ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА ДЛЯ ПРОФИЛЬНО-ПОГОНАЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2011 года по МПК C08L27/06 C08L97/02 

Изобретение относится к химии полимеров, а именно к древесно-полимерным композициям на основе поливинилхлорида, которые могут быть использованы для получения профильно-погонажных изделий.

Известен способ изготовления древопластика на основе двухкомпонентного связующего, включающий определение характеристического параметра связующего и смешение его компонентов с наполнителем, где в качестве характеристического параметра определяют коэффициент линейного термического расширения термопластов, а смешение компонентов связующего с наполнителем начинают с термопласта, имеющего меньшее значение коэффициента линейного расширения. В качестве термопластов используют полиэтилен низкой плотности 15803-020, полиэтилен высокой плотности 277, поливинилхлорид ПВХ Е- 6570Ж, полистирол УМП-325, вторичный полиэтилен [АС СССР N 1666306, кл. B27N 3/02, 1991 г.].

Недостатком данной композиции являются многостадийность и сложность технологии получения древопластика, а также низкая термостабильность композиций с ПВХ ввиду отсутствия в их составе стабилизаторов.

Известна древесно-полимерная композиция на основе эмульсионного поливинилхлорида, включающая диоктилфталат; эпоксидированное соевое масло; пигмент; наполнитель - древесную муку, обработанную смесью уайт-спирита и олигооксиэтиленгликоля; олеиновую кислоту. Древесно-полимерная композиция предназначена для изготовления изделий методом ротационного формования [RU 1052519, опубл. 1983.07.12, Бюл. №41].

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 древесно-полимерная композиция на основе поливинилхлорида, включающая диоктилфталат, стеарат бария и цинка, древесный наполнитель и добавку в виде измельченной соломы. Недостаток известной полимерной композиции заключается в низких показателях эксплуатационных и технологических характеристик [RU 22048491, опубл. 1995.11.20].

Наиболее близкой к заявленному изобретению является полимерная 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 мм. Соотношение компонентов в известной полимерной композиции, мас.%:

указанный полимер 31,5-45,0

указанный органический наполнитель 50-65

целевые добавки 0,3-5

В качестве целевых добавок используют стеариновокислый кальций, стеариновокислый барий, стеарин и парафин технический [Патент РФ №2005752, кл. C08L 97/06, 1994 г.].

Недостаткам данной композиции является невысокая ударная вязкость, термостабильность, текучесть расплава, высокое водопоглощение, кроме того, композиция не обеспечивает экологическую безопасность полимерного изделия из-за содержания токсичного стабилизатора-стеариновокислого бария.

Задача изобретения - повышение ударной вязкости, термостабильности, текучести расплава, снижение водопоглощения, а также обеспечение экологической безопасности композиции для профильно-погонажных изделий.

Технический результат при использовании изобретения выражается в повышении качества профильно-погонажных изделий.

Вышеуказанный технический результат достигается особенностью древесно-полимерной композиции для профильно-погонажных изделий на основе поливинилхлорида, древесной муки и включающей стабилизатор, заключающейся в том, что полимерная композиция, содержащая нетоксичный комплексный кальций-цинковый стабилизатор, дополнительно содержит акриловый модификатор, металлосодержащую смазку и полиэтиленовый воск при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Поливинилхлорид 30-60 Древесная мука 70-40 Комплексный стабилизатор 4-8 Акриловый модификатор 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 ВТА 736H-S OS, производство фирмы Rohm &Наас, Kane ACE 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: ВИК, 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.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1.

Древесно-полимерную композицию для профильно-погонажных изделий получают следующим образом.

Поливинилхлорид смешивают с комплексным стабилизатором, полиэтиленовым воском, акриловым модификатором, металлосодержащей смазкой 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.

Образцы для испытаний готовят методом вальцевания.

Показатель текучести расплава (ПТР) определяют по ГОСТ 11645-73. Термостабильность образца определяют по ГОСТ 14041-91 при температуре 180°C. Водопоглощение и твердость определяют по ГОСТ 19111-77, ударную вязкость по Шарпи по ГОСТ 4647-80.

В таблице №1 приведены примеры древесно-полимерной композиции с указанием компонентного и количественного состава, а также результатов испытаний образцов по технологическим показателям. Примеры 1-14 - по изобретению, №15 - по прототипу.

В результате использования в древесно-полимерной композиции заявляемых компонентов в соответствующих количествах улучшаются эксплуатационные и технологические показатели, а именно показатель текучести расплава, термостабильность, ударная вязкость, снижается водопоглощение. Использование в составе древесно-полимерной композиции нетоксичных стабилизаторов обеспечивает экологическую безопасность готовых изделий, расширяет границы сфер их использования и повышает конкурентоспособность продукции.

Компоненты Примеры по изобретению, состав, мас.ч. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Поливинилхлорид ПВХ С-5868ПЖ 30 40 50 60 50 50 50 50 - - - - - - - Поливинилхлорид ПВХ С-6359М - - - - - - - - 30 40 50 60 50 50 45 Древесная мука 70 60 50 40 50 50 50 50 70 60 50 40 50 50 50 Baeropan R9003 Р/7 5,5 4 6,8 8 - - - - 4 6 8       - Naftosafe РНХ 922 В - - - - 4 5,5 6,5 8 - - - 4 5,5 8 - Полиэтиленовый воск 0,1 0,5 0,2 0,3 0,3 0,4 0,15 0,1 0,3 0,15 0,1 0,5 0,2 0,1 - Металлосодержащая смазка 0,1 0,5 1 0,1 1 0,5 0,1 0,5 0,1 0,25 0,1 1 0,5 0,5 - Лакрис 95                       2 5 7 - DURASTRENGTH D320 2 5 7 10 - - - - - - - - - - - Metablen Р-550 - - - - - - - - 2 6 10 - - - - Paraloid ВТА 736H-S         10 8 5 2 - - - - - - - Диоктилфталат - - - - - - - - - - - - - - 4,5 Стеарат Ca - - - - - - - - - - - - - - 0,5 Свойства Термостабильность при 180°C, мин 78 67 86 99 61 73 77 85 63 74 88 59 64 76 5 ПТР, г/10 мин 6,4 7,6 5,3 7,3 8,4 7,9 6,2 5,5 8,9 6,3 6,8 8,0 7,5 6,2 0,8 Водопоглощение в течение 24 ч, % 1,5 2,1 1,3 0,8 2,4 2,2 1,9 1,1 2,5 1,6 0,9 2,6 1,8 1,2 6,2 Твердость, кгс/см² 46 52 44 35 51 43 39 43 50 44 38 49 55 42 42 Ударная вязкость по Шарпи, кДж/м² 13,7 14,3 15,2 15,8 16,2 14,9 14,2 13,1 14,5 15,7 16,9 14,3 13,2 13,7 4,5

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 на основе поливинилхлорида для профильно-погонажных изделий содержит поливинилхлорид, древесную муку, комплексный стабилизатор, акриловый модификатор, полиэтиленовый воск, металлсодержащую смазку. В качестве металлсодержащей смазки в композиции используют металлсодержащую смазку, полученную взаимодействием высших монокарбоновых кислот с глицерином при 130-230°С при мольном соотношении 1:(1-2) в присутствии оксидов двухвалентных металлов Са, Zn, Mg или их двухкомпонентных смесей в массовом соотношении 0,25-1,0:0,5-1,0 в количестве 0,5-2,0 мас.% от общей реакционной массы, где в качестве высших монокарбоновых кислот используют ВИК, олеиновую, стеариновую кислоты. Кроме того, в композиции используют полиэтиленовый воск с температурой плавления не выше 100°С. В качестве комплексного стабилизатора используют стабилизаторы марок: BAEROPAN R 9003 (производитель - «Baerlocher GmbH» Германия) или Naftosafe РЕК 922 В (производитель - «Кемсон», Австрия). В качестве акрилового модификатора используют модификаторы 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. Технический результат - повышение качества профильно-погонажных изделий, что выражается в улучшении эксплуатационных и технологических показателей, а именно, показателя текучести расплава термостабильности, ударной вязкости, снижания водопоглощения, а также обеспечение экологической безопасности композиции. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Древесно-полимерная композиция на основе поливинилхлорида для профильно-погонажных изделий, включающая древесную муку, стабилизатор и целевую добавку-смазку, отличающаяся тем, что композиция содержит комплексный нетоксичный кальций-цинковый стабилизатор, акриловый модификатор, полиэтиленовый воск, а в качестве смазки содержит металлсодержащую смазку, полученную взаимодействием высших монокарбоновых кислот с глицерином при 130-230°С при мольном соотношении 1:(1-2) в присутствии оксидов двухвалентных металлов Са, Zn, Mg или их двухкомпонентных смесей в массовом соотношении 0,25-1,0:0,5-1,0 и при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Поливинилхлорид 30-60 Древесная мука 40-70 Комплексный стабилизатор 4-8 Акриловый модификатор 2-10 Полиэтиленовый воск 0,1-0,5 Металлсодержащая смазка 0,1-1,0

2. Древесно-полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в композиции используют полиэтиленовый воск с температурой плавления не больше 100°С.