КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА Российский патент 2007 года по МПК C08L27/06 C08K5/13 

Изобретение относится к химии полимеров, в частности к переработке полимерных композиций на основе термопластов, а именно поливинилхлорида для получения пленочных материалов и искусственной кожи, в частности для получения неокрашенной искусственной кожи одежного и обувного ассортимента (кроссовки и др. спортивная обувь), а также стеклопакетов из ПВХ, широко применяемых в настоящее время в строительстве.

Уровень техники

Поливинилхлорид (ПВХ) крайне нестабилен при энергетических воздействиях, что практически исключает переработку и эксплуатацию этого материала без дополнительной стабилизации. Разработка эффективных стабилизирующих систем для ПВХ - важнейшая научная и технологическая проблема.

Известна полимерная композиция следующего состава, мас.ч. [Stepek J., Franta I., Dolezel В. Mod. Plast., 40, №12, 145(1963)]: ПВХ-100, диоктилфталат (ДОФ)- 25, двухосновной малеат свинца - 3, двухосновной стеарат свинца - 3. Однако материал из этой композиции может быть использован только для изготовления непрозрачных изделий, имеет низкую устойчивость к действию света и тепла и достаточно высокую токсичность.

Известна также полимерная композиция, состоящая из следующих компонентов, мас.ч.: ПВХ - 100, ДОФ - 40, лаурата бария - 2, лаурата кадмия - 2 [Яновский Д.М. и др. ЖПХ, 32, 1575(1959)]. Однако материал из этой полимерной композиции обладает недостаточной устойчивостью к действию света и тепла, а лаураты бария и кадмия вследствие своей незначительной совместимости с полимером склонны к выпотеванию и выделяются при переработке.

Известна также полимерная композиция следующего состава [Perry N.L., SPE Tech. Papers, 8, 22(1962)], мас.ч.: ПВХ - 100, ДОФ - 45, оловоорганический меркаптид (Mark X) - 3, октилэпоксистеарат (Drapex 4.4) - 5. Однако материал из этой полимерной композиции обладает недостаточной термо- и светоустойчивостью, а оловоорганические соединения достаточно дорогостоящие.

Известна также полимерная композиция следующего состава [Химикаты для полимерных материалов. Справочник/ Под ред. Б.Н.Горбунова. М.: Химия, 1984, 320 с.], мас.ч.: ПВХ - 100, ДОФ - 40, стеарат кальция - 2, эпоксидная смола ЭД-20 - 1. Однако в этой композиции используется комплекс из двух стабилизаторов, а именно термостабилизатора - стеарата кальция и светостабилизатора - эпоксидной смолы ЭД-20, что усложняет рецептуру композиции и удорожает материал. Кроме этого, материал из этой композиции недостаточно устойчив к действию света и тепла, что приводит к снижению прочностных характеристик и эластичности.

Известна также являющаяся наиболее близкой по существу к изобретению полимерная композиция следующего состава, мас.ч.: ПВХ - 100, ДОФ - 40 и стабилизатор 4-(2,3-эпоксипропокси)-4'-алкилоксиазоксибензол - 0,2 (см. RU 2284341 С1, 27.09.2006). Хотя она и обладает хорошей устойчивостью к действию света и тепла, но не может быть использована для получения неокрашенного материала, т.к. стабилизатор представляет собой вещество желтого цвета, а окрашенный ПВХ совершенно не допускается для пленочных материалов и искусственной кожи одежного и обувного ассортимента (кроссовки и др. спортивная обувь), а также стеклопакетов из ПВХ, широко применяемых в настоящее время в строительстве.

Сущность изобретения

Изобретательской задачей является поиск композиции на основе ПВХ, включающей также диоктилфталат в качестве пластификатора и стабилизатор, содержащий эпоксидную группу, которую можно использовать для получения неокрашенных пленочных материалов и искусственной кожи одежного и обувного ассортимента (кроссовки и др. спортивная обувь), а также стеклопакетов из ПВХ, широко применяемых в настоящее время в строительстве.

Поставленная задача решена композицией для получения материала, включающей поливинилхлорид, пластификатор диоктилфталат и стабилизатор, содержащий эпоксидную группу, которая в качестве стабилизатора, содержащего эпоксидную группу, содержит 4,4'-ди-(2,3-эпоксипропокси)-дифенил в количестве 0,3-0,5 мас.ч. на 100 мас.ч. поливинилхлорида при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

Поливинилхлорид100Диоктилфталат25-404,4'-ди-(2,3-эпоксипропокси)-дифенил0,3-0,5

Материал из заявленной полимерной композиции обладает высокой устойчивостью к действию и света, и тепла одновременно и может быть использован для получения пленочных материалов и искусственной кожи, в особенности для получения неокрашенной искусственной кожи одежного и обувного ассортимента (кроссовки и др. спортивная обувь), а также стеклопакетов из ПВХ, широко применяемых в настоящее время в строительстве.

Сведения, подтверждающие возможность воспроизведения изобретения.

Для приготовления композиции используют следующие вещества:

1. ПВХ ГОСТ 14332-78

2. ДОФ ГОСТ 8728-77

3. ЭД-20 ГОСТ 10587-84

4. 4,4'-ди-(2,3-эпоксипропокси)-дифенил.

Это соединение было получено по известной методике [Пакен А.М. Эпоксидные соединения и эпоксидные смолы. - Л.: Госуд. научно-технич. из-во хим. лит-ры, 1962, 964 с.] при взаимодействии 4,4'-диоксидифенила с эпихлоргидрином в присутствии гидроокиси натрия.

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

Пример 1. Смешивают в соответствии с рецептурой поливинилхлорид, пластификатор диоктилфталат и стабилизатор 4,4'-ди-(2,3-эпоксипропокси)-дифенил. Эту смесь помещают в емкость и оставляют набухать в термошкафу при 120°С в течение 30 мин. Затем эту смесь загружают на лабораторные вальцы и вальцуют при 150°С. Из развальцованной смеси вырезают пластины и прессуют при 160°С и давлении 5 МПа в течение 4 мин с последующим охлаждением в прессе. В процессе получения пленок из ПВХ и последующего калибрования под давлением не обнаружено выпотевания и летучести стабилизаторов.

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

Из исходных (до старения) и подвергнутых старению пленок полимера вырезают образцы размером 100×10 мм, зажимают в зажимы разрывной машины РМ-30-1 и определяют 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) рассчитывают по формуле:

- разрывная нагрузка, А_i - сечение образца.

Определяют среднее из 30 результатов.

Относительное удлинение (ε_р, %) при разрыве определяют по формуле:

где I_i - начальный размер i-го образца.

Определяют среднее из 30 результатов.

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

Образцы сравнения из композиции по прототипу готовят и испытывают согласно того же ГОСТ 8979-85, как и для образцов из заявленной полимерной композиции.

В таблице 1 приведены составы композиций на основе ПВХ.

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

Данные таблицы 2 с очевидностью подтверждают, что использование заявленной композиции на основе поливинилхлорида позволяет получить неокрашенный материал с высокими прочностными характеристиками, пригодный для получения неокрашенной искусственной кожи одежного и обувного ассортимента (кроссовки и др. спортивная обувь), а также стеклопакетов из ПВХ, широко применяемых в настоящее время в строительстве.

Таблица 1.
Рецептура поливинилхлоридных композиций.Наименование ингредиентовСодержание ингредиентов, мас.ч.1 (прототип)23Поливинилхлорид100100100Диоктилфталат4025404-(2,3 эпоксипропропокси)-4'октилоксиазоксибензол0,2--4,4'-ди-(2,3-эпоксипропокси)-дифенил-0,30,5

Композиция может использоваться для получения пленочных материалов и искусственной кожи и включает поливинилхлорид, диоктилфталат в качестве пластификатора и стабилизатор 4,4'-ди-(2,3-эпоксипропокси)-дифенил в количестве 0,3-0,5 мас.ч. на 100 мас.ч. поливинилхлорида. Использование в качестве стабилизатора 4,4'-ди-(2,3-эпоксипропокси)-дифенила позволяет повысить устойчивость материала из этой композиции к действию света и тепла и упростить рецептуру композиции. 2 табл.

Композиция для получения материала, включающая поливинилхлорид, пластификатор диоктилфталат и стабилизатор, отличающаяся тем, что она в качестве стабилизатора содержит 4,4'-ди-(2,3-эпоксипропокси)-дифенил

в количестве 0,3-0,5 мас.ч. на 100 мас.ч. поливинилхлорида при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

поливинилхлорид100диоктилфталат25-404,4'-ди-(2,3-эпоксипропокси)-дифенил0,3-0,5