Способ антистатической обработки термопластичных полимеров

Способ антистатической обработки термопластичных полимеров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ АНТИСТАТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ путем нанесения на поверхность или введении в массу производных бенэимидазолина , отличающийся тем, что, с целью улучшения антистатических свойств при относительной влажности воздуха 20-40%. в качестве производных бензимидазолина применяют фторсодержащие соли бензимидазолия общей формулы . где Е - фторсодержащиё группы формул сн2ен20

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф

CHã(.H20ñ у

II

0 где n = 0-11 (H CH 0(,CF 0.

ГF1

6Hz(N>0$p, ое9).=„

/.КН$02 ОСУУц

О )А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 2715796/23-05 (22 ) 09. 01. 79 (46) 15.12.83. Бюл. Р 46 (72) Ю.И.Василенок, В.Н.Лагунова, . A.Ô.Ïoæàðñêèé, О.M.Áàãðoâà и Г.Г.Юрчук (53) 678.073 ° 04(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 406850, кл. С 09 К 3/16, 15.11.72.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 336336, кл. С 09 К 3/16, 1970 (прототип).

3. Справочник по иластическим массам. М;, "Химия", 1969, т. 2, с. 445. (54)(57) СПОСОБ АНТИСТАТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ путем нанесения на поверхность или .введении в массу производных бенэимидазолина, отличающийся тем; что. с целью улучшения антистатических свойств при относительной

° влажности воздуха 20-40%. в качестве производных бенэимидазолина применяют фторсодержащие соли бенэимидазолия общей формулы где Н фторсодержащие группы форСН,Ы,06 (CF) „С, 3(59 С.09 К 3/16 С 08 К 5/34 при Н - водород или С -С,— .(-алкил, СН СН ОН или

С < — (»-алкил, H --водород, С1-С -алкил или Е

С2 фторсодержащая группа формулы при Н» — СН СИ ОН или

Се -С -алкил;

CHä SOcp „С10,, С Й SO

СНз С(, Н ЯО,з или ацильиый радикал -ОСО(СНд ) ф СН3 где rn — 0-15, когда в катионе присутствуют фторсодержащие группы, или фторсодержащие группы

"0 CF C09 " ОСО(С г ) CF, где p = 0-11.

749084

60 где В< фФорсодержащие группы фор" мул 65

Изобретение относится к способу уменьшения электризации термопластичных полимеров путем нанесения на них или введения в массу бензимидаэолиновых соединений.

Известен способ деэлектриэации термопластичных полимеров, например полиолефинов, полиметилметакрилата и других, путем нанесения на поверхность раствора концентрации 0,5

3,0 мас.Ъ или введения в массу

0,5-6,0 мас.Ъ не содержащих фтора иминобензимидазолинов или солей иминобенэимидазолинов (1) .

Удельное поверхностное сопротивление (JI ) полимеров согласно иэ- !5 вестному способу при относительной влажности 65+6% составляет 1.7-10

Я

21 .О 10 0м (при введении в кассу) или 6, О 10г — 3. 1 10" Ом (при поверхностном нанесении) . 20

Однако при низкой (20-40Ъ) относительной влажности воздуха, которая характерна для закрытых помещений в отапливаемый период, антистические свойства полимеров 25 резко ухудшаются.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ, согласно которому в качест- 30 ве антистатика, наносимого на поверхность или вводимого внутрь,. применяют не содержащие фтора соли бенэимидаэолинов и неорганических или органических кислот, например бро- 35 мистый 1- -оксиэтил-2-тридецил-3-н-бутилбенэимидаэолиний и т.д. рэ полимеров согласно известному способу составляет 3,6- 10 — 8,2 10 Ом (при введении в массу) при относи- 40 тельной влажности 65% и температуре 20ОC и 1,4 -10ii — 7,4-10" OM npu поверхностном нанесении (2 .

Однако антистатические свойства полимера при относительной влажности воздуха 20-40% резко ухудшаются (см. ниже контрольные примеры).

Целью изобретения является улучшение антистатических свойств термопластичных полимеров или относительной влажности воздуха 20-40%. 50

Цель достигается тем, что при осуществлении способа антистатической обработки термопластичных полимеров в качестве производных бензимидаэолина применяют фторсодержащие 55 соли бенэимидазолия общей формулы

СН, СН,ОС(СГ,) „Cr, где п = 0-11, М СН20С Р

2 2, у г;

ГЛ

Сн 2СН20ССГ2 0

II

СН2СН20 02 ОС9ГП

/ при Н2 — водород или С < -С -алкил, СН<СН,гОН или

С 1 -С4-алкил, водород, С4- С -алкил или фторсодержащая. группа форму лы

0

/ при г „- СН2 СН2 ОН или

С 1 -С4 -алкил, А — . .Х, Вг -, 3:, NO, (С Н ) 2 ГО г CH

С68 Оз > CII C, где m = 0-15, .когда в катионе присутствуют фторсодержащие группы, или фторсодер" жащие группы

Р П"2 СОО и OCO(CFq) рСГ где p = 0-1 1.

При поверхностном нанесении 0,24,0Ъ-ных растворов фторсодержащих солей бензимидазолия на полимеры удельное поверхностное электрическое сопротивление(гэ) образцов составляет 1,0-109 - 8.0 .10"" и 4 .0-1083,0 -.101" Ом при 20+3 C и соответственно относительной влажности воздуха 20+5 и 40+5Ъ

Образцы полимеров при введении . в массу 1-4 мас.Ъ фторсодержащих солей бензимидаэолия по предлагаемому способу имеют рб 1 .О ° 10 О8.0 ° 10 О и 3,4 ° 10г -2,3- 10«Ом при 20+3 С и соответственно относио тельной влажности воздуха 20+5 и 40+

5%. предел текучести при растяжении (IJz) 105-237 кгс/ск2, разрушающее напряжение при растяжении(бр)

115-128 кгс/см2 и относительное удлинение при разрыве (t) 250600%.

Полимерные образцы, полученные по п >едлагаемому способv, обладают повышенной водостойкостьв антистатического покрытия и лучшими антистатическими свойствами по сравнению с прототипом (см. контрольные примеры 22-31 и 37-39) и с образцами полимеров. обработанных широко

749084 венно относительной влажности 20+5 и 40+5%.

П р и и е р 3. Диски диаметром

50 мм и толщиной 1 мм из полипропилена (ПП1 обрабатывают, как в примере 2. р обработанных таким способом образцов составляет 1,0 10 и

3,7 ° 10"о Ом при 20+ЗОC и соответственно относительной влажности 20+5 и 40+5%.

Пример 4. Диски диаметром

50 мм и толщиной 1 мм из. блочного полистирола (11СБ) обрабатывают, как в примере 2. рс, обработанных таким образом образцов составляет 3,7.10» и 1,0 .10"о Ом при 20+3 C и соответственно относительной влажности 20+5 и 40+5%. . Пример 5. Диски диаметром

50 мм и толщиной 1 мм из полиметилметакрилата (ПИКА1 обрабатывают, как в примере 2. Р обработанных таким, способом образцов составляет

9,0 10 9 и 3, 0 109 Ом при 20»-Зо С и соответственно относительной влажност 20+5 и 40+5%.

Пример ы 6-21. Опыты проводят в условиях примера 1, но применяют различные полимеры, антиста тики и варьируют их содержание.

Результаты приведены в таблице.

Концентрация раствора антистатика, Ъ

Номер примера

20+5 40+5

Гидрохлорид 1-этил-2-(и -перфторноненилоксибензолсульфамидо

-бензимидазолия

ПЭНП

4,0 ° 10»0 9. 3 ° 10

4,0

Бромид 1-(- (перфторацетилокси)—

-этил-2-этилбензимидазолия

ПСБ

4, 0,10»о

2,0

ПИМА.2,0 10

7 1 ° 10»о

2,0

Нитрат 1- (»- (перфтор:лаурилокси -этил-2-э тилбен з имида золия 2, 0

ПЭНП

3,1 10

8,0-10

10 ПП

5,0 ° 10

1,4 10»о

2,0 используемыми промышленными антистатиками типа алкамонов((за 3,3

II10 12 Ом при внутреннем введении) (3).

Одновременно можно. применять целевые добавки — красители, стабилизаторы, пластификаторы и др.

Антистатики можно вводить в расплав полимеров обычными способами: на вальцах, в пластосмесителе тяжелого типа или в экструдере.

Пример 1. Диски диаметром

50 мм и толщиной 1 мм или полиметилметакрилата (ПММА) погружают на

20 с в 0,2Ъ-ный раствор гидрохлорида N-P-(-перфторноненилоксифенилсульфонил) оксиэтилбензимидазолия в этиловом спирте и затем сушат при комнатной температуре в вертикальном положении в течение 2 ч обработанных таким способом образцов составляет 8,0 10"" и 20

3,0 ° 10»» Ом при 20+30C и соответственно относительной влажности 20»-5 и

40+5%.

Пример 2. Диски диаметром 50 мм и толщиной 1 мм из поли- 25 этилена низкой плотности (ПЭНН) обрабатывают, как в примере 1, но при концентрации антистатика 2,0%. обработанных таким способом образцов составляет 1,7-10 и 5,9 109 Ом при 20 3оC и соответст11олимер Антистатик йодид 1-(- (перфторвалерилокси)-этил-2-метилбензи-:. мидазолия

Диметафосфат 1-(р-перфторгексагидробензилэтил) -бензимидазолия

Ом, при относительной влажности, Ъ

749084

Продолжение таблицы Антистатик

Р,Ом, при относительной влажности, Ъ

Полимер

40+5

20+5

11 ПММА

Метасульфат 1-(р-перфтортетрагидрофурил)- -дифторацетоксиэтил) -бензимидазолия

8,2 10

3, О 10(0.1,О

12 ПСВ

Перхлорат 1-метил-2-(n -перфторноненилоксибензолсульфамидо)-бензимидазолия 4,0

8,0 -10 0

2 4 «1040

Бензолсульфонат 1- ° перфторвалерилокси) -этилбензимидазолия 2,0

13 ПСБ

3,0 10

9, О. 109

14 ПСБ

-Толуолсуль фонат

1-Р- (перфторлаурилокси) -этилбензимидазолия

3,4-10 1

2,0

Ацетат 1- Р -(перфторгексагидробензоил.этил) -бензимидазолия

7,О 10

2,3 10

2,0

Валерат 1- (P-перфторгексагидробензоия- этил) -бензимидазолия 2,0

16 ПИМА

4,8 ° 10

1,4 ° 10

Стеарат 1-(P -перфтортетрагидрофурил- К-дифторацетоксиэти-. лат) -бензимидазолия 2,0

17 IIMMA

2,0 -10

5,0 10

16 ПЭНП

Перфтортетрагидрофурил-4-дифторацетат-1-бутилбензимидазолия 1,0

2,4 ° 10 °

1,0 10

ПЭНП

4,0 10

1,2 10

2,0

ПЭНП

2,5 10

9,О 108

2,0

Пер фт орл аура т

1-бутилбензимидаэолия

ПЭНП

1,0 10

4,о ° 108

2,0

Бромид 1Д-оксиэтил-2-тридецил3. — н-бутилбензимидазолия

ПЭНП

0,2

ПЭНП

То же

1,0

Номер примера

Перфторацетат

1-оксиэтилбен- зимидазолия

Перфторвалерат

1-оксиэтилбензимидазолия

Концентрация

paczaopa антистатика, ф

1, О «10

8,7 10

1,0 10

9,0-10

749084

Продолжение таблицы ром,при относительной влажности, Ъ

Концентрация раствора, asтистатика>Ъ

Номер примера

Полимер

Антистатик

20+5 4 0т.5

2,0

3,5 ° 10

1,0 1О"

ПЭНП

4,.О

ПЭНП

Бромид 1-P-оксиэтил-?-нонил-3-карбометоксиметилбензимидаэолия

4,4 10

5,0 10

2i0

Бромид 1-атил-2-амино-3-нонилбензимидазолия

ПСБ

2 0,10 3

3 .О

Адипат 2-имино-1-нонил-3-Р-оксиэтилбензимидазолия

ПСБ б,oi10

5, О 10

2,0

Бромид 1-нонил-2-бензилимин-3-н-:

-бутилбенэимидазолия

ПСБ

7, О ° 10

2,0

Алнамон ОС-2 (смесь бензолсульфонатов метилдиэтиламинометильных производных диэтиленгликолевых эфиров высших жирных спиртов) 30 ПЭНП

2..О 101

6,0 ° 10 9

2,0

Алкамон Н (четвер» тичная аммониевая соль диэтиламинометильных производных диэтиленглико« левых эфиров насыценных и ненасышен» ных высших жирных спиртов с метилбеи« зосульфонатом . 2,0

IINMA

O.10 (3

Пример ы 22-31 (контроль-, 5 110 кгс/см, g< 125 кгс/см> и ные). g 500%.

Опыты проводят в условиях приме- II р и м е р ЗЗ. Полиэтилен виара 1, но используют различные поли- кой плотности смешивают с 1,0 мас.% меры, антистатики и варьируют их 55 нитрата 1-Р-(перфторлаурилокси)содержание. :-атил-2-этилбензимидаэолия на вальII р и м е р 32. Полиэтилен низ- цах при 135+5ФС в течение 7 мин. кой плотности смешивают с 4,0 мас.II Иолучеииые образцы обладают(6,0 гидрохлорида II-P-(я-перфторноненил- 10" и 1,5 ° 10 Ом при 20 3 с и соотоксифенилсульфонил) -оксиэтилбензими- 60 ветствеино оТносительной влажности дазолия на вальцах при 135+5 Ñ в те- 20+54 и 40+5 и имеют бт 115 кгс/см чение 7 мин. Полученные образцы об- 6 127 кгс/см .иЯ 550%. ладают pg 8,0 10 и 2,3 ° 10 Ом Пример 34. Полиэтилен низ20+3 С и соответственно относитель-: :кой плотности смешивают с 4 мас.Ф ной влажности 20+5 и 40+5В и имеют g5 перфторлаурата 1-бутилбенэимидазолия

>, » Ф " м

9 ..„ж9ВЕ4® Е

; „°;. -°.,.Я ю на вальцах при 135g56C в течщ е " ймеют б 114 кгс/см, GP 125 кгс/см

7 мин. Полученные образцы обладают и E 530%.

1,0 ° 10 и 3,4.109 Ом при 20+3 С Пример 38 контрольныйМ. и соответственно относительной влаж- полиэтилен низкой плотности смености 20+5 и 40 5% и имеют 6у шивают с 1,0 мас.% бромида 1105 кгс/см <,Q 115 кгс/см и 5 520%. -этил-2-амино-3-нонилбензимидазо-.

Пример 35. Полиэтилен низ- линия на вальцах при 135+5©С в кой плотности смешивают с 1 мас.Ъ течение 7 мин. Полученные образцы перфторлаурата 1-бутилбензимидаэо- обладают Я 3,0 ° 10 и 5,8 10 Ом лия на вальцах при 135+5 С в тече- при 2023 С и соответственно относиа о ние 7 мин. Полученные образцы обла- тельной влажности 20+5 и 40+5% и дают ре 5,0 ° 10"о и 1,8 ° 10" Ом при имеют 6г 116 кгс/cM2,5 р 125 кгс/см

20+3oC и соответственно относитель- и Я 500Ъ. ной влажности 20+5 и 40+5% и имеют Пример 39 (контрольный) .

112 кгс/см, бр 123 кгс/см и Полиэтилен высокой плотности сме 2 2

Я 600%. шивают .с 4, 0 мас.% бромида 1-8-оксиэтил-2-тридецил-3-н-бутилбензимидаПример 36. Полиэтилен вы- золиния на вальцах при 155+5 С в тесокой плотности смешивают с 4,0 мас.% чение,7 Мин, Полученные образцы обстеарата 1-(Д -перфтортетрагидрофу- ладают pz 8.0-10 З и 5,0 ° 10 2 Ом при рил-Ж-дифторацетоксиэтил)-бензими- 20 2023 С и соответственно относительдаэолия на вальцах при 155 5 С в ной влажности 20+5 и 40+5% и имеют течение 7 мин. Полученные образцы б - 220 кгс/см2, б 135 кгс/cM2и обладают р 5,0-10 и 2,2-10"ООм

230% . при 20+3 С и соответственно отно- . Поименение предлагаемого способа сительной влажности 20+5 и 40 5% 25 позволяет улучшить антистатические 2 и имеют 6 237 кгс/см2,бр 128 кгс/см свойства термопластичных полимеров и Е 250%. при низкой относительной влажности воздуха. Такой способ может найти

Пример 37 (контрольный). применение для уменьшения электризаПолиэтилен низкой плотности смеши- щ ции пластмассовых деталей измерительвают е 4 мас.% бромида 1-8-оксиэтил- ных приборов. радиотехнической аппа-2-нонил-3-карбометоксиметилбензи- ратуры, оптических деталей из органимидазолия на вальцах при 135+5 C ческого стекла и других, эксплуатив течение 7 мин,. Полученные образцы руемых в закрытых помешениях в услообладают 6,0 ° 10 и 7.0.10 Ом З5 виях пониженной относительной влажпри, 20+3 С и соответственно относи- ности воздуха.- Это повысит точность тельной влажности 20 5% и 40g5% и изМерений и надежность приборов.

Составитель В.Балгин

Редактор Э. Бородкина Техред М.Тепер Корректор И. Эрдейи

Заказ 10696/6 Тираж 639 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4