Способ получения полимерной нанокомпозиции на основе поливинилхлорида


 


Владельцы патента RU 2487147:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ (RU)

Изобретение относится к области производства конструкционных, в том числе строительных, материалов. Способ получения полимерной нанокомпозиции на основе поливинилхлорида включает смешение порошкообразного поливинилхлорида, модификатора ударной прочности, комплексного стабилизатора и нанодобавки, выбранной из углеродных нанотрубок, оксида меди и оксида алюминия, в количестве 0,002-0,08 мас.ч. При этом поливинилхлорид предварительно смешивают с нанодобавкой в соотношении 100:0,1-5 мас.ч. и вводят полученный концентрат в основную композицию в количестве 2-5 мас.ч. Изобретение обеспечивает улучшение технологических и эксплуатационных характеристик композиции, а также равномерное распределение малого количества нанодобавки. 1 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к области производства конструкционных, в том числе строительных, материалов, а именно к технологии производства поливинилхлоридных композиций с нанодобавками.

Известны способы получения полимерных композиций с нанодобавками на основе термопластичного связующего (полипропилена, полиэтилена низкой и высокой плотностей, поливинилхлорида (ПВХ) и полистирола), заключающиеся во введении нанодобавки в мономеры с дальнейшим смешением в основной полимер [Preparation and mechanical properties of solid-phase grafting nanocomposites of PVC/graft copolymers/MMT / Z.Dunbai, C.Changgen, J. Demin // Journal of Wuhan University of Technology. 2006, №4, Vol.21, P.26-30]. Перемешиваются нанодобавка и ПВХ до однородного состояния, после чего в смесь вводят предварительно смешанные между собой мономеры бутилакрилата, метилметакрилата, малеинового ангидрида, бензопероксида и перемешивают. Смешанную композицию запечатывают, нагревают при 80°C в течение 4-6 ч.

К основным недостаткам данного способа следует отнести сложность и необходимость значительного переоснащения, переоборудования имеющегося производства под данный вид производства вследствие появляющихся новых технологических операций и отсутствия «гибкого» производства продукции.

Известен способ приготовления полимерных композиций с нанодобавками, заключающийся во введении нанодобавки непосредственно при приготовлении композиции или смешением в расплаве. Авторы рассматривают совмещение [Material properties of nanoclay PVC composites / W.Awad, G.Beyer, D. Benderly // Polymer. 2009. Vol.50, P.1857-1867] нанодобавки с диизодецилфталатом в смесителе в течение 5 минут при 4000 об/мин с добавлением полярного активатора и последующим смешением с ПВХ.

К недостаткам композиций, полученных таким образом, следует отнести относительно высокое содержание вводимой нанодобавки и низкие значения физико-механических характеристик получаемых.

Известен способ, включающий смешение порошкообразного ПВХ с нанодобавкой и остальными компонентами в закрытой мешалке [PVC-MWNT (Multiwall carbon nanotube) nanocomposites / K.Leskovics, I.Velki, K.Marossy. // Material Sciences and Engineering. 2009. Vol.34/2, P.61-67]. Способ приготовления заключается в следующем: взвешенные компоненты перемешиваются при комнатной температуре в закрытом смесителе.

К основным недостаткам данного способа можно отнести сложность равномерного распределения небольшого количества наноразмерной добавки (минимальный процент содержания нанодобавки 5%), как следствие, увеличение водопоглощения и уменьшение прочности, текучести и термостабильности.

Проведенный анализ техники и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».

Задачей является получение ПВХ-нанокомпозиций с улучшенными технологическими и эксплуатационными характеристиками, такими как показатель прочности, текучесть расплава и термостабильность, обеспечивая равномерное распределение малого количества нанодобавки.

Результат достигается тем, что в способе получения полимерной нанокомпозиции на основе ПВХ, заключающемся в смешении порошкообразного ПВХ, модификатора ударной прочности, комплексного стабилизатора, нанодобавки, согласно изобретению ПВХ предварительно смешивают с нанодобавкой, выбранной из углеродных нанотрубок, оксида меди и оксида алюминия, при соотношении 100:0,1-5 м.ч., далее полученный концентрат вводят в основную композицию в количестве 2-5 м.ч., при этом количество нанодобавки в композиции равно 0,002-0,08 м.ч.

Результат также достигается тем, что для приготовления премикса смешивают 100 м.ч. порошкообразного ПВХ с 0,05-5 м.ч. нанодобавки.

Для получения полимерной нанокомпозиции на основе ПВХ использовались компоненты, удовлетворяющие следующим требованиям:

Поливинилхлорид суспензионный марки С7058М (ГОСТ 14332-78)

Комплексный стабилизатор, например Interstab (сертификат №99-00244)

Модификатор ударной прочности, например FM-22

В качестве нанодобавки можно использовать: различные аллотропные формы углерода (углеродные одно- и многослойные нанотрубки, фуллерены), слоистые силикаты, аэросил, двуокись титана, наноразмерныс порошки металлов, полимерные добавки.

Полимерную нанокомпозицию на основе ПВХ готовили следующим образом. Предварительно готовили премикс по следующей методике.

Порошкообразный ПВХ в количестве 100 м.ч. смешивали с 0.05-5 м.ч. нанодобавки, далее подвергали тщательному высокоэнергетическому, механохимическому воздействию смешением в планетарной шаровой мельнице или шаровой мельнице при 100-700 об/мин течение 3-40 минут. Данный вид совмещения под действием ударных и сдвиговых нагрузок способствует равномерному диспергированию наноразмерной добавки.

Готовый премикс смешивали с чистым ПВХ-порошком до получения в композиции заданной концентрации нанодобавки. После добавляли остальные компоненты: комплексный стабилизатор Interstab в количестве 3-7 м.ч. и модификатор ударной прочности FM-22 количестве 5-8 м.ч.

Для исследований свойств полимерных нанокомпозиций на основе ПВХ были изготовлены образцы в виде пленок. Пленочные образцы готовились методом термопластикации на лабораторных вальцах с фрикцией 1:1.25 при температуре валков 90-100°C в течение 5-6 мин. Вальцевание проводилось при толщине зазора между валками 8-13 мкм.

Пример 1. Согласно изобретению готовили премикс, состоящий из 100 м.ч. ПВХ и 0,1 м.ч. многослойных углеродных нанотрубок (УНТ) фирмы «Arkema» (Франция).

Композицию, с заданным содержанием, например 0,002 м.ч. УНТ, готовили при следующем соотношении компонентов, м.ч.:

ПВХ 98
Модификатор ударной прочности FM-22 5
Комплексный стабилизатор Interstab 4
Премикс 2.002

Пример 2. Согласно изобретению готовили премикс, состоящий из 100 м.ч. ПВХ и 5 м.ч. наноразмерного порошка оксида алюминия (производства Томского политехнического университета).

Композицию, содержащую, например 0,08 м.ч. оксида алюминия, готовили при следующем соотношении компонентов, м.ч.:

ПВХ 98.4
Модификатор ударной прочности FM-22 5
Комплексный стабилизатор Interstab 4
Премикс 1.68

Пример 3. Согласно изобретению готовили премикс, состоящий из 100 м.ч. ПВХ и 1 м.ч. наноразмерного порошка оксида меди (производства Томского политехнического университета).

Композицию, содержащую, например 0,05 м.ч. оксида меди, готовили при следующем соотношении компонентов, м.ч.:

ПВХ 95
Модификатор ударной прочности FM-22 5
Комплексный стабилизатор Interstab 4
Премикс 5.05

Свойства композиций представлены в таблице.

Сравнительные характеристики ПВХ-композиций, исходной и модифицированной нанодобавками по примерам 1-3
Нанодобавка (на 100 мас.ч. ПВХ) Показатель
Прочность на растяжение, МПа Показатель текучести расплава (ПТР), г/10 мин Термостабильность, мин
Без нанодобавки (контрольный) 36 0,15 41
Модифицированная многослойными УНТ: 0,002 м.ч. (0.0018%) 46 0,26 66
Модифицированная наноразмерным порошком оксида алюминия: 0,008 м.ч. (0.0073%) 40 0,19 61
Модифицированная наноразмерным порошком оксида меди: 0,005 м.ч. (0.0046%) 41 0,23 63
Прототип - сухое смешение с: 3% Nanosyl 7000 32 0,16 55

Из примера применения в качестве модификаторов УНТ, наноразмерные порошки оксида меди и оксида алюминия видно, что при введении нанодобавок в соответствии с изобретением улучшаются термостабильность, показатель текучести расплава (ПТР) и прочностные показатели вследствие более равномерного распределения сверхмалого количества нанодобавки, в результате уменьшается конечная стоимость производимых по данной методике изделий.

Способ получения полимерной нанокомпозиции на основе поливинилхлорида, заключающийся в смешении порошкообразного поливинилхлорида, модификатора ударной прочности, комплексного стабилизатора, нанодобавки, отличающийся тем, что поливинилхлорид предварительно смешивают с нанодобавкой, выбранной из углеродных нанотрубок, оксида меди и оксида алюминия, при соотношении 100:0,1-5 мас.ч., далее полученный концентрат вводят в основную композицию в количестве 2-5 мас.ч., при этом количество нанодобавки в композиции равно 0,002-0,08 мас.ч.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к новому химическому соединению 4-(2,3-эпоксипропокси)фениловому эфиру 4-пропилоксибензойной кислоты. .

Изобретение относится к кабельной технике, а именно полимерным композициям на основе пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ) пониженной горючести, выделением дыма и хлористого водорода при горении, предназначенным для изоляции внутренних и наружных оболочек проводов и кабелей, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности.
Изобретение относится к биоразлагаемой полимерной композиции, пригодной для получения биоразлагаемых пластических продуктов, таких как хозяйственные сумки, одноразовые мусорные мешки, одноразовые принадлежности для больниц, пластмассы для высокотемпературного формования и т.д.
Изобретение относится к поливинилхлоридным (ПВХ) пластизолям, предназначенным для изготовления детских игрушек. .
Изобретение относится к поливинилхлоридным (ПВХ) пластизолям, предназначенным преимущественно для изготовления детских игрушек. .
Изобретение относится к поливинилхлоридным пластизолям, предназначенным для изготовления детских игрушек. .

Изобретение относится к композиционным полимерным материалам на основе бутадиен-акрилонитрильного эластомера с высокой технологичностью переработки, который может найти применение при получении вулканизатов с повышенной прочностью при растяжении, сопротивлением раздиру, хорошими динамическими показателями и сопротивлением тепловому старению.
Изобретение относится к области переработки полимеров в материалы строительного назначения, пригодные для изготовления методом экструзии профильно-погонажных строительных изделий, преимущественно сайдинга.
Изобретение относится к кабельной технике и может быть использовано для изоляции и оболочек кабелей и проводов, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности.

Изобретение относится к области химической технологии пластмасс, в частности к полимерным композициям для пленочных материалов и ПВХ-пластикатов. .
Изобретение относится к способу получения катализатора. .
Изобретение относится к химической технологии волокнистых материалов и касается способа обработки волокнистых материалов составами для придания антимикробных и фунгицидных свойств.

Изобретение относится к способам формирования ультратонких пленок. .
Изобретение относится к способу повышения механических свойств полимерного нанокомпозиционного материала на основе анизодиаметрического наполнителя. .
Изобретение относится к технологии создания эрозионностойких углерод-углеродных композиционных материалов (УУКМ) и может быть использовано для изготовления элементов защиты поверхностей гиперзвуковых спускаемых аппаратов.
Изобретение относится к способу получения материалов на основе сложного оксида Y(BaxBe1-x) 2Cu3O7- с широким спектром электрических свойств от высокотемпературных сверхпроводников до полупроводников, которые могут быть использованы в микроэлектронике; электротехнике; энергетике, например для получения пленок методами нанесения покрытий и катодного распыления мишеней из этого материала; проводников тока второго поколения; терморезисторов.

Изобретение относится к химической технологии получения коллоидных частиц кремнезема, а именно его золей (силиказолей), растворимых в безводных органических растворителях, и может найти применение в химической промышленности для получения различных наноструктурных полимерных композиционных материалов, при синтезе различных адсорбентов, различных связующих, носителей для катализаторов и т.п.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения наночастиц металлов для использования в термокаталитических процессах переработки углеводородного сырья.

Изобретение относится к способу получения наночастиц свинца. .

Изобретение относится к созданию высокоэффективных солнечных элементов на основе полупроводниковых многослойных наногетероструктур для прямого преобразования энергии солнечного излучения в электрическую энергию с использованием солнечных батарей.

Изобретение относится к способам получения ультратонких пленок и может быть использовано для производства новых твердотельных приборов на основе пленочных наноматериалов и наноструктур на полупроводниковой или иной подложке
Наверх