Патент на изобретение №2220165
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СТАБИЛИЗАТОР-АНТИОКСИДАНТ
(57) Реферат: Изобретение относится к химической технологии, в частности к применению стабилизаторов-антиоксидантов при термоокислительном старении пластифицированных полимеров винилхлорида. В качестве стабилизатора-антиоксиданта для пластифицированных полимеров винилхлорида предложена элементная сера. Технической задачей является сохранение всех технических требований, предъявляемых к изделиям, изготовленным на основе композиций пластифицированных полимеров винилхлорида, при замене дорогостоящих и труднодоступных известных стабилизаторов-антиоксидантов элементной серой. 1 табл. Изобретение относится к области химической технологии, в частности к использованию элементной серы в качестве стабилизатора-антиоксиданта при термоокислительном старении пластифицированных полимеров винилхлорида (ВХ). Сера в практических целях используется уже несколько тысяч лет. Основное ее применение – производство серной кислоты (~50%), получение сульфида целлюлозы (~25%), в сельском хозяйстве (~15%), остальное количество серы потребляется в резиновой промышленности в качестве вулканизующего агента, при производстве взрывчатых веществ, промышленности органического синтеза, медицине и др. (Краткая химическая энциклопедия. М.: СЭ, 1965, с.797-803). В полимерах серу используют в качестве вулканизующего агента для каучуков с высокой степенью непредельности при дозировке до 5% (Краткая химическая энциклопедия. М.: СЭ, 1965, с.797-803). В литературе нами не найдено использования совокупности признаков применения элементной серы в качестве стабилизатора-антиоксиданта пластифицированных полимеров ВХ, что говорит о соответствии критерию патентоспособности. Известно использование серы в полимерной композиции на основе синтетического каучука нитрильного СКН-26 для пленочных покрытий (патент РФ 2022979, дата публ. 15.11.94). Композиция содержит следующие компоненты (мас.%): Бутадиеннитрильный каучук с 27-30 мас. % нитрила акриловой кислоты – 25,11-38,18 Поливинилхлорид – 10,4-25,11 Оксид цинка – 2,0-3,02 Пигмент – 1,0-2,24 Пчелиный воск – 0,73-2,04 Полимеризованный 2,2,4-триметил-2,2-дигидрохинолин – 0,39-1,17 Стеариновая кислота – 0,67-2,01 Технический воск – 0,28-0,82 Аэросил – 12,19-21,71 Диоктилфталат – 6,0-10,1 Сера – 0,8-1,5 2-Меркаптобензтиозол – 0,5-1,5 Бутилксантогенат цинка – 0,5-1,5 Силикат свинца – 1,01-2,0 Стеарат кальция – 0,12-0,36 Диэтиленгликоль – 0,30-0,70 Резорцин – 0,5-1,5 Метиловый эфир N-оксиметилового производного меламина – 0,34-1,25 Однако в этом техническом решении сера выступает как вулканизующий агент в количестве 0,8-1,5 мас. %, улучшающий механические свойства пленочного покрытия. Использование элементной серы в качестве стабилизаторов полимеров, в т. ч. и полимеров ВХ, неизвестно (Минскер К.С., Федосеева Г.Т. Деструкция и стабилизации поливинилхлорида. М.: Химия, 1972, 424 с.; Химические добавки к полимерам. Справочник. М.: Химия, 1981, 264 с.). Наиболее близким к заявляемому техническому решению является использование серусодержащего соединения для стабилизации поливинилхлорида, в частности 2,2′-тиобис-(4-метил-6-  -метилбензилфенол) тиоалкофен МБП (Химические добавки к полимерам. Справочник. М.: Химия, 1981, с 62.).
Недостатками использования 2,2′-тиобис-(4-метил-6--метилбензилфенол) при стабилизации ПВХ является его невысокая стабилизирующая эффективность, а также необходимость осуществления сложных трудоемких и дорогостоящих операций по синтезу данного соединения, необходимость строительства соответствующих производств, его дороговизна, повышенное количество введения в композиции его (0,1-0,3 и более %).
Целью изобретения является замена дорогостоящих и труднодоступных известных стабилизаторов-антиоксидантов на использование в этом качестве элементной серы для полимеров ВХ.
Технический результат при использовании изобретения выражается в том, что снижается стоимость конечного продукта при сохранении всех технических требований, предъявляемых к изделиям, изготовленным на основе данных композиций.
Вышеуказанный технический результат достигается за счет использования элементной серы в качестве стабилизатора-антиоксиданта пластифицированных полимеров винилхлорида.
Это исключает необходимость введения в пластифицированные полимеры на основе ВХ сложных органических соединений, в частности, из класса фенолов, тиофенолов и др., при этом получаемые полимерные пластикаты превосходят контрольные по показателям “скорость термоокислительного дегидрохлорирования” и “время термостабильности”.
Сущность изобретения поясняется следующими примерами.
Примеры 1-31 (по изобретению). Полимерные композиции, содержащие 100 мас. ч. полимера винилхлорида (поливинилхлорид ПВХ, сополимер винилхлорида с 3 мас. % пропилена ВХПР-3, сополимер винилхлорида с 15 мас.% винилацетата ВХВА-15), соответствующее количество пластификатора, 2,2′-тиобис(4-метил-6--метилбензилфенола) (тиоалкофен МБП) и элементной серы (синтетическая нефтехимическая или природная), готовят смешением в лабораторном смесителе в течение 30-40 мин при 80-100oС.
Примеры 32-37 (контрольные). Композиции готовят, как в примерах 1-31.
Примеры 38-49 (прототип). Композиции готовят, как в примерах 1-31.
Стабилизирующее действие антиоксидантов оценивают по показателям “скорость термоокислительного дегидрохлорирования” и “время термостабильности”.
Скорость термоокислительного дегидрохлорирования пластифицированных полимеров ВХ в присутствии антиоксидантов определяют выдуванием хлористого водорода током кислорода 3 л/ч при 175oС. Хлористый водород поглощается бидистиллированной водой, его концентрацию определяют кислотно-основным титрованием. В качестве индикатора используют смесь метилового красного и бромкрезолового синего.
Время термостабильности определяют по индикатору “конго-рот” при 175oС по стандартной методике (ГОСТ 14044-68).
Состав композиций и их свойства приведены в таблице.
Из результатов экспериментов следует, что элементная сера независимо от происхождения (синтетическая или природная) является эффективным стабилизатором-антиоксидантом пластифицированных полимеров ВХ и по эффективности ингибирования скорости термоокислительного дегидрохлорирования пластифицированных полимеров ВХ и повышения их времени термостабильности превосходит тиоалкофен МБП.
Оптимальное содержание серы в композиции должно быть в пределах 0,01-0,1 мас. ч. При меньшем содержании серы в композиции его эффективность недостаточно высока. При введении большего количества серы его стабилизирующая эффективность понижается.
Таким образом, использование элементной серы в качестве стабилизатора-антиоксиданта пластифицированных полимеров ВХ позволяет:1. Расширить ассортимент нетоксичных стабилизаторов для полимеров ВХ. 2. Исключить из стандартных промышленных рецептур стабилизаторы-антиоксиданты, в частности, из класса фенольных или тиофенольных соединений. 3. Удешевить получаемые полимерные материалы и изделия из полимеров ВХ, поскольку стоимость простого вещества – элементной серы меньше стоимости сложного органического соединения. Формула изобретения Применение элементной серы в качестве стабилизатора-антиоксиданта для пластифицированных полимеров винилхлорида. РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
