Полимерная композиция для изготовления труб

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Шаповалов Виктор Михайлович Злотников Игорь Иванович Тимошенко Вадим Васильевич Кудян Сергей Георгиевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси(57) Полимерная композиция для изготовления труб, содержащая вторичный полиэтилен высокого давления, вторичный полиэтилен низкого давления и сажу, отличающаяся тем,что дополнительно содержит мелкодисперсный диоксид кремния при следующем соотношении компонентов, мас.вторичный полиэтилен высокого давления 40,0-72,0 сажа 0,1-0,5 мелкодисперсный диоксид кремния 0,5-3,0 вторичный полиэтилен низкого давления остальное. Изобретение относится к полимерным композициям, предназначенным для изготовления полимерных труб, применяемых в мелиорации (дренажные системы) и для прокладки кабелей. Известна полимерная композиция для изготовления труб, включающая 92-99 мас.бимодального полиэтилена и 1-8 мас.сажи 1. Композиция позволяет получить трубы с высоким (не менее 9,0 МПа) напряжением и стойкостью к распространению трещин. Недостатком композиции является сложность получения бимодального полиэтилена (полиэтилена с заданным молекулярно-массовым распределением), это исключает широкое использование полимерной композиции и сильно удорожает готовую продукцию. Известна полимерная композиция, включающая, мас. ч. полиэтилен 20-99,4, газовую сажу 0,5-79,5, перекись (-тетраметилизофталилдитретбутилбисперекись и/или-тетраметилизофталилдикумилбисперекись) 0,5-10 и антиокислитель (2,6-ди(1 метилгептадецил)-4-метил(или этил)-фенол) 0,005-4,0 2. Композиция хорошо перераба 12971 1 2010.04.30 тывается в изделия прессованием, литьем под давлением и экструзией и обладает высокой стойкостью к термоокислительной деструкции. Недостатком композиции являются невысокая механическая прочность получаемых изделий, а также дефицитность и дороговизна компонентов (перекись и антиокислитель). Наиболее близкой к заявляемой является полимерная композиция для изготовления труб, содержащая, мас.вторичный полиэтилен высокого давления (ПЭВД) или вторичный полиэтилен низкого давления (ПЭНД) 50, сажу 0,5-12 и вторичный ПЭНД или вторичный ПЭВД - остальное 3. Недостатком известной композиции является сравнительно невысокая механическая прочность изделий из нее. Задача изобретения - повышение механической прочности. Поставленная задача решается тем, что полимерная композиция для изготовления труб, содержащая вторичный полиэтилен высокого давления, вторичный полиэтилен низкого давления и сажу, согласно изобретению, дополнительно содержит мелкодисперсный диоксид кремния, при следующем содержании компонентов, мас.вторичный полиэтилен высокого давления 40,0-72,0 сажа 0,1-0,5 мелкодисперсный диоксид кремния 0,5-3,0 вторичный полиэтилен низкого давления остальное. Сущность изобретения заключается в следующем. Смесь ПЭВД и ПЭНД в заявленных соотношениях позволяет получить термопластичное связующее с максимальной механической прочностью, что компенсирует снижение механической прочности ПЭНД и ПЭВД при их вторичной переработке. Одновременно решается задача утилизации отходов этих полимеров. Кроме того, заявляемое соотношение между ПЭВД и ПЭНД обеспечивает оптимальные технологические параметры расплава (в первую очередь текучесть), необходимые при переработке композиций в изделия (трубы) методом экструзии. Сажа является высокодисперсным наполнителем термопластичных полимеров, обеспечивающая повышение механической прочности и атмосферостойкости. При содержании сажи менее 0,1 мас.эффект от ее введения малозаметен, а при содержании более 0,5 мас.не обнаружено дополнительного повышения свойств. Мелкодисперсный диоксид кремния, введенный в композицию, позволяет значительно повысить механическую прочность и теплостойкость материала. При содержании диоксида кремния менее 0,5 мас.уменьшаются механическая прочность и теплостойкость композиции, а при содержании более 3,0 мас.появляется хрупкость. Композицию готовят следующим образом. Измельченные отходы ПЭВД и ПЭНД (размер частиц до 5 мм) смешивают в лопастном смесителе с дисперсной сажей и диоксидом кремния до получения однородной массы. Из полученной композиции изготавливают трубы методом экструзии. Образцы для испытаний (ленту толщиной 0,5 мм) изготавливали методом экструзии при температуре по зонам -120 С, -140 С, -160 С, -180 С. Конкретные составы полимерных композиций приведены в табл. 1. Сравнительные свойства предлагаемой композиции и известной приведены в табл. 2. В качестве прототипа была испытана композиция, включающая, мас.вторичный ПЭВД 50, сажа 0,5, вторичный ПЭНД - 49,5. Как следует из данных табл. 2, предлагаемая композиция обладает значительно более высокой механической прочностью, чем известные композиции. Композиция обладает низким коэффициентом трения, что облегчает ее переработку и монтажные работы с готовыми изделиями (трубами). Контрольные примеры 1 и 7 показывают, что выход за заявленные пределы содержания компонентов приводит к снижению механической прочности. Контрольный пример 8 показывает, что замена в композиции диоксида кремния на диоксид титана приводит к резкому снижению механической прочности материала. 12971 1 2010.04.30 Таким образом, только полное сочетание отличительных признаков приводит к достижению положительного результата. Разрушающее напряжение при растяжении определяем по ГОСТ 11262-80. Коэффициент трения определяем на машине трения -1 по схеме вал-вкладыш при скорости скольжения 0,5 м/с и номинальном контактном давлении 2 МПа. В качестве вала использовали ролик диаметром 40 мм, изготовленный из стали 45. В качестве вкладыша применяли сектор, вырезанный из стального кольца шириной 10 мм, внутренним диаметром 40 мм и длиной рабочей поверхности 20 мм. На рабочей поверхности вкладыша закрепляли ленту из испытываемой композиции толщиной 0,5 и шириной 10 мм. Предлагаемая композиция была испытана при изготовлении партии труб для мелиорации и прокладки телефонных кабелей на РУП СКТБ Металлополимер (г. Гомель), что подтверждает соответствие заявленного технического решения критерию промышленная применимость Таблица 1 Состав композиций, мас.Компонент Заявленный состав 1 7 8 2 3 4 5 6 Сажа газовая (ГОСТ 7885-88) марки- 1,0 - 2,2 Полиэтилен высокого давления вторичный- измельченная пленка марки(ГОСТ 10354-85) - 48 - 64 Полиэтилен низкого давления вторичный (ТУ РБ 64,55 59,4 50,8 42,2 33,4 24,5 20,9 42,2 800017526.003-2004) Диоксид титана (ТУ 6-10-727-78) Сравнительные свойства композиций Заявляемый состав Патент 005477 1 7 8 2 3 4 5 6 Разрушающее напряжение при растяжении,18,6 20,0 23,0 32,2 24,2 21,2 15,5 16,5 МПа Коэффициент трения при нагрузке 2 МПа и 0,20 0,20 0,20 0,18 0,18 0,16 0,16 0,18 скорости 0,5 м/с Источники информации 1. Патент РФ 2271373, МПК С 08 23/04, С 08 23/06,16 9/12, 2006. 2. Патент СССР 673182, МПК С 08 23/06, С 08 К 5/13, 1979. 3. Патент 005477, МПК В 32 В 27/32, В 32 В 1/08,16 11/04, 2005 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3