способ производства пористого полимерного материала и пористый полимерный материал
Классы МПК: | C08J9/28 удалением жидкой фазы из высокомолекулярной композиции или изделия, например сушка коагулятов |
Автор(ы): | Вайнерман Е.С., Портная И.Б., Подорожко Е.А., Кулакова В.К. |
Патентообладатель(и): | Индивидуальное частное предприятие "Раненбург" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-10-18 публикация патента:
15.09.1994 |
Использование: в мебельной промышленности, шорноседельном производстве, на транспорте и других областях. Техническая сущность: получают полимерную дисперсию. Она содержит жидкую способную к кристаллизации дисперсионную среду и дисперсную фазу. Замораживают дисперсию в присутствии вулканизующих агентов в 2 стадии. Первая- при (-2)-(12)°С в течении 5-15 мин, затем - формование, вторая - при (-70)-(-8)°С в течение 0,5-6,0 ч. Дисперсная фаза состоит из полимера синтетического латекса и коллагенсодержащего материала 25-100 мас.ч. на 100 мас.ч. полимера латекса. Содержание вулканизующих агентов 3-10 мас. ч. на 100 мас.ч. полимера латекса. Используют оксид цинка, серу, этилцимат, меркаптобензтиазолят цинка, дифенилгуанидин, фенил-
-нафтиламин. Возможно следующее содержание компонентов в дисперсии, мас.%: хромированная коллагеновая стружка 3,5, латекс СКС-С 4,9, оксид цинка 0,18, сера 0,09, этилцимат 0,04, меркаптобензтиазолят цинка 0,04, дифенилгуанидин 0,05, фенил- b -нафтиламин 0,02, вода - остальное. В дисперсионную среду возможно дополнительное введение 0,5-3,5 мас.ч.карбоксиметилцеллюлозы на 100 мас.ч. полимера. Пористый полимерный материал выполняют из криоструктурированной дисперсии полимера бутадиен-стирольного или карбоксилированного бутадиен-стирольного латекса и коллагенсодержащего материала. Соотношение: 25-100 мас. ч. на 100 мас.ч. полимера латекса. Материал имеет кажущуюся плотность 0,12-0,21 г/см3 . Возможно содержание в материале 50 мас.ч. коллагенового компонента на 100 мас. ч. бутадиен-стирольного латекса с 30 мас.% звеньев стирола. Возможно содержание в материале 65 мас.ч. коллагенового компонента на 100 мас.ч. полимера латекса, имеющего 1 мас.% карбоксильных звеньев и 50 мас. % звеньев стирола. Возможно содержание в материале 71 мас.ч. коллагенового компонента на 100 мас.ч. полимера латекса, имеющего 30 мас.% звеньев стирола. Характеристика материала: при использовании бутадиен-стирольного латекса с 30 мас.% звеньев стирола и соотношении: 60 мас.ч. коллагенсодержащего компонента на 100 мас. ч. полимера латекса кажущаяся плотность 0,18 г/cм3 , предел прочности при разрыве 0,45 кГс/см2 . 2 сз. и 8 з.п. ф-лы, 2 табл.
Рисунок 1

Формула изобретения
1. Способ производства пористого полимерного материала, включающий получение полимерной дисперсии, содержащей жидкую способную к кристаллизации дисперсионную среду, и дисперсную фазу, замораживание полученной полимерной дисперсии в присутствии вулканизующих агентов до формирования связнодисперсной полимерной системы и последующую обработку, отличающийся тем, что замораживание полимерной дисперсии осуществляют в две стадии: первая при (-2) (-12)oС в течение 5 15 мин, затем проводят формирование, и вторая стадия при (-70) (-8)oС в течение 0,5 6,0 ч, при этом дисперсная фаза указанной полимерной дисперсии образована композицией полимера синтетического латекса и коллагенсодержащего материала. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание коллагенсодержащего материала составляет 25 100 мас.ч. на 100 мас.ч. полимера латекса. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что содержание вулканизующих агентов в указанной дисперсии составляет 3 10 мас.ч. на 100 мас.ч. полимера латекса. 4. Способ по пп.1 или 3, отличающийся тем, что в качестве вулканизующих агентов используют оксид цинка, серу, этилцимат, маркаптобензтиазолят цинка, дифенилгуанидин и фенил
Полимер синтетического бутадиен-стирольного латекса марки СКС-С 4,9
Оксид цинка 0,18
Сера 0,09
Этилцимат 0,04
Меркаптобензтиазолят цинка 0,04
Дифенилгуанидин 0,05
Фенил

Вода Остальное
6. Способ по любому из пп.1 5, отличающийся тем, что в дисперсионную среду дополнительно вводят карбоксиметилцеллюлозу в количестве 0,5 3,5 мас. ч. на 100 мас.ч. полимера латекса. 7. Пористый полимерный материал на основе полимера синтетического латекса, криоструктурированного в присутствии вулканизующих агентов, отличающийся тем, что он выполнен из криоструктурированной дисперсии полимера бутадиенстирольного латекса или карбоксилированного бутадиенстирольного латекса и коллагенсодержащего материала, взятых в соотношении: 25 100 мас.ч. коллагенсодержащего материала на 100 мас.ч. полимера латекса и имеет кажущуюся плотность 0,12 0,21 г/см3. 8. Материал по п.7, отличающийся тем, что он выполнен из криоструктурированной дисперсии полимера бутадиен-стирольного латекса с содержанием 30 мас. звеньев стирола и коллагенсодержащего материала, взятых в соотношении 50 мас.ч. коллагенсодержащего материала, на 100 мас.ч. полимера латекса. 9. Материал по п.7, отличающийся тем, что он выполнен из криоструктурированной дисперсии полимера карбоксилированного бутадиен-стирольного латекса с содержанием 1 мас. карбоксильных звеньев и 50 мас.звеньев стирола и коллагенсодержащего материала, взятых в соотношении 65 мас.ч. коллагенсодержащего материала на 100 мас.ч. полимера латекса. 10. Материал по п.7, отличающийся тем, что он выполнен из криоструктурированной дисперсии полимера бутадиен-стирольного латекса с содержанием 30 мас. звеньев стирола и коллагенсодержащего материала, взятых в соотношении 71 мас.ч. коллагенсодержащего материала на 100 мас.ч. полимера латекса.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к способу производства пористого полимерного материала и пористому полимерному материалу на основе полимера синтетического латекса и коллагенсодержащего материала, главным образом отходов кожевенного производства. Материал по изобретению может найти широкое применение в мебельной промышленности при производстве мягкой мебели, шорно-седельном производстве, на транспорте и других областях, где могут применяться пористые полимерные материалы различной толщины и формы с регулируемой микро- и макроструктурой и высокими физико-механическими свойствами. Он может применяться также в промышленности, сельскохозяйственном и транспортном машиностроении вместо пенорезины по ГОСТ 25640-83. Известен способ получения пористого полимерного материала в виде силиконовой эластомерной губки из водной полимерной дисперсии эмульсии и полиорганосилоксана с рН 9-11,5 и молекулярным весом более 10,000 в присутствии коллоидного кремнезема и органического соединения олова. Способ включает в себя замораживание силиконовой эмульсии до формирования связнодисперсной полимерной системы (до получения изделия), размораживание этого изделия до получения влажного пористого эластичного материала и последующее высушивание до удаления воды. Известен также пористый полимерный материал, выполненный из криоструктурированной концентрированной эмульсии полиорганосилоксана. При этом изделие обладает равномерной структурой. Материал согласно способу получают из концентрированной эмульсии полиорганосилоксана (30-60 мас.), которую замораживают при температуре (-18оС в течение 24 ч. После чего замороженное изделие размораживают при комнатной температуре в течение 6 ч и затем высушивают при температуре 70оС. Обязательным условием получения материала описываемым способом является использование эмульсии, содержащей наполнитель коллоидный кремнезем и органическое соединение олова. Наполнитель организует структуру эмульсии за счет сорбции полиорганосилоксана, который химически взаимодействует с органическим соединением олова, обеспечивая при этом на этапах замораживания размораживания формирование пористой полимерной структуры. Для более равномерного распределения в эмульсии наполнитель вводят в виде стабилизированной водной дисперсии кремнезема, что позволяет получить более равномерную структуру полимерного материала. Именно наполнитель и органическое соединение олова позволяют получить губчатую структуру изделия. Описанный способ технологически прост. При его реализации отсутствуют токсичные выделения. Однако этот способ не позволяет изменять структуру полимерного материала в достаточно широких пределах в зависимости от его назначения. Это объясняется прежде всего тем, что замораживание является стабилизирующим фактором, способствующим коагуляции полимерной дисперсии, в то время как структура губки определяется устойчивостью эмульсии, молекулярным весом полимера, а также качеством и количеством наполнителя и органического соединения олова. Влияние этих параметров исключает возможность получения пористого полимерного материала с равномерной структурой по всему объему и высокими физико-механическими свойствами, в частности, высокой эластичностью и хорошими прочностными показателями, что исключает его применение, например, в мебельной промышленности при производстве мягкой мебели. Наиболее близок способ получения пористого полимерного материала, предусматривающий получение полимерной дисперсии латекса, которая содержит жидкую дисперсионную среду, способную к кристаллизации, и дисперсную фазу, нанесение этой дисперсии на гибкий пористый волокнистый субстрат, коагуляцию полимерного латекса замораживанием и высушивание полученного продукта. Обработке известным способом подвергают латексы полимеров, способных к коалесценции при высушивании в интервале температур от 10 до 100оС, и характеризующихся секущим модулем, составляющим не менее 22 Па при растяжении на 5% Концентрация полимерной дисперсной фазы в системе составляет от 10 до 75 мас. Перед нанесением латекс загущают до 10-40 Пз с помощью казеина и альгината аммония и полиакрилата натрия. В дисперсию вводят загустители и волокнистые добавки. Все эти ингредиенты при наложении астабилизирующего фактора (в данном случае, замораживания) приводят к образованию упорядоченной структуры по коагуляции и ускоряют этот процесс, обеспечивая формирование пористой полимерной структуры. Однако описанный способ не позволяет направленно регулировать пористую структуру и получить полимерный материал с требуемыми физико-механическими свойствами. Наиболее близким является известный пористый полимерный материал на основе полимера синтетического латекса, который криоструктурирован в присутствии вулканизующих агентов. Однако и в известном материале образуется дискретная полимерная структура и материал имеет неоднородную пористость по толщине. Технический результат, на решение которого направлены настоящие изобретения заключается в возможности регулирования пористой структуры получаемого материала, в улучшении ее однородности по толщине, а также получении требуемых физико-механических свойств материала. Поставленная задача, заключающаяся в способе производства пористого полимерного материала, включающем получение полимерной дисперсии, содержащей жидкую способную к кристаллизации дисперсионную среду, и дисперсную фазу, замораживание полученной полимерной дисперсии в присутствии вулканизующих агентов до формирования связнодисперсной полимерной системы и последующую обработку, достигается тем, что замораживание полимерной дисперсии осуществляют в две стадии: первая при (-2)-(-12)оС в течение 5-15 мин, затем проводят формование и вторая стадия при (-70)-(-8)оС в течение 0,5-6,0 ч, при этом дисперсная фаза указанной полимерной дисперсии образована композицией полимера синтетического латекса и коллагенсодержащего материала. При этом содержание коллагенсодержащего материала составляет 25-100 мас.ч. на 100 мас. ч. полимера латекса. Также содержание вулканизующих агентов в указанной дисперсии составляет 3-10 мас.ч. на 100 мас.ч. полимера латекса. В качестве вулканизующих агентов используют оксид цинка, серу, этилцимат, меркаптобензтиазолят цинка, дифенилгуанидин и фенил-

ное
Целесообразно в дисперсионную среду указанной полимерной дисперсии дополнительно вводить карбоксиметилцеллюлозу в количестве 0,5-3,5 мас.ч. на 100 мас.ч. по- лимера латекса. Поставленная задача, заключающаяся также в пористом полимерном материале на основе полимера синтетического латекса, криоструктурированного в присутствии вулканизующих агентов, достигается тем, что он выполнен из криоструктурированной дисперсии полимера бутадиен-стирольного латекса или карбоксилированного бутадиен-стирольного латекса и коллагенсодержащего материала, взятых в соотношении 25-100 мас.ч. коллагенсодержащего материала на 100 мас. ч. полимера латекса, и имеет кажущуюся плотность 0,12-0,21 г/см3. При этом пористый полимерный материал может быть выполнен из криоструктурированной дисперсии полимера бутадиен-стирольного латекса с содержанием 30 мас. звеньев стирола и коллагенсодержащего материала, взятых в соотношении 50 мас.ч. коллагенсодержащего материала на 100 мас.ч. полимера латекса. Пористый полимерный материал может быть выполнен из криоструктурированной дисперсии полимера карбоксилированного бутадиен-стирольного латекса с содержанием 1 мас. карбоксильных звеньев и 50 мас. звеньев стирола и коллагенсодержащего материала, взятых в соотношении 65 мас.ч. коллагенсодержащего материала на 100 мас.ч. полимера латекса. Пористый полимерный материал может быть выполнен из криоструктурированной дисперсии полимера бутадиен-стирольного латекса с содержанием 30 мас. звеньев стирола и коллагенсодержащего материала, взятых в соотношении 71 мас.ч. коллагенсодержащего материала на 100 мас.ч. полимера латекса. В качестве коллагенсодержащего материала способ по изобретению предусматривает использование дубленных и недубленных отходов кожи и нестандартного гольевого сырья кожевенного производства, в частности, хромированной коллагеновой стружки. В качестве источника полимера могут использоваться полимерсодержащие стоки промышленных предприятий по производству и переработке бутадиен-стирольных латексов или стандартные бутадиен-стирольные латексы. Целесообразно, чтобы соотношение полимера синтетического латекса и коллагенсодержащего материала в названной композиции составляло 25-100 мас.ч. коллагенсодержащего материала на 100 мас.ч. полимера латекса. При изменении указанного соотношения в сторону уменьшения содержания в композиции коллагенсодержащего материала получаемый пористый материал по своим физико-механическим свойствам приближается к полимерным материалам, получаемым из чистого латекса, т.е. характеризуется недостаточно равномерной структурой, а значит, и пористостью при хорошей эластичности и высоких прочностных показателях. При превышении содержания коллагенсодержащего материала верхнего предела соотношения получаемый пористый материал не обладает достаточной прочностью. Целесообразно, чтобы содержание вулканизующих агентов в указанной дисперсии составляло 3-10 мас.ч. на 100 мас.ч. полимера латекса. Нижний предел указанного соотношения лимитирован низкими физико-механическими свойствами получаемого пористого материала (предел прочности при разрыве составляет менее 0,3 кгс/см2). При превышении верхнего предела замораживание приводит к неуправляемой объемной коагуляции системы. В качестве вулканизующих агентов используют оксид цинка, серу, этилцимат, меркаптобензтиазолят цинка, дифенилгуанидин и фенил-


Полимер синтетического бутадиен-стирольного латекса марки СКС-С 4,9
Оксид цинка 0,18
Сера 0,09
Этилцимат 0,04
Меркаптобензтиазолят цинка 0,04
Дифенилгуанидин 0,05
Фенил

Вода Остальное
6. Способ по любому из пп.1 5, отличающийся тем, что в дисперсионную среду дополнительно вводят карбоксиметилцеллюлозу в количестве 0,5 3,5 мас. ч. на 100 мас.ч. полимера латекса. 7. Пористый полимерный материал на основе полимера синтетического латекса, криоструктурированного в присутствии вулканизующих агентов, отличающийся тем, что он выполнен из криоструктурированной дисперсии полимера бутадиенстирольного латекса или карбоксилированного бутадиенстирольного латекса и коллагенсодержащего материала, взятых в соотношении: 25 100 мас.ч. коллагенсодержащего материала на 100 мас.ч. полимера латекса и имеет кажущуюся плотность 0,12 0,21 г/см3. 8. Материал по п.7, отличающийся тем, что он выполнен из криоструктурированной дисперсии полимера бутадиен-стирольного латекса с содержанием 30 мас. звеньев стирола и коллагенсодержащего материала, взятых в соотношении 50 мас.ч. коллагенсодержащего материала, на 100 мас.ч. полимера латекса. 9. Материал по п.7, отличающийся тем, что он выполнен из криоструктурированной дисперсии полимера карбоксилированного бутадиен-стирольного латекса с содержанием 1 мас. карбоксильных звеньев и 50 мас.звеньев стирола и коллагенсодержащего материала, взятых в соотношении 65 мас.ч. коллагенсодержащего материала на 100 мас.ч. полимера латекса. 10. Материал по п.7, отличающийся тем, что он выполнен из криоструктурированной дисперсии полимера бутадиен-стирольного латекса с содержанием 30 мас. звеньев стирола и коллагенсодержащего материала, взятых в соотношении 71 мас.ч. коллагенсодержащего материала на 100 мас.ч. полимера латекса.
Класс C08J9/28 удалением жидкой фазы из высокомолекулярной композиции или изделия, например сушка коагулятов