Способ гидрофилизации изделий из полиолефинов

. Л;вко и С. БЗаявитеХарьковский ордена Ленина политехническийститут имени В,И, ЛенинаБ ГИДРОФИЛИЗАЦИИ ИЗДЕЛИЙИЗ ПОЛИОЛЕФИНОВ2Изобретение относится к области переработ-Известны способы гидрофилизации поверх.ки пластмасс, преимущественно полиолефинов, ности изделий из пластмасс:и может быть использовано в различных облас. - путем обработки поверхности изделийтях техники для придания поверхности иэделийнз пластмасс пламенем щелевой газовой горел.из полиолефинов смачиваемостн и полярности ки. Охлаждая холодным валком одну из по.сзпри склеивании, металлизации, поверхностном верхностей иэделия, проводят обработку дру.окрашивании и печатании. гой поверхности пламенем 11;. Болыпинство пластмасс являются гидрофоб- . - путем обработки поверхности изделийными (не смачивающимися водой материалами). из полиолефинов ускоренными электронамиТидрофобность полиолефинов (полиэтилен, по. или электрическим разрядом, высокого напря.10липропилен) объясняется тем, что указанные жения, Изделия пропускают в зазор междуМатериалы являются неполярными, поэтому металлическими валками, куда подается облуче.склеивание, металлизация, поверхностное окра- ние дозой 0;02 ма/см или высокое напряжениешивание и печатание на этих пластмассах невоз. (8000 В) при такой продолжительности воэдейможно без повышения смачиваемости и адгезии ствия, чтобы произведение напряжения на время15поверхностных слоев изделий. действия разряда было более 4500 В,с, 2;В настоящее время для повьпйення смачи-- путем обработки поверхности изделий ваемости и адгезии поверхностного слоя иэде- химическими реагентами - трнхлорэтиленом, лий иэ полиолефинов осуществляют различные ацетоном или метилэтилкетоном 31.технологические процессы, называемые гидрофи Указанные выше способы позволяют ловы.20лизацией, которые направлены на придание ситьсмачиваемость и адгезию поверхностного полярности поверхностному слою, полимера слоя изделия, однако обработка лламснем гаэо(окисление, введение полярных функциональных вой горелки мало распространена иэ-за труд. групп и др) ности контроля процесса обработки. Способ 213 71требует специального дорогостоящего оборудо.вания, трудно управляем, опасен в обслуживании, причем если изделия долго обрабатывать этим способом, то адгезия может не улучтшпь.ся, а ухудшйться, Способ "обработкй изделии химическими реагентами позволяет повысить смачиваемость и адгеэию поверхностного слоя изделия, однако реализация этого способа всег.да сопряжена со снижением механической проч-.ности изделий, т.к. конечной целью этого спо.соба является создание на поверхности иэделиймикротрещин,Известен также способ гидрофилизации поверхности изделий их полиолефинов 141, кото.рый является наиболее близким к предлагае.мому, как по технической сущности, так и по достигаемому эффекту. Способ-йрототйУ%йо"-" "чает обезжириваниейовсрхйости изделий- изполиолефинов ацетоном, метилэтилкетойойили ксилолом, траВление поверхнбстйизяе 1 йм пу.тем ногруженияего на 2-3 мин, в нагретый до6571 С раствор хромовой смеси, состоящейиэ 15 вес.ч, бихроматанатрия и 250 вес,ч.койцентрированной серной кйслоты в 25 вес,ч.дистиллированной водыокончатейьфю промывку изделия дйстиллированной 1 водой исушку его в течение 15-30 мин, при 43-49 С.Недостатками известного способа являются:"-низйие сМачиваемость и адгезв"поверх ности изделия;- снйжение механйческой прочностй обра.батываемого юделия.Нйзкие смачйваемость"и"адгезйг поверхности объясняются тем, что на поверхности изде-лия из полиолефинов образуется небольшое "количбстйополярных фант"в"связи с-чемвизвестном способе предлагается добавлять всерйуж"Мслоф хйоратьГили-"пйоизводйть до-полйительную обработку юделим в раствореам йиак .Снижение механической прочности изделияобьясюгется тем что хромов"аясмесЬ ййьйодеструктирует поверхность изделий из полиолефинов и обйчйо приводйт к "рбйворениюаморфной части материала, образуя наповерхности изделия глубокие трещины. Целью предлагаемого изобретай является " "-повыйеййе="сйа 4 иваемости и- адгезии поверхности изделий из полиолефинов. ПоставленнаяцелЬ достигается тем, что в способе гидрофилизации изделий из полиолефинов, включающемтравлейие изделия в хромовой смеси, промывку =егой су 1 пку; травление осуществляют в течение 60-70 с при 58-64 С с последующей обработкой поверхности изделия 10 15%-ным водным раствором. сложного эфира Р.глюкозы,например, пента мета.дигаллоил-Р-глюкозы притемпературе 80-90 С в течение 1-3 мин.7095 10 15 лярных групп пента-мета.дигаллоил 4.глюкозы20 Повышейие концентрации полярных грутш на 25 сью (время контакта с агрессивной хромовой смесью снижено в 2.3 раза, температура сниже ь на на 7-13 С по сравнению с известным спо З 0" хранение исходного уровня механической проч. ностИ изделия. 50 55 35 40 45 Обработка поверхности юделия хромовой"смесью вызывает незначительную степень окис 1ления поверхности с образованием полярных групп. Последующая обработка поверхностиизделия раствором пента. мета.дигаллоил.р-глюкозы, имеющей в своем составе значительноеколичество полярных групп, обеспечивает протекание хемосорбционных процессов эа счетвзаимодействия полярных групп поверхности изделия с полярными группами пента-мета-дигаллоил.р.глюкозы, в результате чего на поверхности изделия образуется пленка, состоящая иэ мблекул пента-метадигаллоил-Р-глюкозы, связанная адсорбционными силами и водород. ными связями с полярными группами поверх. ности, Смачиваемость поверхности иэделия приэтом повышается эа счет присутствия на поверхцостй изделия значительного количества по поверхности йзделия вызывает повышение адгезии поверхцости изделия.С друтой стороны предлагаемый режйм травления поверхности изделия хромовой сме. собом) вызывает незначительную степень окисленйяпбверхности изделия, обеспечивая со. ности изделия, т,к. деструктивные процессы иобразованйе микротрещин при предлагаемомрежиме травления исключаются. Принципиальное отличие предлагаемого спо. соба от известного заключается в том, что поФьппение смячиваемости и адгеэии поверхности изделий достигается-не за счет ее деструктивно; го окислении, а за счет физико-химического взаимодействия слабо окисленной поверхности с веществом, имеющем в своем составе большое количество полярных групп, способных обра. эбвывать водородную-связь с полярными группами поверхности иэделия с образованием гидрофильйой пленки и удерживаться на ней за счет адсорбционньх сил, ипредставляет со. бой не деструктивный процесс окисления, а сорбционный процесс, в результате которого достигается высокая смачиваемость поверхности й ее адгеэия без снижения механической прочП р и м е р 1. Поводили гидрофилизацию поверхности изделий из полипропилена маркиОЗП 10/003 МРТУ 6-05-1105.67. Условия конди ционированим образцов по ГОСТ 12423-66. Состав хромовой смеси, вес.ч,:Бихромат калия, К 2 СгО, 6,5Кислота сернаяплотностью ) = 1;84 г/см 93,5,Гидрофил рованныеизделия П П ример извес т. предланый гаемый способ способ предла гаемый способ раевой смачи 89 73 . 47 6 Количество гидрофнльных (полярных групп на поверхнос иэделии, г/л 0,292 0,0 4 0,046 01 зия кгс/смф 7 124 6,0 11,4 Разрушающее напря ение при растяжении, кгс/смф 346 46 9 148,гидрофилизадиютилена низкойОСТ 16337-70,раэцов по Сравнительные данные испь из полиэтинена по известному способам сведены в таблицу,Иэ данных, приведенных что смачиваемость, адгеэия по иэ полиолефинов, полученных способу, значительно выше те у иэделий, полученных по иэтаний иэделийи предлагае р 2. Проводилиэделий нэ юли кн 10203.003 Г Примповерхности плотности ма Условия конди ГОСТ 12423 в таблице,верхности ипо предлагх же показиестному сп идно,зделийаемомугелей циониро дрофилнзации п лена н услови верхносиспытания иэдете лови лии из полиэт же,чтоив пр об мере 5 . 71709Время обработки изделия в хромовой сме. си 65 с., температура хромовой смеси 63 С;Состав раствора пента-мета.дигаллоилр.гпю. козы, вес,ч;-Вода85 - 90Температура раствора пента-мета-дигаллоил-рглюкозы 85 С, время выдержки изделия в растворе 3 мин.Смачиваемость поверхности изделий оценива О ли по изменению краевого угла смачивания, определяемого по общепринятой лабораторной методике методом лежащей капли.Определение количества гидрофильных (по лярных) функциоиаьиых групп, находпцихся 15 на поверхности изделия, проводийи цо следую щей методике: обработанные образцы анружвли в водный раствор метиленового синего. После тщательной промывки водой краситель, присое. диненный к поверхностиудаляли обработкой ф спиртовым раствором хлористого водорода и спектрофотометрировании,Оптическая плотность 5 6при 666 нм в этих условиях определяет коли.чество связанного красителя (количество поляр.ных функциональных групп).Адгезию поверхности изделий .оценивали по,разрушающему напряжению при равномерномотрыве по ГОСТ 14760.69.Механическую прочность изделий оценивалипо изменению следующих показателей:Разрушающего напряжения при растяжениипо ГОСТ 11262.76,Ударной вязкости по ГОСТ 4647.69,Одновременно проводили гидрофилиэациюизделий из полипропилена той же марки по ш.вестному способу. Смачиваемость, количествополярных функциональных групп на поверхнос.ти иэделия, адгезию поверхности и механическую прочность изделий оценивали по тем жепоказателям, что и в предлагаемом способе. Сравнительнь 1 е данные испытаний изделийиз полипропилена ио известному и предпагае.мому способам сведены в таблицу.717095 Составитель Л, Ягодкина Техред И,Асталош : Корректор В, СиницкаяРедактор Е. Минаева Заказ 9755/31 Тираж 549 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва:, З, Раушская наб., д. ф 5Филиал ППП "Патент",г. Ужгород, ул, Проектная, 4 7При этом механическая прочность изделий,полученных по предлагаемому способу, сохраняется на уровне исходных образцов (далее имееттенденцию к повышению), в то время как уизделий, полученных по известному способу,она снижается по сравнению с исходными по 1казателями.Использование предлагаемого способа гидрофилизации изделий из полиолефинов обеспечи.вает посравнению с существующими способамиследующие преимущества: .- значительное (в среднем на 23-40 С)снижение краевого угласмачивания поверхностьизделий, что способствует повышению смачивае..мбсти изделий;,- повьппение на 11-20 кгсмф адгезии поверхности иэделий за счет увеличения количества полярных групп на поверхности изделий;.- иадежное сохранение уровни свойств безсвМения механической прочности изделий, чтообусааливает повышение качества и долговечности Изделий, Повышение долговечности изде.лий, как известю, влечет сокращение расходапластмасс на конкретное изделие на величину,равную проценгу повьппения этои характеристики;- повышение производительности труда засчет снижения трудоемкости процесса и егодлительности, т.к, в предлагаемом способе полностью устраняется операция обезжиривания исокращается время травления в 2-3 раза;- устранение операции обезжиривания иэде. лий высокотоксичными органическими растворителями улучшает условия труда и обеспечивает вэрывопожаробезопасность;- реализация способа не требует применения сложного и специального оборудования, и возможна в условиях любого производства. О Формула изобретения Способ гидрофилизации изделий из полиолефинов, включающий травление их в хромовойсмеси, промывку и сушку, о т л и ч а ю5 щ и й с я тем, что, с целью повьппениясмачиваемости и адгезии поверхности иэделий,травление осуществляют в течение 60-70 с.при 58-64 С с юслелующей обработкой поверхности изделия 10-50%-ным водным раствором20 сложного эфира Р.глюкозы при 80-90 С в те.чение 1.3 мин.Источники информации.принятые во внимание при экспертизе1. Такахаси Г. Плевки иэ полимеров, Л.,25 1 У миан 1971 982. Патент Швейцарии У 527872,кл, С 08 1 150, опублик. 1976.3. Патент США Йф 3647512,кл. В 44 0 1/092, опублик. 1976.4. Кейгл Ч. Клеевые соединения. М.,"Мир", 1971, сЛ 28 (прототип).