ПОЛИМЕРНАЯ НАНОКОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ УФ-ИЗЛУЧЕНИЯ
POLYMERIC NANOCOMPOSITION FOR PROTECTION FROM UV RADIATION

Изобретение относится к полимерным пленочным материалам, защищающим от УФ-излучения и фотохимического старения.
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 ОА в количестве 0,8-1,0 мас.%. [патент 94027744, Россия, МПК C08J 5/18, C08L 23/06, опубл. 20.06.1996].
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.
3
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому материалу является 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/см и индексом текучести расплава (190°С, 2,16 кг), равным 1,1. Смесь экструдируют при 230°С на двухшнековом экструдере. Полученные гранулы раздувают (с помощью лабораторного экструдера с раздувкой) при 230°С и получают пленку толщиной примерно 50 мкм [патент 2370502, Россия, МПК C08G 63/685, C08K 5/10, С08К 5/3492, опубл. 10.07.2007].
Недостатком данного изобретения является относительно узкий диапазон пропускания УФ (280-390 нм) и более высокое спектральное пропускание (от 9,9 до 91,0%) по сравнению с настоящим изобретением.
Техническим результатом изобретения является создание пленочного материала с расширенным спектральным диапазоном поглощения средневолнового УФ-излучения (200-420 нм), который снижает урожайность овощных культур из-за затрат части энергии роста растений на защиту от него, снижает сроки хранения пищевой продукции, ухудшает эксплуатационные характеристики изделий электронной промышленности.
3
3
3
3
2
Указанный технический результат достигается за счет того, что полимерная композиция для защиты от УФ-излучения содержит в качестве полимерной матрицы полиолефин или сополимер на основе олефина (полиэтилен высокого давления (ПЭВД), температура плавления (max) 104°С, индекс расплава 2,0 г/10 мин, плотность 0,91 г/см, молекулярная масса 20000-24000; сополимер этилена с винилаценатом (СЭВА), содержание винилацетата 20-30 мас.%, температура плавления 70-85°С, индекс расплава 20-80 г/10 мин, плотность 0,93-0,95 г/см; полиэтилен низкого давления (ПЭНД), температура плавления (max) 114-120°С, индекс расплава 1,5-3,0 г/10 мин, плотность 0,93 г/см, молекулярная масса 25000-30000; полипропилен (ПП), температура плавления (max) 140-145°С, индекс расплава 3,0 г/10 мин, плотность 0,85 г/см) и действующего вещества - полидисперсный нанокристаллический кремний с удельной поверхностью 36-97 м/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 [И.А.Туторский, А.И.Белогорохов, А.А.Ищенко, П.А.Стороженко. Структура и адсорбционные свойства нанокристаллического кремния. - Коллоидн. журнал, (2005) 67, 4, 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) 405, №3. С.360-363].
Способ получения заявляемого полимерного пленочного материала включает горячее смешение гранулированного полимера в количестве 99,0-99,9 масс.% и наноразмерного кремния 0,1-1,0 масс.% при 120-130°С для сополимера с винилацетатом, 140-150°С для полиэтилена высокого давления, 160-170°С для полиэтилена низкого давления, 170-180°С для полипропилена и 160-180°С 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°С для смеси с полипропиленом, 190-210°С для смеси с полиэтиленом низкого давления и композиций полимеров, 170-190°С для смеси с полиэтиленом высокого давления и 130-140°С для смеси сополимера этилена с винилацетатом и формуют пленку методом экструзии расплава под давлением.
Технический результат, обеспечиваемый заявляемым изобретением пленочным полимерным материалом, выражается в снижении спектрального пропускания материала в зоне Б УФ-излучения от 80 и практически до 0% при введении в полимер частиц наноразмерного кремния в количестве 0,1-1,0 мас.% (при толщине пленки 50-100 мкм).
Примеры выполнения изобретения.
Пример 1
2
Осуществляют предварительное горячее смешение гранулированного полиэтилена высокого давления в количестве 99,0 и наноразмерного кремния с удельной поверхностью 36 м/г в количестве 1,0 мас.% в смесителе открытого (вальцы) или закрытого типа (двухшнековый экструдер, кулачковая камера) в течение 5-10 мин до образования гомогенной смеси. Смешение производят при температурах от 140 до 150°С. 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°С.
Пример 2
Аналогично примеру 1, только содержание наноразмерного кремния 0,1%.
Пример 3
Аналогично примеру 1 только в качестве полимера выбран ПП.
Пример 4
2
Аналогично примеру 1, только наноразмерный кремний взят с удельной поверхностью 97 м/г в количестве 0,5%.
Пример 5
Аналогично примеру 4, только в качестве полимера взят сополимер этилена с винилацетатом.
Пример 6
Аналогично примеру 1, только в качестве полимера выбрана смесь полиэтилена высокого давления и сополимера этилена с винилацетатом (в соотношении 1:1).
Значения интегрального пропускания образцов приведены в таблице.
Таблица.
Значения интегрального пропускания образцов
№
Образец
Величина интегрального пропускания, %
200-420 нм
430-700 нм
1
Пример 1
5,0
20,0-40,0
2
Пример 2
80,0
90,0-95,0
3
Пример 3
5,0
20,0-40,0
4
Пример 4
3,0
20,0-40,0
5
Пример 5
2,5
20,0-40,0
6
Пример 6
4,0
20,0-40,0
Предлагаемая полимерная нанокомпозиция позволит получить пленочные и др. материалы с широким спектральным диапазоном поглощения средневолнового УФ-излучения (200-420 нм). Данное изобретение найдет применение в сельском хозяйстве (парниковые пленки) и упаковочной индустрии (для упаковки продуктов питания, продукции электронной техники и др.).