Результат интеллектуальной деятельности: Полимерная композиция на основе вторичного полиэтилена низкого давления

Изобретение относится к полимерной композиции на основе вторичного термопластичного сырья, предназначенной для изготовления технической тары методом литья под давлением. В качестве модифицирующих добавок были использованы полиэтилен высокого давления, термостабильная добавка, вторичный полиэтилентерефталат. Сочетание компонентов в определенном соотношении обеспечивает получение полимерной композиции с улучшенными физико-механическими свойствами, пригодной для дальнейшей многократной переработки методом литья под давлением на обычном производственном литьевом оборудовании.

Использование вторичного полиэтилена экономически выгодно, но является сложной технологической задачей, поскольку физико-механические свойства такого сырья (особенно относительное удлинение на разрыв) заметно уступают первичному. Обычно в условиях производства используют добавку первичного сырья, хотя это и ненамного улучшает его физико-механические свойства, а кроме того, экономически нецелесообразно. Для увеличения относительного удлинения при разрыве (т.е. уменьшения склонности к растрескиванию) можно провести также и химическое сшивание вторичного полиэтилена с помощью пероксидов или силанов. Однако это может полностью исключить возможность дальнейшей переработки изделий, поскольку в этом случае образуется система поперечных химических связей ковалентной природы (трехмерная структура), которая стабильна в широком интервале температур и давлений, но не пригодна для повторной переработки литьем.

Известны различные полимерные композиции, содержащие вторичный полиэтилен и технологическую добавку, например, полимерная композиция, в которой в качестве добавки использован тиосульфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: вторичный полиэтилен - 97,0-99,8; тиосульфат натрия - 0,2-3,0 (а.с. СССР №1131210, МПК С08J 11/04, публикация 1993 г.).

Известна композиция, включающая вторичный полиэтилен, перекись бензоила или трет- бутила и модифицирующую добавку - бис-аминоэтиленамид малеинад цинка (а.с. СССР №711062, МПК С08L 23/06, публикация 1979 г.).

Недостатком данной композиции является то, что как конструкционный материал, она имеет недостаточную стойкость к старению и она не может перерабатываться в изделия методом литья под давлением.

Известна полимерная композиция, включающая 50-97% измельченного в экструдере вторичного полиэтилена, 1-3% перекиси бензоила или перекиси трет-бутила и 2-47% блочного полимера (патент РФ №2007428, МПК С08L 23/06, публикация 1994 г.).

Эта композиция обладает хорошими прочностными свойствами, но не пригодна для переработки методом литья под давлением из-за образующейся при пероксидном сшивании необратимой трехмерной сетки. Поэтому изделия, полученные из приведенных материалов, не пригодны для повторной переработки.

Кроме того, используемая в известной композиции модифицирующая добавка технологически неудобна для использования при промышленной крупнотоннажной переработке вторичного полиэтилена высокой плотности.

Известна наполненная полимерная композиция, в которой для улучшения ПТР и ударной прочности полимерных композитов было предложено смешивать индивидуальные полиолефины с концентратом наполнителя в изотактическом полипропилене, содержащем до 87,5 мас. % карбоната кальция, предварительно обработанного различными веществами, в том числе стеариновой и пальмитиновой кислотами и их смесью со стеаратом кальция (патент РФ №2278128 С2, МПК C08J 3/22, С08К 3/00, публикация 2006). Недостатком этого способа является использование предварительной стадии изготовления концентрата наполнителя и последующего его смешения с полиолефином, что существенно повышает энергозатраты и себестоимость композиционного материала.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является полимерная композиция на основе вторичного термопластичного сырья, предназначенная для дальнейшей переработки методом литья под давлением, содержащая вторичный полиэтилен и модифицирующую добавку в массовом соотношении 9:1, при этом в качестве модифицирующей добавки использована смесь перекиси дикумила и сополимера этилена и винилацетата - промышленный севилен марки 10708-125 (патент РФ №2286997, МПК C08J 11/04, публикация 2006 г.).

Недостатком предлагаемого решения является сложность получения перекиси дикумила, а также от действия высокой температуры перекись дикумила разлагается на свободные радикалы, что неблагоприятно влияет на технологию изготовления изделий методом литья под давлением.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение показателя текучести расплава и физико-механических показателей полимерных композиций для повторного применения при изготовлении изделий методом литья под давлением.

Поставленная задача решается введением во вторичный полиэтилен низкого давления:

- полиэтилена высокого давления;

- термостабильной добавки;

- вторичного полиэтилентерефталата.

Термопластичную композицию на основе вторичного полиэтилена готовят смешиванием расчетных количеств исходных полимеров в бункерах смешения. Показатель текучести расплава полученных образцов определяли на пластометре ИИРТ-АМ по ГОСТ 11645. Исследования показали, что введение 10 вес. % вторичного полиэтилентерефталата во вторичный полиэтилен низкого давления позволяет в 3 раза повысить вязкость расплава, при этом композиция остается термопластичной, что делает возможным вторичную переработку отработанного материала. Физико-механические показатели определяли на универсальной разрывной машине по ГОСТ 11262. Исследования показали, что введение компонентов согласно табл. 1 позволяет повысить прочностные характеристики композиции.

Состав и свойства композиционного материала приведены в таблицах 1 и 2.

Данная термопластичная композиция готовится следующим образом.

Пример 1. По примеру 1 к 90 вес. % вторичному полиэтилену низкого давления прибавляли 10 вес. % полиэтилена высокого давления. Показатель текучести расплава и физико-механические показатели приведены в таблице 2.

Пример 2. По примеру 1 к 97 вес. % вторичному полиэтилену низкого давления прибавляли 3 вес. % термостабильной добавки. Показатель текучести расплава и физико-механические показатели приведены в таблице 2.

Пример 3. По примеру 1 к 87 вес. % вторичному полиэтилену низкого давления прибавляли 10 вес. % полиэтилена высокого давления и 3 вес. % термостабильной добавки. Показатель текучести расплава и физико-механические показатели приведены в таблице 2.

Пример 4. По примеру 1 к 90 вес. % вторичному полиэтилену низкого давления прибавляли 10 вес. % вторичного полиэтилентерефталата. Показатель текучести расплава и физико-механические показатели приведены в таблице 2.

Полученные результаты, такие как показатель текучести расплава и физико-механические характеристики модифицированного сырья заметно выше, чем у контрольной композиции (табл. 1). Таким образом, композиции (пример 1-4) пригодны для изготовления изделий методом литья под давлением. Предлагаемый состав обеспечивает возможность получения недорогого материала с частичной утилизацией полиэтилена и полиэтилентерефталата.