Способ снижения проницаемости термо-плАСТОВ Советский патент 1981 года по МПК C08J7/02 

Изобретение относится к способам химической модификации поверхности термопластов, в частности полиэтилена низкой н высокой плотност пентапласта, полипропилена и поливи нилхлорида с целью улучшения их нек торых ф fзикo-xимичecкиx свойств. Известен способ химической обработки поверхности полиэтилена 93,5 частями серной кислоты концентрацие 95-98% и 6,5 частями бихромата натрия при температуре 8 5 С в течение 4 мин. В результате такой обработки пов шается адгезия полиэтилена к различным материалам и улучшается его смачиваемость 1}. Однако этот способ обработки не снижает проницаемости термопластов и, следовательно, не увеличивает срок службы .изделий и защитных покрытий из термопластов в различных агрессивных средах. Цель изобретения - увеличение срока службы изделий. Указанная цель достигается тем, что в способе.снижения проницаемосг ти термопластов путем обработки их ;поверхности растворителем и водным раствором серной кислоты, обработку растворителем осуществляют при бО-ЮО С в течение 2-6 с, с последующей обработкой 70-85% раствором серной кислоты при 80-120 С в течение 24-100 ч. Время воздействия может быть значительно больше, если проводить обработку менее концентрированньми растворами или При более низких температурах. Способ основан на свойстве полимерных материалов изменять свою структуру под действием химически активных сред. Установлено, что проницаемость полимеров существенно зависит от их структу1Иа $ соотношения кристаллической и амфорной фаз, наличия поперечных связей, плотности упаковки и т.д. Следовательно, это позволяет путем подбора химически активных сред, а также условий воздействия, добиваться такого эффекта, когда структура поверхностного слоя становится наименее проницаемой, а внутренние слои сохраняют исходные свойства. В случае воздействия серной кнслоты концентрацией свыше 85% поверхностная структура TepMonj.acTOB

становится более проницаемой. Концентрированная серная кислота, олеу а также хромовая смесь активно разрушают как менее химически стойкие амфорные области, так и более стойкие кристаллические области в структуре термопластов. В результате этого на их поверхности образуется окисная пленка с более рыхлой структурой, которая с увеличением времени воздействия полностью разрушается.

При химической обработке поверхности Термопластов хромовой, азотно или соляной кислотами, щелочью, а также растворами различных солей эффекта снижения проницаемости не наблюдается.

Проницаемость термопластов в соответствии с ГОСТ 12020-72 оценивают по изменению массы образцов при их выдержке в выбранных хими ческнх средах.

Пример 1. Образцы листовог пентапласта толщиной 2 мм -в форме диска 50 мм обрабатываю,т:

а) по предлагаемому способу предварительно циклогексаном, имеющим температуру 100°С в течение 2 с а затем раствором серной кислоты концентрацией 85% при температуре 120С в течение 80 ч;

б)- по известному способу 93,5 вес,ч. 96% серной кислоты. После этого обработанные образцы,а .также образцы исходного пентапласта взвешивают на аналитических весах с точностью ± 0,0001 г, а затем выдерживают в циклогексаноне при температуре . в течение 500 ч. При этом относительное изменение веса образцов, обработанных по предлагаемому способу, составляет 0,56%, а образцов, обработанных по известному способу, также как и образцов исходного пентапласта, 1,89%, т.е. в 3,2 раза больше.

Пример 2. Образцы листовог полиэтилена высокой плотности (ПВП) толщиной 4 мм в форме диска 50 мм обрабатывают:

а)по предлагаемому способу предварительно четыреххлористым углеродом, имеющим температуру в течение 60 с, а затем 70 %-ным раствором серной кислоты при температуре в течение 100 ч;

б)по известному способу 93,5 вес.ч. 96% серной кислоты и 6,5 вес.ч. бихромата натрия при температуре Q5°C в течение 4 мин.

После этого обработанные образцы а также образцы исходного ПВП взвешивают на аналитических весах с точностью ±0,0001 г, а затем выдерживают в толуоле при температуре в течение 500 ч. При этом относительное изменение веса образцов,, обработанных по предлагаемо 1У способу. составляет 0,32%, а образцов, обработанных по известному способу, также как и образцов исходного полиэтилена, 1,47%, т.е. в 4,2 раза больше.

Пример 3. Образцы листовог полипропилена толщиной 1 мм в форме диска 50 мм обрабатывают:

а)по предлагаемому способу предварительно бензолом, имеющим температуру 80°С в течение 20 с, а затем 80%-HiJM .раствором серной кислоты при температуре 100°С в те.чение 100 ч;

б)по известному способу 93,5 вес.ч, 96%-ной серной кислоты и 6,5 вес.ч. бихромата натрия при температуре 85с в течение 4 мин.

После этого обработанные образцы а также образцы исходного полипрог пилена, взвешивают на аналитических весах с точностью +0,0001 г,а затем выдерживают в дистиллированной воде при температуре в течение 500 При этом относительное изменение веса образцов, обработанных по предлагаемому способу, составляет 0,25% а образцов, обработанных по известному способу, также как и образцов исходного полипропилена - 0,75%, т.е. в 3 раза больше.

Пример. 4 . Образцы листовог полиэтилена низкой плотности (ПНП) толщиной 1 мм в фО13ме диска 50 мм обрабатывают:

а)по предла гаемому способу предварительно толуолом, имеющим температуру 70с в течение 20 с,

а затем 85%-ной серной кислотой при температуре 120с в течение 24 ч;

б)по известному способу 93,5 вес.ч. 96%-ной серной кислотой и 6,5 вес.ч. бихромата натрия.

После этого обработанные образцы а также образцы исходного ПНП, взвешивают на аналитических весах с точностью +0,0001 г, а затем выдерживают в 15%-ной соляной кислоте при температуре 30°t в течение 500 ч. При этом относительное изменение веса образцов, обработанных по предлагаемому способу, составляет 0,9%, а образцов, обработанных по известному способу, также как и образцов исходного ПНП - 1,32%, т.е. в 2,7 раза больше.

Таким образом, из приведенных примеров следует, что предлагаемый способ обработки термопластов позволяет снизить их набухание в летучих химических средах в 2,7 - 4,2 раза и тем самым значительно увеличить долговечность работы защитных покрытий из термопластов.

Необходимо отметить, что по предлагаемому способу обработки основные структурные изменения происходят в тонком приповерхностном слое. Поэтому у образцов термопластов толщиной более 1 мм основные физико-. механические характеристики практически не меняются. В случае воздествия на термопласты сред, вызывающих активную химическую деструкцию полимеров, например, концентрированной азотной кислоты, при повышенной температуре, происходит разрушение их поверхностной структуры, и эффек снижения проницаемости не наблюдается.

Предлагаемым способом можно осуществлять обработку как отдельных небольших изделий различной конфигурации, так и защитных футеровок в целом.

Предлагаемый способ позволяет снизить проницаемость готовых изделий из термопластов различной конфигурации.

Формула изобретения

Способ снижения проницаемости . термопластов путем о работки их поверхности растворите;;ем и водным раствором серной кислоты, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы изделий из термопластов в жидких средах, обработку растворителем осуществляют при 60-1 в течение 2 - бО с с последующей обработкой 70-85%-иым раствором серной кислоты при 80-120 С в течение 24 - 100 ч.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

s 1.Поверхностная обработка пластмасс. Под ред. Ш.Л. Лельчука.Л., Химия- , 1972, с. 59.