Спосіб отримання полімерного мастербатча з металевими наночастинками

Реферат: Спосіб отримання полімерного мастербатча з металевими наночастинками, заснований на отриманні металевих наночастинок електронно-променевим випаровуванням і конденсації металу у вакуумі, осадженні наночастинок на підкладку і перегрануляції термопластичного полімеру з металевими наночастинками на екструдері до отримання суперконцентрату. Як підкладку використовують гранули полімеру, а при перегрануляції здійснюють розплавлення підкладки з нанесеними на ній металевими наночастинками. UA 69700 U (12) UA 69700 U UA 69700 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області техніки пластмас, зокрема до введення в полімери різних речовин, і може бути використана при виготовленні суперконцентратів (мастербатч) в хімічній, текстильній промисловості і в техніці при створенні композиційних матеріалів для поглинання електромагнітних хвиль, полімерних композицій з бактерицидними властивостями, композицій для отримання нетоксичних пакувальних матеріалів для харчових продуктів і медичних інструментів, для виготовлення литного устаткування медичного і санітарного призначення, іграшок, меблів, посуду, для отримання волокон і текстильних виробів тощо. Відомий спосіб отримання концентрованого композиційного матеріалу на основі полімерного матеріалу, який є твердим суперконцентратом (мастербатчем) і включає менше 90 % по масі неорганічного матеріалу, такого як нітрид титану, нітрид цирконію, оксид індій-олова, відновлений оксид індій-олова, оксид сурми-олова, золото, срібло, молібден або тантал [Заявка России № 2006135348. Полимерные материалы и добавки к ним. МПК C08L 67/02 (2006.01. Опубл. 10.05.2008]. Недоліком є складність отримання якісного суперконцентрату з рівномірним розподілом неорганічної речовини. Відомий спосіб отримання суперконцентрату шляхом змішування пігменту в розплаві полімеру при 110-120 °C з подальшим пластичним помелом при 70-85 °C [А. с. СРСР № 1484817, кл. С09В 67/00, 1989]. Проте відомий спосіб не дозволяє отримувати якісний суперконцентрат з високою забарвлюючою здатністю. Відомий спосіб отримання суперконцентрату пігменту і фарбника [А. с. СРСР № 1666470, кл. С08J 3/20, 1991] шляхом змішування полімеру з низькотемпературною добавкою і подальшим його змішуванням з сумішшю пігменту і фарбника з поверхнево-активною речовиною (ПАР). Відомий спосіб не дозволяє отримувати якісний суперконцентрат з високою забарвлюючою здатністю. Відомий спосіб отримання суперконцентрату пігменту і фарбника шляхом змішування полімеру з низькотемпературною добавкою і подальшим його сплавлюванням з сумішшю пігменту і фарбника з поверхнево-активною речовиною. При цьому змішування полімеру з низькотемпературною добавкою і змішування пігменту і фарбника з поверхнево-активною речовиною здійснюють в розплаві, а сплавлювання сумішей здійснюють при 40-140 °C. [Патент 6 России № 2076116. СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СУПЕРКОНЦЕНТРАТА. МПК C08J 3/20. Опубл. 27.03.1997]. Недоліком способу є низька продуктивність. Відомій спосіб отримання полімерної композиції, що містить полістирол, поліетиленовий концентрат пігментів і суперконцентрат пігментів, який складається з поліетилену низької щільності із вмістом 10 % двоокисів титану шляхом переробки на литній машині при наступних параметрах; температура циліндра, °C: перша зона 160-170, друга зона 170-190, третя зона 2 190-210. Температура форми 40-50 °C, питомий тиск литва 1000-2000, кг/см , час циклу 45-50 сек. [Патент России № 1825507. Полимерная композиция. МПК 6 C08L 25/06 C08L 25/06, C08L 33:10. Опубл. 20.03.1997]. Відомий спосіб не дозволяє отримувати якісний суперконцентрат з рівномірним розподілом неорганічної речовини. Відомий спосіб отримання антисептичного полімерного матеріалу шляхом нанесення на гранули полімеру шару біологічно активного металу за допомогою магнетронного напилення, переплавлення в суцільну полімерну масу, що наноструктурована біологічно активними включеннями і з якої формують пластмасові прилади і деталі для різних областей техніки [Патент России № 2345105. Антисептический полимерный материал и изделия из него. МПК С08K 3/08 (2006.01), C08J 5/18 (2006.01), A61J 1/18 (2006.01), D01F 1/02 (2006.01), В82В 3/00 (2006.01). Опубл. 27.01.2009]. Основними недоліками способу є низький вихід цільового продукту, а також необхідність проведення процесу у вузьких інтервалах температури, концентрації і тривалості нагрівання внаслідок сильної залежності результату від цих параметрів. Відомий спосіб отримання антисептичної полімерної композиції шляхом змішування інгредієнтів на двошнековому екструдері при температурі 150-200 °C. як інгредієнти використовують 99,04 мас. % поліетилену високого тиску, 0,06 мас. % аміду олеїнової кислоти, 0,20 мас. % карбонату кальцію, 0,50 мас. % співполімеру етилену з вінілацетатом, 0,10 мас. % двоокису кремнію і 0,10 мас. % фосфату срібла. На виході з екструдера суміш охолоджують водою. Суміш гранулюють з розміром гранул 2-5 мм [Патент России № 2318844. Композиция полиэтиленовая для изделий с бактерицидными свойствами (варианты). МПК C08L 23/06 1 UA 69700 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 (2006.01), C08L 23/04 (2006.01), С08K 13/02 (2006.01), С08K 3/26 (2006.01), С08K 3/36 (2006.01), С08K 5/20 (2006.01). Опубл. 10.03.2008.]. Недоліком способу є його складність. Відомій спосіб отримання полімерної композиції методом опудрювання гранул вихідного полімеру, активною добавкою (до 1-2 мас. %) з подальшою перегрануляцією на екструдері до отримання суперконцентрату (мастербатча). [Заявка России № 94042026. (Полимерная 6 композиция для светотрансформирующего пленочного материала). МПК C08L 23/02, СО8K 5/ОО, С08K 3/32. Опубл. 10.07.1996]. Недоліком способу є неможливість отримання полімерного суперконцентрату з наночастинками металів. Найбільш близьким до того, що заявляється, є спосіб одержання наночастинок металів електронно-променевим випаровуванням і конденсацією у вакуумі, що полягає у випаровуванні твердого вихідного матеріалу й фіксації наночастинок зазначеного матеріалу при конденсації його парів на охолоджуваній підкладці носієм, що твердіє на зазначеній підкладці [див. Патент України № 87177. Спосіб одержання наночастинок для магнітних рідин електронно-променевим випаровуванням і конденсацією у вакуумі, спосіб одержання магнітної рідини й магнітна рідина, що одержана цим способом. МПК В82В 3/00. Опубл. 12.01.2009, бюл. № 1]. Спосіб призначений для отримання магнітних рідин і не дозволяє отримувати твердий полімерний суперконцентрат. В основу корисної моделі поставлена задача розробки високопродуктивного способу отримання полімерного суперконцентрату (мастербатча) з металевими наночастинками. Запропонований, як і відомий спосіб отримання полімерного мастербатча з металевими наночастинками, заснований на отриманні металевих наночастинок електронно-променевим випаровуванням і конденсації металу у вакуумі, осадженні наночастинок на підкладку і перегрануляції термопластичного полімеру з металевими наночастинками на екструдері до отримання суперконцентрату, згідно з корисною моделлю, як підкладку використовують гранули полімеру, а при перегрануляції здійснюють розплавлення підкладки з нанесеними на ній металевими наночастинками. У запропонованому способі як підкладку використовують гранули полімеру. Це дозволяє отримувати екологічно чисті суперконцентрати. У запропонованому способі при перегрануляції здійснюють розплавлення підкладки з нанесеними на ній металевими наночастинками. Це підвищує якість продукту за рахунок рівномірного розподілу наночастинок в полімері. Приклад. Спосіб отримання полімерного мастербатча з металевими наночастками здійснюють в два етапи. На першому етапі у електронно-променевій установці отримують композит, що складається з наночастинок, які нанесені на підкладку з гранул полімеру. Для 2 цього у камері створюють вакуум порядку 10- Ра. Поверхню металу нагрівають електроннопроменевими гарматами до розплавлювання, у результаті чого формується змішаний паровий потік матеріалу, який конденсують на водоохолоджувану підкладку, в ролі якої виступають гранули полімеру. Температуру підкладки підтримують при заданій величині, нижче температури плавлення гранул. Після певного часу роботи живлення електронно-променевих гармат відключають і процес випаровування й конденсації завершують. У результаті на підкладці одержують наночастинки заданого розміру, зафіксовані у твердому носії. Підкладка може зберігатися довгий час без коагуляції наночастинок. Підкладку з наночастинками розчиняють в прийнятному розчиннику або здійснюють перегрануляцію термопластичного полімеру з металевими наночастинками на екструдері до отримання суперконцентрату. як полімерний компонент використовують полімери, вибрані з наступних груп: полівуглеводні, наприклад, поліетилен високої і/або низької щільності, і/або поліпропілен, і/або співполімери з пропіленом або вищими олефінами, або удароміцний полістирол; поліефіри, наприклад, поліетилентерефталат, або целюлоза, або її ефіри; поліакрилати, наприклад, поліакриламід, поліакрилонітрил, або їх солі; полівінілхлорид і/або співполімери вінілхлориду, або їх співполімери; поліаміди, наприклад синтетичні поліаміди. Композиція може додатково містити фарбник, за який використовують термостійкі органічні і неорганічні пігменти. Отримані полімерні композиції можуть бути використані: для отримання нетоксичних пакувальних матеріалів в харчовій промисловості; для отримання нетоксичних матеріалів, інструментів в медичній промисловості; для виготовлення устаткування медичного і санітарного призначення; для виготовлення іграшок; для виготовлення меблів; 2 UA 69700 U для виготовлення посуду; для отримання волокон і текстильних виробів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб отримання полімерного мастербатча з металевими наночастинками, заснований на отриманні металевих наночастинок електронно-променевим випаровуванням і конденсації металу у вакуумі, осадженні наночастинок на підкладку і перегрануляції термопластичного полімеру з металевими наночастинками на екструдері до отримання суперконцентрату, який відрізняється тим, що як підкладку використовують гранули полімеру, а при перегрануляції здійснюють розплавлення підкладки з нанесеними на ній металевими наночастинками. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3