BR102018073897B1 - Compósito polimérico, material de moldagem e artigo moldado produzido a partir de material de moldagem - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a um compósito polimérico que compreende uma poliamida semicristalina alifática linear que tem em média 10 a 14 átomos de carbono nas unidades monoméricas, ou o composto da mesma, uma fibra de vidro S e um modificador de impacto de núcleo- casca. O compósito polimérico pode obter rigidez superior e a resistência a impacto sem prejudicar significativamente a transparência. O compósito polimérico pode ser usado como material de moldagem.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se ao campo de compósitos poliméricos. Em particular, a presente invenção se refere a um compósito polimérico semitransparente que compreende poliamida alifática linear, uma fibra de vidro S e um modificador de impacto de núcleo-casca.

ANTECEDENTES

[002] Poliamidas semitransparentes, por exemplo, aquelas com base em PA12, podem ser usadas para produzir sola exterior de sapato esportivo e devido à sua transparência, o padrão de design e cor da entressola podem ser vistos através da sola exterior de polímero por olhos humanos.

[003] Para essa aplicação, algumas vezes é desejado ter rigidez e resistência a impacto superiores. Por essa razão, as fibras de vidro e modificadores de impacto são normalmente adicionados para modificar as poliamidas. Contudo, a transparência das poliamidas será normalmente prejudicada. A partir da perspectiva estética, algumas vezes é desejado manter a transparência quando as poliamidas são modificadas para melhorar as propriedades mecânicas.

[004] O documento no US2014066561 revelou compostos de moldagem de poliamida que consistem em sintético termoplástico, agregados em forma de fibra, material e aditivos de carga particulada, em que o sintético termoplástico pode ser uma mistura de poliamida (por exemplo, poliamida alifática e modificadores de impacto) e os agregados em formato de fibra podem ser fibras de vidro de alta resistência (por exemplo, fibras de vidro S-1 e S-2 de AGY). A transparência dos compostos de moldagem não é discutida na revelação.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[005] Um objetivo da presente invenção é para melhorar tanto a rigidez quanto a resistência a impacto de poliamidas semitransparentes sem reduzir significativamente a transparência das poliamidas. Um objetivo adicional é um artigo moldado que compreende a composição com alta flexibilidade.

[006] Esse objetivo da presente invenção é alcançado por um compósito polimérico que compreende: a) 60 a 97% em peso de uma poliamida alifática linear que tem em média 10 a 14 átomos de carbono nas unidades monoméricas, ou o composto da mesma, em que a poliamida é selecionada a partir de poliamidas semicristalinas, b) 2 a 30% em peso de uma fibra de vidro S, mais preferencialmente 2 a 20% em peso, com a maior preferência 3,5 a 10% em peso, que compreende: 60 a 66% de SiO2, 23 a 25% de Al2O3, 6 a 11% de MgO, 0 a 9% de CaO, 0 a 0,2% de Na2O+K2O e 0 a 0,1% de Fe2O3 com base no peso total do vidro, e c) 1 a 10% em peso de um modificador de impacto de núcleo-casca que compreende o seguinte: c1) um núcleo que compreende 60 a 100% em peso de unidades de butadieno e 0 a 40% em peso de unidades de estireno, em que o núcleo constitui 60 a 95% em peso do modificador de núcleo-casca; e c2) uma casca que compreende 80 a 100% em peso de unidades de metil metacrilato e 0 a 20% em peso de unidades monoméricas de modificação, em que a casca constitui 5 a 40% em peso do modificador de núcleo-casca com base no peso total do compósito polimérico.

[007] Outro objetivo da presente invenção é fornecer material de moldagem que consiste no compósito polimérico da presente invenção.

[008] Um objetivo adicional da presente invenção é fornecer artigos moldados produzidos a partir do material de moldagem da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[009] A poliamida semicristalina alifática linear de acordo com a) tem em média de 10 a 14 átomos de carbono nas unidades monoméricas individuais. A dita poliamida é produzível a partir de uma combinação de diamina e ácido dicarboxílico, de um ácido w-aminocarboxílco e/ou da lactama correspondente. Portanto, as unidades monoméricas em questão são as unidades que derivam de lactama, ácido w- aminocarboxílico, diamina ou ácido dicarboxílico.

[010] As poliamidas adequadas incluem adicionalmente copoliamidas que, com base na seleção de comonômero adequada, satisfazem desde que as unidades monoméricas compreendam em média 10 a 14 átomos de carbono, por exemplo, a copoliamida composta de laurolactama, decanodiamina e ácido dodecanodioico (co- PA12/1012).

[011] Será observado que o componente de acordo com a) empregado pode também ser compostos de poliamidas apropriadas, sendo que a compatibilidade mútua suficiente é vantajosa.

[012] As poliamidas semicristalinas da invenção têm uma entalpia de fusão de 4 a 25 J/g medida pelo método DSC para ISO 11357 na segunda etapa de aquecer com uma taxa de aquecimento de -263 °C (10 K)/min e integração do pico de derretimento. Em contrapartida, poliamidas amorfas têm uma entalpia de fusão de menos que 4 J/g medida pelo método DSC método para ISO 11357 na 2a etapa de aquecer e integração do pico de derretimento.

[013] Preferencialmente, a poliamida alifática linear de acordo com a) tem em média de 10 a 12 átomos de carbono nas unidades monoméricas individuais. As poliamidas a seguir são adequadas como exemplos: - Média de 10 átomos de carbono: PA10, PA1010, PA812, PA128, PA614, PA146 - Média de 11 átomos de carbono: PA11, PA1012, PA1210, PA913, PA139, PA814 PA148, PA616 - Média de 12 átomos de carbono: PA12, PA1212, PA1113, PA1014, PA1410, PA816, PA618; Preferencialmente, a fibra de vidro S compreende 64 a 66% de SiO2, 24 a 25% de Al2O3, 9,5 a 10% de MgO, 0 a 0,2% de CaO, 0 a 0,2% de Na2O+K2O e 0 a 0,1% de Fe2O3 com base no peso total do vidro.

[014] Mais preferencialmente, a fibra de vidro S não compreende B2O3 e/ou TiO2. Particularmente de preferência, a fibra de vidro S não compreende óxidos adicionais.

[015] O modificador de núcleo-casca consiste em partículas que têm um diâmetro ponderal médio de 20 a 500 nm, preferencialmente de 30 a 400 nm, particularmente de preferência de 40 a 350 nm e especialmente de preferência de 50 a 300 nm. O núcleo pode ser não reticulado; e é preferencialmente reticulado. A casca pode ser não reticulada ou reticulada. A reticulação pode ser alcançada durante a produção por adição de um composto que tem dois ou mais grupos de vinila, por exemplo, divinilbenzeno, dimetacrilato de etileno glicol, trimetacrilatos, triacrilatos, acrilato de alila, metacrilato de alila, ftalato de dialila ou isocianurato de trialila. A casca pode também ter incorporado em si, por polimerização, monômeros adicionais que têm um grupo funcional com capacidade para reagir com poliamida, por exemplo, ácido acrílico, metacrilato de glicidila, anidrido maleico ou anidrido itacônico. Monômeros de modificação adicionais que podem ser incorporados na casca por polimerização são, por exemplo, estireno, acrilonitrila, acrilamida ou metacrilato de hidroxietila.

[016] Adicionalmente ao núcleo e à casca, o modificador de núcleo-casca pode também compreender uma ou mais cascas intermediárias se for vantajoso alcançar determinadas propriedades.

[017] A produção de tais modificadores de núcleo-casca é descrita no documento no EP0722961A1 ou US2009/0149600, por exemplo. Tipos adequados estão comercialmente disponíveis.

[018] Preferencialmente, o núcleo c1) não compreende quaisquer unidades de estireno.

[019] A fim de prejudicar o menos possível a transparência do compósito polimérico/material de moldagem, é preferível que: a diferença nos índices refratários entre o componente de poliamida de acordo com a) e a fibra de vidro S de acordo com b) em temperatura ambiente seja menor que 0,01, e/ou a diferença nos índices refratários entre o componente de poliamida de acordo com a) e o modificador de núcleo-casca de acordo com c) em temperatura ambiente seja menor que 0,01, medidas de acordo com DIN EN ISO 489:1999 pelo método A.

[020] Esses índices refratários são determinados para DIN EN ISO 489:1999 pelo método A (instrumento Zeiss Abbe modelo A, lâmpada Schott KL 150 B, fonte de luz fria branca). Contudo, para um tamanho de partícula na faixa inferior, por exemplo, abaixo de 200 nm e, em particular, abaixo de 160 nm, uma alta transparência é retida mesmo a uma diferença relativamente alta nos índices refratários.

[021] Preferencialmente, a poliamida é transparente com uma opacidade não maior que 60%, mais preferencialmente, não maior que 50%, medida de acordo com ASTM D1003 em amostras de teste moldadas por injeção de 3 mm em espessura.

[022] O compósito polimérico de acordo com a invenção pode compreender como constituintes, adicionalmente aos componentes de acordo com a), b) e c), substâncias adicionais costumeiramente adicionadas preferencialmente escolhidas de modo que as mesmas prejudiquem o menos possível a transparência, se prejudicarem, por exemplo, retardantes de chamas, estabilizantes, plastificantes, cargas, nanopartículas, antiestáticos, corantes, pigmentos, agentes de liberação de molde ou assistentes de fluxo com uma quantidade total não maior que 10% em peso, preferencialmente, não maior que 5% em peso com base no peso total do compósito polimérico.

[023] Preferencialmente, o polímero de acordo com a invenção consiste nos constituintes especificados acima.

[024] O compósito polimérico pode ser produzido por mistura de derretimento em amassadores adequados ou máquinas de composição, descarregamento e cominuição. Um sistema de fases múltiplas é considerado aqui, em que o modificador está presente na matriz de poliamida em forma finamente dispersa. A mistura por derretimento é efetuada de acordo com a técnica anterior em uma montagem de amassar, a descarga geralmente é na forma de um filamento/extrudado e a cominuição geralmente por peletização, trituração ou moagem.

[025] O compósito polimérico é preferencialmente uma composição de moldagem e pode ser usado como material de moldagem.

[026] O material de moldagem pode ser processado em artigos de moldados por derretimento e moldagem por processos conhecidos por aqueles indivíduos versados na técnica tal como moldagem por injeção, extrusão, pressão ou laminação.

[027] Os artigos moldados podem ser usados em um dos seguintes setores: equipamentos elétricos, itens esportivos, equipamento ópticos, itens sanitários e de higiene, equipamentos de uso doméstico, tecnologia de comunicações, tecnologia de automóvel, energia e tecnologia de acionamento, engenharia mecânica, equipamentos médicos.

[028] A invenção é elucidada por meio de exemplo doravante no presente documento.

EXEMPLOS

[029] Os seguintes materiais foram empregados em referência, os exemplos (E1 a E3) e os exemplos comparativos (CE1 a CE6): Poliamida 1: VESTAMID LX9012, uma composição de moldagem PA12 semicristalina comercialmente disponível junto à Evonik Resource Efficiency GmbH; Poliamida 2: TROGAMID CX9704 nc, um PA PACM12 amorfo produzido a partir de bis(4-aminociclohexil)metano e ácido dodecanodioico comercialmente disponível junto à Evonik Resource Efficiency GmbH; CS7974: Fibra de vidro E comercialmente disponível junto à Lanxess; ECS301HP: Fibra de vidro E comercialmente disponível junto à CPIC; AGY 544: uma fibra de vidro S-2 com a seguinte composição 64 a 66% de SiO2, 24 a 25% de Al2O3, 0 a 0,2% de CaO, 9,5 a 10% de MgO, 0 a 0,2% de Na2O + K2O e 0 a 0,1% de Fe2O3 comercialmente disponível junto à AGY; Exxelor VA1803: um modificador de impacto de uma borracha de etileno/propileno enxertado com anidrido maleico comercialmente disponível junto à Exxon Mobil; Paraloid EXL-2690: um modificador de impacto de um copolímero de núcleo-casca mostrado por análise consistir até certo ponto de cerca de 80% em peso de um núcleo em que apenas unidades de butadieno e nenhuma unidade de estireno são detectáveis e até certo ponto de cerca de 20% em peso de uma casca construída essencialmente de unidades de metil metacrilato comercialmente disponível junto à Dow.

[030] Misturas de derretimento foram produzidas em uma extrusora de parafuso duplo de corrotação Coperion ZSK-26mc, descarregadas, peletizadas para obter os compósitos poliméricos de acordo com a receita indicada na Tabela 1, em que as poliamidas e modificador de impacto foram mesclados a seco e alimentados na porta principal de extrusora e depois misturadas a 250 °C e as fibras de vidro foram alimentadas através de um alimentador lateral na extrusora.

[031] Os compósitos poliméricos em forma de pélete foram processados em uma máquina de modelagem por injeção Engel VC 650/200 (temperatura de derretimento 240 °C; temperatura de molde 60 °C) para prepare espécimes para testes de desempenho mecânico.

[032] O módulo de tração em elasticidade, tensão de tração em elasticidade e tensão de tração em ruptura foram determinados pelo sistema de teste de materiais Zwick Z020, de acordo com ISO 527, em espécimes de tração ISO, tipo 1A, 170 mm x 10 mm x 4 mm a uma temperatura (23±2) °C, umidade relativa (50 ± 10)%.

[033] Resistência ao impacto dentado foi determinado por CEAST Resil Impactor 6967.000, de acordo com ISO 179/1eA (Charpy) em espécimes de tração ISO 527 tipo 1A que foram cortados de duas extremidades, 80 mm x 10 mm x 4 mm a uma temperatura (23 ± 2) °C, umidade relativa (50 ± 10)%.

[034] Dureza (shore D) foi determinada pelo testador de dureza shore D Time group TH210, de acordo com ISO 868, em espécimes de tração ISO 527 tipo 1A 170 mm x 10 mm x 4 mm a uma temperatura (23 ± 2) °C, umidade relativa (50 ± 10)%.

[035] Os compósitos poliméricos em forma de pélete foram adicionalmente processados em uma máquina de moldagem por injeção Engel VC 650/200 (temperatura de derretimento 270 °C; temperatura de molde 50 °C) para preparar espécimes para teste de valor de opacidade.

[036] O valor de turbidez determinado a 23 °C pelo Espectrofotômetro CM-3600d de KONICA MINOLTA de acordo com ASTM D1003 (CIE C illuminant) em placa de 3 mm de espessura de tamanho 55 mm x 30 mm e valor de opacidade foi declarado em porcentagem.

[037] O teste de flexão Ross foi determinado pelo testador de flexão ross frio Lab Tech LAB-F2000, em espécimes de flexão ross 150 mm x 20 mm x 2 mm em grau de dobramento 0° a 60° a 0° para 200.000 ciclos a uma temperatura (23 ± 2) °C, umidade relativa (50 ± 10)%.

[038] Os resultados gerais são mostrados na Tabela 1. TABELA 1: RECEITA E DESEMPENHO Índice Refrativo (RT) Referência: 1,520 Índice Refrativo (RT) AGY 544: 1,521 Índice Refrativo (RT) Paraloid EXL 2690: 1,514

[039] Em comparação com outra combinação das fibras de vidro e dos modificadores de impacto (CE1-4), o compósito polimérico com fibra de vidro S e o modificador de impacto de núcleo-casca (E1) mostra um valor de opacidade bem menos reduzido. Em comparação com a referência, E1 mostra módulo de tração significativamente melhorado e resistência a impacto dentado, ao mesmo tempo que mantém uma alta flexibilidade.

Claims (10)

1. Compósito polimérico caracterizado por compreender: a) 60 a 97% em peso de poliamida alifática linear que tem em média 10 a 14 átomos de carbono nas unidades monoméricas, em que a poliamida é selecionada a partir de poliamidas semicristalinas, b) 2 a 20% em peso de uma fibra de vidro S que compreende: 60 a 66% de SiO2, 23 a 25% de Al2O3, 6 a 11% de MgO, 0 a 9% de CaO, 0 a 0,2% de Na2O+K2O, e 0 a 0,1% de Fe2O3, com base no peso total do vidro, e c) 1 a 10% em peso de a modificador de impacto de núcleo-casca que compreende o seguinte: c1) um núcleo que compreende 60 a 100% em peso de unidades de butadieno e 0 a 40% em peso de unidades de estireno, em que o núcleo compõe 60 a 95% em peso do modificador de núcleo-casca; e c2) uma casca que compreende 80 a 100% em peso de unidades de metil metacrilato e 0 a 20% em peso de unidades monoméricas de modificação, e, que a casca compõe 5 a 40% em peso do modificador de núcleo-casca, a % em peso de a), b) e c) têm como base o peso total do compósito polimérico.

2. Compósito polimérico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a poliamida ser selecionada a partir do grupo que consiste em PA10, PA1010, PA812, PA128, PA614, PA146, PA11, PA1012, PA1210, PA913, PA139, PA814, PA148, PA616, PA12, PA1212, PA1113, PA1014, PA1410, PA816, PA618, e o composto da mesma.

3. Compósito polimérico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por a fibra de vidro S compreender 64 a 66% de SiO2, 24 a 25% de Al2O3, 9,5 a 10% de MgO, 0 a 0,2% de CaO, 0 a 0,2% de Na2O+K2O, e 0 a 0,1% de Fe2O3, com base no peso total do vidro.

4. Compósito polimérico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a fibra de vidro S não compreender B2O3 e/ou TÍO2, preferencialmente, a fibra de vidro S não compreende óxidos adicionais.

5. Compósito polimérico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por a diferença nos índices refratários entre o componente de poliamida de acordo com a) e a fibra de vidro S de acordo com b) em temperatura ambiente ser menor que 0,01, e/ou a diferença nos índices refratários entre o componente de poliamida de acordo com a) e o modificador de núcleo-casca de acordo com c) em temperatura ambiente ser menor que 0,01, medida de acordo com DIN EN ISO 489:1999 pelo método A.

6. Compósito polimérico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por a dita poliamida ser transparente com uma opacidade não maior que 60%, preferencialmente, não maior que 50%, medida de acordo com ASTM D1003 em amostras de teste moldadas por injeção de 3 mm em espessura.

7. Compósito polimérico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por compreender adicionalmente substâncias costumeiramente adicionadas preferencialmente escolhidas, de modo que as mesmas prejudiquem a transparência apenas na menor extensão possível se houver, por exemplo, retardantes de chamas, estabilizantes, plastificantes, fibras de vidro, cargas, nanopartículas, antiestáticos, corantes, pigmentos, agentes de liberação de molde ou assistentes de fluxo, com uma quantidade total não maior que 10% em peso, preferencialmente, não maior que 5% em peso com base no peso total do compósito polimérico.

8. Compósito polimérico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por consistir nos constituintes especificados.

9. Material de moldagem caracterizado por consistir no compósito polimérico, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.

10. Artigo moldado produzido a partir de material de moldagem, conforme definido na reivindicação 9, caracterizado por, preferencialmente, o artigo moldado ser para o uso em um dentre os seguintes setores: equipamento elétrico, itens esportivos, equipamento óptico, itens sanitários e de higiene, equipamento doméstico, tecnologia de comunicações, tecnologia automobilística, tecnologia de energia e acionamento, engenharia mecânica, equipamento médico.