Полимерная композиция


 


Владельцы патента RU 2569544:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" (RU)

Изобретение относится к области полимерных композиций с органическими наполнителями и технологиям их получения и может быть использовано для производства изделий инженерно-технического назначения в строительной и мебельной промышленности, сельскохозяйственном и автомобильном машиностроении. Полимерная композиция включает полиэтилен низкого давления, органический наполнитель, в качестве которого содержит солому злаковых сельскохозяйственных культур с фракционным составом 0,1-0,3 мм и целевые добавки, в качестве которых содержит шунгитовый порошок, малеид Φ и гексол ХПИ, при заданном соотношении компонентов. Изобретение позволяет улучшить эксплуатационные показатели, а именно увеличить прочность и модуль упругости при растяжении, и, кроме того, снизить водопоглощение и динамическую вязкость полимерной композиции. 1 табл.

 

Изобретение относится к области полимерных композиций с органическими наполнителями и технологиям их получения и может быть использовано для производства изделий инженерно-технического назначения в строительной и мебельной промышленности, сельскохозяйственном и автомобильном машиностроении.

Известен древопластик на основе двухкомпонентного связующего, где в качестве связующих используют полиэтилен низкого давления и полиэтилен высокого давления, а в качестве органического наполнителя - опилки древесины фракции 0,4-1,0 мм влажностью 4-6% (SU 1666306, МПК B27N 3/02, опубл. 30.07.1991).

Недостатками известного материала являются низкие показатели водостойкости (водопоглощение за 24 ч - 9,8%) и прочности при изгибе (155 кг/см3).

Известна полимерная композиция, содержащая полиэтилен низкого давления, наполнитель в виде опилок лиственных пород древесины, имеющих фракционный состав 0,13-1,5 мм влажностью 1-12%, и пластификатор в виде технического парафина (SU 1694598, МПК C08J 3/205, опубл. 30.11.1991).

К недостаткам известной полимерной композиции следует отнести низкие показатели прочности при растяжении (13,5 МПа) и водостойкости (водопоглощение за 24 ч - 2,1%), а также высокую вязкость расплава (60 МПа·с).

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому техническому решению является полимерная композиция, включающая полимер, выбранный из группы, включающей виниловые полимеры на основе винилхлорида, его сополимеров с винилацетатом на основе этилена, пропилена, их сополимеров на основе метилметакрилата или их смесей, органический наполнитель в виде целлюлозосодержащих отходов деревообрабатывающего, сельскохозяйственного или текстильного производства, имеющие фракционный состав 0,1-8,0 мм, и целевые добавки (RU 2005752, МПК C08L 97/02, опубл. 15.01.1994).

Известная композиция имеет низкие показатели прочности при статическом изгибе (16,1 МПа) и водостойкости (водопоглощение за 24 ч - 4,6%), что обусловлено недостаточным адгезионным взаимодействием между связующим и органическим наполнителем, а также крупным размером частиц наполнителя. Кроме того, отсутствует оценка технологичности композиции, то есть не приведены результаты реологических испытаний.

Вышеприведенные значения физико-механических показателей недостаточны для производства конструкций инженерно-технического назначения, основным требованием к которым является способность изделия воспринимать длительное время значительные внешние нагрузки без потери прочности и существенного изменения формы и размеров. Последнее определяется, главным образом, величиной модуля упругости композита, величина которого в известной композиции не регламентируется. Следуя выводам известной работы (Файзуллин И.З. Влияние размера частиц наполнителя на свойства древесно-полимерных композитов / И.З. Файзуллин [и др.] // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2013. - Т. 16, № 5. - С. 106-109), можно полагать, что наличие фракций наполнителя размером свыше 0,4-0,5 мм обуславливает недостаточную технологичность (из-за высокой вязкости) композиции при переработке ее в изделия методами экструзии и литья под давлением, низкие значения водостойкости, прочности и модуля упругости.

Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных показателей, а именно увеличении прочности и модуля упругости при растяжении, и, кроме того, снижении водопоглощения и динамической вязкости полимерной композиции.

Сущность изобретения заключается в том, что полимерная композиция для изделий инженерно-технического назначения включает полиэтилен низкого давления, органический наполнитель, в качестве которого содержит солому злаковых сельскохозяйственных культур с фракционным составом 0,1-0,3 мм, и целевые добавки, в качестве которых содержит шунгитовый порошок, малеид Ф на основе N,N-метафенилендиамина и гексол ХПИ, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Полиэтилен низкого давления 45-50
Шунгитовый порошок 3-5
Малеид Ф на основе
N,N-метафенилендиамина 2-4
Гексол ХПИ 0,5-1
Солома злаковых
сельскохозяйственных культур остальное

Полиэтилен низкого давления неокрашенный газофазный (ПЭНД) по ТУ 2243-104-00203335-2005 и ГОСТ 16338-85 марок, предназначенный для изготовления технических и профильно-погонажных изделий методами экструзии и литья под давлением.

Органический наполнитель: солома злаковых сельскохозяйственных культур (пшеничная, ячменная, рисовая, ржаная и др.), полученная измельчением на ножевой мельнице, с размером фракций 0,1-0,3 мм, влажностью менее 10%, насыпной плотностью 0,12-0,15 г/см3.

Шунгитовый порошок марки «Новокарбон» по ТУ 2169-001-57753937-2002 с размером фракций 0,10-0,20 мкм, являющийся усилителем и технологически активной добавкой.

Малеид Ф по ТУ 6-14-1004-87, являющийся совместителем связующего и наполнителя и представляющий из себя композицию, состоящую из 75% N,N-метафенилендиамина и 25% связующих добавок.

Гексол ХПИ на основе гексахлорпараксилола и хлорированного парафина по ТУ 2471-012-50199225-2002, являющийся технологически активной добавкой и структурным пластификатором.

Способ приготовления полимерной композиции заключается в следующем. Производят плавление полиэтилена низкого давления (50 об./мин, 5 мин) в лабораторном смесителе периодического действия НААКЕ PolyLab Rheomix 600 OS с роторами Banbury при температуре 150-160°C. Затем вводят органический наполнитель: солома злаковых сельскохозяйственных культур и предварительно перемешанные вручную целевые добавки: шунгитовый порошок, малеид Ф, гексол ХПИ. Затем все компоненты компаундируют до достижения постоянных значений крутящего момента на приводном вале смесителя и температуры расплава. Полученная смесь выгружается в лоток и охлаждается до комнатной температуры. Формование пластин из приготовленной полимерной композиции для физико-механических испытаний проводят в пресс-форме с размером формующей полости 200×200×1 мм методом горячего прессования при температуре 160°C и усилии пресса 100 кН с последующим охлаждением пластин в сомкнутой пресс-форме до температуры 50°C согласно ГОСТ 12019-66.

Предел прочности при растяжении определяют по ГОСТ 11262-80, модуль упругости при растяжении - по ГОСТ 9550-81. Значения водопоглощения образцов определяют по ГОСТ 4650-80 (метод А, выдержка в воде в течение 24 часов), плотность полимерной композиции - по ГОСТ 15139-69. Реологические испытания проводят в динамическом режиме с использованием измерительной системы «плоскость-плоскость» с диаметрами ротора и плоскости 20 мм на реометре Haake MARS III. Амплитуда осцилляций ротора составляет 0,001 рад, диапазон частот - 0-80 Гц, диапазон температур расплава - 150-170°C, рабочий зазор между рифлеными плоскостями измерительной системы задают равным 1 мм при толщине образцов (дисков), вырубленных из пластин 1,1-1,2 мм. Обработку результатов проводят на основе принципа температурно-временной суперпозиции Больцмана, реализованном в программе RheoWin TTS, с температурой приведения 160°C, отвечающей условиям компаундирования компонентов в смесителе и формования в прессе пластин для физико-механических и реологических испытаний.

В табл. 1 приведены составы и значения физико-механических и реологических свойств полимерных композиций, из которой следует, что оптимальная дозировка, при которой прекращается рост значений предела прочности при растяжении и снижается модуль упругости при растяжении, шунгитового порошка составляет 3-5%, малеида Ф - 2-4%, гексола ХПИ - 0,5-1% (составы 1, 2, 7, 8, 10 и 12). Увеличение содержания малеида Ф свыше 2% практически не влияет на прочность при растяжении, но увеличивает себестоимость композиции. При данной концентрации компонентов полимерной композиции предел прочности при растяжении находится в пределах 23,9-29,3 МПа, водопоглощение в сутки - 1,20-3,37%, модуль упругости при растяжении - 1687-1821 МПа, кроме того, снижается динамическая вязкость.

По сравнению с известным решением предлагаемое позволяет улучшить эксплуатационные показатели, а именно увеличить прочность и модуль упругости при растяжении и, кроме того, снизить водопоглощение и динамическую вязкость полимерной композиции.

Полимерная композиция для изделий инженерно-технического назначения, включающая полиэтилен низкого давления, органический наполнитель в виде соломы злаковых сельскохозяйственных культур с фракционным составом 0,1-0,3 мм и целевые добавки, отличающаяся тем, что в качестве целевых добавок содержит шунгитовый порошок, малеид Ф на основе N,N-метафенилендиамина и гексол ХПИ, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Полиэтилен низкого давления 45-50
Шунгитовый порошок 3-5
Малеид Ф на основе
N,N-метафенилендиамина 2-4
Гексол ХПИ 0,5-1
Солома злаковых
сельскохозяйственных культур остальное



 

Похожие патенты:

Изобретения могут быть использованы в области строительства. Способ ацетилирования элементов из древесины, включает стадии, где элементы (а)обрабатывают уксусным ангидридом при температуре 30-190°C при давлении от атмосферного до 15 бар изб.

Изобретение относится к композициям для изготовления древесно-стружечных плит. Композиция включает вещества при следующем соотношении компонентов, мас.%: карбамидоформальдегидная смола - 9,200-11,220, отвердитель - 0,092-0,112, средство для образования регулярной упорядоченной структуры отвержденной смолы - 0,449-0,920 и древесную стружку - остальное.

Изобретение относится к клеевой композиции, способу склеивания первого изделия со вторым, способу получения композитного материала и изделию, полученному с применением клеевой композиции.

Изобретение относится к способу получения биомассы, гидролизуемой при выработке энергии. Композицию биомассы из 5- и 6-углеродных сахаров, лигнина и целлюлозы подвергают обработке водяным паром взрывным способом.
Изобретение относится к экологичной плите, в частности к экологичной плите с нулевым выбросом углекислого газа при ее изготовлении и высоким содержанием волокон, синтезированной из порошка из негодных печатных плат, а также к способу изготовления такой плиты.

Группа изобретений относится к клеевой композиции и способу ее получения, к полиамидоамин-эпигалогенгидриновой смоле (ПАЭ), а также к способу получения композиционного материала на основе древесины, ламината, фанеры, древесностружечной плиты, древесноволокнистой плиты.
Изобретение относится к строительным материалам, получаемым экструзией древесно-полимерных композитов с использования отходов лесопиления, мебельного и деревообрабатывающего производства и может быть использовано в отделке при строительстве зданий.

Изобретение относится к способу изготовления древесных плит, включающему помещение древесного сырья в емкость с водой, которое подвергают кавитационной обработке.
Изобретение относится к составу пресс-композиции для получения радиозащитных плитных материалов и способу их изготовления. Изобретение может быть использовано, например, при производстве древесно-стружечных и древесно-волокнистых плитных материалов для изготовления экологически безопасной радиозащитной мебели.
Изобретение относится к получению строительных изделий, в том числе покрытий, и может быть использовано для утилизации крупнотоннажных отходов производства лесной, химической и металлургической промышленности.

Изобретение относится к полимерному материаловедению и может быть использовано для изготовления элементов спортивных болидов и в машиностроении для изготовления изделий конструкционного назначения, требующих высоких демпфирующих свойств, работающих при высоких давлениях, устойчивых к ударным нагрузкам при низких температурах.

Изобретение относится к способу получения устойчивого к окислению перекрестно сшитого сверхвысокомолекулярного полиэтилена и применение в искусственных частях тела, включая медицинский протез, содержащий или изготовленный из одного или более чем одного такого полимера.

Изобретение относится к способу получения радиационно-защитного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена для изготовления конструкционных изделий радиационной защиты.

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к материалам для защиты от ионизирующего излучения, и предназначено для использования при изготовлении элементов радиационно-защитных экранов.

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов, касающихся составов смесей для изготовления асфальтобетонов, которые могут быть использованы при устройстве покрытий автомобильных дорог, аэродромов, мостового полотна, искусственных сооружений и т.п.

Изобретение относится к технологии получения полиолефиновой кислородопоглощающей композиции, предназначенной для изготовления уплотнительных прокладок для герметичного укупоривания полимерных и стеклянных бутылок с пищевыми жидкостями.
Изобретения относится к эластомерной композиции, которая имеет степень биоразлагаемости менее 50%, предпочтительно менее 30%, и она содержит, по меньшей мере, 0,5% и не более 99,95 вес.% ацетата крахмалистого материала, который имеет степень замещения (СЗ) от 2,5 до 3 и, по меньшей мере, 0,05 вес.% и не более 99,5 вес.% полимера, отличного от крахмала, причем указанный полимер выбран из группы, состоящей з из натуральных каучуков и их производных, полиизобутиленов, полиизопренов, бутадиен-стирольных сополимеров (SBR), бутадиен-акрилонитриловых сополимеров, гидрогенизированных бутадиен-акрилонитриловых сополимеров, акрилонитрил-стирол-акрилатных сополимеров (ASA), этилен/метилакрилатных сополимеров (ЕАМ), термопластических полиуретанов (TPU) типа простого эфира или типа сложный эфир-простой эфир, полиэтиленов или полипропиленов, функционализированных галогенированным силаном, элементарными звеньями акрилового или малеинового ангидрида, разновидностей каучуков на основе сополимера этилен-диеновый мономер (EDM) и каучуков на основе сополимера этилен-пропилен-диеновый мономер (EPDM), термопластических эластомеров, полученных из полиолефинов (ТРО), стирол-бутилен-стирольных сополимеров (SBS) и стирол-этилен-бутилен-стирольных сополимеров (SEBS), функционализированных элементарными звеньями малеинового ангидрида, и каких-либо смесей этих полимеров.

Группа изобретений относится к полиэтиленовым композициям для пленок или литых изделий. Композиция имеет индекс текучести расплава при 5 кг/190°С (MI5 кг) от 0,25 до 3 г/10 мин, Mz более чем 2000000 г/моль и менее чем 370000 г/моль и значение индекса Hostalen (HI) от 0,18 до 18.
Изобретение относится к герметизирующей мастике и может быть использовано в промышленном и жилищном строительстве, в автомобильной промышленности и других отраслях промышленности для герметизации, гидроизоляции, антикоррозионной защиты.
Изобретение относится к эластомерной композиции невысыхающего типа и может быть использовано в отраслях промышленности для герметизации, гидроизоляции и антикоррозионной защиты металлических конструкций и сварных швов.

Изобретение относится к производству биоразлагаемых композиций, предназначенных для создания пленок и различных тароупаковочных изделий, способных к биодеградации под воздействием природных факторов. При производстве композиции смешивают полиэтилен, крахмал и технологические добавки, в качестве которых используют гидроксипропилметилцеллюлозу и глицерин. Сочетание компонентов в определенном соотношении обеспечивает высокую биоразлагаемость композиции, обладающую высокими деформационно-прочностными характеристиками и термостабилизационными свойствами, высокой водостойкостью и пониженной миграцией пластификатора из изделия в процессе эксплуатации. 2 табл., 3 пр.
Наверх