Способ антистатической обработки термопластичных полимеров

Патент 749082

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

СПОСОБ АНТИСТАТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ путем нанесения на поверхность или введения в массу солей четвертичных соединений аммония, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости антистатических свойств в условиях влажной обработки , в качестве солей четвертичных соединений аммония применяют фторсо ержацйе бис-соли четвертичных соединений аммония общей формулы .« ,-ir-B. II CHj СН j где RI - (-алкил, Rj - ашкилен-{сНг)„-, где п ,(J-xQ-cн -(, где m 2-6, или гшкиЛёнимяк- CHjCHjHHCH , (CF,VC , TFl где p Q-11. 2U0.1F2( или когда Rj 4CF ,W X -2-OCo(CH,, где К 0-16, 2C1, 2Br, 2NO;, 21-, , 2(CHj)2POj, . ИЛИ 2СН СбН4809,.

ПЕ nil

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н втрюснаеа са датвъствм с СН3 СП3

+I +I

Rg-X-E - jI-В г

Ъ +3

Х (21) 2711131/23-05

° ° ° ° °

22) 09.01. 79

46) 15,12.83. Бюл. М 46 (72) Ю.И.Василенок, В.Н.Лагунова, H.Ñ.Êoçëoâ, B.A.Ñåðæàíèíà и Н.И.IOpaшевич (53) 678.073.04(088.8) (56) 1. Справочник по пластическим массам. М,, "Химия", 1969, т.2; с. 445

2. Авторское свидетельство СССР

9-454223, кл. С 09 К 3/16, 16.03.73 (прототип). (54)(57) СПОСОБ АНТИСТАТИЧЕСКОИ

ОБРАБОТКИ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ . путем нанесения на поверхность или введения в массу солей четвертичных соединений аммония, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения устойчивости антистатических свойств s условиях влажной обработки, в качестве солей четвертичных соединений аммония применяют фтор3(5В С 09 К 3 16 С 08 К 5/17 содержащие бис-соли четвертичных соединений аммония общей формулы где R< - СФ-СМЕ-алкил, R< - алкилен-(CH,),,â€”, где п щ-;-(сЦ„;, где р = 2-6, или алкнленимин- СН Сн Нн Сн Си -

Х--2 0C0(CFQpCF, z < em соа (z1 г 19

Ф или когда 8

-(С Э„;,Х -2 0Со(Сн,)СН где к = 0-16, 201, 2Br, С

2NOgу 2Х, 20Н $0 ., 2(СН )тР04, 2С6Н $0з . или

2снэсьн4$07 °

749082

Изобретение относится к способу антистатической обработки термопластичных полимеров путем нанесения на них или введения в массу солей четвертичных соединений аммония.

Известен способ уменьшения злектризуемости полимеров путем введения алкамонов в расплав полимера или нанесением на поверхность изделий из него (1) .

Такой способ позволяет получать полимеры, обладающие удельным поверхностным сопротивлением p$ >

3,3 10 Ом, что недостаточно для полимеров, применяемых в приборах, работающих в условиях влажной обработки.

Известен также способ уменьшения злектризуемости термопластичных полимеров путем нанесения на поверхность или введения в массу 20 бис-солей четвертичных соединений аммония общей формулы

Ri gi где R,. вЂ” нафтенил или С -C, -алкил, R< - С -С -.алкил или полиоксиэтил - (CH CHOjg H;

R - С -С -алкил или полиоксиатил вЂ” (СНг СНг О) q Н где х + у = 1-.30

R - алкилены -CHqCHg вЂ”, -CHyCHrCH CHr -, СНд СНг СНг СН СН СН -, -Н,С- -СН2 вЂ”,СН,СН КНСН,СН/

-алк л нимин или полиоксизтилен-СН g (СНгО)СНд-, где и;

2С1 2Br 21, 2N(g, 2С10„

$04, 2СН $0, 2(СН ) РО, 2С4 $0 или ацил 20CO(СН ) „СНд, где n = 1-16 E23.

Однако такой способ позволяет получать антистатические полимерные материалы с недостаточной стойкостью к действию воды (удельное поверхностное электрическое сопротивление 50 (ps) образцов после промывания водой составляет 10 - 10 Ом при 20+

З С и относительной влажности 65+

5 Ъ .

Такой способ является наиболее 55 близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату.

Целью изобретения является повышение устойчивости антистатических 60 свойств термопластичных полимеров в условиях влажной обработки.

Цель достигается тем. что при осуществлении способа антистатической обработки тер йчластичных полимеров путем нанесения на поверхность или введения в массу солей четвертичных соединений аммония в качестве последних применяют фторсодержащие бис-соли четвертичных соединений аммония общей формулы еп

3 i 3 +R Х

СИЗ . 6ИЪ где R, вЂ” C -C, -алкил, алкилен вЂ” (CH г) и вЂ”, где ri

2-6, или вЂ” (cFä ), вЂ”, где m = 2-6, 2б / tH2- ° или алкиленимин-СН СНгйНСН СН;;

-2 0CO(CF )р CF, . )

Гк где р = 0-11,2 |) СУ СОО или, когда R - - (qr-, ) „„Х -2 ОСО(СНг1кСН, где к =: 0-16, 2С,28, 2КО, 2 У, 2сн,504,2 (СН,),РО;, lC,H 50, или 2СН СgH 5О

В качестве таких солей четвертичных соединений аммония могут приме-, нять диметиленбис (диметилцетиламмоний трифторацетат); тетрафторэтиленбис(диметилоктадециламмоний бромид);параксилйнбис (диметилнониламмоний перфторвалерат) и др. (см. табл. 1) .

Фторсодержащие бис-соли четвертичных соединений аммония представляют собой твердые порошкообразные вещества от белого до светло-желтого цвета с температурой плавления от 65 до 107 С и парафинообразные вещества с температурой размягчения

25-27 С..

При поверхностях нанесения

0 1-4 0%-ных растворов фторсодержащих бис-солей аммония на полимеры по предлагаемому способу р об-. разцов составляет 1,0 107 - 1,9 10 Ом (4 при 20 3оС и относительной влажности 65р53 После погружения таких образцов в дистиллированную воду на 20 с и сушки на воздухе в течение 2 ч Pg полимеров равно 2,4 103, 5 ° 10" Ом при 20+Зо С и относительной влажности 65+53, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свойства.

Образцы полимеров, полученные по предлагаемому способу, при введении в массу полимера 0,5-4 вес.Ъ фторсодержащих бис-солей аммония имеют Р»; 8.0-108 -5,3 10 0 Ом при

20+3 С и относительной влажности

65+5%, предел текучести при растяжении (d ) 106-245 кгс/см, разрушающее напряжение при растяжении (бр) 125-140 кгс/см и относитель749082

Нбе удлинение при разрыве (E) 280600Ъ. После промынания образцов путем их погружения в дистиллированную воду на 20 с и сушки на воздухе в течение 2 ч Р< полимеров составляет 6,0 10 - 1,6 10 Ом при 20+ЗРС и относительной влажности 65+5% т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свойства.

Согласно предлагаемому способу антистатики наносят на понерхность полимеров иэ растноров концентрации 0,1-4,0 мас.Ъ или вводят в массу полимера в количестве 0,5

4,0 мас.Ъ. OztHoaDeMeHHo могут применяться также целевые добавкивЂ” красители, стабилизаторы, пластификаторы,и др.

Антистатики можно внодить в расплав обычными способами: нэ вальцах, в пластосмесителе тяжелого типа или н экструдере.

Пример 1. Диски диаметром 50 мм и толшиной 1 мм из блочного полистирола (ПСБ) погружают на 20 с в 1Ъ-ный раствор гексаметиленбис(диметилдециламмоний трифторацетата) в этиловом спирте и затем сушат при комнатной температуре в вертикальном положений в течение 2 ч. р обработанных таким способом образцов состанляет 2,2»

10 Ом при 20+3 С и относительной влажности 65+5%. После промывания таких образцов путем их погружения в дистиллированную воду на 20 с и сушки на воздухе и течение 2 ч. ,Pg полимеров равно 3,8 10 Ом при 20+3 С и относительной влажности 65+5Ъ, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свойства.

Пример 2. Образцы из полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) обрабатывают аналогично примеру 1. обработанных таким способом образцов составляет 5,5 ° 10 Ом при 20+3ОС и относительной влажности 65+5Ъ. Обработку образцов водой проводят по примеру 1. После такой обработки Р> полимеров равной

2+1. 10 0 Ом при 20+3 C и относительной влажности 65+5Ъ, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свойства.

Г р и м е р 3. Образцы из полй- " метилметакрилата (ПМИА) обрабатывают 0,1Ъ-ным раствором антистатика.

Антистатик и условия обработки те же, что в примере 1. Р обработанных,таким способом образцов сос тавляет 1,9 10 Ом при 20+3 С и относительной влажности 65+5Ъ. Обработку образцов водой проводят аналогично примеру 1. полимеров равно

3.5 10" Ом при 2 +3 C и отнбсительной влажности 65+5Ъ, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свойстна.

Пример 4. Образцы иэ полипропилена (ПП) обрабатывают 4Ъ-ным растнсром того же антистатика, что и н примере 1, н аналогичных условиях. рв обработанных таким способом образцов составляет 1,0 ° 10 Ом при

20+3 С и относительной влажности о

65+5%, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свойства.

II р и м е р ы 5-26. Фторсодержацие бис-соли аммония нанОсят на поверхность полимеров, как в примере 1. После промывания дистиллирован15 ной водой образцы сохраняют антистатические свойства.

Результаты приведены в таблице.

II р и м е р ы 27-37 (контрольные)

Соли четвертичных соединений аммония наносят по известному способу, как н примере 1. После промывания дистиллированной водой антистатичес" кие свойства образцов не сохраняются;

25 P эультаты приведены в таблице.

Пример 38. ПЭНП смешинают с 4,0 мас.Ъ гексаметиленбис(диме тилдециламмоний трифторацетата) на вальцах при 135 5оC в течение 7 мин.

30 Полученные образцы обладают pg 3,4»

«10 . Ом при 20+3 С и относительной

Я. влажности 65+5Ъ и имеют6 106 кгс/см, 126 кгс/см и Я 550Ъ. Затем образцы обрабатывают дистиллированной

35 водой аналогично примеру 1. р полиглера после обработки равно 7,Ь 10 Ом при 20+3 С и относительной влажности 65+5%, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свой40 стна °

Пример 39. ПЭНП смешивают с 4.0 мас.Ъ диметиленбис (диметилцетиламмоний трифторацетата) на нальцах при 135+5ОC в течение 7 мин.

Полученные образцы обладают p+

8,0 ° 109 Ом при 20+ЗоС и относительной влажности 65т5Ъ и имеют бт

110 кгс/см,6р 133 кгс/см и

560Ъ. Образцы Обрабатывают зодой аналогично примеру 1. p+ полимера равно 3,0 ° 10 Ом при 20+3 С и относительной влажности 65+5Ъ, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свойства.

Пример 40. ПЭНП смешивают с 0,5 мас.Ъ диметиленбис(диметилцетиламмоний трифторацетата) на вальцах при 135+5 С в течение 7 мин. Полученные образцы обладают

5,0 ° 10 Ом при 20+3 С и относи-

60 тельной влажности 65+5Ъ и имеют б 112 кгс/см>, 6 130 кгс/см ,и E 580Ъ. Затеи образ э обрабаты-, вают водой аналогично примеру 1. полимера равно 1,6 ° 10 Ом при

20+3 С и относительной влажнос749082

Номер примера

Антистатик

Полимер

Концентрация раствора антистатика, мас.%

ПСБ

1,1 10"

2,6 10

4,8 10

1,5 ° 10

1,0

ПЭНП

То же ти 65+5%, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свойства.

Пример 41. ПЭНП смешивают с 1,0 мас.% диметиленбис(диметилцетиламмоний трифторацетата) на валь- 5 цах при 135+5OС в течение 7 мин.

Полученные образцы обладают . рз

5,3 10" Ом при 20т3 С и относительной влажности 65+5% и имеют

От 110 кгс/см, G р 125 кгс/см и : 600%. образцы обрабатывают водой аналогично примеру 1. Pg полимера равно Э,О ° 10"0 Ом при 20+3 С и относительной влажности 65+5%, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свойства.

Пример 42. ПЭВП смеШивают с 4,0 мас.% диэтилениминбис(диметилоктадециламмоний перфтортетрагидрофурил-Ы.-дифторацетата) на вальцах при 155+5 С в течение 7 мин. 20

Полученные образцы обладают р> 8,0а.

° 108 Ом при 20+3 C и относительной влажности 65+5% и имеются 240 кгс/см, Gp.135 кгс/см и Я 280%. Образцы обрабатывают водой аналогично при- 25 меру 1. ре полимера равно 6,0 ° 10 Ом

9 при 20+3 C и относительной влажности 65+5%, т.е.,образцы сохраняют хорошие антистатические свойства.

Пример 43. ПЭВП смешива- 30 ют с 2,0 мас.% диметиленбис(диметилцеламмоний перфторлаурата) на вальц4х при 155+5 С в течение 7 мин.

Полученные образцы обладаютp 1,3» 10"0 Ом при 20+3 С и относительной влажности 65+5% и имеют б 245 кгс/см".

6 140 кгс/см и Я 340%. Образцы обрабатывают водой аналогично примеру 1. $g йолимера равно 6,0-10 Ом при 20+3 С и относительной влажнос- 40 ти 65+5%, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свойства.

Пример 44 (контрольный) .

ПЭНП смешивают с 0,5 Мас.% диэтилениминбис(диоксиэтилнафтениламмоний ацетата) на вальцах при 155+5 C в течение 7 мин. Полученные образцы обладают б 3,0 10 Ом при 20+3 С и относительной влажности 65+5% и

Диметиленбис (йиметилцетиламмоний трифторацетат) имеютО < 115 кгс/см 2, б р 125 кгс/см и б00%. Образцы обрабатывают водой аналогично примеру 1. Pq полимера равно 3,6 ° 10 Ом при 2013 С и относительной влажности 65+5%, т.е. антистатические свойства образцов практически утрачиваются.

Пример 45 (контрольный) .

ПЭВП смешивают с 4,0 мас.% параксиленбис (полиоксиэтил на 30 моль) нафтениламмоний йодида) на вальцах при

155+50C в течение 7 мин. Полученные образцы обладают p+ 1,0 10 Ом при

20+3 С и относительной влажности

65+5% и имеют б г 230 кгс/см 2, 5< 130 кгс/см2 и Я 250%. Образцы обрабатывают водой аналогично примеру 1. рс полимера после обработки равной 1,5 10 Ом при 20+3 C и относительной влажности 6525%, т.е. антистатические свойства образцов практически утрачиваются.

Пример 46 (контрольный).

ПЭНП смешивают с 2,0 мас.% алкамона ОС-2 на вальцах при 135+5 С в течение 7 мин. Полученные образцы обладают pg 3,0.10I2 Ом при 20 3с С и относительной влажности 65+5%.

Образцы обрабатывают водой айалогично примеру 1. в полимера равно

9,0 ° 10 4 Ом при 20+3 С и относительной влажности 65+5%, т.е. антистатические свойства практически отсутствуют.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить устойчивость антистатических свойств термопластичных полимеров. Такой споосб может найти применение для уменьшения электризуемости пластмассовых деталей измерительных приборов, радиотехнической аппаратуры, оптических деталей из органического стекла и других, когда по условиям эксплуатации необходимо промывать и протирать эти изделия. Повышение качества антистатических покрытий обеспечивает большую точность измерений и надежность приборов из-за отсутствия накопления зарядов статического электричества.

Ом, при относительной влажности 65+5%

До промыва- После промы,ния вания

749OS2

Продолжение таблицы рэ,Ом, при относительной влажности 65+5%

Полимер

Антистатик

I осле промывания

ДЬ проьивания

ПСБ

1,0

3 4 10 5,0 .101о

ПЭНП

ПСБ

4 S10"

2 i 0

2, 7 ° 10 "О

То же

2,0

ПЭНП

2,0

1,0.10»

ПЭНП

2,0

В,О 10В

4, О.10

Диэтилениминбис(диметилоктадециламмоний перфтор-тетрагидрофурил-Ы-дифторацетат), 2,0

ПСБ

7,0 10

9iÎ "1О8

ПСБ

0 5

4ФО

То же

ПСБ

5,0 ° 10

3, О 10

2,0

ПЭНП

9,0.109

3,0 10

2,0

Октилфторэтиленбис(диметилоктадециламмоний вале рат) 18

ПСБ

4,5 ° 10

1,0 ° 10

2,0

Тетрафторэтиленбис(диметилнониламмоннй стеарат) 19

ПП

2,0 .

9,0 10

2,5 ° 10

Тетрафторэтиленбис (диме тилоктадецил аммоний оруд) 1,0 20

5 0,1040

2i0

Тетрафторэтилеибис(диметилоктадециламмоний йодид) . 2,О

ПЭНП

S,0 1О О

1,s-1о"

Тетрафторэтиленбис (диметилоктадецилаьеюний нитрат) ПЭНП

8, О ° 109

4,5 ° 10

2,0

Тетрафторэтиленбис (диметилоктадециламмоний метилсульфат) 23

ПЭНП

7,0 109

3,0 10

2,.0

11омер приме ра

1 ексаметиленбис(диметилцетиламмоний трифторацетат)

То же

Тетрафторэтиленбис (диметилоктадециламмоний бромид ) Параксиленбис(диметилнониламмоний перфторвалерат) Диэтилениминбис (диметилоктадециламмоний перфтортетрагидрофурил-й -дифторацетат) Диметиленбис(диметилдециламмоний перфторлаурат) Додецилфторэтиленбис (диметилоктадециламмоний ацетат) 1 о нце нтр аци я раствора антистатика, мас.Ъ

109

1 0 Ä107

1,О ° 10 "

9010о

3,0-10

4,0 10

2,4 10

1.0

749082

Продолжение таблицы

М4ВЮй

Концентрация раствора антистатика, мас.Ъ

Антистатик

Полимер

Номер примера

Тетрафторзтиленбис (диметилоктадециламмоний диметилфосфат) ПЭНП

6,0 10

2,0

ПЭНП

9,0.10

6,8 10"о

2,0

ПЭНП

8,1-109

2,0

Гексаметиленбис (диоксиэтиламмоний нитрат) 27

ПСБ

3,0 .10

3,0 ° 10

2,0

ПСБ

Дизтилениминбис (диоксиэтилнафте-: ниламмоний ацетат1

Параксиленбис(диоксиэтилнафтениламмоний перхлорат) 1,0 10"

5,0 10"

0,1

ПСБ

6, O ° 109

8,0ii10"

2,0 30

ПЭНП

1,0.1044

1 8 .10(0

ПСБ

2 3 "10

9,0-108

ПСБ

5,0 10

7,6 10

8,5 10

7,О 10

ПЭНП

ПЭНП.

3,0- 10

6,0 10

- 8,0 ° 10(3

2 0 ° 10

1 0 1О 4

8,0 ° 10

1,0 104

1,4 ° 101

3 5

ВНИИПИ Заказ 10696/6 Тираж 639 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä,óë.Ïðîåêòêàÿ,4

Тетрафторэтиленбис (диметилоктаде-. циламмоний бензолсульфонат} .Тетрафторэтиленбис(диметилоктаде-. циламмоний и -толуолсульфонат) Диэтилениминбис(диоксиэтилнафтениламмоний диметилфосфат) 0,1

Параксиленбис (полиоксиэтил (на

30 моль) нафтенидаммоний йодид) 4,0

Алкамон ОС-2 (смесь бензолсульфонатов метилдиэтиламинометильных производных диэтиленгликолевы эфиров высших жирных спиртов) 2,0

То же 2,0

Алкамон Н {четвертичная аммониевая соль диэтиламинометильных производных диэтиленгликолевых эфиров насыщенных и ненасыщенных высших жирных сйиртов с метилбензолсульфонатом ); 2,0

То же 2,0

0 1

4,0

Ом, при относительной влажности 65+5%

До промыва- После проьыния вания