PL243570B1 - Kompozyt polimerowy o zwiększonej odporności na starzenie pod wpływem promieniowania słonecznego - Google Patents

Kompozyt polimerowy o zwiększonej odporności na starzenie pod wpływem promieniowania słonecznego Download PDF

Info

Publication number
PL243570B1
PL243570B1 PL433738A PL43373820A PL243570B1 PL 243570 B1 PL243570 B1 PL 243570B1 PL 433738 A PL433738 A PL 433738A PL 43373820 A PL43373820 A PL 43373820A PL 243570 B1 PL243570 B1 PL 243570B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
aging
parts
ethylene
norbornene copolymer
earth
Prior art date
Application number
PL433738A
Other languages
English (en)
Other versions
PL433738A1 (pl
Inventor
Anna Marzec
Bolesław Szadkowski
Małgorzata Kuśmierek
Original Assignee
Politechnika Lodzka
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Lodzka filed Critical Politechnika Lodzka
Priority to PL433738A priority Critical patent/PL243570B1/pl
Publication of PL433738A1 publication Critical patent/PL433738A1/pl
Publication of PL243570B1 publication Critical patent/PL243570B1/pl

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest kompozyt polimerowy o zwiększonej odporności na starzenie pod wpływem promieniowania słonecznego, zawierający kopolimer etylenowo - norbornenowy oraz substancję przeciwstarzeniową i jednocześnie nadającą mu barwę w postaci nieorganicznego pigmentu ziemnego w ilości 0,5 - 4 części wagowych na 100 części wagowych kopolimeru etylenowo - norbornenowego.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest kompozyt polimerowy o zwiększonej odporności na starzenie pod wpływem promieniowania słonecznego.
Wyroby polimerowe podczas eksploatacji mogą zmieniać swoje właściwości użytkowe. Jest to spowodowane oddziaływaniem szeregu czynników wywołujących proces starzenia, a mianowicie promieniowania słonecznego, wody, ciepła, mikroorganizmów oraz naprężeń wewnętrznych. W przypadku materiałów eksploatowanych w warunkach zewnętrznych procesy starzenia powodowane są głównie czynnikami klimatycznymi (promieniowanie słoneczne, temperatura, wiatr). Ważne jest, aby właściwości materiałów polimerowych, między innymi takie jak wytrzymałość mechaniczna czy barwa nie ulegały zmianom w warunkach użytkowania.
Zapobieganie i ograniczenie procesów starzenia polimerów jest działaniem polegającym na modyfikacji polimeru lub dodawaniu odpowiednich substancji chemicznych w celu wydłużenia czasu użytkowania przy zachowaniu zadowalających właściwości kluczowych wyrobu. Jako substancje przeciw starzeniowe najczęściej wykorzystuje się aminy (aromatyczne, alifatyczne, cykliczne oraz ich pochodne), benzofenony, benzotriazole, pochodne triazyny i polifenole.
W opisie patentowym PL 225134 ujawniono kompozycję elastomerową przeznaczoną na wyroby o podwyższonej odporności na starzenie klimatyczne i promieniowanie UV, zawierającą cykliczny kopolimer etylenowo-norbornenowy oraz substancję przeciwstarzeniową w postaci pochodnej antrachinonu powstałej w wyniku podstawienia antrachinonu w pozycjach 1; 1,4; 1,5; 1,8; 1,4, 5,8 podstawnikami elektrono-donorowymi, jak OH, NH2, NHR, SR jednakowymi w pozycjach 1,4: 1,5; 1,8; 5,8, w których R oznacza grupę alkilową o wzorze ogólnym CnH2n+1, w którym n = 1-4 lub grupę fenylową podstawioną tą grupą alkilową.
Przedmiotem opisu patentowego PL 234165 jest kompozycja polimerowa przeznaczona na wyroby polimerowe o podwyższonej odporności na działanie promieniowania UV, zawierająca kauczuk etylenowo-norbornenowy oraz substancję przeciwstarzeniową w postaci naturalnego przeciwutleniacza z grupy polifenoli w postaci kwasów hydroksycynamonowych z grupy obejmującej kwas ferulowy, kwas kofeinowy, kwas kawowy, w ilości od 0,5-4 części wagowych na 100 części wagowych polimeru.
Z opisu patentowego PL 234166 jest znana kompozycja poliestrowa przeznaczona na wyroby polimerowe o podwyższonej odporności na działanie promieniowania UV, zawierająca poliester alifatyczny oraz jako substancję przeciwstarzeniową naturalny przeciwutleniacz z grupy polifenoli w postaci kwasów hydroksycynamonowych,
Znane jest też stosowanie barwnika pochodzenia roślinnego - lawsonu jako substancji ograniczającej starzenie kauczuku naturalnego (czasopismo Przemysł Chemiczny, 4, 2010).
Pigmenty ziemne są dotychczas stosowane jako środki barwiące w farbach, zarówno malarskich jak i komercyjnych. Znane są między innymi pigmenty ziemne, takie jak
- ochra czerwona stanowiąca mieszaninę tlenków Fe2O3, SO2, AI2O3,
- ochra złota stanowiąca mieszaninę tlenków Fe2O3, SO2, AI2O3,
- puzzola stanowiąca mieszaninę czerwonych pigmentów ziemnych, zawierająca pierwiastki, takie jak Sb, As, Ba, Be, Pb, Cd, Cr, Co, Cu, Mn, Ni, Os, Hg, Se, Au, Tl, V, Sn, Zn,
- ziemia bohemiczna stanowiąca mieszaninę zielonych pigmentów ziemnych, zawierająca w swym składzie pierwiastki, takie jak Fe, Al, Si, K, Mg, Ca oraz pigment Green 23.
Niniejszy wynalazek rozwiązuje problem opracowania składu kompozytu polimerowego o zwiększonej odporności na starzenie pod wpływem promieniowania słonecznego, z zastosowaniem łatwodostępnych związków barwnych pochodzenia naturalnego, niestosowanych dotychczas w funkcji substancji przeciwstarzeniowej.
Kompozyt polimerowy o zwiększonej odporności na starzenie pod wpływem promieniowania słonecznego, zawierający kopolimer etylenowo-norbornenowy oraz substancję przeciwstarzeniową według wynalazku jako substancję przeciwstarzeniową i jednocześnie nadającą mu barwę zawiera nieorganiczny pigment ziemny w postaci ochry czerwonej, ochry złotej, puzzoli lub ziemi bohemicznej, w ilości 0,5-4 części wagowych na 100 części wagowych kopolimeru etylenowo-norbornenowego. Kompozyt zawiera korzystnie 2 części wagowe nieorganicznego pigmentu ziemnego na 100 części wagowych kopolimeru etylenowo-norbornenowego.
Stosowane w kompozycie według wynalazku pigmenty ziemne podwyższają odporność kompozytu polimerowego na działanie promieniowania słonecznego w pełnym zakresie w zdecydowanie większym stopniu niż barwniki pochodzenia naturalnego stosowane dotychczas jako substancje przeciwstarzeniowe.
PL 243570 BI
Przedmiot wynalazku ilustrują poniższe przykłady z powołaniem się na rysunek, na którym fig. 1 przedstawia wykres ilustrujący zmianę indeksu karbonylowego - parametru Cl w funkcji czasu starzenia kompozytów l-V przygotowanych w przykładzie, fig. 2 - wykres parametru ΔΕ, służącego do oceny zmiany barwy w funkcji czasu starzenia ww. kompozytów l-V, fig. 3 - wykres ilustrujący współczynniki starzenia K w funkcji czasu starzenia ww. kompozytów l-V.
Części podane w przykładzie oznaczają części wagowe.
Przykład
Sporządzono kompozyty polimerowe o składzie:
Kompozyt I kopolimer etylenowo-norbornenowy - 100 części pigment ziemny ochra czerwona - 2 części.
Kompozyt II kopolimer etylenowo-norbornenowy - 100 części pigment ziemny ochra złota - 2 części.
Kompozyt III kopolimer etylenowo-norbornenowy - 100 części pigment ziemny puzzola - 2 części.
Kompozyt IV kopolimer etylenowo-norbornenowy - 100 części pigment ziemny ziemia bohemiczna - 2 części.
Przygotowano także, dla celów porównawczych, kompozyt o składzie: Kompozyt V kopolimer etylenowo-norbornenowy - 100 części barwnik pochodzenia naturalnego - lawson - 2 części.
Stosowano pigmenty firmy Kremer Pigments.
Z kompozytów tych uformowano próbki w czasie 5 minut w temperaturze 120°C. Uformowano także próbkę porównawczą z samego kopolimeru etylenowo-norbornenowego.
Próbki sporządzone z kompozytów polimerowych l-V oraz próbkę z samego kopolimeru poddano analizie spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR) za pomocą spektrometru Thermo Scientific Nicolet 6700 FTIR. Widma FTIR dla wszystkich próbek zarejestrowano w zakresie skanowania od 400 do 4000 cm'1. Wartość indeksu karbonylowego Cl wyliczono na podstawie równania:
CI = A>c
A-ch2w którym oznaczają:
Ac=o - wartość absorbancji przy maksymalnej wartości piku w zakresie długości fali 1800-1680 cm1, charakterystycznej dla drgań wibracyjnych grupy karbonylowej > C=O, A-ch2- - wartość absorbancji przy maksymalnej wartości piku w zakresie długości fali 3000-2800 cm1, charakterystycznej dla drgań wibracyjnych grupy metylenowej -CH2-. Na postawie wartości indeksu Cl (fig. 1 rysunku) scharakteryzowano tendencję do starzenia im wyższa wartość indeksu Cl, tym w większym stopniu kompozyt ulega starzeniu.
W kolejnym badaniu scharakteryzowano zmiany koloru próbek (fig. 2 rysunku). Za pomocą spektrofotometru UV-VIS w zakresie promieniowania 360-740 nm w systemie przestrzeni barw CIELab dokonano pomiaru barwy kompozytów. Wartość zmiany koloru obliczono jako całkowitą zmianę barwy (ΔΕ) zgodnie z poniższym wzorem:
δε = w którym oznaczają:
L - jasność próbki, a - położenie barwy na osi czerwieni-zieleni, b - położenie barwy na osi żółcieńi-błękitów.
Następnie wykonano pomiar wytrzymałości na rozciąganie badanych próbek przy użyciu maszyny wytrzymałościowej Zwick/Roell, w celu oznaczenia wytrzymałości mechanicznej przy zerwaniu oraz wydłużenia względnego. Wyniki pomiarów przedstawiono w tabeli 1.
PL 243570 BI
Tabela 1
Kompozyt TSo [MPa] TS200h [MPa] TSiOOh [MPa]
porównawcza (kopolimer ety lenowo -norbomeno wy) 40.8 44.2 12.7
kopolimer etylenowo-norbornenowy + ochra czerwona 42.4 41.5 37.4
kopolimer etylenowo-norbornenowy + ochra złota 41.8 44.2 38.9
kopolimer etylenowo-norbornenowy + puzzola 42.7 40.7 35.0
kopolimer etylenowo-norbornenowy + ziemia bohemiczna 36.3 37.9 14.9
kopolimer etylenowo-norbornenowy + lawson 39.4 38.3 28.7
w której oznaczają:
TSo - wytrzymałość na rozciąganie próbek niepoddanych starzeniu,
TS2ooh - wytrzymałość na rozciąganie próbek po 200 godzinach starzenia UV, TS500h - wytrzymałość na rozciąganie próbek po 500 godzinach starzenia UV
Wszystkie z wymienionych pomiarów służących do określenia Cl, ΔΕ oraz wytrzymałości mechanicznej zostały ponownie przeprowadzone dla próbek kompozytów l-V i próbki odniesienia po czasie 200 i 500 godzin. Przez ten czas próbki zostały poddane symulacji procesu starzenia w aparacie Solar Climatic 340 zakresie promieniowania λ = 280-3000 nm.
Warunki panujące w komorze:
dla segmentu dziennego: promieniowanie słoneczne, temperatura 70°C, wilgotność 50%, czas trwania 8 h, dla segmentu nocnego: brak promieniowania temperatura -20°C, wilgotność 60%, czas trwania 4 h.
Ponadto na podstawie zmian właściwości mechanicznych kompozytów wyznaczono współczynnik starzenia K z wzoru:
_ (TS * EB)po starzeniu (TS * EB) przed starzneiem w którym oznaczają:
TS - wytrzymałość na rozciąganie próbki [MPa],
EB - wydłużenie względne próbki [%].
Wyniki obliczeń współczynnika starzenia K przedstawiono na fig. 3 rysunku.

Claims (2)

1. Kompozyt polimerowy o zwiększonej odporności na starzenie pod wpływem promieniowania słonecznego, zawierający kopolimer etylenowo-norbornenowy oraz substancję przeciwstarzeniową, znamienny tym, że jako substancję przeciwstarzeniową i jednocześnie nadającą mu barwę zawiera nieorganiczny pigment ziemny w postaci ochry czerwonej, ochry złotej, puzzoli lub ziemi bohemicznej, w ilości 0,5-4 części wagowych na 100 części wagowych kopolimeru etylenowo-norbornenowego,
2. Kompozyt według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera 2 części wagowe nieorganicznego pigmentu ziemnego na 100 części wagowych kopolimeru etylenowo-norbornenowego.
PL 243570 BI
Rysunki
ΔΕ [-] CI [“]
EN+ochra EN-ochra EN+puzzola EN^ziemia EN+Lawson czerwona złota bohemiczna
PL433738A 2020-04-29 2020-04-29 Kompozyt polimerowy o zwiększonej odporności na starzenie pod wpływem promieniowania słonecznego PL243570B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL433738A PL243570B1 (pl) 2020-04-29 2020-04-29 Kompozyt polimerowy o zwiększonej odporności na starzenie pod wpływem promieniowania słonecznego

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL433738A PL243570B1 (pl) 2020-04-29 2020-04-29 Kompozyt polimerowy o zwiększonej odporności na starzenie pod wpływem promieniowania słonecznego

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL433738A1 PL433738A1 (pl) 2021-11-02
PL243570B1 true PL243570B1 (pl) 2023-09-11

Family

ID=78595305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL433738A PL243570B1 (pl) 2020-04-29 2020-04-29 Kompozyt polimerowy o zwiększonej odporności na starzenie pod wpływem promieniowania słonecznego

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL243570B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL433738A1 (pl) 2021-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Aloui et al. Inorganic UV absorbers for the photostabilisation of wood-clearcoating systems: Comparison with organic UV absorbers
Valverde et al. Correlation and modeling between color variation and quality of the surface between accelerated and natural tropical weathering in Acacia mangium, Cedrela odorata and Tectona grandis wood with two coating
Yi et al. Preparation, characterization and application of pH-responsive smart film based on chitosan/zein and red radish anthocyanin
Zeng et al. One-coat epoxy coating development for the improvement of UV stability by DPP pigments
DE102007023094A1 (de) Farbpigmentierte Lackzusammensetzung mit hoher Deckkraft, erhöhter Kratzbeständigkeit und easy to clean Eigenschaften
Manzano et al. Preliminary study of UV ageing process of proteinaceous paint binder by FT-IR and principal component analysis
WO2009114544A2 (en) Environmentally-friendly near infrared reflecting hybrid pigments
PL243570B1 (pl) Kompozyt polimerowy o zwiększonej odporności na starzenie pod wpływem promieniowania słonecznego
Grigsby Simulating the protective role of bark proanthocyanidins in surface coatings: Unexpected beneficial photo-stabilisation of exposed timber surfaces
Guillory et al. Mechanism of stabilization of polypropylene by ultraviolet absorbers
Amin et al. Accelerated multi stress aging and life estimation of polymeric insulators
de la Rie et al. An investigation of the photochemical stability of urea-aldehyde resin retouching paints: removability tests and colour spectroscopy
Tempest et al. Sensitivity of oil paint surfaces to aqueous and other solvents
Grabchev et al. Poly (amidoamine) dendrimers peripherally modified with 1, 8-naphthalimides. Photodegradation and photostabilization on polyamide matrix
DE2148101A1 (de) Temperaturbestaendige organische pigmentfarbstoffe aus pyromellithsaeuredianhydrid
Beldean et al. Wood Colouring with natural dye extracts. new research and perspectives
CZ201889A3 (cs) Nátěrové hmoty obsahující sikativy na bázi sloučenin vanadu, a použití těchto sloučenin jako sikativů v nátěrových hmotách
PL238199B1 (pl) Barwna kompozycja polimerowa o zwiększonej odporności na starzenie ultrafioletowe
DE1942877B2 (de) Ozonschutzmittel für Kautschuk
Abba et al. Formulation of paint using natural pigment from lawsonia inermis leaves
Izdebska‐Podsiadły et al. Improvement of light fastness of water‐based printing inks with addition of glycerol derivative containing thiol groups
Marzec et al. Effects of solar irradiation on the properties of ethylene-norbornene composites containing solvent dyes
Marzec et al. Novel dyed ethylene-norbornene composites with enhanced aging resistance
Nakagoshi et al. Degradation of Japanese lacquer under wavelength sensitivity of light radiation
Rezaei et al. Chemo-mechanical modification of an acrylic melamine coating by the aid of a functional hyperbranched toughener to enhance its biological resistance