Смесь – полипропилен – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Смесь – полипропилен
Cтраница 2
Структурные различия, которые оказались характерными для невытянутых волокон из смесей полипропилена с другими полимерами, определяют дальнейший процесс переработки этих волокон. Наиболее заметно это проявляется при процессе их вытягивания. На рис. 5 и 6 приведены соответственно максимальная кратность вытягивания и прочность волокон, полученных из смесей полипропилена с полимерами. [16]
В результате проведенной работы были получены и исследованы волокна из смесей полипропилена с полиэтиленом, полистиролом и сополимером стирола с акрилонитрилом. [18]
В данной статье приводятся результаты исследования свойств волокон, полученных из смесей полипропилена с полимерами, не содержащими активных полярных групп. [19]
Как видно из табл. 3, наиболее благоприятными текстильными свойствами обладает волокно, полученное из
В работе [544] путем сравнения компьютерного моделирования и экспериментальных результатов фракционирования сополимеров этилена с пропиленом в растворе показано, что продукты следует классифицировать по пяти типам: сополимеры этилена с пропиленом, смеси полиэтилена с полипропиленом, смеси полипропилена с сополимерами, смеси полиэтилена с сополимерами и пропионатные сополимеры, различающиеся распределением звеньев, содержащих винилацетатные единицы. В работе [545] фракционированы смеси сополимеров этилена с пропиленом. [21]
Лигнин представляет интерес в качестве активного компонента смеси. Переработка смеси полипропилена со щелочным сульфатным лигнином при температурах около 200 С сопровождается взаимодействием компонентов с образованием частично сшитой структуры. Максимальное образование гель-фракции достигается при содержании около 2 % лигнина в полипропилене. Введение небольшого количества лигнина не изменяет кристаллической структуры материала, но повышает его теплостойкость, а также стабильность в условиях светового старения. [22]
Для этой цели смесь полипропилена и адиподинитрила ( 0 1 – 1 %) диспергируют в инертном растворителе и облучают ультрафиолетовым светом. [23]
Показано, что добавка небольших количеств аморфных полимеров ( полистирола и сополимера стирола с акрилонитрилом) к полипропилену дает возможность получить волокна, значительно отличающиеся от обычного полипропиленового волокна по плотности структуры, ориентации, способности к вытягиванию и прочности. Волокна, полученные из смесей полипропилена
В 1957 г. на Миланской ярмарке были представлены полипропиленовые ткани. Они были изготовлены как из чистого полипропилена, так и из смеси полипропилена с шерстью; по текстуре, на ощупь и по внешнему виду они не отличались от тканей из 100 % – ной натуральной шерсти. На рис. 76 показаны различные ткани из полипропилена, похожие на шерсть. Узкий плед ( в центре) изготовлен из смеси полипропилена с шерстью. [25]
В результате проведенной работы исследована совместимость полипропилена с полиэтиленом методами дифференциального термического анализа, инфракрасной спектроскопии и методом определения температур плавления в специальном оптическом приборе. Показано, что совместимость на молекулярном уровне ( изоморфизм молекул) в смесях полипропилена и полиэтилена отсутствует. Высказано предположение о возможности совмещения этих полимеров на уровне надмолекулярных структур, в частности в одном сферолите. [26]
Структурные различия, которые оказались характерными для невытянутых волокон из смесей полипропилена с другими полимерами, определяют дальнейший процесс переработки этих волокон. Наиболее заметно это проявляется при процессе их вытягивания. На рис. 5 и 6 приведены соответственно максимальная кратность вытягивания и прочность волокон, полученных из смесей полипропилена с полимерами. [28]
В 1957 г. на Миланской ярмарке были представлены полипропиленовые ткани. Они были изготовлены как из чистого полипропилена, так и из смеси полипропилена с шерстью; по текстуре, на ощупь и по внешнему виду они не отличались от тканей из 100 % – ной натуральной шерсти. На рис. 76 показаны различные ткани из полипропилена, похожие на шерсть. Узкий плед ( в центре) изготовлен из
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru
Смесь – полипропилен – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Смесь – полипропилен
Cтраница 1
Смесь полипропилена ( 45 %), полибутилентерефталата ( 42 %) и полиэтиленизофталата ( 13 %) должна классифицироваться в товарной позиции 3907, в то время как составляющие мономерные единицы двух сложных полиэфиров суммарно преобладают над пропиленовой мономерной единицей. Мономеры полибутилентерефталата и полиэтиленизофталата рассматриваются без учета того, как они могли быть скомбинированы в отдельных полимерах, входящих в смесь. В этом примере один из мономеров полиэтилеизофталата и другой полибутилентерефталата являются теми же самыми мономерами, что и составляющие мономеры полиэтилетерефталата. Однако смесь должна классифицироваться в субпозиции 3907 99, поскольку рассматриваемые только мономерные единицы сложного полиэфира, составляющие мономерные единицы прочих сложных полиэфиров в точной стехиометрической пропорции преобладают над мономерными единицами полиэтилентерефталата. [1]
Образец смеси полипропилена с полиэтиленом весом 0 003 г, находящийся между покровными стеклами, помещали на обогреваемый столик микроскопа, нагревали до 200 С со скоростью 3 С в мин, затем для кристаллизации охлаждали до 50 С и вновь нагревали до 170 С со скоростью 0 5 С в мин. [2]
Разработка смеси полипропилена с такими эластомерами, как бутилкаучук, подает большие надежды в качестве средства повышения морозостойкости полипропилена. Как и в случае с полиэтиленом и полистиролом, этот вид приготовления смеси будет, вероятно, лишь временной мерой до того момента, когда удастся найти более удовлетворительное решение путем сополи-меризации или другим способом управления структурой молекулы полимера. [3]
Образец смеси полипропилена с полиэтиленом весом 0 003 г, находящийся между покровными стеклами, помещали на обогреваемый столик микроскопа, нагревали до 20U С со скоростью 3 С в мин, затем для кристаллизации охлаждали до 50 С и вновь нагревали до 170 С со скоростью 0 5 С в мин. [4]
Практически получается смесь полипропилена, этилен-пропиленовых каучуков и блоксополимеров последних с полипропиленом. [5]
Упрочнение волокон из смесей полипропилена с полистиролом осуществляется при температуре вытягивания волокна из полипропилена. [6]
Широкое распространение получили также пленки, изготовленные из смеси полипропилена с некристаллическими полимерами или полиизобутиленом. [7]
Результаты исследования свойств невытянутых волокон, полученных из смесей полипропилена с полиэтиленом, суспензионным полистиролом и сополимером стирола с акрилонитрилом, показывают, что в присутствии даже небольших количеств второго полимера можно добиться значительных изменений структуры полипропиленового волокна. На рис. 1 изображены кривые зависимости напряжения от степени вытягивания обычного полипропиленового волокна и волокон из смесей. [9]
Для повышения эластических свойств полипропиленовых волокон используется метод формования из смеси полипропилена с полиэтиленом низкой плотности. [10]
Структурные различия, которые оказались характерными для невытянутых волокон из
В результате проведенной работы были получены и исследованы волокна из смесей полипропилена с полиэтиленом, полистиролом и сополимером стирола с акрилонитрилом. [14]
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru
Отличия полиэтилена от полипропилена
Полиэтилен и полипропилен – два схожих полимерных материала, которые конкурируют друг с другом на мировом рынке. И свойства, и их сфера применения очень близка. Однако различия все-таки существуют, потому в этой статье мы поможем разобраться, чем отличаются полиэтилен и полипропилен.
Общие свойства полиэтилена и полипропилена
Начнем с того, что объединяет эти два материала.
- Термопластичность. Оба материала под воздействием температуры размягчаются и плавятся, что обеспечивает возможность применения соответствующих технологий: литье, экструзия и т.п.
- Механическая прочность. РР и РЕ имеют схожие показатели прочности на разрыв, а также ударной вязкости. При этом полипропилен гораздо ближе по свойствам к полиэтилену низкого давления.
- Электроизоляционные свойства. Оба материала не проводят электрический ток, а за счет своей пластичности могут эффективно применяться в качестве гибкой изоляции проводов.
- Химическая устойчивость. Полиэтилен и полипропилен устойчивы к воздействию воды, а также агрессивных сред (щелочей, кислот). Однако оба материала растворяются под воздействием многих органических растворителей, включая бензин.
Основные отличия полиэтилена и полипропилена
- Полипропилен синтезируют только при низком давлении (до 4 МПа), и только в присутствии катализатора Циглера – Натты. Полиэтилен же может синтезироваться при таких условиях (будет получен ПЭ низкого давления) либо при высоком давлении (будет получен менее прочный ПЭ высокого давления). Соответственно, отличий между РР и РЕ высокого давления намного больше, чем между РЕ низкого давления.
- Полипропилен легче: материал имеет вес как минимум на 0,04 г/куб. см. меньше по сравнению с самой легкой маркой полиэтилена.
- Полипропилен имеет более высокую температуру плавления, до 180 градусов, в то время как полиэтилен плавится уже при 140 градусах.
- Полипропилен формирует более гладкую и плотную поверхность, потому более устойчив к загрязнениям и легче отмывается по сравнению с ПЭ.
- Полиэтилен более эластичен. Полипропилен более прочный, но и хрупкий материал, в то время как полиэтилен обеспечивает увеличенную гибкость.
- Полиэтилен имеет гораздо более высокую морозостойкость, выдерживая температуры до -50 градусов, в то время как для полипропилена критичной является температура -5 градусов.
- Цена: полипропилен – это более дорогой полимер. Сырье стоит дороже, и по стоимости может быть сопоставимо разве что с лучшими маркам полиэтилена низкого давления.
Итоги: каждый полимер – хорошее решение для своих задач
Каждый из материалов имеет свою сферу применения и свои преимущества, которыми нужно пользоваться:
Разделяя сферы применения, можно получить максимум выгоды от существующих отличий между этими полимерами.
unitreid-group.com
Переработка полиэтилена и полипропилена
Вследствие наличия третичных атомов углерода полипропилен чувствителен к действию кислорода, особенно при повышенных температурах, что обусловливает его большую склонность к старению по сравнению с полиэтиленом и сополимерами этилена с пропиленом. Поэтому в процессе переработки в полипропилен добавляют стабилизаторы.
По сравнению с полиэтиленом полипропилен обладает более высокой прочностью, термостойкостью, стойкостью к окислению и действию агрессивных сред. Выпускается в виде белого порошка и гранулированный пяти марок ПП-1 для переработки литьем под давлением ПП-2 и ПП-4 для переработки методом экструзии, 1ПП-3 и ПП- 5 для прессования. За рубежом полипропилен известен главным образом под названием моплен.
К числу термопластичных материалов, пригодных для переработки методом литья под давлением и экструзионного формования, относятся полиэтилен, полипропилен, полистирол и его сополимеры, пластифицированный поливинилхлорид (пластикат), политрифторхлорэтилен (фторопласт-3), полиформальдегид, полиамиды, поликарбонат, этролы.
В стадии плавления перед окончательной переработкой в полипропилен, а в ряде случаев и в полиэтилен, вводят стабилизаторы — ингибиторы окисления. По своей химической структуре полиэтилен близок к парафиновым, а полипропилен к изопарафиновым углеводородам. При длительном контакте с кислородом воздуха, особенно под действием солнечного света, происходит окисление полиолефинов. Естественно, что окисление полипропилена происходит легче, чем полиэтилена, так как связь С — Н у третичных атомов углерода более реакционноспособна, чем у первичных и вторичных атомов.
Термопластичные пластмассы способны свариваться. При нагреве они становятся пластичными и затвердевают при охлаждении. Этот процесс может быть повторен неоднократно. После повторной переработки физико-химические свойства изделия несколько ухудшаются из-за перегрева, загрязнения, деструкции и т. п. Поэтому термопластичные массы (полиэтилен, полипропилен, полистирол и др.) обычно изготовляют в виде полуфабрикатов (пленок, листов, стержней, профилей, труб), которые затем сгибают, штампуют, сваривают.
Для производства рукавных пленок наиболее широко. используется полиэтилен низкой плотности, полученный полимеризацией при высоком давлении. Полукристаллическая структура облегчает процесс его переработки. Изотактический полипропилен и полиэтилен высокой плотности относятся к высококристаллическим полимерам.
При изучении реологических зависимостей различных полимеров при температурах переработки было замечено, что для каждого метода переработки выделяется отдельная область. При этом для определенной группы полимеров эти области сравнительно узкие. На основе экспериментальных данных по этому принципу состав лена расчетная номограмма для определения температуры расплава термопластов (полиэтилен, полипропилен, полистирол, полиформальдегид и пластифицированный поливинилхлорид) при изготовлении изделий методами экструзии и литья под давлением. Для удобства расчетов на номограмме нанесена шкала вязкости и шкала показателя текучести расплава. Как видно из номограммы, производство труб или трубчатых заготовок для выдувания осуществляется при более высокой вязкости, чем пленок. Еще меньшей вязкостью должен обладать расплав при литье под давлением. Естественно, что перерабатывать полимеры можно и при иных значениях вязкости, однако при этом возрастает давление в узлах агрегатов, повышаются энергетические затраты и изменяется качество изделий. Следует заметить, что данную номограмму нельзя использовать для всех полимеров.
Литье под давлением применяется для получения штучных изделий путем отверждения расплавов в охлаждаемых формах. Процесс в большинстве случаев полностью механизирован и является одним из основных при переработке пластических масс. Этим способом получается большая часть деталей из термопластов (полиэтилен, полипропилен, полистирол, полиамид и др.). Литье под давлением также широко применяется при отверждении цветных металлов и сплавов
Полимеры, у которых при нагревании не образуется поперечных химических связей и которые при определенной температуре размягчаются и переходят из твердого в пластическое состояние, называют термоплавкими или термопластичными. Такие полимеры в процессе переработки не изменяют своей структуры и могут быть переработаны неоднократно. К ним относятся высокомолекулярные соединения, получаемые главным образом полимеризацией (например, полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полиизобутилен).
Из огромной номенклатуры пластических масс в качестве конструкционных неметаллических материалов для химической аппаратуры используют лишь незначительную часть, а именно — материалы, отличающиеся высокой химической стойкостью и прочностью, простотой переработки в изделия и т. д. К таким материалам относятся фаолит, винипласт, полиэтилен, полипропилен, пентапласт, фторопласты, стеклопластики и др.
Конкуренция реакций деструкции и сшивания зависит от температуры, давления кислорода, скорости зарождения радикалов, степени окисления. Поэтому один и тот же полимер в зависимости от условий эксплуатации или переработки может либо сшиваться, либо деструктировать. Большинство полимеров (полистирол, полиизобутилен, полиэтилен, полипропилен, поликарбонат, полиамид и др.) в условиях термоокислительного старения деструк-тируют. Однако при высоких температурах, в условиях недостатка кислорода или в диффузионном режиме эти полимеры могут сшиваться благодаря тому, что изменяется состав радикалов и возрастает вклад алкильных или аллильных макрорадикалов в реакции рекомбинации.
Полимеры в чистом виде, полученные с промышленных предприятий после их выделения и очистки, называются первичными полимерами или первичными смолами. За исключением некоторых полимеров, таких, как полистирол, полиэтилен, полипропилен, первичные полимеры обычно не пригодны для прямой переработки.
Среди выпускаемых промыщленностью полимерных материалов большое значение имеют полиолефины — полиэтилен и полипропилен. Удачное сочетание в полиолефинах механической прочности, химической стойкости, хороших диэлектрических показателей, низкой газо- и влагопроницаемости, а также легкость переработки в изделия всеми известными способами, низкая стоимость и доступность сырья позволили полиолефинам занять первое место в мире среди продуктов химической промышленности.
На базе переработки нефти и естественного газа ежегодно наращиваются мощности по выработке синтетического спирта и каучука, полимерных материалов (полипропилен, полиэтилен, полиизобутилен и др.), синтетических волокон, удобрений и ряда других продуктов, необходимых для народного хозяйства.
Вследствие наличия третичных углеродных атомов полипропилен более чувствителен к действию кислорода, особенно при повышенных температурах. Этим и объясняется значительно большая склонность полипропилена к старению по сравнению с полиэтиленом. Старение полипропилена протекает с более высокими скоростями и сопровождается резким ухудшением его механических свойств. Поэтому полипропилен применяется только в стабилизированном виде. Стабилизаторы предохраняют полипропилен от разрушения как в процессе переработки, так и во время эксплуатации. Полипропилен меньше, чем полиэтилен, подвержен растрескиванию под воздействием агрессивных сред. Он успешно выдерживает стандартные испытания на растрескивание под напряжением, проводимые в самых разнообразных средах. Стойкость к растрескиванию в 20%-ном водном растворе эмульгатора ОП-7 при 50 °С для полипропилена с показателем текучести расплава 0,5—2,0 г/10 мин, находящегося в напряженном состоянии, более 2000 ч.
Ценность полимерных растворов, возможно, не очевидна для инженера, занимающегося такими методами переработки, как литье под давлением или экструзия, но вполне понятна человеку, имевшему дело с красками. Однако все полимеры так или иначе встречаются в виде растворов. Некоторые полимеры, например линейный полиэтилен и изотактический полипропилен синтезируют в растворах. Другие полимеры, синтезируемые в блоке или в эмульсии, на промежуточных стадиях процесса полимеризации растворены в собственных мономерах. Наконец, очистка некоторых полимеров осуществляется путем последовательного растворения и осаждения из раствора.
Задачей настоящей работы является изучение влияния различных структурообразователей па переработку полиолефинов и свойства изготовленных из них изделий. В качестве объектов исследования были выбраны промышленный полиэтилен низкого давления и полипропилен — полимеры, отличающиеся многообразием надмолекулярных структур. В качестве структурообразователей были выбраны органические и неорганические мелкодисперсные кристаллические вещества (с диаметром частиц порядка Юр) и с температурой плавления, более высокой, чем у исследуемых полимеров, и не растворяющиеся в них.
Полиэтилен и полипропилен низкого и среднего давления получаются в виде порошкообразных материалов. Их дальнейшая переработка производится при помощи литья, экструзии (продавливания), прессования и некоторыми другими методами. Для переработки в машинах нужен гранулированный полимер. Грануляция осуществляется плавлением порошкообразного полимера или его блоков неправильной формы, которые получаются при производстве полиэтилена высокого давления, и продав-ливанием через отверстия диаметром 1,5—2,5 мм с образованием толстой нити, которая затем разрезается на небольшие гранулы.
Весьма перспективным и сравнительно новым направлением переработки пропилена является получение из него полипропилена. По сравнению с полиэтиленом полипропилен имеет более высокие температуру плавления, механическую прочность и сопротивление разрыву. Он используется для изготовления прозрачных пленок и синтетических волокон, имеющих такую же прочность, как найлон. Фирма Монтекатини изготовляет из полипропилена теплостойкий (до 150°) термопластмоплен, который обладает хорошим сопротивлением действию кислот и масел.
К первой группе относится производство низших олефиновых, углеводородов этилена, пропилена, бутилена и др. Продукты этой подотрасли являются либо сырьем для дальнейшей многостадийной переработки с целью получения какого-либо синтетического материала, либо сырьем для непосредственного производства полиолефинов (полиэтилен, полипропилен и др.). Это самая распространенная категория полупродуктов. Сырьем для их получения служат продукты переработки нефти (бензин прямой перегонкц, рафинаты, керосины), а также попутный и природный газ.
Отходы пластмасс подразделяют на производственные и потребления. Направления утилизации технол. отходов (глыбы, слитки, обрезки и др.) мех. переработка с целью приготовления той же продукции, при получении к-рой они образовались, и менее ответств. изделий (напр., с.-х. пленка и мешки для минер, удобрений, тара для упаковки хим. реактивов и товаров бытовой химии, детские игрушки) хим. переработка с получением чистых полимеров, пластификаторов, мономеров и их производных термич. переработка, напр, пиролиз с образованием сырья для орг. синтеза и углеродсодержащего остатка (основа активных углей, используемых в системах очистки отходящих газов и сточных вод). Загрязненные пром. и бытовые отходы применяют для строит, нужд (наполнители разл. изделия-плиты, блоки, трубы, кровля и др.) переработка таких отходов наиб, трудоемка, поскольку связана с их сбором, сортировкой, очисткой от посторонних примесей, уплотнением и гранулированием. Нек-рые виды пластмасс (полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид) способны к биодеструкции, т. е. могут разлагаться под действием бактерий, плесени и грибков для интенсификации процесса добавляют крахмал и Ре Оз, к-рые служат центрами биораспада. Разрушение пластмасс возможно под действием УФ излучения однако продукты распада отходов загрязняют окружающую среду. Осн. направления переработки пиролиз, деполимеризация с получением нсходных продуктов вторичная переработка.
Стабилизаторы предозфаняют полипропилен от разрушения вфо-цесое переработки и эксплуатации. При воздействии агрессивных сред полипропилен меньше подвержен растрескиванию, чем полиэтилен. Полипропилен успешно выдерживает стандартные испытания на растрескивание под напряжением, проводимые в самых разнообразных средах
Для изготовления полимерной выдувной упаковки используются термопласты полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, поликарбонаты, полиформальдегид и некоторые другие. На первом месте по объему использования находится полиэтилен, который обладает хорошими технологическими и эксплуатационными свойствами (ударостойкостью, морозостойкостью и др.). Полиэтилен хорошо перерабатывается, а его стоимость самая низкая из в ех многотоннажных полимеров. Второе место занимает поливинилхлорид, и особенно композиции его жесткой модификации (винипласты), благодаря формоустойчивости, возможности получения высокопрозрачной упаковки, хорошей адгезии красок к поверхности. Недостатком композиций на основе ПВХ является хрупкость, особенно при низких температурах, поэтому не рекомендуется изготовлять на их основе упаковку большого объема (свыше 5,0 дм ). Кроме того, переработка ПВХ-компаундов требует применения специальных типов оборудования. Использование полипропилена позволяет получать прочную тонкостенную экономичную упаковку, однако низкая морозостойкость значительно сужает область его применения. Другие типы термопластов применяются значительно реже и только для специальной выдувной упаковки.
Полипропилен (ПП), как и полиэтилен высокой и средней плотности, получают стереоспецифической полимеризацией. Наличие боковых метильных групп при их стереорегулярном расположении увеличивает жесткость цепи и плотность упаковки макромолекул, что вызывает повышение температуры стеклования и текучести по сравнению с полиэтиленом. Полипропилен способен образовывать разнообразные надмолекулярные структуры. Это связано с высокой, епенью кристалличности, асимметричностью и незначительной по- рностью макромолекул. Свойства пленок, получаемых из полипропилена методом экструзии, зависят от режима переработки
Переработка полипропилена методом формования несколько затруднена вследствие присущей ему кристаллической структуры. Относительно резкий переход полимера из твердого состояния в жидкое требует поддериония температурного режима в узких интервалах . Прп низкой температуре требуется применять высокие давления формования, а также затрудняется хорошее воспроизведение конфигурации формы, а при высокой — формуемый материал легко разрывается или деформируется и часто прилипает к модели или форме. Полипропилен характеризуется меньшей удельной теплоемкостью, чем линейный полиэтилен, поэтому его прогрев перед формованием и последующее охлаждение занимают на 15—20% меньше времени. При формовании изделий из листов толщиной более 3 мм предварительный разогрев заготовок целесообразно осуществлять в сушилке при 110—140°С. Это дает возможность сократить продолжительность рабочего цикла и уменьшить усадку изделий
polymers.com.ua
Композиция на основе полипропилена
С 08 L 23/12
С 08 1 23/06 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет
Государстввнный комитет по делам изобретений и открытий
Опубликовано 15.10.80. Бюллетень № 38
Дата опубликования описания 18.10.80 (53) УДК 678.742. .3. 04(088.8) В. E. Гуль, Е. Г. Любешкина, В. И. Березкин, С. А. Вильниц, Л. Т. Белова и ll. П. Евдокимов (72) Авторы изобретения
Московский технологический институт мясной и молочной промышленности (71) Заявитель (54) КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛИПРОПИЛЕНА
Изобретение относится к термопластической морозостойкой композиции на основе полипропилена, соцержащей окисленный (вторичный) полиэтилен в качестве пластификатора и сделочной сульфатный лиг нин, как наполнитель, ввоцимые для
5 улучшения сопротивления к уцарным нагрузкам материала при низких температурах.
Композиция может быть использована
10 для переработки в изделия, в том числе в качестве таро-упаковочного материала литьем поц давлением, экструзией, прессованием и другими метоцами.
Полипропилен не является морозостой15 ким полимером, что существенно ограничивает область его применения, эксплуатацию изделий из него при низких температурах.
Известны морозостойкие композиции на основе полипропилена, содержащие в качестве пластификатора этиленпропиленовые каучуки, бутилкаучуки, силоксановые каучуки, полиизобутилен, а также низкомолекулярные пластификаторы, в качестве которых выбираются сложные эфиры жирных кислот с высокой температурой плавления и низкой температурой замерзания (11. У всех указанных композиций можно отметить, что введение низкомолекулярных пластификаторов значительно увеличивает морозостойкость системы, низкомолекулярный пластификатор обладает повышенной склонностью к миграции, наблюдаемой в процессе эксплуатации, особенно при повышенных температурах, что вецет к ухудшению физико-механических свойств. Введение большинства пластификаторов снижает теплостойкость, а также твердость при оцновременном увеличении способности к деформированию в условиях низких темпера тур.
Известны композиции ПП с ПЭВД и
ПЭнД. Совмещение полипропилена с высокомолекулярными цобавками )тозволяет существенно изменять свойства материа771126 4 шей перерабатываемостью, т. к. индекс расплава смесей в широком интервале соотношений ПП и ПЭ выше, чем у исходных полимеров (1 j.
Таблица 1
Индекс расплава (при 230 С и
21,2Н), г/10 мин
1 78 2 0 2 05 2 12 2 31
Разрушающее напряжение, мн/м
35,0 37,5 36,0 34,5 40,0
Твердость по
Бринелю, мн/м
690 645 626 602 574
Ударная вязкость (с надрезом), к Дж/м
120,2 23, 0 25,4 26,4 28, 3
Теплостойкость
-по Вика, С
93 90
103 99
Морозостойкость, OC
-15 -1 0 -5
Изучение композиции ПП с 5-20вес.%
ПЭ показало, что введение этого полимера способствует некоторому снижению поверхностной твердости и теплостойкости материала, но в то же время приводит к понижению температуры морозостойкости на 10-20 С. Такое небольшое. 4 о влияние ПЭ на морозостойкость объясняется, очевидно, ограниченной совместимостью этих двух полимеров. Таким образом, ПЭ играет при введении его в ПП роль высокомолекулярного пластификатора полипропилена, ПП и ПЭ относятся к термодинамически несовместимым полимерам, но в то же время они совместимы “эксплуатационно” (2)и способны . перерабатываться в изделия. ОграниченИ ная совместимость является причиной их невысокой морозостойкости.
Известны также композиции первичного ПЭ с окисленным ПЭ (3), которые ла в нужном направлении. Композиции с первичным ПЭ обладают лучшей совместимостью и способностью получения композиций с пониженной температурой хрупкости и более высокой морозостойкостью по сравнению с ПП, повышенными ударной вязкостью и физико-механическими характеристиками, а также лучФизико-механические свойства композиций ПП и его смесей с ПЭНД представлены в .табл 1 характеризуются низкими физико-механическим и показа тел ям и.
Наиболее близкой из числа известных является полимерная композиция, содержащая полипропилен, щелочной сульфатный лигнин и низкомолекулярный пластификатор — диэтилсебаценат (4 ) . Малое значение ударной вязкости при низких температурах ограничивает область применения изделий из данной композиции, а миграция и выпотевание в процессе эксплуатации низкомолекулярного пластификатора диэтилсебацената приводит к ухудшению свойств данного материала.
Целью предложения является повышение прочностных и эксплуатационных характеристик в условиях низких темпера тур.
Поставленная цель достигается тем, что полимерная композиция на основе полипропилена, включающая щелочной суль7711
Таблица 2
Полипропилен
78,5
Ш елочной сульфа тный лигнин
2,5
1,5
19,5
22,5
16,5
OKHCJI BHBar H lIOJI H этилен, содержащий гель-фракции
Степень окисляемости, мг/г моль
40
20
Требования ТУ на щелочной сульфатный лигнин цля производства
РТИ, шин и пластмасс
2,0
Соцержание влаги, % Не более
15,0
1,5
Не более
1,5
Содержание эолы, %
Кислотность (в пе- Не более ресчете на Н2 SО ),% 0,3
0,2 ратный лигнин, дополнительно содержит окислекный полиэтилен с содержанием гель-фракции 30-40% и степенью окисляемости по числу омыления 16-20 мг/
/г. моль при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Полипропилен 75-82
Окисленный полиэтилен 1 6,5-22,5
Шелочной сульфатный лигнин 1,5-2,5
В качестве окисленного ПЭ используют пленочные отходы, отслужившие свой срок службы и вышедшие из употребления (вторичный полиэтилен).
Увеличение содержания вторичного полиэтилена в композиции выше 22,5% приводит к резкому ухудшению физикомеханических характеристик и приводит
Используют щелочной сульфатный лигнин (4 1, соответствующий ВТУ вЂ” 59
26 6 к расслоению системы. Содержание вторичного полиэтилена менее 16,5% оказывает ся недостаточным.
Технологический процесс производства изделий из предлагаемой композиции иа основе полипропилена с использованием вторичного полиэтилена и щелочного сульфатного лигнина состоит из следующих операций: 1) сухого смешения всех компонентов в смесителе флюидного типа или типа Хеншель”; 2) грануляции полученной порошкообразной композиции на обычном одношнековом экструдере; 3) получении изделий метоцом литья под давлением, экструзии, прессования и т. ц.
Готовят композиции состава, привеценного в табл. 2. или ВТУ – 68 в соответствии с данными, приведенными в табл. 3.
Та блица 3
771126
l продолжение табл.3
Содержание лигнина Не менее в сульфатном лигни- 80,0 не. %
80,0
Содержание некоторых примесей, не растворимых в 0,1 н. растворе ОН, %
Не более
1,0
0,5
Табл ица 4
Свойства вторичного полиэтилена
Показатель текучести расплава при 190оС
2/10 мин
Предел текучести при растяжении, мн/м
Не менее ГОСТ 11262-76
8,5
Относительное удлинеННе, %
Температура хрупкости, С
Насыпная плотность гранулята, г/см, Насыпная плотность агломерата, г/см
Разрушающее напряжение, мн/м
10,0
fOCT 1 1 26 2-7 6
Содержание гель-фракции, % 30-40
Степень окисляемости по числу омыления, мг/г моль, 1 6-20
ВТУ-59 и ВТУ-68 регламентирует содержание в шелочном сульфатном лигнинв общих гидроксилов не менее 10%, содержание метоксильных групп не менее 12%.
Модифицирующее влияние лигнина при введении его в полипропилен проявляется в увеличении прочности, твердости, термостабильности материала, также в значительном увеличении морозостойкости при введении пластифицируюцего агента без ухудшения физико-механических .свойств за счет стабилизации структуры, заключающейся в ограниченной подвижности линейных цепей базового полимера и его надмолекулярных образований при течении в процессе переработки.
Используют вторичный полиэтилен соответствующий ТУ 6-05-1798-76, в соответствии с данными, приведенными в табл. 4.
Не менее ГОСТ 11645-73
0,3
Не менее ГОСТ 11262-76
60,0
Не менее ГОСТ 1 1 7 82-7 1
-30
Н.е менее ГОСТ 11035-64
0,4
Не менее ГОСТ 11035-64
0,3.Таблица 5
Ударная вязкость при
-35 С кДж/м 11 18 19 20
4647-69
Разрушаю|цее напряжение а
39 39 40
11262-76
Морозостойкость, С
16782-71
-30 -35 -35 -35
Твердость по
Г>рпиелю, М Па
46 7-67
52 53 55
Те пл ост ойк ость по Вика при нагрузке 0,5н
ОС
15065-69
93 94. 96
9Г
Насыпная плот
0 45 Не Не Не менее менее менее
0,45 0 45 0 45 11035-64 ность гранул, кгlм
Показатель теl,1 1,2
9 77
Композиции готовят следующим образом: все компоненты подают в смеситель флюидного типа, который представляет конусный аппарат с закрывающейся крышкой, обеспечивающий высококачественное смешение и перемешивают в течение 45 мин.
Полученную смесь подают в приемный бункер экструдера, который обеспечивает уплотнение, пластификацию, плавление, гомогенизацию и выдавливанием через кучести расплава, г/10 мин 0,7 1,0
Формула изобретения
Композиция на основе полипропилена, включающая щелочной сульфатный лигнин, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочностных и эксплуа тационных характеристик в условиях низ1126 10 формующую головку жгутов, которые режутся на гранулы размером 3-5 мм.
Экструзию HpOBOQHT на экструцере
“Сагбо PQ+UGtt6 с отношением цлины к диаметру червяка 1;D =8 при температуре 473 К. Образцы цля испытаний готовят на литьевой машине Ки A Y 25/32 при температуре. литья 473 К.
Свойства привеценных композиций сведены в табл. 5. ких температур, она дополнительно содержит окисленный полиэтилен с содержаSS нием гель-фракции 30-407 и степенью окисляемости по числу опыления 16 20 мг/г моль при следующем соотношении. компонентов, вес.7о:
771126
Полипропилен
Окисленный поли этилен
Шелочной сульфатный лигнин
75-82
1 6,5-22,5
1 р 5-2,5
Составит ль А. Кулакова
Редактор Л. Новожилова Техред А.Ач, Корректор А. Гриценко
Заказ 7397/35 Тираж 549 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП “Патент”, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Иванюков Д. В., Фридман М. Л., Полипропилен, М., Химия”, 1974, с. 107-124.
2. Иенская E. А. Исследование эксплуатационных свойств смесей полимеров.
Автореф. дисс. на соискание учен. степе» ни кандид. техн, наук. Москва, 1972, с. 22.
3. Мелкумов А. H. u qp. Исследование вторичного полиэтилена, “Пластические массы”, 1977, с. 23-24.
4. Гуль В. Е., Любешкина Е. Г. Новая
1О морозостойкая моцификация полипропилена— попролин, “Пластические массы”, 1 966, М 1, с. 68-69 (прототип).
findpatent.ru
Смешение – полиэтилен – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Смешение – полиэтилен
Cтраница 1
Смешение полиэтилена с наполнителями происходит в расплаве, благодаря этому достигается хорошая гомогенность смеси. Однако при охлаждении склонность к кристаллизации проявляется настолько сильно, что наполнитель из кристаллических областей вытесняется в аморфные. Отсюда следует, что при комнатной температуре концентрация наполнителя в аморфных областях выше, чем в кристаллических. Такая смесь склонна к разрушению, в том числе и релаксационному. [1]
При смешении полиэтилена с сажей электросопротивление смеси сначала резко падает от очень высокого значения для ненаполненного полимера до некоторого минимального, а затем медленно увеличивается по мере улучшения диспергирования сажи. Минимум электросопротивления практически использовать трудно, так как он возникает на самой ранней стадии смешения, когда механические свойства смеси значительно ниже своих оптимальных значений. [3]
Получается путем смешения полиэтилена и иолиизобутилена. Выпускается в виде крошки произвольной формы или в форме цилиндриков от серого землистого до желтого и светло-коричневого цвета, но по соглашению сторон допускается выпуск других цветов и оттенков. [4]
На практике редко прибегают к смешению полиэтилена с различным средним содержанием боковых ветвей. Следует считать, что свойства полимера определяются не только средним значением числа боковых ответвлений, но и их распределением в макромолекулах. [5]
Характер высокоорганизованных структур меняется при смешении полиэтилена с каучуками231 так же, как и текучесть смеси. [6]
Ассортимент полимеров этилена можно значительно расширить путем смешения полиэтилена одного типа с полиэтиленом другого типа, полипропиленом, полиизобутиленом и другими полимерами, а также создания многочисленных композиций с помощью различ-ных добавок и наполнителей. [7]
Гранулы полиэтилена выносятся с конденсатом в желоб, откуда, освободившись от конденсата, поступают на вибрационное устройство ( сито) 25 для досушки и отделения нестандартных и слипшихся гранул. Осушенные гранулы полиэтилена подаются пневмотранспортом на смешение полиэтилена и получение из него товарных марок. [8]
Гранулы полиэтилена выносятся с конденсатом в желоб, откуда, освободившись от конденсата, поступают на вибрационное устройство ( сито) 25 для досушки и отделения нестандартных и слипшихся гранул. Осушенные гранулы полиэтилена подаются пневмотранспортом на смешение полиэтилена и получение из него товарных марок. [9]
Поэтому обычно предварительно готовят концентрат, представляющий собой смесь с высоким содержанием добавок. Например, при смешении полиэтилена с техническим углеродом вначале готовят так называемый суперконцентрат, содержащий около 50 % технического углерода, затем в смесителе закрытого типа разбавляют концентрат до 25 % – ного содержания технического углерода и уже после этого при переработке в экстру-дере доводят концентрацию смеси до требуемого уровня. В суперконцентрате происходит интенсивное деагломерирование, а разбавление концентрата – это просто экстенсивное смешение. Таким образом, трудоемкий и дорогой процесс диспергирования применяется для небольшой порции продукта. Кроме того, комочки и агломераты тем легче разрушить, чем выше их концентрация в смеси, поскольку высокая вязкость системы обеспечивает высокий уровень напряжений сдвига. При большом содержании частиц разрушение агломератов происходит легче, поскольку при большой вязкости среды увеличиваются действующие на агломерат напряжения сдвига. И, наконец, разбавление концентрата позволяет получать более однородный по качеству продукт по сравнению со смесью, приготовленной путем непосредственного смешения компонентов. Путем разбавления концентрата равномерное окрашивание достигается легче. [10]
Помимо различия по методу получения, полиэтилен классифицируется по плотности: низкой, средней и высокой. Полиэтилен низкой плотности получают полимеризацией при высоком давлении и высокой плотности при низком и среднем давлении. Полиэтилен средней плотности получают: а) смешением полиэтилена высокой и низкой плотности; б) модификацией процесса производства полиэтилена при низком и высоком давлении. [11]
Этот смеситель до сих пор широко используется в производстве пласт – масс и резин. Смеситель Бенбери ( рис. 11.19) состоит из смесительной камеры, сечение которой имеет форму восьмерки, и двух роторов с винтовыми лопастями – по одному ротору в каждой половине камеры. Форма лопастей ротора обеспечивает перемещение материала вдоль ротора по направлению к центру. Смесь загружают в смесительную камеру через вертикальный желоб, снабженный воздушным или гидравлическим затвором. Нижняя поверхность затвора представляет собой часть верхней стенки смесительной камеры. Готовая смесь выгружается через разгрузочное окно на дне камеры. Между двумя роторами, вращающимися обычно с различными скоростями ( например, 100 и 80 об / мин при смешении полиэтилена), и между роторами и внутренней стенкой камеры имеется небольшой зазор. Именно в этом зазоре и происходит диспергирование. Форма роторов и перемещение затвора в процессе смешения обеспечивают интенсивное сдвиговое течение всех частиц жидкости, попавших в зазор. Температура роторов и стенок камеры постоянно контролируется. [12]
Страницы: 1
www.ngpedia.ru
Биоразлагаемый полимерный композиционный материал на основе смеси полиэтилена низкого давления и вторичного полипропилена
Изобретение относится к области создания биоразлагаемых полимерных композиционных материалов, используемых при разделении и очистке газовых и паровых смесей различной природы, для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов, для очистки сточных вод от белковых токсикантов, а также для изготовления пластмассовых изделий с регулируемыми сроками эксплуатации. Биоразлагаемый полимерный композиционный материал получен путем формования композиции, содержащей древесную муку, полиэтилен низкой плотности с размерами частиц 0,15 мкм, полученные путем одновременного воздействия высокого давления и сдвиговой деформации в аппаратах экструзионного типа при температурах, близких к температуре плавления полиэтилена низкой плотности, и углеродный материал с размером частиц 50 мкм в качестве минерального наполнителя, формование осуществляют путем термобарического прессования при давлении 128 кПа и температуре 125°С в течение 2-3 мин с получением цилиндрических гранул, при этом материал в качестве связующего дополнительно содержит вторичный полипропилен. 1 табл.
Изобретение относится к области создания биоразлагаемых полимерных композиционных материалов, используемых при разделении и очистке газовых и паровых смесей различной природы, для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов, для очистки сточных вод от белковых токсикантов, а также для изготовления пластмассовых изделий с регулируемыми сроками эксплуатации.
Известна полимерная композиция [Патент SU1636426, кл. C08L 23/06, C08K 13/04, опубл. 10.01.1989], включающая, % масс., вторичный полиэтилен 50-75, древесные опилки 12-24, измельченная бумага крафт-мешков 12-24, отходы производства изопрена 1-2 и получаемая вальцеванием смеси исходных компонентов в течении 2-3 мин. при 110°С с последующим прессованием на гидравлическом прессе при 140-150°С и давлении 1-3 МПа в течение 10-15 мин. Изобретение позволяет повысить прочность при изгибе до 34 МПа, водостойкость материала и утилизировать отходы производств полиэтилена и изопрена.
Недостатком известной композиции является токсичность и отсутствие сорбционной активности.
Известен пористый фильтрующий элемент [Патент США 5882517, кл. B01D 39/00, опубл. 16.03.1999], состоящий из трех компонентов: водоочищающего (от загрязнителей), укрепляющего (пористый элемент), и связующего. В качестве водоочищающего компонента используются волокна и порошкообразные наполнители, действующие по принципу пористой матрицы, например, порошкообразный активированный уголь с размером пор 10-400 мкм, типичным для пористых карбон-блоков (фирмы Calgon, Barnebey). Компонент, способствующий укреплению пористого элемента, может быть порошкообразным, волокнистым или жидким. Преимущественно применяют полиэтиленовые или полипропиленовые волокна. В качестве связующего используют полиэтиленовые или полипропиленовые волокна, феноло- или меламиноформальдегидные порошкообразные смолы.
Недостатком известного фильтрующего элемента является недостаточная проницаемость элемента, обусловленная введением в смесь прочностного компонента соединений с гидрофобностью поверхности частиц или волокон.
Известно средство для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов [Патент РФ 2148025, кл. C02F 1/28, С09K 3/32, C02F 1101/32б опубл. 27.04.2000], изготовленное в виде пластины на основе композиции резиновой крошки и порошкообразного полиэтилена, измельченного волокнистого целлюлозного материала при следующем соотношении компонентов (масс. ч): резиновая крошка 100, полиэтилен 15-25, измельченный волокнистый целлюлозный материал 10-30. В качестве измельченного волокнистого целлюлозного материала используют солому, высушенные травы. Размеры волокон пшеницы составляли 1-5 мм. Измельчение соломы проводят на лабораторных вальцах в течение 3 мин. Композицию готовят смешением резиновой крошки, порошкообразного полиэтилена и измельченной соломы в лопастной мешалке в течение 10 мин. Полученную смесь помещают в формы, обеспечивающие получение пластин толщиной 15 мм. Формы со смесью помещают в термостат и термостатируют при 165°С в течение 20 минут. Средство обеспечивает увеличение степени поглощения, более быструю сорбцию нефтяного пятна и защиту побережья, повышение удобства использования сорбирующего материала.
Однако по предлагаемой технологии изготовления известного средства из-за высокой температуры формования не обеспечивается требуемая удельная поверхность сорбента, а использование крупных частиц исходных компонентов приводит к неоднородности композиции.
Известен материал [Патент РФ 2134701, кл. C08J 9/24, C08L 1/02, опубл. 20.08.1999] полученный путем формования композиции, содержащей целлюлозу, термопластичный полимер и минеральный наполнитель, прессованием под давлением и сушкой при нагревании, формование проводят из 0,2-1,9%-ной водной суспензии, содержащей целлюлозу и наполнитель, по меньшей мере одного слоя, последующего обезвоживания его самотеком и вакуумированием при остаточном давлении 0,2-0,8 кгс/см2, прессованием под давлением и сушкой при нагревании, при этом в качестве наполнителя используют порошок термопластичного полимера с размером частиц не более 0,5 мм в количестве 0,1-25 мас. %, прессование осуществляют под давлением с усилием 0,5-5,0 кгс/см2, а сушку при температуре 80-140°С в течение 10-40 мин. После сушки отформованный материал термообрабатывают воздухом или паром при температуре расплава термопластичного полимера, после чего температуру снижают ниже температуры расплава термопластичного полимера и материал подвергают дополнительному прессованию с усилием 5,0-50 кгс/см2 в течение 1-30 с для получения материала с заданной толщиной. В качестве минерального наполнителя в количестве 0,1-65 мас. % с размером частиц не более 0,3 мм применяются материалы шунгит, цеолит, апатит, диатомит, перлит, трепел или их смеси. Изобретение позволяет получить нетоксичный пористый материал с повышенной прочностью во влажном состоянии и стойкостью к истиранию, с такой структурой пор, которая обеспечивает грубую, осветляющую и стерилизующую очистку жидкостей, например пищевых жидкостей,
Недостатком известного пористого материала является малая площадь поверхности сорбента, обусловленная термообработкой пористого материала при температуре расплава полимера, при которой происходит заплавление пор материала и ухудшение эксплуатационных характеристик материала.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является полимерный композиционный материал [Базунова М.В., Бабаев М.С., Вильданова Р.Ф., Прочухан Ю.А., Колесов СВ., Ахметханов P.M. Порошково-полимерные технологии в создании сорбционно-активных композиционных материалов. // Вестник Башк. ун-та, 2011, т. 16, №3, с. 684-688], полученный путем формования композиции, содержащей целлюлозу, полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) в качестве термопластичного полимера, и высоко дисперсный минеральный наполнитель; предварительно целлюлозу и ПЭНП подвергают измельчению путем одновременного воздействия высокого давления и сдвиговой деформации в аппаратах экструзионного типа при температурах, близких к температуре плавления полиэтилена, с получением порошков с размерами частиц 0,06-0,15 мкм; в качестве минерального наполнителя используют углеродный материал с размером частиц 0,05-50 мкм при следующем соотношении компонентов в мас. %:
| целлюлоза | 30-79 |
| ПЭНП | 20 |
| углеродный материал | 1-50, |
а формование осуществляют термобарическим прессованием при давлении 127-128 кПа и температуре 115-125°С в течение 2 мин. В качестве углеродного материала используют технический углерод, активированный уголь, измельченное активированное углеродное волокно или их смеси в любом соотношении. Технический углерод с размерами частиц 0,03-0,15 мкм получают окислительной конденсацией метана, активированный уголь и активированное углеродное волокно с размерами частиц 5-50 мкм получают измельчением на шаровой мельнице в течение 10-20 с. Материал получают в виде цилиндрических гранул диаметром 7,0-7,2 мм и высотой 3-4 мм.
Недостатком известного материала является ограниченная доступность и высокая стоимость высокоочищенной целлюлозы.
Технической задачей изобретения является получение биоразлагаемого полимерного композиционного материала с низкой стоимостью и возможностью использования в составе композиции вторичного полипропилена (втор-ПП) с целью его утилизации.
Поставленная задача достигается предлагаемым составом полимерного композиционного материала, % мас:
| древесная мука | 30-60 |
| ПЭНП | 20 |
| втор-ПП | 10-20 |
| углеродный материал | 10-30 |
Заявляемый композиционный материал получают путем формования композиции, содержащей древесную муку, ПЭНП и втор-ПП с размерами частиц 0,06-0,15 мкм, полученные путем одновременного воздействия высокого давления и сдвиговой деформации в аппаратах экструзионного типа при температурах, близких к температуре плавления ПЭНП, с последующим добавлением углеродного материала с размером частиц 0,03-50 мкм в качестве минерального наполнителя при механическом перемешивании, а затем проведением окончательного формования композиционного материала путем термобарического прессования при давлении 127-128 кПа и температуре 115-125°С в течение 2-3 мин с получением цилиндрических гранул, при следующем соотношении компонентов, в мас. %:
| древесная мука | 30-60 |
| ПЭНП | 20 |
| втор-ПП | 10-20 |
| углеродный материал | 10-30 |
Биоразложение заявляемого полимерного материала обеспечено наличием в композиции древесной муки. В процессе упруго-деформационного воздействия, при смешении древесной муки, ПЭНП и втор-ПП происходит химическое модифицирование макромолекул смеси синтетических полимеров (ПЭНП, ПП) блоками природных высокомолекулярных соединений, имеющихся в составе древесины, за счет процессов рекомбинации образующихся макрорадикалов.
Использование вторичного полипропилена в составе заявляемого материала позволяет снизить стоимость и улучшить совместимость компонентов композиции, т.к. отходы полипропилена имеют более гидрофильную поверхность по сравнению первичным полипропиленом и ПЭНП и, соответственно, лучшую адгезию к древесной муке и другим целлюлозосодержащим материалам.
В качестве вторичного полипропилена использованы отходы производства полипропилена компаний «Полекс» (г. Уфа) и ООО «ЗПИ Альтернатива» (г. Октябрьский) и отходы потребления, например, пленочное волокно для мешковины, полученное из полипропилена марки ТРР D30S, одноразовая посуда из полипропилена марок Бален 01130 и Бален 01030.
Использована древесная мука марки 180 хвоя (г. Дзержинск), соответствовавшая ГОСТу 16361-87 и ТУ 5386-001-87877379-2014, со средним размером частиц около 0,17 мм, и содержащая 45-52% целлюлозы, 35% лигнина, 17-23% гемицеллюлозы.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого изобретения, является получение биоразлагаемого полимерного композиционного материала с лучшей совместимостью компонентов композиции и регулируемым гидрофильно-гидрофобным балансом. Так как целлюлозосодержащие материалы, в том числе и древесная мука, имеют высокую степень набухания в воде (до 450%), что может привести к разрушению гранул материала, содержание древесной муки в композиции, как показали испытания по сорбции воды, не должно превышать 60 мас. %. Нижний предел содержания древесной муки – 30 мас. % – обусловлен необходимостью обеспечить высокоразвитую пористую структуру материала и, соответственно, его высокую удельную поверхность.
Оптимальное содержание связующего компонента – смеси втор-ПП/ПЭНП – должно быть в пределах 30-40 мас. %. При суммарном содержании втор-ПП/ПЭНП менее 30% снижается механическая прочность пористого материала. Более высокое содержание втор-ПП/ПЭНП (более 40%) приводит к уменьшению сорбционной активности композита. Также, при оптимальном содержании втор-ПП/ПЭНП, равном 30-40 мас. %, наблюдается незначительное изменение геометрических размеров гранул материала в водной среде при оптимальном значении коэффициента водопоглощения. Полная замена ПЭНП на втор-ПП нецелесообразна, т.к. при этом снижается эффективность диспергирования полимерного компонента под воздействием высокого давления и сдвиговой деформации в аппаратах экструзионного типа.
Высокодисперсная форма исходных порошков необходима для достижения однородности распределения компонентов композиции и высокой сорбционной активности получаемого материала.
Кроме того, получаемый материал обладает более развитой поверхностью и лучшими сорбционными характеристиками.
Высокодисперсные углеродные материалы, такие, как технический углерод, активированный уголь и активированное углеродное волокно за счет высокой удельной поверхности являются эффективным функционализирующими минеральными наполнителями в заявляемой композиции. Использование углеродных материалов в качестве самостоятельных сорбентов может привести к возникновению технологических затруднений, например, при их регенерации после использования в газовых и жидких средах ввиду необходимости дополнительной очистки от углеродной пыли. Поэтому, для получения приемлемых технических характеристик сорбента целесообразно включение высокодисперсных углеродных материалов в полимерную матрицу, которая обладает высокой пористостью, например, в матрицу втор-ПП/ПЭНП/древесная мука.
При содержании углеродных материалов более 30% снижается коэффициент водопоглощения и резко увеличивается гидрофобность пористого материала. Снижение содержания углеродного материала менее 10% приводит к снижению эффективности применения пористого материала при очистке водоемов от нефти и нефтепродуктов и при очистке от примесей кислых компонентов и осушке углеводородных газов.
Изобретение иллюстрируется следующим примером:
Пример 1. Полиэтилен низкой плотности по ГОСТ 16337-77 марки 10803-020 (молекулярная масса 90000, степень кристалличности 53%, плотность 0,917 г/см3) массой 4 г, втор-ПП (отходы производства ПП ООО «ЗПИ Альтернатива») массой 2 г и древесную муку массой 8 г совместно измельчают методом высокотемпературного сдвигового измельчения в условиях одновременного воздействия высокого давления и сдвиговой деформации в аппарате экструзионного типа с диаметром шнека 32 мм при температуре 125°Си давлении 50-100 МПа. Активированный уголь марки БАУ-А в количестве 6 г измельчают размолом на шаровой мельнице в течение 10-20 с получением порошка с размерами частиц 5-50 мкм. Изготавливают пресс-порошок смешением порошков смеси втор-ПП/ПЭНП 6 г, древесной муки 8 г и активированного угля 6 г. Соотношение компонентов в масс. % составляет: древесная мука 40, полиэтилен низкой плотности 20, втор-ПП 10, углеродный материал 30. Формование пористого материала в виде гранул осуществляют путем термобарического прессования на вертикальном гидравлическом прессе под давлением 128 кПа и температуре 125°С в течение 2 мин. Получают цилиндрические гранулы диаметром в количестве 20 г.
Образцы материала, полученные в соответствии с примером 1, обладают статической емкостью по керосину 1,60 см3/г, к тому же, вследствие умеренной гидрофобности, не осаждаются в воде, поэтому могут использоваться для очистки поверхности водоемов от нефти и нефтепродуктов.
Коэффициент водопоглощения (К) материала, полученного в соответствии с примером 1, составил 80%.
Гранулы материала обладают статической емкостью (А) по сконденсированным парам бензола и ацетона 0,85 см3/г и 0,50 см3/г соответственно, что превышает емкость активированного угля. Статическая емкость данной композиции по парам гептана составляет 0,22 см3/г. Для этого же материала наблюдается минимальное остаточное содержание бензола после его десорбции из пор при t=70°С в течение 120 мин, что позволяет сделать вывод о том, что разработанные материалы обладают лучшей способностью к регенерации в мягких условиях по сравнению с активированным углем. Следовательно, предлагаемые материалы целесообразно применять при разделении и очистке газовых и паровых смесей различной природы.
Полученные полимерные композиционные материалы обладают биоразлагаемостью, о чем свидетельствуют испытания по выдерживанию образцов в почве. Установлено, что в течение первых шести месяцев масса образцов материала, полученного в соответствии с примером 1, уменьшается на 12-13%. Остальные образцы композиций получены согласно примеру 1. Состав и свойства композиций приведены в таблице 1 (примеры 2-5)
Кроме того, предлагаемый сорбционно-активный полимерный композиционный материал обеспечивает увеличение селективности поглощения при разделении газовых и паровых смесей углеводородов, более быструю сорбцию нефтяного пятна при очистке поверхности воды от нефти и нефтепродуктов и защиту побережья, повышение удобства использования сорбирующего материала и его биоразлагаемость.
Биоразлагаемый полимерный композиционный материал, полученный путем формования композиции, содержащей древесную муку, полиэтилен низкой плотности с размерами частиц 0,15 мкм, полученные путем одновременного воздействия высокого давления и сдвиговой деформации в аппаратах экструзионного типа при температурах, близких к температуре плавления полиэтилена низкой плотности, и углеродный материал с размером частиц 50 мкм в качестве минерального наполнителя, формование осуществляют путем термобарического прессования при давлении 128 кПа и температуре 125°С в течение 2-3 мин с получением цилиндрических гранул, отличающийся тем, что материал в качестве связующего дополнительно содержит вторичный полипропилен, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| древесная мука | 30-60 |
| полиэтилен низкой плотности | 20 |
| вторичный полипропилен | 10-20 |
| активированный уголь | 10-30 |
findpatent.ru