Способ получения полимерных материалов с модифицированной поверхностью

 

Использование: переработка пластмасс . Сущность изобретения: проводят обработку поверхности полимерного материала растворами химических реактивов, активирующих поверхность, при нагревании . После обработки растворами химических реактивов полимерный материал подвергают циклической обработке в токе инертного газа при 60-110°С: а) инертным газом 4 мин, б) парами воды 4 мин, в) парами SICM 4 мин, и удаляют избыток реагента и продуктов реакции после каждой стадии обработки , причем обработку парами воды и SICU проводят шестикратно. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю С 08 J 5/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4669468/05 (22) 28.03.89 (46) 23.12.92. Бюл. hb 47 (71) Ленинградский технологический институт им. Ленсовета (72) Г.П. Фоломеева, М.Н. Цветкова, А.И, Фоломеев. О.П. Янцева и Б.В. Крылов (56) Патент Японии В 53 — 45222, 1978.

Патент Японии М 58-17121, 1983. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ

МАТЕРИАЛОВ С МОДИФИЦИРОВАННОЙ

ПОВЕРХНОСТЬЮ

Изобретение относится к переработке и модифицировании полимерных материалов (ПМ) и может быть использовано в химической, лакокрасочной промышленности, при декоративной отделке пластмасс.

Известен способ получения композиции для защитных покрытий пластмасс, со. гласно которому защитные покрытия содержат поликремневую кислоту и сополимер алкилметакрилата и оксилалкилметакрилата. Покрытия, полученные по этому способу, повышают атмосферостойкость, механическую прочность пластмасс.

Однако. данный способ трудоемок, покрытия не устойчивы к органическим растворителям, не обладают гидрофил ьн остью.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ модифицирования поверхности полимерных материалов, например, полиметилметакрилатов, заключающийся в обработке поверхности пластмасс 20$-ным раствором гидроксида натрия при 60-100 С а течение 5-20 ч (заяв„„Я2„„1782976 А1 (57) Использование: переработка пластмасс. Сущность изобретения: проводят обработку поверхности полимерного материала растворами химических реактивов, активирующих поверхность, при нагревании. После обработки растворами химических реактивов полимерный материал подвергают циклической обработке в токе инертного газа при 60-110 С: а) инертным газом 4 мин, б) парами воды 4 мин, в} парами

SiCI4 4 мин, и удаляют избыток реагента и продуктов реакции после каждой стадии обработки, причем обработку парами воды и

SiCI4 проводят шестикратно. 1 табл. ка Японии М 58-17121 — прототип), Недостатком способа является отсутствие у обработанной поверхности пассивных свойств, - малая механическая прочность поверхности, неустойчивость к действию растворителей. ° евай

Цель изобретения — повышение химической устойчивости, поверхностной микро- 0ф твердости и гидрофильности полимерных материалов за счет создания на поверхно- 0 сти ультратонкой защитной неорганической пленки.

Поставленная цель достигается тем, что 0 в качестве химических реактивов, активирующих ооверхнесть, испопьвуют 20тп-ныи раствор NeOH ипи насыщенный раствор

КгСг2ОТ в 90 HzSO4 и процесс проводят при 50-90 С, после обработки растворами химических реактивов полимерный материап подвергают циклической обработке в токе инертного газа при 60-110 С: а) инертным газом 4 мин; б) парами воды 4 мин: в) парами SICI4 4 мин

1782976 и удаляют избыток реагента и продуктов реакции после каждой стадии обработки, причем обработку парами воды и SICILY проводят шестикратно.

Существенным отличием предлагаемого способа является последовательная обработка поверхности материала в растворах химических реактивов, активирующих поверхность (20 -ного раствора

NaOH или насыщенный р-р KzCrzOz в 90

HzSO4) и парами SICI4 и Н О в токе инертного газа при 60 — 100 С. Последовательность операций формирования модифицированного слоя из жидкой и газовой сред приводит к образованию на поверхности ультратонкой равномерной пленки иэ диоксида кремния, что способствует повышению гидрофильности, микротвердости и химической устойчивости поверхности ПМ. Предлагаемое техническое решение иллюстрируется примерами, подтверждающими возможность осуществления изобретения с получением положительного эффекта при использовании всей совокупности существенных признаков изобретения, указанных в формуле.

Пример 1. Образец ПММА выдерживают в 20 -ном растворе NaOH при 90 С в течение 5 ч, затем достают, промывают водой и помещают в реактор проточного типа, где нагревают образец в атмосфере инертного газа — азота до 90 С в течение 4 мин.

Скорость инертного газа составляет

50 мл/мин. Затем током инертного газа— азота подают пары воды в реактор и обрабатывают образец подвергают обработке парами четыреххлористого кремния в течение 4 мин. Затем удаляют избыток реагента и продукты реакции током инертного газаазота в течение 4 мин и снова обрабатывают ПММА парами воды до отсутствия следов HCI на выходе из реактора, Далее обрабатывают парами SICI4 и т,д. Циклическую обработку парами НгО и SICI4 проводят 6 раз.

Пример 2. То же, что и в примере 1 но перед обработкой в газовой фазе обра5 зец выдерживает 5 мин в насыщенном растворе К2Сг 07 в концентрированной (90 Ц серной кислоте при 50 С. Результаты испытаний образцов различных полимерных материалов приведены в таблице. Как видно

10 из таблицы, предлагаемый способ позволяет значительно повысить гидрофобность поверхности полимерных материалов, увеличить поверхностное натяжение смачивания в 1,5-2 раза, повысить на 50 микро15 твердость поверхности ПМ, увеличить химическую устойчивость к органическим растворителям.

Формула изобретения

Способ получения полимерных матери20 алов с модифицированной поверхностью путем обработки поверхности полимерного материала растворами химических реактивов, активирующих поверхность, при нагре- . вании, отличающийся тем, что, с целью

25 повышения химической устойчивости, поверхностной микротвердости и гидрофильности за счет создания на поверхности ультратонкой защитной неорганической пленки, в качестве химических реактивов, 30 активирующих поверхность, используют

20 -ный раствор NaOH или насыщенный раствор К Сг207 в 90 -ной HzS04 и процесс проводят при 50-90 С с последующей обработкой поверхности пои 60-110 С, после

35 обработки растворами химических реактивов полимерный материал подвергают цик- . лической обработке в токе инертного газа при 60 — 110 С: инертным газом 4 мин; парами воды 4 мин; парами SICI4 4 мин, и удаля40 ют избыток реагента и продуктов реакции после каждой стадии обработки: причем обработку парами воды и SIC14 проводят 6кратно.

1782976

Результаты испытаний исходный образец/модифицированный

Образец

Взаимодействует с поверхностью

23,8/22,7

25/30

Ro прото- 25-30 типу .(ПММА) 25-45-50 23,8/35;1

18-21

25/45-50 19,3/32,0 .

27/43-48 21)1/29,5

35/48 21,3/33,2

МСП

ПАН

«!!

АВС

По примеру 2

Не взаимодействует с поверхностью

33/40

21,6/29,8

20-2

ПС

«!!

19-20 !

8-20

УПС

МПС

«!!, «««««««

ПММА - полиметилметакрилат, ИСП " сополимер стирола с метакрилатом, ПАН - поликрилонитрил, АВС - акрилнитрилбутадиенстирольный пластик, ПС - полистирол, УПС " ударопрочный полистирол

Составитель М.Цветкова

ТехРед М.МОРгентал КоРРектоР З,Салко

Редактор Т.Шагова

Заказ 4489 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

По примеру 1

ПММА

Угол смачивания, град

19-22

18-20

18-20

Поверхностное натяжение смачивания, мН/и

23/47-50

25/50

Иикротвердость, vC/ìè2

17,3/27,4

19,3/28,5

Химическая устойчивость (воздействие дихлорэтана) J

Не взаимодействует с поверхностью