RU2050380C1

RU2050380C1 - Method of preparing polyethylene composition

Info

Publication number: RU2050380C1
Application number: RU92014183A
Authority: RU
Inventors: В.И. Ермаков; В.Н. Крынский; В.В. Кревский; Н.Ф. Тимков; В.А. Любавин; А.В. Новиков
Original assignee: Комбинат "Электрохимприбор"
Priority date: 1992-12-24
Filing date: 1992-12-24
Publication date: 1995-12-20

Abstract

FIELD: chemical technology. SUBSTANCE: amorphous boron is mixed preliminary with isotactic polypropylene, pressed as blanks, chips were obtained by sharpening and crushed its up to powder state with dispersity 1 mm in ball mixer. Then polyethylene is added to crushed powder, mixed and extruded. Process is carried out at amorphous boron content 50-75 wt.-% per 100 wt.-% of its mixture with polypropylene. Product is used for biological protection against neutron radiation. EFFECT: improved method of composition preparing. 2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к переработке боросодержащих композиционных материалов на основе полиолефиновых полимеров, которые применяются для биологической защиты от нейтронных излучений. The invention relates to the processing of boron-containing composite materials based on polyolefin polymers, which are used for biological protection against neutron radiation.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ приготовления боросодержащей композиции путем смешения с последующим экструдированием аморфного бора и гранулированного полиэтилена. Closest to the invention in technical essence and the achieved result is a method of preparing a boron-containing composition by mixing, followed by extrusion of amorphous boron and granular polyethylene.

Недостатком данного способа является сложность обеспечения требуемой равномерности распределения компонентов в композиционном материале (< 5%). The disadvantage of this method is the difficulty of ensuring the required uniform distribution of the components in the composite material (<5%).

Неравномерность распределения компонентов выражается в появлении на поверхности изделий разнотонности цвета и в наличии пор и рыхлот. The uneven distribution of components is expressed in the appearance on the surface of the products of color uniformity and the presence of pores and loosening.

Другим недостатком этого способа является невозможность увеличения содержания аморфного бора в композиционном материале более 11 мас. Another disadvantage of this method is the impossibility of increasing the content of amorphous boron in the composite material more than 11 wt.

Осуществить экструзию при содержании бора более 11 мас. не представляется возможным. Perform extrusion with a boron content of more than 11 wt. does not seem possible.

Увеличение содержания бора в композиции позволит уменьшить толщину защитных изделий. The increase in boron content in the composition will reduce the thickness of the protective products.

Указанные недостатки известного способа приготовления композиции сопряжены с тем, что размеры частиц аморфного бора и гранулированного полиэтилена несоизмеримы (размеры частиц аморфного бора 5-10 мкм, гранулированного полиэтилена 3000-5000 мкм). These disadvantages of the known method of preparing the composition are associated with the fact that the particle sizes of amorphous boron and granular polyethylene are incommensurable (particle sizes of amorphous boron 5-10 microns, granular polyethylene 3000-5000 microns).

Техническим результатом данного изобретения является разработка способа приготовления боросодержащей композиции, повышающего качество композиционного материала и позволяющего повысить степень наполнения композиции аморфным бором. Повышение содержания бора в композиции позволит уменьшить толщину стенки защитных изделий и существенно снизить вес сборки. The technical result of this invention is the development of a method for preparing a boron-containing composition that improves the quality of the composite material and allows to increase the degree of filling of the composition with amorphous boron. Increasing the boron content in the composition will reduce the wall thickness of the protective products and significantly reduce the weight of the assembly.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения полиэтиленовой композиции путем смешения с последующим экструдированием аморфного бора и гранулированного полиэтилена, согласно изобретению предварительно аморфный бор смешивают с изотактическим полипропиленом, прессуют в виде заготовок, точением получают стружку и дробят ее до порошкового состояния дисперсностью до 1 мм в шаровом смесителе, в дробленый порошок вводят полиэтилен, смешивают и экструдируют. The specified technical result is achieved by the fact that in the method for producing a polyethylene composition by mixing, followed by extrusion of amorphous boron and granular polyethylene, according to the invention, pre-amorphous boron is mixed with isotactic polypropylene, pressed into preforms, turned into chips and crushed to a powder state of fineness to 1 mm in a ball mixer, polyethylene is introduced into the crushed powder, mixed and extruded.

Процесс проводят при содержании аморфного бора 50-75 мас. на 100 мас. его смеси с полипропиленом. The process is carried out with an amorphous boron content of 50-75 wt. per 100 wt. mixtures thereof with polypropylene.

В процессе прессования заготовок обеспечивается плотная упаковка аморфного бора с полипропиленом. Увеличение спрессованных частичек аморфного бора с полипропиленом до 1 мм делает их сопоставимыми с размерами гранул полиэтилена. Сопоставимость размеров способствует лучшему качеству перемешивания. В связи с тем, что полипропилен имеет более высокую температуру плавления, чем полиэтилен, частицы аморфного бора определенное время сохраняются в спрессованном состоянии, и в дальнейшем за счет трения и саморазогрева частицы полипропилена расплавляются и перемешиваются в однородную смесь при операции экструдирования. In the process of pressing the blanks, dense packaging of amorphous boron with polypropylene is ensured. The increase in compressed particles of amorphous boron with polypropylene to 1 mm makes them comparable to the size of the granules of polyethylene. Comparability of the sizes promotes the best quality of mixing. Due to the fact that polypropylene has a higher melting point than polyethylene, amorphous boron particles are stored in a compressed state for a certain time, and subsequently due to friction and self-heating, the polypropylene particles are melted and mixed into a homogeneous mixture during the extrusion operation.

Изготовленная композиция состоит из аморфного бора и смеси полиолефинов, полиэтилена и полипропилена. Молекулы полиэтилена и полипропилена состоят из одних и тех же элементов (С, Н), поэтому композиционный материал, изготовленный по предлагаемому способу, имеет тот же элементный состав, что и материал, изготовленный по известному способу (ВСН). Из этого следует, что защитные свойства материала не снижаются. The prepared composition consists of amorphous boron and a mixture of polyolefins, polyethylene and polypropylene. The molecules of polyethylene and polypropylene consist of the same elements (C, H), therefore, the composite material made by the proposed method has the same elemental composition as the material made by the known method (BCH). From this it follows that the protective properties of the material are not reduced.

Изделия, отпрессованные из композиции, приготовленной по предлагаемому способу, имеют однотонную поверхность без рыхлот и пор, содержание бора в композиции повысилось до 20 мас. Таким образом, данные отличительные признаки придают заявляемому техническому решению новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "Существенные отличия". Products pressed from the composition prepared by the proposed method have a plain surface without looseness and pores, the boron content in the composition increased to 20 wt. Thus, these distinguishing features give the claimed technical solution new properties, which allows us to conclude that the proposed solution meets the criterion of "Significant differences".

Изобретение поясняется табл.1 и 2. The invention is illustrated in table 1 and 2.

П р и м е р ы 1-10. PRI me R s 1-10.

В смесителе барабанного типа смешивают порошковый изотактический полипропилен по ТУ 6-05-4411-02-81 с аморфным бором по ТУ 6-02-1333-77, приготовленную смесь загружают в пресс-форму, нагревают до температуры 190-210^оС и прессуют при удельном давлении 200-250 МПа, охлаждают до комнатной температуры, прессованные заготовки течением переводят в стружку толщиной 0,8-1 мм; стружку загружают в шаровой смеситель и измельчают ее до размеров 1 мм.The mixer drum type mixed powdered isotactic polypropylene TU 6-05-4411-02-81 with amorphous boron TU 6-02-1333-77 prepared mixture was charged into a mold, heated to a temperature of 190-210 ^C and pressed at a specific pressure of 200-250 MPa, it is cooled to room temperature, the pressed workpieces are transferred by current into chips with a thickness of 0.8-1 mm; the chips are loaded into a ball mixer and crushed to a size of 1 mm.

В измельченную стружку добавляют гранулированный полиэтилен ГОСТ 16337-77 с учетом полипропилена из расчета получения аморфного бора в конечной композиции 8 мас. Приготовленную композицию смешивают в барабанном смесителе в течение 2-3 ч и экструдируют при температуре плавления полиэтилена 120-130^оС. Экструдированную композицию загружают в пресс-форму, прессуют при удельном давлении 10-15 МПа и охлаждают до комнатной температуры.Granulated polyethylene GOST 16337-77 is added to the crushed chips, taking into account polypropylene, based on the production of amorphous boron in the final composition of 8 wt. The prepared composition is mixed in a drum mixer for 2-3 hours and extruded at a melting point of polyethylene 120-130 ^about C. The extruded composition is loaded into a mold, pressed at a specific pressure of 10-15 MPa and cooled to room temperature.

П р и м е р ы 12-14. PRI me R s 12-14.

Получают композиционный материал по примерам 1-10, отличительные признаки от указанных примеров повышение содержания в композиции аморфного бора более 11 мас. Get the composite material according to examples 1-10, the hallmarks of these examples, an increase in the content of amorphous boron in the composition of more than 11 wt.

П р и м е р 15-17 (Контрольные согласно прототипу). PRI me R 15-17 (Control according to the prototype).

Из сопоставления примеров 1-14 в сравнении с примерами 15-17 видно, что предлагаемый способ позволяет улучшить качество смешения и структуру материала и повысить содержание аморфного бора до 20 мас. При содержании аморфного бора в смеси с полипропиленом менее 50 мас. не представляется возможным разрушить стружку из-за недостаточной ее хрупкости, при содержании бора более 75 мас. заготовка имеет рыхлое состояние из-за недостатка полпропилена, при точении из-под резца осыпается порошок бора, не смоченный полипропиленом. A comparison of examples 1-14 in comparison with examples 15-17 shows that the proposed method can improve the quality of mixing and the structure of the material and increase the content of amorphous boron to 20 wt. When the content of amorphous boron in a mixture with polypropylene is less than 50 wt. it is not possible to destroy the chip due to its insufficient fragility, with a boron content of more than 75 wt. the workpiece has a loose state due to the lack of polypropylene; when turning from under the cutter, boron powder that is not moistened with polypropylene falls off.

При дроблении стружки более 1 мм ухудшается структура материала. Наличие мелкодисперсной дробленой стружки (например, < 0,3 мм) не ухудшает качество материала, но экономически не целесообразно. When crushing chips more than 1 mm, the structure of the material deteriorates. The presence of fine crushed chips (for example, <0.3 mm) does not impair the quality of the material, but is not economically feasible.

В табл.2 показана возможность использования еще одного полимера фторопласта, имеющего более высокую температуру плавления (270-290^оС), чем полиэтилен. В работе использовался фторопласт 4МБ-В по ТУ 30-05-73-90. Из сопоставления примеров 1-8 видно, что эффект использования фторопласта в составе композиции аналогичен полипропилену. А его более высокая температура плавления (270-290^оС) позволяет более длительно сохранять частички бора в смеси с фторопластом в спрессованном состоянии. Это обстоятельство позволило увеличить наполнение конечной композиции бором до 24 мас. (примеры 9-12).Table 2 illustrates the use of another polymer fluoroplastic having a higher melting point (270-290 ^C) than polyethylene. In the work, 4MB-V fluoroplast was used according to TU 30-05-73-90. From a comparison of examples 1-8, it is seen that the effect of using fluoroplastic in the composition is similar to polypropylene. And its higher melting temperature (270-290 ° ^C) allows more long to keep boron particles in admixture with a fluoroplastic in a compressed state. This circumstance made it possible to increase the filling of the final composition with boron to 24 wt. (examples 9-12).

Таким образом, использование более термостойких полимеров, чем полиэтилен, полипропилена, фторопласта, позволяет получить положительный эффект при достижении основных характеристик конечного композиционного материала (табл. 2). Thus, the use of more heat-resistant polymers than polyethylene, polypropylene, and fluoroplastic allows one to obtain a positive effect when the basic characteristics of the final composite material are achieved (Table 2).

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING A POLYETHYLENE COMPOSITION by mixing followed by extrusion of amorphous boron and granular polyethylene, characterized in that pre-amorphous boron is mixed with isotactic polypropylene, pressed into preforms, turned into chips and crushed to a powder state with a particle size of 1 mm in a ball mixer , polyethylene is introduced into the crushed powder, mixed and extruded.

2. The method according to claim 1, characterized in that the process is carried out with an amorphous boron content of 50 to 75 wt. per 100 wt. mixtures thereof with polypropylene.