Способ антистатической обработки термопластичных полимеров

гге аг СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН К 51 3 1 БРЕТЕНИЯТВУ И двтрдснам сидддтвьс(54)(57) СПОСОБ АНТИСТАТИЧЕСКОИ -ОБРАБОТКИ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРОпутем нанесения на поверхность иливведения в массу солей четвертичнысоединений аммония, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с цшения устойчивости антиссвойств в условиях влажнки, в качестве солей четсоединений аммония приме содержавшие соеди неннй с-соли четвертммония общей фоСнзНдСН, 1, 2 Вг о, 80 или елью повытатических ой обработ вертичных няют фторГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ фнз Нз-Сг" алкил, киле н- (СН,) - , где пИзобретение относится к способу антистатической обработки термопластичных полимеров путем нанесения на них или введения в массу солей четвертичных соединений аммония.Известен способ уменьшения злектризуемости полимеров путем введения алкамонов в расплав полимера или нанесением на поверхность изделий из него )1) .Такой способ позволяет получать полимеры, обладающие удельным поверхностным сопротивлением э3,3 10 Ом, что недостаточно для полимеров, применяемых в приборах, работающих в условиях влажной обработки.Известен также способ уменьшения электризуемости термопластичных полимеров путем нанесения на поверхность или введения в массу 20 бис-солей четвертичных соединений аммония общей формулыА25где В, - нафтенил или С -С, -алкил,В - С-с-.алкил или полиоксиэтил - (СН СНБО)Х Н)В) - Сл-С 4-алкил или полиоксиэтил -(СНСНО) ч Нгде х + у = 1-.30УВ 4 - алкилены -СНСН - ,-алк л нимин или полиоксиэтилен-СН (СНО) СН. - ,где и;,5-20;, 40А" - 2 С 1 2 Вг 21, 2 Б(2 С 10804, 2 СН 804, 2( СН)РО 4,2 С 41 УО или ацил 20 СО( СН 4) Снд,где и = 1-16 (2) .45Однако такой способ позволяет получать антистатические полимерные материалы с недостаточной стойкостью к действию воды (удельное поверхностное электрическое сопротивление 50 ( э) образцов после промывания водой составляет 10 ф" 10 Ом при 20+ Зфс и относительной влажности 65+ 5 .Такой способ является наиболее 55 близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату.Целью изобретения является повышение устойчивости антистатических р) свойств термопластичных полимеров в условиях влажной обработки.Цель достигается тем. что при осуществлении способа антистатической обработки теребтластичных полимеровпутем нанесения на поверхность или введения в массу солей четвертичных соединений аммония в качестве последних применяют фторсодержащие бис-соли четвертичных соединений аммония общей формулы сц,3 12.пХ11 з . % где В, - С-с,-алкил, В - алкилен - (Сн.г) и - , где и2 6, или - (СУ ) щгде щ = 2-6, -Н, СН,2-или алкиленимин-СН СНМНСНСН у -2 ОСО( СУ 1 р СГз, ГГ 1 где р = 0-11,2ОСУСОО иликогда Вд (СГр Х -г-ОСО(СН,1,СН где к =: 0-16, 2 С 6,28 т,2 КО , 2 У гСН,04 2(СН ) РО 4- 2 СБН,50 или 2 СН СьН 450 В качестве таких солей четвертичных соединений аммония могут приме-, нять диметиленбис(диметилцетиламмоний трифторацетат); тетрафторэтиленбис(диметилоктадециламмоний бромид);параксилйнбис(диметилнониламмоний перфторвалерат) и др. (см, табл. 1) .фторсодержащиебис-соли четвертичных соединений аммония представляют собой твердые порошкообразные вещества от белого до светло-желтого цвета с температурой плавления от 65 до 107 бС и парафинообразные вещества с температурой размягчения 25-27 фС.При поверхностях нанесения 0,1-4.,0-ных растворов фторсодержащих бис-солей аммония на полимеры по предлагаемому способуоб-. разцов составляет 1,0 107 - 1,9.10 Ом(1 при 2013 ос и относительной влажности 655После погружения таких образцов в дистиллированную воду на 20 с и сушки на воздухе в течение 2 ч е полимеров равно 2,4 10- 3,510"1 Ом при 20+ЗОС и относительной влажности 655, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свойства.Образцы полимеров, полученные по предлагаемому способу, при введении в массу полимера 0,5-4 вес. фторсодержащих бис-солей аммония имеют , 8,0-108 -5,3 10 ло Ом при 20+3 С и относительной влажности 65+5, предел текучести при растяжении (б) 106-245 кгс/см, разрушающее напряжение при растяжении (б) 125-140 кгс/см и относительНбеудлинение при разрыве (Е) 280- 600. После промынания образцов путем их погружения в дистиллированную воду на 20 с и сушки на воздухе в течение 2 чполимеров составляет 6,0 10 - 1,6 101 Ом при 20+ЗРС и относительной влажности 65+5, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свойства.Согласно предлагаемому способу антистатики наносят на понерхность полимеров иэ растноров концентрации 0,1-4,0 мас. или вводят в массу полимера в количестве 0,5 4,0 мас Одновоеменно могут применяться также целевые добавки - красители, стабилизаторы, пластификатовы,и др.Антистатики можно внодить в расплав обычными способами: на вальцах, в пластосмесителе тяжелого типа или н экструдере.П р и м е р 1. Диски диаметром 50 мм и толшиной 1 мм из блочного полистирола (ПСБ) погружают на 20 с в 1-ный раствор гексаметиленбис(диметилдециламмоний трифторацетата) в этиловом спирте и затем сушат при комнатной температуре в вертикальном положении в течение 2 ч.обработанных таким способом образцов состанляет 2,2 к ф 10 Ом при 20+3 С и относительной влажности 65+5. После промывания таких образцов путем их погружения в дистиллированную воду на 20 с и сушки на воздухе и течение 2 ч. ,7 полимеров равно 3,8 10 Ом при 20+3 С и относительной влажности 65+5, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свойства. П р и м е р 2, Образцы из полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) обрабатывают аналогично примеру 1.7 Б обработанных таким способом образцов составляет 5,5 ф 10 ф Ом при 20+3 С и относительной влажности 65+5. Обработку образцов водой проводят по примеру 1. После такой обработкиполимеров равной 21 100 Ом при 20+3 С и относительной влажности 65+5, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свойства. Г 1 р и м е р 3. Образцы из полй-" метилметакрилата (ПМИА) обрабатывают 0,1-ным раствором антистатика. Антистатик и условия обработки те же, что в примере 1.обработанных,таким способом образцов сос,. тавляет 1,9 10 Ом при 20+3 С и относительной влажности 65+5. Обработку образцов водой проводят аналогично примеру 1.полимеров равно 3,5 10" Ом при 20+30 С и отнбсительной влажности 65+5, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатическиесвойстна,П р и м е р 4. Образцы иэ полипропилена (ПП) обрабатывают 4-нымрастнсром того же антистатика, чтои н примере 1, н аналогичных условиях. рв обработанных таким способомобразцов составляет 1,0 10 Ом при20+3 С и относительной влажностио65+5, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свойства.П р и м е р ы 5-26. Фторсодержацие бис-соли аммония нанбсят наповерхность полимеров, как в примере 1. После промывания дистиллирован 15 ной водой образцы сохраняют антистатические свойства.Результаты приведены в таблице.П р и м е р ы 27-37 (контрольные)Соли четвертичных соединений аммония наносят по известному способу,как н примере 1. После промываниядистиллированной водой антистатические свойства образцов не сохраняются;25 Р эультаты приведены в таблице.П р и м е р 38. ПЭНП смешинаютс 4,0 мас. гексаметиленбис(диметилдециламмоний трифторацетата) навальцах при 1355 оС в течение 7 мин.30 Полученные образцы обладают3,4 юЙО. Ом при 20+3 С и относительнойЯ.влажности 65+5 и имеютбт 106 кгс/см,бр 126 кгс/сьР и Я 550. Затем образцы обрабатывают дистиллированной35 водой аналогично примеру 1. р полимера после обработки равно 7,2 а10 Ом при 20+3 С и относительнойвлажности 65+5, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свой 40 Стна.П р и м е р 39. ПЭНП смешиваютс 4,0 мас. диметиленбис диметилцетиламмоний трифторацетата) навальцах при 135+5 С в течение 7 мин.Полученные образцы обладают8,0 109 Ом при 20+ЗоС и относительной влажности 65 т 5 и имеют бт110 кгс/см 2,6 р 133 кгс/см и560. Образцы Обрабатывают зодой аналогично примеру 1.полимера равно 3,0 10 ю Ом при 20+3 Си относительной влажности 65+5,т.еобразцысохраняют хорошие антистатические свойства.П р и м е р 40, ПЭНП смешиваютс 0,5 мас, диметиленбис(диметилцетиламмоний трифторацетата) на вальцах при 135+5 аС в течение 7 мин.Полученные образцы обладают5,0 10 Ом при 20+3 С и относи-60 тельной влажности 65+5 и имеютбт 112 кгс/см, 6 130 кгс/см,и Е 580. Затеи образэ обрабаты-,вают водой аналогично примеру 1,полимера равно 1,610 Ом при20+3 С и относительной влажнос749082 10 Номерпримера Полимер Антистатик Концентрация раствора антистатика, мас. ПСБ 1,1 Ы2,6 10 4,8 101,5 10 1,0 1,0 ПЭНП То же ти 65+5, т.е. образцы сохраняют хорошие анти ст ат ические свой ст ва.П р и м е р 41. ПЭНП смешивают с 1,0 мас, диметиленбис(диметилцетиламмоний трифторацетата) на. валь цах при 1 35+5 ОС в течение 7 мин, Полученные образцы обладают . рз 5,3 10" Ом при 203 С и относительной влажности 65+5 и имеют бт 110 кгс/см, бр 125 кгс/см и: 600, образцы обрабатывают водой аналогично примеру 1. 5 полимера равно Э,О 10"о Ом при 20+3 С и относительной влажности 65+5, т.е. образцы сохраняют хорошие антистатические свойства.П р и м е р 42. ПЭВП смеШивают с 4,0 мас, диэтилениминбис(диметилоктадециламмоний перфтортетрагидрофурил-Ы;дифторацетата) на вальцах при 155+5 С в течение 7 мин, 20 Полученные образцы обладают В 8,0 ю108 Ом при 20+3 С и относительной влажности 65+5 и имеются 240 кгс/см, бр,135 кгс/см и280. Образцы обрабатывают водой аналогично при меру 1. е полимера равно 6,0 10 Ом9 при 20+ЗОС и относительной влажности 65+5, т.е.,образцы сохраняют хорошие антистатические свойства.П р и м е р 43. ПЭВП смешива ют с 2,0 мас, диметиленбис(диметилцеламмоний перфторлаурата) на вальцах при 155+5 оС в течение 7 мин. Поюученные образцы обладают 1,3 д 10" Ом при 20+3 С и относительной влажности 65+5 и имеют 6 245 кгс/см". бр 140 кгс/см и Я 340, Образцы обрабатывают водой аналогично примеру 1. б йолимера равно 6,010 фом при 20+3 С и относительной влажнос ти 65+5, т.е, образцы сохраняют хорошие антистатические свойства.П р и м е р 44 (контрольный) . ПЭНП смешивают с 0,5 мас. диэтилениминбис(диоксиэтилнафтениламмоний ацетата) на вальцах при 155+5 С в течение 7 мин, Полученные образцы обладают 6 3,0 10 Ом при 20+3 С и относительной влажности 6515 и Диметиленбис(йиметилцетиламмоний трифторацетат) имеются115 кгс/см , б р 125 кгс/сми Е 600. Образцы обрабатываютводой аналогично примеру 1.з лолимера равно 3,610 Ом при 20 тЗфСи относительной влажности 65+5,т,е. антистатические свойства образцов практически утрачиваются.П р и м е р 45 (контрольный) .ПЭВП смешивают с 4,0 мас. параксиленбис (полиоксиэтил на 30 моль) нафтениламмоний йодида) на вальцах при155+5 ОС в течение 7 мин. Полученныеобразцы обладают /б 1,0 10 Ом при20+3 С и относительной влажности65+5 и имеют б г 230 кгс/см 2,бр 130 кгс/см и Я 250. Образцыобрабатывают водой аналогично примеру 1.полимера после обработкиравной 1,5 10 фом при 20+ЗОС и относительной влажности 6515, т.е.антистатические свойства образцовпрактически утрачиваются.П р и м е р 46 (контрольный).ПЭНП смешивают с 2,0 мас. алкамона ОСна вальцах при 135+5 фСв течение 7 мин, Полученные образцыобладают р 3,0 10 Ом при 2013 ОСи относительной влажности 65+5.Образцы обрабатывают водой айалогично примеру 1. в полимера равно9,0 104 Ом при 20+3 С и относительной влажности 65+5, т.е, антистатические свойства практически отсутствуют.Применение предлагаемого способапозволяет повысить устойчивость антистатических свойств термопластичныхполимеров. Такой споосб может найтиприменение для уменьшения электризуемости пластмассовых деталей измерительных приборов, радиотехническойаппаратуры, оптических деталей изорганического стекла и других, когда по условиям эксплуатации необходимо промывать и протирать эти изделия. Повышение качества антистатических покрытий обеспечивает большуюточность измерений и надежность приборов из-за отсутствия накоплениязарядов статического электричества. Ом, при относительной влажности 65+5 До промыва- После промы,ния вания,Ом, при относительной влажности 65+5 Полимер Антистатик 1 осле промыванияДЬ прожва- ния ПСБ 1,0 46109010 34 10 ф 5 О 10 О ПЭНП 1,0 ПСБ 4 8 10 фо 2,0 10 2,7 10" То же 2,0 ПЭНП 2,0 Н 1,0 10 ПЭНП 12 2,0 108 4,0.10 13 Диэтилениминбис(диметилоктадециламмонийперфтор-тетрагидрофурил,-дифторацетат) , 2,0 ПСБ 7,0 10 9,0 "10Ф 14 ПСБ 0,5 4,0 То же ПСБ 16 5,010 3,0 10 ф 2,0 17 ПЭНП 9,0.109 3,0 10 2,0 Октилфторэтиленбис(диметилоктадециламмонийвалерат) 18 ПСБ 4,5 10 ф 1,010 2,0 Тетрафторэтиленбис (диметилнониламмоннй стеарат) 19 ПП 2,0 9,0 10 ф 2,510 20 Тетрафторэтиленбис(диметилоктадециламмонийхлорид) 1,0 20 О 5 0 ф 1010 2,0 Тетрафторэтилеибис(диметилоктадециламмониййодид) . 2,0 21 ПЭНП 6,010 О 1,8 1 ОН 22 Тетрафторэтиленбис (диме тилоктадецилафеюнийнитрат)ПЭНП 8,0 109 4,51 Л 2,0 Тетрафторэтиленрис (диметилоктадециламмоний метилсульфат) 23 ПЭНП 7,0 10 3,0 10 2,.0 11 омерпримера Гексаметиленбис(диметилцетиламмоний трифторацетат)То же Тетрафторэтиленбис(диметилоктадециламмоний ацетат) 1 о нце нтр ациюраствора антистатика,мас.Ъ 1091,0 10 1,010 фф9,0103,0-10 4,0 ф 10 2,410Концентрацияраствора антистатика,мас.Ъ Антистатик Полимер Номерпримера 24 Тетрафторзтиленбис (диметилоктадециламмоний диметилфосфат) ПЭНП 6,0 ф 10 ф 6,0 108 2,0 ПЭНП 9,0 10 6,810"о 2,0 26. ПЭНП 8,1 10 ф 6,0 10 2,0 Гексаметиленбис (диоксиэтиламмонийнитрат) 27 ПСБ 3,0 10 3,010 2,0 28 ПСБ Дизтилениминбис( диоксиэтилнафте-;ниламмоний ацетатПараксиленбис(дноксиэтилнафтениламмоний перхлорат) 1,0 10 н 1 5,0 10"ф 0,1 29 ПСБ 6,0 109 8,0 10"ф 2,0 30 ПЭНП 0,1044 1,8 10(о ПСБ 2,3 ф 10 ПСБ 32 5,010 7,610 8,5 107,0 10 ф 3334 ПЭНП ПЭНП. 3,0 10 6,0 10 ф 8,010 1 20 10 ф 0,10 Ф 4 8, О101 1,0 104 1,4101 35 36 37 ВНИИПИ Заказ 10696/б Тираж 639 Подписное Филиал ППП "Патент", г,ужгород,ул.Проектная,4 Тетрафторэтиленбис(диметилоктаде-.циламмоний бензолсульфонат).Тетрафторэтиленбис(диметилоктаде-.циламмоний и -толуолсульфонат) Диэтилениминбис(ди- оксиэтилнафтениламмоний диметилфосфат) 0,1 Параксиленбис (полиоксиэтил (на30 моль) нафтенидаммоний йодид) 4,0 Алкамон ОС(смесь бензолсульфонатов метилдиэтиламинометильных производных диэтиленгликолевы эфиров высших жирных спиртов) 2,0 То же 2,0 Алкамон Н (четвертичная аммониевая соль диэтиламинометильных производных диэтиленгликолевых эфиров насыщенных и ненасыщенных высших жирных сйиртов с метилбензолсульфонатом ); 2,0То же 2,0щ ев 0 1УШ"Ш4,0 Ом, при относительной влажности 65+5 До промыва- После прощания вания