RU2285758C1 - Composite granulate to form polymeric fibers by aerodynamic method - Google Patents
Composite granulate to form polymeric fibers by aerodynamic method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2285758C1 RU2285758C1 RU2005105747/04A RU2005105747A RU2285758C1 RU 2285758 C1 RU2285758 C1 RU 2285758C1 RU 2005105747/04 A RU2005105747/04 A RU 2005105747/04A RU 2005105747 A RU2005105747 A RU 2005105747A RU 2285758 C1 RU2285758 C1 RU 2285758C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- granulate
- polymer
- composite
- fibers
- composition
- Prior art date
Links
- 239000008187 granular material Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title abstract description 19
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- MQIUGAXCHLFZKX-UHFFFAOYSA-N Di-n-octyl phthalate Natural products CCCCCCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCCCCCC MQIUGAXCHLFZKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 6
- BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N bis(2-ethylhexyl) phthalate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC(CC)CCCC BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 11
- 229920005594 polymer fiber Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 abstract 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 27
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 24
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 15
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 14
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 5
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 3
- 230000005714 functional activity Effects 0.000 description 3
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 3
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 description 3
- 238000010525 oxidative degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 2
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 2
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 2
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- 239000006247 magnetic powder Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 2
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000002255 vaccination Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 0 *C(Oc1c(C(c2cc(*)cc(*)c2O2)C2=O)cc(*)cc1*)=O Chemical compound *C(Oc1c(C(c2cc(*)cc(*)c2O2)C2=O)cc(*)cc1*)=O 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 1
- 239000000159 acid neutralizing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 230000003712 anti-aging effect Effects 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 229920005601 base polymer Polymers 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 description 1
- FYOYCZHNDCCGCE-UHFFFAOYSA-N diphenyl hydrogen phosphite Chemical class C=1C=CC=CC=1OP(O)OC1=CC=CC=C1 FYOYCZHNDCCGCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000007602 hot air drying Methods 0.000 description 1
- 239000004611 light stabiliser Substances 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N phosphorous acid Chemical compound OP(O)O OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003018 phosphorus compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- 150000003738 xylenes Chemical class 0.000 description 1
Landscapes
- Artificial Filaments (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гранулированным материалам, предназначенным для использования в качестве сырья в технологическом процессе формирования полимерных волокон из расплавов аэродинамическим методом.The invention relates to granular materials intended for use as raw materials in the technological process of forming polymer fibers from melts by the aerodynamic method.
Процессы волокнообразования термопластичных полимеров в настоящее время хорошо изучены. Среди методов формирования нетканых синтетических волокон аэродинамическое распыление расплавов полимеров (melt blowing) - один из наиболее удобных [В.А.Гольдаде, А.В.Макаревич, Л.С.Пинчук, А.В.Сиканевич, А.И.Чернорубашкин. Полимерные волокнистые melt-blown материалы. - Гомель: ИММС НАИБ, 2000 - 260 с.]. Эта технология, в отличие от растворных, обеспечивает получение полимерных волокон с набором необходимых свойств при небольших энергетических затратах и при отсутствии каких-либо вредных последствий для экологии. Один из путей использования melt-blown волокон - применение их в качестве фильтрующих материалов и элементов [А.Г.Кравцов, В.А.Гольдаде, С.В.Зотов. Полимерные электретные фильтроматериалы для защиты органов дыхания. - Гомель: ИММС НАНБ, 2003 - 204 с.]. Современный уровень развития техники фильтрации и усложнение экологической проблемы диктуют необходимость разработки композиционных фильтров, проявляющих повышенную функциональную активность к сопрягаемым средам и реализующих дополнительные механизмы очистки сред. Это возможно путем создания пригодного для аэродинамической переработки композита, который, заключая в себе целевые модификаторы, явился бы сырьем, способным передавать полезные свойства формируемому в дальнейшем на его основе волокнистому материалу.The processes of fiber formation of thermoplastic polymers are currently well studied. Among the methods of forming non-woven synthetic fibers, aerodynamic spraying of polymer melts (melt blowing) is one of the most convenient [V.A. Goldade, A.V. Makarevich, L.S. Pinchuk, A.V. Sikanevich, A.I. Chernorubashkin. Polymer fibrous melt-blown materials. - Gomel: IMMS NAIB, 2000 - 260 p.]. This technology, in contrast to mortar, provides polymer fibers with a set of necessary properties at low energy costs and in the absence of any harmful consequences for the environment. One of the ways to use melt-blown fibers is to use them as filter materials and elements [A.G. Kravtsov, V.A. Goldade, S.V. Zotov. Polymer electret filter materials for respiratory protection. - Gomel: IMMS NASB, 2003 - 204 p.]. The current level of development of filtration techniques and the increasing complexity of environmental problems dictate the need to develop composite filters that exhibit increased functional activity to mating media and implement additional mechanisms for cleaning media. This is possible by creating a composite suitable for aerodynamic processing, which, containing the target modifiers, would be a raw material capable of transmitting useful properties to a fibrous material formed later on.
При создании полимерных волокнистых материалов методом melt blowing обычно используют чистые гранулированные волокнообразующие полиолефины (полиэтилен, полипропилен) и полиамиды, обладающие значением индекса текучести расплава не менее 20 г / 10 мин [В.А.Гольдаде, А.В.Макаревич, Л.С.Пинчук, А.В.Сиканевич, А.И.Чернорубашкин. Полимерные волокнистые melt-blown материалы. - Гомель: ИММС НАНБ, 2000 - 260 с.]. Технологический процесс грануляции полимеров (как для аэродинамического распыления, так и в иных целях) традиционно включает операции экструзионной переработки расплава с получением прута, охлаждения экструдата и диспергирования прута на гранулы. Эти операции могут быть дополнены или видоизменены. Причиной вносимых изменений обычно является потребность придать полимерному грануляту новые функциональные свойства, не присущие исходному полимеру. Известно множество технических решений, в которых предполагается модифицирование волокнообразующих полимеров прививкой к ним реагентов или путем введения целевых добавок (наполнителей). Наиболее часто решают задачи стабилизации полимеров (защиты от старения), улучшения механических характеристик, повышения огнестойкости, придания электрической, магнитной активности и др. Однако далеко не все предлагаемые технические решения возможно адаптировать для получения волокон аэродинамическим методом.When creating polymeric fibrous materials by the melt blowing method, pure granular fiber-forming polyolefins (polyethylene, polypropylene) and polyamides with a melt flow index of at least 20 g / 10 min are usually used [V.A. Goldade, A.V. Makarevich, L.S. .Pinchuk, A.V. Sikanevich, A.I. Chernorubashkin. Polymer fibrous melt-blown materials. - Gomel: IMMS NASB, 2000 - 260 p.]. The process of polymer granulation (both for aerodynamic spraying and for other purposes) traditionally includes the operations of extrusion processing of the melt to produce a rod, cooling the extrudate and dispersing the rod into granules. These operations may be supplemented or modified. The reason for the changes usually is the need to give the polymer granulate new functional properties that are not inherent in the original polymer. There are many technical solutions in which it is proposed to modify fiber-forming polymers by grafting reagents to them or by introducing targeted additives (fillers). Most often they solve the problems of stabilizing polymers (anti-aging), improving mechanical characteristics, increasing fire resistance, imparting electrical and magnetic activity, etc. However, not all proposed technical solutions can be adapted to produce fibers by the aerodynamic method.
Заявлен сшитый гранулированный полимер на основе олефиновых ненасыщенных соединений, содержащий свободные от галогена соединения фосфора [Авт. св. № 2002127045 РФ, С 08 К 5/523, C 08 L 25/08, 2004 (опубл.)]. Достигается цель придания композиции огнестойкости. Недостаток заключается в необходимости диспергирования сложной смеси мономеров, инициаторов и добавок в водной фазе и ее полимеризации, что и служит способом формирования гранул.Declared a cross-linked granular polymer based on olefinic unsaturated compounds containing halogen-free phosphorus compounds [Auth. St. No. 2002127045 of the Russian Federation, C 08 K 5/523, C 08 L 25/08, 2004 (publ.)]. The goal is achieved of giving the composition fire resistance. The disadvantage is the need to disperse a complex mixture of monomers, initiators and additives in the aqueous phase and its polymerization, which serves as a method for the formation of granules.
Известна композиция, включающая синтетический полимер (полиолефины, поли-эфирполиол или полиуретан) и до 10 мас.% соединения формулыA known composition comprising a synthetic polymer (polyolefins, polyetherpolyol or polyurethane) and up to 10 wt.% Compounds of the formula
а также другие добавки (антиоксиданты, светостабилизаторы и/или технологические стабилизаторы) [Авт. св. № 2002123926 РФ, C 08 L 101/00, С 08 К 5/1535, 2004 (опубл.)]. Достигается цель стабилизации полимера против окислительной, термической или индуцируемой видимым светом деструкции. Недостаток - недостаточная устойчивость большинства предлагаемых добавок при термических режимах аэродинамического распыления расплавов.as well as other additives (antioxidants, light stabilizers and / or technological stabilizers) [Ed. St. No. 2002123926 RF, C 08 L 101/00, C 08 K 5/1535, 2004 (publ.)]. The aim is to stabilize the polymer against oxidative, thermal or induced by light destruction. The disadvantage is the lack of stability of most of the proposed additives under thermal conditions of aerodynamic spraying of melts.
Известна полиолефиновая композиция, наполненная полыми микросферами (неорганическое стекло и т.п.) и предназначенная для напыления с помощью сварочной горелки на металлическую поверхность с целью ее защиты [Авт. св. № 97118225 РФ, С 08 К 7/08, C 09 D 123/02, C 09 D 123/10, 1999 (опубл.)]. Предлагается сложный состав полиолефиновой фазы, в том числе модифицированной полярными группами, содержащей небольшие количества диена, этилена, диоксида титана, органического фосфита и др., а сама композиция имеет широкий разброс индекса текучести расплава (от 2 до 150 г/10 мин). Несмотря на многофункциональность такой смеси, изготовление из нее волокон представляется нетехнологичным.Known polyolefin composition filled with hollow microspheres (inorganic glass, etc.) and designed for spraying with a welding torch on a metal surface in order to protect it [Auth. St. No. 97118225 RF, C 08 K 7/08, C 09 D 123/02, C 09 D 123/10, 1999 (publ.)]. A complex composition of a polyolefin phase is proposed, including a modified polar group containing small amounts of diene, ethylene, titanium dioxide, organic phosphite, etc., and the composition itself has a wide spread in the melt flow index (from 2 to 150 g / 10 min). Despite the versatility of such a mixture, the manufacture of fibers from it seems to be low-tech.
Заявлена модифицированная полиолефиновая композиция, содержащая 70-95 мас.% полиолефинового гомополимера со среднечисленной молекулярной массой больше 40000 г/мол, 5-30 масс.% привитого к нему 2-гидроксиэтилметакрилата, свободнорадикальный инициатор (органические пероксисоединения) и существенно растворимая в ксилолах [Авт. св. № 99109980 РФ, C 08 F 255/00, 2001 (опубл.)]. Методом формирования композиции служит экструзионное смешение с элементами реакционной экструзии, эффективность прививки составляет не менее 50%. Очевидно, данное техническое решение ориентировано на растворные технологии формирования полимерных изделий. Его очевидный недостаток - необходимость проведения химической прививки, которая придает композиции дополнительную физико-химическую активность, но эффективность которой будет сильно колебаться в зависимости от свойств модифицируемого полиолефина.Declared a modified polyolefin composition containing 70-95 wt.% Polyolefin homopolymer with a number average molecular weight of more than 40,000 g / mol, 5-30 wt.% Grafted to it 2-hydroxyethyl methacrylate, a free radical initiator (organic peroxy compounds) and substantially soluble in xylenes [Aut . St. No. 99109980 of the Russian Federation, C 08 F 255/00, 2001 (publ.)]. The method of composition formation is extrusion mixing with elements of reactive extrusion, the vaccination efficiency is at least 50%. Obviously, this technical solution is focused on mortar technology for the formation of polymer products. Its obvious drawback is the need for chemical vaccination, which gives the composition additional physicochemical activity, but the effectiveness of which will vary greatly depending on the properties of the modified polyolefin.
Известна композиция на основе полиолефина, пригодная для быстрого прядения из расплава со скоростями схода нитей до 6000 м/мин и обладающая набором свойств (показатель текучести расплава, вязкость, диапазон молекулярной массы, полидисперсность и т.д.), приемлемых для волокнообразования [С 2162865 РФ, C 08 L 23/10, D 01 F 6/00, 2001 (опубл.)]. Недостаток ее - отсутствие условий для реализации полученными волокнами функциональной активности ввиду отсутствия активных добавок.A known composition based on a polyolefin suitable for rapid spinning from a melt with a descent rate of filaments up to 6000 m / min and having a set of properties (melt flow rate, viscosity, molecular weight range, polydispersity, etc.) acceptable for fiber formation [C 2162865 RF, C 08 L 23/10, D 01 F 6/00, 2001 (publ.)]. Its disadvantage is the lack of conditions for the implementation of the obtained activity of the functional fibers due to the lack of active additives.
Одним из аналогов заявляемого изобретения является полимерная композиция, содержащая олефиновый полимер, содержащий нейтрализующий кислоту агент и распределенную в полимере стабилизирующую систему, содержащую соединение из ряда замещенных дифенилфосфитов, насыщенный углеводородный аминоксид и добавки солей металлов [Авт. св. № 2001125438 РФ, С 08 К 5/32, С 08 К 5/10, С 08 К 5/526, 2003 (опубл.)]. Композиция предназначена для получения полиолефиновой пленки методом экструзии расплава или нетканого волокнистого материала аэродинамическим способом. Недостатком является очевидная нацеленность добавок на стабилизацию самого полиолефина и их малая роль в формировании функциональной активности полученной из него пленки или волокна.One of the analogues of the claimed invention is a polymer composition containing an olefin polymer containing an acid neutralizing agent and a stabilizing system distributed in the polymer containing a compound of a number of substituted diphenylphosphites, saturated hydrocarbon amine oxide and metal salt additives [Auth. St. No. 2001125438 of the Russian Federation, C 08 K 5/32, C 08 K 5/10, C 08 K 5/526, 2003 (publ.)]. The composition is intended to obtain a polyolefin film by extrusion of a melt or non-woven fibrous material by an aerodynamic method. The disadvantage is the obvious focus of additives on the stabilization of the polyolefin itself and their small role in the formation of the functional activity of the film or fiber obtained from it.
На придание полимерному композиту физической (магнитной) активности направлен еще один из аналогов заявляемого изобретения [С 2239250 РФ, H 01 F 10/00, G 11 B 5/714, 2004 (опубл.)]. В нем предлагается магнитная полимерная композиция, предназначенная для применения в высокочастотных и сверхвысокочастотных радиотехнических устройствах, причем материал представляет собой матрицу из термопластического полимера, содержащую в себе равномерно распределенные магнитоупорядоченные однодоменные частицы размером 1-30 нм с концентрацией до 50 мас.%, химически связанные с материалом матрицы. Частицы формируются в матрице в процессе получения материала в результате термического разложения металлосодержащих соединений. Магнитные свойства материала могут регулироваться путем выбора матрицы, состава частиц и технологических режимов получения материала. Указывается, что изделия из материала могут изготавливаться с помощью технологии пластмасс, а достигаемым результатом является упрощение технологии изготовления магнитного материала и обеспечение низких потерь на перемагничивание в материале в области высоких и сверхвысоких частот. Недостатком предлагаемого технического решения является умолчание о конкретном составе магнитных частиц, а также осуществление термохимического разложения металлосодержащих соединений непосредственно при получении материала. Легкоразлагающимися с образованием магнитных частиц нанометрового размера преимущественно являются дорогостоящие, малодоступные и токсичные металлоорганические соединения. Кроме того, при аэродинамической переработке композита осуществление химического связывания образовавшихся магнитных частиц с матрицей представляется проблематичным.To give the polymer composite physical (magnetic) activity is directed another one of the analogues of the claimed invention [C 2239250 RF, H 01 F 10/00, G 11 B 5/714, 2004 (publ.)]. It proposes a magnetic polymer composition intended for use in high-frequency and ultra-high-frequency radio engineering devices, the material being a thermoplastic polymer matrix containing uniformly distributed magnetically ordered single-domain particles of 1-30 nm in size with a concentration of up to 50 wt.%, Chemically associated with matrix material. Particles are formed in the matrix in the process of obtaining the material as a result of thermal decomposition of metal-containing compounds. The magnetic properties of the material can be controlled by choosing a matrix, particle composition and technological modes of obtaining the material. It is indicated that products from the material can be manufactured using the technology of plastics, and the achieved result is the simplification of the manufacturing technology of the magnetic material and the provision of low magnetization reversal losses in the material at high and ultrahigh frequencies. The disadvantage of the proposed technical solution is the omission of the specific composition of magnetic particles, as well as the implementation of thermochemical decomposition of metal-containing compounds directly upon receipt of the material. Highly decomposable with the formation of magnetic particles of nanometer size are expensive, inaccessible and toxic organometallic compounds. In addition, in the aerodynamic processing of a composite, the chemical bonding of the resulting magnetic particles to the matrix is problematic.
Прототипом изобретения является композиция на основе термопластов [С 2133254 РФ, C 08 J 5/04, 1999 (опубл.).], имеющая дисперсные наполнители различных видов и предназначенная для получения материалов и изделий с высоким уровнем технических характеристик. Обработку и смешение компонентов осуществляют методом трибоактивации в потоке со скоростью частиц от 10 до 40 м/с. Для получения магнитных композиций используется магнитный порошок редкоземельных сплавов с добавками для получения показателя текучести расплава от 1 до 5,5 г/10 мин. Прототип, несмотря на наличие у композиции магнитной активности и возможность перерабатывать ее в волокна, имеет ряд недостатков:The prototype of the invention is a composition based on thermoplastics [C 2133254 of the Russian Federation, C 08 J 5/04, 1999 (publ.).], Having dispersed fillers of various types and designed to produce materials and products with a high level of technical characteristics. Processing and mixing of the components is carried out by the method of triboactivation in a stream with a particle velocity of 10 to 40 m / s. To obtain magnetic compositions, a rare-earth alloy magnetic powder with additives is used to obtain a melt flow rate of 1 to 5.5 g / 10 min. The prototype, despite the presence of magnetic activity in the composition and the ability to process it into fibers, has several disadvantages:
1) применение дорогостоящего магнитного порошка редкоземельных сплавов;1) the use of expensive magnetic powder of rare-earth alloys;
2) малая величина показателя текучести расплава, затрудняющая реализацию аэродинамического метода получения волокон.2) a small value of the melt flow index, which impedes the implementation of the aerodynamic method of producing fibers.
Задачи, на решение которых направлено заявляемое изобретение:The tasks to be solved by the claimed invention is directed:
1) создание композиционного материала, технологически пригодного для переработки в волокна аэродинамическим методом;1) the creation of a composite material technologically suitable for processing into fibers by the aerodynamic method;
2) использование для формирования композиции недефицитного сырья;2) the use of non-deficient raw materials for forming the composition;
3) наличие у композиции функциональной активности, способной сообщаться формируемым волокнам.3) the presence in the composition of functional activity that can communicate with the formed fibers.
Указанная задача решается тем, что магнитонаполненная полимерная композиция, предназначенная для переработки в волокна аэродинамическим методом, представляет собой композиционный гранулят, содержащий полиэтилен высокого давления или полипропилен, диспергированные в нем наполнитель в качестве модифицирующей добавки, представляющий собой порошкообразный магнитотвердый феррит стронция с концентрацией 5-25 мас.%, а также в качестве пластифицирующего агента диоктилфталат с концентрацией 2 мас.%, причем гранулят состоит из цилиндрических гранул диаметром 1-2 мм и высотой 3-4 мм, обладая при этом остаточной намагниченностью 0,4-0,52 мТл.This problem is solved in that the magnetically filled polymer composition intended for processing into fibers by the aerodynamic method is a composite granulate containing high-pressure polyethylene or polypropylene, a filler dispersed in it as a modifying additive, which is a powdery magnetically hard strontium ferrite with a concentration of 5-25 wt.%, and also as a plasticizing agent dioctyl phthalate with a concentration of 2 wt.%, and the granulate consists of cylindrical granules with a diameter of 1-2 mm and a height of 3-4 mm, while possessing a residual magnetization of 0.4-0.52 MT.
Заявляемый композиционный гранулят формируют путем совместной высокотемпературной экструзии указанных полиолефинов, диоктилфталата и феррита. Экструзия сопровождается рядом физико-химических эффектов [А.Г.Кравцов. Разработка полимерных волокнистых магнитных материалов для тонкой фильтрации технологических сред / Автореф. дисс.... канд. техн. наук (05.02.01). - Гомель, ИММС НАНБ, 1998]:The inventive composite granulate is formed by the joint high-temperature extrusion of these polyolefins, dioctyl phthalate and ferrite. Extrusion is accompanied by a number of physicochemical effects [A.G. Kravtsov. Development of polymer fibrous magnetic materials for fine filtering of process media / Abstract. diss .... cand. tech. Sciences (05.02.01). - Gomel, IMMS NASB, 1998]:
1) в полимерную матрицу инкапсулируется феррит, придающий композиту магнитную активность;1) ferrite is encapsulated in the polymer matrix, which imparts magnetic activity to the composite;
2) в структуре полимера в результате трибо- и термоокислительной деструкции образуются электрически неравновесные объекты (кислородсодержащие и непредельные функциональные группы);2) electrically nonequilibrium objects (oxygen-containing and unsaturated functional groups) are formed in the polymer structure as a result of tribo- and thermo-oxidative degradation;
3) продукты термоокислительной деструкции полиолефинов (кислородсодержащие группы) вступают в химическое взаимодействие с ферритовым наполнителем по механизму образования металлополимерных соединений карбоксилатного типа, что облегчает инкапсулирование феррита полимерной матрицей.3) products of thermo-oxidative degradation of polyolefins (oxygen-containing groups) enter into chemical interaction with a ferrite filler by the mechanism of formation of metal-polymer compounds of the carboxylate type, which facilitates the encapsulation of ferrite by a polymer matrix.
Дальнейшая переработка гранулята аэродинамическим методом приводит к формированию композиционного полимерного волокнистого материала, обладающего физической (в частности, магнитной) активностью. Это, в свою очередь, позволит использовать волокнистый материал, например, в качестве высокоэффективного фильтра для очистки водных сред, реализующего улавливание загрязнений механическим осаждением и путем действия магнитных сил.Further processing of the granulate by the aerodynamic method leads to the formation of a composite polymer fibrous material with physical (in particular, magnetic) activity. This, in turn, will allow the use of fibrous material, for example, as a highly efficient filter for the purification of aqueous media, realizing the capture of contaminants by mechanical deposition and by the action of magnetic forces.
Приведем пример реализации изобретения.Here is an example implementation of the invention.
Технология получения композиционного гранулята основывается на механическом смешении полиолефина (полиэтилен высокого давления или полипропилен) с ферритовым наполнителем и пластификатором, гомогенизации расплава смеси компонентов в одношнековом экструдере, выдавливании гомогенизированной смеси компонентов в виде стренг, их охлаждении и измельчении. В состав установки для получения гранулята входит лабораторный экструдер с диаметром шнека 20 мм и производительностью (в зависимости от передаточного отношения привода) в диапазоне 1-10 кг/ч. Экструдер оснащен обогреваемыми головками для выдавливания круглого в сечении профиля толщиной 1-2 мм. Экструдер обеспечивает эффективную гомогенизацию компонентов (полимерный расплав + наполнитель) и их равномерную подачу в виде стренг (прутков, жгутов) в охлаждающую ванну и - далее - на резак.The technology for producing composite granulate is based on mechanical mixing of a polyolefin (high pressure polyethylene or polypropylene) with a ferrite filler and plasticizer, homogenization of the melt of the mixture of components in a single screw extruder, extrusion of a homogenized mixture of components in the form of strands, their cooling and grinding. The structure for producing granulate includes a laboratory extruder with a screw diameter of 20 mm and a capacity (depending on the gear ratio of the drive) in the range of 1-10 kg / h. The extruder is equipped with heated heads to extrude a 1-2 mm thick round profile. The extruder provides effective homogenization of the components (polymer melt + filler) and their uniform supply in the form of strands (rods, bundles) into the cooling bath and - further - to the cutter.
Базовыми компонентами при получении композиционного гранулята явились полиэтилен ПЭВД 15803-020 (ГОСТ 16337) и полипропилен марки «Каплен». Критериями выбора базовых полимеров явились:The basic components in the preparation of composite granulate were PEVD 15803-020 polyethylene (GOST 16337) and Kaplen brand polypropylene. The selection criteria for the base polymers were:
1) высокие показатели текучести расплава (не менее 20 г / 10 мин);1) high melt flow rates (at least 20 g / 10 min);
2) высокая склонность ПЭВД 15803-020 к термоокислительной деструкции, т.е. к приобретению физико-химической активности;2) the high propensity of LDPE 15803-020 to thermo-oxidative degradation, i.e. to the acquisition of physico-chemical activity;
3) широкое использование указанных материалов при пневмоэкструзионном формировании волокон.3) widespread use of these materials in the pneumatic extrusion formation of fibers.
В качестве наполнителя использовали феррит стронция (ТУ 6-09-591), в качестве пластифицирующего агента - диоктилфталат (ТУ 6-09-08-1504).Strontium ferrite (TU 6-09-591) was used as a filler, and dioctyl phthalate (TU 6-09-08-1504) was used as a plasticizing agent.
Производят смешение ферритового наполнителя с пластификатором и - далее - с полиолефином. Смесь компонентов подается в загрузочную воронку одношнекового экструдера, где захватывается вращающимся шнеком и транспортируется вдоль трех обогреваемых зон экструдера. Продвигаясь по зонам цилиндра экструдера, смесь плавится, гомогенизируется при частичном физико-химическом взаимодействии компонентов и поступает в профилирующую обогреваемую головку, откуда выходит в виде стренга. Последний поступает в охлаждающую ванну, в которую подается водопроводная вода. Выходя из ванны, стренг проходит через стадию сушки горячим воздухом и поступает на резак, где производится его нарезка на гранулы. Далее гранулы подвергаются дополнительному намагничиванию в импульсных магнитных полях. Состав исходного сырья и температурно-механические режимы экструзионного смешения с дальнейшим гранулированием представлены в таблице 1.A ferrite filler is mixed with a plasticizer and - further - with a polyolefin. The mixture of components is fed into the hopper of a single-screw extruder, where it is captured by a rotating screw and transported along the three heated zones of the extruder. Moving along the zones of the extruder cylinder, the mixture melts, homogenizes with a partial physicochemical interaction of the components, and enters the profiled heated head, from where it comes out in the form of a strand. The latter enters the cooling bath, into which tap water is supplied. Leaving the bath, the strand passes through the stage of drying with hot air and enters the cutter, where it is cut into granules. Further, the granules are subjected to additional magnetization in pulsed magnetic fields. The composition of the feedstock and the temperature-mechanical modes of extrusion mixing with further granulation are presented in table 1.
При аналитическом контроле гранулята экспериментально установлены следующие параметры:When analytical control of the granulate experimentally established the following parameters:
Показатель текучести расплава - 20-30 г/10 мин,Melt flow rate - 20-30 g / 10 min,
Намагниченность - 0,4-0,52 мТл,Magnetization - 0.4-0.52 mT,
Плотность материала - 0,31-0,43 г/см3.The density of the material is 0.31-0.43 g / cm 3 .
Далее полученный композиционный гранулят подвергали melt blowing переработке - пневмораспылению в волокна. Основной технологической единицей являлся одношнековый экструдер с трехзонным нагревом, снабженный обогреваемой распылительной головкой. Расплав материала потоком сжатого воздуха (давление 1,5 атм создавали с помощью компрессора) направляли на формообразующее устройство, формируя волокнисто-пористую массу. Температурные режимы переработки приведены в таблице 2.Next, the obtained composite granulate was subjected to melt blowing processing - pneumatic spraying into fibers. The main technological unit was a single-screw extruder with three-zone heating, equipped with a heated spray head. The melt of the material with a stream of compressed air (a pressure of 1.5 atm was created using a compressor) was sent to a forming device, forming a fibrous-porous mass. Processing temperature conditions are given in table 2.
Полученный волокнистый материал, подвергнутый дополнительному намагничиванию при напряженности поля 1200 кА/м, обладает следующими свойствами:The obtained fibrous material, subjected to additional magnetization at a field strength of 1200 kA / m, has the following properties:
Намагниченность изделия - 0,2-0,3 мТл,The magnetization of the product is 0.2-0.3 mT,
Плотность материала - 0,23-0,32 г/см3,The density of the material is 0.23-0.32 g / cm 3
Диаметр волокна - 10-60 мкм,Fiber diameter - 10-60 microns,
Общая пористость - 50-85%.Total porosity - 50-85%.
Технические испытания ферритонаполненных волокнистых фильтроэлементов были проведены в очистной системе установки с оборотным водоснабжением для мойки легкового транспорта. Качество отработанной воды анализировали с помощью комплекса Spectroquant (Германия). Установлено, что эффективность пяти циклов фильтрации от металлических частиц износа размером 1-10 мкм составила около 99,5 %, от эмульсий ПАВ, применяемых в системах автосервиса, - около 92 %, от нефтепродуктов - 98%. Производительность моечной установки, оснащенной ферритонаполненными фильтро-элементами, при испытаниях составила 5 м3/ч. Очищенная после фильтрации вода содержала 0,3 мг/л взвешенных веществ и 0,6 мг/л нефтепродуктов. Эти параметры превосходят характеристики широко используемых в очистных системах насыпных адсорбционных фильтроэлементов на основе пенополиуретана и угля.Technical tests of ferriton-filled fiber filter elements were carried out in the treatment system of a plant with reverse water supply for washing passenger cars. The quality of the waste water was analyzed using a Spectroquant complex (Germany). It was found that the efficiency of five filtration cycles from metal wear particles 1-10 μm in size was about 99.5%, from surfactant emulsions used in car service systems - about 92%, from oil products - 98%. The performance of the washing machine, equipped with ferriton-filled filter elements, was 5 m 3 / h during testing. The water purified after filtration contained 0.3 mg / l of suspended solids and 0.6 mg / l of oil products. These parameters exceed the characteristics of bulk adsorbent filter elements based on polyurethane foam and coal that are widely used in treatment systems.
Изобретение может найти применение в химической технологии, в частности в технологических процессах формирования синтетических волокон и фильтрующих материалов на их основе.The invention can find application in chemical technology, in particular in technological processes of forming synthetic fibers and filter materials based on them.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005105747/04A RU2285758C1 (en) | 2005-03-01 | 2005-03-01 | Composite granulate to form polymeric fibers by aerodynamic method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005105747/04A RU2285758C1 (en) | 2005-03-01 | 2005-03-01 | Composite granulate to form polymeric fibers by aerodynamic method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005105747A RU2005105747A (en) | 2006-08-10 |
| RU2285758C1 true RU2285758C1 (en) | 2006-10-20 |
Family
ID=37059291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005105747/04A RU2285758C1 (en) | 2005-03-01 | 2005-03-01 | Composite granulate to form polymeric fibers by aerodynamic method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2285758C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2416492C2 (en) * | 2009-07-07 | 2011-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ДОРЭКСПЕРТ" | Method of producing magnetic granules for electromagnetic apparatuses |
| RU2416491C2 (en) * | 2009-07-07 | 2011-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ДОРЭКСПЕРТ" | Method of producing magnetic granules for electromagnetic apparatuses |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4201827A (en) * | 1976-11-25 | 1980-05-06 | Kernforschungsanlage Julich Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Magnetically supported particle matrix for accumulating or affecting substances dissolved or finely dispersed in a liquid or gas |
| RU2039137C1 (en) * | 1991-11-21 | 1995-07-09 | Алферов Михаил Ярославович | Method of producing unwoven material |
| RU2133254C1 (en) * | 1997-10-17 | 1999-07-20 | Открытое акционерное общество Московский институт материаловедения и эффективных технологий | Method of fabricating materials and products from high-filled plastics |
-
2005
- 2005-03-01 RU RU2005105747/04A patent/RU2285758C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4201827A (en) * | 1976-11-25 | 1980-05-06 | Kernforschungsanlage Julich Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Magnetically supported particle matrix for accumulating or affecting substances dissolved or finely dispersed in a liquid or gas |
| RU2039137C1 (en) * | 1991-11-21 | 1995-07-09 | Алферов Михаил Ярославович | Method of producing unwoven material |
| RU2133254C1 (en) * | 1997-10-17 | 1999-07-20 | Открытое акционерное общество Московский институт материаловедения и эффективных технологий | Method of fabricating materials and products from high-filled plastics |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2416492C2 (en) * | 2009-07-07 | 2011-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ДОРЭКСПЕРТ" | Method of producing magnetic granules for electromagnetic apparatuses |
| RU2416491C2 (en) * | 2009-07-07 | 2011-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ДОРЭКСПЕРТ" | Method of producing magnetic granules for electromagnetic apparatuses |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005105747A (en) | 2006-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101497360B1 (en) | Highly functional spunbonded fabric made from particle-containing fibres and method for producing same | |
| CN1040563C (en) | Non-woven fabric in electret state and its manufacturing method | |
| RU2292376C2 (en) | Fire-resistant composition and method for preparation and use thereof | |
| DE69717411T2 (en) | CO-CONTINUOUS MIXING OF A FLUOROPOLYMER WITH A THERMOPLASTIC AND METHOD | |
| CN101432319A (en) | Pelletized polymer product and process for making the same | |
| DE102008023702A1 (en) | Process for the preparation of granules based on expandable thermoplastic polymers and composition | |
| DE10204938A1 (en) | Process for post-crosslinking of a water absorbing polymer surface with a cyclic urea useful in foams, fibers, films, cables, especially sealing materials, liquid absorbing hygiene articles, packaging materials, and soil additives | |
| EP2414576A2 (en) | Processing aids for olefinic webs, including electret webs | |
| JP2021055198A (en) | Carbon fiber assembly | |
| JP6722824B2 (en) | Method for producing silver nano-organic composite resin impregnated with silver nanoparticles and antibiotic water supply pipe produced by using the same | |
| US5700572A (en) | PTFE fibre material and process for making it | |
| EP3559323A1 (en) | Method for producing fibres and nonwoven fabrics by solution blow spinning and nonwoven fabric produced thereby | |
| CN113244695B (en) | Preparation method of antibacterial and mildewproof filter cotton | |
| RU2285758C1 (en) | Composite granulate to form polymeric fibers by aerodynamic method | |
| DE60026396T2 (en) | Process for the preparation of pre-expanded thermoplastic particles | |
| CN114196178B (en) | Polylactic acid melt-blown nonwoven composition, preparation method thereof and product prepared by same | |
| DE102010042959A1 (en) | Process and device for the purification of thermoplastic polymers | |
| DE3917646C1 (en) | Agglomeration of natural or synthetic polymer powder - obtd. by agglomerating small sized fractions of powder in presence of soln. or dispersion of agglomerating aid | |
| EP2137239B1 (en) | Method for coating water-absorbent polymer particles | |
| JP6779718B2 (en) | Non-woven fabric holding functional powder and its manufacturing method | |
| CN112281250B (en) | Antibacterial melt-blown polyamide composite material and preparation method and application thereof | |
| KR20130035503A (en) | Melt blown nonwoven fabric having high bulkiness and manufacturing method thereof | |
| US20180313010A1 (en) | Highly functional spunbonded fabric made from particle-containing fibres and method for producing same | |
| CN1416446A (en) | Process for producing high melt flow polymers | |
| DE1720295B2 (en) | PROCESS FOR CHLORINATING POLYAETHYLENE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070302 |