СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ТРУДНОГОРЮЧЕГО ПЛАСТИКАТА Российский патент 2017 года по МПК C08L27/06 

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к способу получения пластифицированных композиций на основе поливинилхлорида для кабельного пластиката.

Известен способ получения полимерной композиции для кабельного пластиката, заключающийся в смешении в смесителе при 90-100°С поливинилхлорида, диоктилфталата, хлорпарафина ХП-470, трехосновного сульфата свинца, стеарата кальция, трехокиси сурьмы, мела, дифенилолпропана, углерода технического с металлсодержащей смазкой с кислотным числом не более 30 мг КОН/г, предварительно полученной взаимодействием альфа-разветвленных насыщенных монокарбоновых кислот фракции С₁₀-С₂₈ с многоатомным спиртом при 180-230°С в мольном соотношении 1:(1-2) в присутствии оксидов двухвалентных металлов СаО, PbO, ZnO, CdO, MgO, ВаО 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 многоатомного спирта используют этиленгликоль, глицерин, полиглицерин - кубовый остаток дистилляции глицерина (Пат. Ru 2251559, C08L 27/06, С08К 13/02, С08K 3/04, С08K 3/20, С08K 3/26, С08K 3/30, С08K 5/02, С08K 5/053, С08K 5/06, С08K 5/10, С08K 5/13, С08K 5/103, С08K 5/09; опубл. 10.05.2005). Полученную композицию вальцуют при 160±5°С в течение 5-7 мин.

Однако пластикат, полученный по данному способу, не обладает огнестойкостью и имеет невысокую прочность.

Известен способ получения поливинилхлоридной композиции смешиванием поливинилхлорида при 100-110°С со стабилизаторами стеаратом кадмия и стеаратом бария с последующим добавлением в полученную массу диоктилфталата и смеси диоксановых спиртов, их высококипящих эфиров, и эпоксидно-диановой смолы. Далее добавляют стеариновую кислоту, двуокись титана и дифенилолпропан. Разогретую массу пропускают через фильеры экструдера при 150-160°С для получения гранулированного пластиката (Пат. Ru 2108352, C08L 27/06, C08L 63/04, С08K 13/02, С08K 3/22, С08K 5/04, С08K 5/05, С08K 5/09, С08K 5/098; опубл. 10.04.1998).

Однако пластикат, полученный по данному способу, не обладает необходимой огнестойкостью.

Известен способ получения полимерной композиции для кабельного пластиката путем смешения в «горячем» смесителе при температуре 92°С в течение 7 минут с последующим охлаждением в «холодном» смесителе до 40°С в течение 15 минут поливинилхлорида, диоктилфталата, дифенилолпропана, аэросила, трехосновного сульфата свинца и комплексного стабилизатора - пластификатора в среде хлорпарафина ХП-30, который предварительно получали из расплава стеариновой кислоты, оксида цинка, гидрооксида магния и гидрооксида кальция в среде хлорпарафина ХП-30 при перемешивании реакционной массы при температуре 115°С в вакууме водоструйного насоса до полного удаления воды (Пат. Ru 2520097, C08L 27/06; Опубл. 20.06.2014). Полученная «сухая» смесь направлялась в экструдер-гранулятор, где при повышенной температуре происходила окончательная гомогенизация и пластификация композиции и двухступенчатая ее экструзия.

Однако пластикат, полученный по данному способу, не обладает необходимой прочностью, термостабильностью и огнестойкостью.

Известен способ получения пластиката, включающий смешение компонентов в смесителе при 90-100°С в течение 30 минут, с последующим вальцеванием полученных смесей при 162°С в течение 10 минут для получения образцов материала (Пат. Ru 2246508, C08L 27/06, С08K 13/02, С08K 3/04, С08K 3/20, С08K 3/24, С08K 3/26, С08K 5/02, С08K 5/12, С08K 5/13, С08K 5/098; опубл. 20.02.2005).

Однако пластикат, полученный по данному способу, не обладает необходимой прочностью.

Известен способ получения гранул пластиката поливинилхлорида, включающий приготовление пластизоля смешением порошка поливинилхлорида с пластификатором и стабилизатором, загрузку пластизоля под давлением 0,15-0,5 МПа в экструдер, нагревание до 40-80°С при скорости сдвига 120-400 с^-1, желатинизацию при 120-160°С и скорости сдвига, снижающейся до 110-200 с^-1, и гомогенизацию пластиката, формование прутков, охлаждение и резку (Пат. Ru 1693836, В29B 9/02; опубл. 25.07.1995).

Недостатком данного способа является сложный технологический процесс получения пластиката, включающий применение давления и высоких температур. Пластикат, полученный по данному способу, не обладает необходимой прочностью и огнестойкостью.

Известен способ получения стабилизированного поливинилхлоридного пластиката, включающий смешение в смесителе циркулирующего действия (с кратностью циркуляции 10-100 при температуре 50-70°С) пластификатора - диоктилфталата или диалкилфталата со смазкой - стеаратом кальция, свинца, олова, бария (вводимой со скоростью 0,5-10 кг/ч на 1 т содержимого смесителя) и последующее введение стабилизаторов, перемешивание в течение 10-40 мин и смешение полученной смеси с порошком поливинилхлорида, нагревание, пластификацию и охлаждение готового продукта (Пат. Ru 2005745, C08L 27/06, C08J 3/20; опубл. 15.01.1994).

Недостатком данного способа является сложный технологический процесс получения пластиката, включающий дополнительное нагревание и пластикацию.

Известен способ получения гранулированного пенообразующего поливинилхлоридного пластиката, включающий смешение в смесителе поливинилхлоридного пластиката в виде гранул, предварительно смешанные пластификатор с газообразующим агентом и активатором разложения при их массовом соотношении 1-4:0,1-0,3 при скорости 50-500 мин^-1, перемешивание в течение 15-20 мин и термопластикацию в экструдере (Пат. Ru 2110533, C08J 9/10; опубл. 10.05.1998).

Недостатком данного способа является сложный технологический процесс получения пластиката, включающий скоростное смешение и термопластикацию.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения полимерной композиции для кабельного пластиката, включающий смешение в смесителе, нагретом до 90-100°С, композиции из поливинилхлорида суспензионного, диоктилфталата, вторичного пластификатора, стабилизатора - трехосновного сульфата свинца, трехокиси сурьмы, стеарата кальция, эпоксистабилизаторов - эпоксидированного соевого масла или эпоксидной смолы, диоксида титана, стеариновой кислоты, дифенилолпропана и мела, и приготовление ее в течение 30 мин (Пат. Ru 2339660, C08L 27/06, С08К 3/06; опубл. 27.11.2008). Температура вальцевания композиции 160±5°С, время вальцевания 8-10 мин.

Однако, пластикат, полученный по данному способу, не обладает необходимой огнестойкостью.

Задача изобретения заключается в разработке способа получения композиции для трудногорючего пластиката.

Техническим результатом является придание огнестойкости пластикату при сохранении его прочностных характеристик.

Поставленный технический результат достигается при реализации способа получения композиции для трудногорючего пластиката, включающего смешение поливинилхлорида, диоктилфталата, стеарата кальция, трехосновного сульфата свинца, эпоксидной смолы, дифенилолпропана, приготовление композиции и последующее приготовление пластиката, при этом в смесь вводят трихлорпропилфосфат и технический углерод К-354, смешение компонентов смеси ведут при нормальных условиях, композицию готовят путем набухания полученной смеси в течение 5 часов при 80°С и добавления в нее бутадиен-нитрильного каучука БНКС-33, а пластикат получают путем экструдирования и гранулирования полученной композиции.

Сущность изобретения заключается в набухании смеси компонентов в процессе приготовления композиции, состоящей из поливинилхлорида, диоктилфталата, стеарата кальция, трехосновного сульфата свинца, эпоксидной смолы, дифенилолпропана, трихлорпропилфосфата и технического углерода К-354.

Набухание смеси в течение 5 часов при температуре 80°С приводит к ее гомогенизации - свободный пластификатор исчезает, набухшие частицы поливинилхлорида соприкасаются между собой, при этом система становится однородной, что обеспечивает стабильность и однородность свойств пластиката заявленных в техническом задании.

Используемый поливинилхлорид эмульсионный ПВХ-ЕП-6602-С (ГОСТ 14039-78) является основным компонентом в композиции.

Трехосновный сульфат свинца (ТУ 6-09-4098-78), стеарат кальция (ТУ 6-14-722-76), эпоксидная смола ЭД-20 (ГОСТ 10587-76) выполняют роль термо-, светостабилизаторов, а диоктилфталат (ГОСТ 8728-88) является пластификатором.

Введение в состав композиции наполнителя технического углерода К-354 (ГОСТ 7885-86) и трихлорпропилфосфата (ТУ 2493-320-05763441-2000), который применяется в качестве антипирена (огнегасящей добавки) в производстве кабельных пластификаторов. Данные компоненты композиции придают пластикату прочность и огнестойкость.

Композицию для трудногорючего пластиката на основе поливинилхлорида приготавливают следующим образом.

Производят смешение поливинилхлорида, диоктилфталата, стеарата кальция, трехосновного сульфата свинца, эпоксидной смолы ЭД-20, технического углерода, дифенилолпропана и трихлорпропилфосфата. После набухания полученной смеси в диспергаторе проводится ее повторное перемешивание и последующее экструдирование с гранулированием. Пластикат представляет собой гранулы серого цвета.

Полученные по рецептурам пластикаты прессовались в пластины толщиной 2-3 мм для последующей оценки свойств.

Результаты испытаний основных эксплуатационных свойств пластиката по приведенным примерам заявленного способа (примеры 1-5) и пластиката, приготовленного по способу прототипа (контрольный пример), представлены в таблице.

Пластикаты по предлагаемым композициям исследовались на плотность (ГОСТ 267), условную прочность при растяжении (ГОСТ 270), относительное удлинение при разрыве (ГОСТ 270), твердость по Шору (ГОСТ 263), горючесть по кислородному индексу (КИ) (ГОСТ 12.1.044-89), термостабильность (ГОСТ 14041).

Пример 1.

В смеситель при нормальных условиях загружают 100,0 мас.ч. поливинилхлорида эмульсионного ЕП 6602-С, 20,0 мас.ч. диоктилфталата, 1,5 мас.ч. стеарата кальция, 6,0 мас.ч. трехосновного сульфата свинца, 3,0 мас.ч. эпоксидной смолы ЭД-20, 0,4 мас.ч. дифенилолпропана, 1,0 мас.ч. технического углерода К-354, 30,0 мас.ч. трихлорпропилфосфата. Полученную смесь перемешивают до однородного состояния и оставляют ее набухать в течение 5 часов при температуре 80°С. Далее полученную композицию перемешивают в диспергаторе, экструдируют и гранулируют.

Пример 2.

Способ осуществляют аналогично примеру 1 с использованием 35,0 мас.ч. трихлорпропилфосфата.

Пример 3.

Способ осуществляют аналогично примеру 1 с использованием 40,0 мас.ч. трихлорпропилфосфата.

Пример 4.

Способ осуществляют аналогично примеру 1 с использованием 45,0 мас.ч. трихлорпропилфосфата.

Пример 5.

Способ осуществляют аналогично примеру 1 с использованием 50,0 мас.ч. трихлорпропилфосфата.

Таким образом, способ получения композиции для трудногорючего пластиката, включающий смешение при нормальных условиях поливинилхлорида, диоктилфталата, стеарата кальция, трехосновного сульфата свинца, эпоксидной смолы, дифенилолпропана, трихлорпропилфосфата и технического углерода К-354 и приготовление композиции путем набухания полученной смеси в течение 5 часов при 80°°С обеспечивает повышение огнестойкость пластиката при сохранении его прочностных характеристик.

Изобретение относится к области полимерной промышленности и может быть использовано для изготовления кабельного пластиката. Осуществляют смешение поливинилхлорида, диоктилфталата, стеарата кальция, трехосновного сульфата свинца, эпоксидной смолы, дифенилолпропана, добавление в смесь трихлорпропилфосфата и технический углерод К-354. Смешение компонентов смеси ведут при нормальных условиях, композицию готовят путем набухания полученной смеси в течение 5 часов при 80°С и добавления в нее бутадиен-нитрильного каучука БНКС-33. Пластикат получают путем экструдирования и гранулирования полученной композиции. Обеспечивается повышение огнестойкости пластиката при сохранении его прочностных характеристик. 1 табл., 5 пр.

Способ получения композиции для трудногорючего пластиката, включающий смешение поливинилхлорида, диоктилфталата, стеарата кальция, трехосновного сульфата свинца, эпоксидной смолы, дифенилолпропана, приготовление композиции и последующее приготовление пластиката, отличающийся тем, что в смесь вводят трихлорпропилфосфат и технический углерод К-354, смешение компонентов смеси ведут при нормальных условиях, композицию готовят путем набухания полученной смеси в течение 5 часов при 80°C и добавления в нее бутадиен-нитрильного каучука БНКС-33, а пластикат получают путем экструдирования и гранулирования полученной композиции.