МЕТИЛ И ОКТИЛОЛОВО СТАБИЛИЗАТОР ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПВХ ПЛЕНКИ
METHYL AND OCTYL TIN STABILIZER FOR PRODUCTION OF PVC FILM

Перекрестные ссылки на родственные заявки.
Эта заявка испрашивает преимущество предварительной патентной заявки США №62/305013, поданной 8 марта 2016 года. Настоящим заявляется приоритет предварительной патентной заявки США №62/305013, поданной 8 марта 2016 года, включенной сюда путем ссылки.
Эта заявка испрашивает преимущество предварительной патентной заявки США №15/419881, поданной 30 января 2017 года. Настоящим заявляется приоритет предварительной патентной заявки США №15/419881, поданной 30 января 2017 года, включенной сюда путем ссылки.
Область техники.
Настоящее изобретение относится к жидким оловоорганическим термостабилизаторам для прозрачного, непрозрачного и окрашенного каландрированного жесткого поливинилхлорида (далее - ПВХ); и, в частности, к смешанному дискретному оловоорганическому стабилизатору, содержащему меркаптид октилолова и меркаптид метилолова.
Уровень техники.
Идея смешивания вместе двух дискретных оловоорганических стабилизаторов является новым подходом к решению двух проблем: первое - повышенная эффективность благодаря хорошему первоначальному цвету и повышенная долговременная термостабильность.
Второе - соответствие требованиям законодательства Регламента Европейского Союза (REACH), то есть готовые изделия на основе ПВХ могут не маркироваться, как включающие «вещество, вызывающее очень высокие опасения» из-за оловоорганического стабилизатора. Высокоэффективные стабилизаторы на основе монооктилолова полностью соответствуют требованиям законодательства Регламента Европейского Союза, так же как высоко эффективные диметил оловоорганические стабилизаторы.
Аббревиатура REACH: Регистрация (Registration), Оценка (Evaluation), Авторизация (Authorisation) и Ограничение химических веществ (Restriction of Chemicals) означает регламент Европейского Союза, датированный 18 декабря 2006 года.
Требования Регламента Европейского Союза относятся к производству и использованию химических веществ, а также их потенциальному воздействию как на здоровье человека, так и на окружающую среду.
Концепция использования оловоорганических стабилизаторов в жестком ПВХ в качестве термостабилизатора применялась на практике с 1950-х годов. Оловоорганические термостабилизаторы являются единственными термостабилизаторами, используемыми для жесткого ПВХ, которые позволяют производителю изготавливать прозрачную пленку. Другие стабилизаторы не могут применяться, поскольку их показатель преломления не соответствует показателю преломления ПВХ, что не позволяет получать прозрачную ПВХ пленку. Меркаптид октилолова используется для создания хорошего первоначального цвета в прозрачной, непрозрачной или окрашенной каландрированной жесткой ПВХ пленке. Меркаптид метил олова используется для повышения долговременной термостабильности (пониженной горючести) прозрачных, непрозрачных или окрашенных жестких каландрированных ПВХ пленок. Таким образом, меркаптид метилолова позволяет в течение длительного времени сохранять цвет при обработке жесткой ПВХ пленки. Меркаптид метилолова также обладает низкой летучестью (меньше паров при обработке), что важно при изготовлении жестких ПВХ пленок.
Жесткую ПВХ пленку обрабатывают при температуре выше 400°F (204,4°С), температуре, при которой ПВХ становится нестабильным и быстро распадается без использования термостабилизатора. Как отмечалось, и меркаптид метилолова, и меркаптид октилолова функционируют как термостабилизаторы в жестком ПВХ. Однако ни один из продуктов сам по себе не позволяет получать готовые продукты с желаемыми свойствами. Необходим новый стабилизатор, который позволит обеспечить желаемые свойства.
Раскрытие изобретения.
Настоящее изобретение предлагает жидкий оловоорганический термостабилизатор для прозрачного, непрозрачного и/или окрашенного каландрированного жесткого ПВХ. Оловоорганический стабилизатор настоящего изобретения предотвращает ПВХ от распада и изменения цвета при обработке каландрированной пленки. Стабилизатор придает прозрачность бесцветным пленкам, а также сохраняет цвет на окрашенных пленках.
Поскольку ПВХ является пластиком на основе хлора, он по своей природе нестабилен во время обработки. Оловоорганический стабилизатор согласно настоящему изобретению предотвращает поперечную сшивку и окисление ПВХ во время обработки. Стабилизатор предотвращает образование HCl (хлористоводородной кислоты), путем замены этого дефектного участка функциональной группой из оловосодержащей молекулы.
Настоящее изобретение включает различные варианты воплощения изобретения.
В одном варианте воплощения изобретения предлагается композиция, включающая: 40 мас. % - 75 мас. % меркаптида октилолова; и 60 мас. % -25 мас. % меркаптида метилолова.
В этом варианте воплощения изобретения меркаптид октилолова содержит 90 мас. % - 98 мас. % трис-(2-этилгексил меркаптоацетата) октилолова и 10 мас. % - 2 мас. % ди-(2-этилгексил меркаптоацетата) диоктилолова; и меркаптид метилолова содержит 76 мас. % - 71 мас. % ди-(2-этилгексил меркаптоацетата) диметилолова и 24 мас. % - 29 мас. % трис-(2- этилгексил меркаптоацетата) метилолова. В предпочтительном варианте воплощения изобретения меркаптид октилолова содержит 95 мас. % трис-(2-этилгексил меркаптоацетата) октилолова и 5 мас. % ди-(2-этилгексил меркаптоацетата) диоктилолова; и меркаптид метилолова содержит 74 мас. % ди-(2-этилгексил меркаптоацетата) диметилолова и 26 мас. % трис-(2- этилгексил меркаптоацетата) метилолова.
В других аспектах изобретения массовое отношение меркаптида октилолова к меркаптиду метилолова составляет не меньше, чем 60/40. Предпочтительно, массовый процент меркаптида октилолова может быть в диапазоне 60 мас. % - 64 мас. % и меркаптида метилолова в диапазоне 40 мас. % - 36 мас. %.
Более предпочтительно, массовое отношение меркаптида октилолова к меркаптиду метилолова составляет 62/38.
В этом варианте воплощения изобретения меркаптид октилолова содержит меркаптид монооктиолова и диоктилолова, и включает 14 мас. % олова, меркаптид метилолова содержит меркаптид монометилолова и диметилолова и включает 19 мас. % олова.
В другом аспекте изобретения массовое отношение меркаптида октилолова к меркаптиду метилолова составляет не меньше чем 75/25.
Оловоорганические стабилизаторы согласно настоящему изобретению включены в изделия из поливинилхлорида, где стабилизатор настоящего изобретения составляет от 3 мас. % до 0,5 мас. % от изделия.
Краткое описание иллюстрированных вариантов воплощения изобретения.
Настоящее изобретение будет легче для понимания со ссылкой на нижеследующее описание вместе с фигурами.
Для иллюстрации на фигурах показаны некоторые варианты воплощения настоящего изобретения.
На фигурах одинаковые цифры обозначают одинаковые элементы. Однако следует понимать, что изобретение не ограничивается точными компоновками, размерами и показанными инструментами:
На Фиг. 1 показано изменение цвета ПВХ в единицах ΔЕ по МКО (Международному комитету по освещенности) (Delta-E по CIE) при содержании стабилизатора на основе октилолова 0,8 PHR (0,8 частей на сто частей смолы);
На Фиг. 2 показано изменение цвета ПВХ в единицах ΔЕ по МКО (Международному комитету по освещенности) (Delta-E по CIE) при содержании стабилизатора на основе октилолова 1,2 PHR (1,2 части на сто частей смолы);
На Фиг. 3 показано изменение цвета ПВХ в единицах ΔЕ по МКО (Международному комитету по освещенности) (Delta-E по CIE) при содержании стабилизатора на основе октилолова 1,6 PHR (1,6 части на сто частей смолы);
На Фиг. 4 показано изменение цвета ПВХ в единицах ΔЕ по МКО (Международному комитету по освещенности) (Delta-E по CIE) при содержании стабилизатора на основе октилолова 2,0 PHR (2,0 части на сто частей смолы).
Подробное описание иллюстрированных вариантов воплощения изобретения.
Настоящее изобретение включает смесь двух дискретных оловоорганических стабилизаторов: меркаптид октилолова и меркаптид метилолова. Меркаптид октилолова используется для хорошего сохранения первоначального цвета в прозрачной, непрозрачной или окрашенной каландрированной жесткой ПВХ пленке. Меркаптид метилолова используется для улучшения долговременной термостабильности (пониженной горючести) прозрачных, непрозрачных или окрашенных жестких, каландрированных ПВХ пленок. Меркаптид метилолова также обладает низкой летучестью (меньше паров при обработке), что важно при изготовлении жестких ПВХ пленок. Два дискретных оловоорганических стабилизатора смешивают вместе с образованием одного гомогенного оловоорганического стабилизатора.
Смешивание двух дискретных оловоорганических стабилизаторов является новым подходом к решению двух проблем. Первое - повышенная эффективность благодаря хорошему сохранению первоначального цвета и повышенная долговременная термостабильность.
Второе - соответствие требованиям законодательства Регламента Европейского Союза (REACH), обеспечение того, что готовые изделия на основе ПВХ могут не маркироваться как включающие «вещество, вызывающее очень высокие опасения» из-за оловоорганического стабилизатора. Высокоэффективные стабилизаторы на основе монооктилолова полностью соответствуют требованиям законодательства Регламента Европейского Союза, так же как высокоэффективные диметил оловоорганические стабилизаторы.
Смесь меркаптида октилолова и меркаптида метилолова согласно настоящему изобретению обеспечивает оптимальный уровень общей временной термостабильности и сохранения цвета при операциях каландрирования.
Октилолово или метилолово, по отдельности, не обеспечивают такую же эффективность, как их сочетание.
Результаты по эффективности смеси согласно настоящему изобретению оказываются намного лучше ожидаемых (или иначе говоря, предсказанных) путем усреднения эффективности только одного из компонентов - меркаптида октилолова или меркаптида метилолова. Другие дополнительные выгоды, не ожидаемые (или не предусмотренные), включают улучшенную смазывающую способность и более низкую летучесть.
Существенное значение имеет конкретная смесь меркаптида октилолова и меркаптида метилолова.
Если бы меркаптид октилолова удалили из стабилизатора, то хороший первоначальный цвет готовой жесткой ПВХ пленки ухудшился бы, возможно, до степени, при которой готовое изделие стало бы непригодным для использования, так как хороший первоначальный цвет и прозрачность имеют важное значение.
Если бы меркаптид метилолова удалили из стабилизатора, то снизилась бы долговременная термостабильность, что привело бы к окислению материала на обрабатывающем оборудовании из-за температур обработки выше 400°F (204,4°С).
Соответственно, в зависимости от требований к обработке, ни меркаптид октилолова, ни меркаптид метилтилова не могут быть, по желанию, заменены из-за конкретной функции, которую каждый из них выполняет: хороший первоначальный цвет (меркаптид октилолова) и долговременная термостабильность (меркаптид метилолова).
Будучи оловоорганическим термостабилизатором, смесь настоящего изобретения может использоваться в любом применении жесткого ПВХ, требующем термостабилизатора. При этом оловоорганический стабилизатор согласно настоящему изобретению предпочтительно направляют на производство прозрачных, непрозрачных и окрашенные жестких ПВХ пленок.
В то же время вместо ПВХ можно использовать пластик, а большинству пластиков не требуется термостабилизатор для обработки. Только ПВХ требуется термостабилизатор для обработки; поэтому ПВХ является предпочтительным в любом применении термостабилизатора. Изделие из ПВХ согласно настоящему изобретению включает композицию стабилизатора, которая составляет от 3% до 0,5% от ПВХ-изделия.
В одном варианте воплощения изобретения композиция стабилизатора согласно настоящему изобретению включает от 40% до 75% меркаптида октилолова и от 60% до 25% меркаптида метилолова. Смесь стабилизатора этого диапазона находит применение, зависящее от требований к обработке.
В предпочтительном варианте воплощения изобретения композиция стабилизатора содержит от 60% до 64% меркаптида октилолова и от 40% до 36% меркаптида метилолова.
В более предпочтительном варианте воплощения изобретения композиция стабилизатора содержит 62% меркаптида октилолова и 38% меркаптида метилолова.
В вышеприведенных вариантах воплощения изобретения меркаптид октилолова содержит от 90% до 98% трис-(2-этилгексил меркаптоацетата) октилолова и от 10% до 2% ди-(2-этилгексил меркаптоацетата) диоктилолова. Меркаптид метилолова содержит от 76% до 71% ди-(2-этилгексил меркаптоацетата) диметилолова и от 24% до 29% трис-(2- этилгексил меркаптоацетата) метилолова.
В предпочтительном варианте воплощения изобретения меркаптид октилолова содержит 95 мас. % трис-(2-этилгексил меркаптоацетата) октилолова и 5 мас. % ди-(2-этилгексил меркаптоацетата) диоктилолова; и меркаптид метилолова содержит 74 мас. % ди-(2-этилгексил меркаптоацетата) диметилолова и 26 мас. % трис-(2- этилгексил меркаптоацетата) метилолова.
Готовая композиция стабилизатора является стабилизатором на основе октилолова, содержащим меркаптид монооктил- и диоктилолова, и включающая 14% олова, и стабилизатором на основе меркаптида метилолова, содержащим монометилолово и диметилолово и включающим 19% олова.
Один из вариантов воплощения настоящего изобретения включает стабилизатор на основе смеси, содержащей 50% меркаптида октилолова и 50% меркаптида метилолова (50/50).
Другой вариант воплощения настоящего изобретения включает стабилизатор на основе смеси, содержащей 70% меркаптида октилолова и 30% меркаптида метилолова (70/30).
В каждой из смесей стабилизатора - 50/50 и 70/30, доля меркаптида октилолова включает от 90% до 98% трис-(2-этилгексил меркаптоацетата) октилолова и 10% - 2% ди-(2-этилгексил меркаптоацетата) диоктилолова; и доля меркаптида метилолова включает 76% - 71% ди-(2-этилгексил меркаптоацетата) диметилолова и от 24% до 29% трис-(2-этилгексил меркаптоацетата) метилолова.
В некоторых экспериментах смесь 70/30 обеспечивала лучший уровень общей временной термостабильности и сохранения цвета.
На Фиг. 1 приведена таблица, показывающая цвет с течением времени (в минутах) для изделий из ПВХ, обработанных при 390°F (198,9°С) и содержащих 0,8 PHR (частей стабилизатора на 100 частей смолы). Или 0,8% стабилизатора в изделии на основе ПВХ.
Слева направо на Фиг. 1 показан контрольный стабилизатор (включающий только меркаптид октилолова); стабилизатор на основе Смеси А (включающий смесь из 75% меркаптида октилолова и 25% меркаптида метилолова - (75/25) согласно одному варианту воплощения настоящего изобретения; стабилизатор на основе Смеси В (включающий смесь из 62% меркаптида олова и 38% меркаптида метилолова - (62/38) согласно другому варианту воплощения настоящего изобретения; и наконец стабилизатор на основе Смеси С (включающий смесь из 50% меркаптида октилолова и 50% меркаптида метилолова - (50/50) согласно еще одному варианту воплощения настоящего изобретения.
В каждом из стабилизаторов, то есть Смеси А (75/25), Смеси В (62/38) и Смеси С (50/50), доля меркаптида октилолова содержит от 90% до 98% трис-(2-этилгексил меркаптоацетата) октилолова и от 10% - до 2% ди-(2-этилгексил меркаптоацетата)диоктилолова; и доля меркаптида метилолова содержит от 76% до 71% ди-(2-этилгексил меркаптоацетата) диметилолова и от 24% до 29% трис-(2-этилгексил меркаптоацетата) метилолова.
На Фиг. 1 приведена оценка цвета (отражающая изменение в цвете (Е) с течением времени в минутах) для частичек ПВХ-изделия, которые содержат стабилизатор - Контрольный, Смесь А, Смесь В и Смесь С при PHR=0,8.
Данные таблицы показывают, что в примерах ПВХ-изделий, включенных в данный документ, Смесь В (62/38) обеспечивает лучший уровень общей временной термостабильности и сохранения цвета.
На Фиг. 2 приведена таблица, показывающая цвет с течением времени (в минутах) для изделий из ПВХ, обработанных при 390°F (198,9°С) и содержащих 1,2 PHR (частей стабилизатора на 100 частей смолы).
Или 1,2% стабилизатора в изделии на основе ПВХ. Слева направо на Фиг. 2 показан контрольный стабилизатор (включающий только меркаптид октилолова); стабилизатор на основе Смеси А (включающий смесь из 75% меркаптида октилолова и 25% меркаптида метилолова - (75/25) согласно одному варианту воплощения настоящего изобретения; стабилизатор на основе Смеси В (включающий смесь из 62% меркаптида олова и 38% меркаптида метилолова - (62/38) согласно другому варианту воплощения настоящего изобретения; и наконец стабилизатор на основе Смеси С (включающий смесь из 50% меркаптида октилолова и 50% меркаптида метилолова - (50/50), согласно еще одному варианту воплощения настоящего изобретения. В каждом из стабилизаторов, то есть Смеси А (75/25), Смеси В (62/38) и Смеси С (50/50), доля меркаптида октилолова содержит от 90% до- 98% трис-(2-этилгексил меркаптоацетата) октилолова и от 10% до 2% ди-(2-этилгексил меркаптоацетата) диоктилолова; и доля меркаптида метилолова содержит от 76% до 71% ди-(2-этилгексил меркаптоацетата) диметилолова и от 24% до 29% трис-(2-этилгексил меркаптоацетата) метилолова. В таблице приведена оценка цвета (отражающая изменение в цвете (Е) с течением времени в минутах) для частичек ПВХ-изделия, которые содержат стабилизатор - Контрольный, Смесь А, Смесь В и Смесь С при PHR=1,2. Данные Фиг. 2 показывают, что в примерах ПВХ-изделий, включенных в данный документ, изделие, Смесь В (62/38) обеспечивает лучший уровень общей временной термостабильности и сохранения цвета.
На Фиг. 3 приведена таблица, показывающая цвет с течением времени (в минутах) для изделий из ПВХ, обработанных при 390°F (198,9°С) и содержащих 1,6 PHR (частей стабилизатора на 100 частей смолы).
Или 1,6% стабилизатора в изделии на основе ПВХ.
Слева направо на Фиг. 3 показан контрольный стабилизатор (включающий только меркаптид октилолова); стабилизатор на основе Смеси А (включающий смесь из 75% меркаптида октилолова и 25% меркаптида метилолова - (75/25) согласно одному варианту воплощения настоящего изобретения; стабилизатор на основе Смеси В (включающий смесь из 62% меркаптида олова и 38% меркаптида метилолова - (62/38) согласно другому варианту воплощения настоящего изобретения; и наконец стабилизатор на основе Смеси С (включающий смесь из 50% меркаптида октилолова и 50% меркаптида метилолова - (50/50) согласно еще одному варианту воплощения настоящего изобретения.
В каждом из стабилизаторов, то есть Смеси А (75/25), Смеси В (62/38) и Смеси С (50/50), доля меркаптида октилолова содержит от 90% до 98% трис-(2-этилгексил меркаптоацетата) октилолова и от 10% до 2% ди-(2-этилгексил меркаптоацетата) диоктилолова; и доля меркаптида метилолова содержит от 76% до 71% ди-(2-этилгексил меркаптоацетата) диметилолова и от 24% до 29% трис-(2-этилгексил меркаптоацетата) метилолова.
В таблице приведена оценка цвета (отражающая изменение в цвете (Е) с течением времени в минутах) для частичек ПВХ-изделия, которые содержат Контрольный стабилизатор, Смесь А, Смесь В и Смесь С при PHR=1,6.
Данные Фиг. 3 на примерах ПВХ-изделия показывают, что лучший уровень общей временной термостабильности и сохранения цвета обеспечивает Смесь С (смесь 50/50), затем Смесь В (смесь 62/38).
На Фиг. 4 приведена таблица, показывающая цвет с течением времени (в минутах) для изделий из ПВХ, обработанных при 390°F (198,9°С) и содержащих 2,0 PHR (частей стабилизатора на 100 частей смолы).
Или 2,0% стабилизатора в изделии на основе ПВХ.
Слева направо на Фиг. 4 показан контрольный стабилизатор (включающий только меркаптид октилолова); стабилизатор на основе Смеси А (включающий смесь из 75% меркаптида октилолова и 25% меркаптида метилолова - (75/25) согласно одному варианту воплощения настоящего изобретения; стабилизатор на основе Смеси В (включающий смесь из 62% меркаптида олова и 38% меркаптида метилолова - (62/38) согласно другому варианту воплощения настоящего изобретения; и наконец стабилизатор на основе Смеси С (включающий смесь из 50% меркаптида октилолова и 50% меркаптида метилолова - (50/50), согласно еще одному варианту воплощения настоящего изобретения.
В каждом из стабилизаторов, то есть Смеси А (75/25), Смеси В (62/38) и Смеси С (50/50), доля меркаптида октилолова содержит от 90% до 98% трис-(2-этилгексил меркаптоацетата) октилолова и от 10% до 2% ди-(2-этилгексил меркаптоацетата) диоктилолова; и доля меркаптида метилолова содержит от 76% до 71% ди-(2-этилгексил меркаптоацетата) диметилолова и от 24% до 29% трис-(2-этилгексил меркаптоацетата) метилолова.
В таблице приведена оценка цвета (отражающая изменение в цвете (Е) с течением времени в минутах) для частичек ПВХ-изделия, которые содержат контрольный стабилизатор, Смесь А, Смесь В и Смесь С при PHR=2,0.
Данные Фиг. 4 на примерах ПВХ-изделия показывают, что лучший уровень общей временной термостабильности и сохранения цвета обеспечивает Смесь В (смесь 62/38), а затем Смесь С (смесь 50/50).
Различные изменения и модификации описанной выше смеси стабилизатора будут очевидны для специалистов в данной области техники.
Варианты воплощения изобретения, конкретно описанные выше, даны для иллюстративных целей и не предназначены для ограничения.
Эти и другие преимущества настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники из предшествующего описания. Соответственно, специалистам в данной области техники понятно, что изменения или модификации могут быть сделаны в вышеописанных вариантах воплощения изобретения без отступления от общих концепций изобретения.
Например, особенности, подробно описанные в некоторых конкретных описанных выше вариантах воплощения изобретения, признаны взаимозаменяемыми и, возможно, включены в другие подробные варианты воплощения изобретения.
Конкретные параметры любого конкретного варианта воплощения изобретения описаны только для иллюстративных целей. Поэтому следует понимать, что это изобретение не ограничено конкретными вариантами воплощения изобретения, описанными здесь, но предназначено для включения всех изменений и модификаций, которые находятся в пределах объема и сущности изобретения.