Композиция для изделий на основе полиэтилена низкого давления
Владельцы патента RU 2320685:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) (RU)
Изобретение относится к химии полимеров, а именно к композиции на основе полиэтилена. Композиция для изделий на основе полиэтилена низкого давления, содержащегося в количестве 100 мас.ч., включает стеариновую кислоту в качестве смазки в количестве 0,5-1 мас.ч. и стабилизатор - 4,4′-дибромбутилоксиазобензол в количестве 0,1-0,2 мас.ч. Использование в качестве стабилизатора 4,4′-дибромбутилоксиазобензола позволяет повысить устойчивость композиций на основе полиэтилена низкого давления к светотепловому старению. 2 табл.
Изобретение относится к химии полимеров, в частности к переработке полимерных композиций на основе термопластов, а именно полиэтилена для получения литьевых, профильно-погонажных изделий и пленочных материалов.
Уровень техники
С каждым годом расширяются области применения полиэтилена и материалов на его основе и усложняются требования, предъявляемые к условиям его переработки и эксплуатации. Весьма актуальной является задача продления срока службы материалов на основе полиэтилена, поскольку при переработке и эксплуатации они подвергаются различным воздействиям, приводящим к ухудшению их свойств и, в конечном итоге, к разрушению.
Полиэтилен низкого давления (ПЭНД), который широко используют для получения литьевых, профильно-погонажных изделий и пленочных материалов, под воздействием тепла и света становится хрупким и теряет механическую прочность. Поэтому в композиции на основе ПЭНД кроме стеариновой кислоты в качестве смазки вводят свето- и термостабилизаторы.
Известна полимерная композиция, включающая, мас.ч.: ПЭНД - 100, стеариновая кислота - 0,5, N,N′-дифенил-n-фенилендиамин - 2 [И.Фойгт. Стабилизация синтетических полимеров против действия света и тепла. Л.: Химия, 1972]. Однако материал из этой композиции обладает недостаточной устойчивостью к действию света и тепла и ее применение ограничено из-за окрашивания полимера.
Известна также композиция [Greenspan F.P., Gall R.J., J. Am. Oil. Chem. Soc., 33, 391(1956)], состоящая из следующих компонентов, мас.ч.: ПЭНД - 100, стеариновая кислота - 0,5 и стабилизатор Ионол - 3. Хотя эта полимерная композиция является физиологически безвредной, но она малоустойчива к действию света, т.к. стабилизатор Ионол не проявляет светостабилизирующих свойств.
Известна также полимерная композиция следующего состава, мас.ч.: ПЭНД - 100, стеариновая кислота - 0,5, сажа - 3 [Химикаты для полимерных материалов. /Под ред. Б.Н.Горбунова. - М.: Химия, 1984, с.127]. Однако материал из этой композиции недостаточно устойчив к действию света и тепла и может применяться только для черных изделий.
Известна также полимерная композиция следующего состава, мас.ч.: ПЭНД - 100, стеариновая кислота - 0,5, Беназол П - 0,1 [Химикаты для полимерных материалов. /Под ред. Б.Н.Горбунова. - М.: Химия, 1984, 127 с.]. Однако материал из этой композиции недостаточно устойчив к действию света и тепла.
Известна также наиболее близкая по существу к изобретению композиция [патент №2243210 от 1 августа 2003 г.], состоящая из следующих компонентов, мас.ч.: ПЭНД-100,стеариновая кислота - 0,5, светотермостабилизатор 2 - гидрокси-4-гексилокси-4′-формилазобензол-0,05.
Однако материал из этой композиции недостаточно устойчив к действию света и тепла.
Сущность изобретения
Изобретательской задачей является поиск композиции на основе ПЭНД, включающей также стеариновую кислоту в качестве смазки и стабилизатор, которая позволила бы повысить устойчивость материала к действию света и тепла.
Поставленная задача решена композицией для изделий на основе полиэтилена низкого давления, включающей также стеариновую кислоту в качестве смазки и стабилизатор, которая в качестве стабилизатора содержит 4,4′-дибромбутилоксиазобензол при следующем содержании компонентов, мас.ч.:
| полиэтилен низкого давления | 100 |
| стеариновая кислота | 0,5-1 |
| 4,4′-дибромбутилоксиазобензол | 0,1-0,2 |
Материал из заявленной полимерной композиции обладает более высокой устойчивостью к действию и света, и тепла одновременно.
Сведения, подтверждающие возможность воспроизведения изобретения
Для приготовления композиции используют следующие вещества:
1. ПЭНД ГОСТ 16338-85
2. Стеариновая кислота ГОСТ 6484-64
3. Беназол П ТУ 6-14-197-76
4. 4,4′-дибромбутилоксиазобензол [Langmuir 1999, 15, 2224-2226]
4,4′-дибромбутилоксиазобензол получали кипячением 4,4′-диоксиазобензола с дибромбутаном в бутаноле.
Приготовление полимерной композиции, светотепловое старение и испытание материала из этой композиций иллюстрируется следующим примером.
Пример. Смешивают в соответствии с рецептурой полиэтилен низкого давления, стеариновую кислоту в качестве смазки и стабилизатор 4,4′-дибромбутилоксиазобензол.
Эту полимерную композицию загружают на вальцы, разогретые до температуры 160°С, вальцуют до получения однородного по структуре и цвету полотно, из которого после съема с вальцов прессуют пластины на лабораторном прессе при 140°С и давлении 5 МПа в течение 2 минут с последующим охлаждением в прессе. Получали образцы толщиной 0,6±0,05 мм. В процессе получения пленок на основе ПЭНД, вальцевания и последующего калибрования под давлением, старения и испытания образцов не обнаружено выпотевания и летучести стабилизаторов.
Эти образцы помещают под лампы ДРТ-375 мощностью 375 Вт на расстояние 20 см. Светотепловое старение проводят при 70°С в течение 72 часов согласно ГОСТ 8979-85.
Из исходных (до старения) и подвергнутых старению пленок полимера вырезают образцы размером 100х10 мм, зажимают их в зажимы разрывной машины РМ-30-1 и определяют нагрузку, при которой происходит разрыв образца Fi и приращение длины рабочего участка образца, измеренное в момент его разрыва Δli; по ГОСТ 14236-86. Прочность при разрыве (разрушающее напряжение при растяжении) рассчитывают по формуле:
где Fi - разрывная нагрузка, Аi - начальное сечение образца.
Определяют среднее из 30 результатов.
Относительное удлинение (εр, %) при разрыве определяют по формуле:
где li - начальный размер i-го образца.
Определяют среднее из 30 результатов.
Устойчивость к светотепловому старению определяют как процент сохранения свойства (σ и εр) после светотеплового старения.
Образцы сравнения из полимерной композиции-прототипа готовят и испытывают согласно тому же ГОСТ 8979-85, как и для образцов из заявленной полимерной композиции.
В таблице 1 приведены составы композиций на основе ПЭНД.
В таблице 2 приведены результаты испытаний образцов на свето- и термостойкость.
Данные таблицы 2 с очевидностью подтверждают, что использование заявленной композиции на основе полиэтилена позволяет в 1,3-1,4 раза повысить прочностные характеристики полимерного материала из этой композиции и в 4 раза увеличить его эластичность.
| Таблица 1 | |||
| Рецептуры композиций на основе полиэтилена низкого давления. | |||
| Наименование ингредиентов | Содержание ингредиентов, мас.ч. | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| 1. ПЭНД марки 20508-007 | 100 | 100 | 100 |
| 2. Стеариновая кислота | 0,5 | 0,5 | 1,0 |
| 3. 2-гидрокси-4-гексилокси-4′-формилазобензол | 0,05 | - | - |
| 4. 4,4′-дибромбутилоксиазобензол | - | 0,1 | 0,2 |
| Таблица 2 Результаты испытания образцов на свето- и термостойкость. | |||
| Наименование показателей | Номер рецептуры | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| 1. Разрушающее напряжение при растяжении, МПа | |||
| - при нормальных усл. | 28,6 | 28,3 | 28,1 |
| - после светотеплового старения | 26,1 | 34,0 | 34,1 |
| Устойчивость к старению, % | 91,3 | 120,1 | 121,3 |
| 2. Относительное удлинение при разрыве, % | |||
| - при нормальных усл. | 20 | 20 | 18 |
| - после светотеплового старения | 15 | 48 | 44 |
| Устойчивость к старению, % | 75,0 | 240,0 | 244,4 |
Композиция для изделий на основе полиэтилена низкого давления, включающая стеариновую кислоту в качестве смазки и стабилизатор, отличающаяся тем, что она в качестве стабилизатора содержит 4,4′-дибромбутилоксиазобензол при следующем содержании компонентов, мас.ч.:
| полиэтилен низкого давления | 100 |
| стеариновая кислота | 0,5-1 |
| 4,4′-дибромбутилоксиазобензол | 0,1-0,2 |
