Полимерная композиция для изготовления ленты

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕНТЫ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Шаповалов Виктор Михайлович Таврогинская Марина Геннадьевна Тимошенко Вадим Васильевич Злотников Игорь Иванович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(57) Полимерная композиция для изготовления ленты, включающая полиэтилен, фенольный антиоксидант, стеарат кальция и антипирен, отличающаяся тем, что в качестве полиэтилена содержит вторичный полиэтилен и дополнительно содержит процессинговую добавку и высокодисперсный диоксид кремния при следующем содержании компонентов, мас.фенольный антиоксидант 0,1-0,3 стеарат кальция 0,5-2,0 антипирен 1,5-2,5 процессинговая добавка 0,05-0,20 высокодисперсный диоксид кремния 0,5-3,0 вторичный полиэтилен остальное. Изобретение относится к полимерным композициям на основе вторичного полиэтилена, предназначенным преимущественно для изготовления ленты толщиной 50-600 мкм,которая может быть использована для получения облицовочных и защитных покрытий, а также в качестве полуфабриката для изготовления декоративных пластмассовых изделий,например искусственной хвои. Известна полимерная композиция, содержащая (мас. ч.) полиэтилен 100 фенольный стабилизатор (антиоксидант) 0,1-0,5 и титанокальциевый продукт, включающий 4060 мас. ч. двуокиси титана и 60-40 мас. ч. сульфата кальция - 0,2-5,0 1. Недостатками данной композиции являются невысокие механические свойства и огнестойкость при использовании в качестве основы вторичного полиэтилена. 16170 1 2012.08.30 Известна полимерная композиция, содержащая (мас. ) фенольный антиоксидант 0,05-0,2 оксид металла 0,5-2,0 процессинговую добавку 0,03-0,06 и вторичный полипропилен 2. Недостатками известной композиции являются высокая жесткость и низкая огнестойкость получаемой ленты. Известна полимерная композиция, включающая мас.фенольный антиоксидант 0,005-10,0 неорганический оксид 0,01-60,0 полиэтилен - остальное 3. Из данной полимерной композиции получают пленки, волокна, пластины, покрытия, отличающиеся высокой термостойкостью, но невысокой огнестойкостью. Кроме того, известная композиция перерабатывается в изделия только методом прессования, который характеризуется низкой производительностью. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой является полимерная композиция для изготовления пленок, лент, волокон и других изделий, включающая полиэтилен, фенольный антиоксидант, стеарат кальция, антипирен и светостабилизатор 4. Изделия, полученные из данной композиции, имеют высокую стойкость к световому воздействию, но недостаточную огнестойкость. Недостатком известной композиции также является невозможность использования для ее изготовления вторичного полиэтилена, поэтому изделия, полученные из нее, являются дорогими. Задача изобретения - утилизация отходов полиэтилена, снижение горючести и стоимости готовых изделий. Поставленная задача решается за счет того, что полимерная композиция для изготовления ленты, включающая полиэтилен, фенольный антиоксидант, стеарат кальция и антипирен согласно изобретению, в качестве полиэтилена содержит вторичный полиэтилен и дополнительно содержит процессинговую добавку и высокодисперсный диоксид кремния при следующем содержании компонентов, мас.фенольный антиоксидант 0,1-0,3 стеарат кальция 0,5-2,0 антипирен 1,5-2,5 процессинговая добавка 0,05-0,20 высокодисперсный диоксид кремния 0,5-3,0 вторичный полиэтилен остальное. Сущность изобретения заключается в следующем. При получении ленты методом экструзии вторичный полиэтилен подвергается воздействию высоких температур, что приводит к деструкции макромолекул полимера. Введение антиоксидантов ингибирует процесс термоокислительной деструкции, что позволяет сохранить физико-механические свойства материала. Согласно проведенным исследованиям, фенольные антиоксиданты в композициях на основе вторичных полиолефинов более эффективны, чем другие, например аминные. В качестве фенольных антиоксидантов использовали промышленно выпускаемые реагенты марок Ирганокс 1010 - пентаэритритил-тетра-бис-(3,5-ди-трет-бутил-4-оксифенилпропионат) и Ирганокс 259 - 1,6-гексендиолбис-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензилпропионат). При содержании фенольного антиоксиданта в количестве менее 0,1 мас.эффект ингибирования термоокислительной деструкции вторичного полиэтилена выражен слабо, а содержание более 0,3 мас.не приводит к дополнительному положительному результату. При экструдировании композиций на основе вторичного полиэтилена наблюдается перепад скоростей на выходе расплава из формующей головки, что приводит к образованию большого количество микроразрывов расплава, появлению мутности, снижению блеска и физико-механических показателей получаемой ленты. Для стабилизации процесса экструзии ленты и повышения качества поверхности в композицию вводят процессинговую добавку, которая снижает трение, сдвиговые напряжения и давление в головке экструдера. Кроме того, применение добавки повышает физико-механические характеристики ленты, а также уменьшает количество поверхностных дефектов. В качестве про 2 16170 1 2012.08.30 цессинговой добавки использовали промышленно выпускаемые препараты марок АОРР 11 (смесь 60 мас.сополимера гексафторпропилена и тетрафторэтилена с 40 мас.полипропилена) и 520 (полиэтиленовый воск низкой плотности). Введение в композицию добавки в количестве менее 0,05 мас.практически не изменяет реологических свойств расплава и не сказывается на свойствах готовых изделий, а введение добавки более 0,2 мас.снижает механические показатели пленки. Стеарат кальция играет роль пластификатора, который снижает хрупкость, характерную для вторичного полиэтилена, и повышает эластичность получаемой ленты. При его содержании менее 0,5 мас.готовая лента обладает недостаточной эластичностью, а введение стеарата кальция в количестве более 2 мас.снижает механическую прочность изделий. Для снижения горючести полимерной композиции и изделий из нее в ее состав вводили антипирены, в качестве которых использовали триоксид сурьмы марки АТО 10 и 2-этилгексилдифенилфосфат марки . При введении антипирена в композицию менее 1,5 мас. , эффект снижения горючести выражен очень слабо, а введение антипирена в количестве более 2,5 мас.не приводит к дополнительному положительному эффекту. Проведенные исследования показали, что одновременное введение в композицию антипирена и высокодисперсного диоксида кремния приводит к значительно большему снижению горючести, чем введение одного антипирена. Кроме того, при введении диоксида кремния повышаются механические показатели композиции. Введение в композицию диоксида кремния в количестве менее 0,5 мас.практически не сказывается на горючести и механической прочности пленки, а введение диоксида кремния более 3,0 мас.снижает эластичность пленки. В качестве вторичного полиэтилена при изготовлении композиции использовали полиэтилен высокого давления (ПЭВД) вторичный - измельченную пленку марки М (ГОСТ 10354-85) - и полиэтилен низкого давления (ПЭНД) вторичный (ТУ РБ 800017526.0032004). Полимерная композиция по изобретению может дополнительно содержать в своем составе стандартные красители и пигменты (например диоксид титана) для полиолефинов в количествах рекомендуемых нормативно-техническими документами на данные добавки. Полимерная композиция перерабатывается в изделия (ленту) методом экструзии на стандартном оборудовании. Составы композиций конкретного изготовления приведены в табл. 1. Образцы для испытаний (ленту толщиной 0,2 мм) изготавливали методом экструзии при температуре по зонам- 1205 С,- 1405 С,- 1605 С,- 1805 С. Таблица 1 Составы композиций, мас.Номер примера Компоненты 1 2 3 4 5 6 7 Антиоксидант-АТО 10 1,5 2,0 2,0 2,0 2,0 2,5 2,0 Диоксид кремния (аэросил А-175) 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,0 Полиэтилен низкого давления вторичный 97,35 95,7 95,2 - 94,2 93,2 92,0 Полиэтилен высокого давления вторичный 16170 1 2012.08.30 Сравнительные свойства образцов, изготовленных из предлагаемой композиции и известных композиций, приведены в табл. 2. Таблица 2 Сравнительные свойства образцов Известные Номер примера Показатель по а.с. по пат. 1 2 3 4 5 6 7 1565856 686628 Разрушающее напряжение при 22,2 23,0 24,3 24,6 26,3 23,1 25,8 32,1 26,6 растяжении, МПа Относительная деформация при 35 35 40 35 38 60 35 46 48 разрыве,Время горения после первого Более 30 30 15 15 12 0 10 0 5 поджога, с Время горения после второго 3 0 поджога, с В качестве прототипа испытывали композицию, включающую фенольный антиоксидант марки Ирганокс 1010 - пентаэритритил-тетра-бис-(3,5-ди-трет-бутил-4-оксифенилпропионат) 1 г, антипирен - 2-этилгексилдифенилфосфат марки 1 г, стеарат кальция 1 г и полиэтилен низкого давления 1000 г. Определение разрушающего напряжения при растяжении и максимального удлинения проводили на комплексепо стандартной методике. Испытания на горючесть проводили по следующей методике. Вертикально закрепленный образец ленты шириной 10 мм и длиной 100 мм поджигали с нижнего конца открытым пламенем спиртовой горелки в течение 10 с и отводили пламя от образца. Фиксировали время, в течение которого образец горел после отвода пламени. Если образец после отвода пламени сразу затухал, то его повторно поджигали в течение 10 с, отводили пламя и фиксировали время горения после второго поджога. Как следует из данных табл. 2, образцы, изготовленные из предлагаемой композиции,обладают более высокой механической прочностью, чем известные. При этом они полностью состоят из вторичного полиэтилена, что значительно снижает их стоимость и решает проблему утилизации отходов полиэтилена. Из представленных данных также следует,что горючесть композиционного материала по изобретению значительно ниже, чем материала по прототипу. Предлагаемая композиция была испытана при изготовлении опытной партии огнестойкой ленты на УП Белвнешпродукт (г. Минск), что подтверждает соответствие заявленного технического решения критерию промышленная применимость. Источники информации 1. А.с. СССР 992538, МПК 08 23/02,08 27/06,08 3/24, 1983. 2. Патент РБ 11962, МПК 29 17/00,08 23/00, 2009. 3. А.с. СССР 1565856, МПК 08 3/22,08 23/00, 1990. 4. Патент СССР 686628, МПК 08 23/06,08 23/12,08 5/34, 1979 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4