RU2516669C1 - Способ получения наноструктурированного полимерного композиционного материала для нанесения покрытий - Google Patents
Способ получения наноструктурированного полимерного композиционного материала для нанесения покрытий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2516669C1 RU2516669C1 RU2012151210/05A RU2012151210A RU2516669C1 RU 2516669 C1 RU2516669 C1 RU 2516669C1 RU 2012151210/05 A RU2012151210/05 A RU 2012151210/05A RU 2012151210 A RU2012151210 A RU 2012151210A RU 2516669 C1 RU2516669 C1 RU 2516669C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- montmorillonite
- polymer
- polyethylene
- resistance
- masterbatch
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к способам получения полимерных композиционных материалов, которые могут быть использованы для нанесения изоляционных покрытий на металлические проволоки. Способ получения полимерного наноструктурированного композиционного материала для нанесения покрытий включает смешивание полиэтилена и мастербатча монтмориллонита, предварительно полученного путем органомодификации монтмориллонита и его введения в полимер, в двухшнековом экструдере однонаправленного вращения при температуре, обеспечивающей плавление полиэтилена, и последующее экструдирование полученного материала. Изобретение позволяет повысить стойкость материала к растрескиванию, коррозионную стойкость, термостойкость, морозостойкость, износостойкость, абразивостойкость, адгезию покрытия к материалу подложки, а также повысить равномерность распределения частиц монтмориллонита в полимерной матрице. 4 з.п. ф-лы, 1 пр.
Description
Изобретение относится к способам получения полимерных композиционных материалов (ПКМ), которые могут быть использованы, в частности, для нанесения изоляционных покрытий на металлические проволоки.
Из уровня техники известен способ изготовления полимерного композиционного материала, согласно которому полиэтилен и мастербатч, содержащий монтмориллонит (ММТ), загружают в двухшнековый экструдер контрвращения и осуществляют смешивание при температуре 170-200°C с диспергированием ММТ. Количество ММТ в получаемом композиционном материале составляет 3 мас.%. При этом для изготовления мастербатча осуществляют органомодификацию ММТ (обработкой четвертичными аммониевыми солями) и смешивание полученного материала с полимером в соотношении 1:1 (см. Araujo Е.М. et al. Processing and characterization of polyethylene/Brazilian clay nanocomposites / J. Material science & engineering, A. 445-446, 2007, p.p.141-147). В результате получают ПКМ с матрицей из полиэтилена и наполнителем в виде нанодисперного монтмориллонита. Недостатком известного способа является недостаточно равномерное распределение частиц монтмориллонита по объему матрицы.
Задачей заявленного изобретения является получение наноструктурированного ПКМ с высоким уровнем физико-механических и эксплуатационных характеристик.
Технический результат изобретения заключается в повышении равномерности распределения частиц монтмориллонита в полимерной матрице, а также в повышении физико-механических характеристик материала, таких как стойкость к растрескиванию, коррозионная стойкость, термостойкость, морозостойкость, адгезии покрытия к материалу подложки, износо- и абразивостойкость.
Указанный технический результат изобретения достигается за счет того, что способ получения полимерного наноструктурированного композиционного материала для нанесения покрытий включает смешивание полиэтилена и мастербатча монтмориллонита в двухшнековом экструдере при температуре, обеспечивающей плавление полиэтилена, и последующее экструдирование полученного материала, при этом мастербатч получают путем предварительной органомодификации монтмориллонита и его введения в полимер, причем органомодифицированный монтмориллонит вводят в полимер в количестве 20-40 мас.%, а смешивание мастербатча с полиэтиленом осуществляют в двухшнековом экструдере однонаправленного вращения с обеспечением содержания монтмориллонита в получаемом полимерном материале - 0,1-2 мас.%.
Кроме того, указанный технический результат достигается в частных случаях реализации изобретения за счет того, что:
- органомодификацию монтмориллонита осуществляют путем его обработки четвертичными аммониевыми солями,
- смешивание полиэтилена и мастербатча осуществляют при температуре 170-200°C,
- на выходе из экструдера осуществляют вакуумную дегазацию экструдируемого материала,
- после экструдирования полимерный материал измельчают в гранулы.
Авторами изобретения было установлено, что упомянутое двухстадийное смешивание компонентов материала в двухшнековом экструдере однонаправленного вращения в сочетании с составом получаемого композиционного материала, содержащего монтмориллонит в количестве 0,1-2 мас.%, позволяет достигнуть оптимальное сочетание физико-механических свойств материала, необходимых для его функционирования в качестве защитного покрытия, в частности трещиностойкость, изностойкость, термостойкость, химическая (коррозионная) стойкость и др. При содержании ММТ менее 0,1 мас.% не происходит значительного влияния добавки на процесс кристаллизации материала, и, как следствие, свойства полимерного композиционного материала будут совпадать со свойствами матричного полимера, а при содержании более 2 мас.% в ходе кристаллизации критически снизится степень кристалличности полимерной матрицы и, как следствие, прочность полимерного композиционного материала уменьшится до неприемлемого уровня.
Применение органомодификации ММТ в сочетании с использованием двухшнекового экструдера однонаправленного вращения обеспечивает улучшенную эксфолиацию мастербатча ММТ в полиэтилене.
При этом предварительное введение органомодифицированного ММТ в полимер в количестве 20-40 мас.% (с учетом указанного выше содержания ММТ в готовом композите) обеспечивает наилучшее распределение частиц монтмориллонита в объеме полиэтиленовой матрицы, что дополнительно улучшает характеристики материала.
Заявленный способ осуществляется следующим образом.
Для приготовления мастербатча монтмориллонит подвергают органомодификации путем его обработки четвертичными аммониевыми солями в зет-образном смесителе с системой вакуумной дегазации.
Органомодификация ММТ необходима для дальнейшей диспергации монтмориллонита в полимере (полиэтилене) и необходимости в улучшении эксфолиации ММТ в конечном продукте.
После органомодификации ММТ вводят в полимер в количестве 20-40 мас.% путем смешивания на двухшнековом экструдере однонаправленного вращения при температуре расплава 190-200°C. В результате получают мастербатч (суперконцентрат) ММТ.
Затем полученный мастербатч вместе с полиэтиленом загружают в двушнековый экструдер однонаправленного вращения и смешивают при температуре 170-200°C. При таких условиях происходит плавление полиэтилена, его пластифицирование и диспергирование в нем ММТ. При этом мастербатч вводят в смесь из условия получения концентрации ММТ в конечном материале в интервале 0,1-2 мас.%.
При необходимости на выходе из экструдера осуществляют вакуумную дегазацию материала для удаления из расплава газообразных продуктов деструкции материала. Для этого в двухшнековом экструдере создается зона с атмосферным давлением за счет увеличения витков шага шнека и происходит откачка газов прямоточным вакуумным насосом.
После прохождения расплава через фильеру полученный полимерный материал измельчают в гранулы для дальнейшего использования при нанесении покрытия.
В результате получают бимодальный наноструктурированный ПКМ, с матрицей из полиэтилена и наномодификатором - монтмориллонитом, присутствующим в количестве 0,1-2 мас.% и равномерно распределенным по объему матрицы. При этом в композиционном материале ММТ имеет пластинчатую форму частиц, с размерами: длина - 100-200 нм, толщина - 2-6 нм. Данные частицы монтмориллонита образуют наноструктуру, обеспечивающую структурирование полимера в момент кристаллизации (эффект нуклеации), повышающее физико-механические свойства материала (прочность, модуль упругости, морозостойкость и т.д.), а также его барьерные свойства (снижается газо- и паропроницаемость), что увеличивает коррозионную стойкость материала.
Пример предпочтительной реализации способа
Для приготовления мастербатча монтмориллонит подвергают органомодификации путем его обработки четвертичными аммониевыми солями в зет-образном смесителе с системой вакуумной дегазации.
Состав смеси:
- ММТ 50-60 мас.%,
- Олеилтриметиламмоний хлорид - 10-20 мас.%,
- Диметилди(C14-C18)алкил аммоний хлорид - 20-30 мас.%.
Смешивание компонентов проводят при температуре 60°C.
Затем полученный органомодифицированный ММТ смешивают с полиэтиленом LLDPE в двухшнековом экструдере в количестве 20-40% при температуре 190-200°C.
После этого мастербатч (в количестве 0.5-2 мас.%), а также полиэтилен смешивают в двушнековом экструдере однонаправленного вращения с отношением L\D=50 при температуре 190-200°C и скорости вращения шнеков 400-500 об/мин. В результате получают композиционный материал на основе полиэтилена, содержащий 0,1-0,5 мас.% монтмориллонита.
Полученный таким образом композиционный материал наносят на подложку, например на металлическую проволоку (путем экструзии), в качестве защитного покрытия.
Данный композиционный материал при использовании в качестве покрытия обладает, в частности, следующими эксплуатационными свойствами:
- высокая стойкость к растрескиванию,
- высокая устойчивость к агрессивным средам,
- высокая термостойкость,
- высокая морозостойкость,
- повышенная адгезия к материалу подложки,
- высокая износо- и абразивостойкость.
Таким образом, заявленный способ позволяет получать наноструктурированный полимерный материал с повышенным уровнем эксплуатационных свойств, необходимых для использования его в качестве материала покрытия.
Следует отметить, что заявленное изобретение не ограничено частными случаями его реализации, раскрытыми в описании. Возможны также иные формы выполнения рассмотренного способа в объеме приведенных существенных признаков изобретения.
Claims (5)
1. Способ получения наноструктурированного полимерного композиционного материала для нанесения покрытий, включающий смешивание полиэтилена и мастербатча монтмориллонита в двухшнековом экструдере при температуре, обеспечивающей плавление полиэтилена, и последующее экструдирование полученного материала, при этом мастербатч получают путем предварительной органомодификации монтмориллонита и его введения в полимер, отличающийся тем, что органомодифицированный монтмориллонит вводят в полимер в количестве 20-40 мас.%, при этом смешивание мастербатча с полиэтиленом осуществляют в двухшнековом экструдере однонаправленного вращения с обеспечением содержания монтмориллонита в получаемом полимерном материале 0,1-2 мас.%.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что органомодификацию монтмориллонита осуществляют путем его обработки четвертичными аммониевыми солями.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешивание полиэтилена и мастербатча осуществляют при температуре 170-200°С.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на выходе из экструдера осуществляют вакуумную дегазацию экструдируемого материала.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что после экструдирования полимерный материал измельчают в гранулы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012151210/05A RU2516669C1 (ru) | 2012-11-29 | 2012-11-29 | Способ получения наноструктурированного полимерного композиционного материала для нанесения покрытий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012151210/05A RU2516669C1 (ru) | 2012-11-29 | 2012-11-29 | Способ получения наноструктурированного полимерного композиционного материала для нанесения покрытий |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2516669C1 true RU2516669C1 (ru) | 2014-05-20 |
Family
ID=50779040
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012151210/05A RU2516669C1 (ru) | 2012-11-29 | 2012-11-29 | Способ получения наноструктурированного полимерного композиционного материала для нанесения покрытий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2516669C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2737188C1 (ru) * | 2019-09-20 | 2020-11-25 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ получения нейтронозащитного материала на полимерной основе |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2235742C2 (ru) * | 1999-04-29 | 2004-09-10 | Солвей Полиолефинс Юроп-Бельгиум | Композиции на основе полиолефинов, способ их получения и их применение |
RU2270146C2 (ru) * | 2000-05-12 | 2006-02-20 | Пешинэ Амбаллаж Флексибль Юроп | Сжимаемые емкости для текучих продуктов, имеющие улучшенные барьерные и механические свойства |
RU2433082C2 (ru) * | 2009-09-28 | 2011-11-10 | Закрытое акционерное общество "Уралпластик-Н" | Способ получения полимерных композиций на основе микро- и нанодисперсных керамических порошков |
RU2443728C2 (ru) * | 2010-05-24 | 2012-02-27 | Учреждение Российской Академии Наук Ордена Трудового Красного Знамени Институт Нефтехимического Синтеза Им. А.В. Топчиева Ран (Инхс Ран) | Способ получения эксфолиированного нанокомпозита |
RU2461515C2 (ru) * | 2010-05-20 | 2012-09-20 | Учреждение Российской академии наук Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН (ИСПМ РАН) | Нанокомпозит с низкой газопроницаемостью и способ его получения (варианты) |
-
2012
- 2012-11-29 RU RU2012151210/05A patent/RU2516669C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2235742C2 (ru) * | 1999-04-29 | 2004-09-10 | Солвей Полиолефинс Юроп-Бельгиум | Композиции на основе полиолефинов, способ их получения и их применение |
RU2270146C2 (ru) * | 2000-05-12 | 2006-02-20 | Пешинэ Амбаллаж Флексибль Юроп | Сжимаемые емкости для текучих продуктов, имеющие улучшенные барьерные и механические свойства |
RU2433082C2 (ru) * | 2009-09-28 | 2011-11-10 | Закрытое акционерное общество "Уралпластик-Н" | Способ получения полимерных композиций на основе микро- и нанодисперсных керамических порошков |
RU2461515C2 (ru) * | 2010-05-20 | 2012-09-20 | Учреждение Российской академии наук Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН (ИСПМ РАН) | Нанокомпозит с низкой газопроницаемостью и способ его получения (варианты) |
RU2443728C2 (ru) * | 2010-05-24 | 2012-02-27 | Учреждение Российской Академии Наук Ордена Трудового Красного Знамени Институт Нефтехимического Синтеза Им. А.В. Топчиева Ран (Инхс Ран) | Способ получения эксфолиированного нанокомпозита |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Джангуразов Б.Ж. и др., Мультифрактальная модель газопроницаемости нанокомпозитов полиэтилен низкой плотности/монтмориллонит, Современные проблемы науки и образования, N 6, 2001. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2737188C1 (ru) * | 2019-09-20 | 2020-11-25 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ получения нейтронозащитного материала на полимерной основе |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lee et al. | Highly improved interfacial affinity in carbon fiber-reinforced polymer composites via oxygen and nitrogen plasma-assisted mechanochemistry | |
AU2017269856B2 (en) | Molecular modification of polyethylene resin | |
CA3015359C (en) | Highly filled polymeric concentrates | |
JP2009526895A (ja) | 複合プラスチック材料 | |
FR2943349A1 (fr) | Procede de preparation d'un materiau composite elastomerique a haute teneur en nanotubes | |
Cao et al. | High-performance and functional PBT/EVMG/CNTs nanocomposites from recycled sources by in situ multistep reaction-induced interfacial control | |
CN104788930A (zh) | 超韧pc/abs合金及其制备方法 | |
WO2016066944A1 (fr) | Preparation d'un melange-maitre a base de soufre et de nanocharges carbonees, le melange-maitre obtenu et ses utilisations | |
Guo et al. | Influence of wood fiber size on extrusion foaming of wood fiber/HDPE composites | |
CN104356585A (zh) | 高性能连续碳纤维增强abs复合材料及其制备方法 | |
RU2516669C1 (ru) | Способ получения наноструктурированного полимерного композиционного материала для нанесения покрытий | |
CN105348786A (zh) | 一种等离子体改性尼龙膜工艺方法 | |
CN107353640A (zh) | 一种无卤高介电性能电子材料及其制备方法 | |
CN102634209A (zh) | 一种聚苯硫醚改性复合粒料的制造方法 | |
Cioni et al. | The role of interfacial interactions in the toughening of precipitated calcium carbonate–polypropylene nanocomposites | |
CN104130495A (zh) | 一种塑料滴灌管或滴灌带用除水母料及其制备方法 | |
CN104845254A (zh) | 一种高性能pet/ptt合金材料及其制备方法 | |
WO2013094686A1 (ja) | 静電塗装用樹脂成形体 | |
JPWO2006129363A1 (ja) | カーボンブラック | |
CN106543711A (zh) | 纳米无卤阻燃尼龙6复合材料的制备方法 | |
EP2857194B1 (en) | Multiwall sheets | |
Gaaz et al. | Influence of sulfuric acid on the tensile properties of halloysite reinforced polyurethane composite | |
KR20160083580A (ko) | 팽창흑연-수지 복합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 열전도성 수지 조성물 | |
Tavasoli et al. | OPTIMIZING WOOD FLOUR AND NANOCLAY CONTENT OF BIO-BASED NANO POLYMER COMPOSITES (APPROACH TO THERMAL STABILITY) | |
CN104817753A (zh) | 一种用于高吸附性pib处理粉剂pe材料及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20151006 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171130 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20181121 |