Композиція для фарбування полімерних матеріалів у масі

Композиція для фарбування полімерних матеріалів у масі, яка містить фарбуючий компонент, що містить барвник або суміш барвників, антикоагулюючу добавку, що містить діоксид ти C2 2 (13) 1 3 68161 №14548 А, С09К11/06, С09В67/00], який складається з поліефірної смоли-носія, що включає бензолполікарбонову кислоту і багатоатомний спирт, барвника або суміші барвників та антикоагулюючих добавок (оксидів або стеаратів металів, кремнезему, глини чи їхньої суміші) при наступньому співвідношенні компонентів, мас.%: багатоатомний спирт 29-30,5 барвник або суміш барвників 0,9-5,9 антикоагулюючі добавки 36,0-38,0 ангідрид бензолполікарбонової кислоти до 100 Основою даного складу для фарбування є неідентична полімеру, що фарбується, поліефірна смола-носій, отримана в результаті взаємодії бензолполікарбонової кислоти з багатоатомним спиртом. Як відомо з практики, кількість смоли-носія за прототипом складає приблизно 58-59мас.% усієї композиції, що приводить до виникнення проблеми несумісності при необхідності використання композиції до 5% для фарбування полімерів (наприклад, при фарбуванні плівкових виробів) через високий вміст носія. Даний склад має низку вологостійкість і, при зберіганні в умовах підвищеної вологості, може поглинати вологу, що веде до злежування. Фарбуюча композиція за прототипом містить у своєму складі порівняно велику кількість дорогих компонентів (58-59мас.% смоли-носія і 0,95,9мас.% барвників), що позначається на вартості продукту. Недоліком композиції для фарбування полімерів за прототипом також є те, що отримана в процесі синтезу смола-носій нетермостійка. При фарбуванні габаритних деталей, які знаходяться тривалий час під дією температури або під короткочасною дією високих температур в інтервалі 250-300 С, спостерігається процес термічної деструкції і фарбування не відбувається. Матеріал фарбується не завжди рівномірно, стійкість у ПЕ, ПП складає 3-5 балів. В основу винаходу поставлена задача розробити композицію для фарбування полімерів, яка за рахунок введення нових компонентів і зміни рецептури дає можливість підвищити термостабільність композиції, за рахунок кращої диспергуємості поліпшити розподіл пігментів у полімері, який фарбується, а також знизити вартість пропонованої композиції шляхом введення дешевих складових. Рішення поставленої задачі досягається тим, що композиція для фарбування полімерних матеріалів у масі складається з фарбуючого компонента, антикоагулюючих добавок та поліефірної смоли-носія і, згідно з винаходом, фарбуючий компонент додатково містить пігмент або суміш пігментів, або суміш барвників і пігментів, антикоагулятор додатково містить крейду або оміакарб та смола-носій додатково містить стеаринову або пальмітинову кислоти у якості модифікатора при наступному співвідношенні всіх компонентів, мас.% : бензолполікарбонова кислота 10-11 багатоатомний спирт (гліцерин або пентаеритрит) 6,0-7,0 4 модифікатор (стеаринова або пальмітинова кислота 3,0-4,0 барвний компонент (пігменти або їхня суміш, барвник або суміш барвників, або суміш барвників і пігментів) 0,5-7,5 Антикоагулюючі добавки: діоксид титану 2,4-4 стеарат кальцію 0,4-0,5 крейда, оміакарб до 100 Модифікатор (стеаринова або пальмітинова кислота) виконує роль диспергатора і терморегулятора, що дозволяє відмовитися від застосування спеціальних диспергаторів. Як терморегулятор кислоти затримують небажаний процес желатинізації при одержанні поліефірної смоли затримується (при к.ч. 40мг/кін і температурі 320 С час наступання желатинізації ставить 4-5 хвилин, в той час як за прототипом - 4сек.), тому що через желатинизацію смола переходить в неплавкий, нерозчинний стан, внаслідок чого фарбування композиції не відбувається. Отримана смола-носій надзвичайно маслоємка, що дозволяє вводити в неї до 77,7 мас % антикоагулюючих добавок, у якості яких використовується крейда, оміакарб та ін. наповнювачі (діоксид титану, стеарат кальцію). Крім антикоагуляційного ефекту добавки виконують інші функції: крейда служить дешевим наповнювачем, що здешевлює композицію, діоксид титану служить розбілюючим і криючим засобом, стеарат кальцію придає слизькість, що поліпшує прохідність композиції в екструдері і грануляторі. Оскільки крейди вводиться у композицію до 77,7мас.% , кінцева вартість продукту значно здешевлюється, а у випадку, коли забарвлюючим компонентом є пігменти, антикоагулюючі добавки перешкоджують утворенню гнізд агломератів пігментів, тобто поліпшується розподіл пігментів, в остаточному підсумку поліпшуючи тим самим якість фарбування. Отримана модифікована композиція має високу гідрофобність, що забезпечує її стійкість при збереженні у вологих приміщеннях та збільшує термін зберігання готового продукту. Стеаринова або пальмітинова кислота використовується в кількості 3-4мас.%. Збільшення кількості приводить до збільшення тривалості синтезу, зменшення - до зниження термостабільності композиції. Як ангідрид бензолполікарбонової кислоти використовується фталевий ангідрид у кількості 10-11мас.%. Збільшення кількості фталевого ангідриду приводить до зниження термостабільності композиції, зменшення - до зниження температури плавлення смоли. Як багатоатомний спирт використовується гліцерин або пентаеритрит у кількості 6-7мас %. Збільшення кількості спирту веде до одержання більш низькоплавкої смоли, зменшення - знижує термостабільність композиції. Крейда або оміакарб та інші наповнювачи використовуються в кількості 66,0-77,7мас %. Зменшення дешевого наповнювача не дає позитивних результатів і веде до подорожчання композиції, збільшення зазначених компонентів 5 68161 6 негативно позначається на якості (збільшується вого екструдеру, де відбувається гомогенізація і кількість пилу при переробці). плавлення суміші, потім композиція поступає на Діоксид титану береться в кількості 2,4гранулятор, звідки виходить у виді гранул. 4,0мас.%. Збільшення його кількості в складі веде Далі на підприємствах по переробці термопдо розбілювання композиції і збільшення кількості ластів полімер і фарбуючу композицію (звичайно пігментів і барвників, необхідних для утворення в кількості 0,5-1мас %) перемішують і подають на заданого кольору, а отже і до подорожчання комекструдер, де і відбувається процес плавлення і позиції. Зменшення кількості діоксиду титану нифарбування полімерів. жче 2,4мас.% не дає можливості одержати задаЯкість фарбуючої композиції визначали по ну криючу здатність. властивостях забарвленого полімерного матеСтеарат кальцію, що виконує роль ковзної ріалу. добавки, використовується в кількості 0,4-05 мас Визначення стійкості фарбуючої композиції %. Збільшення кількості не поліпшує прохідність до міграції проводили згідно ТУ 6-05-05-149-81 і композиції в екструдері і грануляторі, а зменшенГОСТ 112795-83. ня знижує її. Термостійкість визначали візуально порівФарбуючий компонент складається з барвнинянням зразків, отриманих при мінімальній темків, пігментів, суміші пігментів, суміші барвників і пературі переробки пластику і максимальній темпігментів. пературі переробки, при якій не відбувається Барвники і суміші барвників використовуютьзміна кольору. ся в кількості 0,5мас.%. Збільшення кількості веЯк видно з таблиць, запропонована фарбуюде до необґрунтованої витрати барвників, подоча композиція в порівнянні з прототипом має нарожчанню вартості композиції, зменшення, в ступні переваги: свою чергу, не забезпечує потрібну яскравість - підвищена гідрофобність композиції, тому фарбувань полімеру. що носієм служить смола з гідрофобними власКількість пігментів використовують в межах тивостями, завдяки яким збільшується термін 0,9-7,5мас.%. Збільшення кількості пігментів призберігання до 18 місяців (прототип - 6 місяців); водить до подорожчання композиції, а зменшен- гарна маслоємкість смоли-носія дозволяє ня - до зниження яскравості полімерів, що фарвводити в неї до 77,7мас % антикоагулюючих буються. добавок, що поліпшує розподіл і значно знижує В таблиці 1 наведено зіставлені дані фізиковартість композиції; хімічних та експлуатаційних властивостей поліе- зменшене використання барвників (по профірної смоли-носія заявляємої композиції для тотипу 09,-5,9мас %, передбачається 0,5-1,2мас фарбування полімерів у масі порівняно з прото%), що також істотно впливає на вартість компотипом. зиції; У таблиці 2 наведено зразки конкретних ре- поліпшено розподіл фарбуючого складу в цептур окремих кольорів заявляємої композиції. полімері; Композицію для фарбування полімерних ма- в отриманих зразках відсутні видимі вклютеріалів у масі одержують у реакторі з електропічення, агломерати; дігрівом, мішалкою і вакуум-насосом. - підвищена термостійкість і життєздатність У реактор завантажують 6,2кг гліцерину, накомпозиції до 320 С (прототип - 270 С), що догрівають до 135±5 С та при перемішуванні додазволяє розширити асортимент матеріалів, які ють 10,5кг фталевого ангідриду. Суміш нагрівафарбуються і способи їхньої переробки. Розробють до лена композиція дозволила проводити фарбування поліетилену марки ПЕМД 273-83 і ПЕМД Т=155±5 С, включають вакуум-насос і ведуть 276-73, ДСТ 16338-85, що складом за прототипом поліконденсацію при Т=200°С до одержання смоне фарбується; ли з к.ч.=85±5 С мг/КОН ( візуально: смола при - підвищена міграційна стійкість до максима20 С тендітна, але злегка злежується), потім дольно можливої –5 балів; дають 3,2кг стеаринової або пальмітинової кис- значно поліпшена чистота технологічного лоти, піднімають температуру до 210 С і продовпроцесу за рахунок одержання композицій у вижують синтез. Кислотне число готової смоли гляді гранул, у той час як за прототипом компостановить 35мг/КОН. (візуально: смола прозора, зиційний склад одержують у вигляді порошку, що тендітна, не злежується; Тпл=70 С).Потім смолу приводить до додаткового пилення. дроблять, додають 2,6 кг пігменту зеленого фтаВ даний час по запропонованій рецептурі ролоціанінового, 4,6кг жовтого світлостійкого 2 3, зроблено лабораторну методику й отримані дос3,1кг діоксиду титану, 0,5кг стеарату кальцію та лідні партії фарбуючої композиції. Впровадження 69кг крейди і перемішують у змішувачі типу "п'яна в промислове виробництво фарбуючих складів діжка". Якщо у склад композиції входять барвнине представляє труднощів. ки, то їх вводять у смолу на самому початку синтезу. Готову суміш подають в бункер двохшнеко 7 68161 8 Таблиця 1 Найменування показань 1 Складові компоненти поліефірної смолиоснови композиції для фарбування, мас. % 2 Пентаерітрит або гліцерин Фталевий ангідрид Стеаринова або пальмітінова кислота Тривалість синтезу, год Термостабільність, °С Температура плавлення смоли, °С Кількість вклюФізикочень (агломехімічні ратів) розміром Та 0,5-1,0 мм, шт. експлуатазберіційні влас- Термін гання композити-вості ції, місяців Концентрація фарбуючого складу в полімері, % Температура поліконденсації, °С Прототип п.Укр. №14548 А 3 Зразок №1 Зразок №2 Зразок №3 Зразок №4 Зразок №5 Зразок №6 Зразок №7 Зразок №8 Зразок №9 Зразок №10 Зразок №11 Зразок №12 Зразок №13 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 29,5 5 6 7 8 6,1 6,3 6,5 6,7 6,0 6,2 6,4 6,5 6,5 30,0 10,1 10,2 10,7 10,5 9,0 10,0 11,0 12,0 10,0 10,1 10,4 10,5 10,5 3,0 3,2 3,3 3,8 3,0 3,1 3,3 3,5 2,0 3,0 4,0 5,0 3,5 3,5-6,5 2,5 2,5 2,5 4,5 4,5 2,5 3,0 2,5 2,0 2,5 2,5 4,5 2,5 250-270 270 320 320 320 320 320 320 270 290 320 320 320 320 78 70 70 55 60 70 70 80 75 70 70 72 70 можливі включ. МожМожвідсут. відсут. відсут. відсут. відсут. відсут. відсут. відсут. відсут. відсут. відсут. ливі ливі включ. включ. включ. включ. включ. включ. включ. включ. включ. включ. включ. включ. включ. 3 18 18 18 6 6 18 18 18 18 18 18 18 18 1,5-2 0,5-1 0,5-1 0,5-1 0,5-1 0,5-1 0,5-1 0,5-1 0,5-1 0,5-1 0,5-1 0,5-1 0,5-1 0,5-1 175-220 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 Таблиця 2 Вихідні компоненти 1 Пента-ерітрит або гліцерин Фталевий ангідрид Стеаринова кислота Люмінесцентні барвники: Родамін С Родамін Ж N-(В-окси-етіламід)-4(В-окси-етіламіно)нафталеві кислоти 4-(2'-карбокси-етілено)-N-(2"-кар-боксиетіл)нафталімід Пігменти: Блакитний фталоциа-ніновий елений фталоциа-ніновий Пігмент жовтий світло-міцний 2 3 Антикоагу-люючі добавки: Діоксид титану Стеарат кальцію Крейда Комп’ютерна верстка Н. Лисенко №4 Прото№2 №3 №1 яскра№5 №6 №7 №8 тип прозо- яскра№10 прозовооран- черво- бузь- блаки№9 п.Укарї рий возамурий зеле- жевий ний ковий тний замутни пур- жовтий тнемалиний замут- замут- замут- замут- нений №1454 пур- замутний но-вий замут- ений нений нений нений 8А ний нений нений 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 29,5 7,0 7,0 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 30,0 10,8 10,8 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 1,1 0,25 0.5 0,25 0,25 1,2 0,9 0,7 0,9 0,9 2,3 37,0 0,5 78,5 0,5 78,5 2,4 0,5 75,7 1,5 2,4 0,5 74,4 2,85 0,5 75 2,5 0,5 74,4 0,9 4,5 0,5 73,6 3,6 3,9 0,5 71,5 4,9 4.0 0,5 70,1 2,6 4,9 3,1 0,5 68,4 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601