ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА ДЛЯ ПРОФИЛЬНО-ПОГОНАЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ
POLYVINYL CHLORIDE-BASED WOOD-POLYMER COMPOSITION FOR PROFILED-TRIM MOULDING ARTICLES

Изобретение относится к химии полимеров, а именно к древесно-полимерным композициям на основе поливинилхлорида, которые могут быть использованы для получения профильно-погонажных изделий.
Известен способ изготовления древопластика на основе двухкомпонентного связующего, включающий определение характеристического параметра связующего и смешение его компонентов с наполнителем, где в качестве характеристического параметра определяют коэффициент линейного термического расширения термопластов, а смешение компонентов связующего с наполнителем начинают с термопласта, имеющего меньшее значение коэффициента линейного расширения. В качестве термопластов используют полиэтилен низкой плотности 15803-020, полиэтилен высокой плотности 277, поливинилхлорид ПВХ Е- 6570Ж, полистирол УМП-325, вторичный полиэтилен [АС СССР N 1666306, кл. B27N 3/02, 1991 г.].
Недостатком данной композиции являются многостадийность и сложность технологии получения древопластика, а также низкая термостабильность композиций с ПВХ ввиду отсутствия в их составе стабилизаторов.
Известна древесно-полимерная композиция на основе эмульсионного поливинилхлорида, включающая диоктилфталат; эпоксидированное соевое масло; пигмент; наполнитель - древесную муку, обработанную смесью уайт-спирита и олигооксиэтиленгликоля; олеиновую кислоту. Древесно-полимерная композиция предназначена для изготовления изделий методом ротационного формования [RU 1052519, опубл. 1983.07.12, Бюл. №41].
Известна древесно-полимерная композиция, включающая в свой состав дисперсный древесно-растительный наполнитель, термопластичное полимерное связующее, полиэлектролит, сшивающий агент, органическую перекись, целевые добавки. В качестве термопластичного связующего в полимерной композиции используют поливинилхлорид. Для переработки известной древесно-полимерной композиции в изделия используют и метод экструзии. Недостатком известной композиции является низкий показатель ударной вязкости, относительно высокая степень водопоглощения, низкий предел прочности при изгибе [RU 2132347, опубл. 1999.06.27].
Известна древесно-полимерная композиция на основе поливинилхлорида, включающая диоктилфталат, стеарат бария и цинка, древесный наполнитель и добавку в виде измельченной соломы. Недостаток известной полимерной композиции заключается в низких показателях эксплуатационных и технологических характеристик [RU 22048491, опубл. 1995.11.20].
Наиболее близкой к заявленному изобретению является полимерная композиция, содержащая термопластичный полимер, органический наполнитель и целевые добавки. В качестве термопластичного полимера она содержит полимер, выбранный из группы, включающей виниловые полимеры на основе винилхлорида, его сополимеров с винилацетатом на основе этилена, пропилена, их сополимеров на основе метилметакрилата или их смесей. В качестве органического наполнителя - целлюлозосодержащие отходы деревообрабатывающего, сельскохозяйственного и текстильного производства, имеющие фракционный состав 0,1-8 мм. Соотношение компонентов в известной полимерной композиции, мас.%:
указанный полимер 31,5-45,0
указанный органический наполнитель 50-65
целевые добавки 0,3-5
В качестве целевых добавок используют стеариновокислый кальций, стеариновокислый барий, стеарин и парафин технический [Патент РФ №2005752, кл. C08L 97/06, 1994 г.].
Недостаткам данной композиции является невысокая ударная вязкость, термостабильность, текучесть расплава, высокое водопоглощение, кроме того, композиция не обеспечивает экологическую безопасность полимерного изделия из-за содержания токсичного стабилизатора-стеариновокислого бария.
Задача изобретения - повышение ударной вязкости, термостабильности, текучести расплава, снижение водопоглощения, а также обеспечение экологической безопасности композиции для профильно-погонажных изделий.
Технический результат при использовании изобретения выражается в повышении качества профильно-погонажных изделий.
Вышеуказанный технический результат достигается особенностью древесно-полимерной композиции для профильно-погонажных изделий на основе поливинилхлорида, древесной муки и включающей стабилизатор, заключающейся в том, что полимерная композиция, содержащая нетоксичный комплексный кальций-цинковый стабилизатор, дополнительно содержит акриловый модификатор, металлосодержащую смазку и полиэтиленовый воск при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Поливинилхлорид
30-60
Древесная мука
70-40
Комплексный стабилизатор
4-8
Акриловый модификатор
2-10
Полиэтиленовый воск
0,1-0,5
Металлосодержащая смазка
0,1-1,0
В полимерной композиции используют:
- ПВХ суспензионный марки С-5868 ПЖ, С-6359М по ГОСТ 14332-78Е, ПВХ С-6069Ж по ТУ 2212-241-00203312-2004, ПВХ С-6369Ж по ТУ 2212-235-00203312-2003, ПВХ С-6669Ж, ПВХ С-6459У по ТУ 2212-186-02203312-98;
- древесную муку по ГОСТ 16361 или любую другую древесную муку, удовлетворяющую качественным характеристикам заявляемой композиции;
- акриловый модификатор ударной прочности марок: МВ-87, DURASTRENGTH D320, DURASTRENGTH D300S, производство фирмы Arkema, Франция, Metablen P-5500S, производство фирмы Dangdong, Paraloid ВТА 736H-S OS, производство фирмы Rohm &Наас, Kane ACE F50, производство фирмы Kaneka, Лакрис 95 по ТУ 2216-235-05757533-2000 или любой другой акриловый модификатор, предназначенный для переработки непластифицированного ПВХ;
- полиэтиленовый воск с температурой плавления не выше 100°C;
- металлосодержащую смазку, полученную взаимодействием высших монокарбоновых кислот с глицерином при 130-230°C при мольном соотношении 1: (1-2) в присутствии оксидов двухвалентных металлов Ca, Zn, Mg или их двухкомпонентных смесей в массовом соотношении 0,25-1:0,5-1 в количестве 0,5-2,0 мас.% от общей реакционной массы, где в качестве высших монокарбоновых кислот используют: ВИК, олеиновую, стеариновую кислоты [Патент РФ №2348664, кл. C08L 27/06, 2009 г.; Патент РФ №2260020, кл. C08L 27/06, 2005 г.].
В качестве нетоксичного стабилизатора композиция содержит нетоксичные комплексные кальций-цинковые стабилизаторы марок: BAEROPAN R 9003 (производитель-«Baerlocher GmbH», Германия), Naftosafe РНХ 922 В (производитель - «Кемсон», Австрия), предназначенные для экструзии технических профилей из древесно-полимерных композиций.
Сущность изобретения поясняется следующими примерами.
Пример 1.
Древесно-полимерную композицию для профильно-погонажных изделий получают следующим образом.
Поливинилхлорид смешивают с комплексным стабилизатором, полиэтиленовым воском, акриловым модификатором, металлосодержащей смазкой в горячем смесителе при постепенном нагреве до 120°C, затем композицию выгружают в холодный смеситель и смешивают с древесной мукой. Охлажденную до 40-60°C композицию подают в приемный бункер, из которого непрерывно загружают в экструдер по мере ее переработки в гранулы. Гранулы используют для получения профильно-погонажных изделий.
Образцы для испытаний готовят методом вальцевания.
Показатель текучести расплава (ПТР) определяют по ГОСТ 11645-73. Термостабильность образца определяют по ГОСТ 14041-91 при температуре 180°C. Водопоглощение и твердость определяют по ГОСТ 19111-77, ударную вязкость по Шарпи по ГОСТ 4647-80.
В таблице №1 приведены примеры древесно-полимерной композиции с указанием компонентного и количественного состава, а также результатов испытаний образцов по технологическим показателям. Примеры 1-14 - по изобретению, №15 - по прототипу.
В результате использования в древесно-полимерной композиции заявляемых компонентов в соответствующих количествах улучшаются эксплуатационные и технологические показатели, а именно показатель текучести расплава, термостабильность, ударная вязкость, снижается водопоглощение. Использование в составе древесно-полимерной композиции нетоксичных стабилизаторов обеспечивает экологическую безопасность готовых изделий, расширяет границы сфер их использования и повышает конкурентоспособность продукции.
Компоненты
Примеры по изобретению, состав, мас.ч.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Поливинилхлорид ПВХ С-5868ПЖ
30
40
50
60
50
50
50
50
-
-
-
-
-
-
-
Поливинилхлорид ПВХ С-6359М
-
-
-
-
-
-
-
-
30
40
50
60
50
50
45
Древесная мука
70
60
50
40
50
50
50
50
70
60
50
40
50
50
50
Baeropan R9003 Р/7
5,5
4
6,8
8
-
-
-
-
4
6
8
-
Naftosafe РНХ 922 В
-
-
-
-
4
5,5
6,5
8
-
-
-
4
5,5
8
-
Полиэтиленовый воск
0,1
0,5
0,2
0,3
0,3
0,4
0,15
0,1
0,3
0,15
0,1
0,5
0,2
0,1
-
Металлосодержащая смазка
0,1
0,5
1
0,1
1
0,5
0,1
0,5
0,1
0,25
0,1
1
0,5
0,5
-
Лакрис 95
2
5
7
-
DURASTRENGTH D320
2
5
7
10
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Metablen Р-550
-
-
-
-
-
-
-
-
2
6
10
-
-
-
-
Paraloid ВТА 736H-S
10
8
5
2
-
-
-
-
-
-
-
Диоктилфталат
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
4,5
Стеарат Ca
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0,5
Свойства
Термостабильность при 180°C, мин
78
67
86
99
61
73
77
85
63
74
88
59
64
76
5
ПТР, г/10 мин
6,4
7,6
5,3
7,3
8,4
7,9
6,2
5,5
8,9
6,3
6,8
8,0
7,5
6,2
0,8
Водопоглощение в течение 24 ч, %
1,5
2,1
1,3
0,8
2,4
2,2
1,9
1,1
2,5
1,6
0,9
2,6
1,8
1,2
6,2
Твердость, кгс/см<sup>2</sup>
46
52
44
35
51
43
39
43
50
44
38
49
55
42
42
Ударная вязкость по Шарпи, кДж/м<sup>2</sup>
13,7
14,3
15,2
15,8
16,2
14,9
14,2
13,1
14,5
15,7
16,9
14,3
13,2
13,7
4,5