способ получения дисперсных порошков полимеров

Формула изобретения

Способ получения дисперсных порошков полимеров, включающий механическую обработку смеси полимера с твердым минеральным наполнителем, отличающийся тем, что механическую обработку осуществляют в вибрационно-центробежной мельнице при ускорении тел 100 - 200 м/с² в течение 0,5 - 2 мин при соотношении компонентов исходной смеси 1 : (3 - 5) соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии получения дисперсных порошков полимеров, в частности клеевых материалов, и может быть использовано для интенсификации технологического процесса их получения, например, в строительно-косметической (отделочной) индустрии.

Известен способ приготовления полимерных дисперсных порошков на основе сополимеров винилацетата и этилена (например, ВИННАПАС РЕ 523), применяемых для изготовления саморастекающихся шпаклевок и в других продуктах для стеновых работ. Способ основан на принципе распылительной сушки, по которому полимер в жидком состоянии при высокой температуре распыляют через сопла с микроотверстиями /[1] Проспект фирмы WACKER "Виннапас - диспергирующие порошки", 1996, с. 2-6/.

Недостатки:

-непростая технология, требующая сложного аппаратурного оформления и не допускающая отклонений от заданных параметров: точного соблюдения режимов давления для непрерывной подачи материала в распылитель, и обеспечение точно подобранной для каждого конкретного материала определенной высокой температуры как для распыления, так и для сушки образовавшихся дисперсных частиц;

- как указывают сами авторы проспекта, при распылительной сушке отдельные частицы дисперсии соединяются в более крупные агломераты, что затем, в шпаклевке, например, из-за имеющихся в них пустот, снижает силу сцепления, т.е. снижает адгезионное действие клеевой порошковой добавки /[1], c.3/.

Наиболее близким по технологии рассматривается "Способ получения порошкообразного сыпучего каучука" /[2] SU 979125A, кл. В 29 13/10, прототип /, по которому каучук подвергают механическому измельчению в присутствии порошкообразной композиции на основе тонкодисперсного твердого минерального наполнителя, выбранного из группы: каолин, окись цинка, коллоидная керамика, при соотношении 30-70 : 30-70.

Недостатки способа:

- невысокая скорость растворения, т.к. получают довольно крупные гранулы каучука размером 0,1-0,25 мм, прокрытые сверху частицами наполнителя;

- этот слой полимера препятствует растворению собственно каучука, затрудняет доступ к нему. Все это делает невозможным использование частиц полимера такого строения (покрытого сверху частицами минералов) для приготовления клеевых строительных материалов.

Решается задача получения дисперсных порошков полимеров с высокой степенью растворимости и скоростью растворения в воде.

Сущность заявленного технического решения заключается в том, что в качестве исходного берут полимер в твердом виде, смешивают с минеральной основой (кальцит, мраморная крошка или ее пыль, кварцит и т.п.) в соотношении 1 : 3 - 5 и подвергают механической обработке в шаровой вибрационно-центробежной мельнице с ускорением воздействующих тел 100-200 м/с² в течение 0,5-2 минут.

В результате такой обработки получают композит, дисперсные частицы которого состоят из основы, например кальцита, с нанесенным на них тонким слоем полимера, например карбоксиметилцеллюлозы (далее КМЦ).

Применение минеральной основы для получения дисперсного вяжущего, клеевого материала необходимо как с точки зрения состава материала, так и для технологии изготовления целевого материала (композита). Получение мелких частиц полимера в шаровых мельницах оказывается невозможным, так как пластичные частицы органического вещества под воздействием мелющих тел сплавляются в крупные частицы с размерами порядка сотен мкм. В присутствии минерального (неорганического) вещества совместная обработка полимера с ним приводит к желаемому результату. Образуются мелкие композитные частицы, содержащие минеральную основу, покрытую пленкой полимера. Их сплавление при обработке, в отличие от чистого полимера, в отсутствие специальной добавки не происходит. Дисперсность частиц, получаемых по заявленному способу, может достигать 1 мкм.

Экспериментальные исследования показали, что таких результатов по дисперсности можно достичь при соотношении полимер : основа = 1:3-5.

Пример 1. 25 г КМЦ и 75 г кальцита перемешивают, загружают в питатель вибрационно-центробежной мельницы (ВЦМ -10) со стальными шарами диаметром 10 мм и обрабатывают при ускорении шаров 100 м/с² в течение 0,5 мин.

Полученный композит анализировали микроскопически с помощью микроскопа НЕОФОТ-2 (Германия) с оптико-электронной приставкой УИНСКИН и компьютерным комплексом обработки информации. Размер частиц составил 1-3 мкм.

Пример 2. При соблюдении условий примера 1 берут компоненты в соотношении 1 : 5 (25 г КМЦ и 125 г кальцита) и обрабатывают в течение 2 мин. По результатам анализа размер частиц аналогичен примеру 1.

Пример 3. При соблюдении условий примера 1 обработку ведут в течение 2 мин. Результаты анализа аналогичны.

Пример 4. При соблюдении условий примера 1 берут компоненты в соотношении 1 : 2. Получают частицы, среди которых наблюдается отдельные агломераты.

Пример 5. При воздействии мелющих тел-шаров с ускорением 200 м/с² при соблюдении других параметров примера 1 получают частицы, аналогичные примеру 1.

При ускорении воздействующих тел менее 100 м/c² образование слоя полимера на поверхности частиц за максимальное время пребывания смеси в реакторе (2 минуты) не происходит.

При ускорении более 200 м/с² имеет место механохимическая деструкция полимера и потеря вяжущих свойств.

Таким образом, при соблюдении заявленных параметров способа получают мелкие дисперсные частицы с размерами порядка 1 мкм, покрытые тонкой пленкой полимера толщиной до 0,5 мкм. Такие частицы в условиях приготовления строительного или отделочного материала из сухой смеси успевают полностью раствориться и обеспечить высокую адгезию частиц материала друг к другу и обрабатываемой материалом поверхности.