ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПРОФИЛЬНО-ПОГОНАЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ
WOOD-POLYMER COMPOSITION FOR SHAPED AND LINEAR ARTICLES

Изобретение относится к химии полимеров, а именно к древесно-полимерным композициям на основе поливинилхлорида, которые могут быть использованы для получения профильно-погонажных изделий.
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 наполненная 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 0,1-8,0 мм. Соотношение компонентов в известной полимерной композиции, мас.%:
указанный полимер
31,5-45,0
указанный органический наполнитель
50,0-65,0
целевые добавки
0,3-5,0
В качестве целевых добавок используют стеариновокислый кальций, стеариновокислый барий, стеарин и парафин технический [Патент РФ №2005752, кл. C08L 97/06, 1994 г.].
Недостатком данной композиции является невысокая ударная вязкость, относительно низкая термостабильность, текучесть расплава, высокое водопоглощение, кроме того, композиция не обеспечивает экологическую безопасность полимерного изделия из-за содержания токсичного стабилизатора - стеариновокислого бария.
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является полимерная композиция, содержащая поливинилхлорид, древесную муку, комплексный стабилизатор, акриловый модификатор ударопрочности, металлосодержащую смазку и полиэтиленовый воск [Патент РФ №2436816, опубл. 20.12.2011 г.], при следующем соотношении компонентов, масс.ч.:
Поливинилхлорид
30-60
Древесная мука
70-40
Комплексный стабилизатор
4-8
Акриловый модификатор ударной прочности
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 BTA 736H-S OS, производство фирмы Rohm &Haac; Kane АСЕ 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: ВПК, 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.
Недостатком данной композиции является невысокий показатель термостабильности, невысокие значения ударной вязкости.
Задача изобретения - повышение перерабатываемости полимерного материала в профильно-погонажные изделия экструзионным способом за счет повышения ударной вязкости и термостабильности.
Технический результат при использовании изобретения выражается в повышении качества профильно-погонажных изделий, снижении энергопотребления экструзионного оборудования.
Вышеуказанный технический результат достигается особенностью древесно-полимерной композиции для профильно-погонажных изделий на основе поливинилхлорида, древесной муки, включающей комплексный стабилизатор, заключающейся в том, что полимерная композиция дополнительно содержит акриловый модификатор перерабатываемости, хлорированный полиэтилен и стеариновую кислоту, кроме того, может содержать акриловый модификатор ударной прочности и металлсодержащую смазку, полученную взаимодействием олеиновой или стеариновой кислоты с глицерином при мольном соотношении 1:1 в присутствии 0,5-2,0 мас.% от общей реакционной массы оксида цинка или оксида магния, или их двухкомпонентной смеси при их массовом соотношении 0,25-1:0,25-1 при 130-160°C в течение 4-5 часов, и при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Поливинилхлорид
30-60
Древесная мука
40-70
Комплексный стабилизатор
4-8
Хлорированный полиэтилен
0,5-10
Металлсодержащая смазка
0-1,0
Акриловый модификатор перерабатываемости
0,1-10
Акриловый модификатор ударопрочности
0-10
Стеариновая кислота
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;
- кальций-цинковые комплексные стабилизаторы марок: BAEROPAN R 9003 (производитель-« Baerlocher GmbH», Германия), Naftosafe PHX 922 В (производитель - «Кемсон», Австрия), предназначенные для экструзии технических профилей из древесно-полимерных композиций;
- хлорированный полиэтилен с содержанием хлора 30-40%;
- металлосодержащую смазку, полученную взаимодействием олеиновой или стеариновой кислоты с глицерином при мольном соотношении 1:1 в присутствии 0,5-2,0 мас.% от общей реакционной массы оксида цинка или оксида магния, или их двухкомпонентной смеси при их массовом соотношении 0,25-1:0,25-1 при 130-160°C в течение 4-5 часов. Процесс ведут до достижения кислотного числа реакционной массы не более 10 мг КОН/г [Патент RU №2348664];
- акриловый модификатор ударной прочности марок: МВ-87, DURASTRENGTH D320, DURASTRENGTH D300S производство фирмы Arkema Франция, Metablen P-550 производство фирмы Dangdong, Paraloid ВТА 736H-S OS производство фирмы Rohm &Haac, Каnе АСЕ F50 производство фирмы Kaneka, Лакрис 95 по ТУ 2216-235-05757533-2000 или любой другой акриловый модификатор, предназначенный для переработки непластифицированного ПВХ;
- в качестве модификатора перерабатываемости в композиции используют акриловые модификаторы марок LG Chem PA828, FINIMOD Р-700, AKDENIZ PRO-50, AKDENIZ PRO-45, Vinuran DS 2391, Vinuran DS 3833, Vinuran DS 2394 или другой аналогичный акриловый модификатор перерабатываемости для непластифицированных ПВХ-композиций;
- стеариновую кислоту по ГОСТ 6484-96.
Сущность изобретения поясняется следующими примерами.
В таблице приведены примеры древесно-полимерной композиции с указанием компонентного и количественного состава, а также результаты испытаний. Примеры 2-15 - по изобретению, пример 1 - по прототипу.
Пример 2
Древесно-полимерную композицию для профильно-погонажных изделий получают следующим образом.
Поливинилхлорид смешивают с комплексным кальций-цинковым стабилизатором, хлорированным полиэтиленом, акриловым модификатором ударной прочности, модификатором перерабатываемости и стеариновой кислотой 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.
Показатель термостабильности определяют из гранул по ГОСТ 14041-91 при 180°C.
Ударную вязкость по Шарпи - по ГОСТ 4647-80. Образцы для испытаний готовят методом вальцевания и прессования.
В таблице приведены примеры древесно-полимерной композиции с указанием компонентного и количественного состава, а также результаты испытаний. Примеры 2-15 - по изобретению, №1 - по прототипу.
В результате использования в древесно-полимерной композиции заявляемых компонентов в соответствующих количествах улучшаются эксплуатационные и технологические показатели, а именно показатели термостабильность, ударная вязкость, снижается температура переработки, увеличивается производительность экструзионного оборудования.
Компоненты
Примеры по изобретению, состав, мас.ч.
По прототипу
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Поливинилхлорид ПВХ С-5868ПЖ
50
30
40
60
50
50
50
50
-
-
-
-
-
-
-
Поливинилхлорид ПВХ С-6359М
-
-
-
-
-
-
-
-
30
40
50
60
40
45
35
Древесная мука
50
70
60
40
50
50
50
50
70
60
50
40
60
55
65
Baeropan R9003 Р/7
8,0
5,5
4
8
6
-
-
-
4
6,5
8
-
-
-
7
Naftosafe PHX 922 В
-
-
-
-
-
5,5
6,5
8
-
-
-
4
7
8
-
Полиэтиленовый воск
0,1
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Стеариновая кислота
-
0,1
0,15
0,25
0,2
0,3
0,4
0,5
0,7
1
0,25
0,15
0,1
0,1
0,2
Хлорированный полиэтилен
-
0,5
1
2
0,7
5
0,8
0,9
10
4
7
3
1
2
5
Металлосодержащая смазка
0,1
-
0,7
0,5
1
-
0,3
-
0,1
0,25
0,7
0,8
-
0,1
0,9
Акриловый модификатор ударной прочности:
Лакрис 95
-
2
-
-
2
5
-
-
-
-
-
-
10
-
-
DURASTRENGTH D320
2
-
-
-
-
-
7
8
-
-
-
-
-
-
-
Metablen P-550
10
-
3
-
-
-
-
-
0,5
6
-
-
-
-
-
Paraloid BTA 736H-S
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0,1
5
-
-
-
Акриловый модификатор перерабатываемости:
LG Chem PA828
-
0,5
-
-
-
-
-
8
-
-
-
-
9
0,7
3
Vinuran DS 2391
-
-
1
2
-
-
-
-
-
4
-
-
-
-
-
AKDENIZ PRO-50
-
-
-
-
2
5
-
-
-
-
0,8
-
-
-
-
FINIMODP-700
-
-
-
-
-
-
10
-
0,1
-
-
5
-
-
-
Свойства
Термостабильность при 180°C, мин
88
97
91
107
91
97
101
120
89
98
108
82
104
99
95
Ударная вязкость по Шарпи, кДж/м<sup>2</sup>
16,9
15,1
17,3
18,2
18,5
19,3
19,3
19,5
17,5
17,1
17,4
18,2
20,5
15,7
17,8