Композиционный противофильтрационный материал на основе вторичного полиэтилена



Композиционный противофильтрационный материал на основе вторичного полиэтилена
Композиционный противофильтрационный материал на основе вторичного полиэтилена

 


Владельцы патента RU 2625448:

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации" (RU)

Изобретение относится к композиционным противофильтрационным материалам на основе вторичного полиэтилена и может быть использовано для противофильтрационной защиты оросительных каналов, водоемов и накопителей. Материал выполнен из смеси, содержащей 93-96 мас.% вторичного полиэтилена, 1-6 мас.% дробленного до размера 1 мм углеграфитового волокна, предварительно обработанного водным раствором малеиновой кислоты с концентрацией 30 мас.% и высушенной поверхностью, и 2,5-3 мас.% сажевого стабилизатора. Противофильтрационный материал обладает повышенной прочностью при минимальном расходе углеграфитового волокна. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к композиционным противофильтрационным материалам на полимерной основе, в том числе из бытовых отходов, и может быть использовано для противофильтрационной защиты оросительных каналов, водоемов и накопителей.

Известен композиционный материал на основе полиэтилена (RU 2072921, 10.02.1997), выполненный из слоев резины на основе каучука и термопластичного полимера, наполненного дисперсными минеральными наполнителями сверхвысокомолекулярного полиэтилена при массовом отношении полиэтилена к наполнителю 1:0,1-0,5 и дисперсности наполнителя не более 50 мкм.

Недостатком материала является сложность производства работ при изготовлении и соединении между собой двух отдельных слоев полимера. Кроме того, существенным недостатком композиционного материала является слабая адгезия на границе раздела отдельных слоев, что может привести к расслоению данного изделия в процессе эксплуатации (особенно в агрессивной среде, например, на накопителях отходов).

Известно гидроизоляционное покрытие (RU 2301206, 20.06.2007), включающее отход нефтедобычи - асфальтосмолопарафинистые отложения (АСПО) и полимер, содержащий отход полиформальдегида, при следующих соотношениях компонентов, мас.%: АСПО - 60-80, отход полиформальдегида - 20-40.

Недостатками данного изобретения является токсичность гидроизоляционного покрытия из-за присутствия в его составе отходов нефтедобычи и полиформальдегидов, следовательно, невозможность применения данного материала на водохозяйственных объектах. Гидроизоляционное покрытие характеризуется высоким коэффициентом фильтрации и низкими физико-механическими свойствами.

Известен также способ консервации и изоляции техногенных месторождений (RU 2301300, 20.06.2007), заключающийся в приготовлении гидроизоляционной смеси, содержащей отходы полиэтилена 70-99 мас.% и полипропилена 1-30 мас.%, укладке ее на поверхность хранилища, термической обработке при температуре плавления смеси или поверхностного слоя хранилища, создании уклона 2-5° от центра к краям, нанесении изоляционного слоя толщиной 3-10 см из крупнозернистого материала.

Недостатком данного способа является невозможность равномерного прогрева больших площадей изолируемой поверхности даже при уклоне 2-5%, а также образование деформаций на пленочных отходах при нагреве, что не позволит получить цельное противофильтрационное покрытие без наличия сквозных дефектов, значительно ухудшающих гидроизоляционные свойства.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является способ получения композиционных материалов на полимерной основе, армированных углеродными волокнами (RU 2500697, 10.12.2013), заключающийся в получении композита на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, армированного углеродными волокнами, со степенью наполнения не более 30 мас. %, посредством формования композита твердофазным деформационным методом, который заключается в совместном помоле порошка термопласта и углеродных волокон в ножевой мельнице. Получение монолитных образцов из композиционного порошка реализуют методом термопрессования при температуре 160°С и давлении 60 МПа.

Недостатком данного способа является то, что полученный композиционный материал обладает низкими физико-механическими характеристиками, а следовательно, будет повреждаться при действии эксплуатационных нагрузок, превышающих 10-12 МПа.

Таким образом, известные на сегодняшний день технические решения не позволяют получить одновременно прочные, легкие и водонепроницаемые композиционные материалы на основе утилизированного сырья, т.е. вторичного полиэтилена.

Целью данного изобретения является разработка нового композиционного противофильтрационного материала на основе вторичного полиэтилена.

Задачей изобретения является разработка на основе вторичного полиэтилена, наполненного углеграфитовыми волокнами, композиционного материала, содержащего равномерно распределенный наполнитель в объеме материала-матрицы.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в разработке композиционного противофильтрационного материала на основе вторичного полиэтилена.

Технический результат достигается за счет использования композиционного противофильтрационного материала на основе вторичного полиэтилена, включающего армированные углеродные волокна и процентное соотношение следующих компонентов: вторичный полиэтилен - 93-96 мас.%; дробленое до размера 1 мм углеграфитовое волокно - 1-6 мас.%; сажевый стабилизатор - 2,5-3 мас.%; водный раствор малеиновой кислоты - 0,2-0,5 мас.%. При этом углеграфитовое волокно с целью повышения адгезионного взаимодействия с полиэтиленом смочено водным раствором малеиновой кислоты концентрацией 30%, высушено и смешано с полиэтиленом и сажевым стабилизатором, а также экструдировано для гомогенизации.

Изобретение поясняется следующими иллюстрациями: фиг. 1 - противофильтрационный композиционный материал из утилизированного сырья; фиг. 2 - микроструктура материала с содержанием 3 мас.% углеволокна.

Композиционный противофильтрационный материал на основе вторичного полиэтилена выполнен следующим образом.

В начале производят смачивание углеграфитовых волокон или обрезков тканей данных материалов 30% водным раствором малеиновой кислоты, с последующей сушкой при температуре 80-110°С в воздушной атмосфере. При этом малеиновая кислота обволакивает волокна и защищает их от внешнего окислительного воздействия, сохраняя присущие этим волокнам прочностные свойства. Высушенное волокно или обрезки ткани измельчают в ножевой дробилке до размеров не более 1-2 мм. Далее диспергированные волокна смешивают с вторичным полиэтиленом (в том числе из твердых бытовых отходов), предварительно подвергнутым дроблению, агломерации, очистке, сушке до получения композиции с равномерно распределенными частичками волокон. Готовая смесь подается в загрузочный бункер экструдера, где гомогенизируется при температуре 160-180°С, формуется в щелевой головке и подается на выходе из головки в зазор стабилизирующих толщину охлаждающих валков. На выходе готовый композиционный противофильтрационный материал свертывается в рулон.

Результаты физико-механических испытаний, полученных при разном соотношении полимер-волокно образцов композиционных противофильтрационных материалов, изготовленных с помощью вырубного ножа и пресса, представлены в таблице 1.

Кроме этого, выполненные физико-механические испытания показали, что прочность на растяжение у композиционного противофильтрационного материала (из вторичного полиэтилена прочностью 14,61 МПа) при содержании углеродного волокна 1-6% повышается до 19,34-22,17 МПа, в то время как прочность первичного полиэтилена высокого давления, используемого для изготовления противофильтрационных материалов, по справочным данным составляет 9,8-16,7 МПа.

Преимуществом и отличием данного изобретения является то, что в качестве термопласта используется вторичный полиэтилен, в том числе из ТБО и углеграфитовые волокна с поверхностью, обработанной малеиновой кислотой, что позволяет достичь повышения прочности взаимодействия полиэтилена и волокон, и как следствие, повышения прочности композиционного материала при минимальном расходе дорогостоящего углеграфитового волокна. При этом переработка осуществляется высокопроизводительным и эффективным способом экструзии с последующим каландрированием, обеспечивающим равномерность распределения волокон в массе вторичного полиэтилена. Это позволяет придать вторичному полиэтилену прочность не ниже чем у выпускаемых из первичных полимеров противофильтрационных материалов.

1. Композиционный противофильтрационный материал на основе вторичного полиэтилена, включающий армированные углеродные волокна, отличающийся тем, что противофильтрационный материал выполнен из смеси, содержащей вторичный полиэтилен, дробленное до размера 1 мм углеграфитовое волокно, предварительно обработанное водным раствором малеиновой кислоты с концентрацией 30 мас. % и затем высушенной поверхностью, и сажевый стабилизатор при следующем соотношении компонентов, мас. %:

вторичный полиэтилен 93-96
углеграфитовое волокно 1-6
сажевый стабилизатор 2,5-3
водный раствор малеиновой кислоты 0,2-0,5

2. Композиционный материал по п. 1, отличающийся тем, что смесь гомогенизируется экструзией.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству сооружений очистки для обеспечения безопасности окружающей среды городской или иной застройки. Устройство защиты окружающей среды от загрязняющих веществ содержит защитное ограждение, выполненное из мягких непроницаемых оболочек, соединенных друг с другом и уложенных на поверхности грунта, экран и емкость–отстойник.
Изобретение относится к гидротехническому строительству и предназначено для контроля целостности (сплошности) полимерных противофильтрационных экранов, выполняемых из электроизоляционных материалов, например полимерных геомембран на оросительных каналах и водоемах.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к способам определения потерь воды на фильтрацию из оросительных каналов гидромелиоративных систем.

Изобретение относится к гидротехническому и мелиоративному строительству и может быть использовано при устройстве противофильтрационных экранов из композитных материалов на работающих оросительных каналах и водоемах без их опорожнения.

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству, может быть использовано для заделки повреждений противофильтрационных покрытий каналов, водоемов и накопителей отходов, путем предварительного контроля целостности экранов дистанционно.

Изобретение относится к гидромелиоративному строительству и может быть использовано при проведении ремонта бетонных облицовок длительно работающих оросительных каналов с использованием геосинтетических материалов.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может найти применение при возведении намывных хранилищ отходов с большим потреблением воды и ее потерями при эксплуатации.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении грунтовых сооружений на слабых основаниях в районах с повышенной сейсмичностью.

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и может быть использовано при создании накопителей отходов промышленных предприятий. Способ включает подготовку основания путем отсыпки дренирующего грунта с уклоном от центра к периферии на величину, равную половине прогнозируемой разности осадки основания.

Изобретение относится к области гидротехнического, гидромелиоративного и природоохранного строительства и может быть использовано при создании противофильтрационных покрытий с использованием геокомпозитных материалов в основаниях сооружений.

Настоящее изобретение относится к многослойной пленке. Описана многослойная пленка с последовательностью из (а) слоя (а) на основе по меньшей мере одного полиэтилена с низкой плотностью (ПЭНП), составляющей от 0,915 до 0,930 г/см3, или на основе смеси из (α) по меньшей мере одного полиэтилена с низкой плотностью (ПЭНП), составляющей от 0,915 до 0,930 г/см3, и (β) по меньшей мере одного гомо- или сополимера нециклического С2-С6 олефина, отличного от полиэтиленового компонента (α), (б) слоя (б) на основе смеси из по меньшей мере одного полиэтилена с низкой плотностью (ПЭНП), составляющей от 0,915 до 0,930 г/см3, и по меньшей мере одного сополимера циклоолефина, представляющего собой сополимер С6-С12 циклоолефина и С2-С4 олефина, и (в) слоя (в) на основе по меньшей мере одного полиэтилена с низкой плотностью (ПЭНП), составляющей от 0,915 до 0,930 г/см3, или смеси из (α) по меньшей мере одного полиэтилена с низкой плотностью (ПЭНП), составляющей от 0,915 до 0,930 г/см3, и (β) по меньшей мере одного гомо- или сополимера нециклического С2-С6 олефина, отличного от полиэтиленового компонента (α), в которой слой (а), соответственно слой (в) имеют толщину от 5 до 25 мкм, а слой (б) имеет толщину от 5 до 30 мкм, при этом усилие раздира многослойной пленки в продольном направлении и в поперечном ему направлении составляет максимум по 1000 мН, а отношение усилия ее раздира в продольном направлении к усилию ее раздира в поперечном ему направлении составляет от 2:1 до 1:2, в каждом случае при испытании по методу Эльмендорфа в соответствии со стандартом DIN EN ISO 6383-2.

Изобретение относится к полиэтиленовой композиции, предназначенной для изготовления экструдированных изделий, в том числе таких как трубы. Композиция имеет плотность от 0,945 до 0,955 г/см3, соотношение MIF/MIP от 30 до 45, индекс кристаллизации при сдвиге SIC от 1,0 до 2,5 и индекс ветвления длинных цепей, равный или превышающий 0,85.
Изобретение относится к композиции для покрытий, нанесенных методом экструзии. Композиция содержит от 50 до 90 мас.% первого полиэтиленового компонента, от 1 до 10 мас.% второго полиэтиленового компонента и от 10 до 50 мас.% третьего полиэтиленового компонента.

Изобретение относится к кабельной промышленности и может быть использовано при изготовлении изоляции и оболочек кабелей и проводов, характеризующихся пониженным выделением дыма при горении.

Изобретение относится к композиции полиэтилена высокой плотности для производства труб или изделий, используемых в системе трубопроводов, обладающей устойчивостью к повреждениям в присутствии хлорированной и нехлорированной воды.

Изобретение относится к конструкции на основе полиэтилена, включающей полимерную композицию, содержащую 60-90 мас.% полиэтилена (А), 5-35 мас.% модифицированного кислотой полиэтилена (В) и 5-35 мас.% содержащего мета-ксилиленовую группу полиамида (С), где содержащий мета-ксилиленовую группу полиамид (С) является диспергированным в форме слоев в конструкции, а кислотное число модифицированного кислотой полиэтилена (В) имеет значение от 10 до 30 мг/г.

Изобретение относится к кабелю, в том числе к сшитому кабелю, также к способу его производства кабеля, более предпочтительно к способу производства силового кабеля.

Изобретение относится к силовому кабелю постоянного тока, который содержит полимерную композицию и, возможно, является сшиваемым и затем сшитым, а также к способу изготовления силового кабеля постоянного тока кабеля, в том числе силового кабеля постоянного тока высокого напряжения.

Изобретение относится к cоставам для производства полиэтилена для формирования экструзией, литьем и раздувом полых изделий и к способу их получения. Состав содержит первый полиэтилен и второй полиэтилен, которые произведены в любом порядке в присутствии катализатора Циглера-Натта в последовательно соединенных газофазных реакторах.

Способ // 2609029
Изобретение относится к полиэтиленовой смеси высокой плотности, предназначенной для изготовления изделий, предпочтительно таких как трубы. Полиэтиленовая смесь имеет показатель текучести расплава (ПТР21) не более 10,0 г/10 мин, определенный в соответствии с ISO 1133 при 190° С и нагрузке 21,6 кг, и плотность по меньшей мере 940 кг/м3.

Изобретение относится к производству материалов, используемых для изготовления изделий различного функционального назначения, в том числе нефтенабухающих уплотнительных элементов, применяемых в нефтегазодобывающей промышленности.
Наверх