RU2661230C1 - Биоразлагаемый полимерный композиционный материал на основе смеси полиэтилена низкого давления и вторичного полипропилена - Google Patents
Биоразлагаемый полимерный композиционный материал на основе смеси полиэтилена низкого давления и вторичного полипропилена Download PDFInfo
- Publication number
- RU2661230C1 RU2661230C1 RU2017129300A RU2017129300A RU2661230C1 RU 2661230 C1 RU2661230 C1 RU 2661230C1 RU 2017129300 A RU2017129300 A RU 2017129300A RU 2017129300 A RU2017129300 A RU 2017129300A RU 2661230 C1 RU2661230 C1 RU 2661230C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- molding
- low density
- density polyethylene
- polymer composite
- polypropylene
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 37
- -1 polyethylene Polymers 0.000 title claims abstract description 24
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 title claims abstract description 14
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 6
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 title claims abstract description 6
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 title description 9
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 title description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 25
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 claims description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 abstract description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 abstract description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 abstract description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 abstract description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 abstract description 2
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 abstract description 2
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 abstract description 2
- 235000012054 meals Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 11
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 9
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 8
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 7
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 5
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 5
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Chemical compound CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002209 Crumb rubber Polymers 0.000 description 2
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102220630957 Receptor-interacting serine/threonine-protein kinase 1_D30S_mutation Human genes 0.000 description 1
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- SHFGJEQAOUMGJM-UHFFFAOYSA-N dialuminum dipotassium disodium dioxosilane iron(3+) oxocalcium oxomagnesium oxygen(2-) Chemical compound [O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[Na+].[Na+].[Al+3].[Al+3].[K+].[K+].[Fe+3].[Fe+3].O=[Mg].O=[Ca].O=[Si]=O SHFGJEQAOUMGJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- IVJISJACKSSFGE-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound O=C.NC1=NC(N)=NC(N)=N1 IVJISJACKSSFGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 235000008216 herbs Nutrition 0.000 description 1
- 230000005660 hydrophilic surface Effects 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 1
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 1
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000010458 rotten stone Substances 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H sodium hexametaphosphate Chemical compound [Na]OP1(=O)OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])O1 GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 1
- AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O thiamine pyrophosphate Chemical compound CC1=C(CCOP(O)(=O)OP(O)(O)=O)SC=[N+]1CC1=CN=C(C)N=C1N AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/12—Powdering or granulating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/24—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by surface fusion and bonding of particles to form voids, e.g. sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds
- C08L101/16—Compositions of unspecified macromolecular compounds the macromolecular compounds being biodegradable
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08L23/10—Homopolymers or copolymers of propene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L97/00—Compositions of lignin-containing materials
- C08L97/02—Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области создания биоразлагаемых полимерных композиционных материалов, используемых при разделении и очистке газовых и паровых смесей различной природы, для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов, для очистки сточных вод от белковых токсикантов, а также для изготовления пластмассовых изделий с регулируемыми сроками эксплуатации. Биоразлагаемый полимерный композиционный материал получен путем формования композиции, содержащей древесную муку, полиэтилен низкой плотности с размерами частиц 0,15 мкм, полученные путем одновременного воздействия высокого давления и сдвиговой деформации в аппаратах экструзионного типа при температурах, близких к температуре плавления полиэтилена низкой плотности, и углеродный материал с размером частиц 50 мкм в качестве минерального наполнителя, формование осуществляют путем термобарического прессования при давлении 128 кПа и температуре 125°С в течение 2-3 мин с получением цилиндрических гранул, при этом материал в качестве связующего дополнительно содержит вторичный полипропилен. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области создания биоразлагаемых полимерных композиционных материалов, используемых при разделении и очистке газовых и паровых смесей различной природы, для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов, для очистки сточных вод от белковых токсикантов, а также для изготовления пластмассовых изделий с регулируемыми сроками эксплуатации.
Известна полимерная композиция [Патент SU1636426, кл. C08L 23/06, C08K 13/04, опубл. 10.01.1989], включающая, % масс., вторичный полиэтилен 50-75, древесные опилки 12-24, измельченная бумага крафт-мешков 12-24, отходы производства изопрена 1-2 и получаемая вальцеванием смеси исходных компонентов в течении 2-3 мин. при 110°С с последующим прессованием на гидравлическом прессе при 140-150°С и давлении 1-3 МПа в течение 10-15 мин. Изобретение позволяет повысить прочность при изгибе до 34 МПа, водостойкость материала и утилизировать отходы производств полиэтилена и изопрена.
Недостатком известной композиции является токсичность и отсутствие сорбционной активности.
Известен пористый фильтрующий элемент [Патент США 5882517, кл. B01D 39/00, опубл. 16.03.1999], состоящий из трех компонентов: водоочищающего (от загрязнителей), укрепляющего (пористый элемент), и связующего. В качестве водоочищающего компонента используются волокна и порошкообразные наполнители, действующие по принципу пористой матрицы, например, порошкообразный активированный уголь с размером пор 10-400 мкм, типичным для пористых карбон-блоков (фирмы Calgon, Barnebey). Компонент, способствующий укреплению пористого элемента, может быть порошкообразным, волокнистым или жидким. Преимущественно применяют полиэтиленовые или полипропиленовые волокна. В качестве связующего используют полиэтиленовые или полипропиленовые волокна, феноло- или меламиноформальдегидные порошкообразные смолы.
Недостатком известного фильтрующего элемента является недостаточная проницаемость элемента, обусловленная введением в смесь прочностного компонента соединений с гидрофобностью поверхности частиц или волокон.
Известно средство для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов [Патент РФ 2148025, кл. C02F 1/28, С09K 3/32, C02F 1101/32б опубл. 27.04.2000], изготовленное в виде пластины на основе композиции резиновой крошки и порошкообразного полиэтилена, измельченного волокнистого целлюлозного материала при следующем соотношении компонентов (масс. ч): резиновая крошка 100, полиэтилен 15-25, измельченный волокнистый целлюлозный материал 10-30. В качестве измельченного волокнистого целлюлозного материала используют солому, высушенные травы. Размеры волокон пшеницы составляли 1-5 мм. Измельчение соломы проводят на лабораторных вальцах в течение 3 мин. Композицию готовят смешением резиновой крошки, порошкообразного полиэтилена и измельченной соломы в лопастной мешалке в течение 10 мин. Полученную смесь помещают в формы, обеспечивающие получение пластин толщиной 15 мм. Формы со смесью помещают в термостат и термостатируют при 165°С в течение 20 минут. Средство обеспечивает увеличение степени поглощения, более быструю сорбцию нефтяного пятна и защиту побережья, повышение удобства использования сорбирующего материала.
Однако по предлагаемой технологии изготовления известного средства из-за высокой температуры формования не обеспечивается требуемая удельная поверхность сорбента, а использование крупных частиц исходных компонентов приводит к неоднородности композиции.
Известен материал [Патент РФ 2134701, кл. C08J 9/24, C08L 1/02, опубл. 20.08.1999] полученный путем формования композиции, содержащей целлюлозу, термопластичный полимер и минеральный наполнитель, прессованием под давлением и сушкой при нагревании, формование проводят из 0,2-1,9%-ной водной суспензии, содержащей целлюлозу и наполнитель, по меньшей мере одного слоя, последующего обезвоживания его самотеком и вакуумированием при остаточном давлении 0,2-0,8 кгс/см2, прессованием под давлением и сушкой при нагревании, при этом в качестве наполнителя используют порошок термопластичного полимера с размером частиц не более 0,5 мм в количестве 0,1-25 мас. %, прессование осуществляют под давлением с усилием 0,5-5,0 кгс/см2, а сушку при температуре 80-140°С в течение 10-40 мин. После сушки отформованный материал термообрабатывают воздухом или паром при температуре расплава термопластичного полимера, после чего температуру снижают ниже температуры расплава термопластичного полимера и материал подвергают дополнительному прессованию с усилием 5,0-50 кгс/см2 в течение 1-30 с для получения материала с заданной толщиной. В качестве минерального наполнителя в количестве 0,1-65 мас. % с размером частиц не более 0,3 мм применяются материалы шунгит, цеолит, апатит, диатомит, перлит, трепел или их смеси. Изобретение позволяет получить нетоксичный пористый материал с повышенной прочностью во влажном состоянии и стойкостью к истиранию, с такой структурой пор, которая обеспечивает грубую, осветляющую и стерилизующую очистку жидкостей, например пищевых жидкостей,
Недостатком известного пористого материала является малая площадь поверхности сорбента, обусловленная термообработкой пористого материала при температуре расплава полимера, при которой происходит заплавление пор материала и ухудшение эксплуатационных характеристик материала.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является полимерный композиционный материал [Базунова М.В., Бабаев М.С., Вильданова Р.Ф., Прочухан Ю.А., Колесов СВ., Ахметханов P.M. Порошково-полимерные технологии в создании сорбционно-активных композиционных материалов. // Вестник Башк. ун-та, 2011, т. 16, №3, с. 684-688], полученный путем формования композиции, содержащей целлюлозу, полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) в качестве термопластичного полимера, и высоко дисперсный минеральный наполнитель; предварительно целлюлозу и ПЭНП подвергают измельчению путем одновременного воздействия высокого давления и сдвиговой деформации в аппаратах экструзионного типа при температурах, близких к температуре плавления полиэтилена, с получением порошков с размерами частиц 0,06-0,15 мкм; в качестве минерального наполнителя используют углеродный материал с размером частиц 0,05-50 мкм при следующем соотношении компонентов в мас. %:
| целлюлоза | 30-79 |
| ПЭНП | 20 |
| углеродный материал | 1-50, |
а формование осуществляют термобарическим прессованием при давлении 127-128 кПа и температуре 115-125°С в течение 2 мин. В качестве углеродного материала используют технический углерод, активированный уголь, измельченное активированное углеродное волокно или их смеси в любом соотношении. Технический углерод с размерами частиц 0,03-0,15 мкм получают окислительной конденсацией метана, активированный уголь и активированное углеродное волокно с размерами частиц 5-50 мкм получают измельчением на шаровой мельнице в течение 10-20 с. Материал получают в виде цилиндрических гранул диаметром 7,0-7,2 мм и высотой 3-4 мм.
Недостатком известного материала является ограниченная доступность и высокая стоимость высокоочищенной целлюлозы.
Технической задачей изобретения является получение биоразлагаемого полимерного композиционного материала с низкой стоимостью и возможностью использования в составе композиции вторичного полипропилена (втор-ПП) с целью его утилизации.
Поставленная задача достигается предлагаемым составом полимерного композиционного материала, % мас:
| древесная мука | 30-60 |
| ПЭНП | 20 |
| втор-ПП | 10-20 |
| углеродный материал | 10-30 |
Заявляемый композиционный материал получают путем формования композиции, содержащей древесную муку, ПЭНП и втор-ПП с размерами частиц 0,06-0,15 мкм, полученные путем одновременного воздействия высокого давления и сдвиговой деформации в аппаратах экструзионного типа при температурах, близких к температуре плавления ПЭНП, с последующим добавлением углеродного материала с размером частиц 0,03-50 мкм в качестве минерального наполнителя при механическом перемешивании, а затем проведением окончательного формования композиционного материала путем термобарического прессования при давлении 127-128 кПа и температуре 115-125°С в течение 2-3 мин с получением цилиндрических гранул, при следующем соотношении компонентов, в мас. %:
| древесная мука | 30-60 |
| ПЭНП | 20 |
| втор-ПП | 10-20 |
| углеродный материал | 10-30 |
Биоразложение заявляемого полимерного материала обеспечено наличием в композиции древесной муки. В процессе упруго-деформационного воздействия, при смешении древесной муки, ПЭНП и втор-ПП происходит химическое модифицирование макромолекул смеси синтетических полимеров (ПЭНП, ПП) блоками природных высокомолекулярных соединений, имеющихся в составе древесины, за счет процессов рекомбинации образующихся макрорадикалов.
Использование вторичного полипропилена в составе заявляемого материала позволяет снизить стоимость и улучшить совместимость компонентов композиции, т.к. отходы полипропилена имеют более гидрофильную поверхность по сравнению первичным полипропиленом и ПЭНП и, соответственно, лучшую адгезию к древесной муке и другим целлюлозосодержащим материалам.
В качестве вторичного полипропилена использованы отходы производства полипропилена компаний «Полекс» (г. Уфа) и ООО «ЗПИ Альтернатива» (г. Октябрьский) и отходы потребления, например, пленочное волокно для мешковины, полученное из полипропилена марки ТРР D30S, одноразовая посуда из полипропилена марок Бален 01130 и Бален 01030.
Использована древесная мука марки 180 хвоя (г. Дзержинск), соответствовавшая ГОСТу 16361-87 и ТУ 5386-001-87877379-2014, со средним размером частиц около 0,17 мм, и содержащая 45-52% целлюлозы, 35% лигнина, 17-23% гемицеллюлозы.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого изобретения, является получение биоразлагаемого полимерного композиционного материала с лучшей совместимостью компонентов композиции и регулируемым гидрофильно-гидрофобным балансом. Так как целлюлозосодержащие материалы, в том числе и древесная мука, имеют высокую степень набухания в воде (до 450%), что может привести к разрушению гранул материала, содержание древесной муки в композиции, как показали испытания по сорбции воды, не должно превышать 60 мас. %. Нижний предел содержания древесной муки - 30 мас. % - обусловлен необходимостью обеспечить высокоразвитую пористую структуру материала и, соответственно, его высокую удельную поверхность.
Оптимальное содержание связующего компонента - смеси втор-ПП/ПЭНП - должно быть в пределах 30-40 мас. %. При суммарном содержании втор-ПП/ПЭНП менее 30% снижается механическая прочность пористого материала. Более высокое содержание втор-ПП/ПЭНП (более 40%) приводит к уменьшению сорбционной активности композита. Также, при оптимальном содержании втор-ПП/ПЭНП, равном 30-40 мас. %, наблюдается незначительное изменение геометрических размеров гранул материала в водной среде при оптимальном значении коэффициента водопоглощения. Полная замена ПЭНП на втор-ПП нецелесообразна, т.к. при этом снижается эффективность диспергирования полимерного компонента под воздействием высокого давления и сдвиговой деформации в аппаратах экструзионного типа.
Высокодисперсная форма исходных порошков необходима для достижения однородности распределения компонентов композиции и высокой сорбционной активности получаемого материала.
Кроме того, получаемый материал обладает более развитой поверхностью и лучшими сорбционными характеристиками.
Высокодисперсные углеродные материалы, такие, как технический углерод, активированный уголь и активированное углеродное волокно за счет высокой удельной поверхности являются эффективным функционализирующими минеральными наполнителями в заявляемой композиции. Использование углеродных материалов в качестве самостоятельных сорбентов может привести к возникновению технологических затруднений, например, при их регенерации после использования в газовых и жидких средах ввиду необходимости дополнительной очистки от углеродной пыли. Поэтому, для получения приемлемых технических характеристик сорбента целесообразно включение высокодисперсных углеродных материалов в полимерную матрицу, которая обладает высокой пористостью, например, в матрицу втор-ПП/ПЭНП/древесная мука.
При содержании углеродных материалов более 30% снижается коэффициент водопоглощения и резко увеличивается гидрофобность пористого материала. Снижение содержания углеродного материала менее 10% приводит к снижению эффективности применения пористого материала при очистке водоемов от нефти и нефтепродуктов и при очистке от примесей кислых компонентов и осушке углеводородных газов.
Изобретение иллюстрируется следующим примером:
Пример 1. Полиэтилен низкой плотности по ГОСТ 16337-77 марки 10803-020 (молекулярная масса 90000, степень кристалличности 53%, плотность 0,917 г/см3) массой 4 г, втор-ПП (отходы производства ПП ООО «ЗПИ Альтернатива») массой 2 г и древесную муку массой 8 г совместно измельчают методом высокотемпературного сдвигового измельчения в условиях одновременного воздействия высокого давления и сдвиговой деформации в аппарате экструзионного типа с диаметром шнека 32 мм при температуре 125°Си давлении 50-100 МПа. Активированный уголь марки БАУ-А в количестве 6 г измельчают размолом на шаровой мельнице в течение 10-20 с получением порошка с размерами частиц 5-50 мкм. Изготавливают пресс-порошок смешением порошков смеси втор-ПП/ПЭНП 6 г, древесной муки 8 г и активированного угля 6 г. Соотношение компонентов в масс. % составляет: древесная мука 40, полиэтилен низкой плотности 20, втор-ПП 10, углеродный материал 30. Формование пористого материала в виде гранул осуществляют путем термобарического прессования на вертикальном гидравлическом прессе под давлением 128 кПа и температуре 125°С в течение 2 мин. Получают цилиндрические гранулы диаметром в количестве 20 г.
Образцы материала, полученные в соответствии с примером 1, обладают статической емкостью по керосину 1,60 см3/г, к тому же, вследствие умеренной гидрофобности, не осаждаются в воде, поэтому могут использоваться для очистки поверхности водоемов от нефти и нефтепродуктов.
Коэффициент водопоглощения (К) материала, полученного в соответствии с примером 1, составил 80%.
Гранулы материала обладают статической емкостью (А) по сконденсированным парам бензола и ацетона 0,85 см3/г и 0,50 см3/г соответственно, что превышает емкость активированного угля. Статическая емкость данной композиции по парам гептана составляет 0,22 см3/г. Для этого же материала наблюдается минимальное остаточное содержание бензола после его десорбции из пор при t=70°С в течение 120 мин, что позволяет сделать вывод о том, что разработанные материалы обладают лучшей способностью к регенерации в мягких условиях по сравнению с активированным углем. Следовательно, предлагаемые материалы целесообразно применять при разделении и очистке газовых и паровых смесей различной природы.
Полученные полимерные композиционные материалы обладают биоразлагаемостью, о чем свидетельствуют испытания по выдерживанию образцов в почве. Установлено, что в течение первых шести месяцев масса образцов материала, полученного в соответствии с примером 1, уменьшается на 12-13%. Остальные образцы композиций получены согласно примеру 1. Состав и свойства композиций приведены в таблице 1 (примеры 2-5)
Кроме того, предлагаемый сорбционно-активный полимерный композиционный материал обеспечивает увеличение селективности поглощения при разделении газовых и паровых смесей углеводородов, более быструю сорбцию нефтяного пятна при очистке поверхности воды от нефти и нефтепродуктов и защиту побережья, повышение удобства использования сорбирующего материала и его биоразлагаемость.
Claims (2)
- Биоразлагаемый полимерный композиционный материал, полученный путем формования композиции, содержащей древесную муку, полиэтилен низкой плотности с размерами частиц 0,15 мкм, полученные путем одновременного воздействия высокого давления и сдвиговой деформации в аппаратах экструзионного типа при температурах, близких к температуре плавления полиэтилена низкой плотности, и углеродный материал с размером частиц 50 мкм в качестве минерального наполнителя, формование осуществляют путем термобарического прессования при давлении 128 кПа и температуре 125°С в течение 2-3 мин с получением цилиндрических гранул, отличающийся тем, что материал в качестве связующего дополнительно содержит вторичный полипропилен, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
древесная мука 30-60 полиэтилен низкой плотности 20 вторичный полипропилен 10-20 активированный уголь 10-30
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017129300A RU2661230C1 (ru) | 2017-08-16 | 2017-08-16 | Биоразлагаемый полимерный композиционный материал на основе смеси полиэтилена низкого давления и вторичного полипропилена |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017129300A RU2661230C1 (ru) | 2017-08-16 | 2017-08-16 | Биоразлагаемый полимерный композиционный материал на основе смеси полиэтилена низкого давления и вторичного полипропилена |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2661230C1 true RU2661230C1 (ru) | 2018-07-13 |
Family
ID=62916946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017129300A RU2661230C1 (ru) | 2017-08-16 | 2017-08-16 | Биоразлагаемый полимерный композиционный материал на основе смеси полиэтилена низкого давления и вторичного полипропилена |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2661230C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2756774C1 (ru) * | 2020-09-18 | 2021-10-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва» | Полимерная композиция |
| RU2826497C1 (ru) * | 2023-08-11 | 2024-09-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский экономический университет имени Г. В. Плеханова" | Композиционный материал с ускоренным биоразложением и повышенной термостабильностью |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1562145A1 (ru) * | 1988-06-08 | 1990-05-07 | Институт механики металлополимерных систем АН БССР | Способ изготовлени древопластика |
| RU2056446C1 (ru) * | 1991-10-22 | 1996-03-20 | Ташкентский химико-технологический институт | Древесно-полимерная композиция |
| US6632863B2 (en) * | 2001-10-25 | 2003-10-14 | Crane Plastics Company Llc | Cellulose/polyolefin composite pellet |
| RU2530047C9 (ru) * | 2009-07-02 | 2015-04-10 | ВПС Корпорейшн | Формовочный материал для экструзионного формования со вспениванием, способ его получения, формованный древесно-наполненный пенопласт, полученный из указанного формовочного материала, и способ и устройство для получения такого пенопласта |
| RU2563282C2 (ru) * | 2014-01-29 | 2015-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" | Способ получения пористого материала |
-
2017
- 2017-08-16 RU RU2017129300A patent/RU2661230C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1562145A1 (ru) * | 1988-06-08 | 1990-05-07 | Институт механики металлополимерных систем АН БССР | Способ изготовлени древопластика |
| RU2056446C1 (ru) * | 1991-10-22 | 1996-03-20 | Ташкентский химико-технологический институт | Древесно-полимерная композиция |
| US6632863B2 (en) * | 2001-10-25 | 2003-10-14 | Crane Plastics Company Llc | Cellulose/polyolefin composite pellet |
| RU2530047C9 (ru) * | 2009-07-02 | 2015-04-10 | ВПС Корпорейшн | Формовочный материал для экструзионного формования со вспениванием, способ его получения, формованный древесно-наполненный пенопласт, полученный из указанного формовочного материала, и способ и устройство для получения такого пенопласта |
| RU2563282C2 (ru) * | 2014-01-29 | 2015-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" | Способ получения пористого материала |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БАЗУНОВА М.В. и др. Порошково-полимерные технологии в создании сорбционно-активных композиционных материалов. Вестник Башкирского университета, 2011, т.16, N3, c.684-688. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2756774C1 (ru) * | 2020-09-18 | 2021-10-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва» | Полимерная композиция |
| RU2826497C1 (ru) * | 2023-08-11 | 2024-09-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский экономический университет имени Г. В. Плеханова" | Композиционный материал с ускоренным биоразложением и повышенной термостабильностью |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1820555B1 (en) | Process for the manufacture of an adsorbent filter media devoid of cellulose for the removal of biological contaminants in process liquids | |
| CA1134755A (en) | Adsorption and filtration mat for liquids | |
| KR100847553B1 (ko) | 부정형 분쇄상의 입자상 흡수제 | |
| US4954469A (en) | Granulated activated carbon for water treatment | |
| CN112204092A (zh) | 用于从再生产品分离和纯化聚合物的方法 | |
| JPS60238145A (ja) | 固定化炭素粒子を含有する自己支持性構造体及びその成形方法 | |
| Mojžiš et al. | Comparison of natural and synthetic sorbents’ efficiency at oil spill removal | |
| EP2240415A1 (en) | Composite polymeric filtration media | |
| US2329322A (en) | Making of microporous products | |
| RU2661230C1 (ru) | Биоразлагаемый полимерный композиционный материал на основе смеси полиэтилена низкого давления и вторичного полипропилена | |
| JPS633652B2 (ru) | ||
| US20180327681A1 (en) | Biochar products and method of manufacture thereof | |
| Cansado et al. | Use of dirty plastic waste as precursors for activated carbon production—A contribution to the circular economy | |
| US3812031A (en) | Selective adsorption of phenols from solution in water | |
| JP2005527349A (ja) | 熱可塑性ポリマーを含むポリマーのろ過助剤および／または安定化剤としての使用 | |
| RU2563282C2 (ru) | Способ получения пористого материала | |
| Etim et al. | Dye removal from aqueous solution using coconut coir dust extract-modified polyvinyl alcohol: a novel adsorbent | |
| GB2050186A (en) | Filtration process | |
| Daud et al. | Utilization of waste paper sludge as an alternative adsorbent for the adsorption of ammonia nitrogen and COD in stabilized landfill leachate | |
| US4248705A (en) | Process for removing oil from oily waste water streams | |
| NL1015961C2 (nl) | Toepassing van een adsorbens voor de verwijdering van vloeibare, gasvormige en/of opgeloste bestanddelen uit een processtroom. | |
| US8263229B1 (en) | Composite structures for the absorption of dissolved metals | |
| JP3259927B2 (ja) | 浄水器用活性炭繊維カートリッジ | |
| EA022618B1 (ru) | Наполнители для фильтра в виде блока из оксида алюминия | |
| US20230241580A1 (en) | Absorbent Material |