способ получения экструзионной поливинилхлоридной композиции строительного назначения и композиция, полученная этим способом

Классы МПК:C08L27/06 гомополимеры или сополимеры винилхлорида
C08K5/5415 содержащие по крайней мере одну Si-O связь
C08K3/30 серо-, селен- или теллурсодержащие соединения
C08K3/26 карбонаты; бикарбонаты
Автор(ы):, , , , , , , ,
Патентообладатель(и):Закрытое акционерное общество "Терна Полимер" (RU),
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ им. М.В. Ломоносова) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-03-22
публикация патента:

Поливинилхлоридная композиция предназначена для изготовления профильно-погонажных строительных изделий, используемых для внешней отделки зданий, сооружений, преимущественно сайдинга. Способ получения экструзионной поливинилхлоридной композиции включает предварительное смешение в отдельной емкости основного термостабилизатора - трехосновный сульфат свинца с дополнительным термостабилизатором. В первый смеситель, нагретый до 110-125°С, последовательно вводят суспензионный поливинилхлорид, наполнитель, смесь основного термостабилизатора с дополнительным термостабилизатором и целевые добавки, и перемешивают до достижения температуры 115-125°С. Полученную смесь перегружают в охлаждаемый водой смеситель и продолжают смешение до достижения температуры 40-45°С. Данный способ позволяет повысить термостабильность получаемой композиции. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 14 пр.

Формула изобретения

1. Способ получения экструзионной поливинилхлоридной композиции строительного назначения, включающий смешение суспензионного поливинилхлорида, наполнителя, основного термостабилизатора - трехосновного сульфата свинца, дополнительного термостабилизатора и целевых добавок, отличающийся тем, что предварительно смешивают в отдельной емкости основной термостабилизатор с дополнительным термостабилизатором, в первый смеситель, предварительно нагретый до 110-125°С, последовательно вводят суспензионный поливинилхлорид, наполнитель, предварительно полученную смесь основного термостабилизатора с дополнительным термостабилизатором и целевые добавки, перемешивают до достижения температуры 115-125°С, перегружают полученную смесь в охлаждаемый водой второй смеситель и продолжают смешение до достижения температуры смеси 40-45°С, причем в качестве дополнительного термостабилизатора используют кремнийорганические олигомеры общей формулы:

способ получения экструзионной поливинилхлоридной композиции   строительного назначения и композиция, полученная этим способом, патент № 2495065

где n от 5 до 50,

m от 1 до 50,

R: -СН3 или -С2Н5,

R': -CaH2a+1, где а от 1 до 24,

R'' - одинаковые или различные: -R, -OR,

и процесс осуществляют при следующем соотношении компонентов,

мас.ч.:

суспензионный поливинилхлорид 100,0
трехосновный сульфат свинца 3,5-4,0
кремнийорганические олигомеры указанной формулы0,1-1,0
наполнитель5,0-15,0
целевые добавки 10,0-12,0

2. Экструзионная поливинилхлоридная композиция строительного назначения, отличающаяся тем, что она получена способом по п.1.

Описание изобретения к патенту

Группа изобретений относится к области переработки полимеров в материалы строительного назначения, пригодные для изготовления методом экструзии профильно-погонажных строительных изделий, используемых для внешней отделки зданий, сооружений, преимущественно сайдинга.

Поливинилхлорид не может перерабатываться методом высокоскоростной экструзии в материалы строительного назначения без введения в его состав термостабилизаторов. Соединения свинца являются одними из самых распространенных термостабилизаторов суспензионного поливинилхлорида (Фойгт И. Стабилизация синтетических полимеров против действия света и тепла. - Л.: Химия, 1972, С.369-387; http://fasadinfo.com/articles/pvc/334, 2006).

С целью повышения термостабильности поливинилхлоридных композиций в их состав, помимо основных термостабилизаторов, вводят дополнительные термостабилизаторы, в числе которых соединения кремния, такие как способ получения экструзионной поливинилхлоридной композиции   строительного назначения и композиция, полученная этим способом, патент № 2495065 -хлорэтилтриэтоксисилан, винилтриалкоксисилан (US 4244860 А), термостабилизаторы с полисилоксановой структурой, содержащие пространственно затрудненные фенольные группы и реакционноспособные группы, способные связываться со стабилизируемой полимерной структурой (ЕР 0532121 В1), кремнийорганические гидриды (SU 519446 А1), кремнийсодержащие олигомерные соединения (Муратова Л.Н. И др. Способы модифицирования структуры и свойств ПВХ олигомерами (обзор) // Пластические массы, 1983, 10, С.11-13; Акутин М.С., Тихонов Н.Н., Емельянова С.А. Модифицирование наполненного поливинилхлорида олигомерными силоксанами // Пластические массы, 1981, № 9, С.58).

Однако указанные известные композиции малопригодны для изготовления строительных профильно-погонажных изделий методом высокоскоростной экструзии, которая сопровождается дополнительным разогревом расплава.

Наиболее близким к предлагаемому способу является известный способ получения экструзионной поливинилхлоридной композиции строительного назначения, включающий смешение суспензионного поливинилхлорида, наполнителя, основного термостабилизатора - трехосновного сульфата свинца, дополнительного термостабилизатора и целевых добавок (RU 2251557 С1 - прототип).

Наиболее близкой к предлагаемой композиции является известная экструзионная поливинилхлоридная композиция строительного назначения, полученная вышеуказанным известным способом (RU 2251557 С1).

Помимо основного термостабилизатора - трехосновного сульфата свинца (ТОСС), в способе-прототипе используют дополнительные термостабилизаторы - двухосновный сульфат свинца и продукт взаимодействия альфа-разветвленных насыщенных монокарбоновых кислот фракции С1028 с многоатомным спиртом в присутствии оксидов двухвалентных металлов. Способ получения композиции состоит в смешении в двухстадийном смесителе суспензионного поливинилхлорида, наполнителя, основного и дополнительных термостабилизаторов и целевых добавок.

Недостатком известного способа является недостаточно высокая термостабильность получаемой композиции в условиях переработки при термомеханических воздействиях.

Техническая задача группы изобретений состоит в создании способа получения экструзионной поливинилхлоридной композиции строительного назначения и композиции, полученной этим способом, лишенных указанного недостатка.

Технический результат, достигаемый при осуществлении каждого из предлагаемой группы изобретений, состоит в повышении термостабильности композиции.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения экструзионной поливинилхлоридной композиции строительного назначения, включающем смешение суспензионного поливинилхлорида, наполнителя, основного термостабилизатора - трехосновного сульфата свинца, дополнительного термостабилизатора и целевых добавок, предварительно смешивают в отдельной емкости основной термостабилизатор с дополнительным термостабилизатором, далее в первый смеситель, предварительно нагретый до 110-125°С, последовательно вводят суспензионный поливинилхлорид, наполнитель, предварительно полученную смесь основного термостабилизатора с дополнительным термостабилизатором и целевые добавки, перемешивают до достижения температуры 115-125°С, перегружают полученную смесь в охлаждаемый водой второй смеситель и продолжают смешение до достижения температуры смеси 40-45°С, причем в качестве дополнительного термостабилизатора используют кремнийорганические олигомеры общей формулы:

способ получения экструзионной поливинилхлоридной композиции   строительного назначения и композиция, полученная этим способом, патент № 2495065

где:

n от 5 до 50,

m от 1 до 50,

R: -СН3 или -С2Н5,

R': -Ca H2a+1, где а от 1 до 24,

Rспособ получения экструзионной поливинилхлоридной композиции   строительного назначения и композиция, полученная этим способом, патент № 2495065 - одинаковые или различные: -R, -OR,

и процесс осуществляют при следующем соотношении компонентов, мас ч.:

суспензионный поливинилхлорид 100,0
трехосновный сульфат свинца 3,5-4,0
олигомеры указанной формулы0,1-1,0
наполнитель5,0-15,0
целевые добавки 10,0-12,0

Используемые в качестве дополнительного термостабилизатора олигомеры получают, например, каталитической перегруппировкой смеси алкилгидридциклотетрасилоксана и гексаалкил(алкокси)дисилоксана с последующим частичным гидросилированием полученными олигомерами соответствующих алкенов и каталитической перегруппировкой полученных продуктов.

В качестве наполнителя могут быть использованы один или более наполнителей строительного назначения в количествах, определяемых назначением композиции; предпочтение отдается наполнителям, имеющим белый цвет, таким как мел.

В качестве целевых добавок могут быть использованы различные технологические смазки (например, моностеарат глицерина, оксистеариновая кислота, стеариновая кислота, окисленные полиэтиленовые воски, полиэфирный воск); модификаторы перерабатываемое (порошкообразные акриловые полимеры, привитые акрилатные или метакрилатные сополимеры поливинилхлорида, сополимеры этилена и винилацетата, алкиленкарбонаты и пр.); модификаторы ударопрочное (например, порошкобразные капсулированные каучуки, порошковые капсулированные акриловые модификаторы); пигменты (выбираются в зависимости от желаемой окраски, в качестве белого пигмента, например, используют диоксид титана), а также другие добавки. Выбор конкретных целевых добавок и их количественного содержания в композиции зависит от назначения композиции, от технологических и эксплуатационных характеристик изготавливаемых из них изделий.

Пример 1 (контрольный)

В предварительно разогретый до 115°С первый смеситель (далее - смеситель 1), снабженный мешалкой, вводят холодные исходные компоненты в следующей последовательности: 100,0 мас.ч. суспензионного поливинилхлорида (ПВХ), 15,0 мас.ч. мела в качестве наполнителя, 4,0 мас.ч. трехосновного сульфата свинца (ТОСС) и 11,0 мас.ч. целевых добавок, включающих 5,0 мас.ч. модификатора ударопрочное (сополимера эфиров акриловой и метакриловой кислот), 2,0 мас.ч. модификатора перерабатываемое и текучести (акриловых полимеров), 1,0 мас.ч. технологической смазки (нейтрального эфирного воска), 3,0 мас.ч. белого пигмента (диоксида титана). Исходные компоненты загружают в смеситель 1 в холодном состоянии, в связи с этим температура в смесителе падает до 70-90°С. В результате перемешивания, за счет трения твердых частиц друг о друга, смесь разогревается. При достижении температуры в смесителе 120°С при работающей мешалке смесь перегружают во второй, холодный, смеситель (далее - смеситель 2) и продолжают перемешивание. При достижении температуры смеси 40°С ее выгружают.

Примеры 2-12

Способ получения композиции осуществляют по примеру 1, однако предварительно в отдельной емкости получают смесь холодных исходных компонентов: порошка трехосновного сульфата свинца - основного термостабилизатора (ТОСС) и дополнительного термостабилизатора (ДТ) - жидкого кремнийорганического олигомера общей формулы:

способ получения экструзионной поливинилхлоридной композиции   строительного назначения и композиция, полученная этим способом, патент № 2495065

Пример 13 (контрольный)

Способ получения композиций осуществляют по примерам 2-11, но без предварительного смешения ТОСС и ДТ.

В таблице 1 приведены средние значения n, m, R, R' и Rспособ получения экструзионной поливинилхлоридной композиции   строительного назначения и композиция, полученная этим способом, патент № 2495065 в общей формуле ДТ и содержание исходных ингредиентов, в таблице 2 - условия процесса получения композиций, в таблице 3 - сведения о термостабильности полученных композиций.

Пример 14 (по прототипу)

Способ получения композиции соответствует RU 2251557 (прототип). Проведена серия испытаний с использованием основного и дополнительного термостабилизаторов, качественного и количественного состава целевых добавок и наполнителя по прототипу, а также с использованием основного и дополнительного термостабилизаторов по прототипу, но с качественным и количественным составом целевых добавок и наполнителя по вышеприведенному примеру 1. Сведения о термостабильности полученных композиций приведены в таблице 3.

Испытания композиций, полученных в примерах 1-14, на термостабильность осуществляют под действием температуры и сдвиговых нагрузок на двухроторном пластографе Брабендер по времени обработки пластицированной (расплавленной) композиции, в течение которого при заданных скорости вращения роторов (30 об/мин) и температуре рабочей смесительной камеры (от 190 до 210°С) крутящий момент на роторах повышается на 15%. Указанное необратимое повышение крутящего момента связано с увеличением вязкости расплава композиции вследствие протекания термических процессов дегидрохлорирования и структурирования поливинилхлорида. Этот метод наиболее полно моделирует процессы и поведение жестких поливинилхлоридных композиций при переработке высокоскоростной экструзиенй, используемой для изготовления изделий строительного назначения.

В результате проведенных дополнительных экспериментов установлено также следующее.

Использование ДТ в количестве более 1,0 мас.ч. на 100,0 мас.ч. ПВХ приводит к его неполному совмещению с полимером и плохому распределению в массе, что ухудшает условия переработки, дополнительно не повышая термостабильности композиции. Использование ДТ в количестве менее 0,1 мас.ч. на 100,0 мас.ч. ПВХ не приводит к заметному повышению термостабильности композиции.

Предварительное холодное смешение ДТ с порошком ТОСС позволяет снизить содержание ДТ до оптимальной величины и повысить равномерность его распределения.

Наличие в молекуле ДТ алкильных и эфирных радикалов различной длины придает ему поверхностно-активные свойства, что повышает миграционную способность ДТ. Однако чрезмерное увеличение длины этих радикалов повышает молекулярную массу ДТ, что вызывает падение миграционной способности и связанной с нею активности термостабилизации.

При выгрузке из смесителя 2 продукта, имеющего температуру выше 45°С, частицы выгружаемой композиции слипаются и не подлежат дальнейшему исследованию. Перемешивание смеси в смесителе 2 до достижения температуры ниже 40°С не приводит к улучшению свойств композиции, но повышает энергозатраты способа.

Предварительный разогрев смесителя 1 до температуры ниже 110°С, выгрузка из смесителя 1 смеси, не достигшей температуры 115°С, а также изменение последовательности введения исходных компонентов в смеситель 1 приводят к существенному снижению однородности и, как следствие, уменьшению термостабильности композиции. Предварительный разогрев смесителя 1 до температуры выше 125°С и выгрузка из смесителя 1 смеси, имеющей температуру выше 125°С, приводят к увеличению энергозатрат способа и снижению термостабильности композиции.

способ получения экструзионной поливинилхлоридной композиции   строительного назначения и композиция, полученная этим способом, патент № 2495065

способ получения экструзионной поливинилхлоридной композиции   строительного назначения и композиция, полученная этим способом, патент № 2495065

Таблица 3
Термостабильность композиций по примерам 1-14
ПримерТермостабильность композиций, мин
Температура рабочей камеры пластографа, °СПримечание
190200 210способ получения экструзионной поливинилхлоридной композиции   строительного назначения и композиция, полученная этим способом, патент № 2495065
1 16±211±1 6±1Без ДТ
224±2 18±211±1
327±319±3 13±2способ получения экструзионной поливинилхлоридной композиции   строительного назначения и композиция, полученная этим способом, патент № 2495065
4 34±327±3 17±3способ получения экструзионной поливинилхлоридной композиции   строительного назначения и композиция, полученная этим способом, патент № 2495065
5 33±322±3 15±2способ получения экструзионной поливинилхлоридной композиции   строительного назначения и композиция, полученная этим способом, патент № 2495065
6 25±318±2 15±2способ получения экструзионной поливинилхлоридной композиции   строительного назначения и композиция, полученная этим способом, патент № 2495065
7 35±326±3 16±3способ получения экструзионной поливинилхлоридной композиции   строительного назначения и композиция, полученная этим способом, патент № 2495065
8 32±324±3 16±2способ получения экструзионной поливинилхлоридной композиции   строительного назначения и композиция, полученная этим способом, патент № 2495065
9 42±434±3 19±2способ получения экструзионной поливинилхлоридной композиции   строительного назначения и композиция, полученная этим способом, патент № 2495065
10 51±443±3 26±2способ получения экструзионной поливинилхлоридной композиции   строительного назначения и композиция, полученная этим способом, патент № 2495065
11 50±342±3 25±2способ получения экструзионной поливинилхлоридной композиции   строительного назначения и композиция, полученная этим способом, патент № 2495065
12 46±336±3 22±2способ получения экструзионной поливинилхлоридной композиции   строительного назначения и композиция, полученная этим способом, патент № 2495065
13 18±313±2 7±1Без предварительного смешения ТОСС с ДТ
14 (13±2)-(17±2)(9±2)-(13±2) (4±1)-(7±1) По прототипу

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2495065

patent-2495065.pdf

Класс C08L27/06 гомополимеры или сополимеры винилхлорида

стабилизирующая для галогенированных полимеров, не содержащая тяжелых металлов -  патент 2528994 (20.09.2014)
способ получения высоконаполненной древесно-полимерной композиции на основе поливинилхлорида -  патент 2527468 (27.08.2014)
способ получения экструзионной окрашенной поливинилхлоридной композиции и экструзионная окрашенная поливинилхлоридная композиция строительного назначения -  патент 2524386 (27.07.2014)
полимерная композиция для кабельного пластика -  патент 2520097 (20.06.2014)
способ изготовления профиля из пвх для оконных и дверных блоков с содержанием ионов серебра, обладающих антибактериальными свойствами -  патент 2508988 (10.03.2014)
способ изготовления профиля из пвх для оконных и дверных блоков с содержанием ионов серебра, обладающих антибактериальными свойствами -  патент 2508197 (27.02.2014)
композиционный полимерный материал для палубных и напольных покрытий -  патент 2507223 (20.02.2014)
4-(2,3-эпоксипропокси)-4'-(2,2-дицианоэтенил)азобензол, проявляющий свойства светотермостабилизатора поливинилхлорида -  патент 2502728 (27.12.2013)
электроизоляционная полимерная композиция -  патент 2501108 (10.12.2013)
поливиниловый спирт в качестве состабилизатора пвх -  патент 2500698 (10.12.2013)

Класс C08K5/5415 содержащие по крайней мере одну Si-O связь

Класс C08K3/30 серо-, селен- или теллурсодержащие соединения

способ получения экструзионной окрашенной поливинилхлоридной композиции и экструзионная окрашенная поливинилхлоридная композиция строительного назначения -  патент 2524386 (27.07.2014)
нанокомпозиционный полимерный материал и способ его получения -  патент 2523548 (20.07.2014)
светопреобразующий биостимулирующий материал и композиция для его получения -  патент 2488621 (27.07.2013)
отверждающий агент и способ закрепляющей обработки для асбеста -  патент 2420622 (10.06.2011)
способ получения нанокомпозита на основе жидкокристаллической полимерной матрицы и неорганического полупроводника -  патент 2414491 (20.03.2011)
светопреобразующий материал и композиция для его получения -  патент 2407770 (27.12.2010)
вспенивающиеся гранулированные материалы на основе винилароматических полимеров, имеющие улучшенную вспениваемость, и способ их изготовления -  патент 2399634 (20.09.2010)
частицы соединений алунитного типа, способ их изготовления и их применение -  патент 2392224 (20.06.2010)
композиция термореактивной смолы и способ создания защитного покрытия полупроводниковых устройств -  патент 2391361 (10.06.2010)
частицы основной соли алюминия, содержащей анион органической кислоты, способ их получения и их применение -  патент 2360900 (10.07.2009)

Класс C08K3/26 карбонаты; бикарбонаты

способ получения карбоната кальция с подвергнутой реакционной обработке поверхностью, использующий слабую кислоту, конечные продукты и их применение -  патент 2520452 (27.06.2014)
способ получения осажденного карбоната кальция -  патент 2520437 (27.06.2014)
применение полиэтилениминов как добавки в водных суспензиях материалов, включающих карбонат кальция -  патент 2519459 (10.06.2014)
полимерная композиция -  патент 2519402 (10.06.2014)
способ получения карбоната кальция с подвергнутой реакционной обработке поверхностью и его применение -  патент 2519037 (10.06.2014)
способ производства материалов из карбоната кальция с улучшенными адсорбционными свойствами поверхности частиц -  патент 2499016 (20.11.2013)
электроизоляционная композиция -  патент 2495890 (20.10.2013)
способ изготовления водных суспензий минеральных материалов или высушенных минеральных материалов, получаемые продукты, а также их применение -  патент 2494127 (27.09.2013)
композиция на основе поливинилхлорида для изоляции и оболочек проводов и кабелей -  патент 2489459 (10.08.2013)
полимерная композиция на основе уретансилоксанового каучука, отверждаемого под действием влаги -  патент 2475509 (20.02.2013)
Наверх