композиция для получения полимерных изделий

Формула изобретения

Композиция для получения полимерных изделий, включающая полимер этилена и стабилизирующую добавку, отличающаяся тем, что в качестве стабилизирующей добавки она содержит смесь оксида цинка и сульфида цинка в массовом соотношении 1 1 при следующем соотношении компонентов, мас.

Полиэтилен 95 97

Смесь оксида цинка и сульфида цинка 3 5т

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается состава полимерных композиций с повышенной устойчивостью к процессам деструкции, которые вызываются действием УФ-облучения и приводят к ухудшению физико-механических свойств материалов.

Органические светостабилизирующие соединения, используемые для предотвращения деструкции полимеров под действием УФ-облучения, как правило, токсичны, не стойки химически и опасны для окружающей среды. Поэтому в последнее время вместо них в технологии полимерных композиционных материалов находят применение светостабилизаторы неорганического происхождения. Известно применение неорганических соединений некоторых металлов для увеличения стойкости полимеров к действию УФ-облучения. Покрытие поверхности изделий из поликарбонатов и полиариленсульфидов тонким слоем оксидов цинка, титана, или олова, либо тонким слоем сульфида цинка способствует уменьшению интенсивности желтой окраски, которая появляется при старении и деструкции полимеров под действием УФ-облучения. С целью повышения светостойкости поливинилхлорида в его объем вводят оксиды цинка, железа, титана, кобальта, или никеля, обработанные анионными поверхностно-активными веществами. С подобной целью применяется механическая смесь оксида цинка (цинковых белил) с диоксидом титана рутильной формы, которая при введении ее в поливинилиденфторид повышает устойчивость последнего к действию УФ-облучения. Преимуществами композиционных материалов перед поверхностными покрытиями являются более прочная связь между минеральным компонентом и полимерным связующим, а также меньшая трудоекость изготовления.

Известна композиция, в которой повышение устойчивости полиэтилена к действию УФ-облучения достигается за счет введения в его объем 2 мас. продукта реакции между тетрахлоридом титана и хлоридом хромила в условиях водородно-кислородного пламени или радиочастотной окислительной плазмы. Продуктом данной реакции является диоксид титана, содержащий в виде примеси катионы трехвалентного хрома. При этом содержание ионов хрома соответствует 0,31 мас. оксида хрома (III) в расчете на единицу массы диоксида титана. Композиция получается путем тщательного механического перемешивания полимера и оксидной добавки при температуре, которая должна быть не ниже температуры плавления полимера и не выше температуры начала его термодеструкции. Несмотря на доступность методов, с помощью которых может быть получена такая композиция (экструдер, шаровая мельница, смеситель Бэнбери), ее недостатком является очевидная сложность получения оксидной добавки, поскольку для проведения высокотемпературной газофазной реакции необходимы наличие специального оборудования и высокие материальные затраты. Оксидная добавка, получаемая подобным способом, не может быть использована для изготовления полимерных изделий в промышленном масштабе вследствие своей высокой стоимости.

Целью изобретения является получение устойчивых к действию УФ-облучения композиций на основе промышленных полимеров этилена без использования органических светостабилизирующих соединений.

Композиции, устойчивые к действию УФ-облучения, получают путем механического перемешивания одного или нескольких соединений цинка с расплавами полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) марки 20308-005 (ГОСТ 16338-77) при температуре 453 К или полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) марки 15303-003 (ГОСТ 16337-77) при температуре 433 К в течение 40 мин при следующем соотношении компонентов, мас.

Полиэтилен 94 99

Соединения цинка 1 6

Образцы для испытания устойчивости композиций к действию УФ-облучения были изготовлены методом горячего прессования при температуре 433 К.

Входящие в состав композиций соединения формулы ZnX, где X кислород, сера и т.п. повышают устойчивость полиэтилена к действию УФ-облучения, а получение таких соединений не представляет особой сложности. В качестве указанных соединений цинка можно использовать стандартные химические реактивы: оксид цинка марки "ч" (ГОСТ 10262-73) и сульфид финка марки "ч" (МРТУ 6-09-1945-64), которые не нуждаются в дополнительной обработке. В отличие от прототипа предлагаемые композиции содержат простую механическую смесь соединений цинка, а не сложное вещество с примесью посторонних катионов. Очевидно, что соотношение двух соединений цинка в их механической смеси намного легче контролировать, чем содержание примесных катионов хрома в кристаллической решетке диоксида титана.

Было получено 22 образца на основе указанных выше ПЭВП и ПЭНП, из которых 21 образец содержал добавки стандартных оксида и сульфида цинка (см. выше), состоящих из частиц размером не более 1 мкм. Состав данных композиций и их физико-механические свойства, определенные по ГОСТ 11262-75, представлены в табл. 1.

Устойчивость полученных композиций к действию УФ-облучения оценивали по изменению физико-механических свойств образцов в процессе облучения полным (нефильтрованным) светом лампы ДРТ-1000. Экспериментальные данные по испытаниям представлены в табл. 2. Здесь _хр продолжительность УФ-облучения до наступления хрупкости (время, когда относительное удлинение при разрыве облученного образца составляет всего 10% от величины относительного удлинения при разрыве исходного образца), ¹_p⁰⁰, ¹_p⁰⁰ относительное удлинение при разрыве и разрушающее напряжение при растяжении через 100 ч УФ-облучения.

Из табл. 1 и 2 видно, что наиболее стабильными физико-механическими свойствами (т.е. такими, которые в наименьшей степени ухудшаются в процессе УФ-облучения) обладают композиции, состоящие из 95 97% ПЭВП или ПЭНП и 3 - 5% соединений цинка. Среди них особенной стабильностью свойств отличаются композиции, состоящие из 96% полиэтилена и 4% соединений цинка (примеры 5, 11, 17 19). Оптимальной является композиция (18), которая в течение наиболее продолжительного времени УФ-облучения (484 ч в случае ПЭВП и 542 ч в случае ПЭНП табл. 2) сохраняет свои деформационные свойства. Кроме этого, через 100 ч облучения композиция (18) превосходит все остальные композиции по величинам относительного удлинения и разрушающего напряжения (табл. 2).

Таким образом, наиболее эффективное повышение устойчивости промышленных полимеров этилена к действию УФ-облучения достигается путем получения композиции следующего состава, мас.

Полиэтилен 96

Оксид цинка 2

Сульфид цинка 2и