CS219653B1

CS219653B1 - Zmes na báze polypropylénu s regulovatelnými orientačnými, stabilizačnými, popřípadě Teologickými a krystalickými vlastnosťami

Info

Publication number: CS219653B1
Application number: CS308181A
Authority: CS
Inventors: Nikola Kaloforov
Original assignee: Nikola Kaloforov
Priority date: 1980-10-01
Filing date: 1980-10-01
Publication date: 1983-03-25

Abstract

Predmetom vynálezu je zmes na báze polypropylénu s regulovatelnými orientačnými, stabilizačnými, popřípadě reologickými vlastnosťami a kryštanilitou. Táto zmes sa připraví tak, že k polypropylénu sa přidá zmes 0,1 až 0,5 % s výhodou 0,1 až 0,4 % stearánu zinočnatého s 0,1 až 0,5 s výhodou 0,1 až 0,4 stearánu vápenatého, popřípadě s 0,1 až 0,3 % kyseliny steárovej, všetky koncentrácievypočítané na polymér, pri pomiešaní do práškového polypropylénu před zhotovením pigmentových koncentrátov s výhodou pri použití turbolentnej rýchlomiešačky. Po dobrom mechanickomzmiešanípolypropylénu s vyššie uvedenými činidlami, ako aj s Tahko alebo ťažko dispergovatelnýmipigmentami,popři- ; páde aj s inými ingredientami, zmes sa taví: v extrúderi a zvlákňuje. Okrem uvedených znakov predmetu vynálezu existujú aj ďalšie možné va- j rianty. Předkládaný vynález je možné použiť pri výrobě j polypropylénových vlákien alebo hodvábu, ako aj pri dalších tvarovaných výrobkoch, popřípadě pri syntéze polypropylénu pre vláknarské a plastikářské účely.

Description

Vynález sa týká zmesi na báze polypropylénu ' s regulovatelnými orientačnými, stabilizačnými popřípadě Teologickými a kryštalickými vlastnosťami, ktorá obsahuje malé množstvá stearánu zinočnatého a stearánu vápenatého, popřípadě aj ; kyseliny steárovej.

Polypropylén sa používá v mnohých odvetviach národného hospodárstva. V závislosti od konkrét nej aplikácie jeho výrobkov sa predkladajú velmi rozmanité požiadavky. Dóležitý význam má zlepšenie a regulovanie vlastností polypropylénu s přísadami v procese přípravy výrobkov pre široké, ako i špeciálne použitie. V tomto smere dnes už existuje rad práč a patentov. Avšak ich zavedenie do výroby je menej úspěšné a naráža na rožne ťažkosti a najma na zhoršovanie znášanlivosti, pretože sa používajú vačšie množstvá přísad. Viac aplikačně je použitie malých množstiev aditív, pri ktorých je možné zlepšenie a regulovanie vlastností. V literatuře, vrátane aj patentovej takmer chýbajú údaje o modifikácii a regulovaní súčasne dvoch, popřípadě viac vlastností polypropylénu a to takých žiadúcich, ako je orientácia, tepelná stabilita, popřípadě tekutost’ a kryštalinita pri účinku malých množstiev přidaných látok ako sú zmesi stearánu zinočnatého buď so stearánom vápenatým alebo s kyselinou steárovou. Pri hrubostenných výrobkoch a vláknach s hrubými titrami často sa pozoru jú nejednorodé štruktúrne formácie. Táto nejednorodosť štruktúry vedie k objaveniu róznych druhov mikrodefektov, ktoré vyvolávajú odchylky vlastností hotových výrobkov a znižujú ich spofahlivosť. Preto sa pridávajú modifikátory, ktoré zabezpečujú homogénnu štruktúru v priereze skúmaného materiálu. Táto homogennosť štruktúry sa zvlášť potřebuje pri vyšších titroch, kde len za pomoci chladenia može dójsť k vytvoreniu rozdielnej štruktúry medzi povrchom a stredom vlákna. V iných prípadoch je třeba potlačit’ nukleačný účinok látok, ktorých přítomnost’ v polypropyléne a iných polyolefínoch je inak potřebná. Z hfadiska přípravy konečných polypropylénových vlákien s lepšími vlastnosťami je snaha připravit’ nedížené vlákno s nízkými hodnotami orientácie a stupňa kryštalinity, pretože takýto polymérny systém je dobré deformovat el’: ný. Túto štruktúru vo vela prípadoch pri technologických podmienkach přípravy nedížených vlákien je ťažko možné dosiahnuť, pretože sú systémy ^! polypropylénu, ktoré 1’ahko kryštalizujú. V tomto ! smere uvedieme, že mnohé pigmenty a iné prídaví ky majú nežiadúci účinok nukleácie polypropylé: nu. Pri príprave strukturálně stálých a dostatočne j pružných konečných vlákien a fólií sa vyžaduje i kompromis medzi snahou získat’ vysokú a stálu ^! orientáciu, pri ktorej je znížená pohyblivost’ molei kúl a snahou získat’ dobré elastické vlastnosti, kde je pohyblivost’ molekúl zváčšená. Vyriešenie tejto otázky je možné len v sústavách s nie příliš ohybnými, ale i nie příliš tuhými molekulami. Na ťakomto riešení pomáhá možnost’ regulácie kyprého uloženia molekúl polyméru — regulácie amorfi219653 zácie. Ďalej je známě to, že zo všetkých polyolefínov polypropylén je najmenej odolnější proti oxidácii a tepelnej deštrukcii. Citlivost’ polymérov k oxidácii je ovplyvnená aj dalšími faktormi, medzi ktorými je i forma výrobku. Dóležitý v tomto smere je poměr povrchu k objemu výrobku. Preto sú velmi citlivé vlákna v porovnaní s kompaktnými polymérnymi výrobkami v bloku. Modifikácia reológie polypropylénu, ako aj jeho zmesi s pigmentami a dalšími ingredientami je efektívna pre zlahčenie a zrýchlenie spracovatefnosti tohto polyméru. V posledných 10—15 rokoch sa objavil velmi obmedzený počet práč, ktorý poukazuje na vačší alebo menší vplyv mikroprídavkov jednotlivých látok na zvýšenie tekutosti tavením čistých polyolefínov.

Navrhovaná zmes na báze polypropylénu podlá tohto vynálezu sa vyznačuje tým, že na 100 hmotnostných podielov polypropylénu obsahu 0,1 až 0,5 podielov s výhodou 0,1 až 0,4 podielov stearánu zinočnatého a 0,1 až 0,5 podielov s výhodou 0,1 až 0,4 podielov stearánu vápenatého, popřípadě 0,1 až 0,3 podielov kyseliny steárovej. Pri prevádzkových podmienkach je vhodné pridať vyŠŠie uvedené činidlá do práškového polypropylénu před zhotovením pigmentových koncentrátov s výhodou pri použití turbolentnej miešačky. Ďalej je možnost’ pridania aditíva bud před homogenizáciou vo formě granulovaného koncentrátu připraveného do práškového polypropylénu, popřípadě ako čistá látka alebo před granuláciou polyméru. Zmiešanie aditíva s polypropylénem a jeho zmesami je odskúšané v prevádzkových zmiešovacích zariadeniach za běžných podmienok.

Ďalej následuje tavenie a tvarovanie. Orientácia bola stanovená metodou optického dvojlomu a stupeň kryštalinity flotačnou metodou. Tepelná stabilita polypropylénu bola posudzovaná zo stanovených hodnot indexu degradability. Tavné indexy sa stanovili na plastomeri Gotfert podlá normy.

Podlá vyššie uvedeného vynálezu je možné za pomoci malých množstiev látok zlepšit’ a regulovat’ podfa potrieb celkovú orientáciu, tepelnú stabilitu, popřípadě reológiu a kryštalinitu polypropylénu. Takéto činidlá sú stearán zinočnatý buď so stearánom vápenatým alebo s kyselinou steárovou. Myšlienka použitia malých množstiev zmesi prídavkov s rozdielom v polaritě a polarizovatelnosti . medzi sebou ako aj voči polymérnemu substrátu i s cielom zlepšenia a regulovania dvoch, popřípadě viac súčasne žiadaných vlastností polypropylénu ako sú celková orientácia, tepelná stabilita, popřípadě tekutost’ taveniny a kryštalinita je nová. Pri určitých pomeroch malých množstiev vyššie uvedených prídavkov v ich zmesi do polypropylénu nastáva vzájomné spolupósobenie medzi sebou, s polymérom, popřípadě aj s dalšími zložkami polymérneho systému. Ako výsledok tohto synergického efektu sa získavajú nové vlastnosti a vyšší účinok ako súčet pósobenia jednotlivých látok. Vzájomné spolupósobenie látok v závislosti od ich i koncentračného zastúpenia v zmesi sa móže viac alebo menej meniť alebo zmiznúť, čo dovoluje i regulovanie vyššie uvedených úžitkových vlastnosI tí podlá požiadavky praxe. Například pri přidaní; zmesi 0,2 podielov stearánu zinočnatého s 0,2 í podielmi stearánu vápenatého, popřípadě 0,1 i podiel stearánu zinočnatého s 0,1 podielom stearánu vápenatého sa znižuje stupeň kryštalinity — příklad 2, znižuje sa orientácia a zvyšuje sa tepelná | stabilita — příklady 2 a 3 ako polyméru, tak aj jeho i bežne použitých zmesi; zmesi 0,15 až 0,20 podielov | stearánu zinočnatého s 0,2 podielmi kyseliny steárovej majú stabilizačný účinok voči polymémej zmesi — příklad 1. Pri přidaní vyššie uvedených zmesi aditív v závislosti od koncentračného zastúpenia ich zložiek je možné postupné meniť tepelnú stabilitu, orientáciu, popřípadě kryštalinitu a teku- ! tosť taveniny polypropylénu. Podlá tohto vynálezu je možné meniť orientáciu a stupeň kryštalinity j predorientovaných vlákien, čo umožňuje regulo- ! vanie tvrdosti a elasticity v žiadaných kompromisech. Dalej za přítomnosti niektorých z uvedených prídavkov v polypropyléne sa móžu získať štruktúry, ktoré majú zvýšenú teplostálosť.

Přikladl '

Sledovala sa účinnost* kombinácie stearánu zi- í nočnatého (A) s kyselinou steárovou (B) v zmesi I s granulovaným a stabilizovaným polypropylénom obchodnej značky Mošten 55.212 + 0,2 podielov Titan Bayer R-KB-2 + 0,2 podielov trilauryltritiófosťit — tabulka 1. Získané hodnoty sa porovnávali s hodnotami dalších systémov — tabulka 1. Mosten 55.212 bol raz pomletý na mlynčeku Apex s priemerom oka na sitku 1.96 mm. Miešanie zmesi sa previedlo v turbolentnej rýchlomiešačke TR-400 pri 600 obrátkách zá min v priebehu 10 min. Mechanické miešanie zmesi vlaboratómommixeri v priebehu 10 min bolo tiež uspokojivé. Pomiešaná vzorka sa tavila v extrúderi š priemerom šneku 16 mm a zvlákňovala. Podmienky tavenia a zvlákňovania boli: tepjota taviacich zón a. zvlákňovacej Tabulka 1

Použité přídavky v podieloch	Optický dvoj^ lom.10³	Index degrada- bility	Tavný index pri 230 °C v g/10 min
A	B
0,00	0,0	1,14	2,3	19,5
0,10	0,0		2,1	24,6
0,00	0,2		2,2	30,4 .
0,10	0,2		1,7	37,7
0,15	0,2		1,3	46,4
0,20	0,2		13	54,6*

Mosten 55.212 čistý bez dalších prídavkov

Mosten 55.212 + 0,2 podielov Titan Bayer R-KB-2

2,1 2,2

1,7

Mosten 55-212 + 0,2 podielov trilauryltritiofosfitu Mosten 55.212 + 0,2 podielov trilauryltritiofosfitu + 0,1 podielov stearánu zinočnatého bez Titanu Bayer R-KB-2

1,99 2,1

2,6 19,8 i hlavy 3ÓÓ °C, tlak před čerpadlom 8 MPa, tlak za ! í čerpadlom 2 MPa, dávkovanie 20 g/min, zvlákňoI vacia rýchlosť 130 m/min, počet otvorov v hubici

20, priemer otvoru hubice 0,3 mm, dížka kapiláry hubice 6 mm. Zvýšené teploty ako i prítomnosť í trilauryltritiofosfitu boli potřebné pre deštrukciu i polypropylénu. Z tabufky 1 je vidieť, že v závislosti ; od koncentračného zastúpenia stearánu zinočnaté- > ho a kyseliny steárovej v ich zmesi pridanej do polypropylénu sa tepelná stabilita a tekutost* póly- í· mémeho systému zvyšujú a je možnosť ich regulo- > vania. So zvyšováním tekutosti taveniny sa umož- ¹ňuje zlepšenie zvlákňovacieho procesu, rozšiřuje ( i sa teplotný interval dopravy taveniny, ako i zvlákj ňovania polyméru a to najma v žiadúcich nižších i teplotách.

Příklad 2

Obdobný postup ako v příklade 1. Rozdiel je len v tom, že sa hodnotila účinnost’ kombinácie steará| nov zinočnatého (A) s vápenatým (B) — tabulka 2. l Získané hodnoty sa porovnávali s hodnotami

Tabulka 2

Použitý stearán v podieloch	Stupeň kryštalinity v %	Optický dvoj- lom.10³ Ρθ 8 dní	Index degra- dability
A	B	9 dní	r 154 dní
0,00	0,00	53,70	62,15		3,0
0,00	0,20	46,88	58,35	2,54	4,0
0,10	0,00	45,62	52,99	1,19	23
0,10	0,20	44,16			2,5
0,15	0,20	44,16	50,92
0,20	0,20	. 41,78		1,12	2,0
0,30	0,20	45,62
035	0,20	52,29	58,35
0,10	0,10	42,73	50,92
0,10	0,15	46,17	52,92	1,91	i
Mosten 55.212 čistý				1,6

Mosten 55.212+0,2 podielov stearánu vápenatého bez dalších prídavkov Mosten 55.212+0,4 podielov stearánu vápenatého bez dalších prídavkov Mosten 55.212+0,1 podiel stearánu zinočnatého bez dalších prídavkov Mosten 55.212 + 0,4 podielov stearánu zinočnatého bez dalších prídavkov

2,4

2,1

2,7

4,2 dalších systémov — tabulka 2. Mosten 55.212 bol | dvakrát pomletý na mlynčeku Apex s priemerom oka na sitku 1,96 mm. Z b tkňovacia rýchlosť bola 135 m/min. Z tabulky 2 j< vídieť, že v závislosti od koncentračného zastúpen^: stearánov zinočnatého ; a vápenatého v ich zmesi | idanej do polypropylén nu je možné viac alebo me ej potlačit’ predorientá- ; ciu a kryštalinitu ako i ’epšiť tepelnú stabilitu j degradovaného polyméru, eo je zvlášť žiadané pri | přípravě jeho nedížených vlákien, V podstatě je ;

| možnosť regulácie vlastností nedíženého polypro- !

vlákna od vy^-Aých do kompromis-j lých hodnot a s tým umožnenie zlepšenia jeho t ieformovatelnosti. i

I

Příklad 3

Obdobný postup ako v příklade 2. Rozdiel je len ; tom, že účinnost’ kombinácie stearánov zinočnaého a vápenatého sa sledovala za přítomnosti organického, ťažko dispergovatelného pigmentu Chromophtal Rot A₃B — 0,3 podielov do práško- j zého nestabilizovaného polypropylénu obchodnej í Enačky Tatren HPF 411. Titan Bayer R-KB-2 ' a trilauryltritiofosfit neboli přidané do polypropy- j énu — tabuíka 3. Teplota taviacich zón a zvlákňo- | racej hlavy bola 240 °C. Zvlákňovacia rýchlosť i bola 130 m/min. Z tabulky 5 je vidieť, že pri i přidaní do polypropylénu zmesi 0,2 podiely steará- , au zinočnatého aO,2podielystearánu vápenatého 5 e možné potlačit predorientáciu a zlepšit tepelnú Stabilitu nestabilizovaného polymeru za prítomaosti vyššie uvedeného pigmentu. Zvýšená termická stabilita polymeru umožňuje zabránenie zmien farby.

Vyššie uvedené malé množstvá zmesí činidiel pósobia v širokom rozsahu teploty — od obyčajných teplót pri ktorých sa stanovuje optický dvojlom až po teploty stanovenia indexu degrada- , bility — 280 °C a vyššie — tabulky 1 až 3. i

Vplyv malých množstiev zmesí stearánu zinočna- í tého so stearánom vápenatým, popřípadě s kyseli- | Elou steárovou na zmene dvoch súčasne žiadaných, | popřípadě viac vlastností má aplíkačný význam, i Účinok malých množstiev uvedených Útok je možné použit’ pre potlačenie zvýšenej orientácie, popřípadě kryštalinity polypropylénu pod vplyvom určitých pigmentov, ktoré robia polymér ťažko i zvlákňovatefriý, vlákno dost tvrdé, neelastické I

Claims

Zmes na báze polypropylénu s regulovatelnými orientačnými, stabilizačnými, popřípadě Teologickými a kryštalickými vlastnosťami, vyznačujúci sa tým, že na 100 hmotnostných podielov polypropy- i těníTobsahuje 0,1 až 0,5 podielov s výhodou 0,1 áž ]

Tabulka 3

Použitý stearán v podieloch Stupeň Hnity po 9 dní kryštav % po 160 dní Optický dvoj- lom.10³ po 5 dní Index degra- dability A B ' 0,0 0,0 56,56 58,35 9,85 3,5 0,0 0,2 58,81 59,53 2,9 0,0 0,3 60,08 60,88 0,0 0,4 65,93 7,08 0,1 0,2 60,08 2,0 0,2 0,2 56,26 64,67 4,60 1,7 0,3 0,2 56,26 65,93 0,4 0,2 56,56 66,48 Tatren HPF 411 čistý 58,19 63,45 1,9 Tatren HPF 411 + 0,2 podiely stearánu vápenatého bez dalších prídavkov 1,2

a zvyšujú množstvo vláknitých odpadov. Naopak pri iných zmesiach polyméru a dalších stupňoch spracovania a pri použití jeho výrobkov sa potřebuje zvýšený stupeň kryštalinity. Je to preto, že ; s týmto je možnost znížiť lepkavost a frikciu a zlepšit optické vlastnosti materiálu. Tieto vlastnosti je možné viac alebo menej dosiahnuť a regulovat pri použití určitého koncentračného zastúpenia látok podlá vyššie uvedeného vynálezu. Přitom sa zvyšuje tepelná stabilita polypropylénu, čo umožňuje zabránenie zmien farby. Dalej je možné š čiastočne nahradit’ niektoré zložky stabilizačného i systému za uvedené zmesi stearánov. Použité ; přídavky sú lačné, přístupné a biologicky nezávadí né. Vyššie uvedený vynález má aplikačný význam pre optimalizáciu vlastností pri přípravě spracovatelských polymérnych systémov v tomto čísle vlákien a plastikářských výrobkov.

VYNÁLEZU I

0,4 podielov stearánu zinočnatého a 0,1 až 0,5 ; podielov s výhodou 0,1 až 0,4 podielov stearánu ; vápenatého, popřípadě 0,1 až 0,3 podielov kyseli- , ny steárovej. _;