Композиционный материал на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (варианты) и способ его получения

Изобретение относится к композиционным материалам (КМ) на основе высокомолекулярных соединений и к способу его получения. Предложен способ получения КМ на основе СВМПЭ полимеризацией этилена на поверхности частиц наполнителя в присутствии иммобилизованного на них катализатора, состоящего из соединения переходного металла VCl4 и алюминийорганического соединения Al(i-Bu)3. В качестве наполнителя используют частицы порошкообразного наполнителя нано- или микроразмера или их смесь, которые предварительно вакуумируют при нагревании в малом подготовительном реакторе, охлаждают до комнатной температуры, добавляют углеводородный растворитель, обрабатывают полученную суспензию ультразвуком, добавляют VCl4 в количестве 10-5-10-3 г на 1 г наполнителя, не прекращая обработку ультразвуком, подают этилен до избыточного давления 0,1-0,4 атм, через 15-30 минут, продолжая перемешивание ультразвуком, добавляют Al(i-Bu)3. Затем реакционную смесь разбавляют углеводородным растворителем с предварительно добавленным к нему Al(i-Bu)3 и переносят под давлением инертного газа в основной реактор полимеризации, включают интенсивное перемешивание, подают этилен до избыточного давления 1-9 атм, повышают температуру до 40-60°С и проводят полимеризацию этилена на поверхности частиц наполнителя. Диапазон размера частиц наполнителя составляет 10-8-10-3 м. Предложенным способом получен КМ (варианты) на основе СВМПЭ, содержащий в качестве наполнителя наночастицы дисульфида молибдена и микрочастицы шунгита, обладающий улучшенными деформационно-прочностными характеристиками и высокой износостойкостью. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 13 пр.

 

Изобретение относится к композиционным материалам (КМ) на основе высокомолекулярных соединений, полученных полимеризацией мономеров на неорганических материалах, а именно к КМ на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) и к способу его получения). Выбор СВМПЭ в качестве матричного полимера приводит к улучшению таких характеристик КМ, как износостойкость, ударопрочность, коэффициент трения, а разнообразие неорганических материалов позволяет создавать КМ с заданными функциональными свойствами. Изобретение может быть использовано при производстве полимерных материалов широкого назначения, применяемых в машиностроении, горнодобывающей, автомобильной, химической отраслях, а также в медицине.

Традиционной технологией получения КМ, содержащих наполнители различного типа, является метод механического смешения сухих компонентов или в расплаве полимера. Использовать СВМПЭ для смешения в расплаве невозможно из-за очень высокой вязкости его расплава - СВМПЭ плавится, но не течет.

КМ на основе СВМПЭ, полученные методом сухого смешения, известны. Так, в патенте РФ №2476461, опубл. 27.02.2013, предложен износостойкий материал, содержащий в качестве наполнителя Al2O3 модификации корунд двух фракций: размером 0,1 мм и 0,3 мм при соотношении 1:2 и в общем количестве 18% от массы СВМПЭ. Материал получали в две стадии: сначала СВМПЭ активируют в шаровом механоактиваторе, а затем добавляют порошок оксида алюминия двух фракций и перемешивают в дезинтеграторе. Данный КМ отличается высокими показателями истираемости и прочности при разрыве и может быть использован для защиты поверхностей ковшей экскаваторов, бункеров, кузовов самосвалов и других механизмов от абразивного износа. Однако из-за высокого наполнения материал имеет недостаточное сопротивление удару и относительно низкий предел текучести при растяжений.

В патенте RU 2478111, опубл. 27.03.2013 г., предложен износостойкий КМ на основе СВМПЭ, полученный методом двухстадийного горячего прессования: сначала при температуре t1=80÷100°C в течение 30 мин, затем при температуре t2=110÷130°C в течение 60 мин (давление 7,5 МПа). Материал содержит в качестве наполнителя Al2O3 в количестве 5-20 мас. %, который перед смешением с порошком СВМПЭ предварительно плакируют поливиниловым спиртом. За счет плакирования порошка оксида алюминия поливиниловым спиртом достигается более равномерное распределение частиц оксида алюминия в порошке СВМПЭ, и улучшается взаимная адгезия частиц СВМПЭ и оксида алюминия. Это обеспечивает снижение пористости получаемого материала, и, как следствие, повышение плотности, твердости и износостойкости получаемого КМ. Данный материал можно использовать в машиностроении при изготовлении износостойких футеровочных элементов для защиты бункеров, кузовов автотранспорта, транспортеров. К недостаткам данного КМ можно отнести пониженные физико-механические свойства при отрицательных температурах, так как поливиниловый спирт переходит в стеклообразное состояние при температуре ниже +5°С, что непременно скажется как на износостойких свойствах, так и на ударной вязкости композита.

Общим недостатком методов сухого механического смешения является невозможность достичь равномерного распределения наполнителя в полимерной матрице, особенно при больших его количествах или при использовании наполнителей наноразмеров, что сильно сказывается на комплексе физико-механических свойств материалов.

Помимо традиционных технологий получения полимерных композитов методом механического смешения известен метод полимеризационного наполнения. Суть метода заключается в закреплении компонентов катализатора на поверхности носителя-наполнителя и последующей полимеризации этилена на носителе в газовой фазе или в среде углеводородного растворителя, в результате полимер образуется на частицах носителя-наполнителя в виде равномерного полимерного покрытия, что обеспечивает равномерное распределение наполнителя в полимерной матрице при любых степенях наполнения (см., например, US 4151126, опубл. 24.04.1979; Авт. свид. СССР №763379, опубл. 15.09.80; US 3503785, опубл. 31.03.1970; Авт. свид. СССР №1004407, опубл. 15.03.1983; Новокшонова Л.А., Мешкова И.Н. Высокомолек. соед., сер. А, 1994, т. 36, №4, с. 629; Grinev V.G., Kudinova O.I., Novokshonova L.A., Shevchenko V.G., Tchmutin I.A. «New aluminum-filled polyolefins combining heat-conducting dielectrical properties», Ext. Abstr. Conf. on Filled Polymers and Fillers "Eurofillers 97", Manchester, UK. 1997, p. 439; RU 2368629, опубл. 27.09.2009; RU 2643985, опубл. 06.02.2018; RU 2671407, опубл. 31.10.2018).

Наиболее близким к предлагаемому способу получения заявляемого КМ на основе СВМПЭ является способ получения высоконаполненного теплопроводящего электроизоляционного КМ полимеризацией этилена на поверхности частиц наполнителя в присутствии иммобилизованного на них катализатора, состоящего из соединения переходного металла (VCl4 или TiCl4) и алюминийорганического соединения (АОС). Наполнитель нано- или микроразмера вакуумируют при 80-100°С, охлаждают до комнатной температуры, обрабатывают тетрахлоридом ванадия или титана в количестве 10-5-10-4 г на 1 г наполнителя из паровой фазы или в среде углеводородного растворителя, выдерживают 20-30 минут, добавляют углеводородный растворитель, обрабатывают полученную суспензию ультразвуком, повышают температуру до 25-30°С, вводят АОС, подают этилен до давления 0,2-0,4 ата, через 5-6 мин повышают давление этилена до 2-3 ата, температуру до 40-60°С и продолжают полимеризацию этилена (RU 2600110, опубл. 20.10.2016 - прототип).

В способе-прототипе обработку ультразвуком проводят только спустя 20-30 минут после добавления VCl4 или TiCl4 к наполнителю, за это время катализатор успевает закрепиться на поверхности наполнителя, состоящего из крупных агломератов, что при последующем дезагрегировании ультразвуком приводит, с одной стороны, к отсутствию закрепленного катализатора на отдельных частицах наполнителя, и с другой - к наличию свободного VCl4 в среде углеводородного растворителя. Неравномерное распределение катализатора на частицах наполнителя отрицательно сказывается на комплексе физико-механических свойств получаемого КМ. Свободный VCl4, остающийся в реакционной среде, приводит к образованию свободного низкомолекулярного полимера, не закрепленного на поверхности наполнителя, что при промышленном синтезе категорически неприемлемо, так как этот полимер будет нарастать на стенках реактора и лопастях мешалки и приведет к скорой остановке процесса для очистки реактора.

Задачей изобретения является разработка способа получения предлагаемого КМ на основе СВМПЭ методом полимеризационного наполнения, который позволит использовать порошкообразные наполнители с любым размером частиц и степенью агломерации и обеспечит равномерное распределение катализатора на частицах наполнителя, что будет способствовать более равномерному распределению полимера на частицах наполнителя и улучшению комплекса физико-механических свойств.

Задачей изобретения является также получение заявляемым способом КМ на основе СВМПЭ (вариантов), обладающего улучшенными физико-механическими свойствами.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемым способом получения КМ на основе СВМПЭ полимеризацией этилена на поверхности частиц наполнителя в присутствии иммобилизованного на них катализатора, состоящего из соединения переходного металла VCl4 и АОС Al(i-Bu)3, в котором, согласно изобретению, в качестве наполнителя используют частицы порошкообразного наполнителя нано- или микроразмера или их смесь, которые предварительно вакуумируют при 60-150°С в течение 10-80 минут в малой подготовительной емкости или в малом реакторе, охлаждают до комнатной температуры, добавляют углеводородный растворитель, обрабатывают полученную суспензию ультразвуком, добавляют тетрахлорид ванадия в количестве 10-5-10-3 г на 1 г наполнителя, не прекращая обработку ультразвуком, подают в систему этилен до избыточного давления 0,1-0,4 атм, через 15-30 минут, продолжая перемешивание ультразвуком, добавляют Al(i-Bu)3, затем реакционную смесь разбавляют углеводородным растворителем с предварительно добавленным к нему Al(1-Bu)3 и переносят под давлением инертного газа в основной реактор полимеризации, включают интенсивное перемешивание, подают этилен до избыточного давления 1-9 атм, повышают температуру до 40-60°С и проводят полимеризацию этилена на поверхности частиц наполнителя до образования на них покрытия из СВМПЭ.

Полимеризацию этилена можно проводить при интенсивном перемешивании и одновременном воздействии ультразвука.

СВМПЭ имеет молекулярную массу не менее 1⋅106.

Решение поставленной задачи достигается также предлагаемым КМ на основе СВМПЭ (вариантами), получаемым заявленным способом:

- композиционным материалом на основе СВМПЭ, характеризующимся тем, что он получен методом полимеризационного наполнения и содержит в качестве наполнителя наночастицы дисульфида молибдена среднего размера 180-200 нм в количестве от 0,5 до 30 мас. % и имеет следующие характеристики: модуль упругости при разрыве (Ер) 650-1100 МПа, разрывная прочность (σр) не менее 33 МПа, относительное удлинение при разрыве (εр) 200-260%, объемный износ по наждачной бумаге не более 60 мм3.

СВМПЭ имеет молекулярную массу не менее 1⋅106.

- композиционным материалом на основе СВМПЭ, характеризующимся тем, что он получен методом полимеризационного наполнения и содержит в качестве наполнителя микрочастицы шунгита среднего размера 6 мкм в количестве от 0,8 до 30 мас. % и имеет следующие характеристики: модуль упругости при разрыве (Ер) 650-1150 МПа, разрывная прочность (σр) не менее 35 МПа, относительное удлинение при разрыве (εр) по меньшей мере 230%, объемный износ по наждачной бумаге не более 53 мм3.

СВМПЭ имеет молекулярную массу не менее 1⋅106.

В качестве дисперсных наполнителей в предлагаемом способе можно применять щирокий спектр порошковых материалов: металлы и их оксиды, сульфиды, фториды, галогениды, керамические материалы, наноглины, углеродные наполнители и др. В качестве углеводородного растворителя можно использовать любой нефтехимический растворитель: нефрас, гептан, толуол и др. В качестве АОС возможно применение веществ с общей формулой: AlRCl2, AlR2Cl, AlR3, AlR2H, где R - алкильный радикал. Использовать можно как концентрированные, так и разбавленные растворы АОС в углеводородном растворителе.

При создании предлагаемого изобретения были проведены экспериментальные исследования влияния разных видов наполнителей, их размерного ряда и содержания в КМ на комплекс физико-механических свойств. Исследование процесса полимеризации было направлено на поиск условий, которые обеспечат наиболее равномерное распределение наполнителя в полимерной матрице, так как физико-механические показатели наполненных полимеров очень чувствительны к характеру распределения наполнителя в полимерной матрице и наличию или отсутствию в композитах агломератов частиц наполнителя. Было установлено, что для преодоления агрегации частиц наполнителя на стадии полимеризации и достижения равномерного их распределения в полимерной матрице композита, оптимальным режимом является обработка наполнителя ультразвуком в растворителе сначала до нанесения соединения переходного металла и затем после нанесения VCl4. Кроме того, количество подаваемого тетрахлорида ванадия было подобрано таким образом, чтобы соединение переходного металла полностью закреплялось на поверхности частиц наполнителя и полимеризация этилена происходила только на поверхности частиц наполнителя. Экспериментально выбранные режимы процесса полимеризации позволяют достичь равномерного распределения наполнителя в полимерной матрице композита и полностью избежать налипания полимера на стенках реакторной зоны и на перемешивающем устройстве.

Приводим примеры осуществления заявляемого способа и получения предлагаемого КМ (вариантов).

Пример 1 (сравнительный, наполнитель - смесь микро- и наночастиц Al).

В малый (подготовительный) металлический реактор помещают 10 г порошка дисперсного алюминия, содержащего 80 мас. % микрочастиц алюминия со средним размером 10 мкм (с величиной оксидного покрытия 7 мас. %) и 20 мас. % наночастиц алюминия со средним размером 80 нм (с величиной оксидного покрытия 7 мас. %), откачивают при температуре 80°С при остаточном давлении 10-1 мм рт.ст. в течение 30 мин, охлаждают реактор до комнатной температуры, после чего приливают 150 мл сухого гептана и включают обработку ультразвуком. Через 5 мин, продолжая перемешивание системы ультразвуком, в реактор через дозирующее устройство подают жидкий VCl4 в количестве 0,0008 г, соотношение VCl4 и наполнителя составляет 8⋅10-5 г VCl4 на 1 г порошка дисперсного алюминия. Далее в систему, не прекращая ультразвуковую обработку, подают этилен до избыточного давления 0,1 атм и через 15 минут добавляют одномолярный раствор Al(i-Bu)3. После вкалывания АОС происходит мгновенная полимеризация этилена на поверхности частиц наполнителя, обработанных ультразвуком, с образованием тонкого слоя полимера, препятствующего их агрегации. Далее реакционную смесь разбавляют 50 мл сухого гептана с предварительно добавленным к нему одномолярным раствором Al(i-Bu)3 (суммарное количество АОС составляет 0,0016 г) и переносят под давлением аргона в основной полимеризационный реактор, включают интенсивное перемешивание, подают этилен до избыточного давления 2 атм, повышают температуру до 40°С и проводят полимеризацию этилена на поверхности частиц наполнителя до образования КМ, содержащего 26 мас. % СВМПЭ и 74 мас. % наполнителя. Молекулярная масса образовавшегося полимера составляет 1,5⋅106. В таблице 1 приведены данные испытаний деформационно-прочностных свойств КМ, полученного по примеру 1, в сравнении с КМ, полученным по способу-прототипу. Как видно из приведенных данных, предлагаемый способ позволяет повысить (по сравнению с прототипом) такую важную характеристику КМ, как модуль упругости, и сохранить высокое значение прочности при сжатии.

Пример 2 (наполнитель - наночастицы γ-Al2O3).

В малый (подготовительный) металлический реактор помещают 20 г нанодисперсного гамма оксида алюминия со средним размером частиц 15 нм, с удельной поверхностью 160 м2/г, откачивают при температуре 80°С при остаточном давлении 10-1 мм рт.ст. в течение 30 мин, охлаждают реактор до комнатной температуры, после чего приливают 500 мл сухого нефраса и включают обработку ультразвуком. Через 5 мин, продолжая перемешивание системы ультразвуком, в реактор через дозирующее устройство подают жидкий VCl4 в количестве 0,0008 г, соотношение VCl4 и наполнителя составляет 4⋅10-5 г VCl4 на 1 г нанопорошка γ-Al2O3. Далее в систему, не прекращая ультразвуковую обработку, подают этилен до избыточного давления 0,1 атм и через 15 минут добавляют одномолярный раствор Al(i-Bu)3. После вкалывания АОС происходит мгновенная полимеризация этилена на поверхности частиц наполнителя, обработанных ультразвуком, с образованием тонкого слоя полимера, препятствующего их агрегации. Далее реакционную смесь разбавляют 1000 мл сухого нефраса с предварительно добавленным к нему одномолярным раствором Al(i-Bu)3 (суммарное количество АОС составляет 0,2 г) и переносят под давлением азота в основной полимеризационный реактор, включают интенсивное перемешивание, подают этилен до избыточного давления 2 атм, повышают температуру до 60°С и проводят полимеризацию этилена на поверхности частиц наполнителя до образования КМ, содержащего 94 мас. % СВМПЭ и 6 мас. % γ-Al2O3. Молекулярная масса образовавшегося полимера составляет 4,6⋅106. Износостойкие и физико-механические свойства КМ растяжении (разрыве) приведены в таблице 2.

Пример 3 (наполнитель - наночастицы MoS2, вариант 1 материала).

В малый (подготовительный) металлический реактор помещают 8 г нанодисперсного порошка MoS2 со средним размером частиц 180-200 нм, с удельной поверхностью 46 м2/г, откачивают при температуре 120°С при остаточном давлении 10-1 мм рт.ст. в течение 20 мин, охлаждают реактор до комнатной температуры, после чего приливают 250 мл сухого нефраса и включают обработку ультразвуком. Через 5 мин, продолжая перемешивание системы ультразвуком, в реактор через дозирующее устройство подают жидкий VCl4 в количестве 0,06 г, соотношение VCl4 и наполнителя составляет 7,5⋅10-3 г VCl4 на 1 г MoS2. Далее в систему, не прекращая ультразвуковую обработку, подают этилен до избыточного давления 0,1 атм и через 15 минут добавляют одномолярный раствор Al(i-Bu)3. После вкалывания АОС происходит мгновенная полимеризация этилена на поверхности частиц наполнителя, обработанных ультразвуком, с образованием тонкого слоя полимера, препятствующего их агрегации. Далее реакционную смесь разбавляют 1250 мл сухого нефраса с предварительно добавленным к нему одномолярным раствором Al(i-Bu)3 (суммарное количество АОС составляет 1 г) и переносят под давлением аргона в основной полимеризационный реактор, включают интенсивное перемешивание, подают этилен до избыточного давления 9 атм, повышают температуру до 60°С и проводят полимеризацию этилена на поверхности частиц наполнителя до образования КМ, содержащего 95,5 мас. % СВМПЭ и 0,5 мас. % MoS2. Молекулярная масса образовавшегося полимера составляет 4,6⋅106. Износостойкие и физико-механические свойства КМ растяжении (разрыве) приведены в таблице 2.

Пример 4 (наполнитель - наночастицы MoS2, вариант 1 материала).

КМ, содержащий в качестве наполнителя наночастицы MoS2, получают аналогично примеру 3. Отличие заключается в давлении полимеризации, которое в данном примере составляет 6 атм. Состав КМ, его физико-механические и износостойкие свойства приведены в таблице 2.

Примеры 5 и 6 (наполнитель - наночастицы MoS2, вариант 1 материала).

Образцы КМ, содержащего в качестве наполнителя наночастицы MoS2, получают аналогично примеру 3. Отличие заключается в давлении полимеризации, которое в данном примере составляет 1 атм. Состав КМ, его физико-механические и износостойкие свойства приведены в таблице 2.

Пример 7 (наполнитель - частицы органомодифицированного монтмориллонита среднего размера 8 мкм с межплоскостным расстоянием в частицах 2,46 нм, вариант 2 материала).

В малый (подготовительный) металлический реактор помещают 4 г органомодифицированного монтмориллонита, откачивают при температуре 80°С при остаточном давлении 10-1 мм рт.ст. в течение 80 мин, охлаждают реактор до комнатной температуры, после чего приливают 250 мл сухого нефраса и включают обработку ультразвуком. Через 5 мин, продолжая перемешивание системы ультразвуков, в реактор через дозирующее устройство подают жидкий VCl4 в количестве 0,008 г, соотношение VCl4 и наполнителя составляет 2⋅10-3 г VCl4 на 1 г наполнителя. Далее в систему, не прекращая ультразвуковую обработку, подают этилен до избыточного давления 0,4 атм и через 30 минут добавляют одномолярный раствор Al(i-Bu)3. После вкалывания АОС происходит мгновенная полимеризация этилена на поверхности частиц наполнителя, обработанных ультразвуком, с образованием тонкого слоя полимера, препятствующего их агрегации. Далее реакционную смесь разбавляют 250 мл сухого нефраса с предварительно добавленным к нему одномолярным раствором Al(i-Bu)3 (суммарное количество АОС составляет 0,5 г) и переносят под давлением аргона в основной полимеризационный реактор, включают интенсивное перемешивание, подают этилен до избыточного давления 4 атм, повышают температуру до 40°С и проводят полимеризацию этилена на поверхности частиц наполнителя до образования КМ, содержащего 95,5 мас. % СВМПЭ и 0,5 мас. % монтмориллонита. Износостойкие и физико-механические свойства КМ при растяжении (разрыве) приведены в таблице 2.

Примеры 8-10 (наполнитель - частицы органомодифицированного монтмориллонита среднего размера 8 мкм с межплоскостным расстоянием в частицах 2,46 нм, вариант 2 материала).

Образцы КМ, содержащего в качестве наполнителя органомодифицированный монтмориллонит, получают аналогично примеру 7. Состав КМ, его физико-механические и износостойкие свойства приведены в таблице 2.

Примеры 11-13 (наполнитель - микрочастицы шунгита среднего размера 6 мкм, вариант 3 материала).

Образцы КМ, содержащего в качестве наполнителя микрочастицы шунгита среднего размера 6 мкм, в состав которого входит углерод в аллотропной модификации фуллерена, получают аналогично примеру 7. Состав КМ, его физико-механические и износостойкие свойства приведены в таблице 2.

Таким образом, заявляемый способ получения КМ на основе СВМПЭ методом полимеризационного наполнения позволяет использовать порошкообразные наполнители с размером частиц в широком диапазоне, в случае наночастиц - с высокой степенью агломерации, и обеспечивает равномерное распределение катализатора на частицах наполнителя, что способствует равномерному распределению полимера на частицах наполнителя и приводит к улучшению комплекса физико-механических свойств получаемого КМ. Благодаря осуществлению процесса синтеза в среде алифатического растворителя в режиме суспензионной полимеризации способ является высоко технологичным. Предлагаемый КМ (варианты), получаемый заявляемым способом, обладает улучшенными деформационно-прочностными характеристиками и высокой износостойкостью.

1. Способ получения композиционного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) полимеризацией этилена на поверхности частиц наполнителя в присутствии иммобилизованного на них катализатора, состоящего из соединения переходного металла VCl4 и алюминийорганического соединения Al(i-Bu)3, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют частицы порошкообразного наполнителя нано- или микроразмера или их смесь, которые предварительно вакуумируют при 80-120°С в течение 20-80 минут в малом подготовительном реакторе, охлаждают до комнатной температуры, добавляют углеводородный растворитель, обрабатывают полученную суспензию ультразвуком, добавляют тетрахлорид ванадия в количестве 10-5-10-3 г на 1 г наполнителя, не прекращая обработку ультразвуком, подают этилен до избыточного давления 0,1-0,4 атм, через 15-30 минут, продолжая перемешивание ультразвуком, добавляют Al(i-Bu)3, затем реакционную смесь разбавляют углеводородным растворителем с предварительно добавленным к нему Al(i-Bu)3 и переносят под давлением инертного газа в основной реактор полимеризации, включают интенсивное перемешивание, подают этилен до избыточного давления 1-9 атм, повышают температуру до 40-60°С и проводят полимеризацию этилена на поверхности частиц наполнителя до образования на них покрытия из СВМПЭ.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полимеризацию этилена проводят при интенсивном перемешивании и одновременном воздействии ультразвука.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что СВМПЭ имеет молекулярную массу не менее 1⋅106.

4. Композиционный материал на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), характеризующийся тем, что он получен способом по пп.1-3 методом полимеризационного наполнения и содержит в качестве наполнителя наночастицы дисульфида молибдена среднего размера 180-200 нм в количестве от 0,5 до 30 мас. % и имеет следующие характеристики: модуль упругости при разрыве (Ер) 650-1100 МПа, разрывная прочность (σр) не менее 33 МПа, относительное удлинение при разрыве (εp) 200-260%, объемный износ по наждачной бумаге не более 60 мм3.

5. Композиционный материал по п.4, отличающийся тем, что СВМПЭ имеет молекулярную массу не менее 1⋅106.

6. Композиционный материал на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), характеризующийся тем, что он получен способом по пп.1-3 методом полимеризационного наполнения и содержит в качестве наполнителя микрочастицы шунгита среднего размера 6 мкм в количестве от 0,8 до 30 мас. % и имеет следующие характеристики: модуль упругости при разрыве (Ер) 650-1150 МПа, разрывная прочность (σр) не менее 35 МПа, относительное удлинение при разрыве (εp) по меньшей мере 230%, объемный износ по наждачной бумаге не более 53 мм3.

7. Композиционный материал по п.6, отличающийся тем, что СВМПЭ имеет молекулярную массу не менее 1⋅106.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к полимерной композиции для изготовления технической тары методом литья под давлением на основе вторичного полиэтилена низкого давления, содержащей одну из следующих добавок: 10 вес.% вторичного полиэтилентерефталата; 10 вес.% полиэтилена высокого давления; 3 вес.% термостабильной добавки; 10 вес.% полиэтилена высокого давления и 3 вес.% термостабильной добавки.

Настоящее изобретение предлагает способ получения мультимодального полиэтилена, включающий: (i) полимеризацию этилена и необязательно α-олефинового сомономера на первой стадии полимеризации с получением первого этиленового полимера; и (ii) полимеризацию этилена и необязательно α-олефинового сомономера в присутствии указанного первого этиленового полимера на второй стадии полимеризации, в котором первую и вторую стадии полимеризации проводят в присутствии ненанесенного металлоценового катализатора полимеризации и каждая стадия полимеризации дает, по меньшей мере, 5% масс.

Изобретение относится к композиции полиэтилена для литья под давлением, хорошо поддающейся обработке. Композиция полиэтилена является мультимодальной и обладает плотностью от 0,950 до 0,970 г/см3, MIЕ от 1 до 30 г/10 мин, отношением MIF/MIЕ от 15 до 30 и значениями реологической полидисперсности ER от 0,40 до 0,52.

Изобретение относится к полимерным композициям, предназначенным для получения биоразлагаемых изделий, таких как пленки, в том числе пленочные изделия для уничтожения сорняков, термоформованные изделия для цветочной, овощной рассады, мешки для бытового мусора.

В изобретении описан способ очистки регенерированного полиэтилена, например полиэтилена, регенерированного после бытового использования или после промышленного использования.

Изобретение относится к полимерной промышленности и может быть использовано для изготовления методом литья под давлением элементов в пакерном скважинном оборудовании.

Изобретение относится к полиэтиленовой композиции для получения трудногорючих конструкционных материалов. Композиция содержит полиэтилен высокой плотности в количестве 52,7-66,8 мас.

Изобретение относится к составам полиэтилена, пригодным для производства труб и пленок. Предложен состав полиэтилена для изготовления экструдированных изделий, обладающий плотностью от 0,945 до 0,955 г/см3, определяемой в соответствии с ИСО 1183 при 23°C; соотношением MIF/MIP, составляющим от 23 до 40; значением MIF, составляющим от 8,5 до 18 г/10 мин; индексом HMWcopo, составляющим от 3,5 до 20; и показателем длинноцепочечной разветвленности (ПДЦР), равным или превышающим 0,45.

Изобретение относится к полимерному материаловедению, а именно к износостойкой полимерной композиции триботехнического назначения, применяемой для изготовления подшипников скольжения в узлах трения машин, механизмов, для изготовления износостойких футеровок, применяемых для облицовки горно-обогатительного и горнодобывающего оборудования, износостойких изделий конструкционного назначения, работающих в режиме абразивного изнашивания в среде нефти, масел, смазок, топлива, кислот и щелочей.

Изобретение относится к сшиваемой композиции для ротационного формования, а также к изделиям, полученным путем ротационного формования. Композиция содержит, по меньшей мере, один полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), по меньшей мере, один линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП), по меньшей мере, один сшивающий агент, выбранный из органических пероксидов, и, по меньшей мере, один со-сшивающий агент, выбранный из аллильных соединений.
Изобретение относится к получению полимерного материала триботехнического назначения и может быть использовано для изготовления подшипников скольжения и других элементов узлов трения, эксплуатируемых в условиях средних нагрузок и скоростей скольжения.

Изобретение относится к применению модифицированных силаном полибутадиенов в каучуковых смесях. Предложено применение полибутадиенов с концевой силановой группой в каучуковых смесях, где полибутадиен содержит полученные из 1,3-бутадиена мономерные звенья А, В и С, где доля A от общего количества мономерных звеньев, полученных из 1,3-бутадиена, присутствующих в полибутадиене, составляет от 15 до 30 мол. %, доля B - от 50 до 70 мол. %, и доля C - от 15 до 30 мол. %, где полибутадиены с концевой силановой группой получены в результате реакции полибутадиенов с концевыми гидроксильными группами, полученных посредством свободнорадикальной полимеризации, с одним или несколькими органосилановыми соединениями, и где органосилановое соединение выбрано из группы, содержащей соединения формулы I, где R представляет собой линейные или разветвленные алкиленовые цепи с 1-4 атомами углерода, и R1 и R2 одновременно или независимо друг от друга представляют собой линейные или разветвленные алкильные цепи с 1-5 атомами углерода.

Настоящее изобретение относится к способу получения ПВХ продукта с использованием термостабилизатора из вермикулита, включающему следующие этапы: первый этап: предварительная обработка вермикулита: сырой вермикулит промывают и сушат, измельчают и вспучивают микроволнами для получения вспученного вермикулита, готового к использованию; второй этап: вспученный вермикулит измельчают, помещают в раствор пероксида водорода и после нагревания, перемешивания и расслаивания добавляют разбавленную кислоту, чтобы довести значение рН до 1, осуществляют реакцию нагревания и осуществляют центрифугирование с получением супернатанта и твердого вещества, при этом твердое вещество, полученное после промывания, представляет собой термостабилизатор на основе диоксида кремния; третий этап: полученный на втором этапе супернатант, значение рН которого с помощью раствора гидроксида натрия доводят до 3, нагревают с флокуляцией, отфильтровывают красный твердый гидроксид железа с получением фильтрата, при последующем высокоскоростном перемешивании смешанный раствор фильтрата, гидроксида натрия и карбоната натрия постепенно выливают в контейнер, после определенного времени реакции осуществляют центрифугирование с получением твердого вещества, при этом твердое вещество повторно диспергируют в дистиллированной воде, а затем осуществляют центрифугирование и после повторения промывания 3-5 раз снова диспергируют в дистиллированной воде, затем помещают его в реактор и выполняют реакцию при нагревании; после завершения реакции твердое вещество, полученное в результате центрифугирования, представляет собой термостабилизатор на основе гидроксида; четвертый этап: в полученный на втором этапе термостабилизатор на основе диоксида кремния или полученный на третьем этапе термостабилизатор на основе гидроксида добавляют раствор этилового спирта и после 3-5 раз центробежного перемешивания с помощью ультразвука добавляют этанол, а после диспергирования при перемешивании с помощью ультразвука добавляют порошок ПВХ и снова после диспергирования при перемешивании с помощью ультразвука получают суспензию, затем полученные во время центробежного отделения твердое вещество, содержащее диоксид кремния или гидроксид, а также смесь ПВХ сушат и в результате получают однородную твердую смесь термостабилизатора и ПВХ; пятый этап: в полученную твердую смесь термостабилизатора и ПВХ добавляют пластификатор, нагревают и получают ПВХ продукты.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Натриевую форму монтмориллонита диспергируют в водной среде и осуществляют химическую обработку цвиттер-ионным ПАВ из класса бетаинов и имидазолинов из расчета количества ПАВ, эквивалентного не менее 0,2 ёмкости катионного обмена минерала.

Изобретение относится к полиэтиленовой композиции для получения трудногорючих конструкционных материалов. Композиция содержит полиэтилен высокой плотности в количестве 52,7-66,8 мас.

Изобретение относится к способу получения композиционного материала на основе полифениленсульфона, применяемого в качестве суперконструкционного полимерного материала для аддитивных 3D технологий.

Изобретение относится к самоочищающемуся композитному материалу, предназначенному для производства формованных деталей интерьера кухни и ванной комнаты. Самоочищающийся композитный материал по изобретению содержит от 50 до 85% масс.

Изобретение относится к применению композиционного материала в качестве суперконструкционного полимерного материала для аддитивных 3D-технологий методом послойного наплавления (FDM).

Изобретение относится к области получения каучуков общего и специального назначения с регулируемым значением хладотекучести. Предложен способ получения каучуков с пониженной хладотекучестью, где каучуки выбраны из группы, включающей полибутадиеновый каучук, бутилкаучук, полиизобутиленовый каучук.

Изобретение относится к порошковой композиции полиариленэфиркетонов, которая применима для получения изделия и подходит для лазерного спекания. Композиция содержит от 99,6 до 99,99 вес.% по меньшей мере одного порошка по меньшей мере одного полиариленэфиркетона и от 0,01 до 0,4 вес.% гидрофильного агента, повышающего сыпучесть.
Изобретение относится к получению полимерного материала триботехнического назначения и может быть использовано для изготовления подшипников скольжения и других элементов узлов трения, эксплуатируемых в условиях средних нагрузок и скоростей скольжения.

Изобретение относится к композиционным материалам на основе высокомолекулярных соединений и к способу его получения. Предложен способ получения КМ на основе СВМПЭ полимеризацией этилена на поверхности частиц наполнителя в присутствии иммобилизованного на них катализатора, состоящего из соединения переходного металла VCl4 и алюминийорганического соединения Al3. В качестве наполнителя используют частицы порошкообразного наполнителя нано- или микроразмера или их смесь, которые предварительно вакуумируют при нагревании в малом подготовительном реакторе, охлаждают до комнатной температуры, добавляют углеводородный растворитель, обрабатывают полученную суспензию ультразвуком, добавляют VCl4 в количестве 10-5-10-3 г на 1 г наполнителя, не прекращая обработку ультразвуком, подают этилен до избыточного давления 0,1-0,4 атм, через 15-30 минут, продолжая перемешивание ультразвуком, добавляют Al3. Затем реакционную смесь разбавляют углеводородным растворителем с предварительно добавленным к нему Al3 и переносят под давлением инертного газа в основной реактор полимеризации, включают интенсивное перемешивание, подают этилен до избыточного давления 1-9 атм, повышают температуру до 40-60°С и проводят полимеризацию этилена на поверхности частиц наполнителя. Диапазон размера частиц наполнителя составляет 10-8-10-3 м. Предложенным способом получен КМ на основе СВМПЭ, содержащий в качестве наполнителя наночастицы дисульфида молибдена и микрочастицы шунгита, обладающий улучшенными деформационно-прочностными характеристиками и высокой износостойкостью. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 13 пр.

Наверх