Способ модификации полимерных материалов Советский патент 1978 года по МПК C08J7/02 

1

Изобретение относится к химической технологии, преимущественно технологии обработки поверхности материалов, например, полимеров.

Известна обработка готовых изделий из поликапроамида в течение 10-30 мин в системе, cocioящей из 90 вес. ч, воды, 5 вес. ч. глицерина и 5 вес. ч гидрохинона при 50-70° С и последующей термофиксаиии изделий 30 мни при 140-160° С на воздухе в результате которой можно увеличить сопротивление утомлению поликапроамида при удар ном изгибе в 4-5 раз и термостабильность в 2-3 раза по сравнению с немодифи|{ированным поликапроамидом. Глубина модифицированного с::оя в данном случае составляет 200 мкм Ц.

Этот способ позволяет получить равномерное распределение модификатора (ов) (например, термостабнлизатора) вдоль поверхности изделий (например, волокон, блоков). При использовании известного метода концентрация модификатора в поверхностном слое и глубина модифицированного слоя постоянны. Недостатком способа является невозможность создания переменной степени модифицирювания, чтобы концентрация модификатора в поверхностном слое монотонно изменялась по длине издедшя.

изобретения является разработка способа поверхностного модифицирования материалов позволяющего получать монотонное измененне свойств поверхностного слоя (например, термостабильности) по длине изделия.

Это достигается тем, что изделие обрабатывают в среде модификатора, с изменением термопары от 80° до 60° С по то;пцине слоя модификатора.

Повьаиение температуры, как правило, увеличивает растворимость веществ. Вследствие этого при повьциении температуры концентрацня растворяемого вещества в растворе возрастает. Создавая в растворе градиент температуры имеет место монотонное изменение ко1П1ентрации растворенного вещества вдоль направления градиента. В свою очередь, Д11ффузия молекул од1юго вещесгва в другое зависит от KoiaieirrpaimH диффундирующего вещества. Ч.м вьпие коние1гграиия, тем интенсивнее протекает диффузия. Поэтому при выдерживании изделия в среде модификатора, имеющей градиент темпе гатуры (с(ютветственно концентрации), количество пр1)диффундировавших в поверхностный слой молекул модификатора будет монотонно изменяться по длине из;1елия. Наиболышя концентрация модификатора бу дет в той часта изделия, которая нахоовтся при макшмальной таь® ературе , накменьшая при Шйшлшаной. С другой стороны на диффужю большое влияние оказьшает температура. С ncsBbiiueroieM температуры скорость диффузии и глубина даффузиошюго слоя возрастают, глубина модифицированного слоя, как и ко1щентрация мо дификатор, будет изменяться по длине изделия. Таким образом, создание в среде модифика тор& г{адиента температуры приводит одновремен но к возникновению градиента концентрации модификатора и градиента скорости диффузии молекул модификатора в поверхностный слой изделия. Направление градиентов вс«х трех величин совпадает. В результате поверхностный слой изделия, помеиенного в среду вдоль направления градиента ,будет иметь переменную вдоль изделия концентрацию модафикатора и глубину модифицированного сдоя. Предложенньш шособ поясняется схемой. В верхней части далиндрического сосуда 1, содер зс1щего растаор модафикатора 2, имеется электрический нагреватель 3 с изменяющимся по длине спом витков. Количество вижов на ейшицу убывает сверху вниз. Нагревахезп. заключен в теплоизолнрзтовдш кожух 4. При включении наГ1кватеня в среде модафикатора создается посто« якный градиент температуры, наиравленньш сверху вниз. Обрабатьгоаемое изделие 5 помещают в вертикальном положешш в модификатора. В верхней части изделие прикрепляют с помощью держателя 6 к крьшнсе сосуда 7. После вьщержк изделия в среде его извлекают и направляют на последующую обработку. Представлегшая на чертеже схема осуществления способа не является еданствеиной. Дпя создания температурного градаента в среде модификатора можно одновременно использовать и нагреватель и охладитель, либо только охладитель. Выбор схемы создания градиента определяется необходимым рабочим интерва лом температур, который в свою очередь зависит от природы модифицируемого материала, модификатора и рйстворителя. Пример. Термостабилизация полиэтиг лена. В исследованиях используют полиэтилен высокого давления марки 10902-020 (ГОСТ 1633770). В качестве антаоксиданта применяют таоалко1фен МБП (ВТУ7-63). В цилиндрическом сссуде, содержащем раствор таоалкофена МБП в зталовом спирте (исходная концентрация 1,0 масс%)созда10Т с помощью электрического нагревателя градиент температуры. В верхней части сосуда устанавливают температуру раствора 80° С, а в нижней 20° С. Перепад температуры по высоте столба раствора составляет 60° С. В ширтовьш раствор антиокшданта вертикально помещают пленку полиэтилена размером 15x2 см и вьщерживают определенное время. После обработки пленку извлекают, йролашают в ширте для удаления с поверхности антиоксиданта и высушивают при комнатной температуре. Колитество антиоксиданта, пррдиффундировавшего в пленку, определяют методом УФстектроскопии на шектрометре Specord UV VIS |(ана.шзируемая - полоса поглощения 33400 ). В табл. 1 пр1 ведено изменение концентращш антиоксиданта тиолкофена МБП по длине пленки полизтилена, обработанной по предлагаемому шособу в течение 30 мин. (Отсчет длины пленки от верхнего края). Таблица 1

Как видно из таблицы концентрация антиоксиданта МОНОТО1ШО изменяется по длине; пленки. Максимальное количество антиоксиданта содержится в верхней части пленки, а наименьшее в нижней ее части. На участке пленки длиной ок ло 13 см концентрация антиоксиданта убьшает в 35 раз. Создать известными способами монотонного изменения концентрации антисжсиданта в пленке не удалось. П р и м е р 2. Окрашиваете поливинилхлорид11ой оболочки проводов. Окрашиванию подвергают защитную оболочку проводов (толщина стенки оболочки 800 мкм изготовленную из поливинилхлоридного пластиката 0-40 белый (ГОСТ 5960-72). Окрапшвание проводил в водном растворе анилинового красителя (краситель - дисиерсный оранжевый ВТУ РХК П-3-55). Концентрация красителя в растворе соаавляет 5 г/л. Изменение температуры по толщине слоя красителя составляет 80° С (100° С в верхней части и 20° С в нижней части слоя). После установле1шя в красителе постоянного градиента температуры в него вертикально помещают оболочку и вьщерживают определенное время. После вьщержки в течение 60 мин оболочка (жраишвается. В верхней части оболочка имела темно-красный цвет, а в нижней светло-желтый. Изменение цвета по длине образна было монотонным. Толицшу окрашенного слоя оболочки нзлюряли с помощью микроскопа.

В табл. 2 приведено изменение толщины крашетюго слоя по длине оболочки, обработаннш по предлагаемому способу в течение 60 мин, (отсчет длины оболочки от верхнего края). Таблица2