Композиция на основе поливинилхлорида

Композиция на основе поливинилхлорида

Реферат

Введение

Изобретение относится к химии полимеров, в частности к переработке полимерных композиций на основе термопластов, а именно поливинилхлорида для получения пленочных материалов и искусственной кожи.

Уровень техники

Поливинилхлорид (ПВХ) крайне нестабилен при энергетических воздействиях, что практически исключает переработку и эксплуатацию этого материала без дополнительной стабилизации. Разработка эффективных стабилизирующих систем для ПВХ - важнейшая научная и технологическая проблема.

Известна полимерная композиция следующего состава, мас.ч. [Stepek J., Franta I., Dolezel B. Mod. Plast, 40, №12, 145 (1963)]: ПВХ - 100, диоктилфталат (ДОФ) - 25, двухосновной малеат свинца-3, двухосновной стеарат свинца - 3. Однако материал из этой композиции может быть использован только для изготовления непрозрачных изделий, имеет низкую устойчивость к действию света и тепла и достаточно высокую токсичность.

Известна также полимерная композиция, состоящая из следующих компонентов, мас.ч.: ПВХ - 100, ДОФ - 40, лаурата бария - 2, лаурата кадмия - 2 [Яновский Д.М. и др. ЖПХ, 32, 1575 (1959)]. Однако материал из этой полимерной композиции обладает недостаточной устойчивостью к действию света и тепла, а лаураты бария и кадмия вследствие своей незначительной совместимости с полимером склонны к выпотеванию и выделяются при переработке.

Известна также полимерная композиция следующего состава [Perry N.L., SPE Tech. Papers, 8, 22 (1962)], мас.ч.: ПВХ - 100, ДОФ - 45, оловоорганический меркаптид (Mark X) - 3, октилэпоксистеарат (Drapex 4.4) - 5. Однако материал из этой полимерной композиции обладает недостаточной термо- и светоустойчивостью, а оловоорганические соединения достаточно дорогостоящие.

Известна также являющаяся наиболее близкой по существу к изобретению полимерная композиция следующего состава [Химикаты для полимерных материалов. Справочник / Под ред. Б.Н.Горбунова, М.: Химия, 1984, 320 с.], мас.ч.: ПВХ - 100, ДОФ - 40, стеарат кальция - 2, эпоксидная смола ЭД-20 - 1.

Однако в этой композиции используется комплекс из двух стабилизаторов, а именно термостабилизатора - стеарата кальция и светостабилизатора - эпоксидной смолы ЭД-20, что усложняет рецептуру композиции и удорожает материал. Кроме этого материал из этой композиции недостаточно устойчив к действию света и тепла.

Сущность изобретения

Изобретательской задачей является поиск полимерной композиции на основе ПВХ, включающей ПВХ, пластификатор и стабилизатор, которая позволила бы повысить устойчивость материала из этой композиции к действию света и тепла, понизить его токсичность и упростить рецептуру композиции.

Поставленная задача решена полимерной композицией на основе ПВХ, включающей ПВХ, пластификатор диоктилфталат и стабилизатор, которая в качестве стабилизатора содержит 4-(2,3-эпоксипропокси)-4'-алкилоксиазоксибензол общей формулы:

где n=1-10, в количестве 0,2-0,5 мас.ч. на 100 мас.ч. ПВХ при следующем содержании компонентов, мас.ч.: ПВХ - 100, ДОФ - 25-40, 4-(2,3-эпоксипропокси)-4'-алкилоксиазоксибензол - 0,2-0,5.

Материал из заявленной полимерной композиции обладает более высокой устойчивостью к действию и света, и тепла одновременно.

Сведения, подтверждающие возможность воспроизведения изобретения.

Для приготовления композиции используют следующие вещества:

1. ПВХ ГОСТ 14332-78

2. ДОФ ГОСТ 8728-77

3. ЭД-20 ГОСТ 10587-84

4. 4-(2,3-эпоксипропокси)-4'-алкилоксиазоксибензол, полученный реакцией 4-гидрокси-4'-алкилоксиазоксибензола с эпихлоргидрином в водном растворе гидроокиси натрия [В.А.Бурмистров, С.А.Кузьмина, О.И.Койфман. Мезогенные 4-(2,3-эпоксипропокси)-4'-алкилоксиазоксибензолы. ЖОХ - 1995., т.31, №3, стр.388-390].

Приготовление полимерной композиции, светотепловое старение и испытание образцов материала из этой композиции иллюстрируется следующим примером.

Пример 1. Смешивали в соответствии с рецептурой поливинилхлорид, пластификатор диоктилфталат и стабилизатор 4-(2,3-эпоксипропокси)-4'-алкилоксиазоксибензол. Эту смесь помещали в емкость и оставляли набухать в термошкафу при 120°С в течение 30 мин. Затем эту смесь загружали на лабораторные вальцы и вальцевали при 150°С. Из развальцованной смеси вырезали пластины и прессовали при 160°С и давлении 5 МПа в течение 4 мин с последующим охлаждением в прессе. В процессе получения пленок из ПВХ и последующего калибрования под давлением не обнаружено выпотевания и летучести стабилизаторов.

Эти образцы помещали под лампы ДРТ-375 мощностью 375 Вт на расстояние 20 см. Светотепловое старение проводили при 70°С в течение 72 часов согласно ГОСТ 8979-85.

Из исходных (до старения) и подвергнутых старению пленок полимера вырезали образцы размером 100×10 мм. Стандартные образцы зажимали в зажимы разрывной машины РМ-30-1 и определяли нагрузку, при которой происходит разрыв образца F_i и приращение длины рабочего участка образца, измеренное в момент его разрыва Δl_i по ГОСТ 14236-86.

Прочность при разрыве (разрушающее напряжение при растяжении) рассчитывали по формуле:

, где F_i - разрывная нагрузка, А_i - сечение образца.

Определяли среднее из 30 результатов.

Относительное удлинение (ε_p, %) при разрыве определяли по формуле:

, где l_i - начальный размер i-го образца.

Определяли среднее из 30 результатов.

Устойчивость к светотепловому старению определяли как процент сохранения свойства (σ и ε_p) после светотеплового старения.

Образцы сравнения из полимерной композиции, состоящей из ПВХ, пластификатора ДОФ, термостабилизатора - стеарата кальция и светостабилизатора - эпоксидной смолы ЭД-20, готовили и испытывали согласно того же ГОСТ 8979-85, как и для образцов из заявленной полимерной композиции.

В таблице 1 приведены составы композиций на основе ПВХ.

В таблице 2 приведены результаты испытаний образцов на свето- и термостойкость.

Данные таблицы 2 с очевидностью подтверждают, что использование заявленной композиции на основе ПВХ позволяет повысить прочностные характеристики полимерного материала из этой композиции на 11-13,5% и увеличить его эластичность практически в два раза.

Таблица 1.Рецептура поливинилхлоридных композиций.
Ингредиенты	Содержание ингредиентов в образцах, мас.ч.
	1	2	3	4	5	6	7
1. ПВХ	100	100	100	100	100	100	100
2. ДОФ	40	40	40	25	30	35	40
3. Стеарат кальция	2	2	2	-	-	-	-
4. Смола ЭД-20	0,2	0,4	1	-	-	-	-
5. А-3	-	-	-	0,2	-	-	-
6. А-6	-	-	-	-	0,3	-	-
7. А-8	-	-	-	-	-	0,4	-
8. А-10	-	-	-	-	-	-	0,5
Примечание: А-3, А-6, А-8, А-10 - 4-(2,3-эпоксипропокси)-4'-алкилоксиазоксибензолы общей формулы

где для А-3, А-6, А-8, А-10, n=3, 6, 8, 10 соответственно.

Таблица 2.Результаты испытаний образцов.
Показатели	Номер рецептуры
	1	2	3	4	5	6	7
Разрушающее напряжение при разрыве, МПа
- при нормальных условиях	21,6	21,0	20,0	20,3	20,7	21,1	20,9
- после светотеплового старения 72 ч.	19,9	20,7	19,2	22,1	22,4	22,6	22,7
Устойчивость к старению, %	92,00	98,60	96,00	108,86	108,21	107,11	107,65
Относительное удлинение при разрыве, %
- при нормальных условиях	232,0	224,0	200,0	165,4	161,7	163,8	162,7
- после светотеплового старения 72 ч.	212,0	170,0	126,0	215,8	210,8	213,3	211,5
Устойчивость к старению, %	91,40	75,90	63,00	130,47	130,36	129,97	130,17

Композиция на основе поливинилхлорида, включающая поливинилхлорид, пластификатор диоктилфталат и стабилизатор, отличающаяся тем, что она в качестве стабилизатора содержит 4-(2,3-эпоксипропокси)-4'-алкилоксиазоксибензол общей формулы

где n=1-10, в количестве 0,2-0,5 мас.ч. на 100 мас.ч. поливинилхлорида при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Поливинилхлорид	100
Диоктилфталат	25-40
4-(2,3-эпоксипропокси)-4'-алкилоксиазоксибензол	0,2-0,5