Способ получения полимерной композиции для производства изделий Российский патент 2021 года по МПК C08J3/20 C08L23/06 C08K3/13 C08K3/40 C08K5/1545 B27N3/08 

Изобретение относится к строительной и мебельной промышленности, а именно к способу получения полимерной композиции на основе полиэтилена и органического наполнителя и может быть использовано для производства изделий инженерно-технического назначения методами экструзии и компрессионного формования.

Известен способ получения древесно-полимерной композиции на основе жесткого поливинилхлорида и модифицированной кремнезолем или углеродными нанотрубками древесной муки (RU 2465292, МПК C08L 97/02, C08L 27/06, опубл. 27.10.2012).

Недостатком данного способа является сложная технология подготовки растительного наполнителя и дорогостоящие компоненты. Также в данной технологии используется энергоемкий процесс сушки растительного наполнителя, что увеличит себестоимость получаемого древесно-полимерного композита.

Известен способ изготовления древопластика на основе двухкомпонентного связующего, включающего полиэтилен низкого давления и полиэтилен высокого давления, и опилки с размером частиц 400-1000 мкм (RU 1666306, МПК B27N 3/02, опубл. 30.07.1991).

Недостатком известного способа является низкие показатели механической прочности (предел прочности при изгибе - 16 МПа).

Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является способ получения полимерной композиции. Способ включает в себя сушку древесных частиц до влажности 1-12 %, смешивание в смесителе древесных частиц с полиэтиленом низкого давления при температуре 190°С, гомогенизацию смеси с технических парафином при температуре 180°С и дальнейшее измельчение полученной смеси (RU 1694598, МПК C08J 3/205, опубл. 30.11.1991).

Недостатком прототипа являются низкие показатели упруго-прочностных показателей, а также высокая температура переработки композиции, что может вызывать термодеструкцию входящих в нее компонентов.

Технический результат заключается в увеличении упруго-прочностных характеристик полимерной композиции, а именно предела прочности и модуля упругости при растяжении, а также в широком использовании бытовых, производственных и сельскохозяйственных отходов, что снижает себестоимость композиции.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения полимерной композиции для производства изделий, измельченные стеклянные отходы и полиэтилен низкого давления компаундируют при температуре плавления полиэтилена до постоянного значения температуры компаундирования и после этого вносят органический наполнитель в виде соломы злаковых культур, при следующем соотношении компонентов, % мас.

Полиэтилен низкого давления 45-50 Измельченные стеклянные отходы с размером частиц менее 3 мкм 5-15 Органический наполнитель - солома злаковых культур с размером частиц менее 50 мкм остальное

В табл. 1 приведены составы и значения физико-механических характеристик полимерных композиций.

На фиг. 1 приведена зависимость крутящего момента от времени смешения; на фиг. 2 приведена зависимость температуры от времени смешения; на фиг. 3 приведены функции плотности вероятности del. Q и интегральная функция Q вероятности распределения размеров частиц измельченных стеклянных отходов, полученных в планетарно-шаровой мельнице; на фиг. 4 приведены функции плотности вероятности del. Q и интегральная функция Q вероятности распределения размеров частиц соломы злаковых культур, получаемых в планетарно-шаровой мельнице.

Для изготовления композиции использовались следующие компоненты:

Полиэтилен низкого давления марки 273-83 производства ПАО «Казаньоргсинтез» по ТУ 2243-104-00203335-2005.

Измельченные стеклянные отходы с размером частиц менее 3 мкм.

Органический наполнитель: измельченная в шаровой мельнице солома злаковых культур с размером частиц менее 50 мкм и влажностью менее 5 %.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

Размеры частиц органического наполнителя и измельченных стеклянных отходов измеряли методом малоуглового светорассеяния на лазерном анализаторе частиц «Ласка-1К».

Солому злаковых культур измельчают на планетарно-шаровой мельнице, просеивают на ситах и отбирают сход с размером частиц менее 50 мкм. Далее измельченную солому сушат до влажности менее 5 %. Стеклянные отходы измельчают на планетарно-шаровой мельнице. Затем в лабораторный двухроторный смеситель периодического действия загружают гранулят полиэтилена низкого давления и измельченные стеклянные отходы при температуре плавления полиэтилена. После чего при плавлении и диспергирующем смешении происходит диссипация энергии за счет чего температура увеличивается на 15-20°С и после этого вводится солома злаковых культур. Затем все компоненты компаундируют до достижения постоянных значений крутящего момента на приводном вале смесителя и температуры расплава.

Полученная смесь выгружается в лоток и охлаждается до комнатной температуры. Предварительно измельчив на роторно-ножевой мельнице полученную смесь можно перерабатывать методами экструзии и компрессионного формования.

Пример.

Ячменную солому измельчали в планетарно-шаровой мельнице Pulverisette 7 «Premium Line» (фирма «Fritch») в стальном размольном стакане со скоростью вращения барабана 800 об/мин в течение 5 мин, просеивали на вибросите, в результате чего получен сход с размером частиц менее 50 мкм. Далее полученную мелкодисперсную солому высушивали до содержания влаги менее 5 %. Стеклянные отходы измельчали в планетарно-шаровой мельнице Pulverisette 7 «Premium Line» (фирма «Fritch») в стальном размольном стакане со скоростью вращения барабана 800 об/мин в течение 10 мин. Гранулы полиэтилена низкого давления и измельченные стеклянные отходы совместно подаются в лабораторный смеситель периодического действия НААКЕ PolyLab Rheomix 600 OS с роторами Roller при температуре плавления полиэтилена 130°C. После чего происходит диспергирующее смешение в течение 10 мин и за счет диссипации энергии повышается температура расплава на 15-20°С. Затем вводится мелкодисперсная ячменная солома и все компоненты компаундируются до достижения постоянных значений крутящего момента на приводном вале смесителя и температуры расплава. Полученная смесь, охлажденная до комнатной температуры, формовалась на гидравлическом прессе Gibitre при температуре 150°С в виде пластинок с размером 200×200×1 мм

Предел прочности при растяжении определяется по ГОСТ 11262-2017, модуль упругости при растяжении - по ГОСТ 9550-81, плотность полимерной композиции - по ГОСТ 15139-69.

По сравнению с известным решением предлагаемое позволяет улучшить эксплуатационные показатели, а именно увеличить прочность и модуль упругости при растяжении, а также снизить себестоимость за счет использования бытовых, промышленных и сельскохозяйственных отходов.

Таблица 1

Компоненты Составы полимерных композиций, % по массе 1 2 3 4 Прототип Полиэтилен низкого давления 273-83
(ТУ 2243-104-00203335-2005) 50 50 50 45 - Органический наполнитель - измельченная солома злаковых культур с размером частиц менее 50 мкм 45 40 35 40 - Измельченные стеклянные отходы с размером частиц менее 3 мкм 5 10 15 15 - Полиэтилен низкого давления 20108-001 (ГОСТ 16338-77) - - - - 50 Предельный углеводород - технический парафин (ТУ 6-09-3637-74) - - - - 4 Опилки лиственных пород древесины с размером частиц 630 мкм - - - - 46 Физико-механические свойства Предел прочности при растяжении, МПа 14,3 15,5 15,8 15,1 13,5 Модуль упругости при растяжении, МПа 1680 1695 1740 1765 - Относительное удлинение, % 5,5 6,1 6,3 4,7 - Плотность, кг/м³ 1090 1115 1190 1195 -

Изобретение относится к строительной и мебельной промышленности, а именно к способу получения полимерной композиции на основе полиэтилена и органического наполнителя, и может быть использовано для производства изделий инженерно-технического назначения методами экструзии и компрессионного формования. В способе получения полимерной композиции измельченные стеклянные отходы и полиэтилен низкого давления компаундируют при температуре плавления полиэтилена до постоянного значения температуры компаундирования и после этого вносят органический наполнитель в виде соломы злаковых культур, при следующем соотношении компонентов, мас.%: полиэтилен низкого давления 45-50, измельченные стеклянные отходы с размером частиц менее 3 мкм 5-15, органический наполнитель - солома злаковых культур с размером частиц менее 50 мкм - остальное. Технический результат заключается в увеличении упруго-прочностных характеристик полимерной композиции, а именно предела прочности и модуля упругости при растяжении, а также в широком использовании бытовых, производственных и сельскохозяйственных отходов, что снижает себестоимость композиции. 4 ил., 1 табл.

Способ получения полимерной композиции для производства изделий, включающий смешение полиэтилена низкого давления и органического наполнителя с технологической добавкой, гомогенизацию, формование, отличающийся тем, что технологическую добавку в виде измельченных стеклянных отходов и полиэтилен низкого давления компаундируют при температуре плавления полиэтилена до постоянного значения температуры компаундирования и после этого вносят органический наполнитель в виде соломы злаковых культур при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиэтилен низкого давления 45-50 Измельченные стеклянные отходы с размером частиц менее 3 мкм 5-15 Органический наполнитель – солома злаковых культур с размером частиц менее 50 мкм остальное