КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛИЭТИЛЕНА Российский патент 2006 года по МПК C08L23/06 C08K5/23 

Введение

Изобретение относится к химии полимеров, в частности к переработке полимерных композиций на основе термопластов, а именно полиэтилена для получения литьевых, профильно-погонажных изделий и пленочных материалов.

Уровень техники

С каждым годом расширяются области применения полиэтилена и материалов на его основе и усложняются требования, предъявляемые к условиям его переработки и эксплуатации. Весьма актуальной является задача продления срока службы материалов на основе полиэтилена, поскольку при переработке и эксплуатации они подвергаются различным воздействиям, приводящим к ухудшению их свойств и в конечном итоге к разрушению.

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД), который широко используют для получения литьевых, профильно-погонажных изделий и пленочных материалов, под воздействием тепла и света становится хрупким и теряет механическую прочность. Поэтому в композиции на основе ПЭНД кроме стеариновой кислоты в качестве смазки вводят свето- и термостабилизаторы.

Известна полимерная композиция, включающая, мас.ч.: ПЭНД - 100, стеариновая кислота - 0,5, N,N'-дифенил-n-фенилендиамин-2 [И.Фойгт. Стабилизация синтетических полимеров против действия света и тепла. Л.: Химия, 1972]. Однако материал из этой композиции обладает недостаточной устойчивостью к действию света и тепла и ее применение ограничено из-за окрашивания полимера.

Известна также композиция [Greenspan P.P., Gall R.J., J.Am.Oil.Chem.Soc., 33, 391 (1956)], состоящая из следующих компонентов, мас.ч.: ПЭНД - 100, стеариновой кислоты - 0,5 и стабилизатора Ионол - 3. Хотя эта полимерная композиция является физиологически безвредной, но она малоустойчива к действию света, т.к. стабилизатор Ионол не проявляет светостабилизирующих свойств.

Известна также полимерная композиция следующего состава, мас.ч.: ПЭНД - 100, стеариновая кислота - 0,5, сажа - 3 [Химикаты для полимерных материалов. Под ред. Б.Н.Горбунова. - М.: Химия, 1984, с.127]. Однако материал из этой композиции недостаточно устойчив к действию света и тепла и может применяться только для черных изделий.

Известна также полимерная композиция, наиболее близкая по существу к изобретению, следующего состава, мас.ч.: ПЭНД - 100, стеариновая кислота - 0,5, Беназол П - 0,1 [Химикаты для полимерных материалов. Под ред. Б.Н.Горбунова. - М.: Химия, 1984, 127 с.]. Однако материал из этой композиции недостаточно устойчив к действию света и тепла.

Сущность изобретения

Изобретательской задачей является поиск полимерной композиции на основе ПЭНД, включающей ПЭНД, стеариновую кислоту в качестве смазки и стабилизатор, которая позволила бы повысить устойчивость материала к действию света и тепла.

Поставленная задача решена полимерной композицией на основе полиэтилена, включающей ПЭНД, стеариновую кислоту в качестве смазки и стабилизатор, которая в качестве стабилизатора содержит 4-ω-гидроксиалкилокси-4'-формилазобензол общей формулы

где n=2, 3, 6, 8-10,

при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

ПЭНД100стеариновая кислота0,5-24-ω-гидроксиалкилокси-4'-формилазобензол0,1-0,5

Материал из заявленной полимерной композиции обладает более высокой устойчивостью к действию и света, и тепла одновременно.

Сведения, подтверждающие возможность воспроизведения изобретения

Для приготовления композиции используют следующие вещества:

1. ПЭНД ГОСТ 16338-85

2. Стеариновая кислота ГОСТ 6484-64

3. Беназол П ТУ 6-14-197-76

4. 4-ω-гидроксиалкилокси-4'-формилазобензол, полученный кипячением 4-гидрокси-4'-формилазобензола и n-хлорспиртов в диметилформамиде в присутствии поташа [С.А.Кувшинова, А.В.Завьялов, О.И.Койфман, В.В.Александрийский, В.А.Бурмистров. Мезогенные 4-ω-гидроксиалкилокси-4'-формилазобензолы. ЖОХ, 2004, т.40, в.8, стр.1161-1164].

Приготовление полимерной композиции, светотепловое старение и испытание материала из этой композиции иллюстрируется следующим примером.

Пример 1. Смешивали в соответствии с рецептурой полиэтилен низкого давления, стеариновую кислоту в качестве смазки и стабилизатор 4-ω-гидроксиалкилокси-4'-формилазобензол. Эту полимерную композицию загружали на вальцы, разогретые до температуры 160°С, вальцевали до получения однородного по структуре и цвету полотна, из которого после съема с вальцов прессовали пластины на лабораторном прессе при 140°С и давлении 5 МПа в течение 2 минут с последующим охлаждением в прессе. Получали образцы толщиной 0,6±0,05 мм. В процессе получения пленок ПЭНД, вальцевания и последующего калибрования под давлением, старения и испытания образцов не обнаружено выпотевания и летучести стабилизаторов.

Эти образцы помещали под лампы ДРТ-375 мощностью 375 Вт на расстояние 20 см. Светотепловое старение проводили при 70°С в течение 72 часов согласно ГОСТ 8979-85.

Из исходных (до старения) и подвергнутых старению пленок полимера вырезали образцы размером 100×10 мм. Стандартные образцы зажимали в зажимы разрывной машины РМ-30-1 и определяли нагрузку, при которой происходит разрыв образца F_i и приращение длины рабочего участка образца, измеренное в момент его разрыва Δl_i по ГОСТ 14236-86.

Прочность при разрыве (разрушающее напряжение при растяжении) рассчитывали по формуле

, где F_i - разрывная нагрузка, A_i - сечение образца.

Определяли среднее из 30 результатов.

Относительное удлинение (ε_р, %) при разрыве определяли по формуле

,

где l_i - начальный размер i-го образца.

Определяли среднее из 30 результатов.

Устойчивость к светотепловому старению определяли как процент сохранения свойства (σ и ε_р) после светотеплового старения.

Образцы сравнения из полимерной композиции, состоящей из ПЭНД, стеариновой кислоты в качестве смазки и Беназола П в качестве стабилизатора, готовили и испытывали согласно того же ГОСТ 8979-85, как и для образцов из заявленной полимерной композиции.

В таблице 1 приведены составы композиций на основе ПЭНД.

В таблице 2 приведены результаты испытаний образцов на свето- и термостойкость.

Данные таблицы 2 с очевидностью подтверждают, что использование заявленной композиции на основе полиэтилена позволяет в 1,3-1,4 раза повысить прочностные характеристики полимерного материала из этой композиции и в 3-4 раза увеличить его эластичность.

Таблица 1
Рецептуры композиций из полиэтиленаN п/пНаименование ингредиентовСодержание ингредиентов, мас.ч.  123451ПЭНД1001001001001002Стеариновая кислота0,50,51,01,52,03Беназол П0,1----4А-2-0,1---5А-3--0,3--6А-6---0,4-7А-8----0,5Примечание: А-2, А-3, А-6, А-8 - 4-ω-гидроксиалкилокси-4'-формилазобензол общей формулы

где для А-2, А-3, А-6, А-8 n=2, 3, 6, 8 соответственно.

Таблица 2
Результаты испытаний образцовНаименование показателейНомер рецептуры123451. Разрушающее напряжение, МПа     - при нормальных условиях28,6029,8028,9029,3630,15- после светотеплового старения23,9034,5133,5834,2034,83Устойчивость к старению, %83,60115,8116,20116,50115,502. Относительное удлинение при разрыве, %     - при нормальных условиях1918151715- после светотеплового старения1237304035Устойчивость к старению, %63,2205,5200,0235,3233,8

Изобретение относится к химии полимеров, а именно к композиции на основе полиэтилена, включающей полиэтилен низкого давления, стеариновую кислоту в качестве смазки и стабилизатор, где композиция в качестве стабилизатора содержит 4-ω-гидроксиалкилокси-4'-формилазобензол общей формулы

где n=2, 3, 6, 8-10,

в количестве 0,1-0,5 мас.ч. на 100 мас.ч. полиэтилена при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: ПЭНД 100; стеариновая кислота 0,5-2; 4-ω-гидроксиалкилокси-4'-формилазобензол 0,1-0,5. Использование в качестве стабилизатора 4-ω-гидроксиалкилокси-4'-формилазобензол позволяет повысить устойчивость композиций на основе ПЭНД к светотепловому старению. 2 табл.

Композиция на основе полиэтилена, включающая полиэтилен низкого давления, стеариновую кислоту в качестве смазки и стабилизатор, отличающаяся тем, что она в качестве стабилизатора содержит 4-ω-гидроксиалкилокси-4'-формилазобензол общей формулы

где n=2, 3, 6, 8-10,

в количестве 0,1-0,5 мас.ч. на 100 мас.ч. полиэтилена при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Полиэтилен низкого давления100Стеариновая кислота0,5-24-ω-гидроксиалкилокси-4'-формилазобензол0,1-0,5