Патент на изобретение №2182580

(54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к полимерной композиции, предназначенной для изготовления стойких к запотеванию пленок и для получения концентрата гидрофильной добавки, применяемого в изготовлении таких пленок. Композиция на основе полиэтилена низкой плотности содержит гидрофильную добавку. Гидрофильная добавка содержит, по крайней мере, одно неионогенное поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, включающей эфиры аминоспиртов или сорбита и алифатической кислоты фракции С₁₀-C₁₈, при следующем соотношении компонентов, мас.%: ПЭНП 90,0-99,5; НПАВ 0,25-6,0; ПВБ 0,25-6,0. Пленки, полученные из композиций по изобретению, способны сохранять высокую стойкость к запотеванию, обладают большей стабильностью по оптической прозрачности. 2 табл.

Изобретение относится к области полимерных композиций, применяемых в изготовлении стойких к запотеванию пленок. Такие пленки, главным образом, используют для укрытия конструкций типа теплиц, парников, оранжерей. Также они пригодны для упаковки, например, пищевых продуктов.

Пленка для укрытия теплиц и парников должна быть гидрофильной, обладать стойкостью к запотеванию, прозрачностью для видимого света, пониженной способностью к электризации. Эти эксплуатационные свойства обеспечиваются введением в композиции гидрофильных добавок. В качестве гидрофильных добавок используются поверхностно-активные вещества, в том числе и неионогенные [з. Японии (В) 6015638, C 08 L 23/00, oп. 1994 г.; з. Японии (В) 6021198, C 08 L 23/02, oп, 1994 г.; з. Японии (В) 63-65098, C 08 L 23/10, oп. 1998 г.; з. Японии (В) 2-62141, С 08 К 5/11, oп. 1990 г., з. Японии (В) 4-80947, C 08 L 101/00, oп. 1992 г. и др.]. Однако достаточно быстро, в течение 2-3 месяцев после начала использования, новые пленки теряют исходные характеристики.

Известна выбранная в качестве прототипа полимерная композиция, применяемая в изготовлении пленок, на основе полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) с гидрофильной добавкой. Гидрофильная добавка содержит по крайней мере одно неионогенное поверхностно-активное вещество (НПАВ), в том числе из группы, включающей эфиры аминоспиртов или сорбита и алифатической кислоты фракции С₁₀-C₁₈ [а.с. СССР 711061, C 08 L 23/06, oп. 1980 г.]. В действительности в композиции могут быть применены НПАВ и более широкого круга: эфиры многоатомных спиртов или аминоспиртов с алифатическими кислотами, продукты взаимодействия длинноцепочных аминов и алифатических кислот, продукты конденсации эпоксида с высшими алифатическими соединениями, содержащими карбоксильную группу, амино- или амидогруппы. Изготовленная из композиции пленка обладает высокой прозрачностью для видимого света, достаточно гидрофильна, имеет пониженную способность к электризации. Недостатком композиции является то, что она не обеспечивает длительное сохранение этих свойств: в рабочих условиях пленка быстро мутнеет, начинает запотевать.

Задачей изобретения является сохранение гидрофильных свойств пленки в течение всего срока эксплуатации.

Поставленная задача решается за счет ингибирования выпотевания гидрофильной добавки из пленки.

Ингибирование выпотевания гидрофильной добавки из пленки достигается тем, что в полимерной композиции для изготовления пленок на основе ПЭНП с гидрофильной добавкой, содержащей по крайней мере одно НПАВ из группы, включающей эфиры аминоспиртов или сорбита и алифатической кислоты фракции С₁₀-C₁₈, согласно изобретению, гидрофильная добавка дополнительно содержит поливинилбутираль (ПВБ) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
ПЭНП – 90,0-99,5
НПАВ – 0,25-6,0
ПВБ – 0,25-6,0
Замедление процесса выпотевания гидрофильной добавки из пленки обусловлено введением в ее состав ПВБ. Природа подобранных в добавке химических соединений обеспечивает их совместимость и образование устойчивого комплекса “ПВБНПАВ”: между гидроксильными группами ПВБ и карбоксильными группами, амино- и амидогруппами НПАВ возникают сильные водородные связи. НПАВ прочно удерживаются молекулами ПВБ. Смешивание гидрофильной добавки с ПЭНП не нарушает установившееся межмолекулярное взаимодействие. Устойчивые образования, равномерно распределенные в готовом пленочном материале между молекулами полиэтилена, обладают значительно меньшей подвижностью, чем чистые НПАВ. Стабильностью и неспособностью к свободной миграции высокомолекулярного комплекса “ПВБНПАВ” объясняется стойкость пленки к выпотеванию в условиях эксплуатации. Продукты взаимодействия ПВБ с выбранными НПАВ, как было установлено, характеризуются большей совместимостью с ПЭНП, чем ПВБ, который в несвязанном виде по сравнению со многими другими полимерами обладает небольшой совместимостью с ПЭНП. Композиция-прототип, в отличие от предлагаемой, не позволяет получить пленку с длительным сроком эксплуатационной пригодности. Молекулы НПАВ, слабо удерживаемые в такой пленке, при повышенных температурах и влажности легко мигрируют на поверхность пленки, гидролизуются и вымываются.

Предлагаемую полимерную композицию, в зависимости от содержания в ней гидрофильной добавки, применяют или для изготовления пленки, или для получения концентрата гидрофильной добавки.

Для изготовления пленки используют композицию, содержащую не менее 0,5 мас.% гидрофильной добавки.

Концентрат гидрофильной добавки целесообразно получать из композиций с содержанием гидрофильной добавки не более 10%.

Полимерную композицию получают следующим образом. Сначала готовят гидрофильную добавку: ПВБ смешивают с НПАВ при температуре 45-50^oС в течение 30 минут. Затем в полученную смесь вводят гранулы ПЭНП и при той же температуре ведут перемешивание еще 20-30 минут.

Далее, по первому варианту, полученную смесь экструдируют при 1705^oС на экструзионной установке с кольцевой формующей головкой с последующим раздувом расплава в рукавную пленку.

По второму варианту из гомогенизированной смеси ПЭНП и гидрофильной добавки на двухчервячном экструдере получают гранулы концентрата.

Желательно выдерживать в гидрофильной добавке массовое соотношение ПВБ и НПАВ 1: (0,5-10). Превышение рекомендуемого содержания ПВБ приводит к ухудшению светопропускания пленки. Избыток НПАВ – к снижению прочностных свойств пленки без увеличения ее стойкости к выпотеванию.

Для проверки эффективности изобретения было подготовлено девять образцов пленки толщиной 100-120 мкм. Два образца являлись контрольными. В композициях этих пленок гидрофильная добавка состояла из НПАВ. Другие семь образцов изготовлены из композиций, в которых гидрофильная добавка содержала ПВБ и НПАВ.

В таблице 1 приведены рецептуры композиций, из которых изготовлены пленки, в таблице 2 – характеристики свойств пленок.

Все образцы испытали на стойкость к выпотеванию. До испытания были исследованы исходные характеристики эксплуатационных свойств пленки.

О гидрофильности пленок судили по двум параметрам. Во-первых, определяли краевой угол смачивания пленки водой при 20,00,2^oС с помощью горизонтального измерительного микроскопа с угломерной насадкой по профилю капли. Во-вторых, оценивали визуально по появлению влаги на поверхности пленок, покрывающих химический стакан емкостью 100 мл, в который помещали 30 мл воды. Пленки выдерживали при температурах 30, 40, 50, 60^oС и фиксировали время образования на поверхности полимерной пленки сплошной пленки из воды.

Оптическую прозрачность пленок определяли по величине коэффициента светопропускания при 20,00,2^oС колориметрическим методом на приборе КФК-2МП при =540 нм. Оптическая прозрачность оценивалась дважды: до выдержки образца и после выдержки продолжительностью 1 час при 60^oС.

Антистатические свойства пленок оценивали по величине удельного поверхностного электрического сопротивления, которое измеряли при 20,00,2^oС с помощью тераомметра Е6-130 на образцах диаметром 0,05 м, в соответствии с ГОСТ 64-332-71,
Деформационно-прочностные свойства пленок оценивали по разрывному усилию при растяжении и по относительному удлинению при растяжении. Испытание проводили на универсальных разрывных машинах типа РМИ-5 и РМИ-250.

Стойкость к выпотеванию оценивали по продолжительности эффекта пезапотевания. Испытание проводили с помощью специальной металлической камеры, снабженной подогревателем и регулятором температуры. Корпус камеры, в верхней части, был выполнен с открытыми окнами. Камеру частично наполняли водой и на окна наклеивали образцы. Образцы выдерживали при температуре воды в камере 60^oС и отмечали, когда на внутренней поверхности пленки из пленочного конденсата образовывался конденсат в виде мелких капель.

Представленные в таблице 2 сведения о продолжительности эффекта незапотевания свидетельствуют, что пленки, полученные из композиций по изобретению, способны сохранять стойкость к запотеванию значительно дольше. Пленки примеров 3-9 в условиях, приближенных к рабочим, обладают большей стабильностью по оптической прозрачности. Сравнительный анализ данных подтверждает сохранение гидрофильных свойств пленки при длительной эксплуатации.

Формула изобретения

Полимерная композиция, применяемая в изготовлении пленок, на основе полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) с гидрофильной добавкой, содержащей по крайней мере одно неионогенное поверхностно-активное вещество (НПАВ) из группы, включающей эфиры аминоспиртов или сорбита и алифатической кислоты фракции С₁₀-C₁₈, отличающаяся тем, что гидрофильная добавка дополнительно содержит поливинилбутираль (ПВБ) при следующем соотношении компонентов, мас. %:
ПЭНП – 90,0 – 99,5
НПАВ – 0,25 – 6,0
ПВБ – 0,25 – 6,0

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 02.08.2003

Извещение опубликовано: 27.09.2004 БИ: 27/2004