RU2596041C1 - Polymeric nanocomposition for effective protection against uv radiation - Google Patents
Polymeric nanocomposition for effective protection against uv radiation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2596041C1 RU2596041C1 RU2015126758/04A RU2015126758A RU2596041C1 RU 2596041 C1 RU2596041 C1 RU 2596041C1 RU 2015126758/04 A RU2015126758/04 A RU 2015126758/04A RU 2015126758 A RU2015126758 A RU 2015126758A RU 2596041 C1 RU2596041 C1 RU 2596041C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- polymeric
- amount
- nanocomposition
- polymer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к полимерным пленочным материалам, защищающим от УФ-излучения и фотохимического старения.The invention relates to polymeric film materials that protect against UV radiation and photochemical aging.
Известен полимерный пленочный материал для ограждения теплиц, получаемый из композиции, включающей полиэтилен высокого давления или сополимер этилена с винилацетатом в количестве 99,0-99,2 мас. % и бензона OA в количестве 0,8-1,0 мас. %. [патент 94027744, Россия, МПК C08J 5/18, C08L 23/06, опубл. 20.06.1996].Known polymer film material for enclosing greenhouses, obtained from a composition comprising high pressure polyethylene or a copolymer of ethylene with vinyl acetate in an amount of 99.0-99.2 wt. % and benzene OA in an amount of 0.8-1.0 wt. % [patent 94027744, Russia, IPC C08J 5/18, C08L 23/06, publ. 06/20/1996].
Недостатком данного изобретения является относительно узкий спектральный диапазон поглощения УФ-излучения (290-330 нм), высокое спектральное пропускание по УФ (до 15%) и технологически неудачная стадия предварительного холодного смешения порошка УФ-абсорбера с полимерными гранулами, дающая плохое распределение частиц в полимерной пленке по сравнению с настоящим изобретением.The disadvantage of this invention is the relatively narrow spectral range of absorption of UV radiation (290-330 nm), high spectral transmittance for UV (up to 15%) and the technologically unsuccessful stage of preliminary cold mixing of UV absorber powder with polymer granules, which gives a poor distribution of particles in the polymer film compared to the present invention.
Известна полимерная композиция, защищающая от проникновения УФ-излучения, включающая органический термопластичный полимерный материал, предпочтительно полиолефин в количестве 981 или 985 г, сложный олигоэфир или полиэфир заявленной формулы в количестве 13 г и микронизированный оксид цинка в количестве 6 г или микронизированный диоксид титана в количестве 2 г. В качестве полиолефина используют линейный полиэтилен низкой плотности с плотностью 0,919 г/см3 и индексом текучести расплава (190°C, 2,16 кг), равным 1,1. Смесь экструдируют при 230°C на двухшнековом экструдере. Полученные гранулы раздувают (с помощью лабораторного экструдера с раздувкой) при 230°C и получают пленку толщиной примерно 50 мкм [патент 2370502, Россия, МПК C08G 63/685, C08K 5/10, C08K 5/3492, опубл. 10.07.2007].Known polymer composition that protects against the penetration of UV radiation, including an organic thermoplastic polymer material, preferably a polyolefin in an amount of 981 or 985 g, an oligoester or polyester of the claimed formula in an amount of 13 g and micronized zinc oxide in an amount of 6 g or micronized titanium dioxide in an amount 2 g. A linear low-density polyethylene with a density of 0.919 g / cm 3 and a melt flow index (190 ° C, 2.16 kg) of 1.1 was used as the polyolefin. The mixture is extruded at 230 ° C. on a twin screw extruder. The obtained granules are blown (using a laboratory blown extruder) at 230 ° C and get a film with a thickness of about 50 μm [patent 2370502, Russia, IPC C08G 63/685, C08K 5/10, C08K 5/3492, publ. 07/10/2007].
Недостатком данного изобретения является относительно узкий диапазон пропускания УФ (280-390 нм) и более высокое спектральное пропускание (от 9,9 до 91,0%).The disadvantage of this invention is the relatively narrow UV transmission range (280-390 nm) and higher spectral transmission (from 9.9 to 91.0%).
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявляемому материалу является полимерная композиция для защиты от УФ-излучения, которая содержит в качестве полимерной матрицы полиолефин или сополимер на основе олефина (полиэтилен высокого давления (ПЭВД), температура плавления (max) 104°C, индекс расплава 2,0 г/10 мин, плотность 0,91 г/см3, молекулярная масса 20000-24000; сополимер этилена с винилацетатом (СЭВА), содержание винилацетата 20-30 мас. %, температура плавления 70-85°C, индекс расплава 20-80 г/10 мин, плотность 0,93-0,95 г/см3; полиэтилен низкого давления (ПЭНД), температура плавления (max) 114-120°C, индекс расплава 1,5-3,0 г/10 мин, плотность 0,93 г/см3, молекулярная масса 25000-30000; полипропилен (ПП), температура плавления (max) 140-145°C, индекс расплава 3,0 г/10 мин, плотность 0,85 г/см3) и действующего вещества - полидисперсный нанокристаллический кремний с удельной поверхностью 36-97 м2/г, инкапсулированный в оболочку оксида, диоксида кремния или их фазы переменного состава нитрида, оксинитрида кремния или их фазы переменного состава, характеризующийся направленно изменяемой функцией распределения по размерам частиц ядра нанокомпозитного материала [патент 2429189 С1, Россия, МПК В82В 1/00, C08L 23/02, C08K 3/02, C08J 5/18, опубл. 20.09.2011. Туторский И.А., Белогорохов А.И., Ищенко А.А., Стороженко П.А. Структура и адсорбционные свойства нанокристаллического кремния // Коллоидн. журнал, 2005, т. 67, №4, с. 541-547. Баграташвили В.Н., Белогорохов А.И., Ищенко А.А., Стороженко П.А., Туторский И.А. Управление спектральными характеристиками многофазных ультрадисперсных систем на основе нанокристаллического кремния в УФ-диапазоне длин волн // ДАН. 2005, т. 405, №3, с. 360-363. Ольхов А.А., Льяо Д.Дж., Фетисов Г.В., Гольдштрах М.А., Кононов Н.Н., Крутикова А.А., Стороженко П.А., Ищенко А.А. Нанокомпозитные пленки с УФ-защитными свойствами на основе полиэтилена с ультрадисперсным кремнием // Пластические массы. 2010, №9, с. 40-46].The closest set of essential features to the claimed material is a polymer composition for protection against UV radiation, which contains as a polymer matrix a polyolefin or olefin-based copolymer (high pressure polyethylene (LDPE), melting point (max) 104 ° C, melt index 2.0 g / 10 min, density 0.91 g / cm 3 , molecular weight 20000-24000; ethylene vinyl acetate copolymer (SEVA), vinyl acetate content 20-30 wt.%, Melting point 70-85 ° C, melt index 20-80 g / 10 min, density 0.93-0.95 g / cm 3 ; low polyethylene o pressure (HDPE), melting point (max) 114-120 ° C, melt index 1.5-3.0 g / 10 min, density 0.93 g / cm 3 , molecular weight 25000-30000; polypropylene (PP) , melting temperature (max) 140-145 ° C, melt index 3.0 g / 10 min, density 0.85 g / cm 3 ) and the active substance is polydispersed nanocrystalline silicon with a specific surface area of 36-97 m 2 / g, encapsulated into the shell of oxide, silicon dioxide or their phase of variable composition of nitride, silicon oxynitride or their phase of variable composition, characterized by a directionally variable distribution function over Dimensions of the core particles nanocomposite material [Patent 2429189 C1, Russia, IPC V82V 1/00, C08L 23/02, C08K 3/02, C08J 5/18, publ. 09/20/2011. Tutorsky I.A., Belogorokhov A.I., Ischenko A.A., Storozhenko P.A. The structure and adsorption properties of nanocrystalline silicon // Colloidn. Journal 2005, v. 67, No. 4, p. 541-547. Bagratashvili V.N., Belogorokhov A.I., Ishenko A.A., Storozhenko P.A., Tutorsky I.A. Control of the spectral characteristics of multiphase ultrafine systems based on nanocrystalline silicon in the UV wavelength range // DAN. 2005, t. 405, No. 3, p. 360-363. Olkhov A.A., Liao D.J., Fetisov G.V., Goldstrakh M.A., Kononov N.N., Krutikova A.A., Storozhenko P.A., Ischenko A.A. Nanocomposite films with UV protective properties based on polyethylene with ultrafine silicon // Plastics. 2010, No. 9, p. 40-46].
Недостатком данного изобретения являются недостаточно высокий уровень поглощения опасного диапазона УФ-излучения (200-290 нм) (от 80 до 90%) и относительно невысокие значения прочности пленок при разрыве по сравнению с настоящим изобретением.The disadvantage of this invention is the insufficiently high level of absorption of the dangerous range of UV radiation (200-290 nm) (from 80 to 90%) and the relatively low values of the strength of the films at break compared with the present invention.
Техническим результатом изобретения является создание пленочного материала на основе полиолефина или сополимера олефина и наноразмерного карбида кремния с расширенным спектральным диапазоном поглощения средневолнового УФ-излучения (200-420 нм) и поглощением опасного для биологических объектов диапазона УФ-излучения (200-290 нм) на 100-90%, с повышенной прочностью (от 19 до 23 МПа для пленок на основе ПЭВД).The technical result of the invention is the creation of a film material based on a polyolefin or a copolymer of olefin and nanosized silicon carbide with an extended spectral range of absorption of medium-wave UV radiation (200-420 nm) and the absorption of a range of UV radiation (200-290 nm) dangerous for biological objects per 100 -90%, with increased strength (from 19 to 23 MPa for films based on LDPE).
Указанный технический результат достигается за счет того, что в полимерную матрицу полиолефина или сополимера на основе олефина (полиэтилен высокого давления (ПЭВД), температура плавления (max) 104°C, индекс расплава 2,0 г/10 мин, плотность 0,91 г/см3, молекулярная масса 20000-24000; сополимер этилена с винилаценатом (СЭВА), содержание винилацетата 20-30 мас. %, температура плавления 70-85°C, индекс расплава 20-80 г/10 мин, плотность 0,93-0,95 г/см3; полиэтилен низкого давления (ПЭНД), температура плавления (max) 114-120°C, индекс расплава 1,5-3,0 г/10 мин, плотность 0,93 г/см3, молекулярная масса 25000-30000; полипропилен (ПП), температура плавления (max) 140-145°C, индекс расплава 3,0 г/10 мин, плотность 0,85 г/см3) вводят действующее вещество - наноразмерный карбид кремния, который является однофазным поликристаллическим и состоящим из синтетического карборунда (SiC) со структурой муассанита политип 6Н со средним размером частиц 34±3 нм в количестве 0,1-1,5 мас. %.The specified technical result is achieved due to the fact that in the polymer matrix of the polyolefin or olefin-based copolymer (high pressure polyethylene (LDPE), melting point (max) 104 ° C, melt index 2.0 g / 10 min, density 0.91 g / cm 3 , molecular weight 20000-24000; ethylene vinylacene copolymer (SEVA), vinyl acetate content 20-30 wt.%, melting point 70-85 ° C, melt index 20-80 g / 10 min, density 0.93- 0.95 g / cm 3 ; low pressure polyethylene (HDPE), melting point (max) 114-120 ° C, melt index 1.5-3.0 g / 10 min, density 0.93 g / cm 3 , molecule unit mass 25000-30000; polypropylene (PP), melting point (max) 140-145 ° C, melt index 3.0 g / 10 min, density 0.85 g / cm 3 ) the active substance is introduced - nanosized silicon carbide, which is single-phase polycrystalline and consisting of synthetic carborundum (SiC) with the structure of moissanite polytype 6H with an average particle size of 34 ± 3 nm in an amount of 0.1-1.5 wt. %
Способ получения заявляемого полимерного пленочного материала включает горячее смешение гранулированного полимера в количестве 98,5-99,9 масс. % и наноразмерного карбида кремния 0,1-1,5 масс. % при 120-130°C для сополимера с винилацетатом, 140-150°C для полиэтилена высокого давления, 160-170°C для полиэтилена низкого давления, 170-180°C для полипропилена и 160-180°C для смесей полимеров в течение 5-10 минут до образования гомогенной смеси, либо готовят суперконцентрат, содержащий 5-15 мас. % наноразмерного кремния и 95-85% полимера или смеси полимера при тех же условиях. Затем композиционный материал разогревают до 200-230°C для смеси с полипропиленом, 190-210°C для смеси с полиэтиленом низкого давления и композиций полимеров, 170-190°C для смеси с полиэтиленом высокого давления и 130-140°C для смеси сополимера этилена с винилацетатом и формуют пленку методом экструзии расплава.A method of obtaining the inventive polymer film material includes hot mixing granular polymer in an amount of 98.5-99.9 mass. % and nanosized silicon carbide 0.1-1.5 mass. % at 120-130 ° C for a copolymer with vinyl acetate, 140-150 ° C for high pressure polyethylene, 160-170 ° C for low pressure polyethylene, 170-180 ° C for polypropylene and 160-180 ° C for polymer blends over 5-10 minutes until a homogeneous mixture is formed, or a superconcentrate containing 5-15 wt. % nanosized silicon and 95-85% polymer or polymer mixture under the same conditions. Then the composite material is heated to 200-230 ° C for a mixture with polypropylene, 190-210 ° C for a mixture with low pressure polyethylene and polymer compositions, 170-190 ° C for a mixture with high pressure polyethylene and 130-140 ° C for a copolymer mixture ethylene with vinyl acetate and form the film by melt extrusion.
Технический результат, обеспечиваемый заявляемым изобретением пленочного полимерного материала, выражается в снижении спектрального пропускания материала в зоне опасного для биологических объектов УФ-излучения (200-290 нм) от 90 и практически до 100% при введении в полимер частиц наноразмерного карбида кремния в количестве 0,1-1,5 мас. % (при толщине пленки 50-100 мкм).The technical result provided by the claimed invention of a film polymeric material is expressed in the reduction of the spectral transmission of the material in the zone of UV radiation hazardous to biological objects (200-290 nm) from 90 and almost to 100% when particles of nanosized silicon carbide are introduced into the polymer in an amount of 0, 1-1.5 wt. % (with a film thickness of 50-100 microns).
Примеры выполнения изобретения.Examples of the invention.
Пример 1Example 1
Осуществляют предварительное горячее смешение гранулированного полиэтилена высокого давления (ПЭВД) в количестве 99,0 и наноразмерного карбида кремния в количестве 0,1 мас. % в смесителе открытого (вальцы) или закрытого типа (двухшнековый экструдер, кулачковая смесительная камера) в течение 5-10 мин до образования гомогенной смеси. Смешение производят при температурах от 140 до 150°C. Приготовленная смесь гранулируется и затем поступает в экструдер для получения плоской или рукавной пленки. Температурные режимы формования пленки на экструзионной установке АРП-20-25 (Россия) находятся в границах 170-190°C.Preliminary hot mixing of granular high pressure polyethylene (LDPE) in an amount of 99.0 and nanosized silicon carbide in an amount of 0.1 wt. % in the mixer open (rollers) or closed type (twin screw extruder, cam mixing chamber) for 5-10 minutes until a homogeneous mixture is formed. Mixing is carried out at temperatures from 140 to 150 ° C. The prepared mixture is granulated and then fed to the extruder to obtain a flat or tubular film. The temperature conditions of film formation at the ARP-20-25 extrusion plant (Russia) are in the range of 170-190 ° C.
Пример 2Example 2
Аналогично примеру 1, только содержание наноразмерного карбида кремния 0,5%.Analogously to example 1, only the content of nanosized silicon carbide of 0.5%.
Пример 3Example 3
Аналогично примеру 1, только содержание наноразмерного карбида кремния 1,0%.Analogously to example 1, only the content of nanosized silicon carbide 1.0%.
Пример 4Example 4
Аналогично примеру 1, только наноразмерный карбид кремний взят в количестве 1,5%.Analogously to example 1, only nanosized silicon carbide is taken in an amount of 1.5%.
Пример 5Example 5
Аналогично примеру 4, только в качестве полимера взят сополимер этилена с винилацетатом.Analogously to example 4, only a copolymer of ethylene with vinyl acetate was taken as a polymer.
Пример 6Example 6
Аналогично примеру 4, только в качестве полимера выбран полипропилен.Analogously to example 4, only polypropylene is selected as the polymer.
Значения интегрального пропускания в области 200-290 нм и прочностные показатели образцов приведены в таблице.The values of the integral transmittance in the region of 200-290 nm and strength characteristics of the samples are shown in the table.
Методика механических испытанийMechanical Testing Procedure
Для механических испытаний из пленок при растяжении с помощью специального нарезного устройства вырезали образцы в виде полосок шириной 10 мм и длиной 50 мм. Для определения прочности при разрыве (МПа) использовали универсальную разрывную машину UTS-211 (Германия). Скорость движения зажимов 100 мм/мин, расстояние между зажимами 30 мм. Температура испытаний 21°C.For mechanical tests, tensile samples were cut out of the films under tension using a special cutting device in the form of strips 10 mm wide and 50 mm long. To determine the tensile strength at break (MPa), the universal tensile testing machine UTS-211 (Germany) was used. The speed of movement of the clamps is 100 mm / min, the distance between the clamps is 30 mm. Test temperature 21 ° C.
Предлагаемая полимерная нанокомпозиция позволит получить пленочные и др. материалы с широким спектральным диапазоном поглощения средневолнового УФ-излучения (200-420 нм) и с усиленной защитой в опасной для биологических объектов коротковолновой области УФ-диапазона (200-290 нм). Данное изобретение найдет применение в сельском хозяйстве (парниковые пленки) и упаковочной индустрии (для упаковки продуктов питания, продукции электронной техники и др.).The proposed polymer nanocomposition will make it possible to obtain film and other materials with a wide spectral range of absorption of medium-wave UV radiation (200-420 nm) and with enhanced protection in the short-wave region of the UV range, which is dangerous for biological objects (200-290 nm). This invention will find application in agriculture (greenhouse films) and the packaging industry (for packaging food, electronic products, etc.).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015126758/04A RU2596041C1 (en) | 2015-07-06 | 2015-07-06 | Polymeric nanocomposition for effective protection against uv radiation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015126758/04A RU2596041C1 (en) | 2015-07-06 | 2015-07-06 | Polymeric nanocomposition for effective protection against uv radiation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2596041C1 true RU2596041C1 (en) | 2016-08-27 |
Family
ID=56892194
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015126758/04A RU2596041C1 (en) | 2015-07-06 | 2015-07-06 | Polymeric nanocomposition for effective protection against uv radiation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2596041C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1728816A2 (en) * | 2005-06-01 | 2006-12-06 | Cryovac, Inc. | Method of activating the shrink characteristic of a film |
RU2429189C1 (en) * | 2009-12-04 | 2011-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московская государственная академия тонкой химической технологии имени М.В. Ломоносова" | Polymeric nanocomposition for protection from uv radiation |
CN104877298A (en) * | 2015-06-17 | 2015-09-02 | 合肥中科富华新材料有限公司 | Photo-stabilization cable material for high power and preparation method thereof |
-
2015
- 2015-07-06 RU RU2015126758/04A patent/RU2596041C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1728816A2 (en) * | 2005-06-01 | 2006-12-06 | Cryovac, Inc. | Method of activating the shrink characteristic of a film |
RU2429189C1 (en) * | 2009-12-04 | 2011-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московская государственная академия тонкой химической технологии имени М.В. Ломоносова" | Polymeric nanocomposition for protection from uv radiation |
CN104877298A (en) * | 2015-06-17 | 2015-09-02 | 合肥中科富华新材料有限公司 | Photo-stabilization cable material for high power and preparation method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2010018808A5 (en) | ||
MXPA04000832A (en) | Autoclavable, non-adherent, heat sealable polymer films for fabricating monolayer and multiple layered films and containers. | |
Zehetmeyer et al. | Morphological, optical, and barrier properties of PP/MMT nanocomposites | |
KR101820213B1 (en) | Resin compositions of polyethylene used general purpose film and film manufactured by using the same | |
WO2016150657A1 (en) | Packaging material comprising polyethylene foam | |
JP2005511838A (en) | Breathable film | |
RU2596041C1 (en) | Polymeric nanocomposition for effective protection against uv radiation | |
CN104558787B (en) | A kind of low energy consumption, easy photodegradative polyethylene composition and preparation method thereof | |
JP2019501273A (en) | Antibacterial polymer composition | |
RU2429189C1 (en) | Polymeric nanocomposition for protection from uv radiation | |
CN112533981B (en) | Brittle bag | |
Cestari et al. | Crystallization kinetics of recycled high density polyethylene and coffee dregs composites | |
Nugay et al. | A study on blends of low and high density polyethylenes: effect of mixing time on mechanical, thermal properties and oxidative degradation | |
KR20230150330A (en) | Pelletization of polymer stabilizer mixtures | |
KR20230150839A (en) | Pelletization of polymer stabilizer mixtures | |
BR112020010804A2 (en) | ODOR SUPPRESSION COMPOSITION | |
JP6792957B2 (en) | Polyethylene composition and film | |
WO2017141886A1 (en) | Polyolefin-based resin composition and polyolefin-based resin film | |
Hadi et al. | Thermal behavior of calcium carbonate and zinc oxide nanoparticles filled polypropylene by melt compounding | |
US20200055018A1 (en) | Composition for Odor Suppression | |
Vieira et al. | Rheometrical behavior and equilibrium swelling in NR/BR/CEL II composites | |
LA MANTIA et al. | On the Use of Polyolefins Based Nanocomposites for Film Blowing Applications | |
US11161949B2 (en) | Film for odor suppression | |
WO2018120008A1 (en) | Polyester composition suitable for ultrasonic welding and preparation method therefor | |
KR101424857B1 (en) | Resin compositions of polyethylene used heavy duty bag and film manufactured by using the same |