Способ антистатической обработки термопластичных полимеров Советский патент 1983 года по МПК C09K3/16 C08K5/17 

Изобретение относится к способу антистатической обработки термоплас тичных полимеров путем нанесения на них или введения в массу солей четвертичных соединений аммония. Известен способ уменьшения элект ризуемости полимеров путем введения алкамонов в расплав полимера или на несением на поверхность изделий из него l1 . Такой способ позволяет получать полимеры, обладающие удельным поверхностным сопротивлением р 5; 3,310 Ом, что недостаточно для полимеров, применяемых в приборах, работакющх в условиях влажной обработки. Известен также способ уменьшения электризуемости термопластичных полимеров путем нанесения на поверхность или введения в массу бис-солей четвертичных соединений аммония общей формулы R5 R5 4-1 -4-1 82 4 - 2 L RI BI . где R. - нафтенил или C -C g-алкил. Кя - С С -алкил или полиоксиэтил -(СНгСНгО)хН; R - С4-С -алКИЛ или полиоксиэтил -(СН СН-гО)ч Н, где X 4- у 1-.30 HJ - алкилены -СН7СН2-, -СН СНгСН«СНг-, СН СНл СН ly СН 2 СН /. , -Hg с- С.3 f -алкиленимин или полиокси этилен-СНг (СН;О),„СНг-,где т 5-20;. - 2СГ. , 2NC, 2010, 304 , , 2( SCfil O ИЛИ ацИЛ 2ОСО{ CHj) где п 1-16 2 . Однако такой способ позволяет по лучать антистатические полимерные материалы с недостаточной стойкость к действию воды (удельное поверхностное электрическое сопротивление ( РВ) образцов после промывания во дой составляет 10 Ом при 20 и относительной влажности 65± 5%. Такой способ является наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату. Целью изобретения является повы шение устойчивости антистатических свойств термопластичных полимеров в условиях влаяной обработки. Цель достигается тем , что при о ществлении способа антистатической обработки терцейтластичных полимеро путем нанесения на поверхность или введения в массу солей четвертичных соединений аммония в качестве последних применяют фторсодержащие бис-соли четвертичных соединений аммония общей формулы сн, сн. + 1-f-l Г -Вг-lf-Ei 3 -I где R - C(f C fanкiIЛ 2 - алкилен -(сНг)и-, где 2-6 , или -(CF, ) ni где га 2-6, - 112или алкиленимин-СН2СН2ИНСН СН -2-ОСО( )рСГз , nJ-Cr2COO где р 0-11,2 или, когда R -- (CF,-, Х- ОСОССНг СНз, где к 0-16,-2се,28,2МОз, 2Г,2СН,504 ,2(CH-iUP04,,5o; или 2CH-i . В качестве таких солей четвертичных соединений аммония могут примем нять диметиленбис(диметилцетиламмоний трифторацетат); тетрафторэтиленбис диметилоктадециламмоний бромид) ;параксилёнбис(диметилнониламмоний перфторвалерат и др, (см. табл. 1) . Фторсодержащиебис-соли четвертичных соединений аммония представляют собой твердые порошкообразные вещества от белого до светло-желтого цвета с температурой плавления от 65 до и йарафинообразные BJeщecтвa с температурой размягчения 25-27 с.. При поверхностях нанесения О , 1-4.,0%-ных растворов фторсодержащих бис-солей аммония на полимеры .по предлагаемому способу об-. разцов составляет 1,0 10 - 1, при 20±3с и относительной влажности . После погружения таких образцов в дистиллированную воду на 20 с и сушки на воздухе в течение 2 ч PS полимеров равно 2,4-103,5-10 Ом при и относительной влажности 65dk-5%, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свойства. Образцы полимеров, полученные по предлагаемому способу, при введении в массу полимера 0,5-4 вес.% фторсодержащих бис-солей аммония имеют PS 8,0-10 -5,3 Ом при и относительной влажности 65+5%, предел текучести при растяжешш (йт) 106-245 кгс/см, разрушающее напряжение при растяжении (dp) 125-140 кгс/см и относительНоеудлинение при разрыве () 280600%. После промывания образцов пу.тем их погружения в дистиллированную воду на 20 с и сушки на воз духе в течение 2 ч р полимеров составляет 6,0-10 - 1,6-10 Ом при 20+зРс и относительной влажнос ти 65+5%, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свойства, Согласно предлагаемому способу антистатики наносят на поверхность полимеров из растворов концентрации 0,1-4,0 мае.%.или вводят в мас су полимера в количестве 0,5 4,0 мас.%. Одновоеменно могут применяться также целевые добавки красители, стабилизаторы, пластификаторы .и др. Антистатики можно вводить в расплав обычными способами: на вальцах, в пластосмесителе тяжелого типа или в экструдере. Пример 1. Диски диаметром 50 мм и толщиной 1 мм из блочного полистирола (ПСБ) погружают на 20 с в 1%-ный раствор гексаметиленбис диметилдедиламмоний триФторацетата) в этиловом спирте и затем сушат при комнатной температ ре в вертикс1льном положении в тече ние 2 ч. PQ обработанных таким способом образцов составляет 2,2« Ом при 20+3с и относительной влажности 65+5%. После промывания таких образцов путем их погружения в дистиллированную воду на 20 и сушки на воздухе в течение 2 ч .Рд полимеров равно 3, 8-10 Ом при 20+3с и относительной влажнос ти 65+5%, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свойства. Пример 2. Образцы из поли этилена низкой плотности (ПЭНП) об рабатывают аналогично примеру 1. PS обработанных таким способом образцов составляет 5,5 10 Ом при 20+3С и относительной влажнос ти 65+5%. Обработку образцов водой проводят по примеру 1. После такой обработки рд полимеров равной 2,,,1 10 Ом при и относитель ной влажности 65±5%г т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свойства. Пример 3. Образцы из полй метилметакрилата (пммд) обрабатыва ют 0,1%-ным раствором антистатика. Антистатик и условия обработки те же, что в примере 1, рд обработанных .таким способом образцов coc тавляет 1,9-10 Ом при 20+3®С и относительной влажности 65+:5%. Обр ботку образцов водой проводят анал гично примеру 1.PS полимеров равно 3.5-10 Ом при 20+3°С и относитель ной влажности 65+5%, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свойства. Пример 4. Образцы из поли- . пропилена (ПП) обрабатывают 4%-ным раствором того же антистатика, что и в примере 1, в аналогичных условиях. РЦ обработанных таким способом образцов составляет 1,0-10 Ом при и/относительной влажности 65+5%, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свойства. Примеры 5-26. Фторсодержащие бис-соли аммония наносят на поверхность полимеров, как в примере 1. После промывания дистиллированной водой образцы сохраняют антистатические свойства. Результаты приведены в таблице, Примеры 27-37 контрольные) Соли четвертичных соединений аммония наносят по известному способу, как в примере 1. После промывания дистиллированной водой антистатические свойства обра:зцов не сохраняются-. Результаты приведены в таблице. пример 38. ПЭНП смешивают с 4,0 мас.% гексаметиленбис(диметилдёцйла1Л онИй трифторацетата) на вальцах при 135±5°С в течение 7 мин. Полученные образцы;обладают ps 3,4 L О -Ом при и относительной влажности 65+5% и имеютбт Юб кгс/см, бр 126 кгс/см . Затем образцы обрабатывают дистиллированной водой аналогично примеру 1. р полимера после обработки равно 7,2 10° Ом при 20+3°С и относительной влажности 65+5%, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свбйства. Пример 39. ПЭНП смешивают с 4,0 мас.% диметиленбис (диметилцетиламмоний трифторацетата) на вальцах при 135+5°С в течение 7 мин. Полученные образцы обладаютрд 8,0-10 Ом при 20+3°С и -относительной влажности 65±5% и имеют 6-г 110 кгс/см,бр 133 кгс/см и 560%. Образцы обрабатывают joдой аналогично примеру l. поли- . мера равно 3,0-10° Ом при 20+3 С и относительной влажности 65+5%, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические сзвойства. , П р и .м е р 40. ПЭНП смешивают с 0,5 мас.% диметиленбис(диметилцетиламмоний трифторацетата на вальцах при 135+5°С в течение 7 мин. Полученные образцы обладают PS 5, Ом при 20 + 3° С и относидельной влажности 65+5% и имеют бт 112 кгс/см, бр 130 кгс/см И 580%. Затем образта- обрабаты-, вают водой аналогично примеру 1. PS полимера равно 1, Ом при 20+3°С и относительной влажноети 65+5%, т.е. образцы сохраняют хорошие айтистатические свойства. Пример 41. ПЭНП смешивают с 1,0 мас.% диметиленбис(диметил цетиламмоний трифторацетата) на вал цах при 135+5°С в течение 7 мин. Полученные образцы обладают . р 5,310 ом при 20i3°C и относитель ной влажности 65+5.% и имеют бт 110 кгс/ск, йр 125 кгс/см И 600%. образцы обрабатывают водой аналогично примеру 1. ps по лимера равно 3, Ом при и относительной влажности 65+5%, т.е. образцы сохраняют хорошие анти статические свойства. Пример 42. ПЭВП смешивают с 4,0 мас.% диэтилениминбис(диметилоктадециламмоний перфтортетрагидрофурил-Ы.-дифторацетата) на валь цах при 155+5 С в течение 7 мин. Полученные образцы обладают р 8,0 10 Ом при 20+3°С и относительной влажности 65±5% и имеют6 240 кгс/с бр.135 кгс/см и 8 280%. Образцы обрабатывают водой аналогично примеру 1. полимера равно 6,0-10 О при 20+3°С и относительной влажнос ти 65+5%, т.е..образцы сохраняют хорсиииё антистатические свойства. Пример 43. ПЭВП смешивают с 2,0 мае,% диметиленбис(диметил целаммоний перфторлаурата на валь цах при 155+5°С в течение 7 мин. По/ученные образцы обладают/ 1,3 Ом при 20+3°С и относительной влажности 65+5% и имеют CJy 245 кгс/ бр 140 кгс/см и g 340%. Образцы обрабатывают водой аналогично прим ру 1. PS Нолимера равно 6, при и относительной влажнос ти 65нн5%, т.е. образцы сохраняют хорсжаие антистатические свойства. Пример 44 (контрольный). ПЭНП смешивают с 0,5 Мас.% диэтилениминбис(диоксиэтилнафтениламмоний ацетата) на вальцах при 155+5 в течение 7 мин. Полученные образцы обладают Рэ 3,0-10ом при и относительной влажности 65±5% и имеют О т 115 кгс/см, б р 125 кгс/см и 600%. Образцы обрабатывают водой аналогично примеру l. полимера равно 3, при и относительной влажности 65+5%, т.е. антистатические свойства образцов практически утрачиваются. Пример 45 (контрольный). ПЭВП смешивают с 4,0 мас.% параксиленбис (полиоксизтил на 30 моль) нафтениламмоний йодида) на вальцах при i55.+ 5°C в течение 7 мин. Полученные образцы обладают р 1, при и относительной влажности 65+5% и имеют 61 230 кгс/см2, бр 130 кгс/см2 и g250%. Образцы обрабатывают водой аналогично примеру 1. PC, пс5лимера после обработки равной 1, при 20 + 3°С и относительной влажности 65±5%, т.е. антистатические свойства образцов практически утрачиваются. Пример 46 (контрольный). ПЭНП смешивают с 2,0 мас.% алкамона ОС-2 на вальцах при 135+5°С в течение 7 мин. Полученные образцы обладают р 3 О-Ю Ом при 20±3°С и относительной влажности 65+5%. Образцы обрабатывают водой аналогично примеру 1. PS полимера равно 9,010 Ом при и относительной влажности 65+5%, т.е. антистатические свойства практически отсутствуют. Применение предлагаемого способа позволяет повысить устойчивость антистатических свойств термопластичных полимеров. Такой споосб может найти применение для уменьшения электризуемости пластмассовых деталей измерительных приборов, радиотехнической аппаратуры, оптических деталей из органического стекла и других, когда по условиям эксплуатации необходимо промывать и протирать эти изделия. Повышение качества антистатических покрытий обеспечивает большую точность измерений и надежность приборов из-за отсутствия накопления зарядов статического электричества.

СПОСОБ АНТИСТАТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ путем нанесения на поверхность или введения в массу солей четвертичных соединений аммония, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости антистатических свойств в условиях влажной обработки, в качестве солей четвертичных соединений аммония применяют фторсо ержацйе бис-соли четвертичных соединений аммония общей формулы .« ,-ir-B. II CHj СН j где RI - (-алкил, Rj - ашкилен-{сНг)„-, где п ,(J-xQ-cн -(, где m 2-6, или гшкиЛёнимяк- CHjCHjHHCH , (CF,VC , TFl где p Q-11. 2U0.1F2( или когда Rj 4CF,W X -2-OCo(CH,, где К 0-16, 2C1, 2Br, 2NO;, 21-, , 2(CHj)2POj, . ИЛИ 2СН СбН4809,.

ПСБ Диметиленбис(йиметилцетиламмоний трифторацетат)1,0

ПЭНП То же1,0

10

4,8-10

10 1,5-10

ПСБ гексаметиленбис(диПродолжение таблицы

ПЭНП Тетрафторэтиленбис(димётилоктадециламмоний диметилфосфат)2,0

ПЭНП Тетрафторэтиленбис (диметилоктаде-; циламмоний бензолсульфонат)2,0

ПЭНП-Тетрафторэтиленбис(диметилоктаде- . 1ШЛаммоний п-толуолсульфонат)2,О

пев Гексаметиленбис(диоксиэтиламмоний

нитрат)2,0

пев Диэтилениминбис

Продолжение таблицы

6,0-10

6,

40

6,0 10

12

3,0-10