Способ получения высоконаполненной древесно-полимерной композиции на основе поливинилхлорида
Владельцы патента RU 2527468:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ (RU)
Изобретение относится к технологии получения поливинилхлоридных (ПВХ) композиций с использованием в качестве органического наполнителя древесной муки для изготовления высоконаполненных древесно-полимерных материалов. Способ получения высоконаполненной древесно-полимерной композиции заключается в предварительной обработке древесной муки водным раствором связующего агента - кремнезоля с последующим тщательным перемешиванием и сушкой до постоянной массы при температуре 100±2°С и дальнейшим смешением обработанной древесной муки, ПВХ, комплексного термостабилизатора и модификатора ударной прочности. При этом ПВХ предварительно обрабатывают связующим агентом, содержащим 0,1-2,5 мас.ч. кремнезоля, тщательно перемешивают, сушат до постоянной массы при температуре 60±2°С, а древесную муку обрабатывают связующим агентом, содержащим 0,1-4,9 мас.ч. кремнезоля. Содержание ингредиентов следующее, мас.ч.: ПВХ - 100, древесная мука - 50-220, комплексный термостабилизатор - 4,5-7, модификатор ударной прочности - 4,8-9, связующий агент - 0,2-7,4. Древесно-полимерные материалы на основе полученной высоконаполненной поливинилхлоридной композиции обладают улучшенным показателем текучести расплава, а также повышенной прочностью на растяжение и термостабильностью. 1 табл.
Изобретение относится к технологии получения поливинилхлоридных (ПВХ) композиций с использованием в качестве органического наполнителя древесной муки для изготовления высоконаполненных древесно-полимерных материалов.
Известен способ получения древесно-полимерной композиции, включающей древесные частицы, полиолефин и неорганическую добавку-диоксид кремния. Приготовление полимерной композиции проводят следующим образом: в лопастной смеситель дозировано загружают древесный наполнитель и при перемешивании добавляют диоксид кремния и порциями в 2-3 приема измельченные частицы термопластичного полимера или их смесь. Перемешивание ведут до получения однородной смеси. Далее из полученной полимерной композиции изготавливают различные материалы, изделия [Патент РФ 2049662, кл. B27N 3/00, 2004 г.].
Основным недостатком композиции является высокая вязкость расплава при переработке в изделия и низкая технологичность, ограничивающая технологию переработки композитов в изделия только методами прессования.
Известнен способ получения древесно-полимерной композиции на основе термопластичного полимерного связующего, включающий дисперсный древесный наполнитель, полиэлектролит, сшивающий агент, органическую перекись и целевые добавки. Согласно изобретению измельченный древесный наполнитель, преимущественно влажный, обрабатывают полиэлектролитом и сушат. Затем сухой наполнитель пропитывают мономером, причем пропитка может быть осуществлена на завершающей стадии сушки древесного наполнителя, например, непосредственно перед циклоном-осадителем или в дозаторе бункера сухой стружки. Далее изготовленный наполнитель смешивается с остальными компонентами смеси, также поступающими через дозирующие устройства. При необходимости осуществляют предварительное смешение термопластичного полимера с перекисью и целевыми добавками. Полученную композицию затем перерабатывают методом прессования и экструзии [Патент РФ 2132347, кл. C08L 97/02, 1999 г.].
Недостатками являются сложная технология приготовления композиции и высокая цена вводимых компонентов, в частности сшивающего агента.
Наиболее близким к заявляемому способу получения высоконаполненной древесно-полимерной композиции по совокупности существенных признаков является способ получения древесно-полимерной композиции, содержащей поливинилхлорид, древесный наполнитель, комплексный термостабилизатор, модификатор ударной прочности и связующий агент. Согласно изобретению древесную муку предварительно пропитывают водными растворами связующих агентов - кремнезоля или многослойных углеродных трубок, тщательно перемешивают и высушивают при 102±3°C до постоянной массы, при этом концентрация кремнезоля в древесной муке составляет 0,01-10%, а степень наполнения древесно-полимерной композиции составляет 26-60 мас.% модифицированной древесной муки [Патент РФ 2465292 C1, 27.06.2012 г.].
К основному недостатку композиции, полученной по данному способу, можно отнести низкий показатель текучести расплавов.
Задачей изобретения является получение высоконаполненных (содержание органического наполнителя более 50 мас.%) древесно-полимерных композиций на основе поливинилхлорида и дисперсной древесной муки с улучшенным комплексом основных технологических и эксплуатационных характеристик.
Технический результат - улучшение показателя текучести расплава высоконаполненной древесно-полимерной композиции на основе ПВХ. Технический результат достигается тем, что в способе получения высоконаполненной древесно-полимерной композиции на основе поливинилхлорида, заключающемся в предварительной обработке древесной муки водным раствором связующего агента - кремнезоля с последующим тщательным перемешиванием и сушкой до постоянной массы при температуре 100±2°C и дальнейшим смешением обработанной древесной муки, поливинилхлорида, комплексного термостабилизатора и модификатора ударной прочности, согласно изобретению, ПВХ предварительно обрабатывают связующим агентом содержащим 0,1-2,5 м.ч. кремнезоля, тщательно перемешивают, сушат до постоянной массы при температуре 60±2°C, а древесную муку обрабатывают связующим агентом, содержащим 0,1-4,9 мас.ч. кремнезоля и при следующем содержании ингредиентов (мас.ч.):
ПВХ - 100;
Древесная мука - 50-220;
Комплексный термостабилизатор - 4,5-7;
Модификатор ударной прочности - 4,8-9;
Связующий агент - кремнезоль - 0,2-7,4.
Проведенный анализ техники и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».
Для получения древесно-полимерной композиции на основе ПВХ использовались компоненты, удовлетворяющие следующим требованиям:
Поливинилхлорид суспензионный марки С7058М (ГОСТ 14332-78)
Комплексный термостабилизатор, например, Interstab (сертификат №99-00244)
Модификатор ударной прочности, например, FM-22
Древесная мука марки 180 (ГОСТ 16361-87)
Кремнезоль (золь оксида кремния) представляет собой бесцветный или слабоокрашенный желтоватого или сероватого оттенка коллоидный раствор. Стабильность коллоидной системы обеспечивается содержанием в растворе гидроксида натрия, поэтому раствор имеет щелочную реакцию (рН=10,3). Плотность кремнезоля равна 1,2 г/см3, концентрация диоксида кремния - 330-340 г/л, концентрация оксида натрия - 0,34 г/л.
Для исследований ПВХ-композиций были получены образцы в виде пленок. Способ получения высоконаполненной древесно-полимерной композиции на основе ПВХ осуществляли следующим образом. Древесную муку обрабатывали водным раствором связующего агента, содержащим 0,1-4,9 мас.ч. кремнезоля, тщательно перемешивали и сушили до постоянной массы при температуре 100±2°C. Отдельно обрабатывали ПВХ водным раствором связующего агента, содержащим 0,1-2,5 мас.ч. кремнезоля, также тщательно перемешивали и сушили до постоянной массы при температуре 60±2°C. Далее осуществляли смешивание полученных обработанных древесной муки и ПВХ с комплексным термостабилизатором в количестве 4,5-7 мас.ч. и модификатором ударной прочности в количестве 4,8-9 мас.ч. на 100 мас.ч. ПВХ. Пленочные образцы готовили методом термопластикации на лабораторных вальцах с фрикцией 1:1,25 при температуре валков 140-180°C в течение 5-6 мин в зависимости от состава композиции. Вальцевание проводили при толщине зазора между валками 8-13 мкм.
Для исследования свойств композиции, полученных по заявленному способу, были приготовлены ПВХ-композиции, содержащие 100 мас.ч. обработанного ПВХ, модификатор ударной прочности FM-22 - 7 мас.ч., комплексный термостабилизатор - 5,5 мас.ч., обработанная древесная мука (сосновая) - 50-220 мас.ч. (составы 1-5).
Свойства композиций с разной степенью наполнения представлены в табл.1.
| Таблица 1 | |||
| Показатель | |||
| Показатель текучести расплава (ПТР), г/10 мин | |||
| Наполнитель (на 100 мас.ч. ПВХ) | Термостаби-льность, мин | ||
| Прочность на растяжение, МПа | |||
| Без древесной муки (контрольный) | 32 | 0,31 | 72 |
| Исходная древесная мука (необработанная): | |||
| 50 мас.ч. | 32 | 0,21 | 81 |
| 70 мас.ч. или 40 мас.% (макс.) | 26 | 0,16 | 85 |
| Обработанный. ПВХ (100 мас.ч). | |||
| Обработанная древесная мука: | |||
| 1) 50 мас.ч. | 38 | 0,34 | 95 |
| 2) 80 мас.ч. | 36 | 0,23 | 105 |
| 3) 120 мас.ч. | 33 | 0,07 | 115 |
| 4) 160 мас.ч. | 28 | 0.03 | 120 |
| 5) 220 мас.ч. (макс.) | 21 | 0.02 | 132 |
| Прототип: | |||
| 40 мас.ч. | 36 | 0,32 | 86 |
| 80 мас.ч. | 34 | 0,18 | 100 |
| 120 мас.ч. | 30 | 0.03 | 110 |
| 160 мас.ч. (макс.) | 27 | 0.01 | 118 |
Максимальную степень наполнения предложенных жестких ПВХ-композиций по сравнению с прототипом удалось увеличить с 160 до 220 мас.ч. древесной муки на 100 мас.ч. ПВХ. При этом улучшаются показатель текучести расплава, прочность на растяжение и термостабильность.
Способ получения высоконаполненной древесно-полимерной композиции на основе поливинилхлорида, заключающийся в предварительной обработке древесной муки водным раствором связующего агента - кремнезоля с последующим тщательным перемешиванием и сушкой до постоянной массы при температуре 100±2°С и дальнейшим смешением обработанной древесной муки, поливинилхлорида, комплексного термостабилизатора и модификатора ударной прочности, отличающийся тем, что поливинилхлорид предварительно обрабатывают связующим агентом, содержащим 0,1-2,5 масс.ч. кремнезоля, тщательно перемешивают, сушат до постоянной массы при температуре 60±2°С, а древесную муку обрабатывают связующим агентом, содержащим 0,1-4,9 масс.ч. кремнезоля, и при следующем содержании ингредиентов, масс.ч.:
| поливинилхлорид | 100 |
| древесная мука | 50-220 |
| комплексный термостабилизатор | 4,5-7 |
| модификатор ударной прочности | 4,8-9 |
| связующий агент - кремнезоль | 0,2-7,4. |
