Способ получения древесно-полимерного композиционного материала Российский патент 2025 года по МПК C08L23/06 C08L97/02 

Изобретение относится к технологии получения древесно-полимерного композиционного материала и может быть использовано в производстве строительных материалов.

Известен способ получения древесно-полимерного композита пониженной горючести в котором древесную муку обрабатывают раствором антипирена из ряда: фосфат мочевины, смесь буры с борной кислотой при перемешивании и при температуре окружающей среды, сушат аэрацией воздухом при температуре 70°С, смешивают компоненты древесно-полимерного композита в двухшнековом экструдере при температуре 180°С, при следующем соотношении компонентов, мас. %: полиэтилен – 25,0-30,0; древесная мука – 45,0-55,0; полифосфат аммония – 16,5-19,5; антипирен – 3,0-5,0 и антиоксидант – 0,5 (патент RU 2731268, C08L23/06, 01.09.2020).

Основным недостатком данного изобретения является высокий показатель водопоглощения древесно-полимерных композитов.

Известен способ получения изделий из древесно-полимерного композиционного материала, где в древесные частицы вводят 1-5% от веса древесных частиц уксусную или муравьиную кислоту, повышают влажность древесных частиц до 5-25% и осуществляют окончательное смешивание с термопластичным полимерным связующим со сдвиговой деформацией компонентов смеси при давлении на смесь 20-60 кг/см² (патент RU 2106961, B27N3/02, 20.03.1998).

Основным недостатком данного изобретения является ограниченность сферы применения данного способа производства композита ввиду того, что здесь используется более крупный фракционный состав древесных частиц.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения композиционного материала, включающий фракционирование наполнителя, обработку наполнителя ингредиентом, повышающим совместимость наполнителя со связующим с последующей сушкой, совмещение модифицированных древесных частиц с полиэтиленом путем предварительного смешивания и нагревания с последующим вальцеванием и прессованием при температуре 130-140°С и давлении 5 МПа (патент RU 2356728, B27N3/00, 27.05.2009). В качестве ингредиента, повышающего совместимость полярного древесного наполнителя с неполярным термопластичным связующим в виде вторичного полиэтилена, используют сополимер 4-винилциклогексена и малеинового ангидрида (СВМ) при соотношение компонентов, мас. %:

вторичный полиэтилен 59,0-70,5 древесные частицы 27-38 СВМ 2,5-3,0

Недостатком указанного способа получения древесно-полимерной композиции являются высокие показатели водопоглощения материала и низкие прочностные показатели, сужающее сферу его применения.

Технической проблемой является снижение водопоглощения и увеличение прочностных показателей композиционного материала.

Техническая проблема решается способом получения древесно-полимерного композиционного материала характеризующимся тем, что сначала измельченный древесный наполнитель с размером частиц 0,1-0,25 мм обрабатывают в ледяной уксусной кислоте в течение 72 ч и высушивают до постоянной массы, затем в экструдере при температуре 180°С смешивают обработанный древесный наполнитель с полиэтиленом высокого давления при следующем соотношении компонентов, мас. %: полиэтилен высокого давления – 55, древесный наполнитель – 45.

Решение технической проблемы позволяет уменьшить водопоглощение древесно-полимерного композиционного материала на 30%, а также дополнительно улучшить прочностные показатели.

Для получения древесно-полимерного композиционного материала предварительно отфракционированный наполнитель, в качестве которого используют древесные частицы с размером 0,1-0,25 мм, предварительно выдерживают в ледяной уксусной кислоте. В зависимости от продолжительности обработки (от 24 до 72 ч) значительно меняются конечные свойства древесного наполнителя, в частности происходит снижение показателей водопоглощения ввиду преобразования отдельных функциональных групп в результате взаимодействия ледяной уксусной кислоты с -CH₂OH группами мономерных звеньев лигнина. Затем древесный наполнитель сушат в сушильном шкафу при температуре 110°С до постоянной массы.

Далее полиэтилен высокого давления (ПЭВД) и обработанный наполнитель смешивают в экструдере в массовом соотношении 55:45 при температуре 180°С с целью получения древесно-полимерного композиционного материала для последующего использования в производстве строительных материалов.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Берут древесный наполнитель в виде древесной муки с размером частиц 0,1-0,25 мм, обработанный в ледяной уксусной кислоте в течение 24 ч. После обработки наполнитель сушат при температуре 110°С в сушильном шкафу до постоянной массы. Высушенный наполнитель смешивают с ПЭВД в экструдере при температуре 180°С, при следующем соотношении в конечном материале мас. %:

полиэтилен высокого давления 55 древесный наполнитель 45

Пример 2 аналогичен примеру 1. Обработку древесного наполнителя осуществляли в течение 48 часов.

Пример 3 аналогичен примеру 1. Обработку древесного наполнителя осуществляли в течение 72 часов.

Для проведения испытаний методом литья под давлением были изготовлены образцы композитов в виде полосок размером 10×1×0,5 см.

Испытание на предел прочности на растяжение, на изгиб и модуль упругости проводили с помощью универсальной испытательной машины UAI-7000 V. Скорость перемещения подвижного захвата для испытания предела прочности на растяжение составляла 50 мм/мин, а скорость испытания на предел прочности на изгиб составляла 2 мм/мин.

Водопоглощение образцов определяли согласно ГОСТ 4650-2014 «Пластмассы. Метод определения водопоглощения».

Как видно из приведенных примеров заявленный способ получения древесно-полимерной композиции (пример 3) позволяет снизить водопоглощение композита относительно прототипа на 30%, увеличить предел прочности на изгиб более чем в 2 раза при сопоставимой прочности на растяжение.

Изобретение относится к технологии получения древесно-полимерного композиционного материала и может быть использовано в производстве строительных материалов. Способ получения древесно-полимерного композиционного материала включает предварительную обработку измельченной древесины с размером частиц 0,1-0,25 мм в ледяной уксусной кислоте в течение 72 часов с последующим высушиванием до постоянной массы, смешение обработанного древесного наполнителя с полиэтиленом высокого давления в экструдере при температуре 180°С при следующем соотношении компонентов, мас. %: полиэтилен высокого давления – 55, древесный наполнитель – 45. Предлагаемый способ позволяет снизить водопоглощение композита относительно прототипа на 30%, увеличить предел прочности на изгиб более чем в 2 раза при сопоставимой прочности на растяжение. 1 табл., 3 пр.

Способ получения древесно-полимерного композиционного материала, характеризующийся тем, что сначала измельченный древесный наполнитель с размером частиц 0,1-0,25 мм обрабатывают в ледяной уксусной кислоте в течение 72 ч и высушивают до постоянной массы, затем в экструдере при температуре 180°С смешивают обработанный древесный наполнитель с полиэтиленом высокого давления при следующем соотношении компонентов, мас. %: полиэтилен высокого давления – 55, древесный наполнитель – 45.