Поливинилхлоридная композиция
Владельцы патента RU 2358993:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный архитектурно-строительный университет ФГОУ ВПО КГАСУ (RU)
Изобретение относится к жестким поливинилхлоридным композициям с использованием наполнителей пластифицирующего и стабилизирующего действия для изготовления материалов, преимущественно строительных, и может быть использовано для производства погонажных профильных изделий, сайдинга, труб и т.д. Поливинилхлоридная композиция (ПВХ-композиция) содержит пластификатор, стеарат кальция и дисперсный полифункциональный наполнитель - продукт утилизации нефтемасел при соотношении ингредиентов, мас.ч.: ПВХ-композиция (в расчете на поливинилхлорид) - 100, продукт утилизации нефтемасел - 5-25. Технический результат - удешевление материалов на основе ПВХ, в частности погонажных, без ухудшения их основных потребительских свойств, повышение текучести расплава, повышение стабильности ПВХ-композиций, а также расширение областей применения отходов промышленности. 1 табл.
Изобретение относится к жестким поливинилхлоридным композициям с использованием наполнителей полифункционального действия для изготовления материалов, преимущественно строительных, и может быть использовано для производства погонажных профильных изделий, сайдинга, труб и т.д.
Известны ПВХ-композиции, наполненные органофилизованными карбонатными компонентами (С.Ж.Гукосян. Модифицированный травертин - наполнитель поливинилхлорида. Пластические массы, №5, 1999, с.43-45). Модификация поверхности частиц минерального наполнителя (гидрофобизация) - известный прием для улучшения совместимости наполнителя с полимером, приводящий к улучшению эксплуатационных характеристик композитов. Однако модификация поверхности наполнителя требует дополнительных затрат.
Известна жесткая композиция на основе поливинилхлорида, наполненная неорганическими компонентами, для изготовления отделочных материалов строительного назначения (Патент Российской Федерации RU 2210579 С2, кл. C08L 27/06, 2003), включающая (мас.ч.):
ПВХ-композиция - 100,
Дисперсный наполнитель - 1-10.
Недостатками композиции является то, что введение аспирационной пыли не приводит к снижению полимероемкости, ухудшает термостабильность материала, снижает и без того невысокий коэффициент текучести, растет водопоглощение.
Наиболее близкой является поливинилхлоридная композиция (Низамов Р.К., Колесникова И.В., Абдрахманова Л.А., Хозин В.Г. Поливинилхлоридная композиция. Патент РФ №2264419, МПК7 C08L 27/06, 2004), содержащая в качестве дисперсного наполнителя полифункционального действия битумсодержащую породу, мас.ч.:
ПВХ-композиция - 100,
Битумсодержащий наполнитель (БСП) - 1-20.
Недостатком композиции-прототипа является то, что высокие значения термостабильности и текучести расплава достигаются только при использовании ПВХ-композиции с высокоэффективными дорогими свинецсодержащими комплексными стабилизаторами.
Задачей изобретения является расширение сырьевой базы для ПВХ-композиции, поиск недорогих наполнителей полифункционального действия на основе отходов промышленности.
Другой задачей является удешевление материалов на основе ПВХ, в частности погонажных, без ухудшения их основных потребительских свойств, повышение текучести расплава, достижение высокого эффекта стабилизации при использовании традиционного дешевого стабилизатора - стеарата кальция, а не дорогих комплексных стабилизаторов.
Задачи решаются в составе на основе ПВХ-композиции, которая включает в качестве дисперсного наполнителя продукт утилизации нефтемасел, являющийся отходом нефтеперерабатывающей промышленности, при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.:
ПВХ-композиция (в расчете на поливинилхлорид) - 100,
Продукт утилизации нефтемасел (ПУН) 5-25.
ПВХ-композиция содержит в качестве пластификатора 10 мас.ч. диоктилфталата на 100 мас.ч. ПВХ и в качестве стабилизатора 3 мас.ч. стеарата кальция на 100 мас.ч. ПВХ.
Поливинилхлорид суспензионный марки С7058М (ГОСТ 14332-78).
Диоктилфталат - Ди-(2-этилгексил)фталат (ГОСТ 8728-77).
Стеарат кальция (ТУ 6-09-4104-87).
Продукт утилизации нефтемасел (ТУ 5716-004-11085815-2000 «Порошок минеральный ПУН») представляет собой минеральный порошок, полученный переработкой нефтешлама, взятого из шламонакопителей из нижнего (донного) слоя, с применением негашеной извести.
Внешний вид - частично комкованные порошкообразные минеральные частицы с адсорбированной на поверхности органической компонентой. Минеральная часть ПУНа представлена кварцем (16%), кальцитом (12%), портландитом Са(ОН)2 (порядка 22-25%), глинистыми минералами (до 20%), обнаружены следы доломита (до 1%), полевые шпаты (до 4%). Рентгеноаморфная фаза составляет порядка 10-16%.
Химический состав ПУНа следующий (%): (SiO2 - 24,18; TiO2 - 0,32; Al2O3 - 5,77; Fe2О3 - 2,46; FeO - 0,56; CaO - 29,44; MnO - 0,07; MgO - 1,60; Na2О - 0,89; K2O - 0,84; P2О5 - 0,09; SO3 - 0,78; ппп - 33,00).
Удельная поверхность частиц составляет 28900 см2/г.
Для исследований ПВХ-композиций были получены образцы в виде пленок и пластин.
Образцы готовились следующим образом: компоненты предварительно перемешивались в течение 60-90 сек при комнатной температуре, термостатировались в течение 20 мин при температуре 80°С. Пленочные образцы готовились методом термопластикации на лабораторных вальцах с фрикцией 1:1,25 при температуре валков 140-160°С в течение 5-6 мин в зависимости от состава композиции. Вальцевание проводилось при толщине зазора между валками 8-13 мкм.
Составы композиций и их свойства представлены в таблице.
Поведение ПВХ-композиций, наполненных ПУНом, отличается от композиций с традиционными видами наполнителей в лучшую сторону. Оно обусловлено эффектом межструктурной пластификации органической компоненты наполнителя, которая по данным термического анализа составляет порядка 5%. Наполнение ПУНом улучшает технологические характеристики (более чем 7 раз повышается текучесть расплава), при этом не ухудшая, а улучшая некоторые эксплуатационные характеристики, в первую очередь, термостабильности и водостойкости. Значения термостабильности в присутствии стеарата кальция почти на порядок выше при введении в состав композиции ПУН.
Для состава композиции 2 по прототипу значения термостабильности заявленной композиции того же порядка, однако в состав композиции 2 прототипа входит дорогостоящий стабилизатор Interstab, а также мел, полиэтиленовый воск, которые в составе предлагаемой композиции отсутствуют, что позволяет снизить стоимость продукции более чем в 3 раза при сохранении почти всех эксплуатационных характеристик, а показатель текучести расплава возрастает (увеличивается почти в 5 раз), что облегчает его переработку.
Увеличение показателя текучести расплава позволяет уменьшить температуру переработки композиции, а значит обеспечить запас сохранения положительных свойств композиции при изготовлении из них строительных материалов, повысить долговечность их эксплуатации, при этом снижаются энергозатраты.
Предлагаемая композиция позволит решить в определенной степени и проблему утилизации отходов.
Поливинилхлоридная композиция для изготовления материалов, содержащая пластификатор, стеарат кальция и дисперсный полифункциональный наполнитель - продукт утилизации нефтемасел, мас.ч.:
| Поливинилхлоридная композиция | |
| (в расчете на поливинилхлорид) | 100 |
| Продукт утилизации нефтемасел | 5-25 |
