древесно-полимерная композиция для профильно-погонажных изделий

Формула изобретения

1. Древесно-полимерная композиция для профильно-погонажных изделий на основе поливинилхлорида и древесной муки, включающая комплексный стабилизатор, отличающаяся тем, 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, 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

2. Древесно-полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в композиции используют хлорированный полиэтилен с содержанием хлора 30-40%.

Описание изобретения к патенту

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/м2	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