Способ модификации полимерных материалов

 

ой о яц те„03OÇHR —;

C А М

Союэ Советских

Социалистических

Республик

ОП И И-Е (11) Я 1912

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 21.05.76 (21) 2363944/05 с присоединением заявки Х (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.06.78. Бюллетень ¹23 (45) Дата опубликования описания 25.05.78 (51) И. Кл, С 08 J 7/02

Гасударственный номнтет

Совете Мнннстрое СССР ао делам нзооретеннй

N открытнй (53) УДК

677.862.25 (088.8) (?2) Авторы изобретения

Н. И. Егоренков, Д. Г. Лии и А. И. Куэавков

Институт механики металлополимерных систем АН Белорусской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к химической технологии, преимущественно технологии обработки поверхности материалов, например, полимеров.

Известна обработка готовых изделий иэ поликапроамида в течение 10 — 30 мин в системе, состоящей из 90 вес. ч. воды, 5 вес, ч. глицерина и

5 вес. ч гидрохинона при 50 — 70 С и последующей термофиксаиии изделий 30 мин при 140 — 160 С на воздухе в результате которой можно увеличить сопротивление утомлению поликапроамида при ударlр ном изгибе в 4-5 раз и термостабильность в 2 — 3 раза по сравнению с немодифицированным поликапроамидом. Глубина модифицированного а:оя в данном случае составляет 200 мкм 11).

Этот способ позволяет получить равномерное 1а распределение модификатора (ов) (например, термостабилизатора) вдоль поверхности иэделий (например, волокон. блоков). При использовании известного метода концентрация модификатора в поверхностном слое и глубина модифицированного слоя постоянны. Недостатком способа является невозможность создания переменной степени модифицирования, чтобы концентрация модификатора в поверхностном слое монотонно изменялась по длине иэделия. 25

Целью изобретения является разработка способа поверхностного модифицирования материалов, позволяющего получать монотонное изменение свойств поверхностного слоя (например, термостабильности) по длине изделия.

Это достигается тем, что изделие обрабатывают в среде модификатора, с изменением термопары от 80 до 60 С Ilo тжпцине слоя модификатора.

Повышение температуры, как правило, увеличивает растворимость веществ. Вследствие зтого при повышении температуры концентрация растворяемого вещества в растворе возрастает. Создавая в растворе градиент температуры, имеет место монотонное изменение концентрации растворенного вещества вдоль направления градиента.

В свою очередь, диффузия молекул одного вещества в другое зависит от коице гграции диффундирующего вещества. Ч м вьпне конпентрапля, тем интенсивнее протекает диффузия. Поэтому при выдерживании изделия в среде молификатора, имеющей градиент температуры (соответственно концеьтрации), количество пролиффунлировавщих в поверхностный слой молекул модификатора будет монотонно изменяться по длине изделия.

611912

Таблица 1

Длина пленки, см

127

7,3

5,5

1,8

Концентрация антиоксиданта, Mace o

0,051 0,039

0,071 0,066

Иаибольиюя концентрация модификатора бу дат в той части изделия, которая находится при максимальной температуре среды, наименьшйя— при ьмниьальной. С друтой стороны на диффузию больщое влияние оказывает температура. С повьшюнием температуры скорость диффузии и глубина диффузионного слоя возрастают, глубина модифицированного слоя, как и ко щентращ я модификатора, будет изменяться по длине изделия, Таким образом, создание в среде иодифика тора градиента температуры приводит одновременно к возникновению градиента концентрап;ии модификатора и градиента скорости диффузии молекул модификатора в поверхностньй слой изделия. Направление градиентов всех трех величин совпадает. В результате поверхностньй слой изддлия, помещенного в сруду вдоль направления градиента, будет иметь переменную вдоль иэделия концентрацию модификатора и глубину модифицированного слоя.

Предложенный способ поясняется схемой. В верхней части цилиндрического сосуда 1, содержащего раствор модификатора 2, имеется электрический нагреватель 3 с изменяющимся по дпине чйслом витков. Количество витков на единицу убывает сверху вниз. Нагреватель заключен в теплоизолирующ и кожух 4. При включении нагревателя в среде модификатора создается постоянньй градиент температуры, направленньй сверху вниз. Обрабатываемое изделие 5 помещают в вертнкальчом положении в с1хду модификатора.

В верхней части изделие прикрепляют с помощью держателя 6 к крышке сосуда 7. После выдержки изделия в среде его извлекают и направляют на последующую обработку. Представленная на черКак видно из таблицы концентрация антиоксиданта монотонно изменяется по длине:. пленки. Максимальное количество антиоксиданта соИ держится в верхней части пленки, а наименьшее— в нижней ее части. На уистке пленки длиной около 13 см концентрация антиоксиданта убывает в

35 раз. Создать известными способами ионотонМ ного изменения концентрации антиоксиданта в пленке не удалось.

П р и и е р 2. Окрашивгние поливинилхлоридной оболочки проводов.

Окрашиванию подвергают защитную оболочку проводов (толщина стенки оболочки 800 мкм), теже схема осуществления способа не является единственной. Для создания температурного градиента в среде модификатора можно одновременно использовать и нагреватель и охладпель, либо только охладитель. Выбор схемы создания градиента определяется необходимым рабочим интерва. лом температур, который в свою очередь зависит от природы моднфицируемого материала, модифиKaIopa и растворителя.

П р и и е р 1. Термостабилизация полиэтиВ исследованиях используют полиэтилен высокого давления марки 10902 — 020 (ГОСТ 16337—

70). В кач стве антиоксиданта применяют тиоалко. фен MSH (В ГУ7 — 63). В цилиндрическом сосуде, содержащем раствор тиоалкофена МБП в этиловом спирте (исходная концентрация 1,0 масс%)создаmr с помощью электрического нагревателя градиент температуры. В верхней части сосуда устанавливают температуру раствора 80 С, а в нижней

20 С Перепад температуры по высоте столба раствора составляет 60 С. В спиртовьй раствор антиокацрнта вертикально помещают пленку псдиэтилена размером 15х2 см и выдерживают опреде. ленное время. После обработки пленку извлекают, иромывают в спирте для удаления с поверхности антиоксиданта и высушивают при комнатной температуре, Количество антиоксиданта, проднффундировавшего в пленку, определяют методом УФ— спектрос опии на спектрометре "Speeord U tt VIS

1 (ана тэируеиая, полоса поглощения 33400 си ) .

В табл. 1 приведено изменение концентрации антиоксиданта тиолкофена МБП по длине пленки полиэтилена, обработанной по предлагаемому способу в течение 30 мин. (Отсчет длины пленки от верхнего края).

0,022 0,010 P 002 0,002 изготовленную нэ поливинилхлоридного пластиката 0 — 40 белый (ГОСТ 5960 — 72). Окрашивание проводили в водном растворе анилинового красителя (краситель — дисперсньй оранжевьй ВТУ PXK

П вЂ” 3 — SS). Концентрация красителя в растворе составляет 5 г/л. Изменение темпе1хтуры по толщине слоя красителя составляет 80 С (100 С в верхней части и 20 С в нижней части слоя). После установления в красителе постоянного градиента температуры в него вертикально помещают обо. лочку и выдерживают определенное время. После выдержки в течение 60 мин оболочка окрашивается. В верхней части оболочка имела темно-крас611912

Длина оболочки, см

127

10,9

9,1

1,8

Холш,ина

100

195.

300 235

400 350 окрлшенного слоя, UHHHllH Заказ 3398/25 Тираж 641 Подписке

Филиад ППП "Патент", г. Ужгород, тп. Проектная, 4 чый цвет, а в нижней — светло-желтый. Изменение цвета по длине образца было монотонным.

Толщину окрашенного слоя оболочки измеряли с помощью микроскопа.

Как видно из таблицы толщина диффузионно окрашенного слоя монотонно изменяется по длине оболочки. На участке оболочки длиной около 13 см толщина окрашенного слоя уменьшается в 9 раз.

Формула изобретения

Отособ модификации полимерных материалов, включавший обработку их поверхности в

В табл. 2 приведено изменение толщины . крашенного слоя по длине оболочки, обработанной по предлагаемому способу в течение 60 мин. (отсчет длины оболочки от верхнего края), Таблица 2 среде, содержащей модификатор, о т л и ч а ю. шийся тем, что, с целью создания перемен ной степени модификации по длине изделия, его обрабатывают в среде модификатсоа имеющей перепад температуры.

Источники инфорьиции, принятые во внимание при зкспертизе:

I, Авторское свидетельство СССР Я 367121, кл. В 29 Р 7/24, 1972.