Нанокомпозитный полиамидный материал, обладающий повышенными барьерными свойствами

Изобретение относится к нанокомпозитному полиамидному материалу, используемому в упаковочной пленке, обладающей достаточно высокими прочностными и барьерными свойствами. Нанокомпозитный полиамидный материал содержит полиамид и наполнитель - слоистый силикат, в качестве которого используется монтмориллонит, предварительно модифицированный солью адипиновой кислоты и гексаметилендиамина (соль АГ) в количестве 10% от массы монтмориллонита. Техническим результатом изобретения является разработка нанокомпозитного полиамидного материала с высокими прочностными и барьерными свойствами. 1 табл.

 

Изобретение относится к способу получения полиамидного композиционного материала, используемого в упаковочной пленке, обладающей достаточно высокими прочностными и барьерными свойствами.

Отечественной промышленностью и за рубежом изготавливается большой ассортимент полиамидов, применяемых для производства упаковочной продукции. Упаковочный материал играет важную роль при выборе потребителем того или иного товара. Наряду с привлекательностью упаковки немаловажными являются такие характеристики, как степень сохранности естественных свойств продукта, защиты от таких внешних факторов, как свет, газ, влага, тепло и механические повреждения. В связи с этим целесообразным является создание полиамидного пленочного композиционного материала, обладающего повышенными прочностными и барьерными свойствами.

Так, известен композиционный материал по патенту РФ №2182107 на основе полиамида, относящийся к упаковочной пленке, обладающей достаточно высокой проницаемостью по отношению к коптильным веществам дыма и/или к парам воды и позволяющей эффективно осуществлять копчение и/или сушку упакованных в нее продуктов. Пленка содержит полиамидную основу и 4,0-50,0 мас.% гидрофильного соединения, которое образует в полиамидной основе высокодисперсную фазу с линейным размером домена 0,1-3,0 мкм в направлении, перпендикулярном плоскости пленки, и способное совмещаться с не менее 10 мас.% воды. В качестве гидрофильного может быть использовано либо полимерное соединение, либо низкомолекулярное соединение, представляющее собой соль.

Недостатком указанной композиции являются невысокие значения по прочностным характеристикам.

Известна композиционная полиамидная пленка с хорошими газонепроницаемыми свойствами, прозрачностью и необходимой жесткостью. Композиционный материал получают путем смешения 69-99,94 масс.% полиамидной смолы (желательно со средней молекулярной массой 9000-30000), 0,05-30 масс.% слоистого силиката (желательно монтмориллонит), обработку которого проводили фенолом в количестве от 0,001 до 5 масс.% (Патент JP №4110347). Однако указанная полиамидная пленка имеет определенные недостатки - низкая термостойкость.

Наиболее близким по технической сущности и получаемому эффекту является «Способ получения нанокомпозитного материала на основе полиамида» (Патент CN №1354201). Изобретение относится к способу получения нанокомпозитного материала на основе полиамида путем экструзии полиамида совместно с органомодифицированным монтмориллонитом. Органомодификацию монтмориллонита проводили ε-капролактамом. Композиционный материал, полученный способом, описанным в данном патенте, может быть использован в различных отраслях промышленности.

Недостатком указанной композиции является использование в качестве органомодификатора глины капролактама, который малоустойчив к действию кислот, его макромолекулы подвергаются гидролизу по месту амидных связей, сравнительно невелика его теплостойкость. Сравнительно невелика и теплостойкость капрона. При нагревании его прочность снижается, при 215°С происходит плавление, так же при нагревании его прочность снижается, при 215°С происходит плавление.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка нанокомпозитного полиамидного материала, характеризующегося высокими прочностными и барьерными свойствами.

Для решения поставленной технической задачи предложен способ получения нанокомпозитного полиамидного материала с улучшенными прочностными и барьерными свойствами, включающий смешение в расплаве полиамида и наполнителя - слоистого силиката, отличающийся тем, что наполнитель предварительно модифицируют солью адипиновой кислоты и гексаметилендиамина (соль АГ) в количестве 10% от массы слоистого силиката. В качестве слоистосиликатного материала используется монтмориллонит месторождения Герпегеж, Кабардино-Балкарской Республики с толщиной частиц от 1 до 5 нм, длиной от 100 до 200 нм, катионнообменной емкостью 95 мг-экв/100 г глины.

Указанная композиция содержит компоненты в мас.%:

Полиамид 97-93
Наполнитель 3-7

Предложенный нанокомпозитный полиамидный материал содержит полиамид марки ПА 6-210/310 (Щекинское ОАО «Химволокно»); в качестве наполнителя использовалась монтмориллонитовая глина месторождения Герпегеж, Кабардино-Балкарской Республики с толщиной частиц от 1 до 5 нм, длиной от 100 до 200 нм модифицированная солью АГ.

Способ получения монтмориллонита, модифицированного солью АГ в количестве 10% от массы монтмориллонита, основан на органомодификации монтмориллонита путем введения модификатора соли АГ в монтмориллонит в количестве 10% от массы монтмориллонита, с последующим его диспергированием в ультразвуковом поле в течение 90 мин при комнатной температуре и частоте ультразвука 40 кГц. Далее модифицированный монтмориллонит сушат при 100°C и измельчают с использованием шаровой мельницы типа ШЛМ-50, мощность которого составляет 1,5 кВт.

Сущность изобретения поясняется следующим примером.

Пример получения нанокомпозитного полиамидного материала:

Компоненты: полиамид и монтмориллонит, модифицированный солью АГ, смешивают в стандартном смесительном оборудовании и экструдируют в двухшнековом экструдере в зонах I, II, III, VI при температурах 220°С, 225°С, 230°С, 245°С, 250°С и 255°С соответственно.

Определяют модуль упругости при растяжении и изгибе в соответствии с ГОСТ 9550-81, теплостойкость по Вика - ГОСТ 9551-60.

Оценка барьерных свойств пленки, изготовленной из пробных образцов нанокомпозитного полиамида, к кислороду проводили в соответствии с ASTM D 3985 с помощью прибора Mocon Ox-Tran. Барьерные свойства пленки из нанокомпозитного полиамида к водяному пару исследовались в соответствии с ASTM F 1249 с помощью прибора Mocon Permatran W.

Состав и свойства нанокомпозитного полиамидного материала приведены в таблице.

Таблица 1
Состав
пример
состав
исходный полиамид 1 2 3
полиамид 100 97 95 93
наполнитель - 3 5 7
Свойства нанокомпозитного полиамидного материала
Модуль упругости при растяжении, 1/10 МПа 1717/1799 2460/2420 2575/2642 2457/2523
Модуль упругости при изгибе, МПа 2257 3318 3407 3160
Предел прочности, МПа 61,1 71,5 73,9 68,2
Предел текучести, МПа 60,7 71,5 73,9 68,2
Теплостойкость по Вика, °С 180 188,1 190,5 191,1
Проницаемость по О2, см32 за 24 часа при 23°С 32 5,2 4,6 4,2
Паропроницаемость, г/м2 за 24 часа при 90% относительной влажности и температуре 38°С 98 25,2 24,8 24,5

Нанокомпозитный полиамидный материал, содержащий полиамид и наполнитель, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используется слоистый силикат - монтмориллонит, месторождения Герпегеж Кабардино-Балкарской Республики с толщиной частиц от 1 до 5 нм, длиной от 100 до 200 нм, катионнообменной емкостью 95 мг-экв/100 г глины, модифицированный солью адипиновой кислоты и гексаметилендиамина (соль АГ) в количестве 10% от массы монтмориллонита, при следующем соотношении, мас.%:

Полиамид 97-93
Наполнитель 3-7



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к термопластичным эластомерным композициям. Динамически вулканизируемый сплав включает: а) по меньшей мере один эластомер, содержащий изобутилен; б) по меньшей мере одну термопластичную смолу, в) функционализированный ангидридом олигомер, причем олигомер перед функционализацией имеет молекулярную массу в интервале от 750 до 1250; и г) пластификатор, который выбирают из группы, включающей третичные амины, вторичные диамины и сульфонамиды, причем функционализированный ангидридом олигомер и пластификатор присутствуют в отношении, составляющем от 0,15 до 3,0, эластомер присутствует в диспергированной фазе в виде мелких вулканизированных или частично вулканизированных частиц в сплошной фазе термопластичной смолы.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в передаточных механизмах. Ремень для фрикционных передач (10) содержит клеевую часть (12) резины и компрессионную часть (14) резины, предусмотренную ниже клеевой части (12) резины.
Изобретение относится к применению формованной детали для контакта со сверхкритической средой. Формованная деталь является рукавом или трубой и содержит внутренний термопластичный слой, выполненный из формовочной массы.

Изобретение касается термопластических формовочных масс. Описаны термопластические формовочные массы, содержащие: A) от 10 до 98% масс.

Изобретение относится к фосфорсодержащим антипиренам, в частности, но не исключительно, для стеклонаполненных полиамидных смол. Огнестойкая полимерная композиция содержит основной полимер (А), где основной полимер (А) включает стеклонаполненный полиамид, и бензилзамещенное фосфорорганическое соединение (В).

Изобретение относится к динамически вулканизованным сплавам, которые находят свое применение в шинной и других резинотехнических областях, и способам их приготовления.

Группа изобретений относится к оптически прозрачному полимерному продукту, такому как пленка или трехмерный экструдат, полученным из полимерной композиции, а также к способу их получения и применения.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к композиционному полимерному антифрикционному материалу на основе полиамида, используемому для изготовления изделий различного трибологического назначения, например подшипников скольжения, а также для изготовления изделий для тормозной системы рельсового пассажирского или грузового транспорта.
Изобретение относится композиции на основе сополиамида и сшитого полиолефина и может применяться при производстве различных предметов. Композиция содержит от 45 до 95% мас.

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 полупроводниковым преобразователям солнечной энергии в электрическую и тепловую и может быть использовано в электрических устройствах, например солнечных батареях, которые имеют формирующие структуры на основе композиционных материалов.

Изобретение относится к композиции для бета-зародышеобразования полипропилена и способу ее получения. Композиция представляет собой частицы природной минеральной твердой подложки, поверхность которых имеет соль дикарбоновой кислоты, где дикарбоновая кислота содержит от 7 до 10 атомов углерода, и диспергирующий и/или измельчающий агент.

Изобретение относится к способу получения поверхностно-обработанного продукта минерального наполнителя, который может найти применение для пластиков, в частности для дышащих пленок или пленок экструзионных покрытий на основе полипропилена или полиэтилена.

Настоящее изобретение относится к полипропиленовой композиции с бета-зародышеобразователями и может быть использовано для получения пористой полимерной пленки.

Настоящее изобретение относится к области обработки термопластичных полимеров, в частности к способу приготовления уплотненного материала, пригодного для применения в термопластичных полимерах без стадии компаундирования, а также к уплотненному материалу, полученному этим способом, и к его применению в термопластичных полимерах.

Изобретение относится к способу очистки немодифицированного бентонита, пригодного для получения нанокомпозиционных материалов на его основе. Способ очистки немодифицированного бентонита на основе монтмориллонита включает первичную подготовку исходного сырья, включающую просев полученного с карьера бентонитового порошка, состоящего преимущественно из монтмориллонита, от крупных механических включений, диспергирование бентонитового порошка в водной среде с использованием высокоскоростной коллоидной мельницы, дополнительную химическую обработку в емкостях с верхнеприводными смесителями, обработку в системе гидроциклонных установок и вибросит, обработку в высокоскоростной центрифуге барабанного типа, обработку в модулях сушки и помола готовой продукции - немодифицированного очищенного бентонита на основе монтмориллонита или обработку в модулях сушки и помола готовой продукции с предварительной дополнительной химической обработкой очищенного бентонита в смесителе Z-образного типа, снабженного модулем вакуумирования.
Способ получения органомодифицированного монтмориллонита с повышенной термической стабильностью включает получение немодифицированного очищенного бентонита на основе монтмориллонита путем первичной подготовки исходного сырья, включающей просев полученного с карьера бентонитового порошка, состоящего преимущественно из монтмориллонита, от крупных механических включений, диспергирование бентонитового порошка в водной среде в высокоскоростной коллоидной мельницы, его дополнительную химическую обработку в емкостях с верхнеприводными смесителями, обработку в системе гидроциклонных установок и вибросит, обработку в высокоскоростной центрифуге барабанного типа, обработку в смесителе Z-образного типа, снабженного модулем вакуумирования, сушку и помол готовой продукции - немодифицированного очищенного бентонита на основе монтмориллонита.

Изобретение относится к полимерной композиции полипропилена, в состав которой входят фенольные антиоксиданты, и к использованию талька с металлоорганическим покрытием в полимерных композициях.

Изобретение относится к сшивающимся композициям на основе полиолефинов и их сополимеров и модификаторам для получения силанольносшивающихся полимерных композиций, которые могут быть использованы для получения пленочных покрытий, изоляции и оболочек кабелей и проводов различного назначения.

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 гетерогенного катализа, а именно к низкотемпературному окислению CO, и может быть использовано для систем очистки воздуха в замкнутых помещениях, например в салонах автотранспорта, производственных, офисных и жилых помещениях.

Изобретение относится к нанокомпозитному полиамидному материалу, используемому в упаковочной пленке, обладающей достаточно высокими прочностными и барьерными свойствами. Нанокомпозитный полиамидный материал содержит полиамид и наполнитель - слоистый силикат, в качестве которого используется монтмориллонит, предварительно модифицированный солью адипиновой кислоты и гексаметилендиамина в количестве 10 от массы монтмориллонита. Техническим результатом изобретения является разработка нанокомпозитного полиамидного материала с высокими прочностными и барьерными свойствами. 1 табл.

Наверх