СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1997 года по МПК C08J9/24 B29C67/24 C08L27/00 

Изобретение относится к способам получения пористых поливинилхлоридных /ПВХ/ материалов, используемых в качестве вибро-, звуко-, теплоизоляционных, а также прокладочных материалов в строительстве, автомобилестроении, судостроении, авиационной, мебельной и других отраслях промышленности.

Известно, что легкие пористые ПВХ материалы с улучшенными физико-механическими свойствами, например высокой эластичностью, чаще всего получают путем создания многокомпонентных систем, включающих ряд целевых добавок вспенивателей, стабилизаторов, сшивающих агентов, наполнителей, смазок и пр. Введение целевых добавок одновременно с улучшением одних показателей часто приводит к ухудшению других и вызывает удорожание материала.

Известен способ получения пористого материала, включающий тепловую обработку не специфицированного порошкообразного ПВХ при 125-130^oC, формирование порошка в виде слоя на движущейся подложке с помощью валика, спекание в туннельной печи при 180-220^oC, обработку водной и раствором поверхностно-активного вещества /1/. Полученный этим способом материал имеет общую пористость 46-50% эластичность /измеряемую как минимальный диаметр валика, вокруг которого материал толщиной 0,8 мм изгибается без разрушения/ 30 мм. Воспроизведение способа показало, что полученный материал имеет корпускулярную пористую структуру, характеризуется полностью 0,70-0,72 г/см³, при испытании изгибом вокруг валика диаметром менее 30 мм он разрушается.

Известны способы получения пористого материала путем формирования порошкообразного винилхлоридного полимера в виде слоя толщиной 0,6-1,2 мм на подложке с помощью валика и последующего спекания слоя при 160-350^oC /конкретно 220-290^oC/ в течение 0,5-30 мин /конкретно 2,5-4 мин/ (2).

Полученный материал имеет корпускулярную пористую структуру, открытую пористостью (П_откр/45-58%/, прочность 0,15-0,5 кгс/мм² /1,5-5 МПа/ и эластичность (Э) 9,8-13,7 мм.

Наиболее близким аналогом к изобретению является способ получения пористого материала путем формирования порошкообразного винилхлоридного полимера в виде слоя на подложке и последующего спекания слоя (4). Причем для придания повышенной прочности отдельным участкам изделия микропористый сепаратор после выемки из формы подвергают дополнительному прогреву под штампом.

При этом дополнительный прогрев под штампом углов и иных отдельных мест сепаратора после извлечения его из формы обеспечивает лишь завершение спекания в тех местах сепаратора (в первую очередь, углах), которые в процессе спекания в форме не прогревались в достаточной степени из-за повышенной топлоотдачи.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является получение однокомпонентного легкого ПВХ материала ячеистой пористой структуры. Полученный материал имеет кажущуюся плотность 0,39 0,75 г/см³, открытую пористость 2-53% эластичность 1-3 мм, отношение разрушающего напряжения при растяжении к кажущейся плотности 12,8 27,4 МПа•см³/г.

Технический результат достигается тем, что в способе получения пористого материала слой порошкообразного винилхлоридного полимера подвергают на первой стадии спеканию на подложке при 170-300^oC в течение 1-30 мин, отделяют от подложки и нагревают на второй стадии при 210-300^oC в течение 0,15-15 мин, подвергая материал на обеих стадия всестороннему нагреву.

Для получения материала по предложенному способу могут быть использованы различные винилхлоридные полимеры: эмульсионный ПВХ, высокодисперсный суспензионный ПВХ (размер частиц 20-30 мкм), а также сополимеры. При использовании суспензионного ПВХ и сополимера образуется несшитый материал или материал с невысокой степенью сшивки, при использовании эмульсионного ПВХ - материал со степенью сшивки 55-100%
Повышенные прочность и эластичность материала, получаемого по предложенному способу, по сравнению с однокомпонентными ПВХ материалами, получаемыми по известным способам, обусловлены его ячеистой структурой.

В свою очередь, это свойство получаемого материала определяется параметрами (температурой и временем) нагревания материала после его спекания и отделения от подложки. Именно в процессе этого нагревания происходит вспенивание и образование ячеистой структуры.

Осуществление вспенивания при 210-300^oC в течение 0,15-15 мин обеспечивает получение однородного пористого материала при достаточно широком варьировании толщины исходного слоя винилхлоридного полимера от 0,3 до 6 мм. При температуре ниже 210^oC и времени менее 0,15 мин вспенивание не происходит; вспенивание при температуре выше 300^oC или в течение времени более 15 мин или без отделения от подложки приводит к получению неоднородного материала. Слои толщиной менее 0,3 и более 6 мм не позволят получить однородный материал.

Спекание слоя винилхлоридного полимера по предложенному способу осуществляют в условиях, аналогичных условиям известного способа, предпочтительно при 170-300^oC в течение 1-30 мин.

Из уровня техники известен способ получения однокомпонентного пористого ПВХ материала, имеющего ячеистую структуру и степень сшивки 5-98% путем предварительной агрегирующей обработки /формирование под давлением либо гранулирование с отбором фракции гранул размером 0,2-4 мм и формированием ее в виде слоя высотой 4-16 мм/ и последующего нагрева на подложке при 190-300^oC в течение 3-15 мин, причем в процессе нагревания происходит спекание и вспенивание /3/. Из известности этого способа не вытекает возможность получения ячеистого пористого материала путем вспенивания спеченного винилхлоридного полимера, не претерпевшего агрегирующий обработки перед спеканием.

Сущность изобретения иллюстрируется приведенными ниже примерами и таблицей.

Пример 1. Эмульсионный ПВХ марки Е6642Ж по ТУ 6-02-69-89 термообрабатывают при 120^oC в двухстадийном скоростном смесителе в течение 7 мин, прокатывают валиком диаметром 48 мм в гладкий слой толщиной 1 мм, спекают при температуре печи 250^oC в течение 2 мин. Спеченный материал отделяют от подложки и в свободном состоянии нагревают при температуре 250^oC в течение 1,25 мин. Получают пористый материал ячеистой структуры с кажущейся плотностью (ρ_м) 0,56 г/см³, открытой пористостью 6,9% содержанием нерастворимой фракции /PP_нф/ 64,0% эластичностью 1 мм, отношением разрушающего напряжения при растяжении к кажущейся плотности (σ_р)ρ_м) 23,0 МПа•см³/г, поверхностным водопоглощением 2,72 г/м². Поверхностное водопоглощение определяют по изменению веса образца материала, одна поверхность которого контактирует с водой при 20^oC в течение 24 ч, отнесенного к единице площади материала.

Примеры 2-10. Материал получают аналогично примеру 1, с тем отличием, что в примере 6 используют эмульсионный ПВХ марки Е6250 по ГОСТ 14039-78, в примере 7 -высокодисперсный суспензионный ПВХ марки Hostalit S 1565 /фирма Hoechst, Германия/, в примере 8 сополимер винилхлорида и алкилакрилата марки Hostalit SF 1567 /фирма Hoechst/.

В примере 10 ПВХ не подвергают термообработке.

Использование: вибро-, звуко-, теплоизоляционные и прокладочные пористые поливинилхлоридные материалы в автомобильной, судостроительной, авиационной и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: пористый материал ПВХ формуют в виде слоя на подложке и подвергают всестороннему нагреву в две стадии. Сначала спекают при 170^o - 300^oC в течение 1 - 30 мин, после чего отделяют от подложки. На второй стадии материал нагревают при 210^o - 300^oC в течение 0,15 - 15 мин. 1 табл.

Способ получения пористого материала путем формования порошкообразного винилхлоридного полимера в виде слоя на подложке и последующего спекания слоя, отличающийся тем, что слой подвергают на первой стадии спеканию на подложке при 170 300^oС в течение 1 30 мин, отделяют от подложки и нагревают на второй стадии при 210 300^oС в течение 0,15 15 мин, подвергая материал на обеих стадиях всестороннему нагреву.