КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ ПОЛИЭТИЛЕНА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК C08L23/06 C08K5/23 

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 F.P., Gall R.J., J. Am. Oil. Chem. Soc., 33, 391(1956)], состоящая из следующих компонентов, мас.ч.: ПЭНД - 100, стеариновая кислота - 0,5 и стабилизатор 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 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.

Известна также наиболее близкая по существу к изобретению композиция [патент №2243210 от 1 августа 2003 г.], состоящая из следующих компонентов, мас.ч.: ПЭНД-100,стеариновая кислота - 0,5, светотермостабилизатор 2 - гидрокси-4-гексилокси-4′-формилазобензол-0,05.

Однако материал из этой композиции недостаточно устойчив к действию света и тепла.

Сущность изобретения

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

Поставленная задача решена композицией для изделий на основе полиэтилена низкого давления, включающей также стеариновую кислоту в качестве смазки и стабилизатор, которая в качестве стабилизатора содержит 4,4′-дибромбутилоксиазобензол при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

полиэтилен низкого давления100стеариновая кислота0,5-14,4′-дибромбутилоксиазобензол0,1-0,2

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. 4,4′-дибромбутилоксиазобензол [Langmuir 1999, 15, 2224-2226]

4,4′-дибромбутилоксиазобензол получали кипячением 4,4′-диоксиазобензола с дибромбутаном в бутаноле.

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

Пример. Смешивают в соответствии с рецептурой полиэтилен низкого давления, стеариновую кислоту в качестве смазки и стабилизатор 4,4′-дибромбутилоксиазобензол.

Эту полимерную композицию загружают на вальцы, разогретые до температуры 160°С, вальцуют до получения однородного по структуре и цвету полотно, из которого после съема с вальцов прессуют 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 на основе ПЭНД, вальцевания и последующего калибрования под давлением, старения и испытания образцов 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 100х10 мм, зажимают их 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:

где F_i - разрывная нагрузка, А_i - начальное сечение образца.

Определяют среднее из 30 результатов.

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

где l_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 полимерной композиции-прототипа готовят и испытывают согласно тому 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 4 раза увеличить его эластичность.

Таблица 1Рецептуры композиций на основе полиэтилена низкого давления.Наименование ингредиентовСодержание ингредиентов, мас.ч.1231. ПЭНД марки 20508-0071001001002. Стеариновая кислота0,50,51,03. 2-гидрокси-4-гексилокси-4′-формилазобензол0,05--4. 4,4′-дибромбутилоксиазобензол-0,10,2

Таблица 2
Результаты испытания образцов на свето- и термостойкость.Наименование показателейНомер рецептуры1231. Разрушающее напряжение при растяжении, МПа   - при нормальных усл.28,628,328,1- после светотеплового старения26,134,034,1Устойчивость к старению, %91,3120,1121,32. Относительное удлинение при разрыве, %   - при нормальных усл.202018- после светотеплового старения154844Устойчивость к старению, %75,0240,0244,4

Изобретение относится к химии полимеров, а именно к композиции на основе полиэтилена. Композиция для изделий на основе полиэтилена низкого давления, содержащегося в количестве 100 мас.ч., включает стеариновую кислоту в качестве смазки в количестве 0,5-1 мас.ч. и стабилизатор - 4,4′-дибромбутилоксиазобензол в количестве 0,1-0,2 мас.ч. Использование в качестве стабилизатора 4,4′-дибромбутилоксиазобензола позволяет повысить устойчивость композиций на основе полиэтилена низкого давления к светотепловому старению. 2 табл.

Композиция для изделий на основе полиэтилена низкого давления, включающая стеариновую кислоту в качестве смазки и стабилизатор, отличающаяся тем, что она в качестве стабилизатора содержит 4,4′-дибромбутилоксиазобензол при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

полиэтилен низкого давления 100стеариновая кислота 0,5-14,4′-дибромбутилоксиазобензол0,1-0,2