Полимерная композиция для получения устойчивого к термоокислению монолита или пленочного покрытия

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОГО К ТЕРМООКИСЛЕНИЮ МОНОЛИТА ИЛИ ПЛЕНОЧНОГО ПОКРЫТИЯ(71) Заявитель Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(72) Авторы Лин Дмитрий Григорьевич Воробьева Елена Валерьевна Марченко Наталья Валерьевна(73) Патентообладатель Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(56) РОГИНСКИЙ В.А. Фенольные антиоксиданты. - М. Наука, 1988. - С. 145-147. ЛИН Д.Г. и др. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наук. - 2006. -2. - С. 29-33.9-71728 , 1997.2003118634 , 2004.1149093, 1983.9428 1, 2007.2206583 2, 2003.0451762 2, 1991.(57) Полимерная композиция для получения устойчивого к термоокислению монолита или пленочного покрытия, включающая полиэтилен и в качестве антиоксиданта эфир 3,5-дитрет-бутил-4-гидроксифенилпропионовой кислоты и пентаэритрита, отличающаяся тем,что дополнительно содержит дисперсный металлический цинк или оксид цинка при следующем соотношении компонентов, мас.эфир 3,5-дитрет-бутил-4-гидроксифенилпропионовой кислоты и пентаэритрита 0,01-0,50 дисперсный металлический цинк или оксид цинка 5-20 полиэтилен остальное. Изобретение относится к области получения полимерных композиций на основе полиэтилена и может найти применение при получении монолитов для конструкций специального назначения или пленочных покрытий в производстве технических деталей. Монолит или пленочное покрытие из полиэтилена из-за слабой устойчивости полимера к окислению имеют низкую термоокислительную стабильность, и поэтому, как правило, в промышленности используются композиции полиэтилена с другими ингредиентами. Известна полимерная композиция для получения устойчивых к термоокислению монолитов или пленочных покрытий, включающая полиэтилен, -фенилнафтиламин-2 и 13203 1 2010.06.30 дисперсную медь 1. Однако максимальная продолжительность индукционного периода окисления (в дальнейшем будет обозначаться ИПО) полимерных образцов (толщина пленок 100 мкм, температура термоокисления 150 С), рассматриваемых в ней, - 30 часов. Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является полимерная композиция для получения устойчивого к термоокислению монолита или пленочного покрытия, включающая полиэтилен и в качестве антиоксиданта эфир 3,5-дитрет-бутил-4 гидроксифенилпропионовой кислоты и пентаэритрита (ирганокс 1010) 2. Но известная композиция сохраняет свою термостабильность только до тех пор, пока антиоксидант ирганокс 1010 полностью не расходуется в реакциях обрыва цепей окислительных превращений полимера. Задача предлагаемого изобретения - создание полимерной композиции на основе полиэтилена и антиоксиданта ирганокса 1010, отличающейся высокой устойчивостью к термоокислению. Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в регенерации отработанного антиоксиданта ирганокса 1010 и обеспечении возможности многократного участия в реакциях обрыва окислительных цепей в композиции, что приводит к увеличению ИПО до 112 часов. Указанный технический результат достигается тем, что полимерная композиция для получения устойчивого к термоокислению монолита или пленочного покрытия, включающая полиэтилен и в качестве антиоксиданта эфир 3,5-дитрет-бутил-4-гидроксифенилпропионовой кислоты и пентаэритрита, дополнительно содержит дисперсный металлический цинк или оксид цинка при следующем соотношении компонентов, мас.эфир 3,5-дитрет-бутил-4-гидроксифенилпропионовой кислоты и пентаэритрита 0,01-0,50 дисперсный металлический цинк или оксид цинка 5-20 полиэтилен остальное. Сущность изобретения заключается в следующем. Известно, что металлический цинк, как и оксид цинка, является катализатором термоокислительных превращений полиэтилена Егоренков Н.И., Лин Д.Г., Белый В.А. Влияние контактных реакций расплава полиэтилена с металлом на окисление полиэтилена // Доклады АН СССР. - 1972. - 2007-2. - С. 397-400. Однако введение дисперсного металлического цинка или оксида цинка, являющегося катализатором окисления, в полиэтилен,содержащий ирганокс 1010, являющийся ингибитором окисления, приводит к более сильному подавлению окисления по сравнению с чистым ирганоксом 1010. Присутствие цинка(оксида цинка) в композиции не сокращает ИПО ингибированного полимера, а, наоборот,увеличивает его. Такой неожиданный результат обусловлен тем, что при совместном использовании в композиции цинка (оксида цинка) и ирганокса 1010 протекают процессы регенерации (восстановления) отработанного антиоксиданта (ирганокса 1010). Регенерированный ирганокс 1010 вновь участвует в подавлении окислительных превращений полимера, и ИПО монолита или пленочного покрытия увеличивается. Эффект увеличения ингибирующей способности ирганокса 1010 практически не зависит от того, используется в качестве наполнителя металлический цинк или его оксид. Однако действие цинксодержащего наполнителя является специфичным и не проявляется при введении в полимер других металлов. Так, введение в ингибированный полимер одних металлов (медь, железо, кобальт) сокращает ИПО, для других металлов (свинец, олово) ИПО не меняется. Металлический цинк или оксид цинка способны увеличивать эффективность фенольного антиоксиданта ирганокс 1010, и эти же наполнители совершенно неэффективны в сочетании с аминными антиоксидантами (неозон Д). 2 13203 1 2010.06.30 Из уровня техники известна композиция для получения стабилизированной полиэтиленовой пленки, отличающейся повышенной атмосферостойкостью. В состав этой полимерной композиции на основе полиэтилена высокого давления вводят иргафос 168 и ирганокс 1010, затем облучают пленку пучком электронов с дозой 0,7-1,3 Мрад. Однако данная композиция обеспечивает устойчивость полимерной пленки именно к процессам фотостарения и требует дополнительных процедур (облучение электронами) при подготовке материала. Проведены испытания для различных вариантов составов полимерных композиций, в том числе составов по заявляемому способу. Степень окисления полиэтиленовых композиций оценивали по накоплению кислородсодержащих групп (изменение оптической плотности полосы поглощения 1720 см-1 в ИК-спектрах полимера). Исходя из этих данных, определяли продолжительность ИПО, что в свою очередь характеризует термостабильность композиции и эффективность добавки. Примеры 1-4. Влияние природы антиоксиданта. Готовили композиции, состоящие из порошка полиэтилена низкого давления (ГОСТ 16338-85, базовая марка 20308-005) и 0,1 одного из двух антиоксидантов -фенилнафтиламина-2 (неозон Д, ГОСТ 39-79) и ирганокса 1010 (фирма -, Швейцария). Порошок полимера смешивали с раствором дозированного количества антиоксиданта. Затем растворитель полностью высушивали при комнатной температуре, после чего путем смешивания вводили в композицию дисперсный металлический порошок цинка (марка ПЦ 2,ГОСТ 12601-76, дисперсность менее 0,65 мкм) или дисперсный оксид цинка (ГОСТ 10262-73). Из полученной смеси композиции методом прессования (температура 150 С, время выдержки 90-120 с) изготавливали пленки полимера толщиной 100 мкм. Термообработку образцов проводили на воздухе в термошкафах при температуре 150 С. Результаты определения термоокислительных свойств (ИПО) приведены в таблице. Примеры 5-8. Влияние других металлических наполнителей. Полимерные композиции готовили и получали из них пленки такой же толщины аналогично примерам 1-4. В качестве наполнителя использовали дисперсные металлы медь(марка П 1, ГОСТ 4960-75), железо (марка ПЖР, ГОСТ 9849), кобальт (марка ПК 1 У,ГОСТ 9721-79), олово (марка ПО 1, ГОСТ 9723-73), концентрация наполнителя в композициях составляла 10 мас. . Методы и режимы испытания образцов такие же, как и в примерах 1-4. Результаты определения термоокислительных свойств (ИПО) приведены в таблице. Примеры 9-19. Выбор процентного состава композиции. В соответствии с описанной выше методикой получения образцов получены композиции,содержащие ирганокс 1010 и металлический цинк, при различном содержании компонентов и температуры испытаний. Состав композиций и результаты оценки термоокислительных свойств (ИПО) приведены в таблице. Пример 20. Прототип. Приготовление композиции, получение и параметры образцов осуществляли аналогично примерам 1-4. Состав композиции и ее свойства приведены в таблице. Приведенные примеры доказывают, что заявляемая полимерная композиция обеспечивает получение устойчивых к термоокислению монолитов и пленочных покрытий. Источник информации 1.9428 С 1 2007. 2. Рогинский В.А. Фенольные антиоксиданты. - М. Наука, 1988. - С. 146 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4