Способ получения древесно-полимерной композиции на основе жесткого поливинилхлорида
Владельцы патента RU 2758304:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) (RU)
Изобретение относится к способу получения жесткой поливинилхлоридной композиции с использованием в качестве органического наполнителя древесной муки для изготовления высоконаполненных древесно-полимерных материалов. Способ включает приготовление полимерной композиции на основе ПВХ, модификатора ударной прочности, термостабилизатора, стабилизатора-смазки, древесной муки и мезопористого силиката в качестве связующего агента. Древесную муку получают предварительным сухим смешением древесной муки с порошкообразным мезопористым силикатом типа МСМ-41. Полученные древесно-полимерные композиты обладают повышенной прочностью на растяжение и термостабильностью, а также пониженной вязкостью расплава. 1 табл., 3 пр.
Изобретение относится к способу получения жесткой поливинилхлоридной композиции с использованием в качестве органического наполнителя древесной муки для изготовления высоконаполненных древесно-полимерных материалов.
Известен способ получения древесно-полимерной композиции на основе полипропилена, полиэтилена низкой и высокой плотностей, поливинилхлорида, полистирола и древесных частиц (Патент SU №1666306, кл. B27N 3/02, 1991).
Недостатком композиций является ухудшение физико-механических свойств получаемых материалов при увеличении степени наполнения.
Известен способ получения древесно-полимерной композиции на основе полужесткого ПВХ и древесной муки (до 57 мас. %) (Патент RU №2081135, кл. C08L 97/02, 1997).
В термостате типа СНОЛ-1,5 либо в трибоактиваторе-сушилке при температуре 50-80°С предварительно осуществлялась сушка древесной муки до остаточной влажности 0.1-5 мас. %. Затем осуществлялось высокоскоростное смешение (трибоактивация) древесной муки с минеральным модификатором (кальцит, юарит, вермикулит или тальк) на специально сконструированном высокоскоростном трибоактиваторе. Далее древесную муку и остальные компоненты композиции смешивали в скоростном смесителе и из полученной смеси формовали экструдированные образцы.
Недостатками данного способа являются сложность технологии трибоактивации древесной муки и необходимость применения нестандартного оборудования.
Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления древеснонаполненных ПВХ-композиций (Патент RU №2450037, кл. C08L 97/02 27/06, 2012). Степень наполнения древесной мукой равнялась 10-160 мас. ч. на 100 мас. ч. ПВХ. В качестве связующего агента-модификатора использовался кремнезоль (золь оксида кремния), который вводили в количестве 2-4 мас. ч.
Древесно-полимерную композицию на основе жесткого ПВХ готовили следующим образом: кремнезоль разбавлялись дистиллированной водой, далее полученным разбавленным раствором связующего агента-модификатора смачивали древесную муку, которую затем тщательно перемешивали в течение 5 минут механически. Полученную модифицированную древесную муку высушивали при температуре 102±3°С до постоянной массы. Высушенную модифицированную древесную муку в необходимом количестве 40 мас. ч. добавляли в ПВХ-композицию. Было выявлено улучшение основных свойств композиций.
Главными недостатками введения в композицию модификаторов в жидком виде являются сложная технология разбавления связующего агента до нужной концентрации с последующим смешением этого раствора с древесной мукой, а также длительная и энергоемкая стадия сушки модифицированного наполнителя до абсолютно сухого состояния, что требует ввода в технологическую линию дополнительного нестандартного оборудования.
Проведенный анализ техники и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками, тождественными всем существенным признакам заявляемого изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «новизна».
Задачей изобретения является получение древеснонаполненной жесткой ПВХ-композиции с содержанием древесной муки в количестве 50 мас. ч. с улучшенными технологическими и эксплуатационными характеристиками.
Результат достигается тем, что способ получения древесно-полимерной композиции на основе жесткого поливинилхлорида (ПВХ), включающий приготовление полимерной композиции на основе ПВХ, модификатора ударной прочности, термостабилизатора, связующего агента и введение модифицированной древесной муки, согласно изобретению отличается тем, что в древесную муку предварительно добавляют мезопористые силикаты типа МСМ-41 в сухом порошкообразном виде, при этом концентрация данных силикатов в древесной муке составляет 0,175-2 мас. ч., а степень наполнения древесно-полимерной композиции составляет 50 мас. ч. модифицированной древесной муки.
Для получения древесно-полимерной композиции на основе жесткого ПВХ использовались компоненты, удовлетворяющие следующим требованиям:
- Поливинилхлорид суспензионный марки С-7059-М (ГОСТ 14332-78);
- Термостабилизатор двухосновный стеарат свинца (51% Pb), Тплавл=107°С
- Стабилизатор-смазка стеарат кальция - однородный порошок белого цвета с насыпной плотностью 1035 кг/м3;
- Модификатор ударной прочности FM-50 - акрилбутадиен-стирольный сополимер, представляет собой однородный порошок белого цвета с насыпной плотностью 510 кг/м3 и средним размером частиц 220 мкм;
- Древесная мука марки 180 (ГОСТ 16361-87).
В качестве связующего агента-модификатора использовали мезопористые силикаты типа МСМ-41 - мелкодисперсный порошок белого цвета, который характеризуется упорядоченной диаметром мезопор в интервале 2-50 нм и площадью поверхности более 1000 м2/г.
Модификация древесной муки мезопористыми силикатами производилась с помощью приготовления премикса следующим образом: модификатор в необходимом для всей композиции количестве тщательно механически смешивали в лабораторном смесителе ЛДУ-3 МПР в течение 2-3 мин при 500 об./мин с небольшой частью древесной муки (10% от необходимого количества). Далее готовый премикс добавляли в оставшуюся часть древесной муки и также тщательно перемешивали. Модифицированную древесную муку добавляли в ПВХ-композицию. Для исследований свойств полученной древесно-полимерной композиции были изготовлены образцы в виде пленок. Пленочные образцы готовились методом термопластикации на лабораторных вальцах с фрикцией 1:1.25 при температуре валков 160-180°С в течение 5-6 мин. Вальцевание проводилось при толщине зазора между валками 15-20 мкм. Свойства полученных композиций представлены в таблице 1.
При степени наполнения ПВХ-композиции модифицированной мезопористым силикатом МСМ-41 древесной мукой в количестве 50 мас.ч. удалось значительно снизить вязкость и существенно увеличить термостабильность и прочность на растяжение по сравнению с прототипом.
Способ получения древесно-полимерной композиции на основе жесткого поливинилхлорида (ПВХ), включающий приготовление полимерной композиции на основе ПВХ, модификатора ударной прочности, термостабилизатора и введение модифицированной древесной муки, отличающийся тем, что модифицированную древесную муку получают путем предварительного смешения древесной муки с сухим мезопористым силикатом типа МСМ-41, при этом концентрация силиката в модифицированной древесной муке составляет 0,175-2 мас.ч., и дополнительно композиция содержит стабилизатор-смазку стеарат кальция, где полученная древесно-полимерная композиция на основе жесткого поливинилхлорида (ПВХ) содержит, мас.ч.:
| Поливинилхлорид | 100 |
| Модификатор ударной прочности | 7 |
| Термостабилизатор - двухосновный стеарат свинца | 5 |
| Стабилизатор-смазка стеарат кальция | 3 |
| Модифицированная древесная мука | 50 |
