Способ стабилизации полиметилметакрилата

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскни

Социапистчческих

Респубпнк

«««647318 (61) Дополнительное к авт. свил-ву(22) Заявлено 020276 (21) 2320158/23-05 с присоединением заявки №вЂ” (23) Прдоритет(51) М. Кл.

С 08 3 7/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК678. 744. .335.048 (088.8) Опубликовано15.0279. Б«о.«лете««ь № 6

Да«а опубликования описания 1502,79 (72) Авторы изобретения

A.À.Øòópìàí, В.Л.Авраменко и В.Е.Бекетов (7 l ) Заявитель

Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И.Ленина (54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ПОЛИМЕТИЛМЕТАКРИЛАТА

Изобретение относится к области переработки пластмасс, а именно полиметилметакрилата, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для повышения долговечности полимерных изделий, В процессе эксплуатации полимерных изделий под влиянием различных внешних воздействий (свет, тепло, нагрузки, агрессивные среды) происхо- 10 дит их старение. Старение представляет собой ухудшение комплекса свойств полимерных изделий: химических (деструкция, снижение молекулярной массы, процесс образования трехмер- «в ной структуры); физических (появление микротрещин на поверхности изделий, ухудшение прозрачности, увеличение ползучести и хладотекучести).

Для предотвращения процессов сгарения или их замедления в современной технологии переработки пластмасс широко используется стабилизация.

Известны способы стабилизации полимерных изделий либо путем введения в расплав полимера стабилизирующих добавок, либо механическим перемешиванием мвлкодисперсного стабилизатора с гранулами полимера, либо диффузионным введением стабилизатора в поверхностный слой иэделия (1) .

Известные способы стабилизации улучшают химические свойства полимеров, предотвращая развитие деструктивных процессов, однако сопровождаются снижением механических свойств полимерного изделия, так как стабилизатор в данном случае играет роль инертного наполнителя .

Ближайшим из числа известных является способ стабилизации полимеров путем их поверхностной обработки диффузионно-стабилизирующей системой, состоящей из 4-6 вес.ч тио.мочевины (стабилизатор), 4-6 вес.ч. глицерина (пластификатор), 8892 вес.ч. воды (растворитель стабилизатора), и последующей термичесКой обработкой иэделий (2). Однако этот способ стабилизации сопровождается снижением долговечности полимерных изделий. Это обусловлено тем, что на поверхности любого полимерного изделия всегда имеются дефекты (микро- и макротрещины,полосы, включе-ния и др.). Обязательным условием является использование растворителей стабилизаторов, не растворяющих полимер. Такое ограничение приводит к тому, что растворитель стабилизатора, 647318 дМфундируя в поверхностный слой по33имерного иэделия, не способен эаплавлять и33и растворять имеющиеся дефекты, а наоборот вызывает их рас.клинивание, в результате чего сразу после стабилизации эначитсльно повышается дефармируемасть полимерного изделия и понижается его прочность.

Повышение же деформируемости полимерного изделия и снижение его прочности, как известна, обуславливает снижение долговечности полимерного 10 иэделия. Недостатком известного ссяасаба является также длительность процесса и нетехнологичность: процесс стабилизации может длиться ат 10мин да ч, а термическая обработка при )5

130 С -- в -, .-1ение 1 ч. Разогрев до треб .:: †. - ай температуры осуществляется са с:;арастью 3 C/ìèí, т.е. да достижения температуры 130 С требуется еще 43 мин, а процесс охлаждения осу- ф) ществляется са скоростью 1 С/мин, T.е. для охлаждения иэделия да комнатной температуры необходимо 110 мин.

В общей сложности термоабработка занимает около 4 ч. Поскольку процесс термоабрабатки ведут в дизельном масле, -.o возникает необходима::òü =-: проT-èðêB изделии, =то порождает нетехноло".è÷íoñòü процесса.

11=-лью I33o6pBTQIIH!l 3вляется увеличение долговечности иолиметилметакрила30 та и упрощение технологии стабилизации.

Поставленная цель достигается тем, чта в качестве растворителя стабилизатора берут растворитель, параметр растворимости катарага равен пара35 метру растворимости палиметилметас крилата, а процесс ведут при 80-85 С в ;-.ечение 3-4 мин с последующей выдержкой иэделия при комнатной температуре до полногo удаления растворителя °

Способ осуществляют следующим образам: в сосуд загружают растваритель, растворяющий не талька стабилизатор, на и вызывающий интен=ивное растворение палиметилметакрилата. Выбор такого растворителя обеспечивается учетам равенства параметра растворимоcòè растворителя и параметра растворимости палиметил50 мета.<рилата. Загрузку растворителя производят из расчета б-8 мл на

1 см поверхности полимерного изде2 пия. Сюда же вводят требуемое колиr3r чество стабилизатора. Содержимое тщательна перемешивают до полного растворения стабчлиэатора. Затем полученную диффузиояно-стабилизирующую систему разогревают да 80-85 нагружают в нее полимерное иэделие 60 и выдерживают ега в течение 3-4 мин.

Использование растворителей стабилизатора, вызывающих интенсивное растворение стабилиэируемого изделия, Обеспечивает быстрое Образование на 88 поверхности иэделия раствора полимера, характеризующегося высокой тер— мадинамической устайчивсстью. В результате этого образовавшийся раствор полимера заплавляет и склеивает имеющиеся на поверхности изделия дефекть:, чта приводит к значительному увеличению долговечности полимерного изделия. Температурные условия процесса и образование на поверхности иэделия раствора полимера обеспечивают быструю диффузию растворенного стабилизатора в поверхностный слой иэделия, что значительно сокращает время технологического процесса.

Выдержка иэделий в течение 3-4 мин в сочетании с интенсивным растворением поверхности полимерного иэделия и температурными условиями процесса приводит к образованию на поверхности иэделия после ега извлечения иэ диффуэианна-стабилизирующей системы плотной защитной пленки из продуктов взаимодействия полимера и растворителя, в которой равнсмерно распределен стабилизатор. Образовавшаяся на поверхности пленка прочно удерживает стабилизатор, т.е. в данном случае проявляется E силу известных причин адгезионнае взаимодействие стабили=-атора и растворяемого полимера. Этот факт приводит к повышению эффективности стабилизации. Мигрировать связанный таким образом стабилизатор не может и в процессе эксплуатации исключается повторная подпитка.

Повышение эффективности стабилизации и увеличение долговечности в процессе самой стабилизации делают ненужной термическую обработку полимерного изделия, что значительно упрощает технология:еский процесс стабилизации.

Извлеченные после трех-четырехминутной выдержки голимерные изде-яия выдерживают прк комнатной темlkepBType до полного удаления растворителя с поверхнос" è изделия,В процессе выдержки происходит закрепление дастигнутога эффекта. Зона стабилизации охватывает глубину изделия в 500-600 мкм, т.е. распространяется на глубину залегания опасных поверхностных дефектов. Размерная стабильность изделий не нарушается в силу взаимной компенсации процессов сорбция-десорбция растворителя. Рекомендуемый температурный интервал проведения процесса характеризуется тем,. что именно в этой области температур у полимера резко увеличивается подвижность макрамолекул в поверхностном слое изделия, благодаря чему никогда не происходит обратного явления, т.е. снижения долговечности изделия, Пример 1. Приводят диффузионную стабилизацию изделий из по647318

Исходные (неста билиэированные) образцы абилизированные по примеру, М

Долговечность при нагрузке 6,5 кг/mPч

2,9

3,0

3,1

Разрушающее напряжение при изгибе, кгс/см г

651

490

664

756

Ударная вязкость, кгс ° cM/cM

7,0

8,07 13,0

12,0

Миграция стабилизатора в воду

Не наблюдается

Формула изобретения

Составитель В.Балгин

Редактор Л.Новожилова Техред М.Борисова КорректорД.Мельниченко

Тираж 584 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 244/21

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4 лиметилметакрилата. Растворитель— н-амиловый спирт. Стабилизатор — диметил-ди-(п-фениламинофеноксисилан).

Концентрация стабилизатора 0,1%. Параметр растворимости полиметилметакрилата-9, н-амилового спирта

9 (кал/cd) .

Пример 2. Температура 85ОС, время выдержки 4 мин. Проводят диффузионную стабилизацию полиметилметакрилатных изделий. Растворитель

Как видно из приведенной таблицы, стабилизация иэделий по предлагаемо- 30 му способу приводит к значительному увеличению их долговечности и повышению эффективности стабилизации.

Таким образом, использование пред- 35 лагаемого способа диффузионной стабилизации полимерных изделий обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: а)повышение долговечности (в сред- 40 нем на 50-60%), что ведет к экономии полимерных материалов; б) получение повышенной эффективности стабилизации, в результате чего исключается необходимость вто- 45 ричной подпитки; в) значительное сокращение времени технологического процесса, что обеспечивает большую производительность труда; 50

r) устранение термической обработки изделий после стабилизации, что значительно сокращает производственный цикл. н-бутиловый эфир уксусной кислоты.

Стабилизатор — иэоэтилтетрагилрофталевый ангидрид. Концентрация стабилизатора 0,1 t. Параметр растворимости растворителя 9 (кал/см)!

Пример 3. То же, что и в примере 2. Стабилизатор — трифениловый эфир фосфорной кислоты.

В таблицу сведены данные, характеризующие достигаемый эффект.

Способ стабилизации полиметилметакрилата путем поверхностной обработки его раствором стабилизатора в растворителе, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что,,с целью повышения долговечности полиметилметакрилата и упрощения технологии стабилизации, в качестве растворителя стабилизатора используют растворитель, параметр растворимости которого равен параметру растворимости полиметилметакрилата, а обработку ведут при 8085 С в течение 3-4 мин с последующей выдержкой при комнатной температуре до полного испарения растворителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Фойгт И. Стабилизация синтетических полимеров против действия света и тепла. Л., Химия, 1972, с.354.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 427033, кл. С 08 Ь 17/00, 1972.