Термопластична формовочна композиція для отримання фільтрувального матеріалу на основі ультратонких синтетичних волокон

Изобретение относится к термопластичным формовочным композициям для получения фильтрующего материала на основе улътратонких синтетических волокон, используемого для прецизионной очистки жидких и газовых сред в различных отраслях народного хозяйства. Известна также выбранная нами в качестве прототипа композиция для получения тонковолокнистого фильтрующего материала на основе ультратонких синтетических волокон [1], содержащая смесь термопластичных волокнообразующего и матричного полимеров. Компоненты взяты в соотношении, мас.%: Однако при использовании описанной в прототипе композиции для получения фильтрующего материала не всегда достигается достаточно высокая эффективность задержания механических частиц при фильтрации жидких сред. В основу изобретения положения задача создать такую термопластичную формовочную композицию для получения фильтрующего материала на основе ультратонких синтетических волокон, в которой введение дополнительного компонента позволило бы изменить, характер структурообразования волокнообразующего полимера, что обеспечило бы получение ультразвуковых волокон с меньшим диаметром и более плотной упаковкой, благодаря чему повысилась бы эффективность фильтрующего материала. Поставленная задача достигается тем, что термопластичная формовочная композиция для получения фильтрующего материала на основе ультратонких синтетических волокон, содержащая смесь термопластичных волокнообразующего и матричного полимеров, согласно изобретению дополнительно содержит хлористый натрий, при этом компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%: волокнообразующий полимер 10-40; матричный полимер - 58-89,5; хлористый натрий 0,5-2. Введение в термопластичную формовочную композицию хлористого натрия приводит к изменению характера структурообразования волокнообразующего полимера при формовании композиционной пленки через плоскощелевую фильеру экструдера. Механизм действия хлористого натрия заключается в следующем. При реализации процесса смешения компонентов на дисковом экструдере достигается тонкое диспергирование хлористого натрия. При температурах переработки расплава смеси полимеров и формовании композиционной пленки хлористый натрий остается в твердом состоянии и входит в структуру ультратонких волокон, являясь центром кристаллизации волокнообразующего полимера. В присутствии добавок хлористого натрия образуются более тонкие микроволокна за счет подавления процесса релаксации накопленных во входовой зоне формующего отверстия (плоскощелевая фильера) упругих деформаций и нормальных напряжений. Кроме того, в присутствии тонкодиспергированного хлористого натрия повышается стабильность жидкой струи (микроволокон) и растет доля волокон непрерывной длины, так как кристаллы NaCI гасят разрушающее возмущение. В результате резко возрастает эффективность задержания частиц фильтрующим материалом, полученным из композиционной пленки после экстракции матричного полимера кипящим этанолом. Таким образом, после переработки на экструдере с плоскощелевой фильерой термопластичной формовочной композиции, состоящей из волокнообразующего и матричного полимеров с добавками хлористого натрия, получают фильтрующий материал с более тонкими и плотно расположенными волокнами, обеспечивающий высокую эффективность задержания механических частиц размером 0,4 мкм и более. Хлористый натрий добавляют в количестве 0,5-2 мас.%. При введении его в композицию менее 0,5% эффективность фильтрующего материала изменяется незначительно. Увеличение содержания хлористого натрия свыше 2% приводит к повышению эффективности фильтрующего материала, однако при этом резко падает его удельная производительность. Таким образом, введение в смесь двух термопластичных полимеров добавки хлористого натрия позволяет получить фильтрующий материал с тонкостью фильтрации 0,4 мкм. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. В шаровой мельнице готовят смесь предварительно высушенных полиоксиметилена (ПОМ), сополиамида (СПА) и хлористого натрия, взятых в различных соотношениях, мас.%: Ниже приведены характеристики компонентов. Полиоксиметилен - сополимер триоксана с 1,3 диоксоланом (2 мас.%) с характеристической вязкостью в диметилформамиде 0,56 и средневязкостной молекулярной массой 49000; период индукции 40; эффективная вязкость расплава при 190°С и напряжении сдвига 5,7×104 Па 750 ПА×с; температура плавления 171°С; гранулы белого цвета. Сополиамид - матричный полимер, представляющий собой сополимер капролактама (50%) и гексаметиленадипината (50%), с вязкостью расплава при температуре 190°С и напряжении сдвига 5,7·104 Па 1200 Па×с и температурой плавления 168-175°С; содержание низкомолекулярных веществ составляет 2-3%; гранулы кремового цвета. Хлористый натрий - порошкообразная неплавкая соль с размером частиц 10-30 мкм. Фильтрующий материал получают следующим образом: с помощью дискового экструдера проводят гомогенизацию смеси с последующей переработкой полученных гранул в композиционную пленку на экструдере с плоскощелевой фильерой при температуре 190°С. После экстракции матричного полимера (СПА) кипящим этанолом (78°С) из композиционной пленки получают фильтрующий материал. Свойства фильтрующего материала и конкретные соотношения 12 композиций приведены в таблице 1. Как видно из данных, приведенных в табл. 1, введение NaCI в количестве до 0,5 мас.% не приводит к значительному повышению эффективности фильтрующего материала, в то же время присутствие в смеси более 2% NaCl увеличивает задерживающую способность фильтрующего материала, но при этом значительно снижается удельная производительность по воде. При введении хлористого натрия в количестве от 0,5 до 2 мас.% обеспечивается повышенная эффективность фильтрующего материала по задержанию частиц размером 0,4 мкм и более при достаточно высокой удельной производительности. Пример 2. Композиция, описанная в примере 1, но в качестве волокнообразующего полимера используют полипропилен с характеристической вязкостью в декалине при 135°С 1,2; содержание атактических фракций составляет 5%; эффективная вязкость расплава при 190°С и напряжении сдвига 5,7×104 Па - 840 Па×с; температура плавления 169°С; бесцветные гранулы. Как видно из данных, приведенных в табл. 2, характер зависимости свойств фильтрующего материала от содержания NaCI в смеси аналогичен описанному в примере 1. Независимо от природы волокнообразующего и матричного полимеров при наличии в композиции 2 (табл. 1 и 2) минимально заявленного количества NaCI повышается эффективность задержания частиц и удельная производительность по воде по сравнению с композицией 12 (табл. 1 и 2) в случае отсутствия NaCl. Таким образом предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить высокую эффективность задержания частиц размером 0,4 мкм и более за счет изменения характера структурообразования в расплавах смесей полимеров в присутствии добавок хлористого натрия.