Способ получения полиэтиленовой композиции

 

Использование: для биологической защиты от нейтронных излучений. Сущность изобретения: в способе получения полиэтиленовой композиции предварительно аморфный бор смешивают с изотактическим полипропиленом, прессуют в виде заготовок, точением получают стружку и дробят ее до порошкового состояния дисперсностью до 1 мм в шаровом смесителе, в дробленый порошок вводят полиэтилен, смешивают и экструдируют. Процесс проводят при содержании аморфного бора 50 75 мас. на 100 мас. его смеси с полипропиленом. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к переработке боросодержащих композиционных материалов на основе полиолефиновых полимеров, которые применяются для биологической защиты от нейтронных излучений.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ приготовления боросодержащей композиции путем смешения с последующим экструдированием аморфного бора и гранулированного полиэтилена.

Недостатком данного способа является сложность обеспечения требуемой равномерности распределения компонентов в композиционном материале (< 5%).

Неравномерность распределения компонентов выражается в появлении на поверхности изделий разнотонности цвета и в наличии пор и рыхлот.

Другим недостатком этого способа является невозможность увеличения содержания аморфного бора в композиционном материале более 11 мас.

Осуществить экструзию при содержании бора более 11 мас. не представляется возможным.

Увеличение содержания бора в композиции позволит уменьшить толщину защитных изделий.

Указанные недостатки известного способа приготовления композиции сопряжены с тем, что размеры частиц аморфного бора и гранулированного полиэтилена несоизмеримы (размеры частиц аморфного бора 5-10 мкм, гранулированного полиэтилена 3000-5000 мкм).

Техническим результатом данного изобретения является разработка способа приготовления боросодержащей композиции, повышающего качество композиционного материала и позволяющего повысить степень наполнения композиции аморфным бором. Повышение содержания бора в композиции позволит уменьшить толщину стенки защитных изделий и существенно снизить вес сборки.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения полиэтиленовой композиции путем смешения с последующим экструдированием аморфного бора и гранулированного полиэтилена, согласно изобретению предварительно аморфный бор смешивают с изотактическим полипропиленом, прессуют в виде заготовок, точением получают стружку и дробят ее до порошкового состояния дисперсностью до 1 мм в шаровом смесителе, в дробленый порошок вводят полиэтилен, смешивают и экструдируют.

Процесс проводят при содержании аморфного бора 50-75 мас. на 100 мас. его смеси с полипропиленом.

В процессе прессования заготовок обеспечивается плотная упаковка аморфного бора с полипропиленом. Увеличение спрессованных частичек аморфного бора с полипропиленом до 1 мм делает их сопоставимыми с размерами гранул полиэтилена. Сопоставимость размеров способствует лучшему качеству перемешивания. В связи с тем, что полипропилен имеет более высокую температуру плавления, чем полиэтилен, частицы аморфного бора определенное время сохраняются в спрессованном состоянии, и в дальнейшем за счет трения и саморазогрева частицы полипропилена расплавляются и перемешиваются в однородную смесь при операции экструдирования.

Изготовленная композиция состоит из аморфного бора и смеси полиолефинов, полиэтилена и полипропилена. Молекулы полиэтилена и полипропилена состоят из одних и тех же элементов (С, Н), поэтому композиционный материал, изготовленный по предлагаемому способу, имеет тот же элементный состав, что и материал, изготовленный по известному способу (ВСН). Из этого следует, что защитные свойства материала не снижаются.

Изделия, отпрессованные из композиции, приготовленной по предлагаемому способу, имеют однотонную поверхность без рыхлот и пор, содержание бора в композиции повысилось до 20 мас. Таким образом, данные отличительные признаки придают заявляемому техническому решению новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "Существенные отличия".

Изобретение поясняется табл.1 и 2.

П р и м е р ы 1-10.

В смесителе барабанного типа смешивают порошковый изотактический полипропилен по ТУ 6-05-4411-02-81 с аморфным бором по ТУ 6-02-1333-77, приготовленную смесь загружают в пресс-форму, нагревают до температуры 190-210^оС и прессуют при удельном давлении 200-250 МПа, охлаждают до комнатной температуры, прессованные заготовки течением переводят в стружку толщиной 0,8-1 мм; стружку загружают в шаровой смеситель и измельчают ее до размеров 1 мм.

В измельченную стружку добавляют гранулированный полиэтилен ГОСТ 16337-77 с учетом полипропилена из расчета получения аморфного бора в конечной композиции 8 мас. Приготовленную композицию смешивают в барабанном смесителе в течение 2-3 ч и экструдируют при температуре плавления полиэтилена 120-130^оС. Экструдированную композицию загружают в пресс-форму, прессуют при удельном давлении 10-15 МПа и охлаждают до комнатной температуры.

П р и м е р ы 12-14.

Получают композиционный материал по примерам 1-10, отличительные признаки от указанных примеров повышение содержания в композиции аморфного бора более 11 мас.

П р и м е р 15-17 (Контрольные согласно прототипу).

Из сопоставления примеров 1-14 в сравнении с примерами 15-17 видно, что предлагаемый способ позволяет улучшить качество смешения и структуру материала и повысить содержание аморфного бора до 20 мас. При содержании аморфного бора в смеси с полипропиленом менее 50 мас. не представляется возможным разрушить стружку из-за недостаточной ее хрупкости, при содержании бора более 75 мас. заготовка имеет рыхлое состояние из-за недостатка полпропилена, при точении из-под резца осыпается порошок бора, не смоченный полипропиленом.

При дроблении стружки более 1 мм ухудшается структура материала. Наличие мелкодисперсной дробленой стружки (например, < 0,3 мм) не ухудшает качество материала, но экономически не целесообразно.

В табл.2 показана возможность использования еще одного полимера фторопласта, имеющего более высокую температуру плавления (270-290^оС), чем полиэтилен. В работе использовался фторопласт 4МБ-В по ТУ 30-05-73-90. Из сопоставления примеров 1-8 видно, что эффект использования фторопласта в составе композиции аналогичен полипропилену. А его более высокая температура плавления (270-290^оС) позволяет более длительно сохранять частички бора в смеси с фторопластом в спрессованном состоянии. Это обстоятельство позволило увеличить наполнение конечной композиции бором до 24 мас. (примеры 9-12).

Таким образом, использование более термостойких полимеров, чем полиэтилен, полипропилена, фторопласта, позволяет получить положительный эффект при достижении основных характеристик конечного композиционного материала (табл. 2).

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ КОМПОЗИЦИИ путем смешения с последующим экструдированием аморфного бора и гранулированного полиэтилена, отличающийся тем, что предварительно аморфный бор смешивают с изотактическим полипропиленом, прессуют в виде заготовок, точением получают стружку и дробят ее до порошкового состояния дисперсностью до 1 мм в шаровом смесителе, в дробленый порошок вводят полиэтилен, смешивают и экструдируют.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс проводят при содержании аморфного бора 50 75 мас. на 100 мас. его смеси с полипропиленом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4