Полиуретановая композиция Российский патент 2024 года по МПК C08L75/04 C08K3/16 

Изобретение относится к составам полиуретановых композиций и может быть использовано в различных областях промышленности.

Известна экологически чистая древесно-наполненная пластмасса и способ ее получения (RU 95111069, МПК C08L 97/02, опубл. 10.08.1996). Предлагаемая пластмасса содержит термопластичное полимерное связующее, дисперсный древесно-растительный наполнитель, неорганическую добавку и традиционные целевые добавки, в качестве наполнителя используют предварительно трибоактивированный дисперсный древесно-растительный наполнитель с определенными значениями характеристических параметров: величины остаточного удельного заряда 5•10^-7 – 5•10^-5 Кл/кг и величины времени релаксации удельного остаточного заряда 0,05–1 кс, в качестве неорганической добавки вводят дисперсный неорганический материал с основными свойствами поверхности и размером частиц не более 20 мкм, а также дополнительно могут вводить функциональный сонаполнитель в количестве 0,1–40 масс. %. Способ получения пластмассы включает сушку, определение характеристических параметров: концентрации кислотных и основных центров поверхности частиц древесно-растительного наполнителя и неорганической добавки, величины, полярности и времени релаксации остаточного удельного заряда частиц древесно-растительного наполнителя, модифицирование трибоактивацией электрического состояния частиц древесно-растительного наполнителя в течение 2–1200 с при температуре 10–220°С и интенсивности активации, достаточной для достижения указанных выше значений характеристических параметров, последующее смешение всех компонентов пластмассы, которое начинают осуществлять после завершения трибоактивации в течение промежутка времени не более удвоенного значения времени релаксации остаточного удельного заряда частиц наполнителя, с последующим термоформованием.

Недостатком данного изобретения можно считать многостадийность и сложность технологии получения древесно-наполненной пластмассы по причине необходимости трибоактивации древесно-растительного наполнителя для лучшего взаимодействия с термопластичным полимерным связующим в композиции.

Известен зернистый углеродный материал, получаемый из возобновляемого сырья, в частности, из лигносодержащей биомассы, который может быть использован в качестве наполнителей для изделий на основе любого типа полимера: эластомер, термопласт или реактопласт (патент RU №2729689, МПК C09С 1/48, С08К 3/013, С08К 3/04, С10В 53/02, опубл. 11.08.2020). Изобретение позволяет сохранить нейтральный баланс атмосферы по СО₂ при получении данного материала, исключить дополнительные выбросы в атмосферу, заменить технический углерод высококачественным и экологичным наполнителем из возобновляемого сырья биомассы.

Недостатком данного изобретения можно считать многостадийность и сложность технологического оформления процесса получения зернистого углеродного материала, поскольку возобновляемое сырье первоначально переводят в лигносодержащую биомассу, при этом полисахариды разлагают двухстадийным кислотным гидролизом, затем выделяют оставшийся лигнин.

Наиболее близкой по технической сущности является полимерная композиция на основе органического наполнителя для изготовления изделий, содержащая органический наполнитель с размерами частиц от 1 до 20000 мкм и влажностью от 0 до 50 мас. %, высокомолекулярное соединение с температурой плавления от 4 до 400 °С, целевые добавки, модифицирующую добавку в виде наноразмерных частиц (углеродные нанотрубки, нановолокна, наноалмазы) (патент RU №2520462, МПК C08L 101/00, B82B3/00, опубл. 27.06.2014). В качестве органического наполнителя с размерами частиц от 1 мкм в количестве 10 – 89,99 мас. % в композиции могут быть использованы: древесная стружка, отходы лесопиления, фанерного, мебельного, деревоперерабатывающих производств, технологическая щепа, рисовая шелуха, целлюлозосодержащие отходы сельскохозяйственного или текстильного производства и т. д.

Недостатком данной полимерной композиции является то, что используемые при производстве композиции наполнители не позволяют повысить свойства негорючести получаемого материала.

Техническим результатом заявляемого изобретения является расширение сырьевых ресурсов для изготовления наполненных полиуретановых композиций с целью создания новой экологически безопасной полиуретановой композиции с пониженной горючестью для широкого спектра потребления.

Указанный технический результат достигается за счет того, что полиуретановая композиция с целевыми добавками, согласно изобретению, содержит в качестве наполнителя муку шишек хвойных пород и/или муку хвои при следующем соотношении компонентов, представленных в табл. 1.

Таблица 1 Наименование компонентов Содержание компонентов, мас. % Полиуретан 45÷94,7 Мука шишек хвойных пород деревьев и/или мука хвои 5÷50 Целевые добавки 0,3÷5,0

Благодаря тому, что в данной полиуретановой композиции в качестве наполнителя используется мука шишек хвойных пород и/или мука хвои, это позволяет обеспечить экологическую безопасность материалов и изделий на основе полиуретана, повысить негорючесть композиций за счет смолистых соединений в составе сырья из хвойных пород, снизить себестоимость композиций и расширить сырьевые ресурсы для их изготовления.

Для получения композитов рекомендуется использовать наполнитель с размером фракции 0,05-1 мм. Частицы наполнителя с размерами более 1 мм использовать не рекомендуется в связи с ухудшением свойств и качества поверхности изделий, а также технологичности композитов при переработке.

Экспериментально установлено, что использование наполнителя подобных размеров обеспечивает достижение наиболее плотной упаковки частиц наполнителя и необходимо для оптимизации условий получения композитов с высокими свойствами при минимальном содержании полиуретанового связующего.

Физико-механические, эксплуатационные и технологические свойства полимернаполненного материала на основе полиуретана зависят от соотношения компонентов в составе композиции.

Преимуществом изделий из полиуретановой композиции, согласно изобретению, является доступность, экологическая чистота, пониженная горючесть.

Настоящее изобретение касается композиции, содержащей полиуретан, наполнитель муку шишек хвойных пород и/или муку хвои и другие компоненты – целевые добавки. Другой компонент не имеет особых ограничений и представляет собой компонент, обычно используемый в производстве изделий на основе полиуретана. Его примеры включают пластификатор, наполнитель, стабилизатор (например, антиоксидант, УФ-стабилизатор, термостабилизатор и т. д.), красящее вещество (краситель, пигмент), огнезащитный агент, сшивающий агент, активатор взаимодействия, упрочняющий агент и другие.

Термопластичный полиуретан по настоящему изобретению может быть получен любым преполимерным способом, одностадийным способом и по известной методике уретанообразования.

Физико-механические, эксплуатационные и технологические свойства полимерной композиции оценивают по стандартным методикам.

В табл. 2 приведены примеры полиуретановой композиции с указанием компонентного и количественного состава, а также результаты испытаний образцов по технологическим показателям. Представленные примеры не ограничивают сущность изобретения.

Таблица 2 Компоненты Примеры по изобретению, состав, мас. %. 1 2 3 4 5 6 Полиуретан 45 50 60 70 80 90 100 Мука шишек хвойных пород деревьев и/или мука хвои 50 40 30 20 10 5 - Стабилизатор (стеарат кальция) - 1,0 1,5 2,5 4,0 1,0 - Пигмент 0,3 1,0 0,5 0,7 1,0 0,3 - Свойства Условная прочность при растяжении, МПа 32,5 32,8 33,4 33,9 34,5 35 40 Водопоглощение в течение 24 ч, % 0,5 0,4 0,4 0,4 0,3 0,3 0,2 Твердость по Шору, ед. 60 61 63 65 66 67 70 Температура начала термодеструкции, К 277 278 278 280 282 282 280 Горючесть, с 33 33 34 34 35 35 40

В результате использования в полиуретановой композиции заявляемого наполнителя в соответствующих количествах физико-механические, эксплуатационные и технологические показатели соответствуют нормативным. Использование наполнителя также обеспечивает пониженную горючесть за счет смолистых соединений, экологическую безопасность готовых изделий, расширяет границы сфер их использования и повышает конкурентоспособность продукции.

Настоящее изобретение относится к полиуретановой композиции, используемой в различных областях промышленности. Полиуретановая композиция содержит 45-94,7 масс. % полиуретана, 5-50 масс. % муки шишек хвойных пород деревьев и/или муку хвои с размером фракции 0,05-1 мм, и 0,3-5,0 масс. % целевых добавок. Полученная полиуретановая композиция экологически безопасна и обладает пониженной горючестью. 2 табл., 6 пр.

Полиуретановая композиция для использования в различных областях промышленности, содержащая полиуретан и целевые добавки, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя содержит муку шишек хвойных пород и/или муку хвои с размером фракции 0,05-1 мм при следующем соотношении компонентов, масс. %:

полиуретан 45-94,7; мука шишек хвойных пород деревьев и/или мука хвои 5-50; целевые добавки 0,3-5,0