RU2746834C1

RU2746834C1 - Способ получения полимерной композиции для производства изделий

Info

Publication number: RU2746834C1
Application number: RU2020127970A
Authority: RU
Inventors: Антон Михайлович Кузьмин
Priority date: 2020-08-21
Filing date: 2020-08-21
Publication date: 2021-04-21

Abstract

Изобретение относится к строительной и мебельной промышленности, а именно к способу получения полимерной композиции на основе полиэтилена и органического наполнителя, и может быть использовано для производства изделий инженерно-технического назначения методами экструзии и компрессионного формования. В способе получения полимерной композиции измельченные стеклянные отходы и полиэтилен низкого давления компаундируют при температуре плавления полиэтилена до постоянного значения температуры компаундирования и после этого вносят органический наполнитель в виде соломы злаковых культур, при следующем соотношении компонентов, мас.%: полиэтилен низкого давления 45-50, измельченные стеклянные отходы с размером частиц менее 3 мкм 5-15, органический наполнитель - солома злаковых культур с размером частиц менее 50 мкм - остальное. Технический результат заключается в увеличении упруго-прочностных характеристик полимерной композиции, а именно предела прочности и модуля упругости при растяжении, а также в широком использовании бытовых, производственных и сельскохозяйственных отходов, что снижает себестоимость композиции. 4 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к строительной и мебельной промышленности, а именно к способу получения полимерной композиции на основе полиэтилена и органического наполнителя и может быть использовано для производства изделий инженерно-технического назначения методами экструзии и компрессионного формования.

Известен способ получения древесно-полимерной композиции на основе жесткого поливинилхлорида и модифицированной кремнезолем или углеродными нанотрубками древесной муки (RU 2465292, МПК C08L 97/02, C08L 27/06, опубл. 27.10.2012).

Недостатком данного способа является сложная технология подготовки растительного наполнителя и дорогостоящие компоненты. Также в данной технологии используется энергоемкий процесс сушки растительного наполнителя, что увеличит себестоимость получаемого древесно-полимерного композита.

Известен способ изготовления древопластика на основе двухкомпонентного связующего, включающего полиэтилен низкого давления и полиэтилен высокого давления, и опилки с размером частиц 400-1000 мкм (RU 1666306, МПК B27N 3/02, опубл. 30.07.1991).

Недостатком известного способа является низкие показатели механической прочности (предел прочности при изгибе - 16 МПа).

Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является способ получения полимерной композиции. Способ включает в себя сушку древесных частиц до влажности 1-12 %, смешивание в смесителе древесных частиц с полиэтиленом низкого давления при температуре 190°С, гомогенизацию смеси с технических парафином при температуре 180°С и дальнейшее измельчение полученной смеси (RU 1694598, МПК C08J 3/205, опубл. 30.11.1991).

Недостатком прототипа являются низкие показатели упруго-прочностных показателей, а также высокая температура переработки композиции, что может вызывать термодеструкцию входящих в нее компонентов.

Технический результат заключается в увеличении упруго-прочностных характеристик полимерной композиции, а именно предела прочности и модуля упругости при растяжении, а также в широком использовании бытовых, производственных и сельскохозяйственных отходов, что снижает себестоимость композиции.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения полимерной композиции для производства изделий, измельченные стеклянные отходы и полиэтилен низкого давления компаундируют при температуре плавления полиэтилена до постоянного значения температуры компаундирования и после этого вносят органический наполнитель в виде соломы злаковых культур, при следующем соотношении компонентов, % мас.

Полиэтилен низкого давления	45-50
Измельченные стеклянные отходы с размером частиц менее 3 мкм	5-15
Органический наполнитель - солома злаковых культур с размером частиц менее 50 мкм	остальное

В табл. 1 приведены составы и значения физико-механических характеристик полимерных композиций.

На фиг. 1 приведена зависимость крутящего момента от времени смешения; на фиг. 2 приведена зависимость температуры от времени смешения; на фиг. 3 приведены функции плотности вероятности del. Q и интегральная функция Q вероятности распределения размеров частиц измельченных стеклянных отходов, полученных в планетарно-шаровой мельнице; на фиг. 4 приведены функции плотности вероятности del. Q и интегральная функция Q вероятности распределения размеров частиц соломы злаковых культур, получаемых в планетарно-шаровой мельнице.

Для изготовления композиции использовались следующие компоненты:

Полиэтилен низкого давления марки 273-83 производства ПАО «Казаньоргсинтез» по ТУ 2243-104-00203335-2005.

Измельченные стеклянные отходы с размером частиц менее 3 мкм.

Органический наполнитель: измельченная в шаровой мельнице солома злаковых культур с размером частиц менее 50 мкм и влажностью менее 5 %.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

Размеры частиц органического наполнителя и измельченных стеклянных отходов измеряли методом малоуглового светорассеяния на лазерном анализаторе частиц «Ласка-1К».

Солому злаковых культур измельчают на планетарно-шаровой мельнице, просеивают на ситах и отбирают сход с размером частиц менее 50 мкм. Далее измельченную солому сушат до влажности менее 5 %. Стеклянные отходы измельчают на планетарно-шаровой мельнице. Затем в лабораторный двухроторный смеситель периодического действия загружают гранулят полиэтилена низкого давления и измельченные стеклянные отходы при температуре плавления полиэтилена. После чего при плавлении и диспергирующем смешении происходит диссипация энергии за счет чего температура увеличивается на 15-20°С и после этого вводится солома злаковых культур. Затем все компоненты компаундируют до достижения постоянных значений крутящего момента на приводном вале смесителя и температуры расплава.

Полученная смесь выгружается в лоток и охлаждается до комнатной температуры. Предварительно измельчив на роторно-ножевой мельнице полученную смесь можно перерабатывать методами экструзии и компрессионного формования.

Пример.

Ячменную солому измельчали в планетарно-шаровой мельнице Pulverisette 7 «Premium Line» (фирма «Fritch») в стальном размольном стакане со скоростью вращения барабана 800 об/мин в течение 5 мин, просеивали на вибросите, в результате чего получен сход с размером частиц менее 50 мкм. Далее полученную мелкодисперсную солому высушивали до содержания влаги менее 5 %. Стеклянные отходы измельчали в планетарно-шаровой мельнице Pulverisette 7 «Premium Line» (фирма «Fritch») в стальном размольном стакане со скоростью вращения барабана 800 об/мин в течение 10 мин. Гранулы полиэтилена низкого давления и измельченные стеклянные отходы совместно подаются в лабораторный смеситель периодического действия НААКЕ PolyLab Rheomix 600 OS с роторами Roller при температуре плавления полиэтилена 130°C. После чего происходит диспергирующее смешение в течение 10 мин и за счет диссипации энергии повышается температура расплава на 15-20°С. Затем вводится мелкодисперсная ячменная солома и все компоненты компаундируются до достижения постоянных значений крутящего момента на приводном вале смесителя и температуры расплава. Полученная смесь, охлажденная до комнатной температуры, формовалась на гидравлическом прессе Gibitre при температуре 150°С в виде пластинок с размером 200×200×1 мм

Предел прочности при растяжении определяется по ГОСТ 11262-2017, модуль упругости при растяжении - по ГОСТ 9550-81, плотность полимерной композиции - по ГОСТ 15139-69.

По сравнению с известным решением предлагаемое позволяет улучшить эксплуатационные показатели, а именно увеличить прочность и модуль упругости при растяжении, а также снизить себестоимость за счет использования бытовых, промышленных и сельскохозяйственных отходов.

Таблица 1

Компоненты	Составы полимерных композиций, % по массе
Компоненты	1	2	3	4	Прототип
Полиэтилен низкого давления 273-83 (ТУ 2243-104-00203335-2005)	50	50	50	45	-
Органический наполнитель - измельченная солома злаковых культур с размером частиц менее 50 мкм	45	40	35	40	-
Измельченные стеклянные отходы с размером частиц менее 3 мкм	5	10	15	15	-
Полиэтилен низкого давления 20108-001 (ГОСТ 16338-77)	-	-	-	-	50
Предельный углеводород - технический парафин (ТУ 6-09-3637-74)	-	-	-	-	4
Опилки лиственных пород древесины с размером частиц 630 мкм	-	-	-	-	46
Физико-механические свойства
Предел прочности при растяжении, МПа	14,3	15,5	15,8	15,1	13,5
Модуль упругости при растяжении, МПа	1680	1695	1740	1765	-
Относительное удлинение, %	5,5	6,1	6,3	4,7	-
Плотность, кг/м³	1090	1115	1190	1195	-

Claims

Способ получения полимерной композиции для производства изделий, включающий смешение полиэтилена низкого давления и органического наполнителя с технологической добавкой, гомогенизацию, формование, отличающийся тем, что технологическую добавку в виде измельченных стеклянных отходов и полиэтилен низкого давления компаундируют при температуре плавления полиэтилена до постоянного значения температуры компаундирования и после этого вносят органический наполнитель в виде соломы злаковых культур при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Полиэтилен низкого давления 45-50 Измельченные стеклянные отходы с размером частиц менее 3 мкм 5-15 Органический наполнитель – солома злаковых культур с размером частиц менее 50 мкм остальное