Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ МАСЛОБЕНЗИНОСТОЙКОГО ПЛАСТИКАТА

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к способу получения пластифицированных композиций на основе поливинилхлорида для кабельного пластиката.

Известен способ получения полимерной композиции для кабельного пластиката, заключающийся в смешении в смесителе при 90-100°С поливинилхлорида, диоктилфталата, хлорпарафина ХП-470, трехосновного сульфата свинца, стеарата кальция, трехокиси сурьмы, мела, дифенилолпропана, углерода технического с металлсодержащей смазкой с кислотным числом не более 30 мг КОН/г, предварительно полученной взаимодействием альфа-разветвленных насыщенных монокарбоновых кислот фракции С₁₀-С₂₈ с многоатомным спиртом при 180-230°С в мольном соотношении 1:(1-2) в присутствии оксидов двухвалентных металлов СаО, PbO, ZnO, CdO, MgO, ВаО или их двухкомпонентных смесей в массовом соотношении 0,25-1:0,5-1 в количестве 0,5-2,0 мас. % от общей реакционной массы, где в качестве многоатомного спирта используют этиленгликоль, глицерин, полиглицерин - кубовый остаток дистилляции глицерина (Пат. Ru 2251559, C08L 27/06, С08К 13/02, С08K 3/04, С08K 3/20, С08K 3/26, С08K 3/30, С08K 5/02, С08K 5/053, С08K 5/06, С08K 5/10, С08K 5/13, С08K 5/103, С08K 5/09; опубл. 10.05.2005). Полученную композицию вальцуют при 160±5°С в течение 5-7 мин.

Однако пластикат, полученный из по данному способу, не обладает необходимой маслобензиностойкостью.

Известен способ получения поливинилхлоридной композиции смешиванием поливинилхлорида при 100-110°С со стабилизаторами стеаратом кадмия и стеаратом бария, с последующим добавлением в полученную массу диоктилфталата и смеси диоксановых спиртов, их высококипящих эфиров, и эпоксидно-диановой смолы. Далее добавляют стеариновую кислоту, двуокись титана и дифенилолпропан. Разогретую массу пропускают через фильеры экструдера при 150-160°С для получения гранулированного пластиката (Пат. Ru 2108352, C08L 27/06, C08L 63/04, С08K 13/02, С08K 3/22, С08K 5/04, С08K 5/05, С08K 5/09, С08K 5/098; опубл. 10.04.1998).

Однако пластикат полученный по данному способу, не обладает необходимой маслобензиностойкостью.

Известен способ получения полимерной композиции для кабельного пластиката путем смешения в «горячем» смесителе при температуре 92°С в течение 7 минут с последующим охлаждением в «холодном» смесителе до 40°С в течение 15 минут поливинилхлорида, диоктилфталата, дифенилолпропана, аэросила, трехосновного сульфата свинца и комплексного стабилизатора - пластификатора в среде хлорпарафина ХП-30, который предварительно получали из расплава стеариновой кислоты, оксида цинка, гидрооксида магния и гидрооксида кальция в среде хлорпарафина ХП-30 при перемешивании реакционной массы при температуре 115°С в вакууме водоструйного насоса до полного удаления воды (Пат. Ru 2520097, C08L 27/06; опубл. 20.06.2014). Полученная «сухая» смесь направлялась в экструдер - гранулятор, где при повышенной температуре происходила окончательная гомогенизация и пластификация композиции и двухступенчатая ее экструзия.

Однако пластикат, полученный по данному способу, не обладает необходимой маслобензиностойкостью и имеет низкую термостабильность.

Известен способ получения композиции для кабельного пластиката смешением поливинилхлорида, диоктилфталата, предварительно полученного хлорированием отходов производства олигомеризации этилена, вторичного пластификатора, стеарата кальция, трехосновного сульфата свинца, мела, трехокиси сурьмы, дифенилолпропана, углерода технического в смесителе при 90-100°С в течение 30 минут. Полученные смеси вальцуют при 162°С (Пат. Ru 2246508, C08L 27/06, С08K 13/02, С08K 3/04, С08K 3/20, С08K 3/24, С08K 3/26, С08K 5/02, С08K 5/12, С08K 5/13, С08K 5/098; опубл. 20.02.2005).

Однако пластикат, полученный по данному способу, не обладает необходимой маслобензиностойкостью и имеет невысокую прочность.

Известен способ получения гранул пластиката поливинилхлорида, включающий приготовление пластизоля смешением порошка поливинилхлорида с пластификатором и стабилизатором, загрузку пластизоля под давлением 0,15-0,5 МПа в экструдер, нагревание до 40-80°С при скорости сдвига 120-400 с^-1, желатинизацию при 120-160°С и скорости сдвига, снижающейся до 110-200 с^-1 и гомогенизацию пластиката, формование прутков, охлаждение и резку (Пат. Ru 1693836, В29B 9/02; опубл. 25.07.1995).

Недостатком данного способа является сложный технологический процесс получения пластиката, включающий применение давления и высоких температур. Пластикат, полученный по данному способу, не обладает необходимой прочностью.

Известен способ получения стабилизированного поливинилхлоридного пластиката, включающий смешение в смесителе циркулирующего действия (с кратностью циркуляции 10-100 при температуре 50-70°С) пластификатора - диоктилфталата или диалкилфталата со смазкой - стеаратом кальция, свинца, олова, бария (вводимой со скоростью 0,5-10 кг/ч на 1 т содержимого смесителя), и последующее введение стабилизаторов, перемешивание в течение 10-40 мин и смешение полученной смеси с порошком поливинилхлорида, нагревание, пластификацию и охлаждение готового продукта (Пат. Ru 2005745, C08L 27/06, C08J 3/20; опубл. 15.01.1994).

Недостатком данного способа является сложный технологический процесс получения пластиката, включающий дополнительное нагревание и пластикацию.

Известен способ получения гранулированного пенообразующего поливинилхлоридного пластиката, включающий смешение в смесителе поливинилхлоридного пластиката в виде гранул, предварительно смешанные пластификатор с газообразующим агентом и активатором разложения при их массовом соотношении 1-4:0,1-0,3 при скорости 50-500 мин^-1, перемешивание в течение 15-20 мин и термопластикацию в экструдере (Пат. Ru 2110533, C08J 9/10; опубл. 10.05.1998).

Недостатком данного способа является сложный технологический процесс получения пластиката, включающий скоростное смешение и термопластикацию.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения полимерной композиции для кабельного пластиката, включающий смешение в смесителе, нагретом до 90-100°С, композиции из поливинилхлорида суспензионного, диоктилфталата, вторичного пластификатора, стабилизатора - трехосновного сульфата свинца, трехокиси сурьмы, стеарата кальция, эпоксистабилизаторов - эпоксидированного соевого масла или эпоксидной смолы, диоксида титана, стеариновой кислоты, дифенилолпропана и мела, и приготовление ее в течение 30 мин (Пат. Ru 2339660, C08L 27/06, С08K 3/06; опубл. 27.11.2008). Температура вальцевания композиции 160±5°С, время вальцевания 8-10 мин.

Однако пластикат, полученный по данному способу, не обладает необходимой маслобензиностойкостью.

Задача изобретения заключается в разработке способа получения композиции для маслобензиностойкого пластиката.

Техническим результатом является повышение маслобензиностойкости и огнестойкости пластиката при сохранении его прочностных характеристик и термостабильности.

Поставленный технический результат достигается при реализации способа получения композиции для маслобензиностойкого пластиката, включающего смешение поливинилхлорида, диоктилфталата, стеарата кальция, трехосновного сульфата свинца, эпоксидной смолы, приготовление композиции и последующее приготовление пластиката, при этом в смесь вводят древесную муку, предварительно обработанную 10-20%-ным водным раствором фосфорборсодержащего олигомера, смешение компонентов смеси ведут при нормальных условиях, композицию готовят путем набухания полученной смеси в течение 5 часов при 80°С и добавления в нее бутадиен-нитрильного каучука БНКС-33, а пластикат получают путем экструдирования и гранулирования полученной композиции.

Сущность изобретения заключается в двухэтапном приготовлении композиции, когда на первом этапе осуществляют смешение и набухание смеси, состоящей из компонентов основы композиции: поливинилхлорида, диоктилфталата, стеарата кальция, трехосновного сульфата свинца и эпоксидной смолы ЭД-20 и древесной муки, предварительно обработанной 10-20%-ным водным раствором фосфорборсодержащего олигомера, а на втором этапе - после набухания смеси - соединяют полученную смесь с бутадиен-нитрильным каучуком БНКС-33.

Набухание смеси в течение 5 часов при температуре 80°С приводит к ее гомогенизации - свободный пластификатор исчезает, набухшие частицы поливинилхлорида соприкасаются между собой, при этом система становится однородной. В результате, при смешении набухшей смеси с бутадиен-нитрильным каучуком БНКС-33 происходит его лучшее распределение в массе композиции, что обеспечивает стабильность и однородность свойств, заявленных в техническом задании.

Используемый поливинилхлорид эмульсионный ПВХ-ЕП-6602-С (ГОСТ 14039-78) является основным компонентом в композиции.

Трехосновный сульфат свинца (ТУ 6-09-4098-78), стеарат кальция (ТУ 6-14-722-76), эпоксидная смола ЭД-20 (ГОСТ 10587-76) выполняют роль термо-, светостабилизаторов, а диоктилфталат (ГОСТ 8728-88) является пластификатором.

Древесная мука (ГОСТ - 16361 - 87), предварительно обработанная 10-20%-ным водным раствором фосфорборсодержащего олигомера (ФБО) придает пластикату повышенную прочность, маслобензиностойкость и огнестойкость.

Введение в состав композиции порошкообразного высокополярного эластомера - бутадиен-нитрильного каучука БНКС-33 (ТУ 38-30313-2006), придает пластикату повышенную прочность, маслобензиностойкость и термостабильность.

Композицию для маслобензиностойкого пластиката приготавливают следующим способом.

Производят смешение поливинилхлорида, диоктилфталата, стеарата кальция, трехосновного сульфата свинца, эпоксидной смолы ЭД-20, древесной муки, предварительно обработанной 10-20%-ным водным раствором фосфорборсодержащего олигомера. После набухания полученной смеси, в диспергаторе проводится ее смешение с бутадиен-нитрильным каучуком БНКС-33, последующее экструдирование полученной массы и гранулирование. Получают гранулированный пластикат серого цвета.

Полученный пластикат прессовали в пластины толщиной 2-3 мм для последующей оценки свойств.

Результаты испытаний основных эксплуатационных свойств пластиката по приведенным примерам заявленного способа (примеры 1-6) и пластиката, приготовленного по способу прототипа (контрольный пример), представлены в таблице.

Пластикаты по предлагаемым композициям исследовались на плотность (ГОСТ 267), термостабильность (ГОСТ 14041), условную прочность при растяжении (ГОСТ 270), относительное удлинение при разрыве (ГОСТ 270), твердость по Шору (ГОСТ 263), бензиностойкость в бензине БР-1 и маслостойкость в масле И-20А (Григорьев А.П., Федотова О.Я. Лабораторный практикум по технологии пластических масс. В двух частях. Ч. II. Поликонденсационные и химически модифицированные пластические массы. - М. - 1977 г. - 264 с. - С. 226), горючесть (Григорьев А.П., Федотова О.Я. Лабораторный практикум по технологии пластических масс. В двух частях. Ч. II. Поликонденсационные и химически модифицированные пластические массы. - М. - 1977 г.- 264 с. - С. 231).

Пример 1.

В смеситель при нормальных условиях загружают 100,0 масс. ч. поливинилхлорида эмульсионного ЕП 6602-С, 55,0 масс. ч. диоктилфталата, 2,0 масс. ч. стеарата кальция, 2,0 масс. ч. трехосновного сульфата свинца, 10,0 масс. ч. эпоксидной смолы ЭД-20, 5,0 масс. ч древесной муки, предварительно обработанной 10%-м водным раствором фосфорборсодержащего олигомера. Полученную смесь перемешивают до однородного состояния и оставляют ее набухать в течение 5 часов при температуре 80°С. Далее в диспергаторе смешивают набухшую смесь с 35,0 масс. ч. бутадиен-нитрильного каучука БНКС-33. Полученную композицию экструдируют и гранулируют.

Пример 2.

Способ осуществляют аналогично примеру 1 с использованием 7,0 масс. ч. древесной муки, предварительно обработанной 10%-ным водным раствором фосфорборсодержащего олигомера.

Пример 3.

Способ осуществляют аналогично примеру 1 с использованием 10,0 масс. ч. древесной муки, предварительно обработанной 10%-ным водным раствором фосфорборсодержащего олигомера.

Пример 4.

Способ осуществляют аналогично примеру 1 с использованием 5,0 масс. ч. древесной муки, предварительно обработанной 20%-ным водным раствором фосфорборсодержащего олигомера.

Пример 5.

Способ осуществляют аналогично примеру 1 с использованием 7,0 масс. ч. древесной муки, предварительно обработанной 20%-ным водным раствором фосфорборсодержащего олигомера.

Пример 6.

Способ осуществляют аналогично примеру 1 с использованием 10,0 масс. ч. древесной муки, предварительно обработанной 20%-ным водным раствором фосфорборсодержащего олигомера.

Таким образом, способ получения композиции для маслобензиностойкого пластиката включающий смешение при нормальных условиях поливинилхлорида, диоктилфталата, стеарата кальция, трехосновного сульфата свинца, эпоксидной смолы и древесной муки, предварительно обработанной 10-20%-ным водным раствором фосфорборсодержащего олигомера, набухании полученной смеси в течение 5 часов при 80°С и последующее добавление в нее бутадиен-нитрильного каучука БНКС-33, обеспечивает повышение маслобензиностойкости пластиката при сохранении его прочностных характеристик и термостабильности.