Полимерная композиция Советский патент 1993 года по МПК C08L23/30 C08J11/04 

Изобретение относится к производству полимерных материалов и может быть использовано для получения гранулированных материалов и изделий из вторичного термопластичного сырья - окисленного полиэтилена.

Известно, что в процессе эксплуатации изделий полиэтилен окисляется.

Полученный плавлением отходов вторичный полиэтилен по химической структуре отличается от первичного полиэтилена содержанием нерастворимого остатка (гель-фракции) в пределах 10-5.0% и значительного количества карбоксильных, эфирных, гидроксильных, карбонильных группировок, степенью разветвленности, образовавшихся в результате окисления материалов в процессе эксплуатации. Степень окисления вторичного полиэтилена количественно характеризуется числом омыления, которое составляет 5-35.

Существенное изменение химического состава вторичного полиэтилена по сравнению с первичным выражается в изменении ряда физико-механических показателей расплава, определяющих его формуемость, а именно уменьшения текучести, уменьшении степени вытяжки, увеличении степени разбухания струи.

Подобное изменение указанных показателей ухудшает формуемость расплава и затрудняет его переработку в изделия.

Известна полимерная композиция, содержащая окисленный полиэтилен и катализаторы гидролиза сложных эфиров. Добавка к окисленному полиэтилену катализаторов гидролиза сложных эфиров повышает текучесть расплава в 1,2-1,5 раза, однако при этом степень вытяжки его увеличивается незначительно, также незначительно уменьшается степень разбухания струи.

В результате данная композиция позволяет улучшить формуемость окисленного полиэтилена не в достаточной мере.

Кроме того, достижение эффекта требует в ряде случаев подбора специальных режимов переработки композиции, что ограничивает возможности ее применения. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является полимерная композиция, содержащая окисленный полиэтилен и технологическую добавку - раствор дисульфидалкил фенолята бария в веретенном масле.

Указанная композиция по сравнению с предыдущей отличается лучшей формуемостью, так как добавка к окисленному полиэтилену дисульфиддиалкилфенолята бария

в веретенном масле повышает текучесть расплава в 1,,5 раза.

Недостатком композиции являетсято что остальные физико-механические прказатели расплава, определяющие ее формуемость (степень вытяжки, степень разбухания струи), не улучшаются, так как известная низкомолекулярная технологическая добавка, состоящая из 97% веретенно0 го масла и 3% дисульфиддиалкилфенолята бария, главным образом играет роль пластификатора увеличивая лишь текучесть расплава.При этом недостаточная степень вытяж5 ки расплава приводит к разрыву заготовки в процессе формования, а высокая степень разбухания струи - к получению разнотолщинных заготовок с дефектами на поверхности.

0 Кроме того, веретенное, масло обладает низкой термической стойкостью, вследствие чего в условиях переработки отходов полиэтилена выделяются газообразные продукты, также ухудшающие качества за5 готовок, вызывающие обрыв струи, дефектность расплава и т.д.

Указанные недостатки обусловливают уменьшение скорости формования отходов полиэтилена по сравнению с первичным

0 материалом в 1,5-2 раза (снижение производительности), ухудшение качества получаемых из КОМПОЗИЦИЙ изделий.

Цель изобретения - повышение физикомеханических показателей расплава компо5 зиции.

Указанная цель достигается тем, что полимерная композиция, включающая окисленный полиэтилен и технологическую добавку, содержит в качестве технологиче0 ской добавки вещество, выбранное из группы, включающей органические спирты с алкильным радикалом Сю-Сао, органические кислоты с алкильным радикалом CioС20, натриевые или калиевые соли

5 указанных кислот, стеараты бария, кальция, цинка, полиорганосилоксаны, содержащие в качестве заместителей кремния метил, этил, фенил и водород, диэтиленгликоль. антрацен, сернистый молибден и графит, при

следующем соотношении компонентов,

мас.%:

. Окисленный полиэтилен 97-99,8 Технологическая добавка 0,2-3 В отличие от прототипа, где использует5 ся добавка, полностью растворяющаяся в полимере и тем самым снижающая межмолекулярное взаимодействие что ведет к увеличению текучести, не улучшая при этом степени вытяжки расплава и степени разбу хания его струи (эффект пластификации).

предлагаемые добавки в указанных количествах играют роль межструктурной смазки. При этом они не снижают межмолекулярного взаимодействия, благодаря че му при формовании- клубки цепей полимерной макромолекулы развертываются умёньш;ая когезионные силы, возникаю щие при трении в слоях полимера и адгезию полимера к формующему инструменту. В результате, наряду с увеличение;м текучести наблюдается у1эеличение степени вытяжки расплава и уменьше ние степени разбухзнияегр струи,- Это уменьшает вероятно(;ть разрывов заготовок в процессе формования, причем, получаемые заготовки отличаются равнотолщинностью и бездефектной поверхностью, что в конечном итоге свидетел ствует об улучшейной формуемости композиций.

Предельные концентрации технологических добавок в предлагаемой полимерной компрзици)/ обусловлены тем, что уменьшение содержания органических спиртов, кис/ от, или их натриевых или калиевых солей с алкильным радикалом СюгСао; стеаратов бария, кальция, цинка; попиорганосилокса нов. содержащих в качестве заместителей кремния метил, этил, фенил и водород; дйэтйленгликоля; антрацена: сернистого молибдена; графита - ниже 0,2 вёс.ч. не дает заметного зффекта улучшения формуемости вторичного полиэтилена.

С другой стороны, при увеличении содержания органических спиртов, кислот, или их натриевых или калиевых солей с алкильным радикалом Cio-Gao; стеаратов бария, кальция, цинка; полиорганосилоксаиов, содержащих в качестве заместителей к ремн йя метил, этил, фенил и водо род; диэтиленгликоля; антрацена; сернистого молибдена; графита -; выше 3 вес.ч. наблюдается эффект наполнения или плаСтифйкаций.;

П р им е.р 1. Изношенную полиэтиленовую пленку, применявшуюся для укрытия культ йвационных сооружений, измельчают в роторном измельчителе пластмасс при одновременной подаче в дро6ил(су воды (соотношение полиэтилен - вода 1:15). Затем измельченную пленку отмывают от загрязнений в непрерывно действующем шнековом аппарате, отмывку производят проточной водой при комнатной температуре. Затем отхОды отжимают на центрифуге До остаточной влажности 8-10% и сушат при температуре 55-65 С в течение 3-4 ч до остаточной влажности 0,1-0,2%.

Подготовленные таким образом отходы полиэтилена, имеющие показатель текучести 0,5 г/10 мии, в количестве 99,8 вес.ч.

смешивают с 0,2 вес.ч. смеси фракций спиртов с алкильным радикалом Сю-Сзо отечественная промышленНост производит не отдельные фракции, например,спирты с радикалом (СНз) 10 или (СНа) 11, и смесь фракций. Аналогично для кислот и их натриевых и калиевых солей при комнатной температуре и экструдируют прм 160°С. При этом показатель текучести расплава с1зставляет

0,6 г/10 мин, степень вытяжки расплава 260%, степень разбухания струи расплава 1,8-2,0.

Скорость формования заготовки по сравнению с прототипом увеличилась а 1,1 раза. Физико-механические показатели материала следующие:

относительное удлинение при разрыве 80%,.;

разрушающее напряжение при растяжении -107 кГс/см..:

Аналогично готовят композиции на основе окисленного полиэтилена с другими предлагаемыми технологическими добавками при различном соотношении компонентов. Состав композиций и физико-механические свойства расплава приведены в таблице.

Таким образом, предлагаемая композиция по Сравнению с прототипом отличается комплексом улучшенных физико-механических показателей ее расплава, обуслрвливающих лучшую формуемость композиции. Из таблицы видно, что показатель Текучести предлагаемой композиции в среднем

находится на уровне прототипа, но при этом степень вытяжки расплава увеличивается в Т.4-2,0 раза, степень разбухания струи уменьшается в ,5 раза,

Это позволяет увеличить в 1,2-1,6 раза скорости формования композиции в процессах экструзионной переработки (гранулирование отходов полиэтилена, производство профильно-погонажных изделий, труб), а также в процессах переработки пневмОформованием. Скорость переработки предлагаемой композиции практически находится на уровне первичного полиэтилена,

Кроме того, благодаря улучшению комплекса физико-механических показателей расплава и отсутствию газовыделения в процессе формования (все добавки являются термостойкими), улучшается качество

получаемых изделий. Так, например, увеличение степени вытяжки расплава выражается в увеличении в 1,3-2,5 раза относительного удлинения материала (см. табл.); значительное уменьшение степени разбухания струи и отсутствие газовыделения способствуют получению равнотолщинных изделий, без дефектов на поверхности. Возможность получения равнотолщинных, с бездефектной поверхностью изделий на основе предложенной композиции существенное значение будет иметь в процессах переработки пневмоформованием, в особенности, при получении изделий достаточно глубоких, сравнительно большого диаметра и тонкостенных.

Экономический эффект от использования предлагаемого изобретения обусловлен повышением производительности перерабатывающего оборудования и улучшением качества получаемых из композиции изделий,

(56) Авторское свидетельство СССР NS 590969. кл. С 08 L 23/30. 1975.

Авторское свидетельство СССР № 677443, кл. С 08 L 23/30, 1977.

Продояжеиие таПлици

Ф О р м у Л а И 3 О б р е Т е н И Я

ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, содер: жащая полиэтилен и технологическую добавку, отличающаяся тем, что, с целью повышения физико-механических показателей расплава композиции, она содержит в качестве технологической добдвки вещество выбранное из группы, включающей органические спирты с лкильным радикалом Сю - С20, органические кислоты с алкильным радикалом Сю C2Dv натриевые

или калиевые соли указанных кислот, стеа Q раты бария, кальция, цинка, полиоргзнОсилоксаны, содержащие в качестве

заместителей кремния метил, зпп)|л, фенил

и водород, диэтиленглйколь, антрацен,

сернистый молибден и графит при следу45 ющем соотношении компонентов, мас.ч.:

Окисленный полиэтилен97-99,8

Технологическая добавка0,2-3