Способ получения устойчивой к термоокислению полиэтиленовой пленки или монолита

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОЙ К ТЕРМООКИСЛЕНИЮ ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ ПЛЕНКИ ИЛИ МОНОЛИТА(71) Заявитель Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(72) Авторы Воробьева Елена Валерьевна Лин Дмитрий Григорьевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(56)9428 1, 2007. ЛИН Д.Г. и др. // Пластические массы,2002.-1.- С. 9-11. ЛИН Д.Г. и др. // Журнал прикладной химии.- 2004.- Т.77.- Вып. 9.- С. 15391542. ЛИН Д.Г. и др. // Журнал прикладной химии.- 2003.- Т.76.- Вып. 5.- С. 856-859. ЕГОРЕНКОВ Н.И. и др. // Доклады Академии наук БССР.- 1972.- Т. , 11.- С. 1012-1014. ЛИН Д.Г. и др. // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наук.- 2006.-2.С. 29-32.(57) Способ получения устойчивой к термоокислению полиэтиленовой пленки или монолита путем прессования смеси порошков полиэтилена и -фенилнафтиламина-2 при температуре 1502 С и времени выдержки в прессе в течение 90-120 секунд, отличающийся тем, что предварительно порошок -фенилнафтиламина-2 смешивают с дисперсной медью и термообрабатывают на воздухе при температуре 145-155 С в течение 7-17 часов, к термообработанной смеси добавляют органический растворитель, отделяют медь фильтрованием, испаряют растворитель и смешивают полученный -фенилнафтиламин-2 с полиэтиленом при следующем соотношении компонентов, мас. Изобретение относится к способам получения полиэтиленовых пленок и монолитов и может найти применение в химической промышленности при получении пленок, пленочных покрытий и монолитов для конструкций или деталей специального назначения. 13554 1 2010.08.30 В настоящее время полиэтилен занимает одно из ведущих мест среди промышленных полимерных материалов по степени использования в народном хозяйстве. Однако этот полимер обладает низкой термоокислительной стабильностью - на воздухе при действии повышенных температур он легко подвергается процессам окисления или старения, что приводит к ухудшению эксплуатационных качеств материала. Так как полиэтилен перерабатывают при повышенных температурах, то процессы старения начинают развиваться еще на стадии переработки и формирования изделий (пленки, покрытия, монолита). По этой причине в промышленности используют различные композиции полиэтилена с другими ингредиентами, замедляющими процесс его окисления. Известен способ получения полиэтиленовых пленок путем прессования при температуре 150 С и времени выдержки в прессе в течение 90-120 секунд смеси порошка полиэтилена низкого давления и порошка дисперсной меди. При этом компоненты берут в соотношении, об.дисперсная медь 0-5, порошок полиэтилена до 100 1. Полученная этим способом полиэтиленовая пленка имеет крайне низкую термоокислительную стабильность. Это объясняется тем, что медь, присутствующая в полученной полиэтиленовой пленке, является катализатором окислительных превращений полимера 2. Обычно для замедления процессов окисления полимерного материала используют антиокислительные добавки (антиоксиданты). Наиболее близким к заявляемому является способ получения устойчивой к термоокислению полиэтиленовой пленки или монолита путем прессования смеси порошков полиэтилена и -фенилнафтиламина-2 при температуре 1502 С и времени выдержки в прессе в течение 90120 секунд 3. При этом в смесь порошков добавляют дисперсную медь и порошки берут в соотношении, мас.дисперсная медь 5-20-фенилнафтиламин-2 0,01-0,5 полиэтилен до 100 (прототип). Известно, что медь является универсальным катализатором реакций окислительных превращений органических веществ 4, поэтому медь в составе этого покрытия катализирует окисление -фенилнафтиламина-2 до нитроксильных радикалов (описание процессов ниже), что приводит к увеличению термоокислительной стойкости покрытия, но в то же время катализирует окисление самого полиэтилена, что снижает термоокислительную стойкость покрытия. В результате термоокислительная стойкость полученного покрытия возросла в незначительной степени. Максимальная продолжительность индукционного периода окисления(в дальнейшем будет обозначаться ИПО) полимерных образцов этой композиции (толщина полиэтиленового покрытия 100 мкм, температура испытательного термоокисления 150 С) не превышает 30 часов. Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в получении полиэтиленовой пленки или монолита, устойчивых к термоокислению. Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в обеспечении окислительного преобразования -фенилнафтиламина-2 до нитроксильных радикалов под влиянием меди и в исключении окислительного воздействия этого металла на полиэтилен. Технический результат достигается тем, что в способе получения устойчивой к термоокислению полиэтиленовой пленки или монолита путем прессования смеси порошков полиэтилена и -фенилнафтиламина-2 при температуре 1502 С и времени выдержки в прессе в течение 90120 секунд, предварительно порошок -фенилнафтиламина-2 смешивают с дисперсной медью и термообрабатывают на воздухе при температуре 145155 С в течение 7-17 часов, к термообработанной смеси добавляют органический растворитель, отделяют медь фильтрованием, испаряют растворитель и смешивают полученный 2-фенилнафтиламин-2 с полиэтиленом при следующем соотношении компонентов,мас.-фенилнафтиламин-2 0,05-1,0 полиэтилен остальное. Сущность заявляемого способа получения устойчивой к термоокислению полиэтиленовой пленки или монолита заключается в следующем. В условиях контакта с медью -фенилнафтиламин-2 химически преобразуется (окисляется) в нитроксильные радикалы, которые способны многократно обрывать цепи химических окислительных превращений полимера. Поэтому преобразованный термообработкой -фенилнафтиламин-2 более эффективно подавляет окисление полимера по сравнению с исходным -фенилнафтиламином-2. Последующее отделение термообработанного -фенилнафтиламина-2 от меди и смешивание его с порошком полиэтилена исключает ее каталитическое действие на процесс окисления последнего. Таким образом, предлагаемый способ получения устойчивой к термоокислению полиэтиленовой пленки или покрытия позволяет использовать положительное влияние меди на антиоксидант -фенилнафтиламин-2 и исключает отрицательное влияние меди на полимер. Термоокислительная устойчивость получаемой полиэтиленовой пленки существенно зависит от температуры и продолжительности термообработки -фенилнафтиламина-2 в контакте с медью. Установлено, что при температуре 145-155 С оптимальное время термовоздействия составляет 7-17 часов. За пределами рекомендуемых температурновременных границ получаемая добавка не обладает антиокислительными свойствами. Очевидно, в случае более низкой температуры и меньшей продолжительности термовоздействия -фенилнафтиламин-2 не успевает преобразоваться, а в случае более высокой температуры и большей продолжительности термовоздействия снижение эффективности происходит вследствие термодеструкции химической структуры молекулы антиоксиданта. Рекомендуемое количество термообработанного -фенилнафтиламина-2, вводимого в полимер, как и для большинства антиокислительных добавок, - от 0,05 до 1,0 мас.5. При добавлении больших количеств антиокислительной добавки продукты ее распада становятся активными катализаторами окислительных превращений. Заявляемый способ получения устойчивой к термоокислению полиэтиленовой пленки или монолита осуществляют следующим образом. Порошок -фенилнафтиламина-2 смешивают с дисперсной медью и термообрабатывают на воздухе при температуре 145-155 С в течение 7-17 часов. К термообработанной смеси добавляют органический растворитель, отделяют медь фильтрованием, испаряют растворитель и смешивают полученный -фенилнафтиламин-2 с полиэтиленом при следующем соотношении компонентов, мас.термообработанный -фенилнафтиламин-2 0,05-1,0, полиэтилен - остальное. Механическую смесь порошков прессуют при температуре 1502 С и выдерживают в прессе в течение 90-120 секунд. Готовое изделие - пленку или монолит - извлекают из пресса. Пример 1 Готовили механическую смесь, состоящую из порошка -фенилнафтиламина-2 и 1 мас. , дисперсной меди. После тщательного перемешивания компонентов провели термообработку смеси на воздухе в термошкафах при температуре 150 С в течение 10 часов. Затем полученную массу растворили в органическом растворителе (ацетоне) и отфильтровали. После испарения растворителя -фенилнафтиламин-2 в количестве 0,1 мас. , ввели в порошок полиэтилена и полученную механическую смесь прессовали при температуре 150 С и времени выдержки в течение 100 секунд, получили полиэтиленовую пленку толщиной 100 мкм. Термоиспытания полученного образца полимерной пленки проводили при температуре 150 С на инертной подложке из кристалла КВ. Результаты испытаний приведены в таблице. 13554 1 2010.08.30 Пример 2 Готовили механическую смесь по примеру 1, но не отделяли порошок меди. Полученную добавку в количестве 0,1 мас. , ввели в порошок полиэтилена и изготовили пленки полимера толщиной 100 мкм. Термообработку пленки проводили при температуре 150 С. Результаты приведены в таблице. Пример 3 Готовят механическую смесь по примеру 1, но не проводят ее термообработку, полученную смесь в количестве 0,1 мас. , вводят в порошок полиэтилена. Проводят аналогичные испытания. Результаты приведены в таблице. Результаты испытаний полиэтиленовых пленок по их устойчивости к термоокислению Время термообработки Продолжительность фенилнафтиламина-2 в конИПО полиэтиленовой Отделение меди такте с медью (порошок),пленки, содержащей час 0,1 добавки, час 10 Источники информации 1. Химические добавки к полимерам Справочник / Под ред. И.П. Масловой. - М. Химия, 1981. - 264 с. 2.,-//. - 2001.- . 80.- . 2047-2052. 3. Егоренков Н.И., Лин Д.Г., Белый В.А. О причинах катализа и ингибирования при окислении полиэтилена в присутствии меди // Доклады АН БССР. -1972. - 16. -11. С.1012-1014. 4. Патент РБ 9428, МПК 0823/00, опубл. 2007.06.30 (прототип). 5. Старение и стабилизация полимеров / Под ред. М.Б. Неймана . - М. Наука, 1964. 332 с. 6. Денисов Е.Т., Саркисов О.М., Лихтенштейн Г.И. Химическая кинетика. - М. Химия, 2000. - 568 с. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4