АНТИСТАТИЧЕСКАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Советский патент 1972 года по МПК C09K3/16 

Изобретение относится к термопластичным композициям с антистатическими свойствами.

Известны антистатические композиции на оспове термопластичных полимеров и фосфорсодержап;их соединений.

Для улучшения аптистатических свойств термопластов в качестве фосфорсодержащих соединений предложено вводить 0,1-2 вес. % фосфиновой окиси формулы

R, R.,

причем RI - алкильная группа с 8-24 атомами углерода, Rz и Rs могут быть одинаковыми или разными алкильпыми группами с 1 - 3 атомами углерода. Особенно эффективными являются соединения, у которых Ri содержит 10-18 атомов углерода и Rz, Rs представляют собой метильные группы. Можно применить либо отдельную окись фосфина или же для регулирования кратковременного или длительного воздействия можно использовать смесь нескольких фосфиновых окисей. Можно также применить сочетание названных фосфиновых окисей с другими известными антистатическими веш,ествами.

Особенно пригоднымн являются названные фосфиповые окиси для создания аитистатических свойств у нолиолефинов: полиэтилен высокого давления, полиэтилен низкого давления, полипропилен и сополимеризаты этилепа с пропиленом, бутеном, нентеном, гексеном, 4-метилнентеном, и с другими альфа-олефинами. Уменьшение электростатических зарядов устанавливают в результате добавки фосфиновой окиси в полистирол, сополимеризаты стирола и бутадиепа, полимеризаты акрилнитрилбутадиенстирола, полиэфиры, поливинилхлорида с хлорированным полиэтиленом, в полиметакрилаты, полиамиды и в сополимеры триоксан- этиленовой окиси.

Одновременно с антистатическим свойством термонластические нрессовочные массы могут содержать дополнительно другие добавки, например стабилизаторы, средства, способствуюш,ие скольжению веш,ества, умягчители, нанолннтели, ннгменты или веш,ества, улучшаюш,ие обрабатываемость.

Требуемое количество добавляемой окиси фосфина зависит от характера той или иной термопластической массы и равно 0,1 - 2 вес. %, преимущественно 0,3-1,0 вес. % обрабатываемой пластмассы. Без особых затруднений можно внести также и большее

количество антистатического вещества, но это лишь немного улучшает антистатические свойства.

Особенное преимущество применения фосфиновой окиси состоит в том, что существует способ синтеза, при котором альфа-олефин подвергается обменной реакции с диалкилфосфиновой окисью в результате чего простым способом можно варьировать группу Ri. Благодаря этому возможно определить оптимальное содержание антистатического вещества путем регулирования группы Ri и концентрации для каждой термопластической массы, выбирая его из ряда фосфиновых окисей. Кроме этого возможно длину цепи группы Ri и концентрацию оптимизировать таким образом, чтобы антистатическое свойство было эффективным кратковременно или же длительно. Далее может оказаться выгодным практически не снижать поверхностное сопротивление термопластического изделия в результате присутствия малого количества фосфиновой окиси и тем самым не ухудшать хороших свойств .изоляторов.

Для смешивания фосфиновой окиси с термопластическими массами можно применить любые известные способы. Особое преимущество фосфиновой окиси сопряжено, однако, с тем, что она, в противоположность большинству других известных антистатических веществ, не представляет собой жидкое или воскообразное мягкое вещество, но ее можно легко превратить в порошок. Благодаря этому антистатическое вещество можно добавлять в виде порошка в гранулированную или порошкообразную пластмассу без необходимости подготовлять пробную шихту. Из полученной таким образом смеси можно изготовить любыми известными способами прессованные изделия, пленки или волокна.

Следует особо отметить низкие концентрации, достаточные для создания антистатических свойств у термопластических материалов.

Применение фосфиновых окисей в качестве антт1статических веществ создает ряд других преимуществ. Напримгер, следует отметить благоприятное свойство, состоящее лишь в очень слабой тенденции к выпириванию (выпотеванию), и тот факт, что на эту тенденцию можно повлиять не только изменением концентраций, но также путем изменения длины радикала Ri описанным способом.

Преимуществом является также тот факт, что окиси фосфина представляют необычно стойкие вещества. Благодаря этому термопласты можно обрабатывать при оптимальных для их свойств температурах, которые могут достигать до 300°С без опасности, что пластмасса будет окрашена или сделана неприглядного вида в результате частичного или полного разложения антистатического средства. В случае применения многих известных антистатических веществ необходимо по этой причине производить обработку при низких температурах, так что свойства материала не достигают оптимальных значений. Чтобы устранить опасность окрашивания вследствие загрязнений, окиси фосфина используют преимущественно в чистом виде.

Кроме того, преимущество состоит в том, что стойкость против теплового старения, как это было найдено в случае комбинированного с полиолефинами, не ухудшается в результате введения 0,1-2 вес. % окиси фосфина. Особое преимущество связано с токсикологическими свойствами окиси фосфина. Летальная доза на 50% подопытных крыс при оральном введении окиси фосфина составляет больше одного грамма на килограмм веса подопытного животного.

Это значение увеличивается с длиной радикала RI очень быстро и уже для тетрадецилдиметилфосфиновой окиси составляют больше 10 г/кг веса животного. Отсюда вытекает особенно выгодное преимущество в том, что

термопласты с подобными антистатическими

веществами могут быть использованы таюке

для продуктов питания.

Известно, что электростатические заряды

формованных изделий, пленок и волокон из пластмасс, например, притягивают пыль, ч го приводит к неприглядным пятнам, к образованию каракуль и зигзагообразных рисунков на поверхности или же приводит к быстрому

загрязнению волокон. Кроме того, электростатические заряды не удобны при обработке пластмасс, так как взаимное притягивание загрязненных частиц пластмассы может привес,ти к прилипанию и, напри.мер, к образованию

блоков из пленки. По этой причине термопластические формовочные массы, согласно изобретению, особенно пригодны для изготовления полуфабрикатов, полых изделий, пленок и литых под давлением изделий, например, изделий для упаковки в виде канистр, бутыле/ и коробок для медицинских средств, для пищевых продуктов, косметики и .х средств, далее для изготовления сумок, текстильных материалов из ленточек или волокоН, корпусов для пылесосов и кухонной утвари, ведер и ящиков для бутылок.

Преимущества окисей фосфина видны из примеров. Пример 1. Полиэтиленовый порошок

(удельный вес 0,95; индекс плавления по стандарту AS TMD 1238 52Т при 180°С составляет 1,6 г/10 мин) смешивают с 0,7 вес. % диметнлдодецилфосфиновой окиси и гранулируют при 280°С.

Из ЭТОГО гранулированного материала изготовляют пластинки или листы толщиной в 1 мм способом литья под давлением при 280°С. После истечения двух дней один лист натирают десять раз чистой хлопчатобумажной тканью на аппаратуре Колдевей (см. журнал Кунстстофф - Бератер, 1968, стр. 983).

го же трения создапо напряжение 4000 е. Эти заряды спустя 15 мин снижаются до 3700 в при одинаковых условиях (температуре 22°С и отиосительпой влажности воздуха 40%). Поверхиостное сопротивление основной пробы, как и сравнительной пробы больше 1,10 ома. Спустя 30 дней носле литья под давлением эксперимент с трением повторяют на другом листе. Заряд составляет 450 в. В течение, менее чем одной минуты, напряжение снижается наполовину. После тридцати дней иа поверхности не образуется постороннего пленочного покрытия. Оттенок цвета идентичен с окраской сравнительной пробы.

Один лист помещают в сушильный шкаф на весь дней при 100°С. Эта обработка приводит к слабому пожелтению, которое не больше, чем у сравниваемой пробы.

Пример II. Из полиэтилена (удельный вес 0,95, индекс плавления цри 190°С равняется 18 г/10 мин) и 0; 3 вес. % диметилгексадецилфосфиновой окиси готовят нластинки (листья) толщиной в 1 мм способом, описанным в примере 1, и одииаковым образом подвергают десятикратному трению хлопчатобумажной тканью. Созданное таким образом напряжение составляет 600 в. При измерениях окраски (по методу В. Биндера) определяют значение желтизны 8,6 и относительный показатель яркости цвета 47,7. У сравнительной пробы эти значения равняются соответственно 8,3 и 47,2. Спустя тридцать дней иа поверхности не обнаруживается вредного покрытия. Поверхностное сопротивление как у осиовной пробы, так и у сравнительной пробы составляет больн1е 1.10 ом. Одну нластнну номещают в сушильный шкаф с температурой 100°С на семь дней. Слабое ножелтенне не больше, чем у сравнительной пробы. Пример III. Из полипропилена (индекс плавления 6 г/10 м.ин при температуре 230°С) и 1,0 вес. % диметилдодецилфосфиновой окиси готовят аналогично (см. нрнмер 1) тонкие

пластинки и спустя два дня измеряют напряжеиие вследствие зарядов от трения. Оно составляет +360 в сравнительно с 2600 в у сравнительной пробы без антистатического вещества. По нроществин 30 дней на поверхности не отмечается образования вредного покрытия. Поверхностное сопротивление как у основной пробы, так и у сравнительной пробы составляет больше, чем 1.10 ом. Оттенок пластинки одинаков с оттенком сравнительной пробы. Одну пластинку помендают в сунщльиый шкаф с температурой 110°С. Эта обработка привела к образованию слабой желтизны, которая не больше, чем у сравнительпой пробы.

Пример IV. Из сополимера пропилена и этилена при соотношении 92 : 8 (индекс плавления 16 г/10 мин нри 230°С) и 1,0 вес. %

диметилэйкозилфосфиновой окиси готовят нластинки согласно примеру 1 и спустя 30 дней аиалогичио примеру 1 измеряют напряжение, созданное трением, jjOTOpoe равняется 350 8. На новерхности после тридцати дней не

образуется вредного покрытия. Поверхностное сопротивление как основной пробы, так и контрольной составляет больше, чем I.IO o.ii. Оттенок нластинки идентичен оттенку контрольной пробы. Одну иластннку помещают па семь дней в сушильный шкаф нри 110°С. Эта обработка приводит к слабому пожелтению, которое не больше, чем у контрольной пробы. Примеры V-IX. Окись фосфина в порошкообразном виде подсыпают в гранулят нескольких термопластов или, в случае нолихлорвиннла, каландрируют и из полученной смеси изготовляют способом литья над давлением тонкие нластиикн толщиной в 1 мм. Спустя 10 дней хлопчатобумажной тканью натнрают эти пластиики и оставляют при иормальной ныльной атмосфере. В таблице нриведены качественные оценки запыленности после 4 недель.

Предмет изобретения 7 свойств, в качестве фосфорсодержащего соединения в композицию введена окись фосфина формулы: О II RI-P/ 8 где Rj означает алкиловую группу с 8-24 атомами углерода, Ra и Нз представляют одинаковые или разные алкиловые группы с 1-3 атомами углерода в количестве 0,1-2 вес. % полимера.