Красящая композиция для полимерных материалов

 

Изобретение относится к составу красящих композиций, применяемых для окраски в массе термопластов. Сущность изобретения заключается в том, что в композиции в качестве связующего содержатся эпоксиэфиры диановых смол с одноосновными карбоновыми кислотами, что обеспечивает совместимость красящей композиции с различными типами окрашиваемых полимеров. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к составу красящих композиций, применяемых для окраски в массе различных термопластов в виде пленок, волокон, конструкционных материалов и т. д. в частности к композициям, состоящим из пигментов (или красителей) и связующего (полимерных материалов), обеспечивающего полное совмещение красящих веществ с окрашиваемым термопластом.

Известный состав красящей композиции выглядит следующим образом, мас. [1] Красящее вещество (пигмент) 20 50 Полимерное связующее (полиэтиленовый воск, полиэтилен, полистирол, полипропилен и др.) 50 80 Основной недостаток известных красящих композиций состоит в том, что в их состав обязательно включают в качестве основного связующего полимер или смесь полимеров того же типа, что и окрашиваемый материал. Например, красящая композиция для окраски полиэтилена содержит низкомолекулярный полиэтилен (так называемый полиэтиленовый воск), для окраски поливинилхлорида - поливинилхлорид и т. д. В результате для окраски каждого конкретного полимера, как правило, используют специальную красящую композицию.

Задача изобретения обеспечить совместимость красящей композиции с широким рядом полимеров.

Предложена красящая композиция, в состав которой входит универсальное связующее, что позволяет использовать одни и те же концентраты для окраски практически всех видов термопластов.

В качестве универсального связующего используют эпоксиэфир диановых смол с молекулярной массой 1000 4500 г/моль с одноосновными карбоновыми кислотами алифатического, ароматического или гетероциклического рядов.

Предлагаемая красящая композиция имеет следующий состав, мас.

Красящее вещество 10 90 Связующее эпоксиэфир 90 10 Красящим веществом могут быть органические или неорганические пигменты, жирорастворимые красители и олигомерные красители, получаемые по примеру 2 и 3.

В качестве связующего используются эпоксиэфиры, получаемые по примеру 1 из диановых эпоксидных смол с молекулярной массой 1000 4500 г/моль и монокарбоновых кислот алифатического, ароматического или тетероциклического рядов (например, насыщенные и ненасыщенные кислоты жирного ряда, бензойная или абиетиновая кислоты). Обычно молекулярная масса эпоксиэфира выбирается таким образом, чтобы его температура стеклования приближалась к температуре, при которой происходит окрашивание полимера (может изменяться от 55 до 145^oC).

Кроме того, красящая композиция может дополнительно содержать полимерную добавку при следующем соотношении компонентов, мас.

Красящее вещество 10 40 Связующее эпоксиэфир 60 80 Полимерная добавка Остальное В качестве полимерной добавки используется обычно полиэтилен низкой плотности в количестве нескольких процентов. Роль полиэтилена состоит в смазке гранул красящей композиции в процессе получения с помощью экструдера. Использование добавок полиэтилена не обязательно и связано только с некоторым облегчением процесса получения гранул красящей композиции в процессе экструдирования.

Возможно использование красящей композиции состава, мас.

Красящее вещество (олигомерный краситель) 10 90 Связующее эпоксиэфир Остальное
При этом красящее вещество представляет собой олигомерные красители, т. е. мономерные красители, содержащие в молекуле химически связанный остаток эпоксиэфира.

Такая красящая композиция совместима практически со всеми термопластами.

Следует отметить также, что эпоксиэфир играет роль стабилизатора и пластификатора [2] что предельно упрощает композицию.

В табл. 1 приведены свойства эпоксиэфиров. Примеры рецептур красящих композиций на основе эпоксиэфиров даны в табл. 2.

Схема синтеза эпоксиэфира иллюстрируется примером 1. В примерах 2 и 3 описана схема получения олигомерных красителей.

Пример 1. Получение эпоксиэфира абиетиновой кислоты. В колбу с мешалкой, термометром и трубкой для подачи азота загружают 1 мас. ч. эпоксидной смолы Э-44 (эпоксидное число равно 5,2) и 0,2 мас. ч. абиетиновой кислоты (канифоль сосновая с кислотным числом, равным 170 мг КОН/г). Реакционную массу нагревают до 170 175^oC и выдерживают при этой температуре до остаточного кислотного числа 1 3 мг КОН/г. Определяют эпоксидное число образовавшегося эпоксиэфира (2,3 2,6).

Пример 2. Получение желтого олигомерного красителя. В колбу с мешалкой, термометром и трубкой для подачи азота загружают 1 мас. ч. эпоксиэфира (пример 1), нагревают до расплавления и добавляют порошкообразный краситель общей формулы

в количестве 0,08 мас. ч. Температуру увеличивают до 175 180^oC и перемешивают под потоком азота. Конец реакции определяют по исчезновению исходного красителя в реакционной массе методом ТСХ на пластине "Силуфол".

Пример 3. Получение красного олигомерного красителя. Методика получения аналогична примеру 2. В качестве исходного красителя используют следующее соединение в количестве 0,05 мас. ч.

Пример 4. Получение красящей композиции. Из централизованного хранилища чешуированный эпоксиэфир пневмотранспортом непрерывно подается в бункер гранулятора марки ZSK/V и заполняет его на 80% от объема. Одновременно красящее вещество местным пневмотранспортом подается в бункер дозирующего устройства, расположенного над бункером гранулятора. В бункере дозирующего устройства сохраняется постоянный объем красящего вещества. Расход красящего вещества устанавливается в зависимости от заданной концентрации. Красящее вещество по изолированной трубе, проходящей через бункер гранулятора, непрерывно поступает в зону транспортирования экструдера. Туда же одновременно подается эпоксиэфир. Температура в зоне транспортирования поддерживается не более 30^oC. Смешение компонентов происходит в зоне пластикации экструдера при 110^oC. Дальнейшая гомогенизация происходит в зоне дозирования расплава при 150^oC. Материал в виде прутка выдавливается из головки экструдера и, проходя через охлаждающую ванну, поступает на режущее устройство, затем на упаковку.

Таким образом, как видно из табл. 2, предлагаемая красящая композиция является универсальной, пригодной для окраски различных термопластов: полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида, полистирола, полиамида.

Формула изобретения

1. Красящая композиция для полимерных материалов, содержащая красящее вещество и связующее, отличающаяся тем, что в качестве связующего она содержит эпоксиэфир на основе диановой смолы с молекулярной массой 1000 4500 г/моль и одноосновной карбоновой кислоты алифатического, ароматического или гетероциклического ряда при следующем соотношении компонентов, мас.

Красящее вещество 10 90
Эпоксиэфир на основе диановой смолы с молекулярной массой 1000 4500 г/моль и одноосновной карбоновой кислоты 90 10
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит полимерную добавку в количестве 5 10% на 100 мас. композиции.

3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве красящего вещества она содержит олигомерный краситель, представляющий собой мономерный краситель, содержащий в молекуле химически связанный остаток эпоксиэфира на основе диановой смолы с мол. м. 1000 4500 г/моль и одноосновной карбоновой кислоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2