Полимерная композиция

 

Использование: полимерная композиция для получения пленки, тары, товаров бытовой химии, профилированных изделий, покрытий для теплиц и парников. Сущность изобретения: композиция включает, мас.ч.: поливинилхлорид 100,0; металлсодержащий стабилизатор 0,5-6,0; сложный эфир дикарбоновой кислоты и высших жирных спиртов фракции C₁₆-C₂₀ 0,1-5, а также дополнительно может содержать 0,2-0,9 мас.ч. сернокислого бария и 0,05-3,60 мас.ч. двуокиси титана. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к составу полимерной композиции на основе поливинилхлорида (ПВХ), применяемой, например, для получения пленки и тары под пищевые продукты и лекарственные средства, товаров бытовой химии с повышенной водостойкостью, прозрачностью и цветостойкостью, для получения светотехнических пленок, устойчивых к светотепловому воздействию, а также для экструзионных прозрачных профилированных листов для складских помещений и сооружений для теплиц и парников с повышенной стойкостью к короблению.

Известно, что ПВХ-материалы широко используют для упаковки различных жидких продуктов, в том числе, содержащих воду. Так в ПВХ-пленку упаковывают такие пищевые продукты как сметану, майонез, повидло и т.д. В экструзионно-выдувную тару заливают воду, соки, вина, пиво. Кроме того, упаковывают шампуни, отбеливатели и другие технические жидкости, содержащие воду.

При контакте с водосодержащими продуктами часто происходит помутнение ПВХ-материала и ухудшение внешнего вида упаковки, снижение ее физико-механических свойств. Потеря светопропускания помутнение материала зависит от состава рецептуры.

Известно, что пластификаторы и другие добавки в ПВХ-композиции могут увеличивать водопоглощение материала и тем самым приводить к его помутнению.

Изменение цвета также является одним из важнейших факторов, обувлавливающих во многих случаях ухудшение внешнего вида изделий и снижение срока эксплуатации материалов из ПВХ. Известно, что характерным признаком деструкции ПВХ при нагревании является прогрессирующее потемнение его окраски: от бесцветного до темно-коричневого цвета. Эффект по показателю цветостойкости связан с длительностью сохранения полимером начальной окраски.

Устойчивость пленок светотехнического назначения к светотепловому воздействию, в баллах, определяют по изменению цвета пленок после воздействия ультрафиолетового облучения в течение 25 ч под лампой ДРТ-1000 по методике, приведенной в ТУ 6-01-1290-84. Пленка считается выдержавшей испытание на светостойкость под лампой ДРТ-1000, если изменение цвета составляет не менее IV баллов (V баллов едва заметное изменение цвета, IV балла - незначительное, III балла значительное, II сильное изменение, I балл - полная потеря основного цвета).

Кроме того, сквозь пленки не должна быть видна нить зажженной лампы накаливания мощностью 60-100 Вт. Это может быть достигнуто введением в состав полимерной композиции наполнителей: для I группы 0,05-0,1 мас.ч. двуокиси титана (TiO₂) и 0,6-0,9 мас.ч. сернокислого бария (BaSO₄), для II группы 0,5-0,9 мас. ч. TiO₂ и 0,2-0,4 мас.ч. BaSO₄, для III группы: 3,2-3,6 мас.ч TiO₂. Способность образцов к короблению при эксплуатации отражает анизотропия задержанной деформации. Чем меньше анизотропия, тем меньше коробление образца.

Известна полимерная композиция, включающая, мас. 90-96,75 ПВХ; 1-5 сложного эфира бутилового или октилового спиртов и двухосновных насыщенных или ароматических кислот C₆-C₁₀, 0,25-3 глицерина или моноолеата глицерина и остальное термостабилизатор. Композиция применяется, например, для получения тары, листов и пленок различного назначения. Цветостойкость композиции 50-60 мин.

Известна полимерная композиция, включающая, мас.ч. 100 ПВХ; 1-3 термостабилизатора и 0,1-3 смазки 6-бензоиламидокапроновой кислоты. Композиция применяется для получения листов, пленок. Цветостойкость композиции 100 мин.

Известна также полимерная композиция, применяемая, например, для получения пленок и листов. Композиция содержит, мас.ч. 100 ПВХ; 1-3 термостабилизатора и 0,5-3 смазки неполного эфира диэтиленгликоля и синтетической жирной кислоты C₁₇-C₂₀, модифицированного 0,8-1,5% цинковой соли синтетической жирной кислоты C₁₇-C₂₀. Цветостойкость композиции 75-180 мин.

Водостойкость полимерных композиций составляет 0,38-0,48, прозрачность композиций не превышает 75-78% анизотропия задержанной деформации 55-68% Из указанных полимерных композиций невозможно получить пленки светотехнического назначения с определенным комплексом светотехнических характеристик, устойчивых к светотепловому воздействию.

Известна полимерная композиция для получения жестких светотехнических пленок I и II светотехнических групп. Полимерная композиция содержит, мас.ч. 100 ПВХ; 2-6 термостабилизатора; 0,2-0,9 BaSO₄ и 0,1-0,9 TiO₂. Устойчивость пленок к светотепловому воздействию под лампой ДРТ-1000 в течение 25 ч составляет III-IV балла.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является полимерная композиция, включающая, мас.ч. 100 ПВХ; 1-5 металлсодержащего термостабилизатора и 0,5-5 смазки метакрилата 2-окси-метилбицикло-(2,2,1)-гепт-5-ена или 1,7,7-триметилбицикло-(2,2,1)-гептил-2-метакрилата. Композиция применяется для получения пленок и листов различного назначения. Водостойкость (степень помутнения) полимерной композиции составляет 0,33 0,38, прозрачность 79 - 81% цветостойкость 200 250 мин, анизотропия задержанной деформации 50 53% (см. табл. 1 пример 56, табл.3 пример 106).

Известно, что метакрилат-2-оксиметилбицикло-(2,2,1)-гепт-5-ена в количестве 0,5 10 мас.ч. использован в составе полимерной композиции, включающей, мас. ч. 100 ПВХ, 3-6 металлсодержащего стабилизатора, 3,2 3,6 двуокиси титана или смеси 0,05 0,9 двуокиси титана с 0,2 0,9 сернокислого бария. Полимерная композиция применяется для изготовления светотехнических пленок I, II и III групп. Устойчивость пленок указанных светотехнических групп к светотепловому воздействию под лампой ДРТ-1000 в течение 25 ч составляет IV-III балла (см. табл.2 пример 90).

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение водостойкости (степени помутнения после экспозиции в воде) при сохранении прозрачности и цветостойкости, повышение устойчивости к светотепловому воздействию, а также уменьшение анизотропии задержанной деформации полимерных композиций.

Для этого полимерная композиция, включающая ПВХ, металлсодержащий термостабилизатор и смазку, в качестве смазки содержит сложный эфир дикарбоновой кислоты и высших жирных спиртов фракции C₁₆-C₂₀ при следующем соотношении компонентов, мас.ч. ПВХ 100; металлосодержащий термостабилизатор 0,5 6; сложный эфир дикарбоновой кислоты и высших жирных спиртов фракции C₁₆-C₂₀ 0,1 5.

Дополнительно полимерная композиция содержит 0,2 0,9 мас.ч. BaSO₄ и 0,05 3,6 мас.ч. TiO₂.

В качестве ПВХ полимерная композиция содержит ПВХ суспензионный марки С5868ПЖ, С6358М (ГОСТ 14332-78), ПВХ блочный марки М-6479У (ТУ 6-01-678-84).

Металлсодержащий термостабилизатор: октилоловомеркаптид (OTS-17, фирмы Грейц-Делау, Германия, стандарт ДС N 79-1), смесь стеарата бария (CтBa ТУ с-09-4139-75) и стеарата кадмия (CтCd, ТУ 6-09-41964-75), трехосновной сульфат свинца (ТОСС, ТУ 6-09-4098-75), смесь стеарата кальция (CтCa ТУ 6-14-722-76) и стеарата цинка (CтZn ТУ 69-09-3567-75), кальциевая и цинковая соли бензолсульфонил-6-амидогексановой кислоты (БАК-К и БАК-Ц ТУ 6-22-0205603-8-86), BaCS-20-Ba-Cd комплексный стабилизатор, фирмы Грейц-Делау, Германия, стандарт ДС N 69-6, тиогликолят дибутилоловомеркаптид (ТД) той же фирмы, комплексный стабилизатор, включающий, мас. 82 Ba-Cd-Zn (1:2:0,02) соли на основе синтетической жирной кислоты (СЖК) фракции C₁₇-C₂₀ и стеариновой кислоты; 5,5 глицерина; 5,5 ксилитана; 5,5 алкилфеноксипропеноксида М.М. 262,38; 1,5 дифенилолпропана (КС).

Комплексный стабилизатор КС указанного выше состава получают следующим образом. В лабораторный смеситель емкостью 0,5 дм³ загружают воду, 60 г стеариновой кислоты, 60 г СЖК C₁₇-C₂₀, 1,5 г ZnO и 11 г CdO. Включают обогрев, перемешивание и при температуре 80 90^oC выдерживают до изменения цвета реакционной массы от коричневой до розовой или белой с кремоватым оттенком. Затем загружают 42 г Ba(OH)₂ и выдерживают еще 1 ч при температуре 90 100^oC до кислотного числа не более 3 мг KOH/г продукта, после чего загружают 3,0 г дифенилолпропана, 11,0 г ксилитана, 11,0 г алкилфеноксипропеноксида и 11,0 г глицерина, массу перемешивают 30 мин, охлаждают, размалывают и выгружают. Получают 18 г продукта в виде однородной кристаллической массы от белого с кремовым оттенком до розового цвета. Выход в расчете на сухую массу 98% Сложный эфир дикарбоновой кислоты (фталевой ЭФ, адипиновой ЭА, себациновой ЭС, малеиновой ЭМ) и высших жирных спиртов фракции C₁₆-C₂₀ получен следующим образом. В реактор, снабженный мешалкой и ловушкой Дина-Старка, загружают 1,7 моль высших жирных спиртов фракции C₁₆-C₂₀, 0,83 моль или фталевого ангидрида, или адипиновой кислоты, или себациновой кислоты, или малеиновой кислоты, и 3% от реакционных продуктов кислотного катализатора. Затем смесь нагревают при 60^oC в течение 3 ч и добавляют циклогексан.

Содержимое реактора продолжают нагревать до полного отделения реакционной воды в ловушке Дина-Старка. По окончании процесса реакционную массу промывают 5-20% -ным раствором гидроксида натрия и водой. После удаления растворителя получают соответствующий целевой продукт с выходом 92 94% кислотное число 0,45 мг KOH/г, плотность при 80^oC 0,750 0,875 г/см³.

В составе полимерных композиций указанные продукты ранее не применялись.

BaSO₄ используют по ГОСТ 3158-75, TiO₂ по ГОСТ 9808-84.

Авторам не известны технические решения, имеющие признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое техническое решение от прототипа, а именно: не известны ПВХ-композиции, содержащие в своих составах компонент ЭФ или ЭА, или ЭС, или ЭМ. Это позволяет сделать вывод о новизне предлагаемой полимерной композиции.

Анализ других известных полимерных композиций показал, что признак, отличающий заявляемое техническое решение, не выявлен и в этих изобретениях, а такие свойства, проявляемые предлагаемой полимерной композицией, как водостойкость и устойчивость к светотепловому воздействию, превосходят аналогичные свойства у известных технических решений. Это позволяет, по мнению авторов, сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень" (см. табл.1 примеры 1 55 и табл.2 примеры 57 89).

Пример 1. 100 мас.ч. ПВХ С5868ПЖ, 0,5 мас.ч. OTS-17 и 0,1 мас.ч. ЭФ смешивают в турбосмесителе при температуре 80 85^oС в течение 15 30 мин при скорости 1450 об/мин.

Композицию вальцуют на лабораторных вальцах при 160^oC в течение 5 мин. Из полученного листа вырезают квадраты и прессуют их в пластины толщиной 1 мм при 170^oC. Пластины исследуют на светопропускание по ГОСТ 15875-80, затем эти образцы помещают в дистиллированную воду на 3 сут и вновь определяют их светопропускание. Берут отношение значений светопропускания ПВХ-материалов после и до экспозиции в воде, которое указывает на степень помутнения ПВХ и характеризует водостойкость ПВХ-материала.

Для определения цветостойкости из композиции вальцуют при 160^oC в течение 5 мин образцы пленок 5x20x0,5 мм, помещают их в термокамеру с циркулирующим воздухом при 80^oC и через определенные промежутки времени извлекают образцы и визуально определяют изменение цвета пленки.

Примеры 2 55 по предлагаемому изобретению, пример 56 для сравнения. Составы и свойства полимерных композиций приведены в табл.1. Способ приготовления композиций и методы их испытаний аналогичны примеру 1.

Из приведенных в табл. 1 данных видно, что использование в составе предлагаемой ПВХ-композиции 0,1-5 мас.ч. сложного эфира дикарбоновой кислоты и высших жирных спиртов фракции C₁₆-C₂₀ при определенном соотношении металлсодержащего термостабилизатора увеличивает водостойкость: степень помутнения образцов после экспозиции в воде составляет 0,81-0,94, при этом светопропускание 79-96% цветостойкость 190-245 мин. При уменьшении содержания компонентов композиции цветостойкость составляет 150-180 мин. При увеличении содержания компонентов наблюдается их несовместимость.

Пример 57. 100 мас.ч. ПВХ М-6479Y, 1,5 мас.ч. BaCS-20, 0,05 мас.ч. TiO₂, 0,6 мас.ч. BaSO₄ и 0,5 мас.ч. ЭФ перемешивают в смесителе при 85-90^oC в течение 20 мин. Затем композицию вальцуют при 165^oC в течение 10 мин в пленку толщиной 0,550,05 мм и из пленки вырезают квадраты со стороной 601 мм. Устойчивость к светотепловому воздействию под лампой ДРТ-1000 определяют по методике, приведенной в ТУ 6-0101290-84. Испытание 3-х образцов, имеющих форму квадрата со стороной 601 мм, проводят при облученности образцов 25050 Вт/м² при температуре на поверхности образца 505^oС в течение 25 ч. Контроль облученности проводят не менее одного раза за время испытаний, контроль температуры каждые 3 ч. Контрольные образцы и образцы после светотеплового воздействия помещают на лист белого ватмана и визуально сравнением их цвета определяют светостойкость по пятибальной шкале.

Примеры 58-89 по предлагаемому изобретению.

Пример 90 для сравнения. Составы и свойства полимерных композиций приведены в табл. 2. Способ приготовления композиций и методы их испытаний аналогичны приведенным в примере 57.

Из приведенных в табл. 2 данных видно, что использование в составе полимерных композиций светотехнического назначения компонентов ЭФ и ЭМ при определенном соотношении всех компонентов композиции повышает устойчивость пленок к светотепловому воздействию под лампой ДРТ-1000 в течение 25 ч.

Физико-механические показатели композиций: предел текучести при растяжении 45-52 МПа; относительное удлинение при разрыве 80-120% Пример 91. 100 мас. ч. ПВХ С5868ПЖ, 1,5 мас.ч. OTS-17 и 0,6 мас.ч. ЭФ перемешивают в смесителе при температуре 70-100^oC в течение 5 мин. Затем на экструдере при температуре по зонам 144-151^oC получают лист 200х1,5 мм. Величину задержанной деформации образца в продольном и поперечном направлениях определяют из кривой усадки, полученной в интервале температур 20-250^oC при скорости нагрева 5^oC/мин по формуле где l_o длина образца при 250^oC; l_к длина образца при 20^oC.

Разность величин задержанной деформации в продольном и поперечном напряжениях анизотропия задержанной деформации.

Примеры 92-105 по предлагаемому изобретению.

Пример 106 для сравнения. Составы и свойства полимерных композиций приведены в табл. 3. Способ приготовления композиций и метод их испытаний аналогичны приведенным в примере 91.

Из приведенных в табл. 3 данных видно, что использование в составе предлагаемой ПВХ-композиции конкретного назначения сложных эфиров ЭФ и ЭМ уменьшает анизотропию задержанной деформации до 6-31% т.е. повышает устойчивость образцов к короблению при эксплуатации.

Формула изобретения

1. Полимерная композиция, включающая поливинилхлорид, металлосодержащий термостабилизатор и смазку, отличающаяся тем, что в качестве смазки она содержит сложный эфир дикарбоновой кислоты и высших жирных спиртов фракции С₁₆ С₂₀ при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Поливинилхлорид 100
Металлосодержащий термостабилизатор 0,5 6,0
Сложный эфир дикарбоновой кислоты и высших жирных спиртов фракции С₁₆ С₂₀ 0,1 5,0
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит смесь 0,2 0,9 мас.ч. сернокислого бария и 0,05 3,60 мас.ч. двуокиси титана на 100 мас.ч. поливинилхлорида.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 10.08.2006        БИ: 22/2006