Полимерная композиция

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

00954406

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено14.04.81 (21) 3300108/23-05 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30,08.82.Бюллетень ¹ 32 (51 ) М Ктт 3

С 08 L 23/06 государственный комитет (:(:СP но делан июбретений и открытий (53} УДК678. 742. ,2.048(088.8) Дата опубликования описания 30.08.82

С.Ф.Наумова, М.B.Áàëûêèíà, Н.К.Дуобинис, P.И.Кавалюнас и В.Н.Исакович (72) Авторы изобретения

l"

Институт физико-органической химии AH Бел усской CCP и Каунасский политехнический институт им.. .Снечкуса (71) Заявители 1 (54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ-.

-(н, — н- о)и н - н- н, /

0 где п = 2-4.

Изобретение относится к полимерной композиции на основе полиэтилена, которая может быть использована для приготовления стабилизированных против теплового и светового сгарения светлоокрашенных рецептур полиэтилена и для стабилизированных композиций полиэтилена электротехнического назначения, в том числе в кабель- 10 ной промышленности.

Известны полимерные композиции на основе полиэтилена, включающие стабилизаторы на основе олигомеров ароматических эпоксипропиламинов (11 .

Однако указанные олигомеры эффективны только против термоокислительного старения.

Наиболее близкой к предлагаемой является полимерная композиция,включающая полиэтилен и полиэтиленфениламинометилоксиэтилен (ПЭФЭ) в качестве стабилизатора против термоокислительного старения полиэтилена (2) .

Однако ПЭФЭ недостаточно эффектиьен как стабилизатор против светового старения полиэтилена, а для стабилизации полиэтилена против теплово-. го старения требуется вводить ПЭФЭ в количестве 0,5-0,7% от массы полиэтилена.

Цель изобретения — повышение ингибирующей эффективности против термоокислительного и светового старения полиэтилена.

Поставленная цель достигается тем, что полимерная композиция, включающая полиэтилен и олигомерный стабилизатор, в качестве олигомернРго стабилизатора содержит полифенил-2-нафтиламинометилоксиэтилен при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Полиэтилен 99,5-99,7

Полифенил-2-нафтиламинометилоксиэтилен 0,3-0,5

Полифенил-2-нафтиламинометилоксиэтилен (ПФНФЭ) получают путем полимеризации фенил-2-нафтиламиноэпоксипропана.в массе под действием КОН по следующей схеме

954406

Реакцию проводят по и звестной и .тодике

Пример 1. Получение ПФНФЭ.

B трехгорлую колбу емкостью 50 мл с мешалкой, хлоркальциевой трубкой и штуцером для пода и азота загружают 20 г (1-фенилнафтиламино-2,3-эпоксипропана) свежеперегнанного мономера. Колбу погружают в глицерино— вую баню и выдерживают при 140 С в те ение 5 мин при инт HcHBHoM пере- 10 мешивании. Затем, не выключая мешалки, загружают 0,6 г таблетированного

85% †но KOfi. После диспергирования катализатора (30 c) проводят полимеризацию при интенсивном перемешива- 15 нии в течение 4 ч при 140 С. После этого реакционную массу охлаждают, растворяют в 40 мл толуола, добавляют 3 мл СН СООН и перемешивают 0,5 ч.

iiåcðãàHè÷åcêèé осадок (СН СООН) от- 20 фильтровывают через бумажный фильтр, а ЛФНФЭ осаждают из фильтрата в гексан или петролейный эфир, отфильтровывают через стеклянный фильтр с пористостью 100 и высуши25 вают в вакууме до постоянного веса.

Выход 16,6 г (83,0%). ПФНФЭ вЂ” светлый, желтоватый порошок, хорошо растворимый в ароматических и хлорированных углеводородах, ацетоне,тетрагидрофуране (ТГФ) и диметилформамиде. Молекулярная масса ПФНФЭ определена методом гель-проникающей хроматографии и равна 1720.

Олигомер ПФНФЭ обладает эффективным стабилизирующим действием против термоокислительного и светового старения полиэтилена. Он хорошо совмещается с полиэтиленом, не выпотевает (не выцветает) при хранении и не улетучивается в процессе переработки или40 под действием высоких температур, а при длительном вальцевании полиэтилен не меняет цвета. Способ введения

ПФНФЭ на вызывает технологических затруднений и может быть осуществлен 45 на вальцах или в других смесителях.

Пример 2. Олигомерный стабилизатор ПФНФЭ вводят в полиэтилен низкой плотности в количестве 0,30,5% от массы полиэтилена. Смешение проводят в смесителе Венбери емкостью

1800 мл при 130-135 С в течение 4

5 мин. Полученные образцы стабилизированных комбинаций проверяют на термоокислительное старение вальцеванием при 160 С на вальцах с фрикцией 1,2 мм и зазором между валками 0,2 мм. Массу вальцуют в течение 8-16 мин при 160 C.

Из вальцованных различное время смесей готовят прессованием образцы для физико-механических испытаний, определения тангенса угла диэлектрических потерь и индекса текучести рас--. плава. Для сравнения в таких же условиях испытана композиция полиэтнл - 65 на, -.аб илизированная ПЭФЭ (по прототину). Результаты изменения свойств композиций полиэтилена, стабилизированных ПФНФЭ, в процессе вальцевания при 160аC представлены в табл. 1. В табл. 1 приведены также данные по изменению свойств композиций, стабилизированных ПЭФЭ (по прототипу).

Как видно из табл. 1, образцы полиэтилена, стабилизированные ПФНФЭ, обладают более высокой ингибирующей эффективностью. Так, при введении в полиэтилен 0,3 — 0,5% от массы поли— этилена предлагаемого олигомерного стабилизатора ПФНФЭ композиции полиэтилена сохраняют свои первоначальные свойства, в частности относительное удлинение, индекс текучести расплава, тангенс угла диэлектрических потерь, после вальцевания при 160"C в течение 12-16 ч. Композиции полиэтилена, стабилизированные 0,3% от массы полиэтилена полиэтилфениламинометилоксиэтиленом, не обеспечивают стабилизирующее действие против термоокислительного старения в этих условиях даже в течение 8 ч.

Предлагаемая стабилизированная композиция ПФНФЭ имеет низкий тангенс угла диэлектрических потерь, что имеет важное значение при производстве полиэтилена электротехнического назначения.

Композиции полиэтилена, стабилизированные ПФНФЭ и ПЭФЭ, испытаны на стойкость против светового crapeния. Композиции полиэтилена, стабилизированные ПФНФЭ и ПЭФЭ, исследуют путем выдержки мх в камере, в центре которой установлена ртутно-кварцевая лампа ПРК-2М. Внутри камеры вращается барабан со скоростью 10 об/мин.

Испытуемые образцы закрепляют с помощью прижимных планок на внутренней поверхности барабана на расстоянии

200 мм от лампы. Температуру воздуха внутри камеры на уровне образцов поддерживают при 50+5 С, а освещенность поверхности образцов, измеренная по прибору люксметру l0-6, 20000+50 лк. Облучение проводят при исправно действующей приточно-вытяжной вентиляции. После облучения образцы полиэтилена с введенными стабилизаторами ПФНФЭ и ПЭФЭ испытывают на морозостойкость при -70 С. Результаты испытаний по световому старению стабилизированных композиций полиэтилена представлены в табл. 2.

Как видно из приведенных в табл. данных, ПФНФЭ является эффективным светостабилизатором полиэтилена.

Так, композициям ПФНФЭ полиэтилена, стабилизированным 0,3-0,5% от веса ПЭ, обеспечивается светостойкость в течение 150-240 ч облучения.

>54406 дукционному периоду окисления при

200вС и давлении кислорода

300 мм рт.ст.. В этих же условиях исследуют эффективность ингибирую20

Таблица1

Изменение свойств композиций полиэтилена (ПЭ) низкой плотности в процессе ускоренного термоокислительного старения

Тангенс угла диэлектрических потерь, tgВ 101

Стабилизатор, весовой

Ъ к полиэтилену

Индекс текучести расплава, г/10 мин

Предел текучести, кгс/см

Продолжительность вальцевания,ч

Относительное удлинение,З

Предел прочности кгс/см

Композиция

ПЭ 10803-020

1/16

1/16

1;6

110

100 54

95 220

117 630

Не течет

ПЭ 10803-020+полифенил-2-нафтилами— нометилоксиэтилен

140

2,2

1,5

131

108

580

0,3

2,5

1,6

108

500

1/16

19,0

1,5

1,7

1,5

1,8

1,6

6,3

1 05

1,0

130

Не течет

613

129

2,26

117

620

2,34

0,5

601

117

2,38

98

650

119

1/16

2,37

2,06

550.126

115

ПЭ 10802-020+полизтилфенилами нометилоксиэтилен

112

540

125

Не течет

568

108

137

1/16

2,13

2,2

570

101

130

568

106

1 20

1,60

127

2,2

570

127

107

2,18

Композиция полиэтилена, стабилизированная 0,3% ПЭФЭ от веса полиэтилена, не обеспечивала светостойкость при облучении лампой ПРК-2М в течение 150 ч, а композиция полиэтилена, стабилиэированная 0,5Ъ от веoë ПЭФЭ полиэтилена, обеспечивала светостойкость при облучении лампой

ПРК-2М только в течение 150 ч.

Пример 3. Эффективность ингибирующего действия против термоокислительного старения полиэтилена высокой плотности, стабилизированного палифенил-2-нафтиламинометилоксиэтиленом (ПФНФЭ), оценивают по инщего действия против термоокислительного старения полиэтилена высокой плотности, стабилизированного полиэтиленфениламинометилоксиэтиленом (ПЭФЭ) по прототипу.

В табл. 3 представлены данные по ингибирующей эффективности против термоокислительного старения полиэтилена высокой плотности, стабилизированного олигомерными стабилизаторами ПФНФЭ и ПЭФЭ.

Как видно из данных таблицы, полифенил-2-нафтиламинометилоксиэтилен является высокоэффективным ингибитором против термоокислительного старения полиэтилена высокой плотности. По своей ингибирующей эффективности ПФНФЭ превосходит олигомерный стабилизатор ПЭФЭ (по прототипу) в десять раэ.

Сочетание в одном олигомерном соединении тспмо- и светостабилиэирующих функций является важным преимуществом предлагаемого для стабилизации полиэтилена олигомерного стабилизатора ПФНФЭ против теплового и светового старения по сравнению с применяемыми на практике термо- и светостабилизаторами, так как упрощается технология производства композиций, достигается экономическая выгода за счет уменьщения количества вводимых стабилизаторов.

Таким образом, представленные данные показывают, что разработана эффективная стабилизированная композиция полиэтилена против теплового и светового старения с использованием олигомерного стабилизатора

ПФНФЭ.

Предлагаемая стабилизированная композиция может найти примЕнение в электротехнической прожлаленнбсти и при изготовлении композиций против теплового и светового старения.

954406

Т а б л и ц а 2

Эффективность ингибирующего действия в процессе светового старения композиций полиэтилена, стабилизированного оли гомерами

ПФНФЭ и ПЭФЭ

Продолжительность облучения лампой

ПРК-2М, ч

Испытания на морозостойкость образцов при — 70 с после облучения

Композиция

Примечание

ПЭ 10802-020

Исходный

Выдерживает

Не выдерживает

Выдерживает

150

ПЭ 10802-020+0,3% к весу ПЭ

Исходный

150

200

Не выдерживает

240

ПЭ 10802-020+0,5% к весу ПЭ

Выдерживает

Исходный

150

200

240

Исходный

ПЭ 10802-020+0, 3% к весу ПЭ

Не эффективен

Выдерживает

Не выдерживает

150

200

ПЭ 10802-020+0,5% от веса ПЭ/ПЭФЭ

Эффективен как светостабилизатор в концентрации 0,5% к весу ПЭ при облучении в течение

150 мин

Выдерживает

Исходный

150

200

НЕ выдерживает

240

Т а б л и ц а 3

Концентрация ингибитора, в % к весу поли этилена ндукционный пеиод окисления ри 200 С, давлео ии кислорода

00 мм рт.ст.

Композиция

0,5

30 мин

Полиэтилен высокой плотности + полифенил-2-нафтиламинометилоксиэтилен

Полиэтилен высокой плот- 0,5 ности + полиэтилфениламинометилоксиэтилен

Окисляется без индукционного периода

45 мин формула изобретения

Полимерная композиция, включающая полиэтилен и олигомерный стабилизаЭффективен как светостабилизатор в концентрации 0,3% к весу ПЭ при облучении в течение 150 ч

Эффективен как светостабилизатор в концентрации

0,5% к весу ПЭ при облучении более

240 ч. тор, отличающаяся тем, что, с целью повьнаения ннгибирующей эффективности против термоокислительного и светового старения, в качест954406

Составитель В. Балгин

Техред М.Рейвес Корректор Н. Король

Редактор Ю. Середа

Заказ 6364/21 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ве олигомерного стабилизатора îíà содержит полифенил-2-нафтиламинометилоксиэтилен при следукщем соотношении компонентов, мас.%:

Полиэтилен 99,5-99,7

Полифенил-2-нафтиламинометилоксиэтилен О, 3-0,5

Источ ни ки и нформации, принятые во внимание при экспертизе

1. Наумова С.Ф. и др. Влияние структуры олигомеров ароматических эпоксипропиламинов на ингибирукнцую эффективность стабилизации полиэтилена. Известия АН ССР, 1981, 9 1, Сер. хим.наук, с. 118.

2. Авторское свидетельство СССР

9 881199112299, кл. С 08 L 23/06, 1979 (прототип).