Полимерная композиция для изделий

Изобретение относится к химической технологии, в частности к переработке пластмасс, и может быть использовано при изготовлении пластифицированных жестких поливинилхлоридных (ПВХ) материалов различного назначения, а именно для изготовления обуви, изоляции, защитных оболочек проводов, труб, нетоксичного упаковочного материала и других изделий технического и бытового назначения. Композиция содержит поливинилхлорид, пластификатор диоктилфталат, двуокись титана, стеарат бария, трехосновной сульфат свинца, порофор, эпоксидную диановую смолу ЭД-20, дифенилолпропан, стабилизатор - продукт, полученный путем взаимодействия высших жирных хлорированных кислот общей формулы R(CHCl)_nCOOH, где R - алифатический радикал, содержащий 9-22 атомов углерода, n=1-4, которые представляют собой оксидат хлорпарафина ХП-30 в среде хлорпарафина ХП-30 и гидрооксида кальция в мольном соотношении 2:1. Техническим результатом изобретения является увеличение термостабильности. 1 табл.

 

Изобретение относится к химической технологии, в частности к переработке пластмасс, и может быть использовано при изготовлении пластифицированных жестких поливинилхлоридных (ПВХ) материалов различного назначения, а именно для изготовления обуви, изоляции и защитных оболочек проводов, труб, нетоксичного упаковочного материала и других изделий технического и бытового назначения.

Известна полимерная композиция на основе поливинилхлорида, применяемая для производства упаковочных материалов, и комплексный стабилизатор на основе кальций-цинковых солей синтетических жирных кислот фракции С₁₀-С₂₀ 1,5-6,0 мас.ч., неполный эфир синтетической жирной кислоты фракции С₁₇-С₂₀ и многоатомного спирта 0,8-3,0 мас.ч. и стеариновую кислоту 0,1-0,6 мас.ч.; а также вторичный стабилизатор диоксид тетрагидроиндена в количестве 1-8 мас. частей (А.С. 1432073, МКИ С 08 L 27/06, С 08 К 5/10, 1988 г.).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата, относится то, что данная композиция имеет достаточно сложный состав пластификатора, использование малодоступных веществ - оксид тетрагидроэндена, а также дефицитность стеариновой кислоты. Термостабильность по конго красному не превышает 100 мин.

Известна полимерная композиция на основе поливинилхлорида, содержащая 0,2-3 мас. частей термостабилизатора - соосажденный стеарат бария - кадмия, эпоксидированное соевое масло три (нонилфенил) фосфит, а также ацетат свинца 2 мас. части (А.С. 870416, МКИ С 08 L 27/06, С 08 К 5/09, С 08 К 5/52, 1981 г.).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата, относится то, что термостабилизатор представляет собой соли тяжелых металлов (бария, кадмия, свинца), что значительно сужает область применения. Наличие солей тяжелых металлов в полимерной композиции существенно повышает класс ее токсичности.

Термостабильность при 180°С составляет не более 160 мин.

Известна полимерная композиция на основе поливинилхлорида, предназначенная для упаковочных материалов для пищевой и медицинской промышленности, содержащая эпоксидированное соевое масло, стеарат кальция, бутилэпоксистеарат, октилэпоксистеарат, 3,9-ди-трет-бутилпирокатехинфосфит или 3,6-ди-трет-бутилпирокатехинсульфон или 3,6-ди-трет-бутилпирокатехин (А.С. 979433, С 08 L 27/06, С 08 К 8/41, С 08 К 5/52, 1982 г.).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата, относится то, что в качестве термостабилизаторов используются дорогие и малодоступные вещества, а также эпоксидированное соевое масло и стеарат кальция.

Наиболее близкой к заявляемой является полимерная композиция на основе поливинилхлорида, включающая в качестве стабилизатора - стабилизатор "Синстад", содержащий хлорпарафины и соли карбоновых кислот в массовом соотношении 30:1-1:1. Данный пластифицирующий стабилизатор не способствует улучшению перерабатываемости и повышению потребительских свойств изделий (Патент России №2084475, С 08 L 27/06, С 08 К 13/2, 1997 г.).

Задачей предлагаемого изобретения является создание экологически чистых полимерных композиций с улучшенными физико-механическими свойствами, работающих в непосредственном контакте с человеческим организмом (обувь, сумки, чемоданы, тара для пищевых продуктов), а также замена дорогостоящих стабилизаторов на более доступные.

Техническим результатом, полученным при использовании данного изобретения, является увеличение термостабильности за счет применения нового стабилизатора. Поставленный технический результат достигается за счет того, что полимерная композиция для изделий, включающая поливинилхлорид, диоктилфталат, двуокись титана, стеарат бария, трехосновной сульфат свинца, порофор, эпоксидную диановую смолу ЭД-20, дифенилолпропан, стабилизатор, отличается тем, что она содержит в качестве стабилизатора продукт, полученный путем взаимодействия высших жирных хлорированных кислот общей формулы R(CHCl)_nCOOH, где R - алифатический радикал, содержащий 9-22 атомов углерода, n=1-4, представляющий собой оксидат хлорпарафина ХП-30 в среде хлорпарафина ХП-30 и гидрооксида кальция в мольном соотношении 2:1, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Поливинилхлорид	100
Диоктилфталат	74
Двуокись титана	0,2
Стеарат бария	0,01
Трехосновный сульфат свинца	1,6
Порофор	0,01
Эпоксидная диановая смола ЭД-20	1,6
Дифенилолпропан	0,1
Указанный стабилизатор	3-9

Предлагаемый стабилизатор содержит карбоксигруппы, кальциевые соли хлорированных высших жирных карбоновых кислот в ХП-30, а также хлор в хлорпарафине. Эти группы достаточно реакционноспособны и могут производить внутреннее пластифицирование.

Стабилизатор имеет довольно значительную молекулярную массу. Улучшение термостойкости достигается за счет имеющихся в структуре стабилизатора полярных и неполярных групп. При взаимодействии двух диполей неполярная группа - длинная углеводородная цепочка будет механически предотвращать приближение следующего диполя. В результате гибкость всей полимерной цепи повышается и, как следствие, увеличивается пластичность и термостабильность данной полимерной композиции. А также наличие этих групп дает синергическое уменьшение скорости распада поливинилхлорида, вследствие чего увеличивается термостабильность композиции. Стабилизирующее действие предлагаемого стабилизатора дополняется еще и тем, что поливинилхлорид во время старения разлагается с выделением хлористого водорода, а эпоксидные группировки, содержащиеся в стабилизаторе, обладают способностью связывать его и тем самым замедляют автокаталитическое разложение.

После проведения соответствующих опытов исследуют состав полученного стабилизатора. Определяют по стандартной методике содержание солей и кислотное число ТУ 38. 301-29-57-93. Содержание солей высших жирных хлорированных кислот составляет 10% (мас.). Кислотное число составляет 2 мг КОН/г.

Менее 3 мас.ч. указанного стабилизатора ухудшает физико-механические свойства полимерных композиций, а наилучшие результаты наблюдаются при добавлении 6-9 мас.ч. стабилизатора. Использование концентраций более 9 мас.ч. приводит к снижению физико-механических показателей. Это объясняется, по-видимому, перенасыщением твердого раствора стабилизатора в полимерной смеси.

Получение высших жирных хлорированных кислот выполняется по способу, описанному в патенте (Патент России 2227795, МКИ С 07 С 53/15, 53/19, 27/10, 27/12).

В трехгорлый реактор емкостью 150 мл, снабженный термометром, мешалкой и установкой для отгонки воды в вакууме, загружали 100 г оксидата хлорпарафина ХП-30 в среде хлорпарафина ХП-30 (к.ч.=47 мг КОН/г вещества) и нагревали при перемешивании до температуры в реакторе 110-120°С. Затем в реактор засыпали 0,9 г гидрооксида кальция двумя равными порциями с интервалами 10 мин, мольное соотношение 2:1. После прибавления последней порции гидрооксида кальция реакционная масса перемешивалась в течение 1 часа при температуре 110-120°С с отгонкой воды в вакууме водоструйного насоса. Продукт представляет собой суспензию темно-желтого цвета. Определяли остаточное кислотное число, по нему рассчитывали содержание соли, которое составило 9% (мас.) в пересчете на полученный продукт. Содержание солей 8,9 г при значении остаточного кислотного числа 2 мг КОН/г.

Полимерные композиции, составы которых указаны в таблице, приготавливают путем смешения компонентов при температуре 46-92°С и времени 8-9 минут. Готовая смесь подается в экструдер-гранулятор для изготовления обувного пластиката.

Режим экструзии: температура по зонам экструдера, °С:

I ступень

Зона 1	140-170
Зона 2	150-170
Шнек	150-160

II ступень

Зона	130-150
Шнек	130-150
Головка	120-140

Физико-механические показатели изделий, полученных по примерам композиций, приведены в таблице.

Пример 1. Полимерная композиция содержит предлагаемый стабилизатор в количестве 3 массовых частей на 100 массовых частей поливинилхлорида. Состав и свойства полимерных композиций заявляемых составов по примерам 1, 2, 3 и запредельных 4, 5, 6 приведены в таблице.

Физико-механические свойства, предел прочности при разрыве, относительное удлинение определяли по соответствующим методикам. Термостабильность определяли по конго красному ГОСТ 14041-91 в минутах при температуре 185°С.

Состав и свойства полимерных композиций
Состав	Прототип, мас.ч	Предлагаемая смесь, мас.ч.
1	2	3	4	5	6
Поливинилхлорид	100	100	100	100	100	100	100
Диоктилфталат	74	74	74	74	74	74	74
Двуокись титана	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
Стеарат бария	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01
Трехосновный сульфат свинца	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6
Порофор	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01
Эпоксидная диановая смола ЭД-20	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6
Дифенилолпропан	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
Стабилизатор "Синстад" (хлорпарафины и соли карбоновых кислот в массовом соотношении 30:1)	15,5	-	-	-	-	-	-
Стабилизатор по предлагаемому техническому решению	-	3	6	9	1	12	15
Свойства:
Термостабильность при 185°С, мин	130	140	145	140	120	116	100
Прочность при разрыве, МПа	80	90	95	94	78	76	76
Относительное удлинение при разрыве, %	380	396	390	390	370	365	360
Твердость в ед. шкалы	57	59	60	60	57	56	56

Как следует из таблицы, физико-механические свойства предлагаемой полимерной композиции лучше прототипа. Полимерная композиция, содержащая заявляемый стабилизатор, обладает повышенной термостабильностью. Наилучший результат достигается при содержании предлагаемого стабилизатора в количестве 6 мас.ч.

Кроме того, применение заявляемого стабилизатора позволяет значительно улучшить условия переработки полимерной композиции, т.к. данный стабилизатор - не имеющая запаха, нетоксичная, слабоокрашенная прозрачная жидкость.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий.

Способ, воплощающий заявленное изобретение для использования в пищевой промышленности, - полимерные изделия, находящиеся в контакте с человеческим организмом.

Для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.

Средство, воплощающее заявленное изобретение, при его осуществлении способно обеспечить достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".

Полимерная композиция для изделий, включающая поливинилхлорид, пластификатор диоктилфталат, двуокись титана, стеарат бария, трехосновный сульфат свинца, порофор, эпоксидную диановую смолу ЭД-20, дифенилолпропан, стабилизатор, отличающаяся тем, что она содержит в качестве стабилизатора продукт, полученный путем взаимодействия высших жирных хлорированных кислот общей формулы R(CHCl)_nCOOH, где R - алифатический радикал, содержащий 9-22 атомов углерода, n=1-4, которые представляют собой оксидат хлорпарафина ХП-30 в среде хлорпарафина ХП-30, и гидрооксида кальция в мольном соотношении 2:1 при следующем соотношении компонентов мас.ч.:

Поливинилхлорид	100
Диоктилфталат	74
Двуокись титана	0,2
Стеарат бария	0,01
Трехосновный сульфат свинца	1,6
Порофор	0,01
Эпоксидная диановая смола ЭД-20	1,6
Дифенилолпропан	0,1
Указанный стабилизатор	3-9