Способ получения устойчивой к термоокислению полиэтиленовой пленки

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОЙ К ТЕРМООКИСЛЕНИЮ ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ ПЛЕНКИ(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) ЛИН Д.Г. и др. Журнал прикладной химии. - 2004. - Т. 77. - Вып. 9. - С. 15391542. МАРЧЕНКО Н.В. и др. Материалы. Технологии. Инструменты. - 2007. Т. 12. -4. - С. 59-65. ФОЙГТ И. Стабилизация синтетических полимеров против действия света и тепла. - Ленинград Химия, 1972. С. 224-228.(57) Способ получения устойчивой к термоокислению полиэтиленовой пленки, при котором смешивают порошок полиэтилена с модифицированным стеаратом меди-фенилнафтиламином-2 и порошком серы или сульфида натрия при следующем их соотношении, мас.модифицированный стеаратом меди -фенилнафтиламин-2 0,05-1,00 сера или сульфид натрия 1,00-2,00 полиэтилен остальное,и полученную смесь прессуют при температуре 1502 С и времени выдержки в прессе 90-120 секунд. Изобретение относится к способам получения полиэтиленовых пленок и может найти применение в химической промышленности при получении пленок, пленочных покрытий для конструкций или деталей специального назначения. В промышленности для защиты полиэтилена от преждевременного окисления используют антиокислительные добавки (антиоксиданты). Одной из таких добавок является-фенилнафтиламин-2 (или неозон Д) 1. Однако эффективность такой добавки крайне мала, так как -фенилнафтиламин-2 быстро расходуется при реакциях с гидропероксидами, образующимися при окислении полиэтилена 2 2. 16800 1 2013.02.28 Известен способ получения устойчивой к термоокислению полиэтиленовой пленки или монолита, включающий прессование смеси порошков полиэтилена, дисперсной меди и -фенилнафтиламина - 2 3. Для создания полимерной пленки готовили композицию, состоящую из порошка полиэтилена и дисперсной меди (5-20 мас. ) и антиоксиданта -фенилнафтиламина-2(0,01-0,5 мас. ). После тщательного перемешивания компонентов смеси и прессования при температуре 150 С и времени выдержки 90-120 секунд получали более устойчивые к термоокислению пленки. Однако термоокислительная стойкость полученной из такой композиции полиэтиленовой пленки возрастает в невысокой 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. Известен способ получения устойчивой к термоокислению полиэтиленовой пленки,заключающийся в модифицировании -фенилнафтиламина-2 стеаратом меди, прессовании смеси порошков полиэтилена и модифицированного -фенилнафтиламина-2 при температуре 1502 С и времени выдержки в прессе 90-120 секунд 4. Модифицирование -фенилнафтиламина-2 стеаратом меди в известном изобретении осуществляют путем смешивания порошков -фенилнафтиламина-2 и стеарата меди (в соотношении -фенилнафтиламин-2 - 90 мас.стеарат меди - 10 мас. ) и термообработки смеси на воздухе при температуре 1502 С в течение 10 часов. Компоненты для получения устойчивой к окислению пленки берут в следующем соотношении, мас.модифицированный -фенилнафтиламин-2 0,1 полиэтилен остальное. Недостатком известного способа является то, что модифицированный -фенилнафтиламин-2 в своем составе содержит стеарат меди, который является активным катализатором процессов окисления полимера, и по этим причинам снижает термокислительную устойчивость получаемой пленки (покрытия). Необходимо отметить, что стеарат меди легко плавится, поэтому его нельзя механически отделить как дисперсный металл от -фенилнафтиламина-2, как предложено в известном техническом решении 5, но использовать стеарат меди для модифицирования-фенилнафтиламина-2 гораздо экономичнее в силу меньшей стоимости стеарата меди,чем дисперсной меди, кроме того, более гомогенная смесь получается при смешивании порошков -фенилнафтиламина-2 и стеарата меди. Техническая задача, решаемая настоящим изобретением, заключается в получении устойчивой к термоокислению полиэтиленовой пленки. Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в исключении отрицательного влияния ионов меди на полимер. Технический результат достигается тем, что в способе получения устойчивой к термоокислению полиэтиленовой пленки смешивают порошок полиэтилена с модифицированным стеаратом меди -фенилнафтиламином-2 и порошком серы или сульфида натрия при следующем их соотношении, мас.модифицированный стеаратом меди -фенилнафтиламин-2 0,05-1,00 сера или сульфид натрия 1,00-2,00 полиэтилен остальное,и полученную смесь прессуют при температуре 1502 С и времени выдержки в прессе 90-120 секунд. Сущность заявляемого способа получения устойчивой к термоокислению полиэтиленовой пленки или покрытия заключается в следующем. 16800 1 2013.02.28 В условиях контакта со стеаратом меди -фенилнафтиламин-2 химически преобразуется (окисляется) в нитроксильные радикалы, которые способны многократно обрывать цепи химических окислительных превращений полимера 2 олефинолефин 222222. По этой причине модифицированный -фенилнафтиламин-2 более эффективно подавляет окисление полимера по сравнению с исходным -фенилнафтиламином-2. При введении модифицированного -фенилнафтиламина-2 в полиэтилен вносится и стеарат меди, который является активнейшим катализатором процесса окисления полимера. Дополнительное введение серы (или сульфида натрия) приводит к дезактивации ионов меди,которые, очевидно, в расплаве образуют труднорастворимый сульфид меди (22-). Таким образом, заявляемый способ получения устойчивой к термоокислению полиэтиленовой пленки или покрытия позволяет использовать положительное влияние стеарата меди на антиоксидант -фенилнафтиламин-2, а наличие серы (сульфида натрия) исключает отрицательное влияние ионов меди на полимер. Рекомендуемое количество модифицированного -фенилнафтиламина-2, вводимого в полимер, как и для большинства антиокислительных добавок, - от 0,05 до 1,00 мас.1. Заявляемый способ получения устойчивой к термоокислению полиэтиленовой пленки осуществляют следующим образом. Предварительно готовят механическую смесь порошка -фенилнафтиламина-2 и стеарата меди (1-10 мас. ) и термообрабатывают смесь на воздухе при температуре 1502 С в течение 10 часов. Модифицированный фенилнафтиламин-2 смешивают с полиэтиленом и серой (или сульфидом натрия) при следующем соотношении компонентов,мас.модифицированный -фенилнафтиламин-2 0,05-1,00 сера или сульфид натрия 1,0-2,0 полиэтилен остальное. Механическую смесь порошков прессуют при температуре 1502 С и выдерживают в прессе в течение 90-120 секунд. Готовые пленку или покрытие извлекают из пресса. Пример 1. Получали полимерную пленку толщиной 100 мкм путем прессования (при температуре 150 С и выдержке в прессе 100 секунд) смеси, мас.модифицированный -фенилнафтиламин-2 0,1 сера 1,0 полиэтилен 98,9. Модифицирование -фенилнафтиламина-2 проводили следующим образом порошок-фенилнафтиламина-2 (90 мас. ) и стеарата меди (10 мас. ) тщательно перемешивали,помещали в стеклянный бюкс (без крышки) и термообрабатывали на воздухе в термошкафу при температуре 150 С в течение 10 часов. Термоиспытания полученной пленки проводили при температуре 150 С на инертной подложке из кристалла . Степень окисления полиэтиленовой пленки оценивали по накоплению кислородсодержащих групп (изменение оптической плотности полосы поглощения 1720 см-1 в ИК-спектрах полимера). Исходя из этих данных, определяли про 3 16800 1 2013.02.28 должительность ИПО, что, в свою очередь, характеризует термостабильность пленки. Результаты испытаний приведены в таблице. Пример 2. Получали полимерную пленку толщиной 100 мкм путем прессования (при температуре 150 С и выдержке в прессе 100 секунд) смеси, мас.модифицированный -фенилнафтиламин-2 0,1 сера 1,5 полиэтилен 98,4. Модифицирование -фенилнафтиламина-2 проводили аналогично примеру 1. Испытания полученной пленки проводили аналогично примеру 1. Пример 3. Получали полимерную пленку толщиной 100 мкм путем прессования (при температуре 150 С и выдержке в прессе 100 секунд) смеси, мас.модифицированный -фенилнафтиламин-2 0,1 сульфид натрия 1,0 полиэтилен 98,9. Модифицирование -фенилнафтиламина-2 проводили аналогично примеру 1. Испытания полученной пленки проводили аналогично примеру 1. Пример 4. Получали полимерную пленку толщиной 100 мкм путем прессования (при температуре 150 С и выдержке в прессе 100 секунд) смеси, мас.модифицированный -фенилнафтиламин-2 0,1 сера/сульфид натрия 0 полиэтилен 99,9. Модифицирование -фенилнафтиламина-2 проводили аналогично примеру 1. Испытания полученной пленки проводили аналогично примеру 1. Пример 5. Получали полимерную пленку толщиной 100 мкм путем прессования (при температуре 150 С и выдержке в прессе 100 секунд) смеси, мас.-фенилнафтиламин-2 (исходный, немодиф.) 0,1 сера или сульфид натрия 0 полиэтилен 99,9. Модифицирование -фенилнафтиламина-2 проводили аналогично примеру 1. Испытания полученной пленки проводили аналогично примеру 1. Пример 6. Получали полимерную пленку толщиной 100 мкм путем прессования (при температуре 150 С и выдержке в прессе 100 секунд) смеси,мас.модифицированный -фенилнафтиламин-2 0,1 сера или сульфид натрия 0 полиэтилен 99,9. Модифицирование -фенилнафтиламина-2 проводили следующим образом порошок-фенилнафтиламина-2 (90 мас. ) и стеарата меди (10 мас. ) тщательно перемешивали,помещали в стеклянный бюкс (без крышки) и термообрабатывали на воздухе в термошкафу при температуре 150 С в течение 10 часов. Затем к полученной смеси добавляли 1 мас.серы и продолжали термообрабатывать смесь еще в течение 1 часа. Испытания полученной пленки проводили аналогично примеру 1. 16800 1 2013.02.28 Результаты испытаний полиэтиленовых пленок по их устойчивости к термоокислению Продолжительность Пример Полимерная композиция, мас.ИПО полиэтиленовой пленки, ч модифицированный -фенилнафтиламин-2 - 0,1 1 сера - 1,0 49 полиэтилен - 98,9 модифицированный -фенилнафтиламин-2 - 0,1 2 сера - 1,5 51 полиэтилен - 98,4 модифицированный -фенилнафтиламин-2 - 0,1 3 сульфид натрия - 1 39 полиэтилен - 98,9 модифицированный -фенилнафтиламин-2 - 0,1 4 сульфид натрия - 0 18 полиэтилен - 0,99-фенилнафтиламин-2 - 0,1 5 4 полиэтилен - 99,9 модифицированный -фенилнафтиламин-2 в смеси со 6 стеаратом меди и серой - 0,1 1 полиэтилен - 99,9 Примеры, приведенные в таблице, экспериментально обосновывают технический результат изобретения, который достигается за счет термомодифицирования -фенилнафтиламина-2 в контакте со стеаратом меди и дополнительного введения серы или сульфида натрия. Пример 6 иллюстрирует важность последовательности действий. Источники информации 1. Химические добавки к полимерам Справочник / Под ред. И.П.Масловой. - М. Химия, 1981. - 264 с. 2. Денисов Е.Т., Саркисов О.М., Лихтенштейн Г.И. Химическая кинетика. - М. Химия, 2000. - 568 с. 3.9428, МПК (2006)08 23/00, 2007. 4. Лин Д.Г., Воробьева Е.В., Марченко Н.В. Влияние стеарата меди на окисление полиэтилена, ингибированного неозоном Д // Журнал прикладной химии. - 2004. - Т. 77.9. - С. 1539-1542 (прототип). 5.13554, МПК (2009)08 23/00. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5