Полімерна композиція “гумопласт-м”

Реферат: Полімерна композиція містить вторинний поліетилен високого тиску, що отриманий при гранулюванні відходів поліетиленової плівки, гумову крихту з металокордних шин, компатибілізатор. При цьому як компатибілізатор композиція містить блокований макродіізоціанат, синтезований взаємодією 2,4-толуїлендіізоціанату з рідким полібутадієновим каучуком (блокований при подальшому синтезі n-хінондіоксим), та додатково гексаметилентетрамін. UA 88379 U (12) UA 88379 U UA 88379 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до утилізації полімерних та гумових відходів та композицій поліетилену з гумовим наповнювачем і призначена для застосування в будівництві та комунальному господарстві. Одним з важливих напрямків використання полімерних та гумових відходів є створення на їх основі композиційних матеріалів - термопластичних еластомерних матеріалів (гумопластів). Основна задача при розробці та отриманні гумопластів - вирішення екологічної проблеми утилізації полімерних та гумових відходів [1-6]. Відомі полімерні композиції, що мають назву - гумопласти, на основі суміші термопластів та еластомерів [1, 6]. При отриманні гумопластів значну роль відіграють модифікатори, які виконують роль пластифікаторів, компатибілізаторів, а також можуть утворювати додаткові хімічні чи фізичні зв'язки з функціональними групами компонентів композиційних матеріалів. Недоліком цих полімерних композицій є низькі показники фізико-механічних властивостей (руйнуюча напруга при розтягу та відносне видовження), а також неможливість використання вторинної сировини. Найбільш близькою до полімерної композиції, що заявляється, є композиція, що містить вторинний поліетилен високої густини з розміром гранул 4-5 мм, що отриманий при гранулюванні відходів поліетиленової плівки, гумову крихту з металокордних шин фракції 0,81,0 мм, та бутадієновий рідкий каучук з кінцевими третинними аміногрупами з молекулярною масою Mw=2961, Мn=2431, Mw/Mn=1,21 [7]. Перевагою полімерної композиції є можливість використання вторинної сировини. Недоліком - низькі показники руйнуючої напруги при розтягу та відносного видовження при розриві. Задачею корисної моделі є створення полімерної композиції ("Гумопласт-М") з використанням полімерних і гумових відходів, з поліпшеними фізико-механічними властивостями для зменшення собівартості матеріалу. Поставлена задача вирішується тим, що полімерна композиція "Гумопласт-М", що містить вторинний поліетилен (ВПЕ) високого тиску з розміром гранул 4-5 мм, отриманий при гранулюванні відходів сільськогосподарської поліетиленової плівки, гумову крихту (ГК) фракції 0,8-1,0 мм з металокордних шин та компатибілізатор, згідно з корисною моделлю, як компатибілізатор містить блокований макродіізоціанат (МДІ) синтезований взаємодією 2,4толуїлендіізоціанату з рідким полібутадієновим каучуком за співвідношення 2:1, та додатково гексаметилентетрамін, за такого співвідношення компонентів, мас. ч.: вторинний поліетилен 50 гумова крихта 35-50 блокований макродіізоціанат 0,5-15 гексаметилентетрамін 0,02-0,2. Полімерна композиція "Гумопласт-М" містить вторинний поліетилен високого тиску з розміром гранул 4-5 мм, що отриманий при гранулюванні відходів поліетиленової плівки для теплиць (ТУ 63178-84-81), гумову крихту з металокордних шин фракції 0,8-1,0 мм (ТУ-У-625521987.010-2000), виробник - підприємство, "МАГ", м. Комсомольськ Полтавської області, а також для модифікації гумопласту використовували гексаметилентетрамін (ГМТА) - C6H12N4 (ГОСТ 1318-82). Суть корисної моделі пояснюється такими прикладами. Приклад 1. Спочатку синтезують блокований макродіізоціанат взаємодією 2,4-толуїлендіізоціанату та поступово, порціями по 5-10 г, додають 30,00 г (0,01 моль) рідкий полібутадієновий каучук з кінцевими гідроксильними групами KRASOL LBH-3000 (вміст гідроксильних груп-1,13 %). Суміш ретельно перемішують протягом 0,5 години, та підвищують температуру водяної бані до 70 °C і витримують реакційну суміш 2 години. Реакцію припиняють при зменшенні NCO-груп наполовину. Для одержання блокованого макродіізоціанату перемішують отриманий макродіізоціанат та n-хінондіоксим за співвідношення 1:2 та продовжують синтез за температури 80 °C протягом 10-11 годин. Реакцію вважають завершеною, коли всі NCO-групи прореагували. Полімерну композицію "Гумопласт-М" отримують механічним змішуванням всіх компонентів в екструдері, потім з отриманого екструдату пресують зразки. Після витримки зразків протягом 15 діб їх випробовують на розривній машині. Полімерну композицію готують за співвідношення ВПЕ до ГК 50:(35-50) мас. ч., відповідно, з введенням різної кількості блокованого макродіізоціанату (0,5-15) мас. ч. та гексаметилентетраміну (0,02-0,2) мас.ч., як модифікаторів. Лабораторний екструдер має діаметр шнека 25 мм, відношення довжини шнека до його діаметра складає (L/D=15), який має зону завантаження, з примусовим охолодженням і три зони 1 UA 88379 U 5 10 15 20 з регульованим тепловим режимом. Температура в зонах нагріву складала: перша зона 140 °C, друга зона - 150 °C, третя зона - 170 °C. Отриманий гумопласт має вигляд твердої речовини чорного кольору. Зразки для фізико-механічних досліджень у вигляді двосторонніх лопаток (ГОСТ 10636-78) отримували шляхом гарячого формування подрібненого екструдату, при заданих технологічних умовах пресування (160 °C, тиск 10 МПа) з наступним охолодженням під тиском до 20 °C. Як оціночні критерії фізико-механічних властивостей були прийняті: руйнівна напруга при розтягу (σр) та відносне видовження (Δε). Показники фізико-механічних властивостей - σр та Δε визначали на розривній машині FU 1000 за ГОСТ 11262-80. Розтягування лопаток проводили при швидкості переміщення рухомого затиску верхньої траверси 20 мм/хв., робоча зона складала 90 мм. Визначали граничне значення міцності σр та видовження Δε, а їх середні значення вираховували за п'ятьма зразками. Приклади 2-7 наведені в таблиці. Приклад 8 (найближчий аналог). Готують суміш, як в прикладі 1, але ГК 40 мас. ч. змішують на кульовому млині з бутадієновим рідким каучуком з кінцевими третинними аміногрупами 10 мас. ч. та екструдують разом з 50 мас. ч. ВПЕ. з отриманого екструдату пресують зразки. Після витримки протягом 15 діб їх випробовують на розривній машині. Склад композицій та фізико-механічні властивості модифікованих гумопластів наведені в таблиці. Таблиця Номер прикладу 1 2 3 4 5 6 7 (контр.) 8 (найближчий аналог) 25 30 35 40 45 Склад компонентів в суміші, мас.ч. Властивості Гумовий гумопластів Полімерна матриця Компатибілізатори наповнювач ВПЕ ГК РБК-А Блок. МДІ ГМТА σр, МПа Δε, % 50 50 0,5 0,02 6,7 15,5 50 47 3 0,02 5,3 62,5 50 43 7 0,02 3,6 60 50 35 15 0,02 3,62 52,5 50 39,8 10 0,2 9,43 115,3 50 49,8 0,5 0,2 7,05 24,9 50 30 20 0,02 2,28 37,5 50 40 10 3,59 10 З наведених в таблиці даних видно, що полімерна композиція "Гумопласт-М", яка складається з ВПЕ і ГК, модифікованої блокованим макродіізоціанатом та гексаметилентетраміном, має міцність при розриві, а особливо, відносне видовження (приклади 1-6), вищі, ніж показники властивостей у найближчому аналозі (приклад 8). Добавка блокованого макродіізоціанату в кількості 20 мас. ч погіршує властивості композитів (приклад 7). Використання в композиції як модифікаторів блокованого макродіізоціанату та гексаметилентетраміну покращують властивості. Міцність при розриві збільшується в 2,6 разу, а відносне видовження при розриві - в 11,5 разу (приклад 5), порівняно з найближчим аналогом (приклад 8). Джерела інформації: 1. Серенко О.А. и др. Резинопласты - новый класс дисперсно-наполненных композиционных материалов // Хим. пром. сегодня. - 2003. - № 7. - С. 34-39. 2. V.D. Mishak, E.V. Lebedev, V.К. Grishchenko, E.P. Mamunya, Rabber-plastic composites based on thermoplastic polymers/ II -Українсько-Польська наукова конференція "Полімери спеціального призначення", Дніпропетровськ, 27-31.05.2002, с. 104. 3. Серенко О.А., Гончарук Г.П., Кнунянц М.И., Крючков А.Н. // Высокомол.соед. Сер. А. 1998. - 40, № 7. - C. 1186-1190. 4. Вольфсон С.А. // Высокомол.соед. Сер. С. - 2000. - Т. 42, № 11. - С. 2000-2014. 5. Мишак В.Д.,.Лебедев Є.В., Семиног В.В. // III-я Міжн. наук.-техн. конф. "Композиційні матеріали", Київ, НТУУ "КПІ", 9-11 червня, 2004 р. Зб. праць, с. 106. 6. А. С. 1432072 СССР. Кл. МКИЗ С08G 23/06, С08K 3/26 (СССР) Полимерная композиция. / Кулезнёв В.Н., Скворцов В.П., Гласко В.Г., Авдеева-Тимошина А.Ю., Коврига В.В., Иванов В.П., Мизунов В.А. - Заявл. 26.05.86, № 4124638/23-05. Опубл. 23.10.88. Бюл. № 39. 2 UA 88379 U 7. Патент на кор. модель № 52062, МПК, C08L 23/06, С08K 5/00, Полімерна композиція "Гумопласт". /Єрмольчук Л.В., Грищенко В.К., Бойко В.П., Лебедєв Є.В., Мишак В.Д. - Заяв. 24.02.2010, № заявки 20100217. Опубл. 10.08.2010. Бюл. № 15. - найближчий аналог. 5 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Полімерна композиція, що містить вторинний поліетилен високого тиску з розміром гранул 4-5 мм, що отриманий при гранулюванні відходів поліетиленової плівки, гумову крихту з металокордних шин фракції 0,8-1,0 мм, компатибілізатор, яка відрізняється тим, що як компатибілізатор містить блокований макродіізоціанат, синтезований взаємодією 2,4толуїлендіізоціанату з рідким полібутадієновим каучуком за співвідношення 2:1 (блокований при подальшому синтезі n-хінондіоксим за співвідношення 1:2), та додатково гексаметилентетрамін, за такого співвідношення компонентів, мас. ч.: вторинний поліетилен 50 гумова крихта 35-50 блокований макродіізоціанат 0,5-15 гексаметилентетрамін 0,02-0,2. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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