Способ получения наполненной полимерной композиции

 

Использование: производство кабельного пластиката, труб, листовых строительных материалов. Сущность изобретения: в смеситель вводят при 20 60°С суспензионный поливинилхлорид совместно с суспензией стабилизатора в пластификаторе (15 25 мас. от общей загрузки), осуществляют их смешение и при достижении температуры 70 75°С вводят оставшуюся часть суспензии стабилизатора с наполнителем, после чего продолжают смешение до 80 120°С. 1 табл.

Изобретение относится к области изготовления композиций на основе пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ) и может использоваться прежде всего для получения наполненных ПВХ композиций, которые находят применение при производстве кабельного пластиката, а также при производстве труб, листовых строительных материалов и т.д.

Известен способ получения ПВХ композиции [1] в котором в верхнюю камеру скоростного смесителя вводят при перемешивании компоненты и перемешивают 15-20 мин при 90-100^оС, перегружают в нижнюю камеру и перемешивают еще 10-15 мин для охлаждения до 35-40^оС. Композиция, содержащая на 100 мас.ч. ПВХ 50-120 мас. ч пластификатора (диалкилфталата (ДАФ₇₈₉), тетраоктилпиромеллитата (ТОПМ), хлорпарафина (ХП-300), 50-150 мас.ч. наполнителя (мел т/д, каолин КД-10, Аl(OH)₃), 1-5 мас.ч. стабилизатора (трехосновного сульфата свинца (ТОСС), двухосновного фталата свинца (ДОФТС), стеарата кальция (СтСа), полученная по этому способу, имеет потери в массе 3,1-4,8% расчетный срок службы при 70^оС 5,5-17,1 лет, производительность экструдирования 230-300 г/мин.

Известен также способ получения высокопластифицированной композиции на основе гомо- и сополимеров винилхлорида (ВХ) [2] включающий смешение гомо- или сополимера ВХ с сухими компонентами, введение первой части пластификатора при перемешивании, повышение температуры смеси до 80-85^оС, введение остальной части пластификатора при перемешивании и охлаждение смеси с последующей обработкой порошкообразным наполнителем, в котором первую часть пластификатора вводят в количестве 70-72% от общей массы пластификатора и вторую часть пластификатора вводят при скорости перемешивания смеси 950-1000 об/мин. Композиция, содержащая на 100 мас.ч. ПВХ 50-120 мас.ч. пластификатора (ДАФ₇₈₉, ТОПМ, ХП-300), 50-150 мас.ч. наполнителя (мел т/д, каолин КД-10, Аl(ОН)₃), 1-5 мас.ч. стабилизатора (ТОСС, ДОФТС, СтСа), полученная по этому способу, имеет потери в массе 2,4-4,0% расчетный срок службы при 70^оС 7,1-17,5 лет, производительность экструдирования 250-310 г/мин.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения наполненной полимерной композиции [3] включающий смешение суспензионного ПВХ с наполнителем в смесителе, нагретом до 80-100^оС в течение 8-10 мин, введение в течение 8-10 мин предварительно подогретой до 70^оС суспензии стабилизатора в пластификаторе и перемешивание смеси при температуре 100-120^оС в течение 10-30 мин. Композиция, содержащая на 100 мас. ч. ПВХ 50-120 мас.ч. пластификатора (ДАФ₇₈₉, ТОПМ, ХП-300), 50-150 мас. ч. наполнителя (мел т/д, каолин КД-10, Аl(ОН)₃), 1-5 мас.ч. стабилизатора (ТОСС, ДОФТС, СтСа), полученная по этому способу, имеет потери в массе 2,0-3,5% расчетный срок службы при 70^оС 8,6-18 лет, производительность экструдирования 280-350 г/мин.

Целью изобретения является снижение потерь в массе, увеличение срока службы композиции и производительности ее экструдирования.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения наполненной полимерной композиции, включающем смешение суспензионного поливинилхлорида с суспензией стабилизатора в пластификаторе и наполнителем в смесителе при нагревании до 80-120^оС, часть суспензии стабилизатора в количестве 15-25 мас. от общей загрузки вводят в смеситель одновременно с поливинилхлоридом при температуре 20-60^оС, а остальное ее количество совместно с наполнителем при 70-75^оС.

В предлагаемом способе используют: ПВХ суспензионный марок ПВХ-С-7058М, ПВХ-С-7059М (ГОСТ 14332-78); пластификаторы ДАФ₇₈₉ (ГОСТ 8728-77 с изм. N 1), ТОПМ (ТУ 6-05-111-1-256-80), хлоропласт ХП-300(ТУ 6-01-13-1884-88); стабилизаторы ТОСС (ТУ 6-09-4098-75 с изм. 1-5), ДОФТС (ТУ 6-09-600-76), СтСа (ТУ 6-14-732-76), наполнители мел. т/д (ТУ 6-18-38-81 с изм. N 3)(, каолин КД-10 (ТУ 21-25-243-85), Аl(ОН)₃ (ТУ 6-47-107-88); оборудование высокоскоростной смеситель "Папенмайер" (объем горячего смесителя V_г=30 л, частота вращения мешалки горячего смесителя n_г=600-2000 об/мин), "Грузиома" (V_г=780 л, n_г= 450-900 об/мин), "Хеншель" (v_г=10 л, n_г=800-1500 об/мин), экструдер "Бусс" (смесительный шнек диаметром 46,5 мм и отношением длины к диаметру 6, экструдирующий шнек диаметром 41 мм и отношением длины к диаметру 4).

П р и м е р ы 1-10. В смеситель при температуре смешения 20-60^оС вводят 100 мас. ч. ПВХ марки ПВХ С-70 и предварительно приготовленную суспензию стабилизатора в пластификаторе (первую часть в количестве 15-25% от общей массы суспензии), температуру смешения повышают до 70-75^оС и вводят за 15-600 с наполнитель и вторую часть суспензии, затем смесь перемешивают до 80-120^оС, после чего смесь переводят в охладитель, где охлаждают до 30-40^оС. Охлажденную смесь гранулируют при температуре расплава 150-170^оС. Образцы для испытаний готовят вальцево-прессовым способом. Определяют потери в массе при 160^оС в течение 6 ч в соответствии с ГОСТ 5960-72, производительность экструдирования как массу (в граммах) расплава, вышедшего из головки экструдера за 1 мин при постоянных скоростях вращения шнеков смесителя и гранулятора. Расчетный срок службы при 70^оС определяют по методике ускоренного старения, разработанной в НИИ полимеров. Сущность ускоренного метода, используемого для оценки расчетного срока службы пластифицированного ПВХ, состоит в том, что при повышенных температурах определяют время (τ_т), за которое относительное удлинение материала достигает критического значения. За критическое принято значение K 0,3(1) [1] (ε_t относительное удлинение в момент времени t, ε_иcх исходное значение относительного удлинения), что соответствует пределу допустимого изменения эксплуатационных свойств реальных пластифицированных материалов из ПВХ. Для экспериментальной температуры старения зависимость коэффициента старенияK_ε аппроксимируется прямолинейной зависимостью типа: K_ε 1-С τ (2), где С постоянная, физический смысл которой скорость изменения коэффициента старения; τ время старения.

Время достижения критического значения K_ε определяют по формуле τ_т= (3) Для расчета срока службы композиции при температуре эксплуатации применена следующая зависимость: lgτ_э= lgτ_т+ (4) где Т_э, Т температуры эксплуатации и ускоренного старения соответственно, Е коэффициент температурной зависимости процесса изменения показателя "относительное удлинение при разрыве ".

Параметры способа, состав и свойства полученных композиций отражены в таблице.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАПОЛНЕННОЙ ПОЛИМЕРНОЙ КОМПОЗИЦИИ, включающий смешение суспензионного поливинилхлорида с суспензией стабилизатора в пластификаторе и минеральным наполнителем в смесителе при нагревании до 80 120^oС, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь в массе, увеличения срока службы композиции и производительности ее экструдирования, часть суспензии стабилизатора в количестве 15 25% от массы общей загрузки вводят в смеситель одновременно с поливинилхлоридом при 20 60^oС, а остальное ее количество совместно с наполнителем при 70 75^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2