СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА
METHOD OF SURFACE PROCESSING OF POLYVINYL CHLORIDE PRODUCTS

Изобретение относится к способам поверхностной обработки изделий из поливинилхлорида.
В процессе получения и эксплуатации материалы и изделия на основе поливинилхлорида подвергаются воздействию внешних факторов (механических, физических, химических и др.), основное воздействие которых приходится на их поверхность, которая и так в определенной степени содержит дефекты. При этом внутренняя часть материала остается практически неизменной.
2
2
Известен способ поверхностной обработки изделий из термопластов, в том числе и поливинилхлорида, химически активным газовым потоком, представляющим собой смесь из фтора (F), кислорода (О) и других газов. В результате изделия имеют усиленные барьерные свойства по отношению к газам, органическим жидкостям, влаге (Патент US 4764405, 1988 г.).
Недостатками данного способа являются необходимость специального герметичного оборудования для проведения обработки, давление внутри камеры (выше атмосферного) и повышенные меры предосторожности при работе с соответствующими газами.
Известен способ поверхностной обработки полимерных пленок с целью получения барьерных свойств по отношению к кислороду, воде. Он заключается в нанесении на поверхность пленочных изделий жидкого кристаллического мономера совместно с фотоинициатором и его последующим отверждением (Патент ЕР 1281728 А1, 2003 г.).
Недостатком данного способа является протекание процесса отверждения под действием ультрафиолетового излучения в среде азота, которое в свою очередь может вызвать протекание процессов деструкции поливинилхлорида.
Наиболее близким к заявленному способу является способ поверхностной обработки изделий из поливинилхлорида, который заключается в активации поверхности, путем обработки ее 1% раствором этаноламина в метаноле (Патент WO 02/16483 А1, 2002 г.).
Основным недостатком данного способа является то, что обработка поверхности проводится при 150°C. Образующаяся при обработке активированная поверхность со временем ухудшается, за счет миграции низкомолекулярного модификатора (этаноламина).
Задачей изобретения является получение поливинилхлоридных изделий с активированной поверхностью (повышенная адгезия) и усиленными барьерными свойствами (микротвердость, химическая стойкость).
Техническим результатом является активирование поверхности изделий из поливинилхлорида и усиление их барьерных свойств.
Результат достигается поверхностной обработкой изделий из поливинилхлорида путем диффузионной модификации, заключающейся:
- в пропитке поливинилхлоридных изделий смесью дифенилметан-4,4′-диизоцианата и полиметиленполифениленизоцианата с соотношением около 40/60% при 70-80°C в течение 40-100 минут с последующим отверждением в воздушной среде при температуре 80-120°C в течение 2-3 часов или
- в пропитке поливинилхлоридных изделий диглицидиловым эфиром бисфенола А, функционализированной углеродными нанотрубками с отвердителем изометилтетрагидрофталевым ангидридом при 50-60°C в течение 220-270 минут с последующим отверждением в воздушной среде при температуре 100-120°C в течение 1-2 часов или
- в пропитке поливинилхлоридных изделий диглицидиловым эфиром бисфенола А, функционализированной углеродными нанотрубками с отвердителем диэтилентриамином при 20-25°C в течение 180-200 минут с последующим отверждением в воздушной среде при температуре 40-60°C в течение 1-2 часов.
В качестве поливинилхлоридных изделий использовали винипласт листовой (ГОСТ 9639-71) - жесткий термопластичный материал на основе поливинилхлорида, содержащий стабилизаторы (до 10%), смазывающие вещества (0,5-1%), модификаторы (до 35%) и пластификаторы (до 10%).
Смесь дифенилметан-4,4′-диизоцианата и полиметиленполифениленизоцианата с соотношением около 40/60% является продуктом марки Lupranate M20S фирмы BASF - The Chemical Company, представляющей собой коричневую вязкую жидкость без запаха.
Диглицидиловый эфир бисфенола А, функционализированный углеродными нанотрубками использовался марки GraphiSTRENGTH С S1-25 фирмы Arkema, представляющий собой гранулы цилиндрической формы, черного цвета с содержанием нанотрубок в конечном продукте 25%, эпоксидным показателем ~ 4, температурой вспышки выше 200°C.
В качестве отвердителей для диглицидилового эфира бисфенола А были использованы изометилтетрагидрофталевый ангидрид для горячего отверждения и диэтилентриамин для низкотемпературного отверждения.
Для исследований свойств изделий из поливинилхлорида с поверхностной обработкой по заявленному способу были использованы блочные образцы листового винипласта размерами 20×20×4 мм.
Способ поверхностной обработки изделий из поливинилхлорида, путем диффузионной модификации смесью дифенилметан-4,4′-диизоцианата и полиметиленполифениленизоцианата осуществляли следующим образом. Подготовленные образцы подвергали пропитке в смеси дифенилметан-4,4′-диизоцианата и полиметиленполифениленизоцианата при температуре 70-80°C в течение 40-100 минут. Затем образцы извлекали, очищали от лишнего диффузанта и отверждали в воздушной среде при температуре 80-120°C в течение 2-3 часов.
При использовании диглицидилового эфира бисфенола А, функционализированной углеродными нанотрубками, использовали два вида отвердителей.
В случае использования диглицидилового эфира бисфенола А, функционализированной углеродными нанотрубками с отвердителем изометилтетрагидрофталевым ангидридом, образцы блочного винипласта размерами 20×20×4 мм подвергали пропитке при температуре 50-60°C в течение 220-270 минут. Далее осуществляли отверждение в воздушной среде при температуре 100-120°C в течение 1-2 часов.
В случае использования диглицидилового эфира бисфенола А, функционализированной углеродными нанотрубками с отвердителем диэтилентриамином, образцы блочного винипласта размерами 20×20×4 мм подвергали пропитке при температуре 20-25°C в течение 180-200 минут. Далее осуществляли отверждение в воздушной среде при температуре 40-60°C в течение 1-2 часов.
Свойства поверхностно обработанных образцов поливинилхлорида представлены в табл. 1.
Предложенный способ поверхностной обработки позволяет получить изделия из поливинилхлорида с более активированной поверхностью (повышенная адгезия) по сравнению с прототипом, а также с усиленными барьерными свойствами (микротвердость, химическая стойкость).