[1]Изобретение относится к древесно-полимерному составу и может быть использовано в области строительства, автомобилестроения, машиностроения и других отраслях промышленности.
[2]Известна древесно-полимерная композиция, состоящая из связующего и древесного наполнителя, в котором в качестве наполнителя она содержит древесный наполнитель, обработанный вначале в потоке плазмообразующего газа в разрядной камере при мощности высокочастотного генератора 200-600 Вт и разрежении, равном 100-130 Па, в течение 250-280 секунд, где в качестве плазмообразующего газа используют воздух, расход которого составляет 0,08-0,12 г/с, а затем в герметичной камере в среде топочных газов при температуре 190-200°С в течение 50-60 минут, см. RU Патент №2464162, МПК B27N 3/18 (2006.01), C08L 97/02 (2006.01), 2012.
[3]Недостатком данной композиции является высокая стоимость получаемого из нее композиционного материала.
[4]Известна древесно-полимерная композиция, содержащая древесную стружку и отходы термопласта, в которой в качестве отходов термопласта содержатся отходы полипропилена при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
[5]| древесная стружка | 70-82 |
| отходы полипропилена | 18-30 |
[6]см. RU 2056446, МПК6 C08L 97/02, C08L 23/12, 1996.
[7]Недостатками известной полимерной композиции являются неудовлетворительные эксплуатационные свойства композиционного материала, а также ограниченность способов формования.
[8]Наиболее близким по технической сущности является древесно-полимерный состав для композиционного материала, содержащий полиэтилен (РЕ), или полипропилен (РР), или поливинилхлорид (PVC)), наполнитель, в качестве которого он содержит отходы деревообрабатывающей промышленности в виде древесной муки или стружки мелкой фракции, и добавки, регулирующие реологические и физико-механические свойства,
[9]см. RU Патент 2588520, МПК Е04С 3/12 (2006.01), 2016.
[10]Указанный древесно-полимерный состав не позволяет достичь необходимых эксплуатационных свойств композиционного материала: водопоглощения, прочности при растяжении, предела текучести при растяжении, модуля упругости, стойкости к удару падающим шаром, несущей способности, сопротивления изгибу под температурной нагрузкой, твердости при вдавливании шарика, коэффициента линейного теплового расширения.
[11]Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных свойств композиционного материала.
[12]Техническая задача решается тем, что древесно-полимерный состав для композиционного материала, содержащий полипропилен, древесный наполнитель и добавки, согласно изобретению в качестве древесного наполнителя содержит древесные отходы, предварительно обработанные в герметичной камере в среде топочных газов при температуре 225°С в течение 30 мин и измельченные до частиц с размером 0,08-1,16 мм, в качестве добавок он содержит эфир 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил пропионовой кислоты и пентаэритрита, полипропилен с содержанием 1-6% привитого малеинового ангидрида или малеиновой кислоты, смесь сложных эфиров жирных кислот, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
[13]| указанный наполнитель | 50-80 |
| эфир 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил | |
| пропионовой кислоты и пентаэритрита | 0,1 |
| полипропилен с содержанием | 1-6% |
| привитого малеинового ангидрида или | |
| малеиновой кислоты | 2,0 |
| смесь сложных эфиров жирных кислот | 3,0 |
| полипропилен | остальное |
[14]Решение технической задачи позволяет увеличить прочность композиционного материала при растяжении на 35%, предел текучести при растяжении - на 37%, повысить показатель модуля упругости на 30%, сопротивление изгибу под температурной нагрузкой - на 10%, снизить показатель водопоглощения в 5 раз, при сохранении на уровне показателя стойкости к удару падающим шаром, несущей способности, твердости при вдавливании шарика и коэффициента линейного теплового расширения.
[15]Характеристика веществ, используемых в заявленном древесно-полимерном составе
[16]В качестве термопластичного полимера используют полипропилен с показателем текучести расплава ПТР=2,9-3,5 г/10 мин по ГОСТ 2211-136-05766801-2006, например марки 1525J.
[17]В качестве наполнителя используют предварительно обработанные и измельченные древесные отходы.
[18]Предварительную обработку древесных отходов проводят на экспериментальной установке, см. Макаров А.А. Исследование топливных свойств твердых продуктов термического разложения древесины в диапазоне температур 200-300°С / А.А. Макаров, С.А. Пушкин, А.Н. Грачев, С.А. Забелкин, В.Н. Башкиров // Вестник Казанского технологического университета. - №19. - Т. 16. - 2013. - С. 133-134.
[19]В экспериментальной установке древесные отходы загружают в реторту (аппарат), которую нагревают в муфельной печи до температуры 225°С и поддерживают ее в течение 30 минут. Образующиеся в процессе обработки твердые, жидкие и газообразные продукты собирают в специальные сборники. Предварительно обработанные древесные отходы измельчают на мельнице до частиц с размером 0,08-1,16 мм.
[20]В качестве добавки используют эфир 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил пропионовой кислоты и пентаэритрита, например торговой марки Ирганокс 1010.
[21]В качестве добавки используют полипропилен с привитым малеиновым ангидридом или малеиновой кислотой. Может быть использован любой полипропилен, содержащий 1,0-6,0% привитого малеинового ангидрида или малеиновой кислоты, например, марки Fusabond Р353, Polybond 3000 или Polybond 3200, или Эталитен PP-g-MAH (1,5%).
[22]В качестве добавки используют смесь сложных эфиров жирных кислот, например торговой марки Structol TPW 113.
[23]Для лучшего понимания изобретения приводим примеры конкретного выполнения.
[25]Древесно-полимерный состав для композиционного материала получают путем смешения в экструдере полипропилена, древесного наполнителя и добавок. В качестве древесного наполнителя он содержит древесные отходы, предварительно обработанные в герметичной камере в среде топочных газов при температуре 225°С в течение 30 мин и измельченные до частиц с размером 0,08-1,16 мм, в качестве добавок он содержит эфир 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил пропионовой кислоты и пентаэритрита, полипропилен с содержанием 1-6% привитого малеинового ангидрида или малеиновой кислоты, смесь сложных эфиров жирных кислот, при следующем соотношении компонентов:
[26]
[27]
[28]Примеры 2-4 аналогичны примеру 1.
[29]Полученный путем экструзии древесно-полимерный состав, по примерам 1-4, может быть переработан в композиционный материал путем экструзии, литья под давлением или прессованием. Также по примерам 1-4 можно получать древесно-полимерный состав в виде гранул, который затем можно транспортировать для дальнейшего целевого использования. Возможна технология совмещения процесса получения и формования древесно-полимерного состава.
[30]Были проведены исследования по объекту-прототипу, см. пример 5, в котором в качестве добавок используют добавки, указанные в заявленном объекте, а в качестве наполнителя используют древесные отходы в виде древесной муки. Количественный состав компонентов по примеру 5 соответствует количественному составу компонентов примера 2 заявленного объекта. Исследования проводят при одинаковых условиях.
[32]Древесно-полимерный состав для композиционного материала получают путем смешения в экструдере полипропилена, древесного наполнителя и добавок. В качестве древесного наполнителя берут древесную муку с размером частиц 0,08-0,16 мм, а в качестве добавок используют эфир 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил пропионовой кислоты и пентаэритрита, полипропилен с содержанием 1-6% привитого малеинового ангидрида или малеиновой кислоты, смесь сложных эфиров жирных кислот, при следующем соотношении компонентов:
[33]
[34]
[35]Состав и свойства по примерам конкретного выполнения 1-5 сведены в таблицы 1 и 2 соответственно.
[36]
[37]
[38]
[39]Как видно из примеров конкретного выполнения, решение технической задачи по сравнению с прототипом позволяет увеличить прочность композиционного материала при растяжении на 35%, предел текучести при растяжении - на 37%, повысить показатель модуля упругости на 30%, сопротивление изгибу под температурной нагрузкой - на 10%, снизить показатель водопоглощения в 5 раз при сохранении на уровне показателя стойкости к удару падающим шаром, несущей способности, твердости при вдавливании шарика и коэффициента линейного теплового расширения.
