Способ антистатической обработки термопластичных полимеров

Патент 749081

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

СПОСОБ АНТИСТАТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ путем, нанесения на поверхность или; введения в массу солей пиперидиния, о т.л и ч а ю щ и и с я тем. что, с целью улучшения антистатических свойств при низкой относительной влажности воздуха

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2710690/23-05 (22) 09.01.79 (46) 15.12.83. Бюл. М 46 (72) Ю.И.Василенок, В.Н.Лагунова, A.Ô.Èîæàðñêèé, О.N. Багрова и I .Ã.Þp÷óê (53) 678.073.04(088.8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

М 432164, кл. С 09 К 3/16, 09.06.72.

2. Авторское свидетельство СССР .

В 427961, кл. С 09 К 3/16, 09.06.72. (прототип). (54)(57) СПОСОБ АНТИСТАТИЧЕСКОЙ ОБ-;

РАБОТКИ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ путем. нанесения на поверхность или введения в массу солей пиперидиния, о -т.л и ч а ю шийся тем. что, с целью улучшения антистатических свойств при ниэкой относительной влажности воэдуха (20-408), в качестве солей пиперидиния применяют фторсодержащие соли пиперидиния о6щей формулы:

Q А

%{ 2

3{50 С 09 К 3 16 С 08 К 5 34 где В{ - водород С 1 С4 алкил

R< - СН СН ОН (только в случае фторсодержащего аниона), фторсодержащие группы фор"У" Н2Cn ОС (Cr2)„С

О где n 0-11 СИ26Н204 E СН2СН200 СР 0Г

И . II

«0 О или СН24Н2ОФО2 ОВОРЯ

Х=й.; Вг,ъо

С10, СН ф04, (ФЕ ) 2Р04 1

СНфОО 1 бЬН ЭО СН С604ЬОз (только s случае фторсодержащих групп в катионе), 2

О 47фОО или ОСО(CF2) ПCPg (где m = 0-11), 749081

Изобретение относится к способу антистатической обработки термоплас тичных полиме»он путем нанесения на них или введения н массу производных пиридина.

Известен (1) способ антистатической обработки полимеров путем нанесения на них или нведения в их массу солей аэотсодержащих гетероцикловсоли морфолиния, не содержащих фтора, например,. нафтенилэтилморфоли-.

Мийацетат.

Согласно этому способу (1) удельное поверхностное электрическое сопротивление (Pg) при относительной влажности 65 5% и температуре 20+

ЗОС составляет 5,7 10 вЂ” З,б 108 Ом (при поверхностном нанесении и

1, 1 108 -1, 9 ° 10 Ом (при введении н массу).

Однако при низкой (20-40%) относительной влажности воздуха, которая характерна для закрытых помещений в отапливаемый период, антистатические свойства ухудшаются.

Ближайшим по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является способ, описанный в источнике (2) .

Согласно ему понижение электриэуе. мости полимеров осуществляют путем нанесения на них или введения н массу солей азотсодержащих гете-. роциклон вЂ” бис-солей пиперидиния, не содержащих фтора (например, диоктилхлорид-1,4-ди-N-пиперидилбутан и др. j., полимеров при относительной влажности 65 5% и температуре 20+

3 С составляет 6,0 »10 - 2,5-108 Ом (при поверхностном нан сенин) и

4,1-10B - 1,2 ° 10 О Ом(при внутреннем введении).

Однако антистатические свойства полимеров при относительной влажности 20-40% ухудшаются до 7,0 ° 10 >8,3 10>4 фторсодержащие группы

СН2 СН20С (CF2}Ä CF5 ) !!

0 (где n = 0-11), 5 ГГЧ

СН,СН,ОС F, СИ,СН,ОС CF 0

li И

0 О или СН2СН20$02 OCgFf7

+==61, вг, WO».

С 104, СН5 $0, (СН } 2 Р04 >

ОН 600 > С6115 0 > бИ С6Н ф03 (только в случае фторсодержащих групп н катионе), ГЛ

< 0CP2C00 или OCO(CP2}CFB >

20 (где ш = 0-11).

При поверхностном нанесении 0,2-

4,0%-ных растворов фторсодержащих солей пиперидиния на полимеры удель75 ное поверхностное электрическое сопротивление jpg) обраэцон состанляет 3,7 10 -3,8 10" Ом и

7,0 106 - 1,0-10 Ом при 20 3 С и соответственно при относительной

З0 влажности воздуха 20 и 40%.

Образцы полиэтилена при внутреннем введении 0,5-4,0 мас.% фторсодержащих солей пиперидиния по предлагаемому способу имеют / 4,3 10 61 2 101i Ом H 1,6 ° 10 О - 7,0 10<о О при 20+ÇнС и соответственно при относительной нлажности воздуха 20 и 40%, предел текучести при растяжении (Gg} 87-220 кгс/см 7, разрушающее напряжение при растяжении (бр)

40 105-130 кгс/см и относительное удлинение при разрыве (Е) 266-600%.

Полимерные образцы, получаемые по предлагаемому способу, обладают повышенной водостойкостью антиста45 тического покрытия и улчшими антиста-: тическими свойствами по сравнению с прототипом (контрольные примеры 22-29 и 34-36) и с образцами полимеров, обработанных широко используемыми про50 мысленными антистатиками типа алкамонон (pz 3 3, 3 ° 1002 Ом при внутрен нем введении), Целью изобретения является улуч шение антистатических овойстввЂ” уменьшение электриэуемости полиме,ров при относительной влажности воздуха 20-40%, Это достигается тем, что в спо.собе уменьшения электризуемости термопластичных полимеров н качестве солей пиперидиния применяют фторсодержащие соли пиперидиния общей формулы

Антистатики согласно изобретению наносят на поверхность полимеров иэ растноров концентрации О. 4,0 мас,% или вводят в массу полимеров в количестве 0,5-4,0 мас.%. Одновременно могут применяться целевые добавки - красители, стабилизаторы, пластификаторы и др, () А

Антистатики можно вводить в расплав полимерон обычными способами на вальцах, н пластосмесителе тяжелого типа или н экструдере ° где В - водород или С„-С4-алкил, Н2 - СН СН ОН {только в случае фтораодержащего аниона), 749081

Пример 1. Диски диаметроМ 50 мм и толщиной 1 гм из полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) погружают на 20 с в 0,2Ъ-ный раствор перфтортетрагидрофурил-К-дифторацетат 1- - оксиэтилпиперидиния в этиловом спирте и затем сушат при ком- натной температуре в вертикальном положении в течение 2 ч р обработанных таким способом образцов составляет 3,8"10"" Ом и 1,3 ° 10"" Ом при 20+3 С и соответственно относительной влажности 20 5 и 40g59;.

Пример 2. Диски диаметром 50 мм и толщиной 1 MYi из полипропилена (ПП) погружают на 20 с в

0,2Ъ-ный раствор перфтортетрагидрофурил- -дифторайетат 1-P-оксиэтилпиперидиния в этиловом спирте и затем сушат при комнатной температуре в вертикальном положении в течение 2 ч. pz обработанных таким способом образцов составляет 2,9<10" Ом и 1,0 ° 10" Ом при 20 3 С и соответственно относительной влажности 20+5 и 40+5Ъ.

Пример 3. Диски диаметром 50 мм из блочного полистирола (ПСБ ) погружают на 20 с в 0,2Ъ-ный раствор перфтортетрагидрофурил-а,-дифторацетат 1-Р-оксиэтилпиперидиния в этиловогл спирте и затем сушат при комнат1лой температуре в верти".. кальном положении в течение 2 ч. обработанных таким способом образцов составляет 3 8 10" Ом и

<о

1,2. 10 OM при 20+3 С и соответственно относительной влажности 20>5% и 40 5Ъ °

Пример 4. Диски диаметром 50 мм из полиметилметакрилата (IIMMA) погружают на 20 с в 0,2Ъ-ный раствор перфтортетрагидрофурил-К-дифторацетат 1-Р-оксиэтилпиперидиния в этиловом спирте и затем сушат при комнатной температуре в вертикальном положении в течение 2 ч. обработанных таким способом образцов составляет 1,0 10 " Ом и

6,3 ° 10" Ом при 20+3 С и соответственно относительной влажности 20+5Ъ и 40+5Ъ. ь Пример ы 5-21. Опыт проводят в условиях примера 1, но используют различные полимеры, фторсодер- . жащие антистатики и варьируют их количества. Данные приведены в таб- лице.

Пример ы 22-29 (коитрблб- ные) . Опыт проводят в условиях примера 1, но используют различные, полимеры и другие антистатики и варьируют их количества.

ПоЛученные данные приведены в таблице.

П р и и е р 30. Полиэтилен низкой плотности смешивают с 1 мас.Ъ перфтортетрагидрофурил-К-дифторацетат-1-Л-оксиэтилпиперидиния на вальцах при температуре 135+5 С в течение 7 мин. Полученные образцы обладают рэ 1,2-.10 Ом и 6,0 ° 10 0 Ом

5 при 20+3 С, и соответственно относительной влажности 20+5Ъ и 40+5Ъ и имеют б» 101 кгс/см, бг 155 кгс/см и Я 590Ъ, Пример 31. Полиэтилен .низ10 кой плотности смешивают с 4 мас,Ъ перфторвалерата 1-Р-оксиэтилпиперидиния на вальцах при температуре

135+5 С в течение 7 мин. Полученные образцы обладают р 6,0 ° 10"0 Ом и

2,0 "10 Ом при 20+3 C и соответственна относительной влажности 20+5Ъ и 40+5Ъ и имеют á» 94 кгс/см, dI, 105 кгс/см и Я 500Ъ.

П р и м-е р 32. Полиэтилен низкой плотности смешивают с 0,6 мас.Ъ нитрата N-бутил-N-(p-(перфторлаурил.окси этил)пиперидиния на вальцах прй температуре 135+5 C в течение

7 мин. ПолученНЫе образцы обладают .",1. 10 " Ом и 7,0 ° 10 Ом при . 20+3,C и соответственно относительной влажности 20+5Ъ и 40 5Ъ и имеют

6» 87 кгс/ем,Q< 111 кгс/см и

600Ъ.

Пример 33. Полиэтилен высокой плотности смешивают с 4,0 мас.Ъ диметафосфата N-этил-N-((-(перфторвалерилокси) этил пиперидиния на вальцах при температуре 155+50C в течение 7 мин ° Полученные образцы облаÇ5 дают рв 4,3.10"0.0м и 1,6 10"0 Ом при 20+30С и соответственно отноСительной влажности 20+5Ъ и 40+5Ъ и имеют б 220 кгс/см, 6< 130 кгс/см и 3 266Ъ °

4р Пример 34 (контрольный).

Полиэтилен низкой плотности смешивают с 0,5 мас.Ъ диоктадецилбромид-1,4-ди-N-пиперидилдиэтилимина на вальцах при температуре 135+50C

45 в течение 7 мин. Полученные образцы обладают р< 6,1.10 Ом и 9,0 10t Ом при 20+30С и соответственно относительной влажности 20+5Ъ, и 40+5Ъ и имеют 6» 97 кгс/см <, 50 бр 135 кгс/см и f 600Ъ, Пример 35 (контрольный), Попиэтилен низкой плотности смешивают с 4,0 мас ° Ъ диоктадецилбромид-1,4-ди-N-пиперидилдиэтилимина на вальцах при температуре 135 5оС в течение 7 мин. Полученные образцы обладают р 1,0"10 Ом и 9,1 101 Ом при 20+3 С и соответственно относительной влажности 20+5Ъ и 40+5Ъ и имеют 57 85 кгс/см, dp 124 кгс/см

О и Я 540Ъ.

II р и M е р 36 (контрольный) .

Полиэтилен высокой плотности смешивают с 4,0 мас ° Ъ диоктадецилперхлорат-1,4-ди-N-пиперидилбутана на ральцах при температуре 155+5 С

749081 менение для уменьшения электризуемости пластмассовых деталей измерительных приборов, радиотехнической аппаратуры, оптических деталей и др., эксплуатируемых в закрытых помешениях в условиях пониженной относительной влажности воздуха.

Это повысить точность измерений и

;надежность приборов в результате исключения влияния зарядов стати о ческого электричества.

99 Полимер примеpos

Антистатики

Концентрация раствора соли, мас.%20+5% 40+5%

1,0 10

6,î -109

4.0

ПЭНП Перфторвалерат 1-P-оксиэтилпиперидиния

6,3 "10»

1,9 ° 10(О

1,0

Бромид N-этил-N-1 P - (перфторва» лерилоксй) этил/пиперидиния

8,4 ° 109

1,7 10

2»0

ПСБ

Бромид N-этил-N-(P-перфтортетрагидрофурил-К-дифторацетоксиэтил)пиперидиния

7,1. 10 О 2,7 .10

3»0

Бромид й-этил-N-(.P-перфторгексагидробензоилэтил)пиперидиния

ПЭНП

1 4 10 О

2,5.10 О

1,О-1о"

3, 4 ° 10

4,6.10

2,0

ПП

2,0

То же

5 0.10

0,5

ПЭНП

2,0

2,5 ° 10

1,3-1044

7,0 ° 109 2,4 ° 109

1,0

ПЭНП

5,0 ° 109

8,7 108

3,0

ПСБ

9,010

1,6 10

2,0 в течение 7 мнн. Полученные образцы обладают р 9,0 .10" Ом и 1,0 »

110 > Ом при 20+3 ÑC, и соответственно относительной влажности 20+5 и

40+5% и имеют б 240 кгс/см, 6р 136 кгс/см и Я . 325%.

Предлагаемое изобретение улучшает антистатические свойства термопластичных полимеров при низкой относительной влажности воздуха.

Предлагаемь.л способ может найти при

ПерфтортетрагидрофурилчФ-дифторацетат 1 Р-оксиэтиллиперидиния Гидрохлорид N-p-(и-перфторноненилоксиферилсульфонил) оксиэтилпиперидиния

Нитрат N-бутил«Я gP-(перфторлаурилокси) этил) пиперидиния

Перхлорат N-этил-N-(P-(перфторацетилокси) этил диперидиния

Метасульфат N-этил-N-f и - (перфторвалерилокси) этил пиперидиния

Ом пр»» Относительной влажности

749081

Продолжение таблицы

Концентрация раствора соли, мас.В

Полимер

99 примеров

Антистатики

20+5% 40+5%

Диметафосфат М-этил-N-(P-(перфторвалерилокси1 этил) пиперидиния

ПИМА

9,0.10

6,4 ° 109

2,0

Перфторацетат 1-{3-оксиэтилпиперидиния

ПММА

1,о 1о"

3,2 10

1/О

Перфторлаурат 1-(-оксиэтил-пилеридиния

ПЭНП

1,0 ° 10 0 2,0 10

1,0

Бенэолсульфонат N.-этил-N-(p- перфторвалерилокси) этил-пиперидини я

Паратолуолсульфонат N-этил-N -tp вЂ” (перфторвалерилокси) этил) пиперидиння

ПСБ

5,0 ° 10 8, О 10,2,0

ПЭНП

8,0-10

1,0-109

7,0 10

2,0

3,7 10

2,0

ПСБ ПЭНП

22к.

1,P° . 10<4

8,3 10

0,2

23к. ПСБ

6,4 10 1,0 10

1,0

3,2 10" 8,0 -101

5,0 1013 2 1..10

3,0 ° 10 ф,О ° 10

4 0

25к.

ПЭНП

2,0 26 к. ПП

1,0

ПЭНП

27к.

8,0 10 7,0 10

2,0

ПЭНП

28к.

6,0 ° 10 2,0 ° 10

2,0

29к.

8,0 ° 10

2,0

ВНИИПП Закаэ 10696 б Тираж 639 Подписное филиал ППП Патент, r. жгород,ул. Проектная, То же

Дитетрадецилбромид-1,4-ди-N-пиперидилбутана

Дитетрадецилхлорид-1,4-ди-Н-пиперидил бутана

Диоктадецилнитрат-1,4-ди-N-пиперидилбутана

Диоктадецилбромид-1,4-ди-N-пиперидил диэтилимина

Диоктадецилперхлорат-1,4-ди-N-пиперидилбутана

Диоктилдиметафосфат-1,4-N-пиперидилбутана

Алкамон OC-2 (смесь бенэолсульфонатов метилдиэтиламинометильных производных диэтиленгликолевых эфиров высших жирных спиртов)

Алкамон Н (четвертич- . ная аммониевая соль диэтиламинометильных проиэводных диэтиленгликолевых эфиров насьпценных и ненасыцен-. ных высших жирных спиртов с метилбензолсульфонатом) Ом, при относитель-, ной влажности