Способ получения активных наполнителей полимерных сред Советский патент 1984 года по МПК C09C3/00 

О)

00

4 СП

Изобретение относится к технологии способа получения активных наполнителей полимерных сред, испoльзye ьrx в химической и нефтехимической промьшленности и в полиграфии

Известен способ получения активных наполнителей полимерных сред, включающий термообработку исходного субстрата в псевдоожиженном слое в токе сухого инертного газа при бОО-1000°С,последующую его обработку химическими реагентами в инертной атмосфере при перемешивании при 25-650°С и дополнительную обработку полученного продукта потоком инертного газаЩ .

Недостатком этого способа является то, что получаемые по нему активные наполнители не обеспечивают достаточно высоких физико-механических свойств органических и полимерных композиций при использовании их в качестве наполнителей. Например, удельная вязкость полйвинилхлоридной композиции с известным наполнителем составляет 8,9 кгссм/см. Кроме того, способ позволяет получить активные наполнители лишь на ограниченном виде исходных субстратов, преимущественно на основе оксидов кремния и алюминия.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ получения активных наполнителей полимерных сред, включающий обработку исходного субстрата инертным га зом при 120-бОО С, последуклдьпо обработку его.в две стадии активирующим соединением с планарньм размером молекулы 4-80А, а затем модифицирование его соединением, имеющим температуру разложения на10-170 С выше температуры кипения, причем темлература обработки на этой стадии на ниже температуры кипения. модифицирующего соединения. При этом обработку наполнителя как активирующим, так и модефицирующим соединениями ведут в атмосфере инертного газа при перемешиванииL21.

Однако известный способ не позволяет получить наполнитель с разбросом концентрации модифицирующих радикалов на его поверхности от партии к, партии менее 60%, что в свою.очередь не может обеспечить получение полимерных композиций с использованием целевого наполнителя с высокими и стабильными физико-механическими характеристиками.

Целью изобретения является повышение стабильности физико-механических характеристик полимерных композиций с использованием активных наполнителей.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения активных наполнителей полимерных

сред, включающему обработку исходного субстрата инертным газом, последующую активацию и модифицирование его в среде инертного газа, инертный газ в процессе обработки исходного субстрата, а также при активации и модифицировании используют с влажностью 0,001-0,020 мас.%.

Предложенный способ обеспечивает повышение стабильности таких физикомеханических характеристик как предел текучести, удлинение при пределе текучести, предел прочности, удли- нение при разрыве и удельную ударную вязкость полимерных композиций с использованием активного наполнителя и 5-15 раз по сравнению с полимерными композициями, полученными с использованием известного наполнителя.

Физико-химическая сущность изобретения заключается в том, что при обработке инертным газом с заданной влажностью исходного субстрата поверхность покрывается мономолекулярным слоем воды,- что обеспечивает наибольшую его активность и позволяет получить наполнитель с оптимальной концентрацией модифицирующих радикалов на поверхности, характеризующейся незначительным разбросом от партии к партии.

В табл.1 приводятся данные по концентрации модифицирующих радикалов на поверхности различных «аполнителей при обработке исходных субстратов по предлагаемому способу в зависимости от влажности используемого инертного газа.

В качестве исходных для получения активных наполнителей по предлагаемому способу используют субстраты как неорганического типа ( преимущественно силикатные и карбонатные матриалы, например мел, кальций, различите глинистые минералы), так и органического, например отходы производств синтетических волокон и кремнийорганических производств.

Пример. 1кг перлита с размером частиц менее 10 мкм загружают в стеклянный реактор диаметром 120 мм, продувают гелием с влажностью 0,005% при расходе 2 м /ч и температуре 420°С в течение 30 мин затем смесью гелия с влажностью 0,005% и паров аммиака при соотношении 3:1 при том же расходе газа и температуре в течение 20 мин. После этого перлит обрабатывают смесью гелия с влажностью 0,005% и паров силана всоотношении 1:1 в течение 30 мин при . Полученный продукт содержит 32,8 мк-экв/м силана МЛ-9 и характеризуется термостабильностью модифицирующего слоя 300-320°С. Потери при прокаливании составляют 22%. П р и м е р 2. 1 кг бентонитовог волокна с длиной волокон 50-100 мм и диаметром менее 10 мкм загружают в стеклянный реактор диаметром 120 к продувают аргоном с влажностью 0,01% при расходе 3 и температуре в течение 10 мин, затем смесью аргона с влажностью 0,01% и муравьиной кислоты в соотношении 3:1 при том же расходе газа и темп ратуре в течение 10 мин. Посл этого бентонитовое волокно обрабатывают смесью аргона с влажностью 0,01% и С1шаэана в соотношении 2:1 течение 20 мин при 280с. Полученшл продукт содержит 35 мк-экв/м силаэана и характеризуется термостаби ностью модифицирунздего слоя 250-27С Потери при прокаливании составляют 15%. В табл.2 представлены физико-химические характеристики наполнителей, полученных по предлагаемому способу, и физико-механические свой ства наполненных ПВХ композиций при использовании различных исходных субстратов и различной влажности инертного газа. В табл.3 приводятся сравнительные физико-механические характеристики (&1Х композиций, наполне ных изве гтным и полученным по предлагаемому способу наполнителем. 8 качестве исходного субстрата исВлажность

субинертногогаза, %

0,001

0,001 0,001

0,005

0,005 0,005 0,015

0,015

Разброс в концентрации, %

Средняя

0,62

1,30

15,9 1,30

0,91

32,8 0,61 0,04

1,85

27,5 пользуют каолин. Состав композиции, ас.%: ПЭНД 20908 0,40-59,0, напол- , нитель 40,0, стабилизатор 0,5, спецдобавки 0,5. Испытания проводят в камере ускоренного старения при следующих условиях: температура , относительная влажность в камере 100%, время 60 ч, количество циклов 20. В табл.4 приведена степень сохранения значения удельной ударной вязкости наполненных полизтиленовых композиций с известным наполнителем и с наполнителем, полученным по предлагаемому способу, в заявляемых пределах влажности инертного газа и за его пределами. Таким образом, из приведенных данных следует, что предлагаемый способ получения активных наполнителей полимерных сред обеспечивает повышение в 5-15 раз стабильности физико-механических характеристик наполненных полимерных композиций с изBecTtOjM способом. Технике-зкономическая эффективность нэовретення определяется высокими физико-механические характеристиками полимерных композиций использованием наполнителя, полу генного по предлагаемс 1у способу, и их повьвиенной стабильностью, что делает перспективиым его для использования в химической, нефтехимической и полиграфической прс1 1ышленности. « Таблица 1

Продолжение табл. 1

.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНЫХ-. НАПОЛНИТЕЛЕЙ ПОЛИМЕРНЫХ СРЕД, включающий обработку исходного субстрата инертным газам, последующую активаций и модифицирование его в среде инертного газа, отличающийс я тем, что, с целью повышения стабильности физико-механических характеристик полимерных композиций с использованием целевого наполнителя. Инертный газ в процессе обработки исходного субстрата, а также при активации и модифицировании используют с влажностью 0,001-0,020 мае.%.

0,020 0,020

17,5

1,45 1,45

т гч

М 10

ЧГ VO «о

р и и

g

о v

in

го

го

о «ч «п

о гч

го

VO

н

1

оо

мсч

оо

ъ

оо

(Л «

О Г

00

«N ГО «) ГО

N Ч М т-1 «Ч 00

тН «-«

Г)

со

го

w

со

VO

о%

о

С4

(Л СП Ш

ю

р

м

гЧ

«о

00

ОЧ

00

СП Ш

00 и

00

00

VO

VO

ю

«о

VO VO

IS Ot

VO

o in

M

о VO

VO

Ot

l 1Л

in

in

VO

in

о о

о о

о

о о ч

о о

0-0

и тЧ

о о о см Г) Г« Г4

сч N

N.

0

(S

0

in

N

г

г

%

ъ

ч

«о

о

го

00

гQ

tH

о о о

о

о н о

тН

о

N fv| CSI

о d

о

гН

тН

о о о о

о

о

ч

,

о

о

о

U)

о п

оо

SS

ок

QIо

я)о

п

Известный:

Значения удельной ударной вязкости свежесформованных композиций гринимали за 100%

После 10 циклов испытаний

28-30 50-54 58-60

25

После 20 циклов испытаний

20-24 48-50 55-57

20

Таблица 3

50-54

22-25

18-20

48-50