SU958433A1 - Process for producing composite material - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к производству композиционных материалов типа полимер-наполнител , а именно к методу формировани  полимерной оболочки на поверхности частиц наполнител , и может быть использовано в производстве пластмасс..The invention relates to the production of composite materials of the polymer-filler type, namely, to the method of forming the polymer shell on the surface of the filler particles, and can be used in the production of plastics ..

Известен способ получени  композиционных материалов путем мехами- ческого смешивани  полимера с наполнителем в смесител х или экструдерах Cl.A method of producing composite materials is known by mechanically blending a polymer with a filler in mixers or extruders Cl.

Недостатками этого способа  вл ютс  мала  степень наполнени  полимера , неравномерное распределение наполнител  в объеме композиционного материала, что приводит к ухудшению КЕханических свойств изделий из-за отсутстви  адгезии, полимера к наполнителю , кроме того, метод  вл етс  достаточно трудоемким,The disadvantages of this method are the low degree of filling of the polymer, the uneven distribution of the filler in the volume of the composite material, which leads to a deterioration of the KEHANICAL properties of the products due to the absence of adhesion of the polymer to the filler;

Наиболее близким по технической . сущности и достигаемому результату к предложенному  вл етс  способ получени  композиционного материала путем формировани  полимерного покрыти  на поверхности наполнител , заключающийс  в полимеризации oi -олефинов в присутствии комтглексного металлоорганического катализатора, состо щегоThe closest technical. The essence and the achieved result to the proposed is a method of obtaining a composite material by forming a polymer coating on the surface of the filler, which consists in the polymerization of oi-olefins in the presence of a comlex integrated organometallic catalyst, consisting

из соединени  переходных металлов и алюминий-органических соединений, В данном способе наполнитель просуши- вают, затем помещают в реактор,который вакуумируют или продувают инертным газом, пары соединени  переходного металла ввод т в реактор впрыскиванием или потоком инертного газа. Катсшиэатор осаждают на поверхности наполнител . При высоких температурах происходит восстановление катализатора , В этих услови х выдерживают наполнитель в течение определенного времени. Дгшее провод т процесс поли меризации о -олефина из газовой или жидкой фазы. В зависимости от вида наполнител  и расчетной толщины полимерного покрыти  процесс полимеризации прекращают путем понижени  давлени  мономера ((-олефина ), прекращением его подачи снижением температуры 2.From the compound of transition metals and aluminum-organic compounds. In this method, the filler is dried, then placed in a reactor, which is evacuated or purged with an inert gas, the vapors of the transition metal compound are introduced into the reactor by injection or by inert gas flow. Katshiaator precipitated on the surface of the filler. At high temperatures, the catalyst is reduced. Under these conditions, the filler is held for a certain time. The next step is the polymerization of o-olefin from the gas or liquid phase. Depending on the type of filler and the calculated thickness of the polymer coating, the polymerization process is stopped by lowering the pressure of the monomer ((α-olefin), stopping its supply by lowering the temperature 2.

Недостатками этого способа  вл ютс  сложность проведени  процесса, использование дорогосто щего катализатора , который в процессе полимеризации может подвергатьс  травлению, а также повьвиенные требовани  к наполнителю , кроме того, способ  вл етс  мало технологичны и по этой причине трудно осуществим в промышленном производстве. Целью изобретени   вл етс  упроще ние процесса, обеспечение его регули руемости и улучшение механических свойств композиционного материала. Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу получени  компо зиционного материсша, включающему формирование полимерного покрыти  на наполнителе, дл  формиров ани  полиме ного покрыти  используют Ьолиэтилен высокого давлени , который раствор ют в органическом растворителе при TO-VS C, ввод т наполнитель, выбранный -из группы, включающей отходы туфа , перлита, пемзы, диатомита, и перемешивают 5-7 мин, затем добавл ют осадитель в виде этилового или изобутилового спирта и после фильтрации дополнительно обрабатывают в этиловом спирте 1-2 ч с последующей филь рацией, промывкой и сушкой в потоке воздуха при ЗО-ЗБ С. Исходный полимер в виде гранул раствор ют в реакторе растворителем например ксилолом, при 70-75 с, затем в растворе полимера эмульгируют наполнитель с размерами частиц 10 300 мкм, например отходы туфа, перлита , пемзы, диатомита и др., после чего вызывают жидкофазное разделение полимерного раствора путем добавлени  осадител , например изобутилового , этилового спирта, заключающеес  в том, что.полимер из раствора выдел етс  в видежидких концентрированных микрокапель.с определенной концентрацией и в зкость Систему охлаждают до ЗО-ЗЗ С. При этом происходит обволакивание частиц наполнител  полимерной оболочкой определенной толщины, завис щей как от размеров частиц наполнител , так и от степени осажд-ени  полимера при посто нном соотношении полимернаполнител . Полученный композиционный матери ал фильтруют, затем снова загружают в реактор и при интенсивном перемешивании обрабатывают осадителем 1 2 ч. при комнатной температуре, посл чего снова фильтруют и промывают водой . Полученный композиционный материал после промывки сушат в потоке подогретого воздуха при 30-35 С. Продукт представл ет собой сыпучий порошок и при этом отслаивание полимера не наблюдаетс . Все примен емые реактивы после их разделени  можно неоднократно использовать в процессе получени  композиционного материала. Описанный метод позвол ет получит композиционный материал с различной задпнной степенью наполнител . Наиболее оптимальным соотношением состава полимер-наполнител , обеспечивающим технологичность переработки композиционного материала в изделие,  вл етс  50-75% наполнител  от общего веса композиционного материала. Пример . Эксперименты ПРОВОДЯТ в реакторе емкостью 50 л, оборудованHtJM  корной мешалкой и жидкостным обогревателем. . . Исследован полиэтилен высокого давлени  (ПЭВД, в качестве наполнител  примен ют порошкообразный туф с размерами частиц 10-300 мкм, в качестве растворител  используют орто-ксилол, а в качестве осадител -технический этиловый спирт. Приготавливают раствор путем растворени  2,1 кг ПЭВД в 30 л ортоксилола при перемешивании 2 ч при 70-75G, затем в гомогенный раствор полимера при той же температуре ввод т 3 кг наполнител  с размерами частиц 10-300 мкм 5-7 мин. Жидкофазное разделение полимерного раствора в виде жидких концентрированны : микрокапель вызывают добавлением этилового спирта в количестве 3-х литров. При этом происходит обволакивание частиц наполнител  полимернылет оболочками. Получен-, ный продукт фильтруют и при комнатной температуре обрабатывают в 10 л. этилового спирта 1-2 ч, затем снова фильтруют и промывают водой. После промывки композиционный материал фильтруют и сушат в потоке подогретого воздуха при 30-35°С. Выход композиционного материала -составл ет 93%. Продукт представл ет собой частицы туфа, покрытые полиэтиленовой оболочкой. Отслаивание полимера не наблюдаетс . Предлагаемый способ значительно упрощает технологический процесс и возможность промышленного использовани , позвол ет примен емые реактивы после их разделени  снова использовать в процессе получени  композиционного материала, что повышает экономичность процесса, при этом понижаетс  себестоимость изделий, полученный из композиционного материала за счет использовани  и утилизации отходов каменных карьеров. Полученный предложенным способом композиционный материал легко подвергаетс  переработке методами,примен емыми к термопластичным мате- риалам:, экструзией, литьем под давлением , выдуванием и др. Методом экструзии получают трубы различных диаметров, а методом лить  под давлением получают профильные образцы, обладающие улучшенным физико-механическими характеристиками, Издели  из данного композиционного материала типа труб наход т широкоеThe disadvantages of this method are the complexity of the process, the use of an expensive catalyst, which can be etched during the polymerization process, as well as the requirements for the filler, in addition, the method is low-tech and therefore difficult to implement in industrial production. The aim of the invention is to simplify the process, ensure its adjustability and improve the mechanical properties of the composite material. This goal is achieved by the fact that according to the method of obtaining composite material, including the formation of a polymer coating on a filler, to form an all-polymer coating, high-pressure polyethylene is used, which is dissolved in an organic solvent at TO-VS C, a filler selected from groups including waste tuff, perlite, pumice, diatomite, and stirred for 5-7 minutes, then the precipitant in the form of ethyl or isobutyl alcohol is added and, after filtration, further treated in ethyl alcohol 1-2 hours followed by filtration, washing and drying in air at ZO-ZB C. The initial polymer in the form of granules is dissolved in a reactor with a solvent, for example, xylene, at 70-75 s, then in a polymer solution emulsified filler with a particle size of 10 300 µm, e.g. waste tuff, perlite, pumice, diatomite, etc., and then cause a liquid-phase separation of the polymer solution by adding a precipitant, e.g. .s certain concentration and viscosity system is cooled to LP-PO C. Thus there is a particulate filler enveloping polymeric shell of a certain thickness, dependent upon both the particle size of the filler, and the degree of tim-deposited polymer at a constant ratio polimernapolnitel. The resulting composite material is filtered, then re-loaded into the reactor and, with vigorous stirring, treated with precipitant for 1-2 hours at room temperature, then filtered again and washed with water. After washing, the obtained composite material is dried in a stream of heated air at 30-35 ° C. The product is a free-flowing powder and no exfoliation of the polymer is observed. All used reagents after their separation can be repeatedly used in the process of obtaining a composite material. The described method allows to obtain a composite material with different degrees of filler. The most optimal ratio of the composition of the polymer-filler, ensuring the processability of processing a composite material into a product, is 50-75% filler based on the total weight of the composite material. An example. The experiments were carried out in a 50 l reactor, equipped with a root stirrer and a liquid heater. . . High-pressure polyethylene (LDPE) was investigated, powdered tuff with particle sizes of 10-300 µm was used as filler, ortho-xylene was used as solvent, and ethyl alcohol was used as a precipitant. A solution was prepared by dissolving 2.1 kg of HDPE in 30 l of orthoxylene with stirring for 2 hours at 70-75G, then 3 kg of filler with a particle size of 10-300 µm for 5-7 minutes are injected into a homogeneous polymer solution at the same temperature. Liquid-phase separation of the polymer solution in the form of liquid is concentrated: the microdroplets cause 3 liters of ethanol are added by adding ethanol and the polymer particles are covered with shells and the resulting product is filtered and treated with 10 liters of ethanol at room temperature for 1-2 hours, then filtered again and washed with water. washing the composite material is filtered and dried in a stream of heated air at 30-35 ° C. The yield of the composite material is 93%. The product is tuff particles coated with a polyethylene sheath. No exfoliation of the polymer was observed. The proposed method greatly simplifies the process and the possibility of industrial use, allows the reagents used after separation to be used again in the process of obtaining a composite material, which increases the efficiency of the process, while reducing the cost of products obtained from the composite material through the use and disposal of stone quarry waste. . The composite material obtained by the proposed method is easily subjected to processing by methods applied to thermoplastic materials: extrusion, injection molding, blowing, etc. The extrusion method produces pipes of various diameters, and the method of injection molding produces profile samples with improved physical and mechanical properties. The characteristics of the products of this composite material, such as pipes, are wide

применение в сельском хоз йстве, в строительстве,в химической промышленности дл  перевозки и транспортировки агрессивных жидкостей,а также дл  изготовлени  деталей технического назначени .agricultural, construction, chemical industry applications for transportation and transportation of corrosive liquids, as well as for the manufacture of parts for technical purposes.

Claims (1)

1.Торнер Р.В. Основные процессы переработки полимеров. М., Хими  1972, с. 164-196.1. R.Torner The main processes of polymer processing. M., Himi 1972, p. 164-196. 2,Авторские свидетельство СССР №763379, КЛ. С 08 J 3/00, 1976 (прототип).2, USSR author's certificate No. 763379, CL. C 08 J 3/00, 1976 (prototype).