RU2079520C1

RU2079520C1 - Method for production of porous material

Info

Publication number: RU2079520C1
Application number: RU94005964A
Authority: RU
Original assignee: Научно-Коммерческое Предприятие "Полимерпласт"
Priority date: 1994-02-15
Filing date: 1994-02-15
Publication date: 1997-05-20

Abstract

FIELD: production of vibration, sound- and heat insulation materials. SUBSTANCE: porous polyvinyl chloride material is manufactured as supported layer and is affected by all-round two-stepped heating. Initially caking within 1-30 min at 170-300 C followed by separation of support takes place. At the second step material is heated at 210-300 C within 0.15-15 min. EFFECT: improved efficiency. 1 tbl

Description

Изобретение относится к способам получения пористых поливинилхлоридных /ПВХ/ материалов, используемых в качестве вибро-, звуко-, теплоизоляционных, а также прокладочных материалов в строительстве, автомобилестроении, судостроении, авиационной, мебельной и других отраслях промышленности. The invention relates to methods for producing porous polyvinyl chloride / PVC / materials used as vibration, sound, heat insulation, as well as cushioning materials in construction, automotive, shipbuilding, aviation, furniture and other industries.

Известно, что легкие пористые ПВХ материалы с улучшенными физико-механическими свойствами, например высокой эластичностью, чаще всего получают путем создания многокомпонентных систем, включающих ряд целевых добавок вспенивателей, стабилизаторов, сшивающих агентов, наполнителей, смазок и пр. Введение целевых добавок одновременно с улучшением одних показателей часто приводит к ухудшению других и вызывает удорожание материала. It is known that lightweight porous PVC materials with improved physical and mechanical properties, for example, high elasticity, are most often obtained by creating multicomponent systems, including a number of target additives, blowing agents, stabilizers, crosslinking agents, fillers, lubricants, etc. Introduction of target additives simultaneously with the improvement of some indicators often leads to a deterioration of others and causes a rise in the cost of material.

Известен способ получения пористого материала, включающий тепловую обработку не специфицированного порошкообразного ПВХ при 125-130^oC, формирование порошка в виде слоя на движущейся подложке с помощью валика, спекание в туннельной печи при 180-220^oC, обработку водной и раствором поверхностно-активного вещества /1/. Полученный этим способом материал имеет общую пористость 46-50% эластичность /измеряемую как минимальный диаметр валика, вокруг которого материал толщиной 0,8 мм изгибается без разрушения/ 30 мм. Воспроизведение способа показало, что полученный материал имеет корпускулярную пористую структуру, характеризуется полностью 0,70-0,72 г/см³, при испытании изгибом вокруг валика диаметром менее 30 мм он разрушается.A known method of obtaining a porous material, including heat treatment of non-specified powdery PVC at 125-130 ^o C, the formation of powder in the form of a layer on a moving substrate using a roller, sintering in a tunnel furnace at 180-220 ^o C, treatment with water and a solution of surface-active substances / 1 /. The material obtained by this method has a total porosity of 46-50% elasticity / measured as the minimum diameter of the roller around which 0.8 mm thick material bends without breaking / 30 mm. Reproduction of the method showed that the obtained material has a corpuscular porous structure, is completely characterized by 0.70-0.72 g / cm ³ , when tested by bending around a roller with a diameter of less than 30 mm, it collapses.

Известны способы получения пористого материала путем формирования порошкообразного винилхлоридного полимера в виде слоя толщиной 0,6-1,2 мм на подложке с помощью валика и последующего спекания слоя при 160-350^oC /конкретно 220-290^oC/ в течение 0,5-30 мин /конкретно 2,5-4 мин/ (2).Known methods for producing a porous material by forming a powdered vinyl chloride polymer in the form of a layer with a thickness of 0.6-1.2 mm on a substrate using a roller and subsequent sintering of the layer at 160-350 ^o C / specifically 220-290 ^o C / for 0.5 -30 min / specifically 2.5-4 min / (2).

Полученный материал имеет корпускулярную пористую структуру, открытую пористостью (П_откр/45-58%/, прочность 0,15-0,5 кгс/мм² /1,5-5 МПа/ и эластичность (Э) 9,8-13,7 мм.The resulting material has a corpuscular porous structure, open porosity (P _open / 45-58% /, strength 0.15-0.5 kgf / mm ² / 1.5-5 MPa / and elasticity (E) 9.8-13, 7 mm.

Наиболее близким аналогом к изобретению является способ получения пористого материала путем формирования порошкообразного винилхлоридного полимера в виде слоя на подложке и последующего спекания слоя (4). Причем для придания повышенной прочности отдельным участкам изделия микропористый сепаратор после выемки из формы подвергают дополнительному прогреву под штампом. The closest analogue to the invention is a method for producing a porous material by forming a powdered vinyl chloride polymer in the form of a layer on a substrate and subsequent sintering of the layer (4). Moreover, to give increased strength to individual sections of the product, the microporous separator after being removed from the mold is subjected to additional heating under a stamp.

При этом дополнительный прогрев под штампом углов и иных отдельных мест сепаратора после извлечения его из формы обеспечивает лишь завершение спекания в тех местах сепаратора (в первую очередь, углах), которые в процессе спекания в форме не прогревались в достаточной степени из-за повышенной топлоотдачи. In this case, additional heating under the stamp of corners and other separate places of the separator after removing it from the mold provides only the completion of sintering in those places of the separator (primarily corners) that during the sintering process in the mold did not warm up sufficiently due to increased heat transfer.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является получение однокомпонентного легкого ПВХ материала ячеистой пористой структуры. Полученный материал имеет кажущуюся плотность 0,39 0,75 г/см³, открытую пористость 2-53% эластичность 1-3 мм, отношение разрушающего напряжения при растяжении к кажущейся плотности 12,8 27,4 МПа•см³/г.The problem to which the invention is directed, is to obtain a single-component lightweight PVC material of a cellular porous structure. The resulting material has an apparent density of 0.39 0.75 g / cm ³ , open porosity of 2-53% elasticity of 1-3 mm, the ratio of tensile stress to apparent density of 12.8 27.4 MPa • cm ³ / g.

Технический результат достигается тем, что в способе получения пористого материала слой порошкообразного винилхлоридного полимера подвергают на первой стадии спеканию на подложке при 170-300^oC в течение 1-30 мин, отделяют от подложки и нагревают на второй стадии при 210-300^oC в течение 0,15-15 мин, подвергая материал на обеих стадия всестороннему нагреву.The technical result is achieved by the fact that in the method for producing a porous material, a layer of powdered vinyl chloride polymer is subjected to sintering on a substrate at 170-300 ^° C for 1-30 minutes in the first stage, separated from the substrate and heated in the second stage at 210-300 ^° C during 0.15-15 minutes, exposing the material at both stages to comprehensive heating.

Для получения материала по предложенному способу могут быть использованы различные винилхлоридные полимеры: эмульсионный ПВХ, высокодисперсный суспензионный ПВХ (размер частиц 20-30 мкм), а также сополимеры. При использовании суспензионного ПВХ и сополимера образуется несшитый материал или материал с невысокой степенью сшивки, при использовании эмульсионного ПВХ - материал со степенью сшивки 55-100%
Повышенные прочность и эластичность материала, получаемого по предложенному способу, по сравнению с однокомпонентными ПВХ материалами, получаемыми по известным способам, обусловлены его ячеистой структурой.To obtain the material according to the proposed method, various vinyl chloride polymers can be used: emulsion PVC, highly dispersed suspension PVC (particle size 20-30 microns), as well as copolymers. When using suspension PVC and a copolymer, non-crosslinked material or a material with a low degree of crosslinking is formed; when using emulsion PVC, a material with a degree of crosslinking of 55-100% is formed
The increased strength and elasticity of the material obtained by the proposed method, compared with single-component PVC materials obtained by known methods, are due to its cellular structure.

В свою очередь, это свойство получаемого материала определяется параметрами (температурой и временем) нагревания материала после его спекания и отделения от подложки. Именно в процессе этого нагревания происходит вспенивание и образование ячеистой структуры. In turn, this property of the material obtained is determined by the parameters (temperature and time) of heating the material after sintering and separation from the substrate. It is in the process of this heating that foaming and the formation of a cellular structure occur.

Осуществление вспенивания при 210-300^oC в течение 0,15-15 мин обеспечивает получение однородного пористого материала при достаточно широком варьировании толщины исходного слоя винилхлоридного полимера от 0,3 до 6 мм. При температуре ниже 210^oC и времени менее 0,15 мин вспенивание не происходит; вспенивание при температуре выше 300^oC или в течение времени более 15 мин или без отделения от подложки приводит к получению неоднородного материала. Слои толщиной менее 0,3 и более 6 мм не позволят получить однородный материал.The implementation of foaming at 210-300 ^o C for 0.15-15 minutes provides a homogeneous porous material with a fairly wide variation in the thickness of the initial layer of vinyl chloride polymer from 0.3 to 6 mm At temperatures below 210 ^o C and a time of less than 0.15 min, foaming does not occur; foaming at temperatures above 300 ^o C or for a period of more than 15 minutes or without separation from the substrate leads to the formation of a heterogeneous material. Layers with a thickness of less than 0.3 and more than 6 mm will not allow to obtain a homogeneous material.

Спекание слоя винилхлоридного полимера по предложенному способу осуществляют в условиях, аналогичных условиям известного способа, предпочтительно при 170-300^oC в течение 1-30 мин.The sintering layer of the vinyl chloride polymer according to the proposed method is carried out under conditions similar to the conditions of the known method, preferably at 170-300 ^o C for 1-30 minutes

Из уровня техники известен способ получения однокомпонентного пористого ПВХ материала, имеющего ячеистую структуру и степень сшивки 5-98% путем предварительной агрегирующей обработки /формирование под давлением либо гранулирование с отбором фракции гранул размером 0,2-4 мм и формированием ее в виде слоя высотой 4-16 мм/ и последующего нагрева на подложке при 190-300^oC в течение 3-15 мин, причем в процессе нагревания происходит спекание и вспенивание /3/. Из известности этого способа не вытекает возможность получения ячеистого пористого материала путем вспенивания спеченного винилхлоридного полимера, не претерпевшего агрегирующий обработки перед спеканием.The prior art method for producing a single-component porous PVC material having a cellular structure and a degree of crosslinking of 5-98% by preliminary aggregation processing / forming under pressure or granulation with the selection of a fraction of granules with a size of 0.2-4 mm and forming it in the form of a layer with a height of 4 -16 mm / and subsequent heating on a substrate at 190-300 ^o C for 3-15 minutes, and during heating, sintering and foaming / 3 /. The popularity of this method does not imply the possibility of obtaining a cellular porous material by foaming a sintered vinyl chloride polymer that has not undergone aggregate treatment before sintering.

Сущность изобретения иллюстрируется приведенными ниже примерами и таблицей. The invention is illustrated by the following examples and table.

Пример 1. Эмульсионный ПВХ марки Е6642Ж по ТУ 6-02-69-89 термообрабатывают при 120^oC в двухстадийном скоростном смесителе в течение 7 мин, прокатывают валиком диаметром 48 мм в гладкий слой толщиной 1 мм, спекают при температуре печи 250^oC в течение 2 мин. Спеченный материал отделяют от подложки и в свободном состоянии нагревают при температуре 250^oC в течение 1,25 мин. Получают пористый материал ячеистой структуры с кажущейся плотностью (ρ_м) 0,56 г/см³, открытой пористостью 6,9% содержанием нерастворимой фракции /PP_нф/ 64,0% эластичностью 1 мм, отношением разрушающего напряжения при растяжении к кажущейся плотности (σ_р)ρ_м) 23,0 МПа•см³/г, поверхностным водопоглощением 2,72 г/м². Поверхностное водопоглощение определяют по изменению веса образца материала, одна поверхность которого контактирует с водой при 20^oC в течение 24 ч, отнесенного к единице площади материала.Example 1. Emulsion PVC grade E6642ZH according to TU 6-02-69-89 is heat treated at 120 ^o C in a two-stage high-speed mixer for 7 minutes, rolled with a roll of 48 mm in diameter into a smooth layer with a thickness of 1 mm, sintered at a furnace temperature of 250 ^o C in within 2 minutes The sintered material is separated from the substrate and in a free state is heated at a temperature of 250 ^o C for 1.25 minutes Get a porous material with a cellular structure with an apparent density (ρ _m ) of 0.56 g / cm ³ , open porosity of 6.9% insoluble fraction content / PP _nf / 64.0% elasticity 1 mm, the ratio of tensile stress to apparent density ( σ _p ) ρ _m ) 23.0 MPa • cm ³ / g, surface water absorption 2.72 g / m ² . Surface water absorption is determined by the change in weight of a sample of material, one surface of which is in contact with water at 20 ^o C for 24 hours, per unit area of the material.

Примеры 2-10. Материал получают аналогично примеру 1, с тем отличием, что в примере 6 используют эмульсионный ПВХ марки Е6250 по ГОСТ 14039-78, в примере 7 -высокодисперсный суспензионный ПВХ марки Hostalit S 1565 /фирма Hoechst, Германия/, в примере 8 сополимер винилхлорида и алкилакрилата марки Hostalit SF 1567 /фирма Hoechst/. Examples 2-10. The material is obtained analogously to example 1, with the difference that in example 6 they use emulsion PVC grade E6250 according to GOST 14039-78, in example 7 highly dispersed suspension PVC brand Hostalit S 1565 / Hoechst, Germany /, in example 8 a copolymer of vinyl chloride and alkyl acrylate brand Hostalit SF 1567 / company Hoechst /.

В примере 10 ПВХ не подвергают термообработке. In Example 10, PVC is not heat treated.

Claims

A method of obtaining a porous material by molding a powdered vinyl chloride polymer in the form of a layer on a substrate and subsequent sintering of the layer, characterized in that the layer is sintered on the substrate in the first stage at 170 300 ^° C for 1 30 min, separated from the substrate and heated in the second stage at 210 300 ^o C for 0.15 15 min, exposing the material at both stages to comprehensive heating.