Полімерна композиція

Реферат: Полімерна композиція містить рідкий каучук, ізоціанатну складову, агент зшивання ланцюга і каталізатор дибутилдилауринат олова, причому вона як рідкий каучук містить гідроксилвмісний олігоізопрен ОРД, як ізоціанатну складову - 2,4-толуїлендіізоціанат, як агент зшивання біогліцерин або біогліцерин в розчині вторинного поліетилену у відпрацьованому мінеральному маслі, за такого співвідношення компонентів (мас. ч.): гідроксилвмісний олігоізопрен ОРД 100 2,4-толуїлендіізоціанат 13,6 біогліцерин 0,5-5 каталізатор дибутилдилауринат олова 0,002. UA 101715 U (12) UA 101715 U UA 101715 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до полімерних композицій на основі рідких олігомерів з використанням органічних компонентів, які можуть бути використані для одержання поліуретанових матеріалів, наприклад водостійких герметиків та наливних покриттів у будівництві і комунальному господарстві та забезпечення утилізації відходів виробництва і екології довкілля. Відомі полімерні композиції на основі дієнових олігомерів (рідких каучуків), в яких для одержання полімерної сітки, як агент зшивання ланцюга використовують гліцерин [1]. Таким чином вдається підвищити експлуатаційні властивості одержаних матеріалів, зокрема міцнісні та деформаційні показники. Найбільш близькою до полімерної композиції, що заявляється, є композиція на основі рідкого дивінілпіпериленового коолігомеру СКДП-Н [2] такого складу, мас. ч.: кополімер бутадієну з піпериленом MM 1200-3200 із вмістом гідроксильних груп 0,7-1,0 % 100 поліізоціанат 20-38 гліцерин 3-7 каталізатор дибутилдилауринат олова 0,05-3,00 гумова крихта 50-200 кополімер бутадієну з піпериленом MM 500-1200 із вмістом гідроксильних груп 0,9-1,3 % 3-5. Указана композиція має такі позитивні властивості, як здатність до нанесення безпосередньо на поверхню, що покривається, та тверднення при температурі навколишнього середовища з одержанням еластичного матеріалу. Недоліком вказаної композиції є те, що поліуретанові матеріали мають недостатньо високі міцнісні та деформаційні характеристики, а також те, що гліцерин є дефіцитною сировиною, а гумовий наповнювач потребує підбору4 оптимальних властивостей. Задачею корисної моделі є створення полімерної композиції, що забезпечує високі міцніснодеформаційні властивості отвердженого матеріалу, утилізацію відходів виробництва і захист екології довкілля, в якій як агент зшивання замість гліцерину використовують відходи виробництва біодизеля біогліцерин, так званий "чорний гліцерин" окремо, або у вигляді розчину в рідкій суміші вторинного поліетилену (ВПЕ) та відпрацьованого мінерального масла (ВММ). Поставлена задача вирішується тим, що полімерна композиція містить рідкий каучук, ізоціанатну складову, агент зшивання ланцюга і каталізатор дибутилдилауринат олова, згідно із корисною моделлю, містить як рідкий каучук - гідроксилвмісний олігоізопрен ОРД, як ізоціанатну складову - 2,4-толуїлендіізоціанат, як агент зшивання - біогліцерин або біогліцерин у розчині вторинного поліетилену у відпрацьованому мінеральному маслі, за такого співвідношення компонентів (мас. ч.): гідроксилвмісний олігоізопрен ОРД 100 2,4-толуїлендіізоціанат 13,6 агент зшивання 0,5-5 каталізатор дибутилдилауринат олова (ДБДЛО) 0,002. Полімерна композиція може містити як агент зшивання біогліцерин у 5-20 %-ному розчині ВПЕ у ВММ. Рідкий гідроксилвмісний олігоізопрен ОРД одержують полімеризацією ізопрену в розчині ізопропілового або н-бутилового спирту з ініціатором пероксидом водню. Молекулярна маса складає близько 2000, функціональність по гідроксильним групам - близько 3, в'язкість при 25 °C-5,8 Па· с. Експериментально був підібраний склад композиції, який забезпечив підвищення фізикомеханічних властивостей полімерної композиції. Такі властивості дозволяють використовувати полімерну композицію для одержання полімерних матеріалів, водостійких герметиків та покриттів в будівництві, в комунальному господарстві. Добавку біогліцерину використовували також у вигляді розчину в суміші вторинного поліетилену (ВПЕ), розчиненого у відпрацьованому мінеральному маслі (ВММ). 1 UA 101715 U 5 10 15 20 Полімерну композицію одержували змішуванням гідроксилвмісного олігодієну ОРД з біогліцерином та каталізатором ДБДЛО. Суміш вакуумували при 20 мм рт.ст. протягом 20 хв., після чого додавали 2,4-толуїлендіізоціанат, ретельно змішували та знову вакуумували. Рідку композицію виливали в фторопластову форму або на скляну пластинку, оброблену антиадгезивом, і стверджували в ексикаторі протягом 3 діб за кімнатноїтемператури. Матеріал витримували протягом 20 діб, готували зразки для фізико-механічних випробувань у вигляді двосторонніх лопаток по ГОСТ 16336-93 і випробували на розривній машині F 1000 при швидкості деформації 20 мм/хв.; робоча зона складала 90 мм. Як критерії для оцінки якості отвердненої композиції прийняті міцність при розриві σ р та відносне подовження при розриві εр. Приклад 1. Готують суміш 100 мас. ч. каучуку ОРД (олігоізопрен радикальної полімеризації, одержаний з ініціатором пероксидом водню), 0,5 мас. ч. біогліцерину, 0,002 мас. ч. розчину каталізатора ДБДЛО (у вигляді 0,2 %-ного розчину у вазеліновому маслі). Ретельно перемішують до одержання однорідної маси, вакуумують і додають 13,6 мас. ч. 2,4-толуїлендіізоціанату. Після перемішування і вакуумування стверджують спочатку в ексикаторі, а потім на повітрі, і через 20 діб випробують на розрив. Результати випробувань та приклади 2-22 наведені в таблиці. Приклад 23 (прототип). Готують суміш 100 мас. ч. рідкого каучуку СКДП-Н (кополімер бутадієну з піпериленом) молекулярної маси 2100 з вмістом гідроксильних груп 0,81 %, 5 мас. ч. гліцерину, 0,1 мас. ч. каталізатору уретаноутворення дибутилдилауринату олова, 100 мас. ч. гумової крихти таї 4 мас. ч. каучуку СКДП-Н молекулярної маси 1000 з вмістом гідроксильних груп 1,0 %. Ретельно перемішують до одержання однорідної маси, вакуумують і додають 30 мас. ч. поліізоціанату. Після перемішування і вакуумування отверджують в ексикаторі, а потім на повітрі, і через 20 діб випробують на розрив. Результати випробувань приведені в таблиці. 25 Таблиця Склади композицій та фізико-механічні властивості зразків Властивості композита міцність при відносне подовження при розриві εр, % розриві р, МПа Композиція з біогліцерином 1 0,5 2,61 265 2 1 1,89 164 3 2 1,73 154 4 5 1,70 132 5 - контроль 0,2 0,98 412 6 - контроль 10 0,72 315 Композиція з добавкою біогліцерину в 5 %-ному розчині ВПЕ-ВММ 7 0,5 1,92 309 8 1 1,76 277 9 2 1,70 219 10 - контроль 0,2 0,35 380 11 - контроль 5 0,95 119 Композиція з добавкою біогліцерину в 10 %-ному розчині ВПЕ-ВММ 12 0,2 3,08 412 13 0,5 2,16 265 14 0,75 1,81 174 15 - контроль 0,1 1,22 382 16 - контроль 10 не твердне Композиція з добавкою біогліцерину в 20 %-ному розчині ВПЕ-ВММ 17 0,5 2,12 336 18 2 1,89 154 19 5 1,73 147 20 - контроль 0,2 1,32 385 21 - контроль 10 не твердне Номер прикладу Вміст біогліцерину, мас. ч., на 100 мас. ч. каучуку 2 UA 101715 U Продовження Таблиці Властивості композита міцність при відносне подовження при розриві εр, % розриві р, МПа Композиція з добавкою біогліцерину в 30 %-ному розчині ВПЕ-ВММ не змішується з утворенням однорідного 22 - контроль 0,1 розчину 23 (прототип) 5 гліцерин 1,69 113 Номер прикладу 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Вміст біогліцерину, мас. ч., на 100 мас. ч. каучуку Як прототип вибраний кращий зразок з використанням гліцерину в кількості 5 мас. ч. на 100 мас. ч. рідкого каучуку. З таблиці видно, що при добавці біогліцерину 0,5 мас. ч. (приклад 1) міцність і відносне подовження зразка значно підвищуються і перевищують дані для прототипу на 54 і 134 % відповідно. Подальше збільшення добавки біогліцерину (приклади 2-4) приводить до зменшення міцності та подовження, але в усіх випадках обидві характеристики перевищують відповідні характеристики прототипу. При добавці біогліцерину 0,2 мас. ч. (приклад 5, контроль) подовження зростає ще більше, але міцність зменшується до рівня, нижчого, ніж у прототипу. Схожа картина має місце при вмісті біогліцерину (і 0 мас. ч. (приклад 6, контроль). Добавки біогліцерину у складі 5 %-ного розчину ВПЕ-ВММ, розчиненого в кількості 0,5-2 мас. ч. (приклади 7-9), дають при отвердженні зразки, які перевищують показники прототипу, причому максимальне перевищення як по міцності, так і по подовженню спостерігається при 0,5 мас. ч. біогліцерину (приклад 7). При подальшій добавці біогліцерину у складі вказаної суміші (приклади 8, 9) обидва показники погіршуються, але перевищують відповідні показники в прототипі. Добавки біогліцерину у складі вказаної суміші 0,2 % (приклад 10, контроль) і 5 % (приклад 11, контроль) не забезпечують потрібної міцності матеріалу. Добавки біогліцерину у складі 10 %-ного розчину ВПЕ-ВММ, розчиненого в кількості 0,2-0,75 мас. ч. (приклади 12-14), дають при отвердженні зразки, які перевищують показники прототипу, причому максимальне перевищення як по міцності, так і по подовженню спостерігається при 0,2 мас. ч. біогліцерину (приклад 12). При подальшій добавці біогліцерину у складі вказаної суміші (приклади 13, 14) обидва показники погіршуються, але перевищують відповідні показники в прототипі. Добавки біогліцерину у складі вказаної суміші 0,1 % (приклад 15, контроль) дає матеріал з міцністю, нижчою за прототип, а добавка 10 % (приклад 16, контроль) призводить до неможливості тверднення композиції. Добавки біогліцерину у складі 20 %-ного розчину ВПЕ-ВММ, розчиненого в кількості 0,5-5 мас. ч. (приклади 17-19), дають при отвердженні зразки, які перевищують показники прототипу, причому максимальне перевищення як по міцності, так і по подовженню спостерігається при 0,5 мас. ч. біогліцерину (приклад 17). При подальшій добавці біогліцерину (приклади 18, 19) обидва показники погіршуються, але перевищують відповідні показники в прототипі. Добавки біогліцерину у складі вказаної суміші 0,2 % (приклад 2:0,і контроль) дає матеріал з міцністю, нижчою за прототип, а при добавці 10 % (приклад 21, контроль) композиція не твердне. Добавка біогліцерину у складі 30 %-ного розчину в суміші ВПЕ-ВММ, розчиненого в кількості 0,1 мас. ч. (приклад 22), утворює неоднорідну систему, що не дає можливості якісного змішування з твердником, що робить композицію непридатною до тверднення. Таким чином, наведені дані показують, що полімерна композиція, в якій як зшиваючий агент замість гліцерину використовується біогліцерин, як сам по собі, так і розчинений в суміші вторинний поліетилен-відпрацьоване машинне масло, дозволяє одержувати поліуретанові матеріали, які мають вищі міцність при розриві і відносне подовження при розриві, ніж досягнуті в прототипі. При використанні біогліцерину в 5 %-ному розчині ВПЕ-ВММ добавка біогліцерину ефективна при його кількості 0,5-2 мас. ч. на 100 мас. ч. каучуку, при використанні біогліцерину в 10 %-ному розчині ВПЕ-ВММ добавка біогліцерину ефективна при його кількості 0,2-0,75 мас. ч. на 100 мас. ч. каучуку, при використанні біогліцерину в 20 %-ному розчині ВПЕ-ВММ добавка біогліцерину ефективна при його кількості 0,5-5 мас. ч. на 100 мас. ч. каучуку. Найкращі результати по міцності і подовженню отвердженого матеріалу досягаються при використанні біогліцерину в 10 %-ному розчині ВПЕ-ВММ у кількості 0,2 мас. ч. на 100 мас. ч. каучуку (приклад 12). Проте і в інших випадках: приклади 7-9, приклади 13, 14, приклади 17-19 досягаються міцність і подовження зразків отвердженого матеріалу, які перевищують відповідні властивості матеріалу, одержаного за прототипом. 3 UA 101715 U 5 Таким чином, запропонована полімерна композиція забезпечує високі міцнісні та деформаційні характеристики отвердженої композиції, утилізацію відходів виробництва біопалива, вторинного поліетилену та відпрацьованого мінерального масла і, відповідно, захист екології довкілля. Джерела інформації: 1. Медведев В.П., Медведев Д.В., Нистратов А.В., Лукасик В.А. Современные спортивные покрытия на основе полидиенуретанов // Каучук и резина. - 2010. - № 3. - С. 3-5. 2. Медведев В.П., Огрель A.M., Краснов Е.З. Композиция для покрытия. А.с. СССР 1229214, кл. С09D 3/72, 1984. - Заявл. 13.08.84, № 3782068/23-05. Опубл. 23.06.86. Бюл. № 17 - прототип. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 1. Полімерна композиція, що містить рідкий каучук, ізоціанатну складову, агент зшивання ланцюга і каталізатор дибутилдилауринат олова, яка відрізняється тим, що вона як рідкий каучук містить гідроксилвмісний олігоізопрен ОРД, як ізоціанатну складову - 2,4толуїлендіізоціанат, як агент зшивання - біогліцерин або біогліцерин в розчині вторинного поліетилену у відпрацьованому мінеральному маслі, за такого співвідношення компонентів (мас. ч.): гідроксилвмісний олігоізопрен ОРД 100 2,4-толуїлендіізоціанат 13,6 біогліцерин 0,5-5 каталізатор дибутилдилауринат олова 0,002. 2. Полімерна композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що вона як агент зшивання містить біогліцерин в 5-20 %-ному розчині вторинного поліетилену у відпрацьованому мінеральному маслі. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4