Способ модификации полимерных материалов

офпсолате цеъна:;С А Ю Союэ СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП И И-Е(45) Дата опубликования описания 25.05,78(51) И, Кл, С 08 1 7/02 Гасударственный номнтет Совета Мнннстроа СССР ао делам нзооретеннй н открытнй(72) Авторы изобретения Н, И. Егоренков, Д. Г. Лии и А. И. Кузавков Институт механики металлополимерных систем АН Белорусской ССР(54) СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к химической технологии, преимущественно технологии обработки поверхности материалов, например, полимеров.Известна обработка готовых изделий из поликапроамида в течение 10 - 30 мин в системе, состоящей из 90 вес. ч, воды, 5 вес, ч. глицерина и 5 вес. ч гидрохинона при 50-70 С и последующей термофиксаиии изделий 30 мин при 140 в 1 С на воздухе в результате которой можно увеличить сопротивление утомлению поликапроамида при удар 10 ном изгибе в 4-5 раз и термостабильность в 2 - 3 раза по сравнению с немодифицированным полика. проамидом, Глубина модифицированного а:оя в данном случае составляет 200 мкм 111.Этот способ позволяет получить равномерное р распределение модификатора (ов) (например, тер. мостабилизатора) вдоль поверхности иэделий (на.пример, волокон. блоков). При использовании известного метода концентрация модификатора в поверхностном слое и глубина модифицированно- з 0 го слоя постоянны. Недостатком способа является невозможность создания переменной степени модифицирования, чтобы концентрация модификатора в поверхностном слое монотонно изменялась по длине иэделия, 25 2Целью изобретения является разработка способа поверхностного модифицирования материалов, позволяющего получать монотонное изменение свойств поверхностного слоя (например, термо. стабильности) по длине изделия.Это достигается тем, что изделие обрабаты. вают в среде модификатора, с изменением термо. пары от 80 до 60 С по толщине слоя модификатора.Повышение температуры, как правило, уве. личивает растворимость веществ, Вследствие этого при повышении температуры концентрация рас. творяемого вещества в растворе возрастает, Создавая в растворе градиент температуры, имеет место монотонное изменение концентрации растворенного вещества вдоль направления градиента. В свою очередь, диффузия молекул одного вещест. ва в другое зависит от коицегграции диффунди. рующего вещества. Фм выше концентрация, тем интенсивнее протекает диффузия. Поэтому при вы. держивании изделия в среде молификатора, имею. щей градиент температуры (соответственно кон. цеьтрации), количество пролиффунлировавщих в поверхностный слой молекул модификатора бу. дет монотонно изменяться по длине изделия.611912 Таблица 1 Длинапленки,см 12,7 7,3 Концент.рацияантиокси. данта, масс% 0,0510,039 0,071, 0,066 Иаиболыиая концентрация модификатора бу дет в той части изделия, которая нахоцится при максимальной температуре среды, наименьшйя - при юппвальной. С друтой стороны на дифу. зию большое влияние оказывает температура, С повьшюнием температуры скорость диффузии и глубина диффузионного слоя возрастают, глубина модифицированного слоя, как и кощентращя мо. дификатора, будет изменяться по длине изделия,Таким образом, создание в среде иодифика тора градиента температуры приводит одновремен. ио к возникновению градиента концентрап;ии модификатора и градиента скорости диффузии молекул модификатора в поверхностный слой изделия. Направление градиентов всех трех велиин совпадает, В результате поверхностный слой из делия, помещенного в ерунду вдоль направления градиента, будет иметь переменную вдоль изделия концентрацию модификатора и глубину модифи. цированного слоя. Предложенный способ поясняется схемой. В верхней части цилиндрического сосуда 1, содержа. щего раствор модификатора 2, имеется электрический нагреватель 3 с изменяющимся по дпине числом витков, Количество витков нв единицу убывает сверху вниз. Нагреватель заключен в теплоизолирующй кожух 4. При включении на. гревателя и среде модификатора создается постоянный градиент температуры, направленньй евер. ху вниз. Обрабатываемое изделие 5 помещают в вертикальчом положении в с 1 хду модификатора, В верхней части изделие прикрепляют с помощью держателя б к крьпнке сосуда 7, После выдержки изделия в среде его извлекают и направляют на последующую обработку. Представленная на черКак видно из таблицы концентрация антиоксиданта монотонно изменяется по длине; плен.ки. Максимальное количество антиоксиданта соИдержится в верхней части пленки, а наименьшее -в нижней ее части, На ущстке пленки длиной около 13 см концентрация антиоксиданта убывает в35 раз. Создать известными способами монотонМного изменения концентрации антиоксиданта впленке не удалось.П р и и е р 2. Окрашивание поливинилхлоридной оболочки проводов,Окрашиванию подвергают защитную оболочку проводов (толщина стенки оболочки 800 мкм),теже схема осуществления способа не является единственной. Для создания температурного гра. риента в среде модификатора можно одновременно использовать и нагреватель и охладитель, либо только охладитель. Выбор схемы создания гради. ента определяется необходимым рабочим интерва лом температур, который в свою очередь зависит от природы модифицируемого материала, модифи. каторз и растворителя.П р и и е р 1. Термостабилизация полизти. В исследованиях используют полиэтилен высокого давления марки 10902 - 020 (ГОСТ 16337 -70). В качестве антиоксиданта применяют тиоалкофен МБП (ВГУ 7 - 63). В цилиндрическом сосуде,содержащем раствор тиоалкофена МБП в зтиловомспирте (исходная концентрация 1,0 масс%)создают с помощью электрического нагревателя гради.ент температуры. В верхней части сосуда устанав.ливают температуру раствора 80 С, а в нижней20 С Перепад температуры по высоте столба рас.твора составляет 60 С. В спиртовый раствор антиокацрнта вертикально помещают пленку паиэтилена размером 15 х 2 смф и выдерживают определенное время, После обработки пленку извлекают,иромывают в спирте для удаления с поверхностиантиоксиданта и высушивают при комнатной тем.пературе, Количество антиоксиданта, продиффундировавшего в пленку, определяют методом УФ -спектрос.опии на спектрометре "Зресогд ОЧ О 8ана,изируемая . полоса поглощения 33400 си ).В табл. 1 приведено изменение концентрацииантиоксиданта тиолкофена МБП по длине пленкиполиэтилена, обработанной по предлагаемому способу в течение 30 мин. (Отсчет длины пленкиот верхнего края),0,022 0,0100,002 0,002 изготовленную иэ поливинилхлоридного пластика.та 0 - 40 белый (ГОСТ 5960 - 72), Окрашиваниепроводили в водном растворе анилинового красителя (краситель - дисперсный оранжевый ВТУ РХКП - 3 - 55), Концентрация красителя в растворе со.ставляет 5 гл. Изменение темперауры по толщи.не слоя красителя составляет 80 С (100 С в верх.ней части и 20 С в нижней части слоя). Послеустановления в красителе постоянного градиентатемпературы в него вертикально помещают ободочку и выдерживают определенное время, Послевыдержки в течение 60 мин оболочка окрашивается, В верхней части оболочка имела темно-крас.611912 Длинаоболочки,12,7 10,9 Толш,ина 45 100 195. 400 350 окслшенного слоя,Поапнею ИИПИ Заказ 339825 Тираж б Филиая ППП "Патент", г, Ужгород, тп. Проектная чый цвет, а в нижней - светло-желтый. Изменение цвета по длине образца было монотонным.Толщину окрашенного слоя оболочки измерялис помощью микроскопа. Как видно из таблицы толщина диффузион.но окрашенного слоя монотонно изменяетсяпо длине оболочки. На участке оболочки длинойоколо 13 см толщина окрашенного слов умень.щается в 9 раз.Формула изобретенияОтособ модификации полимерных магериа.лов, включающий обработку их поверхности в В табл. 2 приведено изменение толщины.крашенного слоя по длине оболочки, обработан.ной по предлагаемому способу в течение 60 мин.отсчет длины оболочки от верхнего края),Таблица 2 среде, содержащей модификатор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью создания перемен ной степени модификации по длине изделия, его обрабатывают в среде модификатсоа имеющейперепад температурыИсточники инфорьиции, принятые во внимание при зкспертизе:1, Авторское свидетельство СССР У 367121, кл. В 29 Р 7/24, 1972,