древесно-полимерная композиция для профильно-погонажных изделий
Классы МПК: | C08L97/02 лигниноцеллюлозные материалы, например древесина, солома или выжатый сахарный тростник C08L27/06 гомополимеры или сополимеры винилхлорида |
Автор(ы): | Ан Ен Док (RU), Афанасьев Федор Игнатьевич (RU), Фаткуллин Раиль Наилевич (RU), Нафикова Райля Фаатовна (RU), Федотова Ирина Николаевна (RU), Асфандияров Радик Нурфаизович (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Башкирская содовая компания" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2012-11-13 публикация патента:
10.10.2014 |
Изобретение относится к химии полимеров, а именно к древесно-полимерным композициям на основе поливинилхлорида, которые могут быть использованы для получения профильно-погонажных изделий. Древесно-полимерная композиция для профильно-погонажных изделий на основе поливинилхлорида и древесной муки включает комплексный стабилизатор, акриловый модификатор перерабатываемости, хлорированный полиэтилен и стеариновую кислоту, а также может содержать металлсодержащую смазку и акриловый модификатор ударной прочности. Изобретение позволяет повысить качество профильно-погонажных изделий, перерабатываемость полимерного материала в профильно-погонажные изделия экструзионным способом за счет улучшения термостабильности и ударной вязкости, а также снизить энергопотребление экструзионного оборудования. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.
Формула изобретения
1. Древесно-полимерная композиция для профильно-погонажных изделий на основе поливинилхлорида и древесной муки, включающая комплексный стабилизатор, отличающаяся тем, что полимерная композиция дополнительно содержит акриловый модификатор перерабатываемости, хлорированный полиэтилен и стеариновую кислоту, кроме того, может содержать акриловый модификатор ударной прочности и металлсодержащую смазку, полученную взаимодействием олеиновой или стеариновой кислоты с глицерином при мольном соотношении 1:1 в присутствии 0,5-2,0 мас.% от общей реакционной массы оксида цинка или оксида магния, или их двухкомпонентной смеси при их массовом соотношении 0,25-1:0,25-1 при 130-160°C в течение 4-5 часов, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Поливинилхлорид | 30-60 |
Древесная мука | 40-70 |
Комплексный стабилизатор | 4-8 |
Хлорированный полиэтилен | 0,5-10 |
Металлсодержащая смазка | 0-1,0 |
Акриловый модификатор перерабатываемости | 0,1-10 |
Акриловый модификатор ударопрочности | 0-10 |
Стеариновая кислота | 0,1-1,0 |
2. Древесно-полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в композиции используют хлорированный полиэтилен с содержанием хлора 30-40%.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к химии полимеров, а именно к древесно-полимерным композициям на основе поливинилхлорида, которые могут быть использованы для получения профильно-погонажных изделий.
Известна древесно-полимерная композиция, включающая в свой состав дисперсный древесно-растительный наполнитель, термопластичное полимерное связующее, полиэлектролит, сшивающий агент, органическую перекись, целевые добавки. В качестве термопластичного связующего в полимерной композиции используют поливинилхлорид. Для переработки известной древесно-полимерной композиции в изделия используют и метод экструзии. Недостатком известной композиции является низкий показатель ударной вязкости, относительно высокая степень водопоглощения, низкий предел прочности при изгибе [RU 2132347, опубл. 1999.06.27].
Известна наполненная композиция, содержащая термопластичный полимер, органический наполнитель и целевые добавки. В качестве термопластичного полимера она содержит 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. В качестве органического наполнителя - целлюлозосодержащие отходы деревообрабатывающего, сельскохозяйственного и текстильного производства, имеющие фракционный состав 0,1-8,0 мм. Соотношение компонентов в известной полимерной композиции, мас.%:
указанный полимер | 31,5-45,0 |
указанный органический наполнитель | 50,0-65,0 |
целевые добавки | 0,3-5,0 |
В качестве целевых добавок используют стеариновокислый кальций, стеариновокислый барий, стеарин и парафин технический [Патент РФ № 2005752, кл. C08L 97/06, 1994 г.].
Недостатком данной композиции является невысокая ударная вязкость, относительно низкая термостабильность, текучесть расплава, высокое водопоглощение, кроме того, композиция не обеспечивает экологическую безопасность полимерного изделия из-за содержания токсичного стабилизатора - стеариновокислого бария.
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является полимерная композиция, содержащая поливинилхлорид, древесную муку, комплексный стабилизатор, акриловый модификатор ударопрочности, металлосодержащую смазку и полиэтиленовый воск [Патент РФ № 2436816, опубл. 20.12.2011 г.], при следующем соотношении компонентов, масс.ч.:
Поливинилхлорид | 30-60 |
Древесная мука | 70-40 |
Комплексный стабилизатор | 4-8 |
Акриловый модификатор ударной прочности | 2-10 |
Полиэтиленовый воск | 0,1-0,5 |
Металлосодержащая смазка | 0,1-1,0 |
В полимерной композиции используют:
- ПВХ суспензионный марки С-5868 ПЖ, С-6359М по ГОСТ 14332-78Е, ПВХ С-6069Ж по ТУ 2212-241-00203312-2004, ПВХ С-6369Ж по ТУ 2212-235-00203312-2003, ПВХ С-6669Ж, ПВХ С-6459У по ТУ 2212-186-02203312-98;
- древесную муку по ГОСТ 16361 или любую другую древесную муку, удовлетворяющую качественным характеристикам заявляемой композиции;
- акриловый модификатор ударной прочности марок: МВ-87, DURASTRENGTH D320, DURASTRENGTH D300S, производство фирмы Arkema, Франция; Metablen P-5500S, производство фирмы Dangdong; Paraloid BTA 736H-S OS, производство фирмы Rohm &Haac; Kane АСЕ F50, производство фирмы Kaneka; Лакрис 95 по ТУ 2216-235-05757533-2000 или любой другой акриловый модификатор, предназначенный для переработки непластифицированного ПВХ;
- полиэтиленовый воск с температурой плавления не выше 100°C;
- металлосодержащую смазку, полученную взаимодействием высших монокарбоновых кислот с глицерином при 130-230°C при мольном соотношении 1:(1-2) в присутствии оксидов двухвалентных металлов Ca, Zn, Mg или их двухкомпонентных смесей в массовом соотношении 0,25-1:0,5-1 в количестве 0,5-2,0 мас.% от общей реакционной массы, где в качестве высших монокарбоновых кислот используют: ВПК, олеиновую, стеариновую кислоты [Патент РФ № 2348664, кл. C08L 27/06, 2009 г.; Патент РФ № 2260020, кл. C08L 27/06, 2005 г.].
В качестве нетоксичного стабилизатора композиция содержит нетоксичные комплексные кальций-цинковые стабилизаторы марок: BAEROPAN R 9003 (производитель-«Baerlocher GmbH», Германия); Naftosafe РНХ 922 В (производитель - «Кемсон», Австрия), предназначенные для экструзии технических профилей из древесно-полимерных композиций.
Недостатком данной композиции является невысокий показатель термостабильности, невысокие значения ударной вязкости.
Задача изобретения - повышение перерабатываемости полимерного материала в профильно-погонажные изделия экструзионным способом за счет повышения ударной вязкости и термостабильности.
Технический результат при использовании изобретения выражается в повышении качества профильно-погонажных изделий, снижении энергопотребления экструзионного оборудования.
Вышеуказанный технический результат достигается особенностью древесно-полимерной композиции для профильно-погонажных изделий на основе поливинилхлорида, древесной муки, включающей комплексный стабилизатор, заключающейся в том, что полимерная композиция дополнительно содержит акриловый модификатор перерабатываемости, хлорированный полиэтилен и стеариновую кислоту, кроме того, может содержать акриловый модификатор ударной прочности и металлсодержащую смазку, полученную взаимодействием олеиновой или стеариновой кислоты с глицерином при мольном соотношении 1:1 в присутствии 0,5-2,0 мас.% от общей реакционной массы оксида цинка или оксида магния, или их двухкомпонентной смеси при их массовом соотношении 0,25-1:0,25-1 при 130-160°C в течение 4-5 часов, и при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Поливинилхлорид | 30-60 |
Древесная мука | 40-70 |
Комплексный стабилизатор | 4-8 |
Хлорированный полиэтилен | 0,5-10 |
Металлсодержащая смазка | 0-1,0 |
Акриловый модификатор перерабатываемости | 0,1-10 |
Акриловый модификатор ударопрочности | 0-10 |
Стеариновая кислота | 0,1-1,0 |
В полимерной композиции используют:
- ПВХ суспензионный марки С-5868 ПЖ, С-6359М по ГОСТ 14332-78Е, ПВХ С-6069Ж по ТУ 2212-241-00203312-2004, ПВХ С-6369Ж по ТУ 2212-235-00203312-2003, ПВХ С-6669Ж, ПВХ С-6459У по ТУ 2212-186-02203312-98;
- древесную муку по ГОСТ 16361 или любую другую древесную муку, удовлетворяющую качественным характеристикам заявляемой композиции;
- кальций-цинковые комплексные стабилизаторы марок: BAEROPAN R 9003 (производитель-« Baerlocher GmbH», Германия), Naftosafe PHX 922 В (производитель - «Кемсон», Австрия), предназначенные для экструзии технических профилей из древесно-полимерных композиций;
- хлорированный полиэтилен с содержанием хлора 30-40%;
- металлосодержащую смазку, полученную взаимодействием олеиновой или стеариновой кислоты с глицерином при мольном соотношении 1:1 в присутствии 0,5-2,0 мас.% от общей реакционной массы оксида цинка или оксида магния, или их двухкомпонентной смеси при их массовом соотношении 0,25-1:0,25-1 при 130-160°C в течение 4-5 часов. Процесс ведут до достижения кислотного числа реакционной массы не более 10 мг КОН/г [Патент RU № 2348664];
- акриловый модификатор ударной прочности марок: МВ-87, DURASTRENGTH D320, DURASTRENGTH D300S производство фирмы Arkema Франция, Metablen P-550 производство фирмы Dangdong, Paraloid ВТА 736H-S OS производство фирмы Rohm &Haac, Каnе АСЕ F50 производство фирмы Kaneka, Лакрис 95 по ТУ 2216-235-05757533-2000 или любой другой акриловый модификатор, предназначенный для переработки непластифицированного ПВХ;
- в качестве модификатора перерабатываемости в композиции используют акриловые модификаторы марок LG Chem PA828, FINIMOD Р-700, AKDENIZ PRO-50, AKDENIZ PRO-45, Vinuran DS 2391, Vinuran DS 3833, Vinuran DS 2394 или другой аналогичный акриловый модификатор перерабатываемости для непластифицированных ПВХ-композиций;
- стеариновую кислоту по ГОСТ 6484-96.
Сущность изобретения поясняется следующими примерами.
В таблице приведены примеры древесно-полимерной композиции с указанием компонентного и количественного состава, а также результаты испытаний. Примеры 2-15 - по изобретению, пример 1 - по прототипу.
Пример 2
Древесно-полимерную композицию для профильно-погонажных изделий получают следующим образом.
Поливинилхлорид смешивают с комплексным кальций-цинковым стабилизатором, хлорированным полиэтиленом, акриловым модификатором ударной прочности, модификатором перерабатываемости и стеариновой кислотой в горячем смесителе при постепенном нагреве до 120°C, затем композицию выгружают в холодный смеситель и смешивают с древесной мукой. Охлажденную до 40-60°C композицию подают в приемный бункер, из которого непрерывно загружают в экструдер по мере ее переработки в гранулы. Гранулы используют для получения профильно-погонажных изделий.
Показатель термостабильности определяют из гранул по ГОСТ 14041-91 при 180°C.
Ударную вязкость по Шарпи - по ГОСТ 4647-80. Образцы для испытаний готовят методом вальцевания и прессования.
В таблице приведены примеры древесно-полимерной композиции с указанием компонентного и количественного состава, а также результаты испытаний. Примеры 2-15 - по изобретению, № 1 - по прототипу.
В результате использования в древесно-полимерной композиции заявляемых компонентов в соответствующих количествах улучшаются эксплуатационные и технологические показатели, а именно показатели термостабильность, ударная вязкость, снижается температура переработки, увеличивается производительность экструзионного оборудования.
Компоненты | Примеры по изобретению, состав, мас.ч. | | |||||||||||||||
По прототипу | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | ||
Поливинилхлорид ПВХ С-5868ПЖ | 50 | 30 | 40 | 60 | 50 | 50 | 50 | 50 | - | - | - | - | - | - | - | ||
Поливинилхлорид ПВХ С-6359М | - | - | - | - | - | - | - | - | 30 | 40 | 50 | 60 | 40 | 45 | 35 | ||
Древесная мука | 50 | 70 | 60 | 40 | 50 | 50 | 50 | 50 | 70 | 60 | 50 | 40 | 60 | 55 | 65 | ||
Baeropan R9003 Р/7 | 8,0 | 5,5 | 4 | 8 | 6 | - | - | - | 4 | 6,5 | 8 | - | - | - | 7 | ||
Naftosafe PHX 922 В | - | - | - | - | - | 5,5 | 6,5 | 8 | - | - | - | 4 | 7 | 8 | - | ||
Полиэтиленовый воск | 0,1 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
Стеариновая кислота | - | 0,1 | 0,15 | 0,25 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,7 | 1 | 0,25 | 0,15 | 0,1 | 0,1 | 0,2 | ||
Хлорированный полиэтилен | - | 0,5 | 1 | 2 | 0,7 | 5 | 0,8 | 0,9 | 10 | 4 | 7 | 3 | 1 | 2 | 5 | ||
Металлосодержащая смазка | 0,1 | - | 0,7 | 0,5 | 1 | - | 0,3 | - | 0,1 | 0,25 | 0,7 | 0,8 | - | 0,1 | 0,9 | ||
Акриловый модификатор ударной прочности: | | ||||||||||||||||
Лакрис 95 | - | 2 | - | - | 2 | 5 | - | - | - | - | - | - | 10 | - | - | ||
DURASTRENGTH D320 | 2 | - | - | - | - | - | 7 | 8 | - | - | - | - | - | - | - | ||
Metablen P-550 | 10 | - | 3 | - | - | - | - | - | 0,5 | 6 | - | - | - | - | - | ||
Paraloid BTA 736H-S | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,1 | 5 | - | - | - | ||
Акриловый модификатор перерабатываемости: | | ||||||||||||||||
LG Chem PA828 | - | 0,5 | - | - | - | - | - | 8 | - | - | - | - | 9 | 0,7 | 3 | ||
Vinuran DS 2391 | - | - | 1 | 2 | - | - | - | - | - | 4 | - | - | - | - | - | ||
AKDENIZ PRO-50 | - | - | - | - | 2 | 5 | - | - | - | - | 0,8 | - | - | - | - | ||
FINIMODP-700 | - | - | - | - | - | - | 10 | - | 0,1 | - | - | 5 | - | - | - | ||
Свойства | | ||||||||||||||||
Термостабильность при 180°C, мин | 88 | 97 | 91 | 107 | 91 | 97 | 101 | 120 | 89 | 98 | 108 | 82 | 104 | 99 | 95 | ||
Ударная вязкость по Шарпи, кДж/м2 | 16,9 | 15,1 | 17,3 | 18,2 | 18,5 | 19,3 | 19,3 | 19,5 | 17,5 | 17,1 | 17,4 | 18,2 | 20,5 | 15,7 | 17,8 |
Класс C08L97/02 лигниноцеллюлозные материалы, например древесина, солома или выжатый сахарный тростник
Класс C08L27/06 гомополимеры или сополимеры винилхлорида