СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ КОМПОЗИЦИИ Российский патент 1995 года по МПК C08J3/20 C08J3/20 C08L23/12 C08L23/12 C08K3/02 

Изобретение относится к переработке боросодержащих композиционных материалов на основе полиолефиновых полимеров, которые применяются для биологической защиты от нейтронных излучений.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ приготовления боросодержащей композиции путем смешения с последующим экструдированием аморфного бора и гранулированного полиэтилена.

Недостатком данного способа является сложность обеспечения требуемой равномерности распределения компонентов в композиционном материале (< 5%).

Неравномерность распределения компонентов выражается в появлении на поверхности изделий разнотонности цвета и в наличии пор и рыхлот.

Другим недостатком этого способа является невозможность увеличения содержания аморфного бора в композиционном материале более 11 мас.

Осуществить экструзию при содержании бора более 11 мас. не представляется возможным.

Увеличение содержания бора в композиции позволит уменьшить толщину защитных изделий.

Указанные недостатки известного способа приготовления композиции сопряжены с тем, что размеры частиц аморфного бора и гранулированного полиэтилена несоизмеримы (размеры частиц аморфного бора 5-10 мкм, гранулированного полиэтилена 3000-5000 мкм).

Техническим результатом данного изобретения является разработка способа приготовления боросодержащей композиции, повышающего качество композиционного материала и позволяющего повысить степень наполнения композиции аморфным бором. Повышение содержания бора в композиции позволит уменьшить толщину стенки защитных изделий и существенно снизить вес сборки.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения полиэтиленовой композиции путем смешения с последующим экструдированием аморфного бора и гранулированного полиэтилена, согласно изобретению предварительно аморфный бор смешивают с изотактическим полипропиленом, прессуют в виде заготовок, точением получают стружку и дробят ее до порошкового состояния дисперсностью до 1 мм в шаровом смесителе, в дробленый порошок вводят полиэтилен, смешивают и экструдируют.

Процесс проводят при содержании аморфного бора 50-75 мас. на 100 мас. его смеси с полипропиленом.

В процессе прессования заготовок обеспечивается плотная упаковка аморфного бора с полипропиленом. Увеличение спрессованных частичек аморфного бора с полипропиленом до 1 мм делает их сопоставимыми с размерами гранул полиэтилена. Сопоставимость размеров способствует лучшему качеству перемешивания. В связи с тем, что полипропилен имеет более высокую температуру плавления, чем полиэтилен, частицы аморфного бора определенное время сохраняются в спрессованном состоянии, и в дальнейшем за счет трения и саморазогрева частицы полипропилена расплавляются и перемешиваются в однородную смесь при операции экструдирования.

Изготовленная композиция состоит из аморфного бора и смеси полиолефинов, полиэтилена и полипропилена. Молекулы полиэтилена и полипропилена состоят из одних и тех же элементов (С, Н), поэтому композиционный материал, изготовленный по предлагаемому способу, имеет тот же элементный состав, что и материал, изготовленный по известному способу (ВСН). Из этого следует, что защитные свойства материала не снижаются.

Изделия, отпрессованные из композиции, приготовленной по предлагаемому способу, имеют однотонную поверхность без рыхлот и пор, содержание бора в композиции повысилось до 20 мас. Таким образом, данные отличительные признаки придают заявляемому техническому решению новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "Существенные отличия".

Изобретение поясняется табл.1 и 2.

П р и м е р ы 1-10.

В смесителе барабанного типа смешивают порошковый изотактический полипропилен по ТУ 6-05-4411-02-81 с аморфным бором по ТУ 6-02-1333-77, приготовленную смесь загружают в пресс-форму, нагревают до температуры 190-210^оС и прессуют при удельном давлении 200-250 МПа, охлаждают до комнатной температуры, прессованные заготовки течением переводят в стружку толщиной 0,8-1 мм; стружку загружают в шаровой смеситель и измельчают ее до размеров 1 мм.

В измельченную стружку добавляют гранулированный полиэтилен ГОСТ 16337-77 с учетом полипропилена из расчета получения аморфного бора в конечной композиции 8 мас. Приготовленную композицию смешивают в барабанном смесителе в течение 2-3 ч и экструдируют при температуре плавления полиэтилена 120-130^оС. Экструдированную композицию загружают в пресс-форму, прессуют при удельном давлении 10-15 МПа и охлаждают до комнатной температуры.

П р и м е р ы 12-14.

Получают композиционный материал по примерам 1-10, отличительные признаки от указанных примеров повышение содержания в композиции аморфного бора более 11 мас.

П р и м е р 15-17 (Контрольные согласно прототипу).

Из сопоставления примеров 1-14 в сравнении с примерами 15-17 видно, что предлагаемый способ позволяет улучшить качество смешения и структуру материала и повысить содержание аморфного бора до 20 мас. При содержании аморфного бора в смеси с полипропиленом менее 50 мас. не представляется возможным разрушить стружку из-за недостаточной ее хрупкости, при содержании бора более 75 мас. заготовка имеет рыхлое состояние из-за недостатка полпропилена, при точении из-под резца осыпается порошок бора, не смоченный полипропиленом.

При дроблении стружки более 1 мм ухудшается структура материала. Наличие мелкодисперсной дробленой стружки (например, < 0,3 мм) не ухудшает качество материала, но экономически не целесообразно.

В табл.2 показана возможность использования еще одного полимера фторопласта, имеющего более высокую температуру плавления (270-290^оС), чем полиэтилен. В работе использовался фторопласт 4МБ-В по ТУ 30-05-73-90. Из сопоставления примеров 1-8 видно, что эффект использования фторопласта в составе композиции аналогичен полипропилену. А его более высокая температура плавления (270-290^оС) позволяет более длительно сохранять частички бора в смеси с фторопластом в спрессованном состоянии. Это обстоятельство позволило увеличить наполнение конечной композиции бором до 24 мас. (примеры 9-12).

Таким образом, использование более термостойких полимеров, чем полиэтилен, полипропилена, фторопласта, позволяет получить положительный эффект при достижении основных характеристик конечного композиционного материала (табл. 2).

Использование: для биологической защиты от нейтронных излучений. Сущность изобретения: в способе получения полиэтиленовой композиции предварительно аморфный бор смешивают с изотактическим полипропиленом, прессуют в виде заготовок, точением получают стружку и дробят ее до порошкового состояния дисперсностью до 1 мм в шаровом смесителе, в дробленый порошок вводят полиэтилен, смешивают и экструдируют. Процесс проводят при содержании аморфного бора 50 75 мас. на 100 мас. его смеси с полипропиленом. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ КОМПОЗИЦИИ путем смешения с последующим экструдированием аморфного бора и гранулированного полиэтилена, отличающийся тем, что предварительно аморфный бор смешивают с изотактическим полипропиленом, прессуют в виде заготовок, точением получают стружку и дробят ее до порошкового состояния дисперсностью до 1 мм в шаровом смесителе, в дробленый порошок вводят полиэтилен, смешивают и экструдируют. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс проводят при содержании аморфного бора 50 75 мас. на 100 мас. его смеси с полипропиленом.