Пигментный концентрат для полиэтиленовых изделий и способ его получения Советский патент 1984 года по МПК C09C3/00 

Изобретение относится к fexHcwio- гии получения пигментных концентратов для окраски полиэтилена в металлический цвет и может быть использовано в полимерной промьпшенности для изготовления декоративных изделий и предметов бытового назначения из полиэтилена.

Известен пигментный концентрат, содержащий полиэтилен и мелкодисперсный алюминий, распределенньй в полиэтилене. Благодаря наличию алюминия пигмент приобретает металлическую окраску. Добавка этого пигментного концентрата в экструдер в процессе переработки полиэтилена поз воляет придать изделиям или пленкам декоративный блеск 2j

Однако этот пигмент недостаточно гомогенен, что вызывает неоправдеинс высокий расход пигмента в процессе окраски полиэтилена и приводит к ухудшению декоративных и механических свойств изделий.

Наиболее близким к предлагаемому является пигментный концентрат на основе полиэтилена высокого давления, содержащий алюминиевую пудру и поверхностно-активное вещество.

В качестве материала-носителя используется полиэтилен в виде порошка или гранул, в качестве пигмента, - алюминиевая пудра, состоящая из первичных частиц, агрегатов и агломератов, а в качестве поверхностно-активного вещества (ПАВ) используют стеариновую кислоту.

Наличие ПАВ улучшает гомогенность пигмента за счет интенсификации смешения ингредиентов, поскольку стеариновая кислота выполняет функции диспергирующего агента 2J .

Недостатком данного вещества является низкий уровень декоративноэксплуатационных свойств окрашиваемых им изделий, обуслозленньй как его неудовлетворительной однородностью, так и увеличением твердос1;и гранул пигмента выще твердости исходного полиэтилена, что в дальнейщем затрудняет получение равномерной окраски смеси в процессе изготовления изделий и обеспечение требуемых механических и других их эксплуатационных свойств.

Известен также ряд способов изготовления концентратов.

Например известен способ изготовления .пигментных концентратов путем окраски гранул полиэтилена в металлический цвет конденсацией в вакууме на холодной поверхности полимера паров алюминия.

, Для этого алюминий нагревают вьше температуры плавления в вакууме, испаряют и рассеивают на несколько деoсятков сантиметров, осаждают на поверхности полиэтилена мономолекуляр ным слоем sj .

Но, так как пары металла имеют высокую температуру, а полиэтилен низsкую температуру размягчения, обеспечить сохранность гранул без использования сложных дополнительных методов и средств практически невозможно, поэтому этот способ не может быть ис0пользован в производственной практике.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения пигментного концентрата для полиэтиленовых изделий путем механического диспергиро5вания компонентов смеси в расплаве полиэтилена высокого давления 4 .

Недостатком этого способа является низкий уровень декоративно-эксплуатационных свойств окрашиваемых пигмен0том изделий, обусловленный наличием агломератов частиц алюминия.

Цель изобретения - улучшение декоративно-эксплуатащюнных свойств за счет повышения гомогенности пигментного концентрата.

5

Поставленная цель достигается тем, что в пигментном концентрате в качестве поверхностно-активного вещества используют стеарат цинка при еле

0 дующем соотнощении компонентов, мас.%:

50-40

Аагомииневая пудра ETeajiaT цинка 5-10 Йояанэтапён высокоОстальноего йавления

11|)ичен перед диспергированием компойентов смеси в расплаве полиэтилена алюминиевую пудру и стеарат цинка совместно диспергируют, а смесь компонентов в расплаве полиэтилена подвергают термообработке при 300-350 С в течение 15-20 мин.

Стеарат цинка имеет хорошее химическое сродство к полиэтилену и его применение позволяет получить на определенной стадии процесса устойчивые (в отношении разложения на исходные вещества) соединения. Кроме того, стёарат цинка взаимодействует с алюминием с образованием прочных адгезионных связей и препятствует агломерированию его частиц. Поскольку процесс механического диспергирования компонентов смеси в расплаве полиэтилена идет при низкой температуре, увеличивается эффективность диспергирования смеси, а нагрев после смешения до теютературы разложения полиэтилена В Д до 300-350 С в течение 15-20 мин снижает вязкость нассы за-счет деструк ции полиэтилена, создавая благоприят ные условия дли дальнейшего окрашива ния изделий за счет оптимизации соот ношения вязкЬсти пигмента и обрабаты ваемого материайа. В процессе совместного диспергирования стёарат цинка обволакивает частицы алюминия, припятствуя его агломерированию. Благодаря химическо му сродству стёарат цинка с полиэтиленом в процессе его смешения с обработанным стеаратом цинка алюминием, образует устойчивые соединения, а смесь приобретает высокую степень гомогенности. Нагрев до указанных температур приводит к разложению стеарата цинка на окиси цинка и низ комолекулярных фракций углеводородов что предотвращает в дальнейщем отри цательное влияние стеарата цинка на механическую прочность, сваривае мость и красковосприимчивость окрашенных изделий. Пример 1. Для получения 100 кг пигментного концентрата (сос тав 1) берут 50 кг алюминиевой пудр и 5 кг стеарата цинка и совместно диспергируют 30 мин, затем готовят смесь путем механического диспергирования компонентов смеси в расплав полиэтилена, взятого в количестве 45 кг, с последующим нагреванием смеси до ЗОО-С в течение 20 мин, после чего полученную массу охлажда ют и гранулируют. Вязкость пигмента 0,3 кг -с/см. П р и,м е р 2. Для получения 100 кг пигментного концентрата (сос тав. 2) берут 40 кг алюминиевой-пудры и 10 кг стеарата цинка и совмест но диспергируют 30 мин, затем готовят смесь путем г еханического диспергирования компонентов в расплаве полиэтилена, взятого в количестве 34 с последующим нагреванием 350 С в течение 15 мин, после чего полученную массу охлаждают и гранулируют. Вязкость пигмента 0,3 кг с/см. Пример 3. Для получения 100 кг пигментного концентрата (состав За) берут 45 кг алюминиевой пудры и 7 кг стеарата цинка и совмест но диспергируют 30 мин, затем готовят смесь в расплаве полиэтилена ВД, взятого в количестве 48 кг, с последующим нагреванием смеси до 325 С в течение 17 мин, после чего полученную массу охлаждают и гранулируют . Вязкость пигмента 0,2 кг с/см2. Пример 4. Для получения 100 кг пигментного концентрата (состав 4) берут 35 кг алюминиевой пудры и 12 кг стеарата цинка, и совместно диспергируют 30 мин, затем готовят смесь в расплаве полиэтилена ВД, взятого в количестве 53 кг, с последующим нагреванием смеси до в течение 23 мин, после чего полученную массу охлаждают и гранулируют. Вязкость пигмента 0,8 кг с/см. Пример 5. Для получения 100 кг пигментного концентрата (состав 5) берут 55 кг алюминиевой пудры и 3 кг стеарата цинка и совместно диспергируют 30 мин, затем готовят смесь в расплаве полиэтилена ВД, взятого в количестве 42 кг, с последующим нагреванием смеси до 380°С в течение 12 мин, после чего полученную массу охлаждают и гранулируют. Полученный пигмент имеет черную окрас у и не может быть использован. Пример 6. Для получения 100 кг предлагаемого пигментного концентрата по известному способу (состав 36) берут 45 кг алюминиевой пудры, 7 кг стеарата цинка и 48 кг полиэтилена ВД и готовят смесь в расплаве полиэтилена ВД при 140с, после чего смесь охлаждают и гранулируют. Вязкость пигмента 0,9 тег, с/см. Пример 7. Для получения 100 кг пигментного концентрата известного состава (состав 6а) предлагаемым способом берут 45 кг алюминиевой пудры и 10 кг стеариновой кислоты и совместно диспергируют 30 мин, затем готовят смесь в расплаве полиэтилена ВД, взятого в качестве 45 кг, с последующим нагреванием смеси до в течение 17 мин, после чего полученную массу охлаждают и гранули руют. Вязкость пигмента 0,7 Пример 8. Дпя получения 100 кг известногб йигментного концен рата известным способов (состав 6б) берут 45 кг алюминиевой пудры 10 кг стеариновой кислоты и 45 кг полиэтилена ВД и готовят смесь в расплаве полиэтилена при , после чего смесь охлаждают и гранулируют. Вязкость пигмента 0,9 кг-с/см. Результаты испытаний изделий, окрашенных с использованием полученных пигментных концентратов, представлены в таблице. В качестве объек та испытаний взяты пленки из полиэтилена ВД. Коэффициент (Kg) вариации оптической плотности окрашенной пленки измеряют оптическим фотометров в де1 м и оценисяти точках на площади вают по формуле (Dc iJLL2i в Dip V п - 1 - среднеарифметические значение оптической плотности - измеренное значение оптической плотности, п - число измерений. Оптическую плотность П оценивают по формуле где 1 - световой поток (ЛМ) падающий на пленку, световой поток проходящий сквозь пленку, толщина пленки. Результаты прочностных испытаний получены на разрывной лабораторной машине и представлены в таблице в усредненных значениях. Из таблицы видно, что использование предлагаемого состава и способа изготовления пигментного концентрата (составы 1, 2 и За) обеспечивают улучшение декоративно-эксплуатационных характеристик окрашиваемых изделий: -увеличивается в 1,5 раза оптическая плотность пленки, более чем в пять раз возрастает ее оптическая однородность, на 20-30 улучшаются прочностные характеристики.

1. Пигментный концентрат для полиэтиленовых изделий на основе полиэтилена высокого давления, содержащий алюминиавуй пудру и поверхностно-активное вещество, отличающийся тем, что, с целью улучшения декоративно-эксплуатационных свойств изделий за счет повышения гомогенности пигментного концентрата, в качестве поверхностно-активного вещества используют стеарат цинка при следующем соотношении компонентов, мас.%: 30-40 Алюминиевая пудра Стеарат цинка 5г10 Полиэтилен высокоОстальное го давления 2. Способ получения пигментного концентрата для полиэтиленовых изделий путем механического диспергирования компонентов смеси в расплаве полиэтилена, с последующим охлаждением и гранулированием, отли(Л чающийся тем, что, с целью улучшения декоративно-эксплуатационных свойств изделий за счет повышения гомогенности пигментного концентрата, перед механическим диспергированием в расплаве полиэтилена алюминиевую пудру и стеарат цинка сов местно диспергируют, а смесь компо нентов в расплаве подвергают термообработке при 300-350°С в течение 35 00 4 15-20 мин.

0,f2

0,05 0,05 0,02

1400 1400 1200

1400 200

200 200 190

500 500 300 500

Оптическая плотность,

15

0,35 0,4 0,42

800 800 800

180 180 190

200 200 200

10

11

10