Способ получения экструзионной окрашенной поливинилхлоридной композиции и экструзионная окрашенная поливинилхлоридная композиция строительного назначения

Изобретение относится к области получения окрашенных композиций на основе поливинилхлорида, пригодных для изготовления изделий методом экструзии. Предложен способ получения экструзионной окрашенной поливинилхлоридной композиции, включающий предварительное смешение в отдельной емкости органического пигмента с жидким кремнийорганическим олигомером с получением модифицированного органического пигмента. Первый смеситель предварительно нагревают до 110-125°С. При работающей мешалке в него вводят суспензионный поливинилхлорид и последовательно целевые добавки: наполнитель, трехосновный сульфат свинца (термостабилизатор) и далее остальные целевые добавки. Последним добавляют модифицированный органический пигмент. Смесь перемешивают до достижения температуры 115-125°С. Полученную смесь перегружают в охлаждаемый водой второй смеситель и продолжают смешение до достижения температуры смеси 40-45°С. Технический результат - повышение цветоустойчивости композиции, пригодной для изготовления профильно-погонажных изделий строительного назначения. 2 н.п. ф-лы, 3 табл., 22 пр.

 

Группа изобретений относится к области переработки полимеров, а именно: к области получения окрашенных композиций на основе поливинилхлорида, пригодных для изготовления изделий методом экструзии, в частности, профильно-погонажных изделий строительного назначения, преимущественно, сайдинга.

Поливинилхлорид не может перерабатываться без введения в его состав стабилизирующих добавок, повышающих устойчивость свойств как самой композиции в условиях переработки, так и изделий, изготовленных из нее (Фойгт И. Стабилизация синтетических полимеров против действия света и тепла. - Л.: Химия, 1972, с.369-387; http://fasadinfo.com/articles/pvc/334, 2006).

С целью повышения стабильности свойств поливинилхлоридных композиций в их состав вводят различные стабилизирующие ингредиенты, в число которых входят и соединения кремния, такие как: β-хлорэтилтриэтоксисилан, винилтриалкоксисилан (US 4244860 А), термостабилизаторы с полисилоксановой структурой, содержащие пространственно затрудненные фенольные группы и реакционноспособные группы, способные связываться со стабилизируемой полимерной структурой (ЕР 0532121 В1), кремнийорганические гидриды (SU 519446 А1), кремнийсодержащие олигомерные соединения (Муратова Л.Н. И др. Способы модифицирования структуры и свойств ПВХ олигомерами (обзор) // Пластические массы, 1983, 10, с.11-13; Акутин М.С., Тихонов Н.Н., Емельянова С.А. Модифицирование наполненного поливинилхлорида олигомерными силоксанами // Пластические массы, 1981, №9, с.58).

Однако введение в такие композиции пигментов не позволяет получить качественно окрашенные изделия в связи с низкой цветоустойчивостью получаемых композиций и изделий из них.

Наиболее близкими к предлагаемым изобретениям являются известный способ получения экструзионной окрашенной поливинилхлоридной композиции, включающий смешение суспензионного поливинилхлорида, органического пигмента и целевых добавок, и известная экструзионная окрашенная поливинилхлоридная композиция, полученная этим способом (ЕР 0767219 В1 - прототип). Полученная композиция пригодна для изготовления изделий методом экструзии, однако цветоустойчивость композиции и изготовленных из нее изделий недостаточно высока в связи с необратимым окислением и деструкцией органических пигментов, в том числе, в результате воздействия УФ-излучения.

Техническая задача группы предлагаемых изобретений состоит в создании способа и композиции, полученной этим способом, лишенных указанного недостатка.

Технический результат, достигаемый при осуществлении каждого из предлагаемой группы изобретений, состоит в повышении цветоустойчивости композиции.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения экструзионной окрашенной поливинилхлоридной композиции, включающем смешение суспензионного поливинилхлорида, органического пигмента и целевых добавок, предварительно в отдельной емкости смешивают органический пигмент с жидким кремнийорганическим олигомером общей формулы:

где а=1-5, b=1-5, с=1-2, при (a+b+с)=5-11

при следующем соотношении компонентов, мас.%:

органический пигмент 98,0-99,5
жидкий кремнийорганический олигомер 0,5-2,0

с получением модифицированного органического пигмента, затем в первый смеситель, предварительно нагретый до 110-125°С, при работающей мешалке вводят суспензионный поливинилхлорид и последовательно следующие целевые добавки: наполнитель, трехосновный сульфат свинца в качестве термостабилизатора и остальные целевые добавки, а затем добавляют модифицированный органический пигмент и перемешивают до достижения температуры 115-125°С, полученную смесь перегружают в охлаждаемый водой второй смеситель и продолжают смешение до достижения температуры смеси 40-45°С, причем процесс осуществляют при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

суспензионный поливинилхлорид 100,0
трехосновный сульфат свинца 3,5-4,0
наполнитель 5,0-15,0
остальные целевые добавки 0,0-12,0
модифицированный органический пигмент 1,0-3,0.

Указанный технический результат достигается также тем, что экструзионная окрашенная поливинилхлоридная композиция строительного назначения получена вышеуказанным способом.

Используемые для модификации органического пигмента жидкие кремнийорганические олигомеры получают, например, каталитической перегруппировкой смеси метилгидридциклотетрасилоксана и гексаметилдисилоксана в присутствии метил (метиламиноэтил)диалкоксисилана с последующим присоединением к полученному олигомеру малеинового ангидрида.

В качестве органических пигментов могут быть использованы фталоцианиновые пигменты, азопигменты, антрахиноновые пигменты, а также любые другие органические пигменты, в том числе, органический пигмент по вышеуказанному ЕР 0767219 B1 - прототипу. Органический пигмент выбирается в каждом конкретном случае в зависимости от желаемой окраски.

В качестве целевых добавок могут быть использованы промышленно выпускаемые один или более наполнителей, в частности, строительного назначения, в количествах, определяемых назначением композиции (предпочтение отдается наполнителям, имеющим белый цвет, таким как мел); различные технологические смазки (например, моностеарат глицерина, оксистеариновая кислота, стеариновая кислота, окисленные полиэтиленовые воски, полиэфирный воск); любые промышленные модификаторы перерабатываемости поливинилхлорида (например, статистические метакрилатные сополимеры, сополимер стирола и акрилонитрила, сополимеры этилена и акриловой кислоты, акрилатные или метакрилатные сополимеры привитые на поливинилхлорид, сополимеры этилена и винилацетата, алкиленкарбонаты и пр.); любые промышленные модификаторы ударопрочности поливинилхлорида (например, порошкобразные капсулированные каучуки: гранулы СБС-каучука в оболочке из сплава полиметилметакрилата и полистирола, гранулы бутилакрилатного каучука в полиметилметакрилатной оболочке и др.), а также другие добавки. Выбор конкретных целевых добавок и их количественного содержания зависит от назначения композиции, а также от технологических и эксплуатационных характеристик изготавливаемых из них изделий.

Пример 1 (контрольный)

В предварительно разогретый до 115°С первый смеситель (далее - смеситель 1) при работающей мешалке вводят холодные исходные компоненты в следующей последовательности: 100,0 мас.ч. суспензионного поливинилхлорида (ПВХ), 15,0 мас.ч. мела в качестве наполнителя, 4,0 мас.ч. трехосновного сульфата свинца (ТООС) и 11,0 мас.ч. остальных целевых добавок (оЦД), включающих 5,0 мас.ч. бутилакрилатного каучука в оболочке из полиметилметакрилата в качестве модификатора ударопрочности, 2,0 мас.ч. статистического сополимера полиметилметакрилата с полиакрилатом в качестве модификатора перерабатываемости, 1,0 мас.ч. полиэфирного воска, 3,0 мас.ч. диоксида титана. Затем вводят 1,0 мас.ч. зеленого фталоцианинового пигмента. Исходные компоненты загружают в смеситель 1 в холодном состоянии, в связи с этим температура в смесителе падает до 70-90°С. В результате перемешивания, за счет трения твердых частиц друг о друга, смесь разогревается. При достижении температуры в смесителе 120°С при работающей мешалке смесь перегружают во второй, холодный, смеситель (далее - смеситель 2) и продолжают перемешивание. При достижении температуры смеси 40°С ее выгружают.

Примеры 2-20

Получение композиций осуществляют по примеру 1. В качестве модификатора органического пигмента используют жидкий кремнийорганический олигомер (КОМП) общей формулы:

В примерах 11-12 использован фталоцининовый зеленый пигмент по ТУ 2463-012-40476089-2001 (ФцЗ), в примерах 13-14 - фталоцининовый голубой пигмент по ГОСТ 6220-76 (ФцГ), в примерах 15 - азопигмент желтый по ТУ 6-36-5800146-274-89 (АзЖ), в примерах 17-18 - азопигмент алый по ТУ 6-36-5800146-39-89 (АзА), в примерах 19-20 - антрахиноновый синий пигмент по ТУ 6-14-638-80 (АнС).

Примеры 21-22

Способ получения композиций осуществляют по примеру 1, но в качестве органического пигмента используют пигмент по прототипу, при этом в примере 22 осуществляют предварительное смешение пигмента с КОМП, а пример 21 осуществляют без использования КОМП.

В таблице 1 приведены средние значения a, b и с в общей формуле КОМП и содержание исходных ингредиентов, в таблице 2 - условия процесса получения композиций, в таблице 3 - сведения о цветоустойчивости полученных композиций.

Испытания композиций на цветоустойчивость проведены по ГОСТ 11583-74, предусматривающему оценку изменения цвета (ΔЕ1000) образца в процессе ускоренных климатических испытаний «Ксенотест» в течение 1000 час. При этом образец подвергают интенсивному воздействию светового излучения, аналогичного естественному солнечному, т.е. в том числе, УФ-излучения. Значение ΔЕ1000 менее 4,0 соответствует высокой долговечности материала по цвету - более 10 лет. Из данных, приведенных в таблице 3, следует, что композиции, полученные без предварительного модифицирования органических пигментов КОМП, имеют более высокие значения ΔЕ1000 по сравнению с композициями, полученными с использованием тех же пигментов, но подвергнутых предварительному смешению с КОМП с получением модифицированного органического пигмента. Это связано с тем, что не защищенные КОМП органические пигменты при воздействии УФ-излучения необратимо окисляются и деструктируют. Предварительное модифицирование органических пигментов КОМП в подавляющем большинстве случаев снижает ΔЕ1000 до значений менее 4,0. Исключением является наименее светостойкий пигмент, используемый в примере 17, но и в этом случае величина ΔЕ1000 после модифицирования органического пигмента КОМП снижается почти в два раза.

Предварительное смешение КОМП с порошком органического пигмента позволяет, при небольшом общем содержании КОМП в композиции, повысить его содержание на поверхности частиц органического пигмента, эффективно защищая последний от УФ-излучения, что наглядно демонстрируется примером 2 по сравнению с примером 12. Наличие в молекуле КОМП неполярных алкильных и полярных кислотных групп придает ему поверхностно-активные свойства, усиливая адсорбционное взаимодействие КОМП с органическими пигментами. Технический результат достигается только при использовании КОМП вышеприведенной общей формулы, где: а=1-5, b=1-5, с=1-2, при (a+b+c)=5-11.

В результате проведенных дополнительных экспериментов установлено также следующее.

Использование в качестве КОМП олигомеров с меньшими значениями а, b и с (включая равные 0) не приводит к заметному улучшению цветоустойчивости композиции, при использовании КОМП с большими значениями а, b и с ухудшается его совместимость с органическим пигментом и распределение в массе композиции, что также отрицательно отражается на цветоустойчивости получаемых композиции.

Использование КОМП в количестве более 2,0 мас.ч. на 100,0 мас.ч. ПВХ приводит к его неполному совмещению с полимером и плохому распределению в массе, что ухудшает условия переработки, дополнительно не повышая цветоустойчивости композиции. Использование КОМП в количестве менее 0,5 мас.ч. на 100,0 мас.ч. ПВХ не приводит к заметному повышению цветоустойчивости композиции.

Предварительный разогрев смесителя 1 до температуры ниже 110°С, выгрузка из смесителя 1 смеси, не достигшей температуры 115°С, а также изменение последовательности введения исходных компонентов в смеситель 1 приводят к существенному снижению однородности и, как следствие, уменьшению термостабильности и цветоустойчивости композиции. Предварительный разогрев смесителя 1 до температуры выше 125°С и выгрузка из смесителя 1 смеси, имеющей температуру выше 125°С, приводят к увеличению энергозатрат способа и снижению термостабильности и цветоустойчивости композиции.

При выгрузке из смесителя 2 продукта, имеющего температуру выше 45°С, частицы выгружаемой композиции слипаются и не подлежат дальнейшему исследованию. Перемешивание смеси в смесителе 2 до достижения температуры ниже 40°С не приводит к улучшению свойств композиции, но повышает энергозатраты способа.

Из композиций, полученных по изобретению, были изготовлены образцы сайдинга методом высокоскоростной экструзии, включающем:

- дозирование компонентов;

- пластикацию композиций и выдавливание двухслойной заготовки ленты через формующий инструмент (температура по зонам цилиндра двухшнекового экстудера увеличивается от 170 до 200°С, температура экструзионной головки составляет 180-185°С, скорости вращения шнеков изменяются в пределах от 20 до 30 об/мин);

- придание рельефа внешней поверхности ленты путем прокатки через тиснильные валки (температура темперирующих валов и валов тиснения от 30 до 40°С, скорости вращения темперирующих валов и валов тиснения от 40 до 45 м/мин);

- охлаждение ленты на темперирующих валках;

- выравнивание распределения температуры в сечении ленты за счет прохождения ее через воздушный промежуток между выходным роликом установки тиснения и предкалибратором;

- предварительное формование профиля сайдинга на предкалибраторе и придание окончательного профиля сайдинга на вакуумном калибраторе при температурах калибратора от 30 до 35°С и при вакууме калибрования (-0,03) - (-0,05) МПа,

- охлаждение ленты сайдинга в охлаждающей ванне с водой при температурах воды в водяной ванне от 25 до 35°С;

- сушку поверхности сайдинга путем обдува интенсивным потоком воздуха.

Полученные образцы сайдинга по всем показателям соответствуют требованиям стандарта ASTM D-3679.

Таблица 1
Состав композиции по примерам 1-22
Пример Пигмент Содержание на 100 мас.ч. ПВХ, мас.ч Характеристика КОМП
ТОСС Мел ЦД Пигмент или модифицированный пигмент Содержание в модифицированном пигменте, мас.% а b с
1 ФцЗ 4,0 15,0 11,0 1,0 без КОМП
2 ФцЗ 4,0 15,0 11,0 1,0 1,0 4 2 1
3 ФцЗ 4,0 10,0 11,0 2,0 без КОМП
4 ФцЗ 4,0 10,0 11,0 2,0 0,5 4 2 1
5 ФцЗ 3,5 8,0 11,0 2,0 1,0 4 2 1
6 ФцЗ 3,5 5,0 10,0 2.0 2,0 4 2 2
7 ФцЗ 4,0 10,0 11,0 2,0 1,0 1 5 1
8 ФцЗ 4,0 11,0 11,0 2,0 1,0 1 2 2
9 ФцЗ 4,0 10,0 11,0 2,0 1,0 5 5 1
10 ФцЗ 4,0 10,0 11,0 3,0 без КОМП
11 ФцЗ 3,5 10 12,0 3,0 1,0 5 1 1
12 ФцЗ 4,0 10,0 11,0 1 1,0 4 2 1
13 ФцГ 4,0 10,0 11,0 2,0 без КОМП
14 ФцГ 4,0 10,0 11,0 2,0 1,0 4 2 1
15 АзЖ 4,0 10,0 11.0 2,0 без КОМП
16 АзЖ 4,0 10,0 11,0 2,0 1,0 4 2 1
17 АзА 4,0 10,0 11,0 2,0 без КОМП
18 АзА 4,0 10,0 11,0 2,0 1,0 4 2 1
19 АнС 4,0 10,0 11,0 2,0 без КОМП
20 АнС 4,0 10,0 11,0 2,0 1,0 4 2 1
21 прототип 4,0 10,0 11,0 1,0 без КОМП
22 прототип 4,0 10,0 11,0 1,0 1,0 4 2 1
Таблица 2
Условия процесса получения композиций по примерам 1-22
Пример Условия процесса
Температура смесителя 1, °С Температура смеси на выходе из смесителя 1, °С Температура смеси на выходе из смесителя 2, °С Примечание
1 115 120 40 Без КОМП
2 115 120 40
3 125 120 45
4 125 115 45
5 125 115 45
6 110 115 40
7 110 115 40
8 115 115 40
9 115 125 45
10 115 125 45
11 115 120 40
12 115 120 40 Без предварительного смешения пигмента с КОМП
13 115 120 40 Без КОМП
14 115 120 40
15 115 120 40 Без КОМП
16 115 120 40
17 115 120 40 Без КОМП
18 115 120 40
19 115 120 40 Без КОМП
20 115 120 40
21 115 120 40 Без КОМП
22 115 120 40
Таблица 3
Цветоустойчивость композиций по примерам 1-22
Пример Различие по цвету в единицах ΔЕ1000 (после 1000 часов испытаний образца по методу «Ксенотест») Примечание
1 4,12 Без КОМП
2 2,42
3 4,21 Без КОМП
4 3,89
5 3,17
6 2,97
7 3,76
8 3,93
9 3,64
10 4,54 Без КОМП
11 3,50
12 4,10 Без предварительного смешения пигмента с КОМП
13 4,02 Без КОМП
14 3,26
15 6,03 Без КОМП
16 3,90
17 9,06 Без КОМП
18 5,75
19 6,54 Без КОМП
20 4,15
21 4,52 Без КОМП
22 2,35

1. Способ получения экструзионной окрашенной поливинилхлоридной композиции, включающий смешение суспензионного поливинилхлорида, органического пигмента и целевых добавок, отличающийся тем, что предварительно в отдельной емкости смешивают органический пигмент с жидким кремнийорганическим олигомером общей формулы:

где а=1-5, b=1-5, с=1-2, при (a+b+с)=5-11
при следующем соотношении компонентов, мас.%:

органический пигмент 98,0-99,5
жидкий кремнийорганический олигомер 0,5-2,0

с получением модифицированного органического пигмента, затем в первый смеситель, предварительно нагретый до 110-125°С, при работающей мешалке вводят суспензионный поливинилхлорид и последовательно следующие целевые добавки: наполнитель, трехосновный сульфат свинца в качестве термостабилизатора и остальные целевые добавки, а затем добавляют модифицированный органический пигмент и перемешивают до достижения температуры 115-125°С, полученную смесь перегружают в охлаждаемый водой второй смеситель и продолжают смешение до достижения температуры смеси 40-45°С, причем процесс осуществляют при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
суспензионный поливинилхлорид 100,0
трехосновный сульфат свинца 3,5-4,0
наполнитель 5,0-15,0
остальные целевые добавки 10,0-12,0
модифицированный органический пигмент 1,0-3,0

2. Экструзионная окрашенная поливинилхлоридная композиция
строительного назначения, отличающаяся тем, что она получена способом по п.1.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области электротехники, а именно к кабельной технике и, в частности, к полимерным композициям на основе пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ) с пониженными горючестью, выделением дыма и хлористого водорода при горении, предназначенным для изоляции внутренних и наружных оболочек проводов.

Поливинилхлоридная композиция предназначена для изготовления профильно-погонажных строительных изделий, используемых для внешней отделки зданий, сооружений, преимущественно сайдинга.

Изобретение относится к технологии получения древесно-полимерных композиций и может быть использовано в промышленности строительных материалов, мебельной промышленности, машиностроении и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области переработки пластмасс, в частности к полимерным композициям на основе поливинилхлорида, которые используются в различных областях промышленности, в том числе, для изготовления изоляции и оболочек проводов и кабелей.

Изобретение относится к области переработки пластмасс, в частности к полимерным композициям на основе поливинилхлорида, которые используются в различных областях промышленности, в том числе для изготовления изоляции и оболочек проводов и кабелей.

Изобретение относится к кабельной промышленности, а именно к электроизоляционным композициям, предназначенным для изоляции и оболочек кабелей и проводов, характеризующимся пониженным выделением дыма и хлористого водорода при горении, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности.

Изобретение относится к кабельной промышленности, а именно к электроизоляционным композициям, предназначенным для внутреннего заполнения кабелей и проводов, характеризующимся пониженным выделением дыма и хлористого водорода при горении, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности.
Изобретение относится к области производства конструкционных, в том числе строительных, материалов. .

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 композиции на основе термоэластопласта для использования в изделиях качестве барьерного слоя для текучих сред, пригодных для использования в промышленных изделиях, таких как внутренние слои автомобильных шин и рукава, и способу ее получения.

Изобретение относится к композиционным материалам на основе полимеров, в частности, в качестве конструкционных материалов для создания узлов трения, где применение смазок и воды ограничено или недопустимо.

Изобретение относится к способу получения устойчивого к окислению материала СВМПЭ. Способ включает формование СВМПЭ с добавкой и обработку гамма-лучами или электронным пучком.
Изобретение относится к производству композиционного материала на основе гидрированного бутадиен-нитрильного и акрилатного каучуков и может найти применение для изготовления пластин резиновых теплостойких, валов обрезиненных, резиновых уплотнительных деталей.

Изобретение относится к производству вулканизуемой резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильных каучуков, перерабатываемой методом литья под давлением для изготовления резиновых уплотнительных деталей для гидравлических и пневматических устройств.
Изобретение относится к термореактивным полимерам. .

Изобретение относится к полимерному материалу, в частности к термопластичному эластомеру, содержащему безгалогеновый антипирен, включенный в полимерную матрицу. .

Изобретение относится к антифрикционным материалам на основе модифицированных полиамидов. .
Изобретение относится к связующим составам, используемым в производстве нетканых материалов, в том числе стеклохолста. Стеклохолст имеет широкое применение в промышленности: в составе тепло- и звукоизоляционных материалов, укрывных материалов, напольных покрытий и т.д. Клеевая термосшиваемая бесформальдегидная водостойкая композиция включает полимер полиакриловой кислоты, сшивающий агент и катализатор, при этом в качестве катализатора используется щавелевая кислота в количестве, мас.% - 0,1-1,0, преимущественно 0,2-0,4. В качестве полимера полиакриловой кислоты используется водный раствор полиакриловой кислоты, имеющей молекулярную массу в пределах 10000-1000. В качестве сшивающего агента используется полиол, содержащий две и более гидроксильные группы. В качестве полиола может быть использован глицерин или триэтаноламин. Соотношение полиакриловой кислоты и полиола соответствует мольному соотношению гидроксильных и карбоксильных групп в пределах от 0,4/1 до 0,9/1, преимущественно от 0,4/1 до 0,7/1. 2 табл.

Изобретение относится к области получения окрашенных композиций на основе поливинилхлорида, пригодных для изготовления изделий методом экструзии. Предложен способ получения экструзионной окрашенной поливинилхлоридной композиции, включающий предварительное смешение в отдельной емкости органического пигмента с жидким кремнийорганическим олигомером с получением модифицированного органического пигмента. Первый смеситель предварительно нагревают до 110-125°С. При работающей мешалке в него вводят суспензионный поливинилхлорид и последовательно целевые добавки: наполнитель, трехосновный сульфат свинца и далее остальные целевые добавки. Последним добавляют модифицированный органический пигмент. Смесь перемешивают до достижения температуры 115-125°С. Полученную смесь перегружают в охлаждаемый водой второй смеситель и продолжают смешение до достижения температуры смеси 40-45°С. Технический результат - повышение цветоустойчивости композиции, пригодной для изготовления профильно-погонажных изделий строительного назначения. 2 н.п. ф-лы, 3 табл., 22 пр.

Наверх