Способ получения изделий из лигнопластика

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЛИГНОПЛАСТИКА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт энергетических и ядерных исследований - Сосны Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Капустина Инна Борисовна Якимцов Владимир Петрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт энергетических и ядерных исследований - Сосны Национальной академии наук Беларуси(57) Способ получения изделий из лигнопластика, включающий смешение гидролизного лигнина с полиэтиленом и последующее прессование полученной смеси, отличающийся тем, что в качестве полиэтилена используют порошкообразный полиэтилен с частицами размером не более 0,510-3 м в количестве 20-60 мас. , а после прессования поверхность изделия подвергают обработке ускоренными электронами дозой 20-30 кГр.(56) Арбузов В.В. Композиционные материалы из лигнинных веществ. - М. Экология,1991. - С. 156-157.939495, 1982.812809, 1981.2672296 1, 1992. Изобретение относится к способам переработки гидролизного лигнина с термопластичным связующим и может быть использовано в машиностроении, химической и строительной промышленности для изготовления изделий строительного и технического назначения. Известен способ получения изделий из гранулированного органического материала,содержащего гидролизный лигнин (40-98 мас. ) и низкомолекулярные полиолефины или парафин (2-60 мас. ) в качестве связующего 1. Гранулы этого состава обладают удовлетворительной диспергируемостью в полимерах и каучуках. Однако из-за низких физико-механических свойств исходных низкомолекулярных полиолефинов известный способ не позволяет получить изделия необходимой прочности. Известен способ получения изделий путем прессования при температуре 160 С и давлении 20 МПа брикета, спрессованного из композиции, содержащей гидролизный лигнин и 35-50 белой мраморной древесной гнили 2. 5308 1 Введение белой мраморной древесной гнили в известную композицию позволяет значительно повысить биостойкость прессованных изделий, однако твердость таких изделий невысокая и их нельзя применять в строительстве. Известен также способ получения термопластичной композиции и материалов на ее основе путем смешения лигнина с пластификатором и термопластичным полимером 3. Такая композиция пригодна для изготовления материалов литьем под давлением, экструзией и другими методами переработки. В качестве пластификаторов используют кетоны, фенолы и высшие спирты, и в частности камфору (10-15 ) или ее смесь с тимолом(3-5 ), а в качестве термопластичного полимера - полихлорвинил (50 ). Материалы, полученные известным способом, при удовлетворительной термопластичности имеют невысокие прочностные свойства. Кроме того, применяемые пластификаторы в основном являются токсичными веществами. Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ получения изделий из лигнопластика, включающий смешение гидролизного лигнина с 7-12 мас.порошкообразного полиэтилена и последующее горячее прессование смеси 4. Известный способ позволяет использовать отходы полиэтиленовой пленки, предварительно измельченные и размолотые в порошок с частицами размером 2-10-3 м. Однако изделия, полученные известным способом, имеют невысокие физико-механические характеристики, поскольку 7-12 содержания связующего с низкой дисперсностью в пресс-смеси недостаточно для обеспечения физического контакта полиэтилена с частицами гидролизного лигнина и связывания их в однородную прочную структуру. Полученные изделия, кроме того, довольно хрупкие, прочность и твердость их невысокая. Задача изобретения - снижение водопоглощения и повышение механической прочности и твердости изделий из лигнопластика. Поставленная задача достигается тем, что в способе получения изделий из лигнопластика,включающем смешение гидролизного лигнина с полиэтиленом и последующее прессование полученной смеси в качестве полиэтилена используют порошкообразный полиэтилен с частицами размером не более 0,510-3 м в количестве 20-60 мас. , а после прессования поверхность изделия подвергают обработке ускоренными электронами дозой 20-30 кГр. Для осуществления предлагаемого способа получения изделий из лигнопластика используют гидролизный лигнин, высушенный до остаточной влажности 8-12 с частицами размером не более 210-3 м, а в качестве связующего - порошок полиэтилена высокого давления или предварительно измельченные и размолотые отходы полиэтилена с частицами размером не более 0,510-3 м. Такая дисперсность компонентов позволяет получить более однородную гомогенную смесь. Оптимизация свойств лигнопластика и изделий на его основе достигается при содержании 20-60 мас.полиэтилена в пресс-смеси. Поскольку при этом полиэтилен благодаря высокой дисперсности и текучести легко заполняет микропустоты и поры гидролизного лигнина и связывает его частицы с образованием однородной, прочной и монолитной структуры, что приводит к значительному повышению прочности изделия и одновременному снижению его водопоглощения. А обработка поверхности изделий ускоренными электронами дозой 20-30 кГр способствует увеличению модуля упругости и соответственно твердости изделия, поскольку полиэтилен под действием излучения сшивается с образованием поперечных связей. При содержании полиэтилена в смеси менее 20 снижается прочность и повышается водопоглощение изделия, при содержании более 60 увеличивается расход связующего и снижается прочность. Технология получения изделий из лигнопластика заключается в следующем. 5308 1 Пример. Готовят пресс-массу путем тщательного перемешивания гидролизного лигнина, высушенного до остаточной влажности 8-12 , с порошком полиэтилена с размерами частиц не более 0,510-3 м до получения однородной смеси. Полученную смесь помещают в пресс-форму и подпрессовывают при комнатной температуре и давлении 20-25 МПа, после чего проводят прессование при температуре 155-160 С и том же давлении. После охлаждения получают образцы в виде заготовки или готового изделия. Изделие (плита) подвергают обработке ускоренными электронами дозой 20-30 кГр. Предлагаемым способом получают 5 вариантов образцов лигнопластика с различным содержанием полиэтилена 15, 20, 40, 60, 70 мас.в пресс-массе. Для сравнения при тех же условиях готовят образцы по известному способу. Испытания образцов проводят по стандартным методикам. Составы пресс-масс и результаты испытаний изделий из лигнопластика, полученных по предлагаемому и известному способам приведены в таблице. СодержаПлотПрочность ние полиДоза облуность,при сжаэтилена,чения, кГр кг/м 3 тии, МПа мас.15 1350 20 27 20 1380 20 30 40 1430 30 37 60 1420 30 36 70 1400 30 33 7-12 1320-1340 15-18 Как видно из приведенных в таблице данных изделия из лигнопластика, полученные предлагаемым способом, имеют прочность на сжатие в 1,5-2 раза выше, а водопоглощение- в 2-3,5 раза ниже по сравнению с прототипом. Кроме того, полученные изделия имеют гладкую твердую поверхность. Комплексное улучшение свойств лигнопластика и изделий на его основе позволит увеличить долговечность прессованных изделий и расширить сферу их применения, а также решить проблему утилизации многотоннажных отходов гидролизного лигнина и полиэтиленовой пленки. Источники информации 1.939495, МПК С 08 97/00, 1982. 2.812809, П 08 97/00, 1981. 3.2672296 1, МПК 08 97/00, 1992. 4. Арбузов В.В. Композиционные материалы из лигнинных веществ. - М. Экология,1991. - С. 156-157 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3