Композиционный материал Российский патент 2017 года по МПК C04B26/02 C04B111/20 

Изобретение относится к области составов и технологии высоконаполненных композиционных материалов и изделий на основе дисперсных древесно-растительных наполнителей и термопластичных полимерных связующих и может быть использовано в мебельной производстве, строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности.

Известен композиционный материал (патент RU 2170716, С04В 26/02, В29В 17/00, опубл. 20.07.2001), выполненный из смеси полимерного материала и наполнителя. В качестве связующего используется термопластичный полимер в количестве 50-85 % по массе, а в качестве остального по массе наполнителя смеси содержит песок.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного вещества, относят низкие физико-химические показатели и высокую себестоимость.

Наиболее близким к заявленному изобретению составом того же назначения по совокупности признаков является композиционный материал, выполненный из смеси полимерного материала и наполнителя (см. RU 2002125536, опубл. 27.03.2004). В качестве полимерного материала использован вторичный полиэтилентерефталат (ПЭТФ) в количестве 15-99 % по массе, а в качестве остального по массе наполнителя смеси она содержит песок, и/или измельченный бой стекла, и/или керамического, предпочтительно красного, кирпича. Принят за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного вещества, принятого за прототип, относят то, что в известном веществе известного состава в качестве связующего используется вторичный ПЭТФ, песок высокой влажности, а также отсутствует модификатор полимерной матрицы.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение некоторых физико-химических показателей и снижение себестоимости композита. Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемом композиционном материале, включающем полимерное связующее и наполнитель, используется наполнитель влажностью не более 7 %, в качестве связующего - ПЭТФ-флексы, а так же дополнительно вводят полигидроксиэфир. Технический результат: увеличение прочности, твердости, термостойкости и текучести расплава, а также снижение себестоимости самого композита.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что композиционный материал, состоящий из полимерного связующего и наполнителя, содержит песок, относящийся к группе «очень мелкий» (М_к=1-1,5 мм), влажностью не более 7%, в качестве связующего используются ПЭТФ-флексы (измельченная пластиковая бутылка, а не вторично переработанный полиэтилентерефталат), а также дополнительно содержит полигидроксиэфир, при следующем соотношении компонентов, мас.%: ПЭТФ 53,5-72,5, песок 25-45, полигидроксиэфир 1,5-2,5. В качестве армирующего материала могут использоваться опилки и щепа как обработанные, так и необработанные глиоксалем, бой стекла с размером отдельных частиц до 3 мм, причем масса стекла составляет 25-50 % от песка, или бой кирпича, размер отдельных частиц не превышает 5 мм, а масса боя не превышает 50 % от песка.

Образец трудносгораем - постепенно обугливается при воздействии открытого огня, при его удалении материал прекращает обугливаться.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата:

Заявленная композиция перерабатывается в готовые изделия методом прямой экструзии. Содержание каждого ингредиента варьируется в пределах, указанных в формуле изобретения, в зависимости от требуемых характеристик.

Подготовка горячей массы для экструзии: в двухшнековом экструдере с сонаправленно вращающимися шнеками с прямой загрузкой исходных компонентов, в нагретый до 270°C ПЭТФ постепенно вводится полигидроксиэфир и песок, а также с разделенной зоной пластикации полимера и смешения компонентов путем боковой загрузки древесного наполнителя в зону экструдера, где полимер полностью переходит в расплав, добавляется древесный армирующий наполнитель. Такой подход позволяет снизить время пребывания древесного наполнителя в горячем экструдере, что соответственно уменьшает вероятность обугливания.

Заявленный материал прочен, пожаробезопасен, дешев, экологически полезен.

Примеры составов комопозиционного материала, мас.%:

- по п. 1

ПЭТФ-флексы 53,5

Песок 45

Полигидроксиэфир 1,5

- по п. 2:

ПЭТФ-флексы 72,5

Песок 25

Полигидроксиэфир 2,5

Опилки 43,5

- по п. 3:

ПЭТФ-флексы 72,5

Песок 25

Полигидроксиэфир 2,5

Щепа 32,5

- по п. 4:

ПЭТФ-флексы 72,5

Песок 25

Полигидроксиэфир 2,5

Стекло 12,5

- по п. 5:

ПЭТФ-флексы 72,5

Песок 25

Полигидроксиэфир 2,5

Бой кирпича 12,5

- по п. 6:

ПЭТФ-флексы 72,5

Песок 25

Полигидроксиэфир 2,5

Опилки 43,5 Глиоксаль 15

- по п. 7:

ПЭТФ-флексы 72,5

Песок 25

Полигидроксиэфир 2,5

Щепа 32,5

Глиоксаль 11

Изобретение относится к области составов и технологии высоконаполненных композиционных материалов и изделий на основе дисперсных древесно-растительных наполнителей и термопластичных полимерных связующих и может быть использовано в мебельном производстве, строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности. Композиционный материал содержит, мас.%: ПЭТФ-флексы измельченной пластиковой бутылки 53,5-72,5, песок влажностью не более 7% 25-45, полигидроксиэфир 1,5-2,5. Изобретение развито в зависимых пунктах. Технический результат – увеличение прочности, твердости, термостойкости и текучести расплава. 6 з.п. ф-лы, 7 пр.

1. Композиционный материал, состоящий из полимерного связующего и наполнителя, отличающийся тем, что наполнитель имеет влажность не более 7%, в качестве связующего используются полиэтилентерефталат (ПЭТФ) в виде ПЭТФ-флексов измельченной пластиковой бутылки, а также дополнительно содержит полигидроксиэфир, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ПЭТФ-флексы 53,5-72,5 песок 25-45 полигидроксиэфир 1,5-2,5

2. Композиционный материал по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит наполнитель из древесных опилок, причем масса опилок составляет 10-60% от ПЭТФ.

3. Композиционный материал по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит наполнитель из древесной щепы размером до 15 мм, причем масса щепы составляет 10-45% от ПЭТФ.

4. Композиционный материал по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит наполнитель из боя стекла с размером отдельных частиц до 3 мм, причем масса стекла составляет 25-50% от песка.

5. Композиционный материал по п.1, отличающийся тем, что наполнитель выполнен из боя кирпича, размер отдельных частиц не превышает 5 мм, а масса боя не превышает 50% от песка.

6. Композиционный материал по п.2, отличающийся тем, что наполнитель из древесных опилок пропитан глиоксалем.

7. Композиционный материал по п.3, отличающийся тем, что наполнитель из древесной щепы пропитан глиоксалем.