Способ получения однородной дисперсии арамидных волокон и полимера

Номер патента: 7073

Опубликовано: 30.06.2005

Авторы: ВЕРЧЕЗИ, Джорджо, П., ЖАКОБ, Жан Пьер, КУДРЕ-МАУРО, Никола

Есть еще 2 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве арамИднь 1 х волокон Используют волокна Из мета-арамида.6. Способ получения однородной композиции Из коротких арамИднь 1 х волокон длиной О,1-8,О мм И экструдируемого полимера, содержащей 15-99 мас. полимера И 1-85 мас. арамИднь 1 х волокон, включающий стадииа) непрерывного введения с постоянной скоростью в экструдер арамИднь 1 х волокон с содержанием легколетучей жидкости 20-85 от веса волоконЬ) непрерывного введения полимера в экструдер в точке, расположенной по ходу технологического процесса после точки введения арамИднь 1 х волоконс) смешивания полимера И арамИднь 1 х волокон в экструдере с получением однородной композиции И(1) вь 1 веденИя композиции Из экструдера.7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что в качестве арамИднь 1 х волокон ИСПОЛЬЗУЮТ фИбрИллИрованную арамидную волокнистую массу.8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что в качестве арамИднь 1 х волокон ИСПОЛЬЗУЮТ обрезки арамИднь 1 х волокон.9. Способ по п. 6, отличающийся тем, что в качестве арамИднь 1 х волокон Используют волокна Из пара-арамида.10. Способ по п. 6, отличающийся тем, что в качестве арамИднь 1 х волокон Используют волокна Из мета-арамида.11. Продукт, полученный способом по п. 1, в котором в качестве экструдируемого полимера Используют этилен-вИнИлацетатнь 1 й сополимер.12. Продукт, полученный способом по п. 6, в котором в качестве экструдируемого полимера Используют этилен-вИнИлацетатнь 1 й сополимер.Настоящее Изобретение касается получения однородных дисперсий арамИднь 1 х волокон в экструдируемом полимере в непрерывном режиме.Из уровня техники Известен 115 патент Не 5,439,623, который раскрывает, что введение добавок в термопластичные полимеры при помощи экструдера затруднительно, И что даже для таблетированных концентратов добавок очень трудно управлять гравиметрическими Или волюметрическими дозаторами.В то же время 115 патент Не 5,2 О 5,972 раскрывает, что волокна могут быть однородно перемешаны с полимером в экструдере в результате создания суспензии Из волокон И латекса полимера, введения суспензии в экструдер И коагулирования латекса И вь 1 веденИя суспензионной воды Из экструдера.Задачей Изобретения является получение по существу однородной композиции арамИднь 1 х волокон с экструдируемым полимером.Предметом Изобретения является способ получения однородной композиции Из коротких арамИднь 1 х волокон длиной О,1-8,О мм И экструдируемого полимера, содержащей 15-99 мас. полимера И 1-85 мас. арамИднь 1 х волокон, включающий стадииа) получения коротких арамИднь 1 х волокон с содержанием легколетучей жидкости 2085 от массы волоконЬ) непрерывного введения влажных арамИднь 1 х волокон при по существу постоянной скорости в экструдерс) подвода тепла к волокнам в экструдере для выпаривания легколетучей жидкости Из волокон(1) воздействия на нагретые волокна в экструдере сдвигающим усилием перед введением полимерае) непрерывного введения полимера в экструдер в точке, расположенной по ходу технологического процесса после точки введения волоконГ) смешивания полимера И волокон в экструдере с получением однородной композиции и3) выведения КОМПОЗИЦИИ из экструдера.Предметом изобретения является также способ получения однородной КОМПОЗИЦИИ из коротких арамидных волокон длиной 0,1-8,0 мм и экструдируемого полимера, содержащей 15-99 мас. полимера и 1-85 мас. арамидных волокон, включающий стадииа) непрерывного введения с постоянной скоростью в экструдер арамидных волокон с содержанием легколетучей жидкости 20 - 85 от веса волоконЬ) непрерывного введения полимера в экструдер в точке, расположенной по ходу технологического процесса после введения арамидных волоконс) смешивания полимера и арамидных волокон в экструдере с получением однородной композиции и(1) выведения композиции из экструдера.Предметом изобретения являются также продукты, полученные способами по изобретению, в которых в качестве экструдируемого полимера используют этиленвинилацетатнь 1 й сополимер.В предпочтительных вариантах обоих способов по изобретению в качестве арамидных волокон используют фибриллированную арамидную волокнистую массу или обрезки арамидных волокон, или волокна из пара-арамида, или волокна из мета-арамида.Эластомерные и термопластичные полимерные материалы часто армируют при помощи коротких волокон, и в тех случаях, когда желательны специальные свойства арамидных материалов, для армирования часто используются арамидные волокна. При использовании коротких арамидных волокон в качестве армирующего средства могут часто возникать требования, связанные с высокой температурой и высоким модулем. Короткие арамидные волокна полезны при однородном распределении по всему эластомерному или термопластичному материалу матрицы. Однако однородности распределения в прошлом было трудно добиться вследствие трудности обеспечения непрерывной подачи коротких арамидных волокон с постоянной скоростью. Настоящее изобретение представляет собой непрерывный способ получения однородного распределения коротких арамидных волокон в полимерном материале, в котором додачу коротких волокон осуществляют с постоянной скоростью, что тем самым совершенствует способы общего использования коротких арамидных волокон в крупномасштабном производстве полимерных композиций, армированных короткими арамидными волокнами.Короткие армирующие волокна могут быть непосредственно введены в матричный полимер для целей армирования, или же они могут быть смешаны при большей концентрации с полимером-носителем для получения композиции маточной смеси. Композиция маточной смеси после этого может быть использована в качестве источника волокон для целей армирования. Полимер-носитель может быть тем же самым, что и конечный матричный полимер, или же он может быть с ним совместим. Для целей настоящего изобретения полимер-носитель также называется матричным полимером.Короткие арамидные волокна в сухом виде, в особенности короткие арамидные волокна, которые в значительной мере фибриллированы, такие, как арамидная волокнистая масса, имеют тенденцию к образованию сгустков и агломератов и перемычек поперек передаточных трубопроводов таким образом, что непрерывная подача с постоянной скоростью становится очень затруднительной. Как будет подробно объяснено далее в настоящем документе, было обнаружено, что влага в коротких волокнах является причиной резкого изменения характера волокон, давая возможность легко с ними работать и осуществлять подачу с постоянной скоростью в экструдеры и сквозь них.Под короткими арамидными волокнами понимаются арамидные волокна или материалы в виде частиц малого диаметра и с большим отношением длины к диаметру, имеющие длину в диапазоне от 0,1 до 8 мм, предпочтительно в диапазоне от 0,7 до 3 мм.Отношение длины К диаметру для коротких волокон, которое представляет собой результат деления длины на диаметр, находится в пределах от 10 до 1000 или даже до несколько большей величины.В то время как настоящее изобретение может быть эффективным для коротких волокон нескольких типов и может быть использовано для них, оно в первую очередь находит применение для фибриллированных материалов или материалов с очень высокой площадью поверхности с низкой объемной плотностью. Такие фибриллированные материалы или короткие арамидные волокна включают волокнистую массу и, в особенности, арамидную волокнистую массу, которую получают в соответствии с ИЗ патентом Не 5,028,372 и 5,532,059 или в результате рафинирования обрезков арамидных волокон с первоначальной длиной в диапазоне от 0,1 до 8 мм. Для целей настоящего изобретения короткие арамидные волокна также включают материал в виде частиц, известный как фибриды (волокнистопленочное связующее) и, в особенности, арамидное волокнисто-пленочное связующее,изготовленное, например, в соответствии с материалом, изложенным в ЦЗ. патенте Не 2,999,788 и 3,018,091 и по существу нефибриллированные арамидные волокна с диаметром в диапазоне от 5 до 15 микрометров и длиной в диапазоне от 0,1 до 8 миллиметров, известные как обрезки волокон.На короткие арамидные волокна может быть нанесено покрытие, такое, как эпоксидное, из фенолоальдегидной смолы, резорцино-формальдегидной смолы, из полиуретана,силоксана, пластификатора или подобное им, или же короткие арамидные волокна могут быть обработаны соединениями, которые изменяют поведение при технологической переработке, адгезионные свойства, удерживание статического заряда и тому подобное. Короткие арамидные волокна также могут быть использованы в комбинации с другими материалами в виде частиц, такими, как углеродная сажа, фторсодержащие полимеры, хитозан, красители, наполнители, антиоксиданты и тому подобное и они могут быть использованы вместе с другими волокнами, такими, как стекловолокно, минеральные,углеродные волокна, натуральные волокна (хлопок, джут, рами и тому подобное), синтетические волокна (сложный полиэфир, нейлон и тому подобное) и тому подобное. Вид,тип и концентрация дополнительного материала не являются критическими моментами до тех пор, пока они не будут негативно влиять на технологические характеристики влажных коротких арамидных волокон.Под термином арамид подразумевается полиамид, у которого по меньщей мере 85 амидных связей (-СО-1 ТН-) присоединено непосредственно к двум ароматическим кольцам.Добавки могут быть использованы вместе с арамидом, и было обнаружено, что с арамидом может быть смещано вплоть до 10 весовых процентов или даже больще другого полимерного материала, или что могут быть использованы сополимеры, имеющие 10 процентов другого диамина, замещающего диамин арамида, или 10 процентов другого хлорида двухосновной кислоты, замещающего хлорид двухосновной кислоты арамида.Пара-арамиды являются основными полимерами, образующими короткие волокна настоящего изобретения, а поли(п-фенилен-терефталамид) (РРВ-Т) является предпочтительным пара-амидом. Под РРВ-Т подразумеваются гомополимер, получаемый в результате полимеризации моль на моль п-фенилендиамина и терефтало-илхлорида, а также сополимеры, получаемые в результате объединения небольщих количеств других диаминов с пфенилендиамином и небольщих количеств хлоридов других двухосновных кислот с терефталоилхлоридом.Мета-арамиды также являются важными для использования в коротких волокнах настоящего изобретения, а поли(м-фенилен-изофталамид) (МРВ-1) является предпочтительным мета-арамидом. Под МРВ-1 подразумеваются гомополимер, получаемый в результате полимеризации моль на моль м-фенилендиамина и изофтало-илхлорида, а также сополимеры, получаемые в результате объединения небольщих количеств других диаминов с м-фенилендиамином и всех небольщих количеств хлоридов других двухосновных кислот с изофталоилхлоридом.Короткие арамидные волокна, которые будут сухими или даже которые будут содержать небольшие количества влаги, такие, как в диапазоне от 2 до 5 весовых процентов,или, например, несколько большие, которые могут присутствовать сами по себе в некоторых волокнах, могут нести значительный отрицательный электростатический заряд, и они будут распушены и будут характеризоваться низкой объемной плотностью, и, как следствие,с ними будет трудно работать и проводить их подачу измеряемым образом с постоянной скоростью. По мере того, как содержание влаги в арамидных волокнах будет увеличиваться, величина электростатических зарядов будет уменьшаться, а объемная плотность будет увеличиваться, что приведет к улучшению поведения при технологической переработке. Было обнаружено, что и идентифицируется в настоящем документе в качестве изобретения, что с короткими арамидными волокнами, которые будут влажными, можно легко работать и их можно без труда отмерять. Содержание влаги, которое предполагается для использования в настоящем изобретении, находится в диапазоне от 20 до 85, предпочтительно в диапазоне от 30 до 70 весовых процентов, исходя из веса сухого волокна. При данных концентрациях влаги изменяются технологические характеристики волокон, то есть для коротких арамидных волокон, имеющих 50 весовых процентов воды, отрицательный заряд на волокнах по существу равен нулю, а объемная плотность волокон увеличивается больше, чем в три раза от 50 граммов на один литр до 170 граммов на один литр. При концентрациях влаги, меньших, чем 20 весовых процентов, с волокнами трудно работать вследствие их очень низкой объемной плотности и большого электростатического заряда а при концентрации влаги, большей, чем 85 весовых процентов, волокна сбиваются в сгусток в виде полутвердой массы и даже могут образовать густую суспензию. Под влагой обычно подразумевается влага, но могут быть использованы и любая легколетучая жидкость или смесь жидкостей, которые могут смачивать волокна.Под утверждением о том, что с влажными волокнами настоящего изобретения можно без труда работать и их можно без труда отмерять, подразумевается, что для таких влажных волокон может быть осуществлена непрерывная подача с постоянной скоростью при использовании обычно применяемых способов подачи, таких, как одношнековый или двухшнековый питатели, конические питатели, питатели с обращенным конусом, весовые или объемные питатели, вибрационные питатели, питающие ленточные конвейеры и тому подобное. При использовании таких питателей для сухих волокон с высокой площадью поверхности подача с постоянной скоростью осуществлена быть не может.Полимерным материалом, который должен быть смешан с короткими волокнами, может быть любой полимер или комбинация полимеров, которые могут быть пропущены через экструдер. В общем случае охватываются и включаются эластомеры и термопластичные полимеры полиолефины, такие, как полиэтилен высокой и низкой плотности, полипропилен этилен-винилацетатные сополимеры этилен-метилакрилатные сополимеры иономерные смолы полиметилметакрилат поливинилхлорид тройные этилен-пропиленовые каучуки хлоропрен эластомеры на основе сложных сополиэфиров полиэтилентерефталат полибутилентерефталат жидкокристаллические полимеры полиэфироэфирокетон полиэфирокетонокетон акрилонитрилбутадиенстирол полифенилсульфид полиамиды полиимиды полиуретаны силоксаны и тому подобное. Полимерный материал должен быть жидким или, по меньшей мере, размягченным при рабочей температуре в экструдере и даже может быть жидким при 20 С или ниже, что может иметь место для термореактивных смол, в том числе для фенолоальдегидных, эпоксидных, полиэфирных и винилсложноэфирных смол.Композиция, получаемая в соответствии с настоящим изобретением, в общем случае содержит от 15 до 99 весовых процентов полимера и от 1 до 85 весовых процентов коротких арамидных волокон. Настоящее изобретение используется для примешивания коротких арамидных волокон к матричному полимеру для непосредственного использования, а также для получения композиций маточных смесей, которые сами должны будут смешиваться с дополнительными полимерами впоследствии. Для непосредственного использо

МПК / Метки

МПК: C08J 5/04, B29C 47/00, C08J 3/00

Метки: дисперсии, арамидных, полимера, получения, однородной, способ, волокон

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/10-7073-sposob-polucheniya-odnorodnojj-dispersii-aramidnyh-volokon-i-polimera.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Способ получения однородной дисперсии арамидных волокон и полимера</a>

Похожие патенты