ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК C08L27/06 

Изобретение относится к области получения композиций на основе поливинилхлорида, а именно полимерной композиции, и способу ее получения и может быть использовано в производстве полимерных строительных материалов, например покрытий для пола и иных пленочных материалов, а также кожзаменителей.

Известны композиции, используемые в производстве полимерных строительных материалов, например резиновый линолеум (релин), представляющий собой двухслойный материал. Верхний слой релина содержит, мас. % : 40 синтетического каучука, 4 серы, 0,8 сшивающих добавок, 28 наполнителей, 1,6 пластификаторов, 24 пигментов, 1,0 стеарина, 0,6 мягчительного масла. Нижний слой релина содержит, мас. % : 36,8 дробленой резины, 36,3 битума, 2,3 сшивающих добавок, 1,7 пластификаторов, 15,7 наполнителей, 7,3 кордного волокна.

Однако известный резиновый линолеум имеет следующие недостатки.

В качестве связующего используют дефицитные каучуки, такие как пищевой. Кроме того, релин обладает низкой стойкостью и истиранию (320 мкм), высоким показателем усадки и невысоким показателем твердости.

Наиболее близкой к заявляемой композиции является композиция для изготовления линолеума, содержащая поливинилхлорид, пластификатор, стабилизатор и целевые добавки, белые и цветные пигменты, минеральный наполнитель. Получают линолеум путем смешения указанных компонентов в смесителе при 60^оС с последующей пластификацией при 170-180^оС и дальнейшем экструдировании или вальцевании и каландрировании. Этот линолеум обладает более высокими физико-механическими свойствами, по сравнению с релином (стойкость к истиранию для однослойного линолеума 120 мкм). Однако повышение стойкости к истиранию достигается в случае изготовления многослойного линолеума, что требует увеличения расхода дефицитного сырья и усложнения технологии его получения. Кроме того, технология получения указанного линолеума связана с необходимостью подвода тепла для поддержания температуры в указанных пределах (170-180^оС), что требует значительных энергозатрат.

В основу изобретения положена задача путем качественного и количественного изменения состава получить полимерную композицию, обладающую высокой стойкостью к истиранию, прочностью, гибкостью, водостойкостью, отсутствием усадки; а также разработать способ, позволяющий упростить технологию ее получения.

Поставленная задача решается тем, что полимерная композиция, содержащая поливинилхлорид, пластификатор, стабилизатор и целевые добавки, согласно изобретению, дополнительно содержит вторичное резиновое сырье при следующем соотношении указанных компонентов, мас. % :
Вторичное резиновое сырье 70-30 Поливинилхлорид 18-40 Пластификатор 8-20 Стабилизатор 0,04-0,4
Целевые до- бавки Остальное
Задача также решается способом получения полимерной композиции, включающем смешение поливинилхлорида, пластификатора, стабилизатора и целевых добавок, пластикацию полученной смеси до температуры 170-180^оС с последующим формованием готового продукта, в котором, согласно изобретению, в исходную смесь вводят вторичное резиновое сырье в количестве 30-70 мас. % , а пластикацию осуществляют при начальной температуре 70-80^оС в адиабатном режиме.

Введение вторичного резинового сырья в заявляемую композицию позволяет получить материал высокого качества. Это гладкий однородный материал, обладающий высокой стойкостью к истиранию (истираемость заявляемого пластиката 85-109 мкм, по сравнению с известным релином, 340 мкм и поливинилхлоридным линолеумом 120 мкм), прочностью (деформация при вдавливании абсолютная, от 0,45 до 0,58 мм, по сравнению с релином, у которого не более 1,0 мм, и поливинилхлоридным линолеумом до 0,6 мм). Заявляемый пластикат также характеризуется гибкостью, водостойкостью (водопоглощение 0,2-0,3% , у релина до 1,0 мас. % ), отсутствием усадки (среднее изменение линейных размеров до 0,4% , у поливинилхлоридного линолеума до 0,5% ).

Предлагаемый способ получения полимерной композиции позволяет осуществлять пластикацию при начальной температуре 70-80^оС в адиабатном режиме, не требующем подвода тепла, так как оно выделяется в процессе пластикации. Это позволяет упростить технологию и снизить энергозатраты.

Получение заявляемой композиции и резиносодержащих технических изделий осуществляют следующим образом.

Отработанные или бракованные резинотехнические или бытовые резиновые изделия и поливинилхлорид в виде смолы или производственных отходов изделий из поливинилхлорида, пластификаторы, стабилизаторы, целевые добавки (минеральные наполнители, пигменты) загружают в смеситель-пластикатор с температурой корпуса 70-80^оС. Соотношение указанных компонентов следующее, мас. % :
Вторичное резиновое сырье 70-30
Поливинилхло- рид 18-40 Пластификатор 8-20 Стабилизатор 0,04-0,4
Целевые до- бавки Остальное
Содержание вторичного резинового сырья более 70 мас. % увеличивает усадку изделий, изготавливаемых из получаемой полимерной композиции, а менее 30 мас. % - экономически нецелесообразно.

Содержание поливинилхлорида менее 18 мас. % снижает текучесть полимерной композиции при переработке, более 40 мас. % не приводит к дальнейшему улучшению свойств.

Содержание пластификатора ниже предела 8 мас. % или выше указанного предела (20 мас. % ) не приводит к улучшению свойств композиции.

В качестве вторичного резинового сырья используют различные резиносодержащие отходы, например, на основе натурального, бутадиен-нитрильного, бутадиен-стирольного или изопренового каучука и др.

В качестве поливинилхлорида используют предпочтительно поливинилхлорид эмульсионный (ГОСТ 14039-78) или поливинилхлорид суспензионный (ГОСТ 14332-78).

В качестве пластификатора предпочтительно используют диоктилфталаты ДОФ, диизооктилфталаты, хлорпарафин с мол. массой 470, диалкилфталаты (фталаты высших спиртов С₇-С₉) ДАФ-789 (ГОСТ 8728-88).

В качестве стабилизатора могут быть использованы различные известные стабилизаторы, такие как стеарат ВА - Са, стеарат Са, ТОСС (трехосновный стеарат свинца), двухосновный фосфит свинца, эпоксидные смолы Э-40, ЭД-6 и др. В качестве целевых добавок могут быть использованы наполнители, такие, как асбест, мел, известняковая мука, и пигменты: крон свинцовый (ГОСТ 487-80), крон цинковый (ГОСТ 16769-79), сурик железный (ГОСТ 8135-74), пигмент зеленый (ГОСТ 4579-79), пигмент желтый светопрочный (ГОСТ 5691-77) и др.

Исходное вторичное резиновое сырье и поливинилхлоридное сырье, например, отходы, обрезки, бракованные и бывшие в употреблении изделия, предварительно дробят до кусков, проходящих через сито с размером ячейки от 630 до 300 мм.

При температуре ниже 70^оС пластикация смеси названных компонентов практически не осуществляется. В процессе пластикации нарастание температуры сначала идет очень медленно, после чего происходит резкий подъем температуры, приводящий к цепной реакции выделения хлористого водорода HCl - деструкции. Пластикацию, согласно изобретению, проводят без подвода тепла в течение 8-20 мин до достижения температуры реакционной массы 170-180^оС, после чего полученный пластикат выгружают для дальнейшего формирования изделий при температуре 120-180^оС следующими способами:
1) вальцеванием на вальцах обогревательно-смесительного типа и каландрированием. Полученное полотно отвечает требованиям к материалам для покрытия полов общественных и жилых зданий;
2) горячий пластикат перерабатывают на экструдере с отношением D: L = 1: 20 при температуре головки 180^оС для получения профильно-погонажных изделий строительного и бытового назначения;
3) пластикат в горячем состоянии гранулируют на шнековом грануляторе с отношением D: L = 1: 8, полученные гранулы используют в качестве черного непылящего пигмента в форме "маточной смеси" для окрашивания поливинилхлоридных композиций или как исходный продукт для формирования изделий.

Для лучшего понимания данного изобретения приводятся следующие примеры его конкретного выполнения.

П р и м е р 1. 5040 г (63 мас. % ) вторичного резинового сырья с размером частиц 2 мм, 2000 г (25 мас. % ) поливинилхлорида в виде смолы (ГОСТ 14039-78), 9569 г (11,96 мас. % ) диоктилфталата ДОФ (ГОСТ 8728-88), 3,2 г (0,04 мас. % ) стеарата Ва - Са загружают в смеситель-пластикатор при температуре корпуса 80^оС. Пластикацию проводят до достижения температуры массы 170^оС без подвода тепла извне.

Полученная полимерная композиция представляет собой однородный, крупнокомковатый пластичный продукт.

Полученная композиция, имеющая температуру 150^оС, с помощью транспортера передается на вальцы. Полученный листовой материал черного цвета с хорошей поверхностью без наплывов и посторонних включений калибруют на каландре при зазоре между валками 1,6 мм и сматывают в рулон.

Физико-механические свойства полученного изделия приведены в таблице.

П р и м е р ы 2-26. Композицию и резиносодержащие технические изделия получают аналогично описанному в примере 1 (в качестве стабилизаторов используют двухосновной фосфид свинца, ТОСС и стеарат Са). Исходные компоненты, параметры процесса, вид получаемых изделий, физико-механические свойства полученных изделий представлены в таблице.

П р и м е р 27 (сравнительный). Получают двухслойный резиновый линолеум (релин), используя для нижнего слоя смесь, содержащую, г: 36,8 дробленой резины, 36,2 битума, 1,8 серы, 0,3 тиурама, 0,2 дифенилгуанина, 1,7 парафина, 15,7 асбеста, 7,3 отходов кордного волокна. Для верхнего слоя используют смесь, содержащую 40 синтетического каучука, 4 серы, 0,4 тиурама, 0,4 дифенилгуанина, 2 оксида цинка, 0,2 парафина, 1 стеарина, 0,4 контроль, 4 мягчительного масла, 24 белой сажи, 26 каолина.

Указанные компоненты каждого слоя смешивают, после чего выдерживают каждую смесь при температуре не выше 200^оС. Полученные продукты подвергают прокатке на вальцах и калибровке на каландре при 120-170^оС.

Релин, получаемый после соединения двух слоев, имеет физико-химические свойства, указанные в таблице.

П р и м е р 28 (сравнительный). Получают поливинилхлоридный линолеум из 48 г поливинилхлорида, 0,1 г пигмента, 6,7 г талька, 13,4 г асбеста, 17,2 г диоктилфталата, 13,4 г белил, 0,1 г пигментов и 1,2 г других добавок.

Указанные компоненты смешивают при температуре 60^оС, после чего смесь подвергают пластикации при 170-180^оС.

После вальцевания и каландрирования получают листовой материал, физико-химические свойства которого представлены в таблице.

Как это видно из результатов, представленных в таблице, заявляемая композиция обладает высокой стойкостью к истиранию (85-109 мкм) по сравнению с релином (340 мкм) и поливинилхлоридным линолеумом (120 мкм) прочностью (деформация при вдавливании, абсолютная 0,45-0,58 мм) по сравнению с релином (не более 1,0 мм), поливинилхлоридным линолеумом (до 0,5 мм), гибкостью, водостойкостью (водопоглощение 0,2-0,3% , у релина до 1,0 мас. % ) характеризуется отсутствием усадки (среднее изменение линейных размеров до 0,4% у поливинилхлоридного линолеума до 0,5% ). (56) (Воробьев В. А. Технология строительных материалов и изделий на основе пластмасс, М. : Высшая школа, 1974, с. 96-109.

Воробьев В. А. Технология строительных материалов и изделий на основе пластмасс. М. , Высшая школа, 1974, с. 36-49.

Использование: для изготовления линолеума. Сущность: полимерная композиция состоит из поливинилхлорида, вторичного резинового сырья, пластификатора, стабилизатора и целевых добавок при следующем соотношении компонентов, мас. % : вторичное резиновое сырье 70 - 30, поливинилхлорид 18 - 40, пластификатор 8 - 20, стабилизатор 0,04 - 0,4, целевые добавки остальное. Способ заключается в смешении исходных компонентов, пластификации полученной смеси при температуре 170 - 180С с последующим формованием готового продукта, при этом, согласно изобретению, пластификацию осуществляют при начальной температуре 70 - 80С в адиабатном режиме. 1 табл.

1. Полимерная композиция, включающая поливинилхлорид, пластификатор, стабилизатор и целевые добавки, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит вторичное резиновое сырье при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Вторичное резиновое сырье 30 - 70
Поливинилхлорид 18 - 40
Пластификатор 8 - 20
Стабилизатор 0,04 - 0,4
Целевые добавки Остальное
2. Способ получения полимерной композиции, включающий смешение поливинилхлорида, пластификатора, стабилизатора и целевых добавок, пластикацию полученной смеси до 170 - 180^oС с последующим формованием готового продукта, отличающийся тем, что в исходную смесь вводят вторичное резиновое сырье в количестве 30 - 70 мас. % , а пластикацию осуществляют при начальной температуре 70 - 80^oС в адиабатном режиме.