Антистатическая полимерная композиция

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз советских

Содиалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства М0

М. Кл. С 091с 3/16

Заявлено 09.111.1971 (№ 1630178/23-5) с присоединением заявки №

Приоритет 11.111.1970, № P 2011551,9 ФРГ

Опубликовано 31.Х.1972. Бюллетень М 33

Дата опубликования описания 06,III.1973

Комитет по делам изобретений н открытий при CoBBTiB ллинистрое

СССР

УДК 678.073.049.99

Авторы изобретения

Иностранцы

Вольфганг Гордон, Ханс-Иерг Кляйнер и Ульрих ван Шпанкерен (Федеративная Республика Германии) Иностранная фирма

«Фарбверке Хехст АГ» (Федеративная Республика Германии) Заявитель

AHTHCTATH×ÅÑKAß ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

Изобретение относится к термопластичным композициям с антистатическими свойствами.

Известны антистатические композиции на основе термопластичных полимеров и фосфорсодержащих соединений.

Для улучшения антистатических свойств термопластов в качестве фосфорсодержащих соединений предложено вводить 0,1 — 2 вес. фосфиновой окиси формулы

О

R, R Р/

xR причем R> — алкильная группа с 8 — 24 атомами углерода, Яз и Ra могут быть одинаковыми или разными алкильными группами с 1—

3 атомами углерода. Особенно эффективными являются соединения, у которых R< содержит 10 — 18 атомов углерода и Ез, R3 представляют собой метильные группы. Можно применить либо отдельную окись фосфина или же для регулирования кратковременного или длительного воздействия можно использовать смесь нескольких фосфиновых окисей. Можно также применить сочетание названных фосфиновых окисей с другими известными антистати искими веществами.

Особенно пригаднымн являются названные фосфиновые окиси для создания антистатических свойств у полиолефинов: полиэтилен высокого давления, полиэтилен низкого давле5 ния, полипропилен и сополимеризаты этилена с пропиленом, бутеном, пентеном, гексеном, 4-метилпентеном, и с другими альфа-олефинами. Уменьшение электростатических зарядов устанавливают в результате добавки фосфиновой окиси в полистирол, сополимеризаты стирола и бутадиена, полимеризаты акрилнитрилбутадиенстирола, полиэфиры, поливинилхлорида с хлорированным полиэтиленом, в полиметакрилаты, полиамиды и в сополимеры

15 триоксан- этиленовой окиси.

Одновременно с антистатическим свойством термопластические прессовочные массы могут содержать дополнительно другие добавки, например стабилизаторы, средства, способствующие скольжению вещества, умягчители, наполнители, пигменты или вещества, улучшающие обрабатываемость.

Требуемое количество добавляемой окиси фосфина зависит от характера той или иной термопластической массы и равно 0,1—

2 вес. /о, преимущественно 0,3 — 1,0 вес. /о обрабатываемой пластмассы. Без особых затруднений можно внести также и большее

357747

65 количество антистатического вещества, но это лишь немного улучшает антистатические свойства.

Особенное преимущество применения фосфиновой окиси состоит в том, что существует способ синтеза, при котором альфа-олефин подвергается обменной реакции с диалкилфосфиновой окисью в результате чего простым способом можно варьировать группу Кь Благодаря этому возможно определить оптимальное содержание антистатического вещества путем регулирования группы R и концентрации для каждой термопластической массы, выбирая его из ряда фосфиновых окисей.

Кроме этого возможно длину цепи группы Ri и концентрацию оптимизировать таким образом, чтобы антистатическое свойство было эффективным кратковременно или же длительно. Далее может оказаться выгодным практически не снижать поверхностное сопротивление термопластического изделия в результате присутствия малого количества фосфиновой окиси и тем самым не ухудшать хороших свойств .изоляторов.

Для смешивания фосфиновой окиси с термопластическими массами можно применить любые известные способы. Особое преимущество фосфиновой окиси сопряжено, однако, с тем, что она, в противоположность большинству других известных антистатических веществ, не представляет собой жидкое или воскообразное мягкое вещество, но ее можно легко превратить в порошок. Благодаря этому антистатическое вещество можно добавлять в виде порошка в гранулированную или порошкообразную пластмассу без необходимости подготовлять пробную шихту. Из полученной таким образом смеси можно изготовить любыми известными способами прессованные изделия, пленки или волокна.

Следует особо отметить низкие концентрации, достаточные для создания антистатических свойств у термопластических материалов.

Применение фосфиньвых окисей в качестве антистатических веществ создает ряд других преимуществ. Например, следует отметить благоприятное свойство, состоящее лишь в очень слабой тенденции к выпириванию (выпотеванию), и тот факт, что на эту тенденцию можно повлиять не только изменением концентраций, но также путем изменения длины радикала Я1 описанным способом.

Преимуществом является также тот факт, что окиси фосфина представляют необычно стойкие вещества. Благодаря этому термопласты можно обрабатывать при оптимальных для их свойств температурах, которые могут достигать до 300 С без опасности, что пластмасса будет окрашена или сделана неприглядного вида в результате частичного или полного разложения антистатического средства, В случае применения многих известных антистатических веществ необходимо по этой причине производить обработку при низких температурах, так что свойства материала не до5

15 яо

25 зо

4 стигают оптимальных значений. Чтобы устранить опасность окрашивания вследствие загрязнений, окиси фосфина используют преимущественно в чистом виде.

Кроме того, преимущество состоит в том, что стойкость против теплового старения, как это было найдено в случае-комбинированного с полиолефинами, пе ухудшается в результате введения 0,1 — 2 вес. /о окиси фосфина. Особое преимущество связано с токсикологическими свойствами окиси фосфина. Летальная доза на 50О/о подопытных крыс при оральном введении окиси фосфина составляет больше одного грамма на килограмм веса подопыт:<ого животного.

Это значение увеличивается с длиной радикала R> очень быстро и уже для тетрадецплдиметилфосфиновой окиси составляют больше

10 г/кг веса животного. Отсюда вытекает о«обенно выгодное преимущество в том, что термопласты с подобными антистатическими веществами могут быть использованы также для продуктов питания.

Известно, что электростатические заряды формованных изделий, пленок и волокон из пластмасс, например, притягивают пыль, чго приводит к неприглядным пятнам, к образэванию каракуль и зигзагообразных рисунков на поверхности или же приводит к быстрому загрязнению волокон. Кроме того, электростатические заряды не удобны при обработке пластмасс, так как взаимное притягивание з»грязненных частиц пластмассы может приве<.ти к прилипанию и, например, к образованию блоков из пленки. По этой причине термопластические формовочные массы, согласно изобретению, особенно пригодны для изгoTQBJIE ния полуфабрикатов, полых изделий, плено.с и литых под давлением изделий, например, изделий для упаковки в виде канистр, бутылей и коробок для медицинских средств, для пищевых продуктов, косметики и моющих средств, далее для изготовления сумок, тек стильных материалов из ленточек или воло. кон, корпусов для пылесосов и кухонной утвари, ведер и ящиков для бутылок.

Преимущества окисей фосфина видны из примеров.

Пример 1. Полиэтиленовый порошок (удельный вес 0 95; индекс плавления по стандарту AS TMD 1238 52Т при 180 С составляет !,6 г 10.яин) смешивают с 0,7 вес. /о диметилдодецилфосфиновой окиси и гранулируют при 280 С.

Из этого гранулированного материала изготовляют пластинки или листы толщиной в

1 м,я способом литья под давлением при

280 С. После истечения двух дней один лист натирают десять раз чистой хлопчатобумажной тканью на аппаратуре Колдевей (см. журнал Кунстстофф — Бератер, 1968, стр. 983), Созданное таким образом напряжение составляет 800 в и спустя !5 лшн. его нельзя уже установить. При сравнительной пробе без антистатического вещества в результате тако357747

Сравнительная оценка запыленности

Концентрация, Антистатическое вещество

Наименование термопласта

Температура, С примера

СгзНзт — RO (СНз)з

СззНзт — RO (СНз)з

260

0,5

0,7

Полистирол

Полиэтилентерефта лат

Поли-1:-капролактам

Полихлорвииил

Триоксзн-этилен оксид-сополимер (98:2) незначительная незначительная

Сг4Нзз RO (СНз)з

CiqHq5 — RO (СНз)з

ф̈́— RO (С Н з) з

200

1,0

1,0

1,0 иет слабая незначительная

Предмет изобретения го же трения создало напряжение 4000 в. Этп заряды спустя 15 лгин снижаются до 3700 в при одинаковых условиях (температуре 22 С и относительной влажности воздуха 40 /о). Поверхттостттое сопротивление основной пробы, ка«и сравнительной пробы больше 1,10тз олта.

Спустя 30 дней после литья под давлением эксперимент с трением повторяют на другом листе. Заряд составляет 450 в. В течение, менее чем одной минуты, напряжение снижается наполовину. После тридцати дней па поверхности не образуется постороннего пленочного по«рытпя. Оттенок цвета идентичен с окраской сравнительной пробы.

Один лист помещают в сушильный шкаф на весь дней при 100 С. Эта обработка приводит к слабому пожелтению, которое не больше, чем у сравниваемой пробы.

Пример II. Из полиэтилена (удельный вес 0,95, индекс плавления при 190 С равняется 18 г/10 лгин) и 0; 3 вес. % диметилгексадецилфосфиновой окиси готовят пластинки (листья) толщиной в 1 льи способом, описанным в примере 1, и одинаковым образом подвергают десятикратному трению хлопчатобумажной тканью. Созданное таким образом напряжение составляет 600 в. При измерениях окраски (по методу В. Биндера) определяют значение желтизны 8,6 и относите.пьный показатель яркости цвета=47,7. У сравнительной пробы эти значения равняются соответственно 8,3 и 47,2. Спустя тридцать дней на поверхности не обнаруживается вредного покрытия. Поверхностное сопротивление как у основной пробы, так и у сравнительной пробы составляет больше 1.10тз ол. Одну пластину помещают в сушильный шкаф с температурой

100 С на семь дней. Слабое пожелтецие не больше, чем у сравнительной пробы.

Пример 111. Из полипропилена (штдекс плавления б г!10 льин при температуре 230 С) и 1,0 вес. % диметилдодецилфосфиновой окиси готовят аналогично (см. пример 1) тонкие

Антистатическая полимерная композиция па основе термопластичного полимера и фоспластинки и спустя два дня измерятот напряжение вследствие зарядов от трения. Оно составляет +360 в сравнительно с 2600 в у сравнительной пробы без антистатического вещества. По прошествии 30 дней на поверхности пе отмечается образования вредного покрытия. Поверхттостттое сопротивление как у основной пробы, так и у сравнительной пробы составляет больше, чем 1.10тз озтт. Оттенок пластинки одштаков с оттенком сравнительной пробы. Одну пластинку помещают в сушильный шкаф с температурой 110 С. Эта обработка привела к образованию слабой желтизны, которая не больше, чем у сравнительной пробы.

Пример IV. Из сополимера пропнлепа и этилена при соотношении 92: 8 (индекс плавления 16 г/10 гиин при 230 С) и 1,0 вес. % диметплэйкозилфосфпновой окиси готовят пластинки согласно примеру 1 и спустя 30 дней аналогично примеру 1 измеряют напряжетттте, созданное трением, )которое равняется

350 в. На поверхности после тридцати дней пе образуется вредного покрытия. Поверхностное сопротивление как основной пробы, так и

«онтрольной составляет больше, чем 1.10тз олг.

Оттенок пластинки идентичен оттенку контрольной пробы. Одну пластинку помещают на семь дней в сушильный шкаф при 110 С. Эта обработка приводит тс слабому пожелтению, которое не больше, чем у контрольной пробы.

Пример ы V — IX. Окись фосфина в порошкообразном виде подсыпают в гранулят нескольких термопластов или, в случае полих..торвинила, каlаттдрттрутот и из полученной смеси изготовляют способом .питья над давлeнпем топкие пластинки толщиной в 1 льи.

Спустя 10 дней хлопчатооумажной тканью

40 натирают эти пластинки и оставляют прп нормальной пыльной атмосфере. В таблтще приведены качествештые оценки запыленности послс 4 недель. форсодержащего соединения, от.гггчаюигалгса тем, что, с целью улучшения антистатических

357747

Составитель А. Кулакова

Техред A. Евдонов

Редактор Е, Гончар

Корректор Й. Денисов»

Заказ 392/16 Изд. Ма !684 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 свойств, в качестве фосфорсодержащего соединения в композицию введена окись фосфина формулы:

8 где R> означает алкиловую группу с 8 — 24 атомами углерода, R> и R3 представляют одинаковые или разные алкиловые группы с 1 — 3 атомами углерода в количестве 0,1 — 2 вес. /о полимера.