Способ получения полиэтиленового порошка

02 19/18 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИЭТИЛЕНОВОГО ПОРОШКА(57) Способ получения полиэтиленового порошка, включающий криогенное дробление полиэтилена на механическом измельчителе и классификацию с помощью сита, отличающийся тем, что используют полиэтилен с показателем текучести расплава равным или выше 20 г/10 мин. Изобретение относится к способу получения высокодисперсного порошка из полиэтилена, используемого в технологии изготовления термоклеевых прокладочных материалов, применяемых в легкой промышленности для придания формоустойчивости элементам одежды и обуви в технологии нанесения защитных и декоративных покрытий на металлические изделия в технологии создания новых полимерных композиций различного состава и назначения. Известны три основных способа получения высокодисперсного полиэтилена способ, сочетающий воздействие на исходный полимер высокого давления в сочетании с деформацией сдвига 1, химический способ 2, а также способ измельчения охлажденного полимера 3. Главным недостатком первого способа является то, что при диспергировании исходного полиэтилена получаются частицы неправильной формы с высокой анизодиаметричностью, подобные волокнам. Это сильно снижает сыпучесть порошка, необходимую при нанесении его на поверхность тканей, металлов и других материалов, а также при перемешивании с какими-либо компонентами. Второй недостаток - особая чувствительность к типам и маркам полиэтилена. Так, полиэтилен высокой плотности вообще не диспергируется этим методом. Третий недостаток - низкая производительность процесса получения целевого продукта. При использовании химического способа в процессе синтеза полимера получаются частицы практически идеальной сферической формы. Это также нежелательно, особенно для технологии создания термоклеевых покрытий на прокладочных материалах, так как при нанесении порошка на тканевую основу частицы из-за слишком правильной формы не задерживаются на ее поверхности, а проваливаются глубоко в ткань. Это существенно снижает качество клеевого покрытия. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является третий способ получения высокодисперсного полиэтиленового порошка, основанный на диспергировании полиэтилена с показателем текучести (ПТР) до 20 г/10 мин в криогенных условиях 4 (прототип). Частицы полиэтилена, получаемые криогенным дроблением, имеют форму, близкую к сферической по анизодиаметричности,3664 1 но в то же время далекую от идеально сферической, что обеспечивает сочетание необходимой сыпучести порошка со способностью не проваливаться в ткань. Однако существенным недостатком порошка, получаемого по прототипу, является то, что максимум распределения частиц по размеру в интервале целевой фракции 40-250 мкм, наиболее подходящей для производства прокладочных материалов, защитных покрытий и композиционных материалов, сдвинут в сторону частиц большого размера (250 мкм). Такое распределение частиц в порошке по размерам ведет к неоднородности покрытий на прокладочных материалах и металлических изделиях, а также к плохому перемешиванию полимера с другими компонентами при создании композиционных материалов. Присутствие в порошке в большом количестве мелких частиц (менее 100 мкм) также нежелательно, т. к. они выводятся из технологических процессов воздушными потоками вытяжных устройств. Задача изобретения - получение высокодисперсного полиэтиленового порошка с размером частиц 40-250 мкм с максимумом распределения частиц по размерам в середине указанного интервала, в пределах 100-200 мкм, обладающего высокой сыпучестью. Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе получения полиэтиленового порошка,включающем криогенное дробление полиэтилена на механическом измельчителе и классификацию с помощью сита, используют полиэтилен с показателем текучести расплава, равным или выше 20 г/10 мин. В качестве исходного материала может быть использован гранулированный или дробленый полиэтилен низкой (ПЭНП) с показателем текучести расплава, равным или выше 20 г/10 мин, в том числе наполненный адгезионными, красящими и другими добавками. Процесс получения полиэтиленового порошка осуществляется следующим образом. При диспергировании ПЭНП на промышленной дезинтеграторной установке Дези 15 (одной из наиболее эффективных, с производительностью 200 кг/час) жидкий азот в количестве 20-40 кг заливается из сосуда Дьюара в загрузочный бункер дезинтеграторной установки для ее охлаждения. Охлаждение длится 5-10 мин. После этого из мешков в бункер засыпают гранулированный полиэтилен в количестве 60 кг и выдерживают в течение 5 мин. К охлажденным гранулам полиэтилена доливают жидкий азот, доводя соотношение полиэтилена и жидкого азота до 12. Затем включают электродвигатели, приводящие во вращательное движение дисковые роторы,расположенные в дезинтеграторной камере. Через 10-15 с включается электродвигатель шнека, подающего из загрузочного бункера в дезинтеграторную камеру гранулы полиэтилена, охлажденные жидким азотом. Полиэтилен и частично жидкий азот попадают в пространство между роторами, вращающимися с относительной скоростью 100 с-1. Охлажденные в жидком азоте гранулы полимера от соударения с шипами на внутренних поверхностях роторов, а также от соударения между собой дробятся до порошкообразного состояния. Образующийся порошок скапливается в нижней части дезинтеграторной камеры, откуда под действием собственного веса ссыпается в приемный бункер. По мере выработки полиэтилена из загрузочного бункера дезинтегратора в него загружается следующая партия жидкого азота и гранулированного полимерного материала. Раздробленный полиэтилен помещается в сушильную камеру, где выдерживается в вентилируемом пространстве при температуре 30-50 С в течение 5-10 ч до достижения массовой доли влаги в объеме полимера 3 и менее процента. Далее он в зависимости от величины ПТР полиэтилена фракционируется (классифицируется) либо на вибрационной ситовой установке, имеющей величину ситовой ячейки 250 мкм, либо с помощью воздушного гравитационного классификатора производительностью 200 кг/час методом, основанном на разделении частиц порошка по массе в струе воздуха, подаваемого вертикально вверх. Свойства полиэтиленового порошка, полученного предлагаемым методом, а также по прототипу, приведены в таблице. Из таблицы видно, что порошок из полиэтилена, полученный предлагаемым способом, т. е. с использованием криогенного диспергирования и классифицирования полимера с ПТР, равным или большим 20 г/10 мин(образцы 3-4 в таблице), содержит целевую фракцию (40-250 мкм) с максимумом распределения частиц в пределах 100-200 мкм, количество которой близко к 100 от массы готового порошка и 80-95 от массы исходного полиэтилена, взятого для диспергирования. Содержание частиц размером 200-250 мкм составляет 922 от массы исходного полиэтилена. Порошок, полученный по прототипу (образцы 1, 2 в таблице) из ПЭНП марок 15803-020 и 16803-070 (показатель текучести расплава соответственно 2,0 и 7,0 г/10 мин), вообще не содержит целевой фракции. Максимум распределения частиц по размерам в нем приходится на диапозон 200-250 мкм, при этом содержание частиц размером 200-250 мкм достигает 45-66 . Такой порошок не обеспечивает получение материалов, в изготовлении которых он применяется, требуемого качества. Целевая фракция 40-250 мкм порошка, полученного криогенным дроблением ПЭНП с ПТР 20,0 г/10 мин и выше и выделением ситовым методом, является оптимальной и, тем самым, универсальной для использования в качестве термоклеевого покрытия для прокладочных материалов, защитного и декоративного покрытия для металлических изделий, а также для создания композиционных материалов различного состава и назначения. 3664 1 Результаты дисперсионного анализа высокодисперсного порошка, полученного криогенным дроблением гранулированного полиэтилена Показатели содержание целевой фракции (40-250 мкм) с максимумом распределения частиц порошка по размерам в пределах 100-200 мкм,от массы готового исходного порошка полиэтилена 0 0 0 0 100 80-85 100 90-95 Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3 максимум распределения частиц в порошке,мкм содержание частиц размером 200-250 мкм, от массы исходного