Древесно-полимерная композиция на основе поливинилхлорида для профильно-погонажных изделий

Изобретение относится к химии полимеров, а именно к древесно-полимерным композициям на основе поливинилхлорида, которые могут быть использованы для получения профильно-погонажных изделий. Древесно-полимерная композиция на основе поливинилхлорида для профильно-погонажных изделий содержит поливинилхлорид, древесную муку, комплексный стабилизатор, акриловый модификатор, полиэтиленовый воск, металлсодержащую смазку. В качестве металлсодержащей смазки в композиции используют металлсодержащую смазку, полученную взаимодействием высших монокарбоновых кислот с глицерином при 130-230°С при мольном соотношении 1:(1-2) в присутствии оксидов двухвалентных металлов Са, Zn, Mg или их двухкомпонентных смесей в массовом соотношении 0,25-1,0:0,5-1,0 в количестве 0,5-2,0 мас.% от общей реакционной массы, где в качестве высших монокарбоновых кислот используют ВИК, олеиновую, стеариновую кислоты. Кроме того, в композиции используют полиэтиленовый воск с температурой плавления не выше 100°С. В качестве комплексного стабилизатора используют стабилизаторы марок: BAEROPAN R 9003 (производитель - «Baerlocher GmbH» Германия) или Naftosafe РЕК 922 В (производитель - «Кемсон», Австрия). В качестве акрилового модификатора используют модификаторы ударной прочности марок МВ-87, DURASTRENGTH D320, DURASTRENGTH D300S (производство фирмы Arkema, Франция), Metablen P-5500S (производство фирмы Dangdong), Paraloid BTA 736H-S OS (производство фирмы Rohm &Haac), Kane АСЕ F50 (производство фирмы Kaneka), Лакрис 95 по ТУ 2216-235-05757533-2000. Технический результат - повышение качества профильно-погонажных изделий, что выражается в улучшении эксплуатационных и технологических показателей, а именно, показателя текучести расплава термостабильности, ударной вязкости, снижания водопоглощения, а также обеспечение экологической безопасности композиции. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к химии полимеров, а именно к древесно-полимерным композициям на основе поливинилхлорида, которые могут быть использованы для получения профильно-погонажных изделий.

Известен способ изготовления древопластика на основе двухкомпонентного связующего, включающий определение характеристического параметра связующего и смешение его компонентов с наполнителем, где в качестве характеристического параметра определяют коэффициент линейного термического расширения термопластов, а смешение компонентов связующего с наполнителем начинают с термопласта, имеющего меньшее значение коэффициента линейного расширения. В качестве термопластов используют полиэтилен низкой плотности 15803-020, полиэтилен высокой плотности 277, поливинилхлорид ПВХ Е- 6570Ж, полистирол УМП-325, вторичный полиэтилен [АС СССР N 1666306, кл. B27N 3/02, 1991 г.].

Недостатком данной композиции являются многостадийность и сложность технологии получения древопластика, а также низкая термостабильность композиций с ПВХ ввиду отсутствия в их составе стабилизаторов.

Известна древесно-полимерная композиция на основе эмульсионного поливинилхлорида, включающая диоктилфталат; эпоксидированное соевое масло; пигмент; наполнитель - древесную муку, обработанную смесью уайт-спирита и олигооксиэтиленгликоля; олеиновую кислоту. Древесно-полимерная композиция предназначена для изготовления изделий методом ротационного формования [RU 1052519, опубл. 1983.07.12, Бюл. №41].

Известна древесно-полимерная композиция, включающая в свой состав дисперсный древесно-растительный наполнитель, термопластичное полимерное связующее, полиэлектролит, сшивающий агент, органическую перекись, целевые добавки. В качестве термопластичного связующего в полимерной композиции используют поливинилхлорид. Для переработки известной древесно-полимерной композиции в изделия используют и метод экструзии. Недостатком известной композиции является низкий показатель ударной вязкости, относительно высокая степень водопоглощения, низкий предел прочности при изгибе [RU 2132347, опубл. 1999.06.27].

Известна древесно-полимерная композиция на основе поливинилхлорида, включающая диоктилфталат, стеарат бария и цинка, древесный наполнитель и добавку в виде измельченной соломы. Недостаток известной полимерной композиции заключается в низких показателях эксплуатационных и технологических характеристик [RU 22048491, опубл. 1995.11.20].

Наиболее близкой к заявленному изобретению является полимерная композиция, содержащая термопластичный полимер, органический наполнитель и целевые добавки. В качестве термопластичного полимера она содержит полимер, выбранный из группы, включающей виниловые полимеры на основе винилхлорида, его сополимеров с винилацетатом на основе этилена, пропилена, их сополимеров на основе метилметакрилата или их смесей. В качестве органического наполнителя - целлюлозосодержащие отходы деревообрабатывающего, сельскохозяйственного и текстильного производства, имеющие фракционный состав 0,1-8 мм. Соотношение компонентов в известной полимерной композиции, мас.%:

указанный полимер 31,5-45,0

указанный органический наполнитель 50-65

целевые добавки 0,3-5

В качестве целевых добавок используют стеариновокислый кальций, стеариновокислый барий, стеарин и парафин технический [Патент РФ №2005752, кл. C08L 97/06, 1994 г.].

Недостаткам данной композиции является невысокая ударная вязкость, термостабильность, текучесть расплава, высокое водопоглощение, кроме того, композиция не обеспечивает экологическую безопасность полимерного изделия из-за содержания токсичного стабилизатора-стеариновокислого бария.

Задача изобретения - повышение ударной вязкости, термостабильности, текучести расплава, снижение водопоглощения, а также обеспечение экологической безопасности композиции для профильно-погонажных изделий.

Технический результат при использовании изобретения выражается в повышении качества профильно-погонажных изделий.

Вышеуказанный технический результат достигается особенностью древесно-полимерной композиции для профильно-погонажных изделий на основе поливинилхлорида, древесной муки и включающей стабилизатор, заключающейся в том, что полимерная композиция, содержащая нетоксичный комплексный кальций-цинковый стабилизатор, дополнительно содержит акриловый модификатор, металлосодержащую смазку и полиэтиленовый воск при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Поливинилхлорид	30-60
Древесная мука	70-40
Комплексный стабилизатор	4-8
Акриловый модификатор	2-10
Полиэтиленовый воск	0,1-0,5
Металлосодержащая смазка	0,1-1,0

В полимерной композиции используют:

- ПВХ суспензионный марки С-5868 ПЖ, С-6359М по ГОСТ 14332-78Е, ПВХ С-6069Ж по ТУ 2212-241-00203312-2004, ПВХ С-6369Ж по ТУ 2212-235-00203312-2003, ПВХ С-6669Ж, ПВХ С-6459У по ТУ 2212-186-02203312-98;

- древесную муку по ГОСТ 16361 или любую другую древесную муку, удовлетворяющую качественным характеристикам заявляемой композиции;

- акриловый модификатор ударной прочности марок: МВ-87, DURASTRENGTH D320, DURASTRENGTH D300S, производство фирмы Arkema, Франция, Metablen P-5500S, производство фирмы Dangdong, Paraloid ВТА 736H-S OS, производство фирмы Rohm &Наас, Kane ACE F50, производство фирмы Kaneka, Лакрис 95 по ТУ 2216-235-05757533-2000 или любой другой акриловый модификатор, предназначенный для переработки непластифицированного ПВХ;

- полиэтиленовый воск с температурой плавления не выше 100°C;

- металлосодержащую смазку, полученную взаимодействием высших монокарбоновых кислот с глицерином при 130-230°C при мольном соотношении 1: (1-2) в присутствии оксидов двухвалентных металлов Ca, Zn, Mg или их двухкомпонентных смесей в массовом соотношении 0,25-1:0,5-1 в количестве 0,5-2,0 мас.% от общей реакционной массы, где в качестве высших монокарбоновых кислот используют: ВИК, олеиновую, стеариновую кислоты [Патент РФ №2348664, кл. C08L 27/06, 2009 г.; Патент РФ №2260020, кл. C08L 27/06, 2005 г.].

В качестве нетоксичного стабилизатора композиция содержит нетоксичные комплексные кальций-цинковые стабилизаторы марок: BAEROPAN R 9003 (производитель-«Baerlocher GmbH», Германия), Naftosafe РНХ 922 В (производитель - «Кемсон», Австрия), предназначенные для экструзии технических профилей из древесно-полимерных композиций.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1.

Древесно-полимерную композицию для профильно-погонажных изделий получают следующим образом.

Поливинилхлорид смешивают с комплексным стабилизатором, полиэтиленовым воском, акриловым модификатором, металлосодержащей смазкой в горячем смесителе при постепенном нагреве до 120°C, затем композицию выгружают в холодный смеситель и смешивают с древесной мукой. Охлажденную до 40-60°C композицию подают в приемный бункер, из которого непрерывно загружают в экструдер по мере ее переработки в гранулы. Гранулы используют для получения профильно-погонажных изделий.

Образцы для испытаний готовят методом вальцевания.

Показатель текучести расплава (ПТР) определяют по ГОСТ 11645-73. Термостабильность образца определяют по ГОСТ 14041-91 при температуре 180°C. Водопоглощение и твердость определяют по ГОСТ 19111-77, ударную вязкость по Шарпи по ГОСТ 4647-80.

В таблице №1 приведены примеры древесно-полимерной композиции с указанием компонентного и количественного состава, а также результатов испытаний образцов по технологическим показателям. Примеры 1-14 - по изобретению, №15 - по прототипу.

В результате использования в древесно-полимерной композиции заявляемых компонентов в соответствующих количествах улучшаются эксплуатационные и технологические показатели, а именно показатель текучести расплава, термостабильность, ударная вязкость, снижается водопоглощение. Использование в составе древесно-полимерной композиции нетоксичных стабилизаторов обеспечивает экологическую безопасность готовых изделий, расширяет границы сфер их использования и повышает конкурентоспособность продукции.

Компоненты	Примеры по изобретению, состав, мас.ч.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Поливинилхлорид ПВХ С-5868ПЖ	30	40	50	60	50	50	50	50	-	-	-	-	-	-	-
Поливинилхлорид ПВХ С-6359М	-	-	-	-	-	-	-	-	30	40	50	60	50	50	45
Древесная мука	70	60	50	40	50	50	50	50	70	60	50	40	50	50	50
Baeropan R9003 Р/7	5,5	4	6,8	8	-	-	-	-	4	6	8				-
Naftosafe РНХ 922 В	-	-	-	-	4	5,5	6,5	8	-	-	-	4	5,5	8	-
Полиэтиленовый воск	0,1	0,5	0,2	0,3	0,3	0,4	0,15	0,1	0,3	0,15	0,1	0,5	0,2	0,1	-
Металлосодержащая смазка	0,1	0,5	1	0,1	1	0,5	0,1	0,5	0,1	0,25	0,1	1	0,5	0,5	-
Лакрис 95												2	5	7	-
DURASTRENGTH D320	2	5	7	10	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Metablen Р-550	-	-	-	-	-	-	-	-	2	6	10	-	-	-	-
Paraloid ВТА 736H-S					10	8	5	2	-	-	-	-	-	-	-
Диоктилфталат	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	4,5
Стеарат Ca	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0,5
Свойства
Термостабильность при 180°C, мин	78	67	86	99	61	73	77	85	63	74	88	59	64	76	5
ПТР, г/10 мин	6,4	7,6	5,3	7,3	8,4	7,9	6,2	5,5	8,9	6,3	6,8	8,0	7,5	6,2	0,8
Водопоглощение в течение 24 ч, %	1,5	2,1	1,3	0,8	2,4	2,2	1,9	1,1	2,5	1,6	0,9	2,6	1,8	1,2	6,2
Твердость, кгс/см2	46	52	44	35	51	43	39	43	50	44	38	49	55	42	42
Ударная вязкость по Шарпи, кДж/м2	13,7	14,3	15,2	15,8	16,2	14,9	14,2	13,1	14,5	15,7	16,9	14,3	13,2	13,7	4,5

1. Древесно-полимерная композиция на основе поливинилхлорида для профильно-погонажных изделий, включающая древесную муку, стабилизатор и целевую добавку-смазку, отличающаяся тем, что композиция содержит комплексный нетоксичный кальций-цинковый стабилизатор, акриловый модификатор, полиэтиленовый воск, а в качестве смазки содержит металлсодержащую смазку, полученную взаимодействием высших монокарбоновых кислот с глицерином при 130-230°С при мольном соотношении 1:(1-2) в присутствии оксидов двухвалентных металлов Са, Zn, Mg или их двухкомпонентных смесей в массовом соотношении 0,25-1,0:0,5-1,0 и при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Поливинилхлорид	30-60
Древесная мука	40-70
Комплексный стабилизатор	4-8
Акриловый модификатор	2-10
Полиэтиленовый воск	0,1-0,5
Металлсодержащая смазка	0,1-1,0

2. Древесно-полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в композиции используют полиэтиленовый воск с температурой плавления не больше 100°С.