Способ получения активных наполнителей полимерных сред

СОЮЗ СОВЕТСНИХОацМЛатеснижРЕСПУБЛИК 19) (П) 09 СЗО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ-ю, а АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт коллоидной химимии воды им.А.В.Думанского(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИБНЫХ - НАПОЛНИТЕЛЕЙ ПОЛИМЕРНЫХ СРЕД, включающий обработку исходного субстрата аренко, инертным газом, последующую актива 4 акаров цию н модифицирование его в среде и и хи-. инертного газа, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения стабильности физико-механических характеристик полимерных композиций с использованием целевого наполни- СССР теля, инертный газ в процессе обра К 9/ОО, ботки исходного субстрата, а такжепри активации и модифицировании используют с влажностью 0,001-0,020 масИзобретение относится к технологии способа получения активныхнаполнителей полимерных сред, используемых в химической и нефтехимической промышленности и в полиграфии.Известен способ получения активных наполнителей полимерных сред,включающий термообработку исходногосубстрата в псевдоожиженном слое втоке сухого инертного газа при600-1000 С,последующую его обработ- Оку химическими реагентами в инертной атмосфере при перемешиваниипри 25-650 фС и дополнительную обработку полученного продукта потокоминертного газа 115Недостатком этого способа является то, что получаемые по нему активные наполнители не обеспечивают достаточно высоких Физико-механическихсвойств органических и полимерныхкомпозиций при использовании их в качестве наполнителей. Например, удельная вязкость полйвинилхлоридной композиции с известным наполнителем составляет 8,9 кгс"см/см . Кроме того,способ позволяет получить активныенаполнители лишь на ограниченномвиде исходных субстратов, преимущественно на основе оксидов кремния иалюминия,Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является способ получения активных наполнителейполимерных сред, включающий обработку исходного субстрата инертным га"зом при 120-600 фС, последующую обработку его.в две стадии активирующимсоединением с планарным размероммолекулы 4-80 А, а затем модифицирование его соединением, имеющим температуру разложения на 10-170 С выше температуры кипения, причем темлература обработки на этой стадиина 5-40 С ниже температуры кипениямодифицирующего соединения. Приэтом обработку наполнителя как активирующим, так и модефицирующим соединениями ведут в атмосфере инертного газа при перемешивании 21.Однако известный способ не позволяет получить наполнитель с разбросом концентрации модифицирующихрадикалов на его поверхности от партии к,партии менее 60, что в свою..очередь не может обеспечить получение полимерных композиций с использованием целевого наполнителя с высокими и стабильными физико-механическими характеристиками.Целью изобретения является повышение стабильности Физико-механических характеристик полимерных компоэиций с использованием активных наполнителей.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу полученияактивных наполнителей полимерных сред, включающему обработку исходного субстрата инертным газом, последующую активацию и модифицирование его в среде инертного газа, инертный газ в процессе обработки исходного субстрата, а также при активации и модифицировании используют с влажностью 0,001-0,020 масПредложеНный способ обеспечиваетповышение стабильности таких Физикомеханических характеристик как предел текучести, удлинение при пределетекучести, предел прочности, удлинение при разрыве и удельную ударную вязкость полимерных композиций сиспользованием активного наполнителя в 5-15 раз по сравнению с полимерными композициями, полученными с использованием известного наполнителя.Физико-химическая сущность изобретения заключается в том, что при обработке инертным газом с заданной влажностью исходного субстрата поверхность покрывается мономолекулярным слоем воды что обеспечивает наибольшую его активность и позволяет получить наполнитель с оптимальной концентрацией модифицирующих радикалов на поверхности, характеризующейся незначительным разбросом от партии к партии.В табл,1 приводятся данные по концентрации модифицирующих радикалов на поверхности различных наполнителей при обработке исходных субстратов по предлагаемому способу в зависимости от влажности используемого инертного газа,В качестве исходных для получения активных наполнителей по предлагаемому способу используют субстраты как неорганического типа (преимущественно силикатные и карбонатные материалы, например мел, кальций, различные глинистые минералы), так и органического, например отходы производств синтетических волокон и кремнийорганических производств.П р и м е р 1. 1 кг перлита с размером частиц менее 10 мкм загружают в стеклянный реактор диаметром 120 мм, продувают гелием с влажностью 0,005 при расходе 2 м /ч и температуре 420 С в течение 30 мин затем смесью гелия с влажностью 0,005 и паров аммиака при соотношении 3:1 при том же расходе .газа и температуре в течение 20 мин. После этого перлит обрабатывают смесью гелия с влажностью 0,005 и паров силана ЛМ. в соотношении 1:1 в течение 30 мин при 350 С. Полученный продукт содержит 32,8 мк-экв/м силана АМи характеризуется термостабильностью модифицирующего слоя 300-320 С. Потери при Lрокаливании составляют 22Концентрация,мо" дифицирующих радикалов.на поверхности наполнителя,мг-экв/м Разброс в концентрации,Влажностьинертногогаза,Средняя Для отдельной партии О,б 2 15,8 0,001 Перли т Беито нитовоеволокно 1, 30 О, 001 0,001 Каолин 15,7 1,30 0,005 Перлит Бентонитовоеволокно 0,91 32,8 0,005 0,005 0,015 0,61 32,б Каолин Перлит 0,04 27,4 Вентонитовоеволокно 1,85 27,5 28,0 О, 015 П р и м е р 2. 1 кг бентонитовоговолокна с длиной волокон 50-100 мми диаметром менее 10 мкм загружаютв стеклянный реактор диаметром 120 ью,продувают аргоном с влажностью0,01 при расходе 3 м/ч и температуре 300 С в течение 10 мин, затемсмесью аргона с влажностью 0,01и муравьиной кислоты в соотношении3:1 при том же расходе газа и температуре 280 фС в течение 10 мин, После 30этого бентонитовое волокно обрабатывают смесью аргона с влажностью0,01 и силазана в соотношении 2:1 втечение 20 мин при 280 С. Полученныйпродукт содержит 35 мк-экв/м снлазана и характеризуется термостабиль-ностью модифицирующего слоя 250-270 фС.Потери прн прокаливании составляют15.В табл,2 представлены физико-химические характеристики наполнителей, полученных по предлагаемомуспособу, и физико-механические свойства наполненных ПВХ композиций прииспользовании различных исходныхсубстратов иразличной влажности25инертного газа,В табл.3 приводятся сравнительные Физико-механические характеристики полимерных композиций, наполнен-З 0 ных известным. и полученным по предлагаемому способу наполнителем.В качестве исходного субстрата используют каолин. Состав композиции, ас.: ПЭНД 20908 0,40-59,0, напол-, нитель 40,0, стабилизатор 0,5, спец- добавки 0,5Испытания проводят в камере ускоренного старения при следующих условиях: температура 110 фС, относительная влажность в камере 100; время бО ч, количество циклов 20.В табл,4 приведена степень сохранения значения удельной ударной вязкости наполненных полиэтиленовых композиций с известным наполнителем и с наполнителем, полученным по предлагаемому способу, в заявляемых пределах влажности инертного газа и за его пределами.Таким образом, нз приведенных данных следует, что предлагаемый способ получения активных наполнителей полимерных сред обеспечивает повышение в 5-15 раз стабильности Физико-механических характерисгик наполненных полимерных композиций с известным способом.Технико-зкономическая эффективность изобретения определяется высокими Физико-механические харак" теристиками полимерных композиций использованием наполнителя, полученного по предлагаемому способу, и их повышенной стабильностью, что делает перспективиюв его для использования и химической, неФтехимической н полиграфической промышленности.Ы(В Концентрация моди фицирукицих радикалов на поверхности нанол ни теля, мг-э кв/мфев в щ Продолжение табл. 1 шв шт ш1.разброс в концентрации, В27,1 1,45 0,57 17,6 17,5 17,8 1,45 17,2 еаолин маваемвЕвавеюавввеаввва ав Каолин Перли т Вентонитовоеволокно О, 015 0,020 0,020 0,020 для отдельнойпартии 1Средняя1 1 1 Ф 1 хоеоххюо н ,х 1 1 1 1 1 со 1 1 1 1 1 9 Ф с 1 ЦФХ 3Ц эф Н сс Фх цхо ЕННаХС 11 1 1 . О ср 1 ю 1 1 в ф оф 3 с Ю Ю ЧР Ч) Е 1 Хносбео.1 ббфп 3ФГаю1 С фк1 ОФХФВбННЦЙ1Ф йНООО1 ОХХЕЗ сч сч м рс с с сФ с 1 ф М ф Вс ск к к к 1 ссс м 1 к 1 в с сЭк к ф фсэ мк к ф фс мЮ Гс с с мк 1 1 1 1 ОЪиъ 1 1 о в в в о о чЗ а а а чЗ ю в в о о а а о 0 1 АнЦбО ХНО ООХ 1 бхО 11 1 фэс 1 м 1 1 в о с с с к сч сч к м с с м м сч к с с м м 1с1 ДОжс.1 Ф Х1 Еф 0 в1111 сч1 м1 сч1 о о о о ом м м сч счсч сч сч о о о о сч м м м м м м м 1 1 63 (б Х ф схахх х енбм Х 3 ф ф О 13 5 аЙ х Ь Х. Х СО 1 сФ с с а а сч к к мСЧ СО с ф а М а с с .с с сса а а сч сч сч к кк т м м м,0 4 абли Известный наполните Наполнитель, с испольэова олученныйем инертно предлгаза аемому способувлажностью,% 100,000 ачения удельной ударн ванных композиций при вязкости свежесформали за 100 После 10 циклов испытаний 28-30 50-54 После 20 циклов испытаний 20-24 48-508 2 50-54 22-25 48-5 2 520 Составитель В.Божевольноведактор Г.Волкова Техред А.Бабинец Корректор М, Ша акаэ 11390 е НИИ о д 130 лиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная,Удлинениепри пределе текучести,Ъ Тираж 638 И Государственног лам изобретений и 5, Москва, Ж,Подпикомитета СССРоткрытийадская наб., д. 4/ Удельнаяударнаявязкость,Дж К