ПРИМЕНЕНИЕ МОДИФИКАТОРОВ УДАРОПРОЧНОСТИ С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ КАУЧУКА В ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ СОСТАВАХ
USE OF HIGH RUBBER IMPACT MODIFIERS IN THERMOPLASTIC FORMULATIONS

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к модификаторам ударопрочности типа ядро-оболочка с высоким содержанием каучука, способам применения модификаторов ударопрочности в термопластичных составах, особенно в составах на основе поливинилхлорида (PVC), и продуктам, полученным с помощью данных способов.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Поливинилхлорид (PVC) широко используют в таких видах применения как пленки, сайдинг, листы, труба, оконные профили, ограждение, настил и прокладка труб. Часто бывает, что PVC сам по себе является хрупким и не обладает подходящей прочностью при ударе для различных конечных применений. Для преодоления данного недостатка PVC часто смешивают с модификаторами ударопрочности, чтобы он был менее подвержен повреждению при ударе.
Известные модификаторы ударопрочности включают модификаторы ударопрочности типа ядро-оболочка и хлорированный полиэтилен (CPE). Модификаторы ударопрочности типа ядро-оболочка содержат относительно мягкое ʺядроʺ из каучука (например, полибутадиена), окруженное относительно жесткой ʺоболочкойʺ (например, поли(метилметакрилатом)). Процент по весу фазы каучука исходя из веса всей полимерной частицы типа ядро-оболочка обычно не превышает 90 процентов по весу, чтобы избежать снижения прочности покрытия ядра. Распространенной низкозатратной альтернативой модификаторам ударопрочности типа ядро-оболочка является хлорированный полиэтилен (CPE). Например, в патенте США № 3006889 раскрыты хлорированные полиэтилены, смешанные с PVC. Первоначально CPE применяли при повышенных уровнях загрузки, чтобы достичь эффективности, эквивалентной эффективности модификаторов ударопрочности типа ядро-оболочка. Однако последние достижения в технологии CPE сделали возможным применение CPE при уровнях загрузки, эквивалентных уровням загрузки модификаторов ударопрочности типа ядро-оболочка при более низких затратах.
Во многих случаях производители предпочли бы перейти от CPE к модификаторам ударопрочности типа ядро-оболочка для применения с их PVC-смолами, поскольку модификаторы ударопрочности типа ядро-оболочка обеспечивают много преимуществ, например, модификаторы ударопрочности типа ядро-оболочка могут выступать в роли смазывающих средств, и они обладают отличной прочностью при ударе, стойкостью к атмосферным воздействиям и способностью к переработке в широком диапазоне условий смешивания и экструзии (например, они обеспечивают производителям большую гибкость в регулировке различных параметров во время процесса составления смесей или смешивания, таких как периоды времени плавления). Несмотря на преимущества модификаторов ударопрочности типа ядро-оболочка, CPE более широко использовали вследствие его более низкой стоимости. Различные методы были предложены для улучшения прочности при ударе CPE в PVC-смолах, например, в патенте США № 5338803 и в заявке на европейский патент № 0343657. Однако остается потребность в экономически эффективных композициях и способах, которые позволят производителям заменить CPE на модификаторы ударопрочности типа ядро-оболочка в термопластичных составах, особенно в составах на основе PVC.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты осуществления настоящего изобретение относятся к композициям и способам, которые позволяют производителям экономически эффективно заменить CPE на модификаторы ударопрочности типа ядро-оболочка в термопластичных составах, особенно в составах на основе PVC. Варианты осуществления настоящего изобретения также относятся к продуктам, полученным с помощью данных способов.
Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к термопластичной композиции, содержащей, состоящей главным образом из или состоящей из термопластичной смолы (например, PVC-смолы) и менее чем 4,0 частей (например, от 1,0 частей до 3,0 частей или от 1,5 частей до 2,5 частей) модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка на 100 частей по весу термопластичной смолы, при этом модификатор ударопрочности типа ядро-оболочка имеет содержание каучука по меньшей мере 90 вес. % (например, от 90 вес. % до 96 вес. % или от 92 вес. % до 95 вес. %). Согласно предпочтительным вариантам осуществления продукт, полученный из композиции, имеет нормализованную среднюю ударную прочность, которая равна или больше нормализованной средней ударной прочности продукта, полученного из композиции, которая является идентичной, за исключением того, что она содержит по меньшей мере 3,5 частей CPE на 100 частей термопластичной смолы вместо модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка. Согласно конкретным вариантам осуществления композиция дополнительно содержит по меньшей мере один дополнительный ингредиент, выбранный из группы, состоящей из (i) по меньшей мере одного стабилизатора, (ii) по меньшей мере одного смазывающего средства, (iii) по меньшей мере одной технологической добавки, (iv) по меньшей мере одного минерального наполнителя и (v) их комбинации.
Варианты осуществления настоящего изобретения также относятся к способу получения термопластичной композиции, включающему, состоящему главным образом из или состоящему из смешивания термопластичной смолы (например, PVC-смолы) менее чем с 4,0 частей (например, от 1,0 частей до 3,0 частей или от 1,5 частей до 2,5 частей) модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка на 100 частей термопластичной смолы, при этом модификатор ударопрочности типа ядро-оболочка имеет содержание каучука по меньшей мере 90% (например, от 90 вес. % до 96 вес. % или от 92 вес. % до 95 вес. %). Согласно конкретным вариантам осуществления способ дополнительно включает стадию(стадии) смешивания по меньшей мере одного дополнительного ингредиента с термопластичной смолой и модификатором ударопрочности типа ядро-оболочка, при этом по меньшей мере один ингредиент выбран из группы, состоящей из (i) по меньшей мере одного стабилизатора, (ii) по меньшей мере одного смазывающего средства, (iii) по меньшей мере одной технологической добавки, (iv) по меньшей мере одного минерального наполнителя и (v) их комбинации.
Варианты осуществления настоящего изобретения также относятся к изделиям производства, содержащим вышеописанную термопластичную композицию, например, в форме трубы, напольного покрытия, вспененного материала, сайдинга, ограждения, панели для облицовки, настила, верхнего слоя сайдинга, оконной рамы или дверной рамы.
Настоящее изобретение предусматривает композиции и способы, которые позволяют производителям экономически эффективно заменить CPE на модификаторы ударопрочности типа ядро-оболочка в термопластичных составах. Заявители обнаружили, что модификаторы ударопрочности типа ядро-оболочка могут быть включены в термопластичные составы, особенно в составы на основе PVC, при более низких уровнях загрузки, чем ранее считалось возможным, в частности, когда содержание каучука составляет по меньшей мере 90 вес. %. Было обнаружено, что термопластичные составы согласно настоящей заявке со сниженными уровнями загрузки модификаторов ударопрочности типа ядро-оболочка (например, менее 4,0 частей модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка на 100 частей PVC-смолы) демонстрируют эквивалентную или улучшенную ударопрочность по сравнению с составами с обычными уровнями загрузки. Заявители дополнительно обнаружили, что содержание каучука в модификаторах ударопрочности типа ядро-оболочка можно увеличить до более высоких уровней, чем ранее было известно, без ухудшения покрытия оболочки, например, с содержанием каучука более 92 вес. %. Данные открытия позволили заявителям получить функционально эффективные модификаторы ударопрочности типа ядро-оболочка, которые также являются экономически эффективными и которые можно применять при частей уровня загрузки CPE без ухудшения механической прочности. Среди других преимуществ модификаторы ударопрочности типа ядро-оболочка также обеспечивают более широкий диапазон параметров обработки по сравнению с CPE.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Один аспект настоящего изобретения относится к термопластичной композиции, содержащей, состоящей главным образом из или состоящей из термопластичной смолы (предпочтительно PVC-смолы) и менее 4,0 частей модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка на 100 частей по весу термопластичной смолы, при этом модификатор ударопрочности типа ядро-оболочка имеет содержание каучука по меньшей мере 90 вес. %. Согласно предпочтительным вариантам осуществления продукт, полученный с помощью композиции, имеет нормализованную среднюю ударную прочность (средняя энергия повреждения на мил), которая равна или больше нормализованной средней ударной прочности продукта, полученного с помощью композиции, которая является идентичной, за исключением того, что она содержит по меньшей мере 3,5 частей CPE на 100 частей термопластичной смолы вместо модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка. Нормализованную среднюю ударную прочность (средняя энергия повреждения на мил) можно измерять, например, с помощью формирования термопластичной композиции в лист и осуществления испытания падающим грузом на ударопрочность с применением процедуры A ASTM D 4226 для расчета нормализованной средней энергии повреждения (нормализованной средней ударной прочности) каждой экструдированной композиции. Альтернативно можно использовать другие подходящие способы (например, ASTM D 256). Композицию можно сформировать в лист посредством экструзии композиции в лист с толщиной приблизительно 40 мил (например, с помощью добавления композиции в конический двухшнековый экструдер Brabender с 6 дюймовой щелевой экструзионной головкой с гибкой губкой и экструдирования композиции с настройками экструдера в зоне 1 172°C, в зоне 2 176°C, в зоне 3 183°C, в головке 182°C, скорость шнека 35 об./мин., и настройками питателя 55). В качестве альтернативы композицию можно сформировать в лист посредством (1) размола при 190°C, при этом скорость=25 об./мин., трение (соотношение скорости между первым и вторым вальцом)=1,20, зазор=0,36 дюйма, время размола 3 минуты; и разрезание и складывание материала на мельнице каждые 30 секунд после объединения со смесью; (2) удаления листа из мельницы, складывания листа в квадрат 6×6 и вставки его в 7×7x0,125 дюймовую раму с алюминиевыми листами; (3) прессование при 195°C в течение 2 минут при низком давлении, составляющем 5 тонн, 3 минуты при высоком давлении, составляющем 25 тонн; (4) переноса в охлаждаемый пресс; (5) охлаждения в течение 3,5 минут при низком давлении.

Модификаторы ударопрочности типа ядро-оболочка находятся в форме частиц, содержащих внутреннее эластомерное ядро (также называемое в данном документе как ядро из каучука) и по меньшей мере одну внешнюю термопластичную оболочку, расположенную на внутреннем эластомерном ядре. Применяемый в данном документе термин ʺсодержание каучукаʺ в частицах модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка относится к процентам по весу ядра из каучука в частицах исходя из общего веса частиц. Согласно конкретным вариантам осуществления размер частиц модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка, как правило, составляет менее 1 мкм; например, от приблизительно 50 нм до приблизительно 1000 нм, или от приблизительно 50 нм до приблизительно 500 нм, или от приблизительно 80 нм до приблизительно 700 нм, наиболее предпочтительно от приблизительно 90 нм до приблизительно 350 нм. Размер частицы можно измерять, например, с помощью NiComp Model 380 ZLS. Полимерные частицы типа ядро-оболочка обычно имеют сферическую форму, однако они могут иметь любую подходящую форму. В предпочтительных вариантах осуществления частицы модификатора типа ядро-оболочка, включенные в термопластичную композицию, имеют равные или фактически равные средние диаметры частиц (т. е. композиция не содержит более одной популяции частиц модификатора типа ядро-оболочка, обладающих разными средними диаметрами частиц).
Согласно конкретным вариантам осуществления модификатор ударопрочности типа ядро-оболочка имеет содержание каучука по меньшей мере 90 вес. %, или по меньшей мере 90,5 вес. %, или по меньшей мере 91 вес. %, или по меньшей мере 91,5 вес. %, или по меньшей мере 92 вес. %, или по меньшей мере 92,5 вес. %, или по меньшей мере 93 вес. %, или по меньшей мере 93,5 вес. %, или по меньшей мере 94 вес. %, или по меньшей мере 94,5 вес. %, или по меньшей мере 95 вес. %. Согласно альтернативным вариантам осуществления модификатор ударопрочности типа ядро-оболочка имеет содержание каучука от 90 вес. % до 97 вес. %, или от 90 вес. % до 96,5 вес. %, или от 90 вес. % до 96 вес. %, или от 90 вес. % до 95,5 вес. %, или от 90 вес. % до 95 вес. %, или от 91 вес. % до 97 вес. %, или от 91 вес. % до 96,5 вес. %, или от 91 вес. % до 96 вес. %, или от 91 вес. % до 95,5 вес. %, или от 91 вес. % до 95 вес. %, или от 92 вес. % до 97 вес. %, или от 92 вес. % до 96,5 вес. %, или от 92 вес. % до 96 вес. %, или от 92 вес. % до 95,5 вес. %, или от 92 вес. % до 95 вес. %. Согласно предпочтительным вариантам осуществления модификатор ударопрочности типа ядро-оболочка имеет содержание каучука от 90 вес. % до 96 вес. % или от 92 вес. % до 95 вес. %. Следует понимать, что модификаторы ударопрочности типа ядро-оболочка согласно настоящему изобретению содержат ядро из каучука и по меньшей мере одну внешнюю термопластичную оболочку (как описано в данном документе), таким образом, они имеют ʺсодержание каучукаʺ менее 100 вес. % (например, менее 99 вес. %, или менее 98 вес. %, или менее 97 вес. %, или менее 96 вес. %).
Согласно конкретным вариантам осуществления термопластичная композиция содержит менее 4,0 частей модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка на 100 частей термопластичной смолы, или менее 3,9 частей, или менее 3,8 частей, или менее 3,7 частей, или менее 3,6 частей, или менее 3,5 частей, или менее 3,4 частей, или менее 3,3 частей, или менее 3,2 частей, или менее 3,1 частей, или менее 3,0 частей, или менее 2,9 частей, или менее 2,8 частей, или менее 2,7 частей, или менее 2,6 частей, или менее 2,5 частей модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка на 100 частей термопластичной смолы. Например, термопластичная композиция может содержать от 1,0 частей до 3,9 частей, или от 1,0 частей до 3,8 частей, или от 1,0 частей до 3,7 частей, или от 1,0 частей до 3,6 частей, или от 1,0 частей до 3,5 частей, или от 1,0 частей до 3,4 частей, или от 1,0 частей до 3,3 частей, или от 1,0 частей до 3,2 частей, или от 1,0 частей до 3,1 частей, или от 1,0 частей до 3,0 частей, или от 1,0 частей до 3,0 частей, или от 1,0 частей до 2,9 частей, или от 1,0 частей до 2,8 частей, или от 1,0 частей до 2,7 частей, или от 1,0 частей до 2,6 частей, или от 1,5 частей до 2,5 частей, или от 1,5 частей до 3,9 частей, или от 1,5 частей до 3,8 частей, или от 1,5 частей до 3,7 частей, или от 1,5 частей до 3,6 частей, или от 1,5 частей до 3,5 частей, или от 1,5 частей до 3,4 частей, или от 1,5 частей до 3,3 частей, или от 1,5 частей до 3,2 частей, или от 1,5 частей до 3,1 частей, или от 1,5 частей до 3,0 частей, или предпочтительно от 1,0 частей до 3,0 частей, или наиболее предпочтительно от 1,5 частей до 2,5 частей модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка на 100 частей термопластичной смолы.
В предпочтительном варианте осуществления термопластичная смола представляет собой PVC или его смесь, используемую в применениях жесткого PVC. PVC-смола предпочтительно имеет значение K, которое находится в диапазоне от 40K до 100K, или средневесовой молекулярной массой, которая находится в диапазоне от 25000 Да до 200000 Да. Примеры эквивалентностей молекулярной массы для значения K, Mn и Mw для PVC представлены в следующей таблице.
Характеристическая вязкостьASTM D1234
Значение К1% в циклогексаноне
Среднечисловая молекулярная массаM<sub>n</sub> (x 10 <sup>-3</sup>)
Средневесовая молекулярная массаM<sub>w</sub> (x 10 <sup>-3</sup>)
0,42
45
15,0
30,0
0,47
48
18,0
36,0
0,52
50
20,0
40,0
0,57
53
22,5
45,0
0,62
55
25,0
50,0
0,67
57
27,5
55,0
0,73
59
30,5
61,0
0,78
61
33,0
67,0
0,83
63
36,0
72,0
0,88
65
38,5
78,0
0,92
67
41,0
82,5
0,98
69
44,0
89,5
1,03
70
47,0
95,0
1,08
72
50,0
101,0
1,13
74
52,5
107,5
1,21
76
57,0
117,0
1,30
79
62,5
128,5
1,40
82
68,5
141,0
1,60
87
81,0
168,0
1,80
92
93,5
195,0
Другие термопластики, которые могут быть пригодными, без ограничения включают полимеры и сополимеры алкил(мет)акрилатов, терполимеры акрилонитрил/бутадиен/стирола, сополимеры акрилонитрил/стирол/акрилата, поликарбонаты, сложные полиэфиры, такие как поли(бутилентерефталат) и поли(этилентерефталат), сополимеры метакрилат/бутадиен/стирола, ударопрочный полистирол, сополимеры акрилонитрил/акрилата, сополимеры акрилонитрил/метилметакрилата, полиолефины, хлорированный поли(винилхлорид) (CPVC), полиамиды, полиэфирамиды (PEBAX) или смеси вышеуказанных полимеров. Термопластичный полимер также может состоять из гомополимера галогенида винилидена, такого как 1,1-дихлорэтилена или 1,1-дифторэтилена. В настоящем изобретении также рассматривают биоразлагаемые полимеры, такие как полилактид или полигидроксибутират.
Любой тип модификаторов ударопрочности типа ядро-оболочка, известный из уровня техники, можно применять согласно с настоящим изобретением. В качестве примера ядро можно получать из гомополимеров изопрена или гомополимеров бутадиена, сополимеров изопрен-бутадиена, сополимеров изопрена не более чем с 98 вес. % винилового мономера и сополимеры бутадиена не более чем с 98 вес. % винилового мономера. Виниловый мономер может представлять собой стирол, алкилстирол, акрилонитрил, алкил(мет)акрилат, бутадиен или изопрен. Ядро сополимера типа ядро-оболочка может быть полностью или частично сшитым. По меньшей мере дифункциональные мономеры можно добавить во время получения ядра; данные мономеры можно выбрать из поли(мет)акриловых сложных эфиров полиолов, таких как бутиленди(мет)акрилат и триметилолпропантриметакрилат. Другие дифункциональные мономеры представляют собой, например, дивинилбензол, тривинилбензол, винилакрилат, винилметакрилат и триаллилцианурат. Ядро также можно сшить посредством введения в него, с помощью привитой сополимеризации или в качестве сомономера во время полимеризации, ненасыщенных функциональных мономеров, таких как ангидриды ненасыщенных карбоновых кислот, ненасыщенных карбоновых кислот и ненасыщенных эпоксидов. Следует упомянуть, в качестве примера, малеиновый ангидрид, (мет)акриловую кислоту и глицидилметакрилат. Сшивание можно также осуществлять посредством применения собственной реакционной способности мономеров, например диеновых мономеров.
В качестве примера оболочку(оболочки) можно получить из гомополимеров стирола, гомополимеров алкилстирола или гомополимеров метилметакрилата, или сополимеров, содержащих по меньшей мере 70 вес. % одного из вышеперечисленных мономеров и по меньшей мере один сомономер, выбранный из других вышеперечисленных мономеров, другой алкил(мет)акрилат, винилацетат и акрилонитрил. Оболочку можно функционализировать посредством введения в нее, с помощью привитой сополимеризации или в качестве сомономера во время полимеризации, ненасыщенных функциональных мономеров, таких как ангидриды ненасыщенных карбоновых кислот, ненасыщенных карбоновых кислот и ненасыщенных эпоксидов. Следует упомянуть, например, малеиновый ангидрид, (мет)акриловую кислоту, глицидилметакрилат, гидроксиэтилметакрилат и алкил(мет)акриламиды. В качестве примера следует упомянуть сополимеры типа ядро-оболочка, имеющие оболочку из полистирола, и сополимеры типа ядро-оболочка, имеющие оболочку из PMMA. Оболочка может также содержать имидные функциональные группы, либо посредством сополимеризации с малеимидом или посредством химической модификации PMMA с помощью первичного амина. Также существуют сополимеры типа ядро-оболочка, имеющие две оболочки, одну, полученную из полистирола, и другую, с внешней стороны, полученную из PMMA.
Неограничивающие примеры типов модификаторов ударопрочности типа ядро-оболочка, которые можно применять согласно с настоящим изобретением, включают сополимеры метакрилат-бутадиен-стирола (MBS), которые обычно имеют ядро, содержащее сополимер бутадиена и стирола, и оболочку, содержащую поли(метилметакрилат) (PMMA); сополимеры акрилонитрил-бутадиен-стирола (ABS); или акриловые модификаторы ударопрочности (AIM), которые обычно имеют акриловое ядро (например, из бутилакрилата или 2-этилгексилакрилата) и оболочку из PMMA.
Согласно другому варианту осуществления термопластичная композиция дополнительно содержит по меньшей мере один стабилизатор. Любой(любые) стабилизатор(стабилизаторы), подходящий(подходящие) для применения в термопластичных составах, содержащих модификаторы ударопрочности типа ядро-оболочка, можно включить в композиции согласно настоящему изобретению. Иллюстративные стабилизаторы известны из уровня техники. Неограничивающие примеры включают моно-, ди-, три- алкилолова/оловоорганические соединения, стабилизаторы на основе кальция/цинка, стабилизаторы на основе свинца, барий/кадмий с сульфатами, карбонатами, фенолятами, карбоксилатами, меркаптидами или без них и т. д. Количество стабилизатора(стабилизаторов), включенного в композицию, не имеет особых ограничений. Согласно конкретным вариантам осуществления композиция содержит от 0,1 до 10,0 частей стабилизатора(стабилизаторов), или от 0,2 до 7,5 частей стабилизатора(стабилизаторов), или от 0,25 до 5,0 частей стабилизатора(стабилизаторов) на 100 частей по весу термопластичной смолы.
Согласно другому варианту осуществления термопластичная композиция дополнительно содержит по меньшей мере одно смазывающее средство. Любое(любые) смазывающее средство(смазывающие средства), подходящее(подходящие) для применения в термопластичных составах, содержащих модификаторы ударопрочности типа ядро-оболочка, можно включить в композиции согласно настоящему изобретению. Иллюстративные смазывающие средства известны из уровня техники. Неограничивающие примеры включают стеарат кальция, жирные кислоты, соли жирных кислот, сложные эфиры (например, сложные эфиры полиолов, жирные спирты), бисстеарамид этилена (EBS), парафиновые воски, полиэтиленовые воски (например, оксиды полиэтиленового воска), OPE-воски, воски, полученные по процессу Фишера-Тропша и т. д. Количество смазывающего средства(смазывающих средств), включенного в композицию, не имеет особых ограничений. Согласно конкретным вариантам осуществления композиция содержит от 0,1 до 5,0 частей смазывающего средства(смазывающих средств), или от 0,1 до 4,0 частей смазывающего средства(смазывающих средств), или от 0,1 до 3,0 частей смазывающего средства(смазывающих средств) на 100 частей по весу термопластичной смолы.
per se

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения термопластичная композиция дополнительно содержит по меньшей мере одну технологическую добавку (т. e. по меньшей мере одну линейную технологическую добавку, отличную от типа ядро-оболочка). Из уровня техники известно, что разные типы технологических добавок по-разному влияют на термопластичные композиции, особенно на композиции на основе PVC. Например, некоторые технологические добавки способствуют плавлению термопластичной композиции (например, композиции на основе PVC), тогда как другие увеличивают прочность расплава или обеспечивают смазку. Сами по себе технологические добавки обычно не изменяют механические свойства композиции на основе PVC, но они могут увеличивать эффективность нагрева при сдвиге, и, таким образом, позволяют улучшить плавление PVC. Включение технологической добавки часто улучшает ударопрочность термопластичной композиции, но технологическая добавка являетсяотличной от модификатора(модификаторов) ударопрочности, включенного в композицию (т. е. технологическая добавка сама по себе не является модификатором ударопрочности ). Любую(любые) технологическую добавку(технологические добавки), подходящую(подходящие) для применения в термопластичных составах, особенно в составах на основе PVC, содержащих модификаторы ударопрочности типа ядро-оболочка, можно включить в композиции согласно настоящему изобретению. Иллюстративные технологические добавки известны из уровня техники. Неограничивающие примеры включают акриловые технологические добавки, такие как Plastistrength 530, 550, 551, 552, 557, 559, 576, 770 и L1000 (доступные от Arkema, Inc.).
Согласно конкретным вариантам осуществления модификаторы ударопрочности и технологическую добавку(технологические добавки) добавляют к термопластичной композиции в виде однородной смеси, полученной посредством совместного образования порошка из водных эмульсий, суспензий или взвесей модификатора ударопрочности и технологической добавки(технологических добавок). Их можно смешать вместе, например, посредством высушивания распылением, коагуляции, коагуляции при замораживании или посредством других известных способов. Неограничивающие примеры данных способов описаны в патенте США № 8378013 и в публикации патента США № 2011/0305862, которые включены в данный документ посредством ссылки. Согласно одному варианту осуществления композиция на основе PVC по настоящему изобретению содержит модификатор ударопрочности и по меньшей мере одну технологическую добавку, совместно высушенные распылением вместе.
Количество технологической добавки(технологических добавок), включенной в композицию, не имеет особых ограничений. Согласно конкретным вариантам осуществления композиция содержит от 0,1 до 10,0 частей технологической добавки(технологических добавок), или от 0,1 до 7,5 частей технологической добавки(технологических добавок), или от 0,1 до 5,0 частей технологической добавки(технологических добавок), или от 0,1 до 2,5 частей технологической добавки(технологических добавок) на 100 частей по весу термопластичной смолы.
3
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения термопластичная композиция дополнительно содержит по меньшей мере один минеральный наполнитель, такой как карбонат кальция (CaCO). Любой(любые) минеральный наполнитель(минеральные наполнители), подходящий(подходящие) для применения в термопластичных (например, на основе PVC) составах, содержащих модификаторы ударопрочности типа ядро-оболочка, можно включить в композиции по настоящему изобретению. Иллюстративные минеральные наполнители известны из уровня техники. Неограничивающие примеры включают измельченный природный карбонат кальция (GCC), осажденный карбонат кальция (PCC), наномерный PCC (NPCC), диоксид кремния (коллоидный или осажденный), глину, монтмориллонит (наноглина), цеолит, перлит и т. д. Количество минерального наполнителя(минеральных наполнителей), включенного в композицию, не имеет особых ограничений. Согласно конкретным вариантам осуществления композиция содержит от 0,1 до 40,0 частей минерального наполнителя(минеральных наполнителей), или от 0,1 до 35,0 частей минерального наполнителя(минеральных наполнителей), или от 0,1 до 30,0 частей минерального наполнителя(минеральных наполнителей), или от 0,1 до 25,0 частей минерального наполнителя(минеральных наполнителей), или от 0,1 до 20,0 частей минерального наполнителя(минеральных наполнителей), или от 0,1 до 15,0 частей минерального наполнителя(минеральных наполнителей), или от 0,1 до 10,0 частей минерального наполнителя(минеральных наполнителей), или от 0,1 до 5,0 частей минерального наполнителя(минеральных наполнителей), или от 0,1 до 2,5 частей минерального наполнителя(минеральных наполнителей) на 100 частей термопластичной смолы.
Согласно конкретным вариантам осуществления модификаторы ударопрочности и минеральный наполнитель(минеральные наполнители) добавляют к термопластичной композиции в виде однородной смеси, полученной посредством совместного образования порошка из водных эмульсий, суспензий или взвесей модификатора ударопрочности и минерального наполнителя(минеральных наполнителей). Однородная смесь может дополнительно содержать технологическую добавку(технологические добавки) (т. е. однородная смесь может содержать модификатор ударопрочности, минеральный наполнитель(минеральные наполнители) и технологическую добавку(технологические добавки)). Компоненты можно смешивать вместе, например, посредством высушивания распылением, коагуляции, коагуляции при замораживании или посредством других известных способов. Как указано выше, неограничивающие примеры данных способов описаны в патенте США № 8378013 и в публикации патента США № 2011/0305862. Согласно одному варианту осуществления композиция на основе PVC по настоящему изобретению содержит модификатор ударопрочности и по меньшей мере один минеральный наполнитель, совместно высушенные распылением вместе. Согласно другому варианту осуществления композиция на основе PVC по настоящему изобретению содержит модификатор ударопрочности, по меньшей мере одну технологическую добавку и по меньшей мере один минеральный наполнитель, совместно высушенные распылением вместе.

Согласно дополнительным вариантам осуществления термопластичная композиция содержит, состоит главным образом из или состоит из термопластичной (например, PVC) смолы, менее 4,0 частей модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка на 100 частей по весу термопластичной смолы (где модификатор ударопрочности типа ядро-оболочка имеет содержание каучука по меньшей мере 90 вес. %), по меньшей мере одной технологической добавки с низкой Tg (например, Plastistrength 576) и по меньшей мере одного минерального наполнителя. Технологическая добавка с низкой Tg может способствовать более быстрому плавлению, что позволяет увеличить содержание минерального наполнителя (например, карбоната кальция) в композиции на основе PVC. Как применяется в данном документе, технологическая добавка с низкой Tg представляет собой технологическую добавку, которая имеет Tg менее 90°C, как измерено посредством DSC по ASTM D3418 (температуры перехода полимера посредством дифференциальной сканирующей калориметрии).
Другие необязательные добавки, такие как теплостабилизаторы, внутренние и внешние смазывающие средства, добавки, увеличивающие прочность расплава, другие наполнители, пластификаторы, средства для повышения текучести, газообразователи и/или пигменты (например, диоксид титана), можно также включить в термопластичные композиции по настоящему изобретению. Количество добавки(добавок), включенной(включенных) в композицию, не имеет особых ограничений. Согласно конкретным вариантам осуществления композиция содержит от 0,1 до 40,0 частей добавки(добавок), или от 0,1 до 30,0 частей добавки(добавок), или от 0,1 до 20,0 частей добавки(добавок), или от 0,1 до 15,0 частей добавки(добавок), или от 0,1 до 10,0 частей добавки(добавок), или от 0,1 до 5,0 частей добавки(добавок), или от 0,1 до 2,5 частей добавки(добавок), или от 0,1 до 1,0 частей добавки(добавок) на 100 частей термопластичной смолы.
Согласно конкретным вариантам осуществления термопластичная композиция содержит, состоит главным образом из или состоит из термопластичной смолы (предпочтительно PVC), менее 4,0 частей (например, от 1,0 до 3,0 частей или от 1,5 до 2,5 частей) модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка на 100 частей термопластичной смолы, необязательно по меньшей мере одного стабилизатора, необязательно по меньшей мере одного смазывающего средства, необязательно по меньшей мере одной технологической добавки, необязательно по меньшей мере одного минерального наполнителя и необязательно по меньшей мере одной добавки дополнительного типа, где модификатор ударопрочности типа ядро-оболочка имеет содержание каучука по меньшей мере 90%. Согласно предпочтительному варианту осуществления термопластичная композиция содержит, состоит главным образом из или состоит из термопластичной смолы (предпочтительно PVC), менее 4,0 частей модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка на 100 частей PVC-смолы (с содержанием каучука по меньшей мере 90%), по меньшей мере одной технологической добавки и по меньшей мере одного минерального наполнителя (например, карбоната кальция). Согласно альтернативному варианту осуществления термопластичная композиция содержит, состоит главным образом из или состоит из термопластичной смолы (предпочтительно PVC), менее 4,0 частей модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка на 100 частей PVC- смолы (с содержанием каучука по меньшей мере 90%) и по меньшей мере одного дополнительного ингредиента, выбранного из группы, состоящей из (i) по меньшей мере одного стабилизатора, (ii) по меньшей мере одного смазывающего средства, (iii) по меньшей мере одной технологической добавки, (iv) по меньшей мере одного минерального наполнителя и (v) их комбинации.
Дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают изделия производства, полученные из термопластичной композиции по настоящему изобретению (например, посредством литья под давлением, экструзии, штранг-прессования, формования раздувом, вспенивания и горячего формования и т. д.). Неограничивающие примеры изделий производства включают трубу, вспененный материал, сайдинг, ограждение, панель для облицовки, настил, верхний слой сайдинга, оконные профили, дверные профили и т. д.
Дополнительные аспекты настоящего изобретения относятся к способам получения термопластичных композиций и изделий производства, описанных в данном документе. Термопластичную композицию можно составить с помощью любого способа, известного из уровня техники, как правило, в виде сухой смеси компонентов, которые смешаны до получения однородной массы, и сформировать в изделия производства посредством традиционных методик формования из расплава (например, литья под давлением, экструзии, штранг-прессования, формования раздувом, вспенивания и горячего формования и т. д.). Согласно одному варианту осуществления способ получения термопластичной композиции включает, состоит главным образом из или состоит из смешивания термопластичной смолы (предпочтительно PVC смолы) с менее 4,0 частей (например, от 1,0 до 3,0 частей или от 1,5 до 2,5 частей) модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка на 100 частей PVC-смолы, где модификатор ударопрочности типа ядро-оболочка имеет содержание каучука по меньшей мере 90% (например, от 90 вес. % до 96 вес. % или от 92 вес. % до 95 вес. %). Способ может дополнительно включать стадию(стадии) смешивания по меньшей мере одного дополнительного ингредиента с термопластичной смолой и модификатором ударопрочности типа ядро-оболочка, где по меньшей мере один ингредиент выбран из группы, состоящей из (i) по меньшей мере одного стабилизатора, (ii) по меньшей мере одного смазывающего средства, (iii) по меньшей мере одной технологической добавки, (iv) по меньшей мере одного минерального наполнителя и (v) их комбинации. Способ может дополнительно включать стадию экструдирования термопластичной композиции с получением изделия (например, трубы, напольного покрытия, вспененного материала, сайдинга, ограждения, панели для облицовки, настила, верхнего слоя сайдинга, оконной рамы, дверной рамы и т. д.).
При увеличении весовой доли ядра из каучука в модификаторе ударопрочности типа ядро-оболочка обычно наблюдают соответствующее снижение весовой доли, толщины и жесткости внешней полимерной оболочки. Если оболочка станет слишком тонкой, она не сможет достаточно покрыть ядро из каучука. Недостаточное покрытие оболочкой может привести к проблемам, в том числе к снижению прочности при ударе в полимерных смесях. Другой аспект настоящего изобретения относится к композиции на основе модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка, содержащей, состоящей главным образом из или состоящей из частиц модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка, имеющих содержание каучука более 92 вес. % частиц модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка в композиции, или более 93 вес. %, или более 94 вес. %. Согласно другим вариантам осуществления частицы модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка имеют содержание каучука от 92,5 вес. % до 97 вес. % частиц модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка, или от 93 вес. % до 96 вес. %, или от 94 вес. % до 96 вес. %, или приблизительно 95 вес. %. Как указано в данном документе, любой тип модификаторов ударопрочности типа ядро-оболочка, известный из уровня техники, можно применять согласно с настоящим изобретением, например, сополимеры метакрилат-бутадиен-стирола (MBS), сополимеры акрилонитрил-бутадиен-стирола (ABS) или акриловые модификаторы ударопрочности (AIM).
Согласно предпочтительным вариантам осуществления частицы модификатора типа ядро-оболочка имеют равные или по сути равные средние диаметры частиц (т. е. композиция не содержит более одной популяции частиц модификатора типа ядро-оболочка, обладающих разными средними диаметрами частиц). Это отличается от модификаторов ударопрочности типа ядро-оболочка, описанных в патенте США № 6639012, которые обеспечены в двух различных популяциях, при этом средний диаметр частиц первой популяции является по меньшей мере на 50 процентов больше, чем средний диаметр частиц второй популяции частиц. Согласно с настоящим изобретением частицы модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка предпочтительно изготовлены с помощью полунепрерывного процесса (вместо периодического процесса, как описано в патенте США № 6639012) для получения одной популяции частиц вместо двух популяций частиц, имеющих разные средние диаметры частиц.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения композиция на основе модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка дополнительно содержит по меньшей мере одну технологическую добавку. Как указано в данном документе, любую(любые) технологическую добавку(технологические добавки), подходящую(подходящие) для применения в термопластичных составах, содержащих модификаторы ударопрочности типа ядро-оболочка, можно включить в композиции согласно настоящему изобретению. Иллюстративные технологические добавки известны из уровня техники. Неограничивающие примеры включают акриловые технологические добавки, такие как Plastistrength 530, 550, 551, 552, 557, 559, 576, 770 и L1000 (доступные от Arkema, Inc.). Согласно конкретному варианту осуществления композиция на основе модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка содержит, состоит главным образом из или состоит из частиц модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка, имеющих содержание каучука более 92 вес. % частиц модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка в композиции (например, более 93 вес. %, более 94 вес. %, от 92,5 вес. % до 97 вес. %, от 93 вес. % до 96 вес. %, от 94 вес. % до 96 вес. % или приблизительно 95 вес. %), и по меньшей мере одной технологической добавки. Как описано в данном документе, технологическая добавка(технологические добавки) может(могут) быть представлена(представлены) в виде однородной смеси с модификатором ударопрочности типа ядро-оболочка (например, посредством совместного высушивания распылением модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка и технологической добавки(технологических добавок)).
3
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения композиция на основе модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка дополнительно содержит по меньшей мере один минеральный наполнитель, такой как карбонат кальция (CaCO). Как указано в данном документе, любой(любые) минеральный наполнитель(минеральные наполнители), подходящий(подходящие) для применения в составах на основе PVC, содержащих модификаторы ударопрочности типа ядро-оболочка, можно включить в композиции согласно настоящему изобретению. Как описано в данном документе, минеральный наполнитель(минеральные наполнители) может(могут) быть представлен(представлены) в виде однородной смеси с модификатором ударопрочности типа ядро-оболочка (например, посредством совместного высушивания распылением модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка и минерального наполнителя(минеральных наполнителей)). Иллюстративные минеральные наполнители известны из уровня техники. Согласно конкретному варианту осуществления композиция на основе модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка содержит, состоит главным образом из или состоит из частиц модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка, имеющих содержание каучука более 92 вес. % частиц модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка в композиции (например, более 93 вес. %, более 94 вес. %, от 92,5 вес. % до 97 вес. %, от 93 вес. % до 96 вес. %, от 94 вес. % до 96 вес. % или приблизительно 95 вес. %), по меньшей мере одного минерального наполнителя и необязательно по меньшей мере одной технологической добавки.
Другие необязательные добавки, такие как теплостабилизаторы, внутренние и внешние смазывающие средства, добавки, увеличивающие прочность расплава, другие наполнители, средства для повышения текучести и/или пигменты, можно также включить в композиции на основе модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка согласно настоящему изобретению. Согласно одному варианту осуществления композиция на основе модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка содержит, состоит главным образом из или состоит из частиц модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка, имеющих содержание каучука более 92 вес. % частиц модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка в композиции (например, более 93 вес. %, более 94 вес. %, от 92,5 вес. % до 97 вес. %, от 93 вес. % до 96 вес. %, от 94 вес. % до 96 вес. % или приблизительно 95 вес. %), необязательно по меньшей мере одного минерального наполнителя, необязательно по меньшей мере одной технологической добавки и по меньшей мере одной необязательной добавки. Количество каждого компонента, включенного в композиции на основе модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка, не имеет особых ограничений. Согласно конкретным вариантам осуществления композиция содержит от 50 вес. % до 99 вес. % частиц модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка, от 1 вес. % до 50 вес. % по меньшей мере одной технологической добавки, от 0 вес. % до 50 вес. % по меньшей мере одного минерального наполнителя, от 0 вес. % до 20 вес. % по меньшей мере одной добавки, исходя из общего веса композиции.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения предусмотрена композиция на основе смолы, содержащая термопластичную смолу, и композиция на основе модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка, как описано в данном документе (например, композиция на основе модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка, которая содержит, состоит главным образом из или состоит из частиц модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка, имеющих содержание каучука более 92 вес. % частиц модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка в композиции, необязательно по меньшей мере одного минерального наполнителя, необязательно по меньшей мере одной технологической добавки и необязательно по меньшей мере одной добавки). В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере одна термопластичная смола представляет собой PVC или его смесь, используемую в применениях жесткого PVC.
Варианты осуществления, описанные в данном документе, предназначены для иллюстрации настоящего изобретения и не являются его ограничениями. Специалисту в данной области техники будет понятно, что модификации вариантов осуществления и примеры настоящего раскрытия могут быть осуществлены без отступления от объема настоящего раскрытия.
Варианты осуществления настоящего изобретения описаны выше с использованием термина ʺсодержащийʺ и его вариаций. Однако термин ʺсодержащийʺ может быть замещен по желанию авторов изобретения в любом из вариантов осуществления, описанных в данном документе, на ʺсостоящий изʺ и ʺсостоящий главным образом изʺ без отступления от объема настоящего изобретения. Если не указано иное, то все значения, приведенные в данном документе, предполагают до включительно и включают указанные начальные точки и конечные точки.
Следующие примеры дополнительно иллюстрируют варианты осуществления настоящего изобретения и должны толковаться как иллюстративные, а не ограничивающие его.
ПРИМЕРЫ
Как применяется в данном документе, технологическая добавка с высокой молекулярной массой имеет средневесовую молекулярную массу более 5000000 Да, технологическая добавка со средней молекулярной массой имеет молекулярную массу от приблизительно 1000000 Да до приблизительно 5000000 Да, и технологическая добавка с низкой молекулярной массой имеет молекулярную массу менее 1000000 Да.
Согласно варианту осуществления состав на основе PVC по настоящему изобретению содержит, состоит главным образом из или состоит из следующих компонентов:
PVC-смолы (100 частей)
Стабилизатор(стабилизаторы) (0,25-5,0 частей)
Упаковка со смазывающим средством:
1. Стеарат кальция (0,0-3,0 частей)
2. Парафиновый воск (0,0-3,0 частей)
3. Окисленный полиэтиленовый воск (0,0-3,0 частей)
Модификатор(модификаторы) ударопрочности типа ядро-оболочка (0,25-3,5 частей)
Технологическая добавка(технологические добавки) (0,0-5,0 частей)
Смазывающая технологическая добавка(смазывающие технологические добавки) (0,0-5,0 частей)
Карбонат кальция (0,0-35,0 частей)
Диоксид титана (0,0-15 частей)
В варианте осуществления композиция согласно настоящему изобретению, которую можно применять в изготовлении подложки для сайдинга или подложки для ограждения, содержит, состоит главным образом из или состоит из следующих компонентов (модификатор ударопрочности типа ядро-оболочка, технологическую добавку(технологические добавки) и карбонат кальция можно необязательно включать в виде однородной смеси, которую совместно высушили распылением вместе):
Компоненты
phr
Диапазон
PVC-5385, K65 (доступный от Axiall/Georgia Gulf)
100,0
Thermolite<sup></sup> 140 (стабилизатор, доступный от PMC)
1,0
0,5-1,5
Стеарат кальция
1,2
0,5-1,5
Rheolub<sup></sup> 165 (смазывающее средство, доступное от Honeywell)
1,1
0,5-1,5
AC<sup></sup> 629A (смазывающее средство, доступное от Honeywell)
0,1
0,0-0,5
Durastrength 350 (акриловый модификатор ударопрочности типа ядро-оболочка с 90 вес. % содержанием каучука, доступный от Arkema, Inc.)
3,0
1,5-3,5
Plastistrength 530 (технологическая добавка с высокой молекулярной массой, доступная от Arkema, Inc.)
0,5
0,1-1,5
P770 (технологическая добавка с низкой молекулярной массой, доступная от Arkema, Inc.)
0,4
0,0-1,5
CaCO<sub>3</sub> (UFT, доступный от Omya)
15,0
10-25
TiO<sub>2</sub> (TiONA<sup></sup> RCL-4)
3,0
1-5
Всего
125,3
Согласно варианту осуществления композиция по настоящему изобретению, которую можно применять для изготовления оконного профиля или верхнего слоя сайдинга, содержит, состоит главным образом из или состоит из следующих компонентов (модификатор ударопрочности типа ядро-оболочка, технологическую добавку(технологические добавки) и карбонат кальция можно необязательно включать в виде однородной смеси, которую совместно высушили распылением вместе):
Компоненты
phr
Диапазон
PVC-5385, K65 (доступный от Axiall/Georgia Gulf)
100,0
Thermolite<sup></sup> 179 для оконных профилей (стабилизатор, доступный от PMC); или Thermolite<sup></sup> 161 для верхнего слоя сайдинга (стабилизатор, доступный от PMC)
1,0
0,7-1,5
Стеарат кальция
1,2
0,9-1,5
Rheolub<sup></sup> 165 (смазывающее средство, доступное от Honeywell)
1,0
0,5-1,5
AC<sup></sup> 629A (смазывающее средство, доступное от Honeywell)
0,1
0,0-0,5
Durastrength 350 (акриловый модификатор ударопрочности типа ядро-оболочка с 90 вес. % содержанием каучука, доступный от Arkema, Inc.)
3,5
1,5-3,5
Plastistrength 530 (технологическая добавка с высокой молекулярной массой, доступная от Arkema, Inc.)
0,6
0,4-0,8
P770 (технологическая добавка с низкой молекулярной массой, доступная от Arkema, Inc.)
0,4
0,0-0,6
CaCO<sub>3</sub> (UFT, доступный от Omya)
5,0
3-8
TiO<sub>2</sub> (TiONA<sup></sup> RCL-4)
10,0
9-12
Всего
122,8
Согласно варианту осуществления композиция по настоящему изобретению, которую можно применять для изготовления подложки для сайдинга, содержит, состоит главным образом из или состоит из следующих компонентов (модификатор ударопрочности типа ядро-оболочка, технологическую добавку(технологические добавки) и карбонат кальция можно необязательно включать в виде однородной смеси, которую совместно высушивали распылением вместе):
Компоненты
phr
Диапазон
PVC-5385, K65 (доступный от Axiall/Georgia Gulf)
100,0
Thermolite<sup></sup> 140 (стабилизатор, доступный от PMC)
1,0
0,7-1,5
Стеарат кальция
1,2
0,9-1,5
Rheolub<sup></sup> 165 (смазывающее средство, доступное от Honeywell)
1,0
0,5-1,5
AC<sup></sup> 629A (смазывающее средство, доступное от Honeywell)
0,1
0,0-0,5
Durastrength 350 (акриловый модификатор ударопрочности типа ядро-оболочка с 90 вес. % содержанием каучука, доступный от Arkema, Inc.)
2,0
1,5-3,5
Plastistrength 576 (технологическая добавка с низкой Tg, с высокой молекулярной массой, доступная от Arkema, Inc.)
0,2
0,0-3,0
CaCO<sub>3</sub> (UFT, доступный от Omya)
12,0
1-30
TiO<sub>2</sub> (TiONA<sup></sup> RCL-4)
0,5
0,1-5
Всего
118,0
В таблицах 1-3 ниже описаны цвета и блеск экструдированных листов (таблица 1), ударопрочность (таблица 2) и время обработки (таблица 3) для составов на основе PVC, которые являются идентичными, за исключением следующих модификаторов ударопрочности или комбинации модификаторов ударопрочности, как указано в таблицах:
D3000=однородная смесь модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка, технологической добавки и карбоната кальция, высушенных вместе при помощи совместного распыления (доступная от Arkema, Inc.);
PD1133=однородная смесь модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка, технологической добавки и карбоната кальция, высушенных вместе при помощи совместного распыления (доступная от Arkema, Inc.);
CPE=хлорированный полиэтилен;
P530=Plastistrength 530 технологическая добавка с высокой молекулярной массой (Arkema, Inc.);
D350=Durastrength 350 (Arkema, Inc.) акриловый модификатор ударопрочности с 90 вес. % содержанием каучука; и
P576=Plastistrength 576 технологическая добавка с низкой Tg, с высокой молекулярной массой (Arkema, Inc.).
В таблице 1 ниже используются следующие сокращения:
Количество IM (модификатора ударопрочности)=количество частей модификатора ударопрочности на 100 частей PVC-смолы;
Количество PA (технологической добавки)=количество частей технологической добавки на 100 частей PVC-смолы;
L=Hunter L;
A=Hunter A;
B=Hunter B;
Yl=показатель желтого; и
20°, 60° и 85°=угол измерения блеска.
Таблица 1 (конический двухшнековый экструдер Brabender с 40 мил 6 дюймовой щелевой экструзионной головкой)
Образец
Количество IM (phr)
Количество PA (phr)
L
A
В
Yl
1
D3000
3,0
89,46
-0,73
4,50
8,41
2
3,5
89,52
-0,74
4,60
8,60
3
4,0
89,51
-0,76
4,65
8,69
4
PD1133
3 0
89,56
-0,62
4,41
8,31
5
3,5
89,46
-0,78
4,61
8,60
6
4,0
89,49
-0,77
4,53
8,43
7
CPE
3,0
89,05
-0,84
5,14
9,65
8
3,5
89,19
-0,83
5,22
9,80
9
4,0
89,10
-0,75
5,03
9,49
10
CPE +P530
3,0
0,5
89,25
-0,81
5,15
9,67
11
3 5
0,5
89,22
-0,82
5,24
9,85
12
4,0
0,5
89,13
-0,84
5,27
9,90
13
D350
2,0
89,48
-0,73
4,52
8,45
14
D350+P576
2,0
0,4
89,61
-0,78
4,64
8,64
15
D350+P576
3,0
0,2
89,62
-0,81
4,67
8,67
16
D350
4,0
89,63
-0,85
4,71
8,73
17
D350+P576
4,0
0,4
89,68
-0,84
4,72
8,74
1S
D350+P530
2,0
0,4
89,56
-0,77
4,58
8,53
19
D350+P530
3,0
0,2
89,62
-0,78
4,55
8,45
20
D350+P530
4,0
0,4
89,63
-0,78
4,50
8,36
Таблица 1 (продолжение)
Проводили испытание падающим грузом на ударопрочность с применением процедуры A ASTM D 4226 для определения нормализованной средней энергии повреждения (нормализованной средней ударной прочности) каждой экструдированной композиции, показанной ниже.
В таблице 2 ниже используются следующие сокращения:
Количество IM (модификатора ударопрочности)=количество частей модификатора ударопрочности на 100 частей PVC-смолы;
Количество PA (технологической добавки)=количество частей технологической добавки на 100 частей PVC-смолы;
MFE=Средняя энергия повреждения;
Толщина=толщина пленки (в мил);
MFE/мил=Средняя энергия повреждения на мил.
Таблица 2 (конический двухшнековый экструдер Brabender с 40 мил 6-ти дюймовой щелевой экструзионной головкой/ испытание падающим грузом на ударопрочность по Гарднеру, вес 8 фунтов, ½ дюймовый молот)
<b>Образец</b>
<b>Количество IM (phr)</b>
<b>Количество PA (phr)</b>
MFE
<b>s.d.</b>
<b>Толщина</b>
<b>MFE/мил</b>
<b>s.d.</b>
1
D3000
3,0
88,80
8,67
40,0
2,22
0,22
2
3,5
86,67
11,90
39,0
2,22
0,31
3
4,0
89,33
11,90
39,0
2,29
0,31
<b>4</b>
<b>PD1133</b>
<b>3,0</b>
92,00
16,58
41,0
2,24
0,40
5
<b>3,5</b>
94,67
6,14
39,0
2,43
0,16
<b>6</b>
<b>4,0</b>
97,33
9,02
40,0
2,43
0,23
7
<b>CPE</b>
3,0
112,44
3,58
43,0
2,61
0,08
8
3,5
106,22
2,62
42,0
2,53
0,06
9
4,0
115,20
4,13
42,0
2,74
0,10
<b>10</b>
<b>CPE +P530</b>
<b>3,0</b>
<b>0,5</b>
110,40
5,69
41,0
2,69
0,14
<b>11</b>
<b>3,5</b>
<b>0,5</b>
113,60
3,10
41,0
2,77
0,08
<b>12</b>
<b>4,0</b>
<b>0,5</b>
113,60
5,69
42,0
2,70
0,14
13
D350
2,0
108,00
2,97
41,0
2,63
0,07
14
D350+P576
2,0
0,4
105,33
6,14
40,0
2,63
0,15
15
D350+P576
3,0
0,2
110,40
3,10
40,0
2,76
0,08
<b>16</b>
D350
4,0
112,44
3,58
41,0
2,74
0,09
<b>17</b>
D350+P576
4,0
0,4
112,44
3,58
41,0
2,74
0,09
<b>18</b>
D350+P530
2,0
0,4
114,40
5,04
41,0
2,79
0,12
19
D350+P530
3,0
0,2
111,20
3,49
41,0
2,71
0,09
20
D350+P530
4,0
0,4
115,20
4,13
41,0
2,81
0,10
Данные из таблицы 2 показали, что составы на основе PVC, которые содержат менее 4 частей модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка на 100 частей PVC-смолы, способны обеспечивать более высокие значения средней энергии повреждения (MFE) на мил по сравнению с составами на основе PVC, которые содержат 4,0 частей CPE на 100 частей PVC-смолы. Например, образец 15 (3,0 частей модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка), образец 18 (2,0 частей модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка) и образец 19 (3,0 частей модификатора ударопрочности типа ядро-оболочка) обеспечили значения MFE/мил, составляющие 2,76, 2,79 и 2,71 соответственно, по сравнению с образцом 12 (4,0 частей CPE), который обеспечил значение MFE/мил, составляющее 2,70.
В таблице 3 ниже приведены комбинации добавок при различных уровнях загрузки, измеренные на крутильном вискозиметре Brabender, следуя ASTM D2538. В данном анализе время плавления измеряли как разницу между пиком сжимания и пиком плавления, момент вращения при плавлении измеряли как высоту пика плавления, а равновесный момент вращения (момент вращения EQ) измеряли как момент вращения после плавления, когда наклон графика момент вращения/температура равняется нулю. Объемную плотность измеряли с применением ASTM D1895.
Таблица 3
Barbender, плавление при 170°С
<b>Образец</b>
<b>Количество IM (phr)</b>
<b>Количество PA (phr)</b>
<b>Объемная плотность (г/100cc)</b>
<b>Время плавления (мин.)</b>
<b>Момент вращения при плавлении (м-г)</b>
<b>Момент вращения EQ (м-г)</b>
<b>3</b>
<b>D3000</b>
<b>4,0</b>
<b>68,2</b>
<b>1,03</b>
<b>3436</b>
<b>2830</b>
<b>6</b>
<b>PD1133</b>
<b>4,0</b>
<b>9</b>
<b>CPЕ</b>
<b>4,0</b>
<b>68,0</b>
<b>0,63</b>
<b>3628</b>
<b>2763</b>
<b>12</b>
<b>CPЕ+P530</b>
<b>4,0</b>
<b>0,5</b>
<b>68,0</b>
<b>0,67</b>
<b>3745</b>
<b>2682</b>
<b>13</b>
<b>D350</b>
<b>2,0</b>
<b>68,2</b>
<b>1,20</b>
<b>3395</b>
<b>2810</b>
<b>14</b>
<b>D350+P576</b>
<b>2,0</b>
<b>0,4</b>
<b>68,2</b>
<b>1,13</b>
<b>3613</b>
<b>2887</b>
<b>15</b>
<b>D350+P576</b>
<b>3,0</b>
<b>0,2</b>
<b>68,0</b>
<b>1,07</b>
<b>3605</b>
<b>2879</b>
<b>16</b>
<b>D350</b>
<b>4,0</b>
<b>68,0</b>
<b>0,87</b>
<b>3621</b>
<b>2925</b>
<b>17</b>
<b>D350+P576</b>
<b>4,0</b>
<b>0,4</b>
<b>68,0</b>
<b>0,87</b>
<b>3800</b>
<b>2768</b>
<b>18</b>
<b>D350+P530</b>
<b>2,0</b>
<b>0,4</b>
<b>68,0</b>
<b>1,13</b>
<b>3499</b>
<b>2773</b>
<b>19</b>
<b>D350+P530</b>
<b>3,0</b>
<b>0,2</b>
<b>68,1</b>
<b>0,90</b>
<b>3556</b>
<b>2785</b>
<b>20</b>
<b>D350+P530</b>
<b>4,0</b>
<b>04</b>
<b>68,0</b>
<b>0,87</b>
<b>3734</b>
<b>2712</b>
Barbender, плавление при 190°С
<b>Образец</b>
<b>Количество IM (phr)</b>
<b>Количество PA (phr)</b>
<b>Объемная плотность (г/100cc)</b>
<b>Время плавления (мин.)</b>
<b>Момент вращения при плавлении (м-г)</b>
<b>Момент вращения EQ (м-г)</b>
<b>3</b>
<b>D3000</b>
<b>4,0</b>
<b>68,2</b>
<b>0,57</b>
<b>3203</b>
<b>2216</b>
<b>6</b>
<b>PD1133</b>
<b>4,0</b>
<b>9</b>
<b>CPE</b>
<b>4,0</b>
<b>68,0</b>
<b>0,33</b>
<b>3648</b>
<b>2294</b>
<b>12</b>
<b>CPE+P530</b>
<b>4,0</b>
<b>0,5</b>
<b>68,0</b>
<b>0,34</b>
<b>3639</b>
<b>2284</b>
<b>13</b>
<b>D350</b>
<b>2,0</b>
<b>68,2</b>
<b>0,57</b>
<b>3160</b>
<b>2176</b>
<b>14</b>
<b>D350+P576</b>
<b>2,0</b>
<b>0,4</b>
<b>68,2</b>
<b>0,57</b>
<b>3207</b>
<b>2229</b>
<b>15</b>
<b>D350+P576</b>
<b>3,0</b>
<b>0,2</b>
<b>68,0</b>
<b>0,50</b>
<b>3356</b>
<b>2204</b>
<b>l6</b>
<b>D350</b>
<b>4,0</b>
<b>68,0</b>
<b>0,53</b>
<b>3332</b>
<b>2175</b>
<b>17</b>
<b>D350+P576</b>
<b>4,0</b>
<b>0,4</b>
<b>68,0</b>
<b>0,50</b>
<b>3477</b>
<b>2209</b>
<b>18</b>
<b>D350+P530</b>
<b>2,0</b>
<b>0,4</b>
<b>68,0</b>
<b>0,53</b>
<b>3182</b>
<b>2169</b>
<b>19</b>
<b>D350+P530</b>
<b>3,0</b>
<b>0,2</b>
<b>68,1</b>
<b>0,53</b>
<b>3264</b>
<b>2172</b>
<b>20</b>
<b>D350+P530</b>
<b>4,0</b>
<b>0,4</b>
<b>68,0</b>
<b>0,47</b>
<b>3411</b>
<b>2182</b>