Поливинилхлоридная композиция для нетоксичных материалов

 

Использование: производство упаковочных материалов для пищевых продуктов. Сущность изобретения: композиция включает на 100 мас. ч. суспензионного поливинилхлорида 1 - 5 мас. ч. металлсодержащего термостабилизатора и 0,03 - 0,50 мас. ч. дибутилового эфира полинеопентилгликольадипината. 1 табл.

Изобретение относится к получению жестких нетоксичных поливинилхлоридных композиций, предназначенных для производства упаковочных материалов, а также получения изделий методом экструзии с последующим раздувом, например для тары, пригодной для хранения пищевых продуктов.

Известно [1] что в силу подверженности поливинилхлорида (ПВХ) деструкции под действием тепловых и механических нагрузок в условиях переработки, в состав рецептур ПВХ-композиций вводят термостабилизаторы и лубриканты механохимические термостабилизаторы.

В нетоксичных ПВХ-композициях неприменимы наиболее эффективные термостабилизаторы ПВХ-соединения свинца, поэтому, как правило, в таких композициях используют термостабилизирующие системы, представляющие собой комбинацию металлосодержащих термостабилизаторов (соединений олова, кальция, цинка) с эпоксидированными растительными маслами, фосфатами и другими добавками. Известны жесткие нетоксичные ПВХ-композиции, содержащие в качестве термостабилизаторов сочетание стеаратов кальция и цинка или стеарата кальция и хлорида цинка с эпоксидированным соевым маслом.

Известны также жесткие нетоксичные ПВХ-композиции, стабилизированные оловоорганическими стабилизаторами [2] Следует отметить, что методический подход к оценке термостабильности жестких и пластифицированных ПВХ-композиций существенно различен. Поскольку вязкость пластифицированных композиций намного меньше, чем жестких, для них применяют метод оценки термостабильности по величине индукционного периода выделения HCl при выдержке при температурах, соответствующих температурам переработки (ГОСТ 14041-91), статическая термостабильность. Однако для жестких ПВХ-композиций этот метод не дает достоверной информации по оценке поведения материала при переработке. Поэтому определение статической термостабильности может рассматриваться только как ориентировочное, а для адекватной оценки поведения композиции при переработке используют графическое определение "Динамической термостабильности" на пластографе Брибендера. Пластограмма строится в координатах время-крутящий момент. Динамическая термостабильность это время, которое проходит с момента экструзии композиции в камеру пластографа, нагретую до соответствующей температуры, до момента резкого возрастания крутящего момента как результата деструкции цепей ПВХ и их сшивки.

Механохимические стабилизаторы могут оказывать влияние как на величину динамической термостабильности, так и на величину крутящего момента, причем последний показатель непосредственно связан с энергозатратами на получение композиции. По своему химическому составу наиболее распространенные смазки представляют собой соли жирных кислот (например, стеариновой) или сложные эфиры одно- и многоатомных спиртов. В качестве сложноэфирной компоненты известно применение олигоэфиров.

Наиболее близкой к предлагаемой по составу и достигаемому эффекту является ПВХ-композиции [3] предназначенная для изготовления тары под упаковку изделий технического и медицинского назначения. Композиция имеет следующий состав, мас.ч. Поливинилхлорид 100 Металлсодержащий термостабилизатор 1-5 Сложноэфирная смазка 0,1-2 В качестве металлсодержащих термостабилизаторов в указанной композиции используют соединения олова, стеараты кальция и цинка, в качестве сложноэфирной смазки эфиры пентаэритрита и стеариновой кислоты.

Композиция по изобретению может также содержать различные добавки: пластификаторы, модификаторы ударопрочности, красители, антиоксиданты.

В качестве ПВХ полимерная композиция содержит суспензионный поливинилхлорид с константой Фикентчера 58-63 (ГОСТ 14332-78), в качестве металлсодержащих термостабилизаторов стеарат кальция (ТУ 6-09-4104-75), стеарат цинка (ТУ 6-09-4162-76), оловосодержащий термостабилизатор OTS-17 ди-н-октилоловомеркаптид фирмы Jreiz-Djlan. В качестве добавок могут применяться: дифенилол-пропан (ДФП), красители фталоцианиновый зеленый (ФЗ), фталоцианиновый голубой (ФГ).

Модификатор ударопрочности, например, марки БТА фирмы "Куреха" (Япония) тройной сополимер 28% бутадиена, 37% стирола, 35% метилметакрилата мелкодисперсный порошок с кажущейся плотностью 200-400 г/см³, пластификаторы диоктилфталат (ДОФ), диоктилсебацитат (ДОС) (ГОСТ 8728-78), эпоксидированное соевое масло (ЭСМ).

Изобретение иллюстрируется следующими примерами: 100 мас.ч. ПВХ; 1 мас. ч. стеарата кальция; 1 мас.ч. стеарата цинка и 0,03 мас.ч. ППА смешивают в турбосмесителе при 80-85^оС в течение 15 мин при числе оборотов 1450 в минуту.

Для определения динамической термостабильности полученную смесь загружают в смесительную камеру пластографа Брабендера и снимают пластограмму при температуре расплава 190^оС и скорости вращения кулачков 40 об/мин. Из пластограммы определяют динамическую термостабильность и величину крутящего момента в установившемся режиме. Результаты испытаний приведены в таблице. Примеры 2-12 по изобретению, 13-15 для сравнения, 16,17 прототип, готовят и испытывают аналогично примеру 1.

Как видно из прилагаемой таблицы, величина крутящего момента известных полимерных композиций примерно в два раза больше крутящего момента предлагаемой полимерной композиции. Поэтому энергозатраты на переработку известных полимерных композиций будут в два раза выше энергозатрат при использовании предлагаемой полимерной композиции.

Сущность изобретения заключается в том, что предложенная поливинилхлоридная композиция для нетоксичных материалов, включающая суспензионный поливинилхлорид, металлсодержащий термостабилизатор и смазку, в качестве смазки содержит дибутиловый эфир полинеопентилгликольадипината при следующем соотношении компонентов композиции, мас.ч. Поливинилхлорид 100 Металлсодержащий термостабилизатор 1-5 Дибутиловый эфир полинеопентилглюколь- адипината 0,03-0,5 Известно [1] что смазки (лубриканты), облегчающие переработку жестких ПВХ-композиций (снижающие величину крутящего момента), выбираются из числа веществ, весьма ограниченно совместимых с ПВХ (углеводороды, эфиры высших монокарбоновых кислот и гликолей), причем снижение вязкости композиций тем больше, чем хуже совместим лубрикант с полимером. По этой причине хорошо совместимые с ПВХ первичные пластификаторы не применяются как смазки, поскольку аналогичная закономерность наблюдается и для влияния пластификаторов на вязкость композиции: ограниченно совместимый диоктилсебацинат (ДОС) гораздо эффективнее снижает вязкость расплава, чем полностью совместимый в условиях переработки диоктилфталат (ДОФ). Дибутиловый эфир полинеопентилгликольадипинаты относятся к числу наиболее хорошо совместимых с ПВХ олигоэфирных пластификаторов, поскольку две метиленовые группы гликольной составляющей не позволяют принимать молекуле олигоэфира спиральную форму и все входящие в состав ППА-10 сложноэфирные группы эффективно взаимодействуют со звеньями ПВХ.

Молекула ППА-10 имеет следующее строение: С₄Н₉ООС(СН₂)₄CO[OCH₂C(CH₂)₂CH₂O) OC(CH₂)₄CO]₄OC₄H₉ По своей совместимости с ПВХ ППА-10 должен быть отнесен к числу первичных пластификаторов, т.е. тех веществ, которые не применяются в качестве лубрикантов.

Таким образом, в предложенной композиции обнаружен неожиданный эффект существенного снижения вязкости расплава первичным олигоэфирным пластификатором.

Описанная совокупность существенных признаков позволяет снизить энергозатраты на переработку композиции в два раза за счет соответствующего снижения величины крутящего момента предложенной поливинилхлоридной композиции.

Формула изобретения

ПОЛИВИНИЛХЛОРИДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ НЕТОКСИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающая суспензионный поливинилхлорид, металлсодержащий термостабилизатор и смазку, отличающаяся тем, что в качестве смазки используют дибутиловый эфир полинеопентилгликольадипината при следующем соотношении компонентов композиции, мас.ч.

Поливинилхлорид 100
Металлсодержащий термостабилизатор 1,0 5,0
Дибутиловый эфир полинеопентилгликольадипината 0,03 0,5

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 04.02.2006

Извещение опубликовано: 20.03.2007        БИ: 08/2007

---