. 5. Nanokompozyty polimerowe, znamienne tym, że zawierają od 2 do 6% wagowych w stosunku do polimeru, haloizytu poddanego uprzednio działaniu pola ultradźwiękowego i modyfikowanego przez ogrzewanie mieszaniny haloizytu i cynkowej soli kopolimeru etylen-kwas akrylowy, która zawiera 10-20 części wagowych cynkowej soli kopolimeru etylen-kwas akrylowy w stosunku do 100 części wagowych tej mieszaniny, w rozpuszczalniku aromatycznym, w temperaturze do 120°C, z dodatkiem bezwodnika kwasu organicznego jako katalizatora, następnie usunięcie rozpuszczalnika i sproszkowanie produktu.
  6. 6. Nanokompozyty polimerowe według zastrz. 5, znamienne tym, że stanowią nanokompozyty żywic epoksydowych.
  7. 7. Nanokompozyty polimerowe według zastrz. 5, znamienne tym, że stanowią nanokompozyty polistyrenu niskoudarowego.
  8. 8. Nanokompozyty polimerowe według zastrz. 5, znamienne tym, że zawierają modyfikowany cynkową solą kopolimeru etylen-kwas akrylowy haloizyt, poddany uprzednio działaniu ultradźwięków o częstotliwości 250 - 350 kHz przez 2-3 godziny.
PL390578A 2010-03-01 2010-03-01 Sposób wytwarzania modyfikatora do polimerów i nanokompozyty polimerowe PL213413B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL390578A PL213413B1 (pl) 2010-03-01 2010-03-01 Sposób wytwarzania modyfikatora do polimerów i nanokompozyty polimerowe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL390578A PL213413B1 (pl) 2010-03-01 2010-03-01 Sposób wytwarzania modyfikatora do polimerów i nanokompozyty polimerowe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL390578A1 PL390578A1 (pl) 2011-09-12
PL213413B1 true PL213413B1 (pl) 2013-02-28

Family

ID=44675067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL390578A PL213413B1 (pl) 2010-03-01 2010-03-01 Sposób wytwarzania modyfikatora do polimerów i nanokompozyty polimerowe

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL213413B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL390578A1 (pl) 2011-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Aziz et al. The epoxy resin system: function and role of curing agents
Ni et al. Morphology and thermal properties of inorganic–organic hybrids involving epoxy resin and polyhedral oligomeric silsesquioxanes
Neikirk et al. Thermomechanical behavior of hydrogen-bond based supramolecular poly (ε-caprolactone)-silica nanocomposites
Wang et al. Preparation of nucleotide-based microsphere and its application in intumescent flame retardant polypropylene
WO2013031039A1 (ja) 変性リグニンおよびそれを含有するフェノール樹脂成形材料
Amin et al. Preparation of different dendritic‐layered silicate nanocomposites
PL213413B1 (pl) Sposób wytwarzania modyfikatora do polimerów i nanokompozyty polimerowe
Gao et al. Terminal group effects of DOPO-conjugated flame retardant on polyamide 6: Thermal stability, flame retardancy and mechanical performances
TW202023942A (zh) 包含化學連結氟石墨衍生的奈米粒子之複合材料
Huang et al. Organic/inorganic hybrid bismaleimide resin with octa (aminophenyl) silsesquioxane
Zegaoui et al. Tailoring the desired properties of dicyanate ester of bisphenol-A/bisphenol-A based benzoxazine resin by silane-modified acacia catechu particles
Kang et al. Simultaneously strengthening and toughening soy protein isolate-based films using poly (ethylene glycol)-block-polystyrene (PEG-b-PS) nanoparticles
Wu et al. Enhancing the PLA crystallization rate by incorporating a polystyrene‐block‐poly (methyl methacrylate) block copolymer: Synergy of polystyrene and poly (methyl methacrylate) segments
Gao et al. Retracted: Microencapsulation of intumescent flame‐retardant agent and application to epoxy resins
Vijayakumar et al. Synthesis and thermal studies of bisphenol-A based bismaleimide: effect of nanoclays
Lai et al. Epoxy toughening using self-assembled nanofibrillar scaffolds formed by organogels
Zhou et al. The roles played by anionic and cationic species in the curing process of aromatic nitrile resins
PL213268B1 (pl) Sposób wytwarzania modyfikatora do polimerów i nanokompozyty polimerowe
Nour et al. Fire Behavior of HDPE Composite Based on Modified Clay with Phenol Formaldehyde Silane Resin
KR100489499B1 (ko) 말단 결합구조를 가지는 박리형 페놀수지-층상실리케이트나노복합체의 제조방법
RU2673292C1 (ru) Способ получения полиимидного композиционного материала, наполненного наноструктурированным карбидом кремния с модифицированной поверхностью
CN105924669B (zh) 一种粘土改性方法及利用该粘土制备聚合物复合物的方法
CN105885022B (zh) 一种新型粘土改性方法及利用该粘土制备聚合物复合材料的方法
Li et al. Environmentally friendly tannic acid-furfuryl alcohol-soybean isolate/casein composite foams reinforced with wood fibers
PL213256B1 (pl) Sposób wytwarzania modyfikatora do polistyrenu i nanokompozyty polistyrenowe