RU2404997C2 - Method for industrial production of modified polymers and device for realising said method - Google Patents

Method for industrial production of modified polymers and device for realising said method Download PDF

Info

Publication number
RU2404997C2
RU2404997C2 RU2008140663/04A RU2008140663A RU2404997C2 RU 2404997 C2 RU2404997 C2 RU 2404997C2 RU 2008140663/04 A RU2008140663/04 A RU 2008140663/04A RU 2008140663 A RU2008140663 A RU 2008140663A RU 2404997 C2 RU2404997 C2 RU 2404997C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ozone
polymer
gas
reactive gases
reactor
Prior art date
Application number
RU2008140663/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008140663A (en
Inventor
Виктор Семенович Болдуев (RU)
Виктор Семенович Болдуев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ГРАФТ-ПОЛИМЕР"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ГРАФТ-ПОЛИМЕР" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ГРАФТ-ПОЛИМЕР"
Priority to RU2008140663/04A priority Critical patent/RU2404997C2/en
Publication of RU2008140663A publication Critical patent/RU2008140663A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2404997C2 publication Critical patent/RU2404997C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Graft Or Block Polymers (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention describes a method for industrial production of modified polymers in accordance with which a ground polymer undergoes gas-chemical modification in fluidised state using reactive gases, including inert gases and ozone as a gaseous oxidising agent and the obtained activated powder is mixed with a monomer or a group of monomers or a polymer, followed by their copolymerisation through surface-initiated polymerisation in molten stage in an extruder. The method is characterised by that gas-chemical modification is carried out at temperature not higher than 30°C and ozone concentration of 5-15 wt %, while blowing with reactive gases for 10-30 minutes, and polymerisation in the extruder is carried out at 130-230°C, while augers are rotating at 300-500 rpm, L/D of not less than 40, for synthesis of graft and block copolymers with degree of grafting of not less than 80%. The invention also describes a device for realising said method.
EFFECT: cost-effective and environmentally clean industrial method of modifying the surface of polymers with reactive gases with subsequent synthesis of graft and block copolymers through surface-initiated polymerisation.
5 cl, 4 dwg, 5 tbl, 7 ex

Description

Изобретение относится к области химии полимеров, биотехнологии, медицины и касается осуществления экологически чистого и экономически эффективного производства модифицированных полимеров в промышленных масштабах.The invention relates to the field of polymer chemistry, biotechnology, medicine, and for the implementation of environmentally friendly and cost-effective production of modified polymers on an industrial scale.

В частности, изобретение может использоваться для инновационной промышленной модификации поверхности полимеров и последующего синтеза привитых графт- и блок-сополимеров, для использования их в качестве компатибилизаторов, модификаторов ударопрочности, эластификаторов, термопластичных адгезивов, производства силанольно-привитых полиэтиленов (РЕХ-b), полимеров с повышенными барьерными и огнестойкими характеристиками, а также с целью создания композиционных материалов с уникальным набором химических и физических свойств для последующего применения их в самых различных отраслях науки и техники.In particular, the invention can be used for innovative industrial modification of the surface of polymers and subsequent synthesis of grafted graft and block copolymers, for use as compatibilizers, impact modifiers, elasticizers, thermoplastic adhesives, production of silanol-grafted polyethylene (PEX-b), polymers with increased barrier and fire-resistant characteristics, as well as with the aim of creating composite materials with a unique set of chemical and physical properties for the subsequent their general application in various branches of science and technology.

Как правило, полимерные материалы характеризуются низкими значениями поверхностной энергии, плохо смачиваются растворителями, плохо склеиваются, имеют низкую адгезию к различным поверхностям.As a rule, polymeric materials are characterized by low values of surface energy, poorly wetted by solvents, poorly stick together, and have low adhesion to various surfaces.

Помимо давно известного и широко распространенного химического метода поверхностной модификации полимеров исследуются множество и других методов, таких как: коронный разряд; ультрафиолетовое излучение, гамма-излучение, электронный луч, реактивные газы, низкотемпературная плазма.In addition to the long-known and widespread chemical method of surface modification of polymers, many other methods are being studied, such as: corona discharge; ultraviolet radiation, gamma radiation, electron beam, reactive gases, low-temperature plasma.

Одним из наиболее перспективных и современных методов модификации поверхности полимеров является модификация полимеров реактивными газами, которая позволяет изменить свойства поверхностей этих материалов в широких пределах и значительно расширить области их использования.One of the most promising and modern methods of surface modification of polymers is the modification of polymers with reactive gases, which allows you to change the properties of the surfaces of these materials in a wide range and significantly expand the scope of their use.

Экологически чистые современные газохимические методы значительно выигрывают по сравнению с химической модификацией, при которой используются такие агрессивные реагенты, как кислоты, гидроксиды, щелочноземельные металлы и их соединения и т.п.Ecologically clean modern gas-chemical methods significantly benefit in comparison with the chemical modification, which uses such aggressive reagents as acids, hydroxides, alkaline earth metals and their compounds, etc.

Под термином «реактивные газы» мы подразумеваем совокупность химически активных и инертных газов, так или иначе принимающих участие в химических реакциях в процессе модификации.By the term "reactive gases" we mean a combination of chemically active and inert gases, one way or another taking part in chemical reactions in the process of modification.

В качестве химически активных как правило используют известные газы-окислители: хлор, фтор, озон, а инертные газы могут представлять собой целый спектр газов, как уже присутствующих в атмосферном воздухе (азот, водород, окислы углерода и т.д.), так и специально введенных в реактивную газовую среду (аммиак, гелий, аргон и т.д.).As a rule, well-known oxidizing gases are used as chemically active: chlorine, fluorine, ozone, and inert gases can represent a whole range of gases already present in the atmospheric air (nitrogen, hydrogen, carbon oxides, etc.), and specially introduced into the reactive gas medium (ammonia, helium, argon, etc.).

Сравнивая процессы на базе разных газов-окислителей, можно отметить следующее.Comparing processes based on different oxidizing gases, the following can be noted.

Известны способы модификации поверхности полимеров хлоровоздушной или хлороазотной газовой смесью (патент США №5,693,714), где хлорирование с содержанием хлора -5% используется, в частности, для активации поверхности вторичной резины (порошка) с целью его дальнейшего использования в качестве наполнителя в полиуретановых или полисульфидных композициях.Known methods for modifying the surface of polymers with a chlorine-air or chlorine-nitrogen gas mixture (US Pat. No. 5,693,714), where chlorination with a chlorine content of -5% is used, in particular, to activate the surface of secondary rubber (powder) with a view to its further use as a filler in polyurethane or polysulfide compositions.

Недостатками этого процесса является его явная неэкологичность, достаточно большой расход хлора (до 40%), необходимость охлаждающей рубашки для отвода тепла из реактора и поддержания температуры 21°С, возможность утечек газа из реактора в случае нарушения герметичности, так как процесс происходит при атмосферном давлении.The disadvantages of this process are its obvious non-environmental friendliness, a sufficiently large chlorine consumption (up to 40%), the need for a cooling jacket to remove heat from the reactor and maintain a temperature of 21 ° C, the possibility of gas leaks from the reactor in case of leakage, as the process occurs at atmospheric pressure .

Известны методы обработки полимеров фторсодержащими газами для функциализации поверхности материалов, в частности для:Known methods for treating polymers with fluorine-containing gases to functionalize the surface of materials, in particular for:

(a) улучшения показателей водопроницаемости различных синтетических волокон и нетканых материалов (Патенты США №3,940,520; 3,988,491; 4,020,223);(a) improving the permeability of various synthetic fibers and non-woven materials (US Patent No. 3,940,520; 3,988,491; 4,020,223);

(b) обработки полиэфирного корда для последующего применения в шинах (Патент США №4,009,304);(b) treating the polyester cord for later use in tires (US Patent No. 4,009,304);

(c) уменьшения коэффициента трения различных натуральных и синтетических эластомеров (Патент США №3,389,098);(c) reducing the coefficient of friction of various natural and synthetic elastomers (US Patent No. 3,389,098);

(d) усиления барьерных свойств контейнеров для органических жидкостей (Патент Великобритании №1,244,971; Патенты США №2,811,469; 3,413,226; 3,992,221; 3,862,284).(d) enhancing the barrier properties of containers for organic liquids (UK Patent No. 1,244,971; US Patents No. 2,811,469; 3,413,226; 3,992,221; 3,862,284).

Кроме того, в работе Schonhom, H. et al. (Journal of Applied Polymer Science, vol. 12, pp 1231-7; 1968) описывает фторирование поверхности полиэтилена для улучшения адгезионных свойств.In addition, Schonhom, H. et al. (Journal of Applied Polymer Science, vol. 12, pp 1231-7; 1968) describes the fluorination of a polyethylene surface to improve adhesion properties.

Однако очевидно, что фтор достаточно ядовит и требует дорогостоящих газовых генераторов и очистных фильтров при выводе из процесса.However, it is obvious that fluorine is quite toxic and requires expensive gas generators and purification filters when withdrawing from the process.

Прямое фторирование имеет цепной механизм и легко может перейти в горение и взрыв. Реакция сильно экзотермична и требует больших затрат на эффективный отвод тепла из реактора. Стоимость газообразного фтора составляет более 100 $ за кг. Кроме того, некоторые сопутствующие продукты после фторирования могут негативно влиять на работу вспенивающих агентов, тем самым ограничивая область применения такой модификации.Direct fluorination has a chain mechanism and can easily go into combustion and explosion. The reaction is highly exothermic and requires large expenditures for efficient heat removal from the reactor. The cost of fluorine gas is more than $ 100 per kg. In addition, some associated products after fluorination may adversely affect the operation of blowing agents, thereby limiting the scope of such a modification.

Преимущества озона как газа-окислителя в том, что он может генерироваться из воздуха (при значительно более низкой стоимости озонаторов по сравнению с генераторами фтора), а разложение озона на выходе из процесса не требует специальных фильтров, экономически дешево и экологично (O3 разлагается в O2 в каталитическом деструкторе).The advantages of ozone as an oxidizing gas are that it can be generated from air (at a significantly lower cost of ozonizers compared to fluorine generators), and the decomposition of ozone at the exit from the process does not require special filters, it is economically cheap and environmentally friendly (O 3 decomposes O 2 in a catalytic destructor).

По сравнению с плазмохимической модификацией модификация реактивными газами имеет гораздо большую глубину проникновения, а свободно-радикальный механизм реакции закрепляет модификацию, делая ее перманентной.Compared to the plasma-chemical modification, the modification with reactive gases has a much greater penetration depth, and the free-radical reaction mechanism fixes the modification, making it permanent.

Плазмохимический процесс - более поверхностный, так как в процессе модификации происходит «расшивка» поверхностных молекулярных связей и в дальнейшем существуют коммерческие проблемы с потерей уровня поверхностной функциональности с течением времени.The plasma-chemical process is more superficial, since in the process of modification there is a “breakdown” of surface molecular bonds and further there are commercial problems with the loss of the level of surface functionality over time.

Поэтому использование озона в качестве газа-окислителя, с точки зрения экологической чистоты и экономической эффективности процесса, представляется наиболее целесообразным.Therefore, the use of ozone as an oxidizing gas, from the point of view of environmental cleanliness and economic efficiency of the process, seems most appropriate.

Способы поверхностной активации полимеров озоном или озоновоздушной смесью также находят упоминание в различных патентах, связанных с модификацией поверхности полимеров и графтингом, так, например:Methods of surface activation of polymers with ozone or an ozone-air mixture are also mentioned in various patents related to surface modification of polymers and grafting, for example:

(а) прививочная полимеризация различных мономеров на предварительно озонированные полисилоксаны, проводимая в растворе, отражена в Патентах США №№.3,008,920 и 3,070,573.(a) the graft polymerization of various monomers on pre-ozonated polysiloxanes carried out in solution is disclosed in US Patent Nos. 3,008,920 and 3,070,573.

(б) пероксидированный полимер, полученный после предварительной обработки гамма-излучением или озоном, сополимеризуют соответствующим мономером в растворе при повышенной температуре и при введении металлических ионов для ингибирования гомополимеризации мономера (Патенты США №4,311,573 и №4,589,964 или ЕР 0378511).(b) the peroxidized polymer obtained after pretreatment with gamma radiation or ozone is copolymerized with the corresponding monomer in solution at elevated temperature and with the introduction of metal ions to inhibit the homopolymerization of the monomer (US Patent Nos. 4,311,573 and 4,589,964 or EP 0378511).

Недостатком описанных способов является проведение графтинга в растворе («мокрая» газовая схема) в течение длительного времени (до нескольких часов), необходимость ингибирования гомополимеризации мономеров введением в раствор металлических ионов, длительный по времени процесс сушки материалов и выпаривания реагентов.The disadvantage of the described methods is the implementation of grafting in solution (“wet” gas scheme) for a long time (up to several hours), the need to inhibit the homopolymerization of monomers by introducing metal ions into the solution, and the process of drying materials and evaporating reagents takes a long time.

Похожим способом (по «мокрой» газовой схеме) осуществляют коагуляцию наполненных углеродом СКС латексов (Патент РФ №2293741 С1), где полученная влажная крошка наполненного каучука предварительно обезвоживается на вибросите, подвергается механическому отжиму до влажности 7-10 мас.% с последующей сушкой при температуре 105°С.In a similar way (according to the "wet" gas scheme), carbon latex-filled SCS latexes are coagulated (RF Patent No. 2293741 C1), where the obtained wet crumb of the filled rubber is pre-dehydrated on a vibrating screen, subjected to mechanical extraction to a moisture content of 7-10 wt.%, Followed by drying at temperature 105 ° C.

Из Патента РФ №2265029 С2 известен способ получения гидрофильных пористых полиолефиновых мембран с предварительной активацией поверхности полиэтилена методом озонирования. Отличительной особенностью способа является использование в качестве инициатора окислительно-восстановительной системы на основе гидропероксида (пероксида) и газообразного диоксида серы.From RF Patent No. 2265029 C2, a method is known for producing hydrophilic porous polyolefin membranes with preliminary activation of a polyethylene surface by ozonation. A distinctive feature of the method is the use as an initiator of a redox system based on hydroperoxide (peroxide) and gaseous sulfur dioxide.

Однако время озонирования при этом способе составляло 120 минут, а время барботирования газообразного диоксида серы через реакционную смесь (воды, метанола, акриловой кислоты) было не менее 2 часов при температуре 0°С и при комнатной температуре доходило до 15 часов.However, the ozonation time in this method was 120 minutes, and the time for bubbling sulfur dioxide gas through the reaction mixture (water, methanol, acrylic acid) was at least 2 hours at a temperature of 0 ° C and at room temperature reached 15 hours.

Из Патента РФ №2060882 С1 известен способ и устройство для переработки армированных резиносодержащих изделий: изношенных шин, конвейерных лент и т.д. озоносодержащим газом с концентрацией озона 0,1-10 мас.%. Армированные резиновые отходы одновременно с озонированием подвергаются сжимающим и растягивающим нагрузкам с усилием от 10 до 200 кг до достижения величин деформаций в различных частях изделия от 1 до 50%. И хотя некоторые принципы «сухой» газовой схемы: предварительно осушенный воздух, шлюзование, разложение выхлопа отработанных газов похожи с заявленным устройством, однако известный способ и устройство не применимы для целей заявленного изобретения.From the RF Patent No. 2060882 C1, a method and device for processing reinforced rubber-containing products: worn tires, conveyor belts, etc. are known. ozone-containing gas with an ozone concentration of 0.1-10 wt.%. Reinforced rubber waste simultaneously with ozonation is subjected to compressive and tensile loads with a force of 10 to 200 kg until deformations in various parts of the product reach 1 to 50%. And although some principles of the "dry" gas circuit: pre-dried air, sluice, decomposition of the exhaust gas exhaust are similar to the claimed device, however, the known method and device are not applicable for the purposes of the claimed invention.

Близкими к заявляемому изобретению являются способы и устройства, описанные в работах французских исследователей: В. Boutevin, Y.Pietrasanta and J.J.Robin, Eur. Polym. J., 27. 815 (1991); В.Boutevin, Y.Pietrasanta, M.Taha and T.Sarraf, Eur. Polym. J., 20, 875 (1984); В.Boutevin, J.J.Robin and A.Serdani, Eur. Polym. J., 28, 1507 (1992). C.Brondino, doctoral thesis. University of Montpellier II (1996). Патент США №663356401 В1, Заявка на Патент США 2004/0116610 A1.Close to the claimed invention are the methods and devices described in the works of French researchers: B. Boutevin, Y. Pietrasanta and J. J. Robin, Eur. Polym. J., 27.815 (1991); B. Boutevin, Y. Pietrasanta, M. Taha and T. Sarraf, Eur. Polym. J., 20, 875 (1984); B. Boutevin, J. J. Robin and A. Serdani, Eur. Polym. J., 28, 1507 (1992). C. Brondino, doctoral thesis. University of Montpellier II (1996). US patent No. 663356401 B1, Application for US Patent 2004/0116610 A1.

Смысл этих работ заключается в исследовании способов предварительной модификации поверхности полимера методом озонирования с последующей прививочной радикальной полимеризацией в расплаве или растворе в режиме «живых цепей» с применением стабильных свободных радикалов для получения графт- и блок-сополимеров с контролируемой степенью и структурой графтинга.The meaning of these works is to study methods for preliminary modification of the polymer surface by ozonation followed by graft radical polymerization in a melt or solution in the “live chains” mode using stable free radicals to produce graft and block copolymers with a controlled degree and structure of grafting.

Описываемый реактор для газовой модификации предназначен для «сухой» газохимической модификации озоновоздушной смесью пердварительно измельченного полимерного порошка 200-600 мкм в «псевдоожиженном» слое. Однако этот известный способ и устройства также имееют ряд существенных недостатков, а именно:The described reactor for gas modification is intended for “dry” gas-chemical modification with an ozone-air mixture of preliminarily ground polymer powder of 200-600 microns in a “fluidized bed”. However, this known method and devices also have a number of significant disadvantages, namely:

- из-за отсутствия в некоторых устройствах системы охлаждения вследствие экзотермичности озонирования температура внутри реактора увеличивалась на 2°C в минуту и при достижении температуры выше критической 55-60°С увеличение температуры идет уже на 10°С в минуту, что приводило к коалесценции и расплавлению порошка в реакторе;- due to the lack of a cooling system in some devices due to the exothermicity of ozonation, the temperature inside the reactor increased by 2 ° C per minute, and when the temperature reached a critical temperature of 55-60 ° C, the temperature increased already by 10 ° C per minute, which led to coalescence and powder melting in the reactor;

- оборудованный системой масляного охлаждения тип реактора имел контролируемую температуру не выше 40±2°С и двухслойную «рубашку», что значительно увеличивает стоимость процесса;- the reactor type equipped with an oil cooling system had a controlled temperature of no higher than 40 ± 2 ° C and a two-layer “jacket”, which significantly increases the cost of the process;

- рабочий объем реактора составлял 40 л, а время газовой модификации более 40-60 минут при производительности 17 г озона в час, что говорит лишь о «лабораторном» уровне известного процесса;- the working volume of the reactor was 40 l, and the gas modification time was more than 40-60 minutes with a productivity of 17 g of ozone per hour, which only speaks of the "laboratory" level of the known process;

- озонирование происходит при атмосферном давлении в камере (без разряжения), что безусловно приведет к утечкам озона и нарушит экологичность процесса;- ozonation occurs at atmospheric pressure in the chamber (without discharge), which will certainly lead to ozone leaks and violate the environmental friendliness of the process;

- прививочная полимеризация в растворе повторяет недостатки уже вышеупомянутых способов, а упомянутые в работах параметры экструзивного графтинга (экструдер с L/D=36 со скоростью вращения шнеков 100 об/мин) не позволяют получать промышленные партии модифицированного материала.- grafting polymerization in solution repeats the drawbacks of the above methods, and the extrusion grafting parameters mentioned in the works (extruder with L / D = 36 with screw speed of 100 rpm) do not allow to receive industrial batches of modified material.

Наиболее близким к заявленному способу является способ получения графтовых полиолефинов посредством проведения процесса пероксидирования полимера смесью 2 газов-окислителей: озона и кислорода и последующей сополимеризацией мономера с пероксидированным полимером. Этот способ отражен в Патенте США №4,443,584 от 17.04.1984.Closest to the claimed method is a method for producing graft polyolefins by carrying out a polymer peroxidation process with a mixture of 2 oxidizing gases: ozone and oxygen and subsequent copolymerization of the monomer with the peroxidized polymer. This method is reflected in US Patent No. 4,443,584 of 04/17/1984.

Однако использование смеси кислорода и озона, указанной в формуле изобретения патента US №4443584, чрезвычайно опасно и может привести к возгоранию или даже взрыву внутри реактора, что является очевидным недостатком.However, the use of the mixture of oxygen and ozone indicated in the claims of US Pat. No. 4,443,584 is extremely dangerous and can lead to a fire or even explosion inside the reactor, which is an obvious disadvantage.

В патенте США №4443584 говорится о прививке винилового мономера, имеющего по меньшей мере одну эпоксидную функциональность, что значительно сужает область применения изобретения.US Pat. No. 4,443,584 teaches the grafting of a vinyl monomer having at least one epoxy functionality, which greatly narrows the scope of the invention.

Настоящее изобретение не ограничивает перечень применимых мономеров или группы мономеров.The present invention does not limit the list of applicable monomers or groups of monomers.

В патенте США №4443584 достигнута степень прививки около 60% при концентрации озона 1,2 мас.% (или 12 мг/л), что не сопоставимо с результатом при использовании заявленного способа, а именно: не менее 80% при концентрации озона 2-15 мас.% (20-150 мг/л).In US patent No. 4443584, a grafting rate of about 60% is achieved at an ozone concentration of 1.2 wt.% (Or 12 mg / l), which is not comparable with the result when using the inventive method, namely at least 80% at an ozone concentration of 2- 15 wt.% (20-150 mg / l).

При создании данного изобретения ставилась задача разработать экономически эффективный и экологически чистый промышленный способ и устройства по модификации поверхности полимеров реактивными газами с последующим синтезом привитых графт- и блок-сополимеров методом поверхностно-инициированной полимеризации в расплаве.When creating this invention, the task was to develop a cost-effective and environmentally friendly industrial method and device for modifying the surface of polymers with reactive gases, followed by the synthesis of grafted graft and block copolymers by surface-initiated melt polymerization.

Заявленное изобретение позволяет не только преодолеть все вышеупомянутые недостатки, присущие известным способам и устройствам, но и впервые продемонстрировать уже коммерциализированный промышленный процесс.The claimed invention allows not only to overcome all the aforementioned disadvantages inherent in known methods and devices, but also to demonstrate for the first time an already commercialized industrial process.

Технический результат достигается за счет инновационной промышленной технологической схемы и параметров процесса газохимической модификации и синтеза привитых сополимеров. При этом удалось повысить безопасность и экологичность процесса, значительно расширить спектр применяемых мономеров и полимеров для производства графт- и блок-сополимеров, повысить степень прививки мономера и компатибилизации компонентов блок-сополимеровThe technical result is achieved due to the innovative industrial technological scheme and process parameters of gas-chemical modification and synthesis of grafted copolymers. At the same time, it was possible to increase the safety and environmental friendliness of the process, significantly expand the range of monomers and polymers used for the production of graft and block copolymers, increase the degree of grafting of monomer and compatibilization of the components of block copolymers

Сущность изобретения состоит в предварительном измельчении гранулированного полимера, например, в роторно-вихревой мельнице со скоростью оборотов ротора не ниже 3000 об/мин для получения тонкодисперсного полимерного порошка от 100 до 1000 мкм в зависимости от материала с одновременным удалением всех возможных металлических и неметаллических включений; функционализации полимерного порошка основанной на контролируемой модификации поверхности полимеров реактивными газами в специальном реакторе-модификаторе, где в качестве газа-окислителя используется озон при концентрации от 5 до 15 мас.%, при температуре не выше 30°С, а в качестве инертных газов - целый спектр газов, уже имеющихся в воздухе либо специально введенных в реактор, где реактивные газы продуваются в течение 10-30 минут за счет давления и разряжения через полимерный порошок, находящийся в «псевдоожиженном» состоянии, в реакторе, работающем в режиме «сухой» газовой схемы, и где озон разлагается до кислорода в каталитическом деструкторе перед выхлопом в атмосферу; в смешении активированного полимерного порошка, имеющего гидроксильные, карбоксильные, карбонильные и перекисные функциональные группы с мономером (или группой мономеров) или полимером, которые добавляются от 0,1 до 95% по весу для сополимеризации с исходным полимером методом поверхностно-инициируемой полимеризации в расплаве в двухшнековом экструдере с L/D не менее 40, при скорости вращения шнеков от 300 до 500 об/мин, при температуре от 130 до 230°С для синтеза привитых графт- и блок-сополимеров со степенью прививки не ниже 80%The essence of the invention consists in the preliminary grinding of a granular polymer, for example, in a rotary vortex mill with a rotor speed of at least 3000 rpm to obtain finely dispersed polymer powder from 100 to 1000 microns depending on the material while removing all possible metallic and nonmetallic inclusions; functionalization of polymer powder based on controlled modification of the polymer surface with reactive gases in a special modifier reactor, where ozone is used as an oxidizing gas at a concentration of 5 to 15 wt.%, at a temperature not exceeding 30 ° C, and as an inert gas, a whole spectrum of gases already in the air or specially introduced into the reactor, where reactive gases are blown for 10-30 minutes due to pressure and discharge through a polymer powder in the "fluidized" state in the reactor, p bot in the "dry" gas circuit, and wherein the ozone is decomposed to oxygen in the catalytic destructor prior to exhaust to the atmosphere; in mixing an activated polymer powder having hydroxyl, carboxyl, carbonyl and peroxide functional groups with a monomer (or a group of monomers) or a polymer, which are added from 0.1 to 95% by weight for copolymerization with the starting polymer by melt surface initiated polymerization in twin screw extruder with an L / D of at least 40, at a screw rotation speed of 300 to 500 rpm, at a temperature of 130 to 230 ° C for the synthesis of grafted graft and block copolymers with a degree of grafting of at least 80%

Сущность способа промышленного производства модифицированных полимеров и устройство для его осуществления поясняются чертежами.The essence of the method of industrial production of modified polymers and a device for its implementation are illustrated by drawings.

На фиг.1 представлена принципиальная технологическая схема газовой модификации; на фиг.2 показана принципиальная технологическая схема синтеза привитых сополимеров.Figure 1 presents a schematic flow diagram of a gas modification; figure 2 shows a schematic flow diagram of the synthesis of grafted copolymers.

Первичный гранулированный полимер 1, который может быть использован согласно изобретению, включает гомологи этилена, полученные как при низком давлении, т.е. линейный или полиэтилен высокой плотности, так и при высоком давлении, т.е. разветвленный или полиэтилен низкой плотности, аморфный атактический полипропилен, кристаллический изотактический полипропилен, сополимеры этилена с пропиленом, сополимеры этилена с винилацетатом, сверхмолекулярный полиэтилен, поливинилиденфторид, стирольные термопластэластомеры, этиленпропиленовые каучуки.The primary granular polymer 1 that can be used according to the invention includes ethylene homologues obtained as at low pressure, i.e. linear or high density polyethylene, and at high pressure, i.e. branched or low density polyethylene, amorphous atactic polypropylene, crystalline isotactic polypropylene, copolymers of ethylene with propylene, copolymers of ethylene with vinyl acetate, extra-molecular polyethylene, polyvinylidene fluoride, styrene thermoplastic elastomers, ethylene propylene rubbers.

Стандартные гранулы (3-5 мм) полимера подаются вакуум-загрузчиком или шнеком в загрузочный бункер измельчительного комплекса 2, например, роторно-вихревой мельницы, представляющей из себя механохимический реактор для синтеза тонкодисперсного полимерного порошка. Отделение возможных металлических включений осуществляется специальным магнитным сепаратором. Внутри камеры помола расположен многосекционный скоростной ротор, который, вращаясь со скоростью не ниже 3000 об/мин, способен создавать локальные вихревые потоки в камере при скоростях 250 м/сек.Standard pellets (3-5 mm) of the polymer are fed by a vacuum loader or screw into the feed hopper of the grinding complex 2, for example, a rotary vortex mill, which is a mechanochemical reactor for the synthesis of fine polymer powder. The separation of possible metallic inclusions is carried out by a special magnetic separator. Inside the grinding chamber there is a multi-section high-speed rotor, which, rotating at a speed of at least 3000 rpm, is able to create local vortex flows in the chamber at speeds of 250 m / s.

Требуемая тонина помола может легко устанавливаться с пульта управления в зависимости от вида материала и требуемой производительности и может колебаться от 100 до 1000 мкм (за один проход).The required grinding fineness can be easily set from the control panel depending on the type of material and the required productivity and can range from 100 to 1000 microns (in one pass).

Измельченный в механохимическом реакторе (вихревой мельнице) полимерный порошок 3 поступает в бункер загрузки реактора-модификатора 4. Участок газохимической модификации состоит из двух зон:The polymer powder 3 crushed in a mechanochemical reactor (vortex mill) enters the loading hopper of the modifier reactor 4. The gas-chemical modification section consists of two zones:

а) Озоновоздушная подготовка 5(a) Ozone-air preparation 5

б) Реактор-модификатор 4.b) Modifier reactor 4.

Синтез газа-окислителя происходит из атмосферного воздуха, а отработанный поток газов разлагается каталитическим деструктором до кислорода и выбрасывается в атмосферуThe oxidizing gas synthesis occurs from atmospheric air, and the exhaust gas stream is decomposed by a catalytic destructor to oxygen and emitted into the atmosphere

Для озоновоздушной подготовки используется комплекс 5 с генератором озона, осушителем воздуха с системой фильтров и ресивером, спиральным безмасленным компрессором.For ozone-air preparation complex 5 is used with an ozone generator, an air dryer with a filter system and a receiver, a scroll oil-free compressor.

Основные особенности оборудования:The main features of the equipment:

- Компьютерные (сенсорные) установки всех параметров процесса (концентрации озона, давления газа, степени осушки воздуха - точки росы и т.д.). Генератор озона обеспечивает почти 100% синтез кислорода из воздуха в озон, компрессор обеспечивает высокую степень чистоты воздуха (без примесей и масел с встроенным охладителем воздуха) и сушка обеспечивает точку росы до -70С.- Computer (sensory) settings of all process parameters (ozone concentration, gas pressure, degree of air drying - dew points, etc.). The ozone generator provides almost 100% oxygen synthesis from air to ozone, the compressor provides a high degree of air purity (without impurities and oils with an integrated air cooler) and drying provides a dew point of -70 ° C.

- Долговечные электроды (из высокотехнологичной керамики) (в аналогах в основном используется кварцевое стекло).- Long-life electrodes (from high-tech ceramics) (quartz glass is mainly used in analogues).

- Бесшумность в работе.- Quiet operation.

- Полная безопасность газовой схемы и обслуживания аппаратов.- Complete safety of the gas circuit and maintenance of the apparatus

- Компактность и малый вес оборудования.- Compact and lightweight equipment.

Для транспортировки озоновоздушной смеси используются гибкие металлорукава с оплеткой из нержавеющей стали 16.For transporting the ozone-air mixture, flexible metal hoses with a stainless steel braid 16 are used.

Для обеспечения быстрой загрузки и выгрузки материала и герметичности шлюзования предусматриваются надежные шиберные затворы. Смеситель-реактор 4 выполнен из нержавеющей стали. Полностью герметичен. Имеет в верхней части две быстросъемные крышки для периодической очистки камеры, если есть необходимость.To ensure quick loading and unloading of material and tightness of locking, reliable slide gates are provided. The mixer-reactor 4 is made of stainless steel. Completely sealed. It has two quick-release covers at the top for periodic cleaning of the camera, if necessary.

Перемешивающие элементы могут быть в виде противоточных лент, плугов или лопаток, обеспечивающих постоянную концентрацию материала в области разгрузки и создания «псевдоожиженного слоя» при перемешивании порошка. Озоновоздушная смесь продувается через порошок (снизу вверх). Также предусмотрен ввод любых специальных газов в реактор (при необходимости). В зоне смесительной камеры избыточного давления нет, напротив, создается некоторое разряжение за счет большего диаметра (выхлопа) и вентилятора (вытяжного). Перед вытяжным вентилятором монтируется деструктор 6 с каталитическим порошком для разложения озона.The mixing elements can be in the form of countercurrent tapes, plows or blades, providing a constant concentration of material in the unloading area and creating a "fluidized bed" when mixing the powder. The ozone-air mixture is blown through the powder (bottom to top). The introduction of any special gases into the reactor (if necessary) is also provided. In the zone of the mixing chamber there is no excess pressure, on the contrary, a certain pressure is created due to the larger diameter (exhaust) and fan (exhaust). In front of the exhaust fan, a destructor 6 is mounted with a catalytic powder for decomposition of ozone.

Несмотря на экзотермичный характер процесса озонирования, температура внутри реактора не повышается выше +30°С, что гарантируется правильно смонтированной «сухой» газовой схемой. ПДК озона в рабочем секторе, где располагается оборудование, контролируется датчиком газоанализатора.Despite the exothermic nature of the ozonation process, the temperature inside the reactor does not rise above + 30 ° C, which is guaranteed by a correctly mounted “dry” gas circuit. The maximum concentration limit for ozone in the working sector where the equipment is located is controlled by a gas analyzer sensor.

Модификацию полимеров реактивными газами можно представить как контролируемый процесс окисления поверхностной части полимера.Modification of polymers with reactive gases can be represented as a controlled process of oxidation of the surface of the polymer.

Эта реакция протекает по свободно радикальному механизму. Нестабильные соединения «озониды», взаимодействуя с молекулярной решеткой полимера, образуют свободные радикалы и гидропероксиды. Свободные радикалы, в свою очередь взаимодействуя с инертными газами в газовой смеси, формируют функциональные полярные группы на поверхности полимера: гидроксильные (НО-), карбоксильные (НООС-), карбонильные (-С=О-), перекисные (НОО-), аминные (NH2-) и т.д. (набор и химическая природа групп определяется спектром инертных газов, занятых в реакции.This reaction proceeds according to a free radical mechanism. Unstable compounds "ozonides", interacting with the molecular lattice of the polymer, form free radicals and hydroperoxides. Free radicals, in turn, interacting with inert gases in the gas mixture, form functional polar groups on the surface of the polymer: hydroxyl (HO-), carboxyl (HOOO-), carbonyl (-C = O-), peroxide (HO-), amine (NH 2 -) etc. (the set and chemical nature of the groups is determined by the spectrum of inert gases involved in the reaction.

Химически активные функциональные группы, образованные на поверхности полимера, позволяют провести практически любую реакцию присоединения (сополимеризации), а гидропероксиды осуществляют химическую сшивку (cross-linking) с образованием ковалентных и водородных связей. Что особенно важно в этом процессе, так это то, что гидропероксидные и пероксидные группы получаются уже «иммобилизованными» (закрепленными) на поверхности в верхнем слое полимера. Это является неоспоримым преимуществом, особенно при проведении реакций прививочной полимеризации по свободно радикальному механизму. В этом случае не требуется использовать радикальные перекисные или азоинициаторы.Chemically active functional groups formed on the polymer surface allow practically any addition (copolymerization) reaction, and hydroperoxides carry out chemical cross-linking with the formation of covalent and hydrogen bonds. What is especially important in this process is that the hydroperoxide and peroxide groups are already “immobilized” (fixed) on the surface in the upper polymer layer. This is an indisputable advantage, especially when carrying out inoculation polymerization reactions according to the free radical mechanism. In this case, it is not required to use radical peroxides or azo initiators.

Сравнительный анализ ИК-спектров образцов модифицированного полиэтилена (фиг.3-4) показал наличие характеристической полосы карбоксильных групп (1726 см-1), количественное определение которых было определено методом химического титрования. В образце озонированного ПЭ имеется характеристическая полоса внеплоскостных деформационных колебаний С-Н (888 см-1) при RR1C=CH2 группе, однако интенсивность этой полосы в несколько раз меньше интенсивности такой полосы в образце исходного ПЭ, поскольку при озонировании большинство винилиденовых групп расходуется в результате их взаимодействия с озоном.A comparative analysis of the IR spectra of samples of modified polyethylene (Figs. 3-4) showed the presence of a characteristic band of carboxyl groups (1726 cm -1 ), the quantitative determination of which was determined by chemical titration. The ozonized PE sample has a characteristic band of CH off-plane deformation vibrations (888 cm -1 ) at the RR 1 C = CH 2 group, however, the intensity of this band is several times lower than the intensity of such a band in the initial PE sample, since most vinylidene groups are ozonized consumed as a result of their interaction with ozone.

На фиг.4 приведены ИК-спектры модифицированных ПЭ с полной расшифровкой характерных полос (см-1):Figure 4 shows the IR spectra of modified PE with a complete decoding of the characteristic bands (cm -1 ):

719-721 - маятниковые колебания СН2-групп719-721 - pendulum oscillations of CH 2 groups

1302 - крутильные колебания СН2-групп1302 - torsional vibrations of CH 2 groups

1375-7 - веерные колебания CH2-групп1375-7 - fan vibrations of CH 2 groups

1466-8 - деформационные ножничные колебания СН2-групп1466-8 - deformation scissor vibrations of CH 2 groups

1645 - валентные колебания С=О групп1645 - stretching vibrations of C = O groups

1726 - валентные колебания С-ООН карбоксильных групп1726 - stretching vibrations of C-UN carboxyl groups

1898 - обертон маятниковых колебаний СН2-групп (731+1170)1898 - overtone of the pendulum oscillations of the CH 2 groups (731 + 1170)

2021 - обертон маятниковых и крутильных колебаний СН2-групп (720+1302)2021 - overtone of pendulum and torsional vibrations of CH 2 groups (720 + 1302)

2667 - обертон веерных и крутильных колебаний СН2-групп (1375+1302)2667 - overtone of fan and torsional vibrations of CH 2 groups (1375 + 1302)

2846 - 50 - симметричные валентные колебания С-Н СН2-групп2846 - 50 - symmetric stretching vibrations of CH CH 2 groups

2904 - 18 - асимметричные валентные колебания С-Н СН2-групп2904 - 18 - asymmetric stretching vibrations of C-H CH 2 groups

3662 - валентные колебания О-Н гидроксильных групп.3662 — stretching vibrations of OH hydroxyl groups.

Кроме того, поскольку не только перекисные группы иммобилизованы или «якорно закреплены» на активированой поверхности, но и другие вышеуказанные группы, то это дает возможность «иммобилизовать» и инициаторы иного типа, например катионные, анионные, «стабильные свободные радикалы» - нитроксиды. Это открывает широкие возможности для успешного осуществления различных механизмов прививочной полимеризации (графтинга).In addition, since not only the peroxide groups are immobilized or “anchored” on the activated surface, but also the other groups mentioned above, this makes it possible to “immobilize” other types of initiators, such as cationic, anionic, “stable free radicals” - nitroxides. This opens up great opportunities for the successful implementation of various mechanisms of grafting polymerization (grafting).

Поверхностно-модифицированный полимерный порошок 7 смешивается с мономером (группой мономеров) или полимером 8 в скоростном планетарно-шнековом смесителе 9, поступает в бункер экструдера 10, где сополимеризуется в расплаве, с дальнейшей грануляцией, проходит через вибросито и на упаковку. В экструзионной линии может быть предусмотрена зона вакумирования и зона ввода микродобавок.The surface-modified polymer powder 7 is mixed with a monomer (group of monomers) or polymer 8 in a high-speed planetary screw mixer 9, enters the hopper of the extruder 10, where it is copolymerized in the melt, with further granulation, passes through a vibrating screen and onto the packaging. In the extrusion line, a vacuum zone and a microadditive input zone may be provided.

В качестве мономеров могут быть использованы ненасыщенные моно- и поликарбоновые кислоты и их ангидриды, такие как малеиновая, фумаровая, итаконовая, акриловая, метакриловая, полиакриловая кислоты, малеиновый, итаконовый ангидриды, мономеры винилового ряда: стирол, акрилонитрил, метилакрилат, метилметакрилат, эфиры акрилатов, глицидилметакрилат и другие, кремнеорганические соединения (силаны), такие как винилтриметоксисилан, винилтриэтоксисилан, аминосиланы, глицидосиланы, меркаптосиланы и т.п., а также изоцианаты, амины, сульфиды, фенолы и другие.As monomers, unsaturated mono- and polycarboxylic acids and their anhydrides, such as maleic, fumaric, itaconic, acrylic, methacrylic, polyacrylic acids, maleic, itaconic anhydrides, vinyl monomers: styrene, acrylonitrile, methyl acrylate, methyl , glycidyl methacrylate and other organosilicon compounds (silanes) such as vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, aminosilanes, glycidosilanes, mercaptosilanes and the like, as well as isocyanates, amines, sulfides, pheno s and others.

В качестве полимеров для производства блок-сополимеров могут быть использованы все виды полиолефинов, полиамидов, полиэфиров, поликарбонатов, полистиролов, а также сополимеры: САН (стиролакрилонитрил), АБС (акрилонитрилбутадиенстирол), стирольные термопластэластомеры и другие, которые добавляются от 0,1 до 95% по весу для сополимеризации с исходным полимером методом поверхностно-инициируемой полимеризации в расплаве в двушнековом экструдере 10 с L/D не менее 40, скорости вращения шнеков от 300 до 500 об/мин, при температуре от 130 до 230°С для синтеза привитых графт- и блок-сополимеров 11 со степенью прививки не ниже 80%.As polymers for the production of block copolymers, all types of polyolefins, polyamides, polyesters, polycarbonates, polystyrenes can be used, as well as copolymers: SAN (styrene acrylonitrile), ABS (acrylonitrile butadiene styrene), styrene thermoplastic elastomers and others, which add from 0.1 to 95 % by weight for copolymerization with the starting polymer by surface initiated melt polymerization in a twin screw extruder 10 with an L / D of at least 40, screw speeds from 300 to 500 rpm, at a temperature of from 130 to 230 ° C for synthesis and grafted graft and block copolymers 11 with a degree of grafting of at least 80%.

Основные этапы поверхностно-инициированной полимеризации:The main stages of surface-initiated polymerization:

- Модификация поверхности полимера для образования химически активных реакционноспособных групп (или "графтовых сайтов").- Modification of the polymer surface to form chemically active reactive groups (or "graft sites").

- "Иммобилизация" инициатора полимеризации на поверхности полимера.- "Immobilization" of the polymerization initiator on the surface of the polymer.

- Инициирование полимеризации с ростом цепи из «графтового сайта» с поверхности полимера.- Initiation of polymerization with chain growth from the “graft site” from the polymer surface.

Метод поверхностно-инициированной полимеризации имеет неоспоримые преимущества в сравнении со стандартным процессом прививочной полимеризации, основанным на химических или физических сорбционных методах, без «иммобилизации» инициатора. Эти преимущества следующие:The surface-initiated polymerization method has undeniable advantages in comparison with the standard grafting polymerization process based on chemical or physical sorption methods without the “immobilization” of the initiator. These benefits are as follows:

- Высокая плотность графтинга (полимерной "щетки").- High density grafting (polymer "brush").

- Контролируемая поверхностная энергия и поверхностная химия.- Controlled surface energy and surface chemistry.

- Широкий выбор методов инициации: свободно радикальный, катионный, анионный, режим «живых цепей» и т.д.- A wide selection of initiation methods: free radical, cationic, anionic, “living chains” mode, etc.

- Возможность синтеза инновационных материалов (графт- и блок-сополимеров, гибридов, наноматериалов)- The ability to synthesize innovative materials (graft and block copolymers, hybrids, nanomaterials)

Поверхностно-инициируемую полимеризацию можно осуществлять на механохимическом аппарате шнекового типа, в частности на аппарате, выбранном из ряда: двухшнековый экструдер с однонаправленным вращением шнеков, двухшнековый экструдер с противоположно направленным вращением шнеков, двухшнековый экструдер с набором кулачков различного типа, например транспортные, запирающие, перетирающие.Surface-initiated polymerization can be carried out on a screw-type mechanochemical device, in particular on a device selected from: a twin-screw extruder with unidirectional rotation of the screws, a twin-screw extruder with oppositely directed rotation of the screws, a twin-screw extruder with a set of cams of various types, for example, transport, locking, locking .

Методики измеренийMeasurement procedures

1. Количество привитых карбоксильных групп в сополимере определяли по известной методике (пат. США №3862266, 1975 или пат. США №4506056).1. The number of grafted carboxyl groups in the copolymer was determined by a known method (US Pat. US No. 3862266, 1975 or US Pat. US No. 4506056).

Содержание карбоксильных групп в модифицированном полимере определяли химическим титрованием по следующей методике. -1,5 г привитого сополимера помещали в 250 мл колбу Эрленмейера и растворяли образец в 75 мл ксилола при нагревании. Кипятили с обратным холодильником в течение 30 мин. Охлаждали раствор до 75°С и добавляли 5 мл стандартного 0,1 N КОН (избыток): методика №1 (в воде), методика №2 (в изопропаноле). Кипятили 45 минут (для проведения реакции омыления), охлаждали и титровали непрореагировавшую КОН - методика №1 (0,05N H2SO4 в воде), методика №2 (0,05N СН3СООН в ксилоле) до кислой среды по фенолфталеину (изменение розовой окраски на бесцветную). Для расчета использовали следующее уравнение:The content of carboxyl groups in the modified polymer was determined by chemical titration according to the following procedure. -1.5 g of the grafted copolymer was placed in a 250 ml Erlenmeyer flask and the sample was dissolved in 75 ml of xylene with heating. Refluxed for 30 minutes. The solution was cooled to 75 ° C and 5 ml of standard 0.1 N KOH (excess) was added: Method No. 1 (in water), Method No. 2 (in isopropanol). Boiled for 45 minutes (for the saponification reaction), cooled and titrated the unreacted KOH - Method No. 1 (0.05N H 2 SO 4 in water), Method No. 2 (0.05N CH 3 COOH in xylene) to an acidic medium using phenolphthalein ( change of pink color to colorless). For the calculation, the following equation was used:

Figure 00000001
Figure 00000001

где N1, V1 - нормальность и объем КОН,where N 1 , V 1 - normality and volume of KOH,

N2, Y2 - нормальность и объем кислоты,N 2 , Y 2 - normality and volume of acid,

А - содержание СООН-групп в мас.%,And the content of COOH groups in wt.%,

а - навеска полимера.a - a sample of the polymer.

2. Степень прививки малеинового ангидрида определяли по следующей формуле:2. The degree of inoculation of maleic anhydride was determined by the following formula:

Степень прививки (%)=(а×98×100):(в×45×2), гдеThe degree of vaccination (%) = (a × 98 × 100) :( in × 45 × 2), where

а - содержание привитых карбоксильных групп в сополимере (в %),a - the content of grafted carboxyl groups in the copolymer (in%),

в - количество (в %) МА в исходной реакционной смеси,in - the amount (in%) of MA in the initial reaction mixture,

98 - г-моль МА,98 - g mol of MA,

45 - г-моль карбоксильной группы.45 - g-mol of carboxyl group.

3. Количество пероксидных групп в модифицированных образцах определяли по ГОСТ 146183 -78.3. The number of peroxide groups in the modified samples was determined according to GOST 146183 -78.

0,2-2 г анализируемого вещества (в зависимости от содержания перекиси) взвешивают, результат взвешивания в граммах записывают до четвертого десятичного знака, помещают в колбу, приливают цилиндром 10 см3 ледяной уксусной кислоты и добавляют 2 г двууглекислого натрия. Как только прекращается выделение пузырьков углекислого газа, колбу закрывают пробкой, помещают в темное место на 10-15 мин и затем наливают 2 см3 насыщенного раствора йодистого калия. При определении гидроперекисей колбу помещают в темное место на 15-60 мин (в зависимости от строения перекиси). Затем содержимое колбы разбавляют 50 см3 воды и титруют выделившийся йод раствором тиосульфата натрия, применяя в качестве индикатора раствор крахмала. Параллельно проводят контрольный опыт.0.2-2 g of the analyte (depending on the peroxide content) is weighed, the weighing result is recorded in grams to the fourth decimal place, placed in a flask, added with a cylinder of 10 cm 3 of glacial acetic acid and 2 g of sodium bicarbonate are added. As soon as the emission of carbon dioxide bubbles ceases, the flask is closed with a stopper, placed in a dark place for 10-15 minutes and then 2 cm 3 of a saturated solution of potassium iodide are poured. When determining hydroperoxides, the flask is placed in a dark place for 15-60 minutes (depending on the structure of the peroxide). Then, the contents of the flask are diluted with 50 cm 3 of water and the iodine released is titrated with sodium thiosulfate solution using a starch solution as an indicator. In parallel, a control experiment is carried out.

Массовую долю перекиси (X) в процентах вычисляют по формулам при титровании 0,01 моль/дм3 растворомThe mass fraction of peroxide (X) in percent is calculated by the formulas for titration with 0.01 mol / dm 3 solution

Figure 00000002
Figure 00000002

где V - объем точно 0,01 моль/дм3 раствора тиосульфата натрия, израсходованный на титрование йода в рабочем опыте, см3;where V is the volume of exactly 0.01 mol / dm 3 of a sodium thiosulfate solution spent on titration of iodine in a working experiment, cm 3 ;

V1 - объем точно 0,01 моль/дм3 раствора тиосульфата натрия, израсходованный на титрование йода в контрольном опыте, см3;V 1 - the volume is exactly 0.01 mol / dm 3 of a sodium thiosulfate solution spent on titration of iodine in a control experiment, cm 3 ;

М - молекулярная масса перекиси;M is the molecular weight of peroxide;

m - масса навески вещества, г.m is the mass of the sample, g

4. Показатель текучести расплава (ПТР, г/10мин) определяли на установке ИИРТ-2 методом продавливания расплава полимера через капилляр диаметром В=2,09-10" м и длиной L=8-10"3 м при температуре 190°С и нагрузке 2,16 кг и 6,85 кг. Значение ПТР рассчитывали по уравнению4. The melt flow rate (MFR, g / 10 min) was determined on the IIRT-2 installation by forcing the polymer melt through a capillary with a diameter of B = 2.09-10 "m and a length of L = 8-10" 3 m at a temperature of 190 ° C and the load of 2.16 kg and 6.85 kg. The MFI value was calculated by the equation

ПТР=600-М/т,MF = 600-M / t,

где т - промежуток времени между срезами прутка (с), М - масса прутка (г). Показания усредняли по 5 значениям.where t is the time interval between the sections of the bar (s), M is the mass of the bar (g). Indications were averaged over 5 values.

5. Сила адгезионных связей между алюминиевой фольгой и модифицированным ПЭНП, а также необработанным ПЭНП (сравнительный пример) измерена на ламинатах Al-полимер-Аl, отпрессованных при 140°С и давлении 3-5 МПа по известной методике (пат. США №4506056, 1985). Аналогичные ламинаты приготовлены на ткани и испытаны по такой же методике.5. The strength of the adhesive bonds between the aluminum foil and the modified LDPE, as well as untreated LDPE (comparative example) was measured on Al-polymer-Al laminates pressed at 140 ° C and a pressure of 3-5 MPa according to a known method (US Pat. No. 4,550,556, 1985). Similar laminates are prepared on fabric and tested using the same procedure.

Физико-механические характеристики определены на образцах в виде лопаток, отпрессованных при температуре 180-200°С и давлении 3-6 МПа согласно ГОСТ 11262-80 (СТ СЭВ 1199-78).Physico-mechanical characteristics are determined on the samples in the form of blades pressed at a temperature of 180-200 ° C and a pressure of 3-6 MPa according to GOST 11262-80 (ST SEV 1199-78).

6. Определение степени сшивки полимера6. Determination of the degree of crosslinking of the polymer

Экстракция несшитого полимера проводилась кипящим о-ксилолом в аппарате Сокслета в течение 5 часов. Использовались 4 аппарата Сокслета. Образцы нарезались кусочками 5×5×3 мм и помещались в пакеты из фильтрованной бумаги (по 2 пакета каждого образца). Образцы высушивались на воздухе до постоянного веса.Extraction of the non-crosslinked polymer was carried out with boiling o-xylene in a Soxhlet apparatus for 5 hours. Used 4 Soxhlet apparatus. Samples were cut into pieces of 5 × 5 × 3 mm and placed in bags of filtered paper (2 bags of each sample). Samples were air dried to constant weight.

7. Определение газопроницаемости по кислороду7. Determination of gas permeability by oxygen

Образцы блок-сополимеров измерялись при комнатной температуре (22-24°С) с использованием прибора для измерения проницаемости кислорода «Ox-Tran 100» (производства США).Samples of block copolymers were measured at room temperature (22-24 ° C) using an Ox-Tran 100 oxygen production instrument (manufactured in the USA).

В табл.1 цифры после обозначений полиолефина ПЭНП означают продолжительность озонирования.In table 1, the numbers after the designations of the LDPE polyolefin indicate the duration of ozonation.

В табл.2 представлены степень прививки и сила адгезии для модифицированных полиэтиленов (примеры 1-3), немодифицированного и по известному способу ПЭНД.Table 2 shows the degree of grafting and adhesion strength for modified polyethylenes (examples 1-3), unmodified and by the known method of HDPE.

В табл.3 - сравнительные данные по адгезионным свойствам модифицированного ПП (пример 4), немодифицированного ПП и по известному способу.In table 3 - comparative data on the adhesive properties of the modified PP (example 4), unmodified PP and the known method.

В табл.4 - сравнительная таблица физико-механических испытаний сополимера SAN«LURAN 378P» (немодифицированного и модифицированного блок-сополимером EVA-b-SAN (Пример 5).Table 4 is a comparative table of physical and mechanical tests of the SAN copolymer "LURAN 378P" (unmodified and modified with EVA-b-SAN block copolymer (Example 5).

В табл.5 - сравнительные данные по испытаниям силанольно-привитых полиэтиленов (РЕХ-b) (пример 15), немодифицированного ПЭ и по импортным аналогам (Taborex).In table 5 - comparative data on testing silanol-grafted polyethylene (PEX-b) (example 15), unmodified PE and foreign analogues (Taborex).

В табл.6 - сравнительные данные по испытаниям на кислородную проницаемость для блок-сополимера HDPE-b-PVOH (пример 6) в сравнении с импортными EVOH "Soarnol" (этиленвинилалколголь), ориентированным ПЭТ(«Mylar») и полиамидом 6 ("Nylon 6").Table 6 shows the comparative oxygen permeability test data for the HDPE-b-PVOH block copolymer (Example 6) compared to imported EVOH Soarnol (ethylene vinylalkolgol) oriented PET (Mylar) and polyamide 6 (Nylon 6 ").

Изобретение может быть проиллюстрировано следующими примерами.The invention can be illustrated by the following examples.

Пример 1-3Example 1-3

Синтез графт-сополимеров на базе полиэтиленов посредством прививочной полимеризации малеинового ангидрида на предварительно активированный реактивными газами полиолефин.Synthesis of polyethylene-based graft copolymers by graft polymerization of maleic anhydride onto a polyolefin preactivated by reactive gases.

Испытывались следующие полиолефины:The following polyolefins were tested:

Линейный ПЭНП 5118Q, ПЭНП 158, ПЭВП 277Linear LDPE 5118Q, LDPE 158, HDPE 277

Предвартельно измельченный в вихревой мельнице «Авалонг» 300 мкм, порошки полиолефинов в количестве 50 кг, обрабатывался озоновоздушной смесью в реакторе-модификаторе «Графт-Полимер» при температуре 25°С, рабочем давлении газа 2.5 бара, производительности озонатора CFS-7 «Озония» 250 г О3/час, концентрации озона 8 мас.%, в течение 10 минут в «псевдоожиженном слое».Pre-crushed in an Avalong vortex mill 300 μm, powders of polyolefins in the amount of 50 kg were treated with an ozone-air mixture in a Graft-Polymer modifier reactor at a temperature of 25 ° C, a working gas pressure of 2.5 bar, and an ozonizer capacity of CFS-7 Ozonia 250 g O3 / hour, ozone concentration of 8 wt.%, For 10 minutes in the "fluidized bed".

Далее активированный порошок смешивался с 1% по весу малеинового ангидрида в планетарно-шнековом скоростном смесителе «СПШ-50» в течение 10 минут и смесь сополимеризовали в расплаве в двухшнековом экструдере «CYKF» с L/D=40, диаметр шнека =42 мм, при скорости вращения шнеков 350 об/мин с 11 температурными зонами, с температурой процесса 130-220°С. Конечным продуктом реакции являлись гранулы привитого сополимера, содержащие до 0.75% привитых карбоксильных групп, со степенью прививки не менее 80%, см. табл.2, 3Next, the activated powder was mixed with 1% by weight of maleic anhydride in a SPSh-50 planetary screw speed mixer for 10 minutes and the mixture was melt copolymerized in a CYKF twin-screw extruder with L / D = 40, screw diameter = 42 mm, at a screw rotation speed of 350 rpm with 11 temperature zones, with a process temperature of 130-220 ° C. The final reaction product was grafted copolymer granules containing up to 0.75% grafted carboxyl groups, with a grafting degree of at least 80%, see Tables 2, 3

Пример 4Example 4

Синтез графт-сополимера полипропилена ПП марки 01П посредством прививочной полимеризации малеинового ангидрида на предварительно активированный реактивными газами ПП.Synthesis of graft copolymer of polypropylene PP grade 01P by grafting polymerization of maleic anhydride on a pre-activated reactive gas PP.

Предвартельно измельченный в вихревой мельнице «Авалонг» 300 мкм порошок пропилена марки 01П в количестве 50 кг обрабатывался озоновоздушной смесью в реакторе-модификаторе «Графт-Полимер» при температуре 25°С, рабочем давлении газа-2.5 бара, производительности озонатора CFS-7 «Озония» 250 г О3/час, концентрации озона 6 мас.% в течение 10 минут в «псевдоожиженном слое».A 50 kg propylene powder of grade 01P grade in the amount of 50 kg, preliminarily crushed in an Avalong vortex mill, was treated with an ozone-air mixture in a Graft-Polymer modifier reactor at a temperature of 25 ° C, a working gas pressure of 2.5 bar, and an ozonizer capacity of CFS-7 Ozonia "250 g O3 / hour, ozone concentration of 6 wt.% For 10 minutes in the" fluidized bed ".

Далее активированный порошок смешивался с 1% по весу малеинового ангидрида в планетарно-шнековом скоростном смесителе «СПШ-50» в течение 10 минут, и смесь сополимеризовали в расплаве в двухшнековом экструдере «CYKF» с L/D=40, диаметр шнека =42 мм, при скорости вращения шнеков 350 об/мин с 11 температурными зонами, с температурой процесса 180-250°С. Конечным продуктом реакции являлись гранулы привитого сополимера со степенью прививки не менее 80%, см. табл.1, 2Next, the activated powder was mixed with 1% by weight of maleic anhydride in a SPSh-50 planetary screw speed mixer for 10 minutes, and the mixture was melt copolymerized in a CYKF twin-screw extruder with L / D = 40, screw diameter = 42 mm at a screw rotation speed of 350 rpm with 11 temperature zones, with a process temperature of 180-250 ° C. The final reaction product was grafted granules of a graft copolymer with a grafting degree of at least 80%, see Tables 1, 2

Сравнительные данные по адгезионным свойствам модифицированных и немодифицированных полиолефинов, а также согласно известному способу (патент РФ 2068421) представлены в табл.2, 3.Comparative data on the adhesive properties of the modified and unmodified polyolefins, as well as according to the known method (RF patent 2068421) are presented in table 2, 3.

Пример 5Example 5

Синтез блок-сополимера этиленвинилацетата и стиролакрилонитрила EVA-b-SAN для эластификации и упрочнения SAN, предвартельно измельченный в вихревой мельнице «Авалонг» 300 мкм порошок сэвилена (этиленвинилацетата) с содержанием VA=24-26% в количестве 50 кг обрабатывался озоновоздушной смесью в реакторе-модификаторе «Графт-Полимер» при температуре 25°С, рабочем давлении газа-2.5 бара, производительности озонатора CFS-7 «Озония» 250 г О3/час, концентрации озона 8% в течение 10 минут в «псевдоожиженном слое».The synthesis of a block copolymer of ethylene vinyl acetate and styrene acrylonitrile EVA-b-SAN for SAN elasticization and hardening, preliminarily ground in a Avalong vortex mill 300 μm powder of sevylene (ethylene vinyl acetate) with a content of VA = 24-26% in an amount of 50 kg was treated with an ozone-air mixture Graft-Polymer modifier at a temperature of 25 ° C, a working gas pressure of 2.5 bar, a CFS-7 ozonizer productivity of 250 g O3 / hour, an ozone concentration of 8% for 10 minutes in a "fluidized bed".

Далее активированный порошок смешивался с предварительно измельченным 300 мкм порошком SAN (стиролакрилонитрила) в планетарно-шнековом скоростном смесителе «СПШ-50» в течение 10 минут в соотновшении EVA/SAN=90/10, и смесь сополимеризовали в расплаве в двухшнековом экструдере «CYKF» с L/D=40, диаметр шнека =42 мм, при скорости вращения шнеков 350 об/мин с 11 температурными зонами, с температурой процесса 160-180°С.Then, the activated powder was mixed with pre-ground 300 μm SAN (styrene acrylonitrile) powder in a SPSh-50 planetary screw mixer for 10 minutes in the ratio EVA / SAN = 90/10, and the mixture was melt copolymerized in a CYKF twin-screw extruder with L / D = 40, screw diameter = 42 mm, at a screw rotation speed of 350 rpm with 11 temperature zones, with a process temperature of 160-180 ° C.

Конечным продуктом реакции являются гранулы блок-сополимера. Сравнительные результаты физико-механических испытаний сополимера SAN«LURAN 378P» (немодифицированного и модифицированного блок-сополимером EVA-b-SAN («Графт-Полимер») приведены в табл.4.The final reaction product is the block copolymer granules. Comparative results of physical and mechanical tests of the SAN copolymer “LURAN 378P” (unmodified and modified with the EVA-b-SAN block copolymer (“Graft-Polymer”) are given in Table 4.

Пример 6Example 6

Синтез силанольно-привитого полиэтилена (РЕХ-b)Synthesis of silanol-grafted polyethylene (PEX-b)

Предвартельно измельченный в вихревой мельнице «Авалонг» 300 мкм порошок полиэтилена марки ПЭВП 276 в количестве 50 кг обрабатывался озоновоздушной смесью в реакторе-модификаторе «Графт-Полимер» при температуре 25°С, рабочем давлении газа-2.5 бара, производительности озонатора CFS-7 «Озония» 250 г О3/час, концентрации озона 6 масс.%, в течении 10 минут в «псевдоожиженном слое».A powder of PEVP 276 grade polyethylene powder in the amount of 50 kg, preliminarily crushed in an Avalong vortex mill, 300 μm, was treated with an ozone-air mixture in a Graft-Polymer modifier reactor at a temperature of 25 ° C, a working gas pressure of 2.5 bar, and a CFS-7 ozonizer capacity Ozonium "250 g O3 / hour, ozone concentration of 6 wt.%, For 10 minutes in the" fluidized bed ".

Далее активированный порошок смешивался с 2% по весу винилтриметоксисиланом в планетарно-шнековом скоростном смесителе «СПШ-50» в течение 10 минут, и смесь сополимеризовали в расплаве в двухшнековом экструдере «CYKF» с L/D=40, диаметр шнека =42 мм, при скорости вращения шнеков 350 об/мин с 11 температурными зонами, с температурой процесса 130-220°С. Конечным продуктом реакции являлись гранулы силанольно-привитого сополимера полиэтилена и VTMOS (винилтриметоксисилана). Полученный привитой сополимер совместно с различными катализаторами сшивки (по технологии «Сиоплас») использовался для производства сшитого полиэтилена для труб горячего водоснабжения. Степень сшивки соответствует ГОСТам для данного вида продукции и составляет 65-75%, см. табл 5, что косвенно подтверждает эффективность прививки VTMOS (винилтриметоксисилана) на полиэтилен.Next, the activated powder was mixed with 2% by weight of vinyltrimethoxysilane in a SPSh-50 planetary screw speed mixer for 10 minutes, and the mixture was melt copolymerized in a CYKF twin screw extruder with L / D = 40, screw diameter = 42 mm, at a screw rotation speed of 350 rpm with 11 temperature zones, with a process temperature of 130-220 ° C. The final reaction product was granules of a silanol-grafted copolymer of polyethylene and VTMOS (vinyltrimethoxysilane). The resulting grafted copolymer together with various crosslinking catalysts (according to the Sioplas technology) was used to produce crosslinked polyethylene for hot water pipes. The degree of crosslinking corresponds to GOSTs for this type of product and is 65-75%, see table 5, which indirectly confirms the effectiveness of grafting VTMOS (vinyltrimethoxysilane) on polyethylene.

Пример 7Example 7

Синтез блок-сополимера с повышенными барьерными свойствами на базе ПЭВП марки 276 и поливинилового спирта марки ВС-05 (производства Тайвань)Synthesis of a block copolymer with enhanced barrier properties based on HDPE grade 276 and polyvinyl alcohol grade BC-05 (manufactured in Taiwan)

Предвартельно измельченный в вихревой мельнице «Авалонг» 300 мкм, порошок полиэтилена марки ПЭВП 276 в количестве 50 кг, обрабатывался озоновоздушной смесью в реакторе-модификаторе «Графт-Полимер» при температуре 25°С, рабочем давлении газа-2.5 бара, производительности озонатора CFS-7 «Озония» 250 г О3/час, концентрации озона 6 мас.% в течение 10 минут в «псевдоожиженном слое».Pre-crushed in an Avalong vortex mill 300 microns, PEVP 276 polyethylene powder in an amount of 50 kg was treated with an ozone-air mixture in a Graft-Polymer modifier reactor at a temperature of 25 ° C, a gas working pressure of 2.5 bar, a CFS- ozonizer capacity 7 "Ozonium" 250 g O3 / hour, ozone concentration of 6 wt.% For 10 minutes in the "fluidized bed".

Далее активированный порошок смешивался с 80% по весу поливиниловым спиртом со степенью гидролиза 74 моль % марки ВС-05 (Тайвань) в планетарно-шнековом скоростном смесителе «СПШ-50» в течение 10 минут, и смесь сополимеризовали в расплаве в двухшнековом экструдере «CYKF» с L/D=40, диаметр шнека =42 мм, при скорости вращения шнеков 350 об/мин с 11 температурными зонами, с температурой процесса 130-220°C. Конечным продуктом реакции являлись гранулы блок-сополимера полиэтилена высокой плотности с поливиниловым спиртом (HDPE-b-PVOH).Then, the activated powder was mixed with 80% by weight of polyvinyl alcohol with a hydrolysis degree of 74 mol% of grade BC-05 (Taiwan) in a SPSh-50 planetary screw screw mixer for 10 minutes, and the mixture was melt copolymerized in a CYKF twin screw extruder "With L / D = 40, screw diameter = 42 mm, at a screw rotation speed of 350 rpm with 11 temperature zones, with a process temperature of 130-220 ° C. The final reaction product was granules of a block copolymer of high density polyethylene with polyvinyl alcohol (HDPE-b-PVOH).

Полученный блок-сополимер испытывали на проницаемость по кислороду в сравнении с импортными EVOH "Soarnol" (этиленвинилалколголь), ориентированным ПЭТ(«Mylar») и полиамидом 6 ("Nylon 6"), см. табл.6.The resulting block copolymer was tested for oxygen permeability in comparison with imported EVOH Soarnol (ethylene vinylalkolgol) oriented PET (Mylar) and polyamide 6 (Nylon 6), see table 6.

Сопоставительный анализ приведенных данных по примерам согласно изобретению, сравнительным примерам и по известному способу подтверждает достижение нового технического результата при получении модифицированных полимеров заявленным способом.A comparative analysis of the data on the examples according to the invention, comparative examples and the known method confirms the achievement of a new technical result in obtaining modified polymers of the claimed method.

Технический результат достигнут за счет инновационной промышленной технологической схемы и параметров процесса газохимической модификации и синтеза привитых сополимеров. При этом удалось значительно повысить безопасность и экологичность процесса, что очевидно из аппаратного оформления технологической схемы и параметров и конструктивных особенностей используемого оборудования.The technical result was achieved due to the innovative industrial technological scheme and process parameters of gas-chemical modification and synthesis of grafted copolymers. At the same time, it was possible to significantly increase the safety and environmental friendliness of the process, which is obvious from the hardware design of the technological scheme and the parameters and design features of the equipment used.

Примеры, иллюстрирующие использование изобретения прямо и косвенно показывают, что удалось значительно расширить спектр применяемых мономеров и полимеров для производства графт- и блок-сополимеров, а также повысить степень прививки мономера и компатибилизации компонентов блок- сополимеровExamples illustrating the use of the invention directly and indirectly show that it was possible to significantly expand the range of monomers and polymers used for the production of graft and block copolymers, as well as to increase the degree of grafting of the monomer and compatibilization of the components of block copolymers

Таблица 1Table 1 ПримерExample Время озонирования, минOzonation time, min Количество пероксидных групп, мас.%The number of peroxide groups, wt.% ПТРPTR 1. ПЭНП-101. LDPE-10 1010 0,340.34 0,940.94 2. ПЭНП-202. LDPE-20 20twenty 0,350.35 0,770.77 3. ПЭНП-303. LDPE-30 30thirty 0,330.33 0,640.64

Таблица 2table 2 Пример 1-3Example 1-3 Количество карбоксильных групп, % при исходном МА - 1 вес %The number of carboxyl groups,% with the initial MA - 1 weight% Степень прививки, %The degree of vaccination,% Сила адгезии, г/см шириныAdhesion strength, g / cm width А1A1 Тканьthe cloth ПЭНП 51180LDPE 51180 0.780.78 8585 750750 35003500 ПЭНП 158LDPE 158 0.760.76 82.782.7 720720 34003400 ПЭВП 277HDPE 277 0.740.74 80.580.5 700700 32003200 СравнительныйComparative Немодифициров.Unmodified. -- 20twenty 800800 По известному способуBy a known method 2424 500500 25002500

Таблица 3Table 3 Пример 4Example 4 Количество карбоксильных групп, % при исходном МА - 1 мас.%The number of carboxyl groups,% with the initial MA - 1 wt.% Степень прививки, %The degree of vaccination,% Сила адгезии к А1 г/см шириныAdhesion strength to A1 g / cm width ПП-01ПPP-01P 0.730.73 8080 900900 СравнительныйComparative НемодифицированныйUnmodified -- 4040 По известному способуBy a known method 3333 720720 Таблица 4Table 4 № п/пNo. p / p Наименование показателейThe name of indicators Результаты испытаний:Test Results: Сополимер SAN «Luran378P», пр. ГерманияSAN copolymer "Luran378P", Germany ave. Сополимер SAN модифицированный «Luran378P»+l% EVA-b-SANSAN copolymer modified "Luran378P" + l% EVA-b-SAN 1.one. Показатель текучести расплава, г/10 мин. При Т=220°С/10 кгMelt flow rate, g / 10 min. At Т = 220 ° С / 10 kg 17,217,2 21,021.0 2.2. Прочность при разрыве, кгс/см2 The tensile strength, kgf / cm 2 235,4235.4 353,4353.4 3.3. Относительное удлинение, %Relative extension, % 2,22.2 2,62.6 4.four. Ударная вязкость по Шарпи без надреза, кгс* см/см2 Charpy impact strength without notch, kgf * cm / cm 2 21,021.0 22,122.1 5.5. Ударная вязкость по Шарпи с надрезом, кгс*см/см2 Charpy impact strength notched, kgf * cm / cm 2 2,82,8 2,82,8 6.6. Ударная вязкость по Шарпи с надрезом (при Т-20°С), кгс* см/см2 Charpy impact strength with notch (at T-20 ° C), kgf * cm / cm 2 2,72.7 2,52.5 7.7. Ударная вязкость по Изоду с надрезом, кДж/м2 Notched Izod Impact Strength, kJ / m 2 2,12.1 2,32,3 8.8. Ударная вязкость по Изоду с надрезом (при Т=-20°С),кДж/м2 Izod impact strength with notch (at Т = -20 ° С), kJ / m 2 1,61,6 2,02.0

Таблица 5Table 5 Пример 6Example 6 Гель-фракция %Gel fraction% Вес пакета, гPackage weight, g Вес образца до отмывки, гSample weight before washing, g Вес обр.+пакет после отмывки, гWeight arr. + Bag after washing, g Вес образца после отмывки, гWeight of sample after washing, g ПЭВП 276 Обр 1HDPE 276 Arr 1 1.01801.0180 0.71750.7175 1.56131.5613 0.54330.5433 75.775.7 ПЭВП 276 Обр 2HDPE 276 Arr 2 0.98780.9878 0.64350.6435 1.47541.4754 0.48760.4876 75.775.7 ПЭВП 276 Обр 3HDPE 276 Arr 3 0.97500.9750 0.70380.7038 1.51181.5118 0.53680.5368 762762 ПЭВП 276 Обр 4HDPE 276 Arr 4 1.03871.0387 0.6540.654 1.52851.5285 0.48980.4898 74.874.8 Немодиф ПЭВПNemodif HDPE 00 00 Сравнительный РЕХ (имп.)Comparative PEX (imp.) 1.01481.0148 0.59750.5975 1.33081.3308 0.3160.316 69.769.7

Таблица 6Table 6 Пример 7Example 7 Соотношение компонентовRatio of components Проницаемость по кислороду (сс-мл/.m2 при 1 атмPermeability to oxygen (ss-ml / .m2 at 1 atm ASTMD-3985-81ASTMD-3985-81 HDPE-b -PVOH)HDPE-b -PVOH) 0/100 0/100 0303 Измерения при комнатной температуре 22-24°СMeasurements at room temperature 22-24 ° C 20/8020/80 0.360.36 30/7030/70 0.420.42 Сравнительный EVOH («Soarnol»)Comparative EVOH ("Soarnol") -- 0.350.35 Сравнительный PET («Mylar»)Comparative PET ("Mylar") -- 3333 Сравнительный Полиамид 6 ("Nylon 6")Comparative Polyamide 6 ("Nylon 6") -- 3333

Claims (5)

1. Способ промышленного производства модифицированных полимеров, по которому предварительно измельченный полимер подвергают в псевдоожиженном состоянии газохимической модификации с использованием реактивных газов, включающих инертные газы и озон в качестве газа окислителя, и смешивают полученный активированный порошок с мономером или группой мономеров или полимером с последующей их сополимеризацией методом поверхностно-инициируемой полимеризации в расплаве в экструдере, отличающийся тем, что газохимическую модификацию осуществляют при температуре не выше 30°С и при концентрации озона 5 - 15 мас.% с продувкой реактивными газами в течение 10-30 мин, а полимеризацию в экструдере осуществляют при температуре 130-230°С, при скорости вращения шнеков 300-500 об/мин, L/D не менее 40, для синтеза привитых графт и блок-сополимеров со степенью прививки не ниже 80%.1. A method for the industrial production of modified polymers, in which a pre-ground polymer is subjected to fluidized gas chemical modification using reactive gases including inert gases and ozone as an oxidizing gas, and the resulting activated powder is mixed with a monomer or group of monomers or polymer with their subsequent copolymerization by surface initiated polymerization in a melt in an extruder, characterized in that the gas-chemical modification carried out they melt at a temperature of no higher than 30 ° C and at an ozone concentration of 5-15 wt.% with a jet of reactive gases for 10-30 minutes, and the polymerization in an extruder is carried out at a temperature of 130-230 ° C, at a screw speed of 300-500 rpm / min, L / D at least 40, for the synthesis of grafted grafts and block copolymers with a degree of grafting of at least 80%. 2. Устройство для осуществления способа промышленного производства модифицированных полимеров по п.1, содержащее измельчитель полимерного порошка, реактор для газовой модификации измельченного полимерного порошка и экструдер для полимеризации в расплаве активированного полимерного порошка с мономером (или группой мономеров) или полимером, отличающееся тем, что снабжено установкой подготовки смеси реактивных газов с генератором озона из воздуха, реактор выполнен с входом в нижней части для реактивных газов и выходом в верхней части, причем за реактором установлен каталитический деструктор для разложения озона, и площадь его поперечного сечения превышает площадь поперечного сечения входа, а экструдер выполнен двухшнековым с L/D не менее 40 и со скоростью вращения шнеков 300-500 об/мин.2. A device for implementing the method of industrial production of modified polymers according to claim 1, comprising a polymer powder shredder, a gas modification reactor for the ground polymer powder, and an extruder for melt polymerization of the activated polymer powder with a monomer (or group of monomers) or a polymer, characterized in that equipped with a unit for preparing a mixture of reactive gases with an ozone generator from air, the reactor is made with an inlet at the bottom for reactive gases and an outlet at the top, p When in use, it is installed downstream of the reactor for the catalytic decomposition of ozone destructor, and cross-sectional area than the cross sectional entry, and a twin-screw extruder is configured with a L / D of not less than 40 and with a screw speed of 300-500 rev / min. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что на выходе реактора установлен вытяжной вентилятор.3. The device according to claim 2, characterized in that an exhaust fan is installed at the outlet of the reactor. 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что измельчитель выполнен в виде роторно-вихревой мельницы с магнитным сепаратором и со скоростью вращения ротора не ниже 3000 об/мин.4. The device according to claim 2, characterized in that the chopper is made in the form of a rotary vortex mill with a magnetic separator and with a rotor speed of at least 3000 rpm. 5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что установка подготовки смеси реактивных газов выполнена с возможностью подготовки озоновоздушной смеси и с приспособлением для охлаждения и сушки воздуха. 5. The device according to claim 2, characterized in that the installation for preparing a mixture of reactive gases is made with the possibility of preparing an ozone-air mixture and with a device for cooling and drying air.
RU2008140663/04A 2008-10-14 2008-10-14 Method for industrial production of modified polymers and device for realising said method RU2404997C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008140663/04A RU2404997C2 (en) 2008-10-14 2008-10-14 Method for industrial production of modified polymers and device for realising said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008140663/04A RU2404997C2 (en) 2008-10-14 2008-10-14 Method for industrial production of modified polymers and device for realising said method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008140663A RU2008140663A (en) 2010-04-20
RU2404997C2 true RU2404997C2 (en) 2010-11-27

Family

ID=44057724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008140663/04A RU2404997C2 (en) 2008-10-14 2008-10-14 Method for industrial production of modified polymers and device for realising said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2404997C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2608027C2 (en) * 2014-11-10 2017-01-12 Общество с ограниченной ответственностью "Рубиус Групп" (ООО "Рубиус Групп") Method of reducing oxygen penetrability of films made from polyethylene terephthalate used for storage of different food products
RU2735367C1 (en) * 2019-10-22 2020-10-30 Общество с ограниченной ответственностью "ОКАПОЛ" Method of producing functionalised polymers and device for its implementation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2608027C2 (en) * 2014-11-10 2017-01-12 Общество с ограниченной ответственностью "Рубиус Групп" (ООО "Рубиус Групп") Method of reducing oxygen penetrability of films made from polyethylene terephthalate used for storage of different food products
RU2735367C1 (en) * 2019-10-22 2020-10-30 Общество с ограниченной ответственностью "ОКАПОЛ" Method of producing functionalised polymers and device for its implementation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008140663A (en) 2010-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Functionalization of polyolefins with maleic anhydride in melt state through ultrasonic initiation
US20100029809A1 (en) Composite material composed of natural vegetable fiber and synthetic polymer, and method for producing the same
Panaitescu et al. Polymer composites with cellulose microfibrils
RU2404997C2 (en) Method for industrial production of modified polymers and device for realising said method
Sibeko et al. Preparation and characterisation of vinylsilane crosslinked low-density polyethylene composites filled with nano clays
WO2010036642A1 (en) Radically functionalized olefin-based polymer with reduced molecular weight change and method
Huang et al. Influence of mechanical activation on the graft copolymerization of sugarcane bagasse and acrylic acid
JP2023093502A (en) Precipitated silica and process for manufacturing the same
Brito et al. Enhanced melt free radical grafting efficiency of polyethylene using a novel redox initiation method
Sareena et al. Transport studies of peanut shell powder reinforced natural rubber composites in chlorinated solvents
Jena et al. Development of biodegradable cellulose‐g‐poly (butyl acrylate)/kaolin nanocomposite with improved fire retardancy and mechanical properties
Mehrabzadeh et al. Maleic anhydride grafting onto HDPE by in situ reactive extrusion and its effect on intercalation and mechanical properties of HDPE/clay nanocomposites
SI26070A (en) Method for industrial production of modified polymers and device for its realization
Shi An approach to the flame retardation and smoke suppression of ethylene–vinyl acetate copolymer by plasma grafting of acrylamide
Tsubokawa et al. Surface grafting of polymers onto ultrafine silica: cationic polymerization initiated by benzylium perchlorate groups introduced onto ultrafine silica surface
Hashem et al. γ-induced graft copolymerization onto cellulosic fabric waste for cationic dye removal
El Sayed et al. Graft copolymerization of acrylamide onto corn starch using Mohr's salt/hydrogen peroxide redox system in aqueous media under visible light
Suriyachi et al. Natural rubber-g-glycidyl methacrylate/styrene as a compatibilizer in natural rubber/PMMA blends
Zhang et al. Functionalization of high density polyethylene with maleic anhydride in the melt state through ultrasonic initiation
Ueda et al. Cationic graft polymerization onto silica nanoparticle surface in a solvent-free dry-system
Mahendra et al. Poly (L-lactic acid)/deproteinized natural rubber blends with enhanced compatibility
Ji et al. Graft polymerization of vinyl monomers onto nanosized silicon carbide particles
Oliveira et al. Photooxidative behavior of polystyrene–montmorillonite nanocomposites
Trivedi et al. Photo-induced synthesis and characterization of poly (methyl methacrylate) grafted sodium salt of partially carboxymethylated guar gum
RU2735367C1 (en) Method of producing functionalised polymers and device for its implementation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181015

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20220325