CS259375B1 - Izotaktický polypropylén pre výrobu vláken so zvýšenou odolnosťou voči fotooxídácii - Google Patents

Abstract

Izotaktický polypropylén pre výrobu vláken so zvýšenou odolnosťou voči fotooxidácii, jehož odolnost je zabezpečovaná kombináciou dvoch fenolických antioxidantov odlišujúcich sa teplotou topenia a prchavosťou a světelným stabilizátorom polymérneho piperidínového typu. Stabilizačná zmes používaná pri výrobě polypropylénu pozostáva z 0,02 až 0,15 hmot. % nízkomolekulového, prchavého fenolického antloxidantu 2,6-diterc.butyl-4-metylfenolu, 0,02 až 0,15 hmot. % vysokomolekulového, neprchavého fenolicko izokyanurátového antioxidantu, ktorým je l,3,5-tris(3,5-diterc.butyl- -4-hydroxybenzylJizokyanurát a 0,10 až 0,50 hmot. % světelného stabilizátíora so stericky tienenou amínoskupinou polymérneho piperidínového typu. Vhodnou kombináciou obsahov jednotlivých zložlek v rozsahu sumárnej koncentrácle 0,14 až 0,80 hmot. % možno připravit polypropylén pre výrobu vláken určených pre intérierové až exteriérové aplikácie, nefarbené a farbené v hmotě, tvarované a hladké.

Description

Vynález sa týká izotaktického polypropylénu s normálnym rozdělením molekulových hmotností _(Q = 4—8], s hodnotou indexu toku (IT, CSN 64 0861) 3,0 až 15,0 g/10 min. ktorý je charakterizovaný zvýšenou odolnosťou voči termooxidácii a fotooxidácii, dosiahnutelnej vďaka vhodné kombinovanej zmesi aditív na báze dvoch fenolických antioxidantov a světelného stabilizátora zo skupiny stericky tlenených amínov, ktorá sa přidává ku základnému nestabilizovanému práškovému polypropylénu před jeho granuláciou. V rámci tohto stabilizačného systému změnou koncentrácie zložiek možno polymery použit pre výrobu vláken so značné diferencovanými nárokmi na svetelnú stabilitu. Polyméry podfa predmetu vynálezu možu byť s výhodou použité pre výrobu polypropylénových vláken farbených organickými a anorganickými farebnými pigmentami.

Pre výrobu polypropylénových vláken sa používá granulovaný izotaktický polypropylén s normálnym rozdělením molekulových hmotností (Q = 4—8], stabilizovaný proti posobeniu ultrafialového světla zlúčeninami typu 2-hydroxybenzofenónov a 2-(2-hydroxyfenyl benztriazolov), ktoré najmá za přítomnosti farebných pigmentov nezaručujú dostatočnú úroveň svetelnej stability vláken. U takto stabilizovaných farbených, tvarovaných vláken sa dosahuje světelná stabilita hodnotená meraním poklesu pevnosti vlákna na % pévodnej hodnoty pri ožiarovaní xenónovou výbojkou v Xenoteste 200—500 hodin. Mierne zvýšenie tejto hladiny je možné dosiahnuť len neúměrným zvýšením koncentrácie stabilizátorov, ale na úkor ekonomiky procesu. Podstatnejšie zvýšenie svetelnej stability vláken je možné dosiahnuť použitím účinnějších světelných stabilizátorov a vhodnou kombináciou všetkých zložiek aditívneho systému. Stabilizačná zmes esterov piperidinolu a antioxidantov fenolicko izokyanurátového typu je popísaná v CS AO 233 506. Identické estery sa používajú pre stabilizáciu polypropylénu degradovaného organickými peroxidmi za přítomnosti stericky bráněného a nebráněného fenolického antioxidantu podl'a CS AO 229 766. V tomto případe ide o nízkomolekulový polypropylén, ktorý sa pri spracovávaní na vlákno nepodrobuje termickému degradačnému procesu. Podobné je kombinácia fenolicko izokyanurátového antioxidantu so světelným stabilizátorom piperidínového typu predmetom japonskej přihlášky vynálezu 81 62 834, pričom samotný antioxidant je predmetom JP 80 66 568. Sekundárné a terciárně aminy piperidínu v komhinácii s fenolicko izokyanurátovými antioxidantmi sú predmetom GB 886 428. Nevýhodou uvádzaných riešení je nedostatočná spracovateTská termostabilita polyméru pri jeho granulácii, nakofko samotný fenolicko izokyanurátový antioxidant má teplotu topenia 230 °C, čo nie je zárukou jeho roztavenia pri podmienkach granulácie a všeobecné sa pozoruje jeho nízká účinnost. Polymer sa takto pri granulácii móže čiastočne naoxidovať a tepelná energia dodávaná v procese přípravy vláken oxidáciu prehíbi. Uvedený fakt sa pozoruje pri spracovávaní polymérov s normálnym rozdělením molekulových hmotností, kde je nutné používat teploty podstatné vyššie ako u polymérov připravených riadenou degradáciou.

Podstatné zvýšenie svetelnej stability polypropylénových vláken, najma farbených v hmotě, je možné dosiahnuť použitím izotaktického polypropylénu podlá predmetu vynálezu, na základe popísanej špeciálnej kombinácii fenolických antioxidantov so světelným stabilizátorom piperidínového typu, ktorá sa do polypropylénu přidává před procesoru granulácie. Pre výrobu sa použije nestabilizovaný prášok izotaktického polypropylénu s hodnotou IT = 3,0 až 15,0 g na 10 min., ku ktorému sa přidá 0,30 až 0,60 % hmot. špeciálnej stabilizačně] zmesi pozostávajúcej z:

A) 0,02 až 0,15 hmot. % nízkomolekulového fenolického antioxidantu 2,6-diterc.butyl-4-metylfenolu, ktorý zaručuje požadovaná termostahilitu polyméru pri jeho granulácii, zabraňuje tvorbě oxidovaných štruktúr pri granulácii a v dosledku vysokej prchavosti pri spracovávaní polyméru na vlákno chrání povrch vznikajúceho vlákna před prístupom kyslíka.

B) 0,02 až 0,15 hmot. % fenolicko izokyanurátového antioxidantu, ktorým je 1,3,5-tris (3,5-diterc.butyl-4-hydroxybenzyl) izokyanurát (obchodný názov Goodrite 3114, Irganox 3114) s teplotou topenia 230 °C, charakterizovaného velmi nízkou antioxidačnou účinnosťou pro granulácii polypropylénu a vysokou spracovatefskou termostabilizačnou účinnosťou pri spracovávaní na vlákno, najma pri teplotách značné prevyšujúcich jeho bod topenia. Vysoký bod topenia a objemnost molekuly zaručujú minimálnu prchavosť antioxidantu z polypropylénu pri spracovaní. Dokázalo sa, že uvedený antioxidant má oproti iným najvyšší príspevok ku aktivitě světelných stabilizátorov pri ochran vláken voči fotooxidácii (CS AO 229 766).

Cj 0,10 až 0,40 hmot. % světelného stabilizátora so stericky tienenou amínoskupinou polymérneho piperidínového typu (obchodný názov Chimassorb 944).

Navrhovaná stabilizačná zmes zaručuje:

— stabilitu granulačného procesu z hl'adiska dodržania požadovanej molekulovej hmotnosti granulátu, — ochranu polyméru pri granulácii před jeho miestnym naoxidovaním, — dostatočnú termická stabilitu polyméru pri zvlákňovaní, navýše regulovatelná zastúpenim jednotlivých zložiek v zmesi, — svetelnú stabilitu vláken výhovu júcu pre vnútorné a vonkajšie aplikácie v závis losti na zložení aditívnej zmesi, vyššiu až podstatné vyššiu ako u dnešných systémov s aplikáciou klasických UV absorbérov a bez vhodnej kombinácie fenolických antioxidantov, — podstatné nižší obsah aditív v polypropyléne pri súčasnom zlepšení svetelnej stability vláken, — univerzálnost použitia pre vlákna s požadovanými střednými, vysokými a velmi vysokými hodnotami svetelnej stability.

Pre vlákna určené pre interiérové aplikácie s požadovanou střednou hodnotou úrovňou svetelnej stability (600 až 800 hodin) je výhodné jednotlivé zložky aditívnej zmesi dávkovat v nasledovných' množstvách:

antioxidant 2,6-diterc.butyl-4-metylfenol 0,05 až 0,075 % hmot.

antioxidant Goodrite 3114 0,05 % hmot.

světelný stabilizátor

Chimassorb 944 0,15 % hmot.

Pre vlákna do vonkajších aplikácií s požadovanou vysokou úrovňou svetelnej stability (nad 800 hodin) je výhodné jednotlivé zložky systému dávkovat v nasledovných množstvách:

antioxidant 2,6-diterc.butyl-4-metylfenol 0,05 až 0,075 % hmot.

Goodrite 3114 0,1 % hmot.

Chimassorb 944 0,3 až 0,5 % hmot.

V zrovnaní s doteraz používaným polypropylénem poklesne celkové množstvo aditív z 1,05 % hmot. na cca 0,4 % hmot., pre stredne stabilizované vlákno a na 0,5 až 0,7 % hmot. pre vysokostabilizované. Zníženie celkového obsahu aditív sa okrem zníženia tvorby plynných exhalátov pri zvlákňovaní kladné prejaví aj na ekonomike výrobného procesu. Dalšou přednostou polyméru připraveného podía predmetu vynálezu je fakt, že vhodnou volbou koncentrácií jednotlivých zložiek, je možné zabezpečí, prakticky všetky požiadavky odberateíov na svetelnú stabilitu vláken.

Uvádzané příklady dokumentujú výhodnost použitia kombinácie dvoch fenolických antioxidantov s rozdielnyml teplotami topenia a rozdielnou prchavosťou oproti systémom s 1 antioxidantom, v kombinácii so světelným stabilizátorom piperidínového typu.

Vlastnosti připravených polymérov a z nich vyrobených vláken sú uvedené v spoločnej tabulke, spolu s požadovanými hodnotami.

Příklad 1

Zmiešaním 99,48 % hmot. práškového izotaktického polypropylénu s hodnotou IT rovná sa 9,7 g/10 min. s 0,025 % hmot. 2,6-diter.butyl-4-metylfenolu, 0,1 % hmot. antioxidantu Goodrite 3114 a 0,30 % hmot. světelného stabilizátora Chimassorb 944 a přetavením v taviacom stroji sa získal granulovaný polymer, ktorého vlastnosti sú uvedené v priloženej tabulke.

Takto připravený polypropylén sa použil na přípravu strižového polypropylénového vlákna jedničnej dížkovej jemnosti 17 dtex, modrého farebného odtieňa (0,08 % hmot. pigmentu Graphtolblau 2GLS), dlženého a mechanicky tvarovaného. Světelná stabilita sa hodnotila v Xenoteste 150 pri teplote čierneho panelového teploměru 45 “C poklesom povodnej pevnosti vlákna na Ϋ2 povodnej hodnoty. Hodnoty takto získané) svetelnej stability sú uvedené v priloženej tabulke. Súčasne je uvedená změna IT granulátu po procese zvlákňovania meranírn IT z hotového vlákna po odpratí preparácie.

Příklad 2

Použitím rovnakého práškového polypropylénu a rovnakým postupom sa připravil granulovaný polypropylén s obsahom 0,075 pere. hmot. 2,6-diterc.butyl-4-metylfenolu, 0,1 % hmot. antioxidantu Goodrite 3114, 0,30 pere. hmot. světelného stabilizátora Chimassorb 944. Vlastnosti takto připraveného granulátu spolu s vlastnosťami polypropylénového vlákna sú uvedené v priloženej tabulke.

Příklad 3

Použitím práškového polypropylénu a postupu ako v příklade 1 sa připravil granulovaný polypropylén s obsahom 0,1 % hmot. antioxidantu Goodrite 3114, 0,30 % světelného stabilizátora Chimassorb 944. Vlastnosti takto připraveného granulátu spolu s vlastnosťami polypropylénového vlákna sú uvedené v priloženej tabulke.

Příklad 4

Postupom ako v příklade 1 sa připravil polypropylénový granulát s obsahom 0,10 % hmot. antioxidantu 2,6-diterc.butyl-4-metylfenol, 0,1 % hmot. antioxidantu Goodrite 3114, 0,30 °/o hmot. světelného stabilizátora Chimassorb 944. Vlastnosti takto připraveného granulátu sú uvedené v priloženej tabulke.

Granulát sa použil na přípravu strižového polypropylénového vlákna, tvarovaného mechanicky, farbeného v hmotě na červený farebný odtieň (1,3 % hmot. pigmentu Cromophtalrot BR a 0,23 % hmot. pigmentu Cromophtalrot A3B). Světelná stabilita takto připraveného vlákna bola hodnotená spQsobom uvedeným v příklade 1 a je uvedená v priloženej tabulke.

P r í k 1 a d 5

Postupom uvedeným v příklade 1 sa připraví polypropylénový granulát s obsahom 0,10 % hmot. 2,6-diterc.butyl-4-metylfenolu, 0,30 % světelného stabilizátora Chimassorb 944. Postupom podl'a příkladu 4 sa připraví z granulátu polypropylénové strižové vlákna. Vlastnosti polypropylénového granulátu a vlákna sú uvedené v přiložené) tabuike.

Příklad 6

Postupom uvedeným v příklade 1 sa připraví polypropylénový granulát s obsahom 0,10 % hmot. antioxidantu Goodrite 3114, 0,30 % hmot. světelného stabilizátora Chimassorb 944. Postupom pódia příkladu 4 sa připraví z granulátu polypropylénové strižové vlákno. Vlastnosti polypropylénového granulátu a vlákna sú uvedené v přiložené) tabuike.

Příklad 7

Zmiešaním 99,62 % hmot. práškového izotaktického polypropylénu s hodnotou JT == = 10,4 g/10 min., s 0,08 hmot. % 2,6-dlterc.butyl-4-metylfenolu, 0,05 hmot. % antioxidantu Goodrite 3114, 0,15 hmot. % světelného stabilizátora Chimassorb 944. Přetavením v taviacom stroji pri 230 °C sa získal polypropylénový granulát, ktorého vlastnosti sú uvedené v přiložené) tabuike.

Takto připravený polypropylén sa použil na přípravu strižového, mechanicky tvarovaného vlákna, farbeného v hmotě na pomarančový farebný odtieň (0,72 hmot. °/o pigmentu Cromophtalgelb GR 0,1 hmot. % pigmentu Nylofilschwarz, 0,024 hmot. % pigmentu Cromophtalrot BR).

Světelná stabilita takto připraveného vlákna hodnotila spQsobom uvedeným v příklade 1 a je uvedená v priíoženej tabuike.

Příklad 8

Zmiešaním 99,30 hmot. % práškového izotaktického polypropylénu s hodnotou IT · ~ 10,4 g/min. s 0,10 hmot. % 2,6-diterc.hutyl-4-metylfenolu, 0,15 hmot. % antioxidantu Goodrite 3114 a 0,45 hmot. % světelného stabilizátora Chimassorb 944 a přetavením zmesi v taviacom stroji pri 230 °C sa připravil polypropylénový granulát, ktorého vlastnosti sú uvedené v přiložené) tabulke.

Takto připravený polypropylén sa použil na přípravu nekonečného vlákna jednične] dížkovej hmotnosti 6,7 dtex, mechanicky tvarovaného, farbeného v hmotě pigmentom

Cromophtalrot BR (1,0 hmot. %). Světelná stabilita takto připraveného vlákna sa hodnotila sposohom uvedeným v příklade 1 a je uvedená v priíoženej tabuike.

Příklad 9

Zmiešaním 99,725 hmot. % práškového polypropylénu s hodnotou IT — 10,4 g/10 minút s 0,075 hmot. % 2,6-diterc.butyl-4-metylfenolu, 0,05 hmot. % antioxidantu Goodrite a 0,15 hmot. % světelného stabilizátora Chimassorb 944 a přetavením zmesi v taviacom stroji pri 230 °C sa připravil polypropylénový granulát, ktorého vlastnosti sú uvedené v priíoženej tabuike.

Z takto připraveného granulátu sa připraví nefarbený, hladký polypropylénový hodváb s dížkovou hmotnosťou 170/33 dtex. Světelná stabilita takto připraveného vlákna sa hodnotila sposobom uvedeným v příklade 1 a je uvedená v priíoženej tabuike.

Příklad 10

Postupom uvedeným v příklade 9 sa připraví polypropylénový granulát s obsahom 0,075 hmot. % 2,6-diterc.butyl-4-metylfenolu, 0,15 hmot. % světelného stabilizátora, a hladké polypropylénové vlákno. Vlastnosti granulátu a vlákna sú uvedené v priíoženej tabuike.

Příklad 11

Postupom uvedeným v příklade 9 sa pri praví polypropylénový granulát s obsahom 0,05 hmot. % antioxidantu Goodrite 3114, 0,15 hmot. % světelného stabilizátora Chimassorb 944 a hladké polypropylénové vlákno. Vlastnosti granulátu a vlákna sú uvedené v priíoženej tabuike.

Příklad 12

Zmiešaním 98,92 hmot. % práškového polypropylénu s hodnotou IT 10,4 g/10 min. s 0,1 hmot. % 2,6-diterc.butyl-4-metylfenolu, 0,55 hmot. % distearyltiodipropionátu a 0,28 hmot. % světelného stabilizátora benzofenónového typu Cyasorb UV-531 a přetavením zmesi pri 230 °C sa připraví polypropylénový granulát, ktorý odpovedá bežne používanému typu a slúži pre porovnanie s granulátmi a vláknami uvádzanými v jednotlivých príkladoch.

Hodnoty svetelnej stability vláken z takto připraveného granulátu sú uvádzané v zátvorkách pod hodnotou svetelnej stability vlákna připraveného z granulátu podlá jednotlivých príkladov.

Tabulka 1

Vlastnosti polypropylénových granulátov a polypropylénových vláken připravených pódia príkladov 1 až 12

Příklad č.	IT g/10 min	ID	Tzvl °c	IT g/10 min	Ϋ2 h
1	12,6	1,35	280	4,2	1300 (400)
2	9,4	1,32	280	3,9	1650 (400)
3	12,4	1,37	280	4,6	1070 (270)
4	9,6	1,34	280	5,2	1400 (270)
5	9,2	? 86	280	10,6	770 (270)
6	14,4	1,35	280	3,6	1 210 (280)
7	9,6	1,62	280	6,7	430 (220)
8	9,1	1,29	290	2,6	1 270 (300)
9	10,3	1,42	300	6,1	3 100 (900)
:u	10,1	2,26	300	11,2	2 100 (900)
11	15,6	1,47	300	8,6	2 860 (900)
12	10,6	1,78	280, 290, 300	8,6, 10,3, 12,8	viď hodnoty

v zátv.

ID . . . index degradability (ČSN 64 30 50)

IT . . . rozdiel IT polyméru a vlákna

1/2 . . . počet hodin ožiarovania v Xenoteste na dosiahnutie Ví povodnej pevnosti vlákna

Claims (1)

1. Izotaktický polypropylén pre výrobu vláken so zvýšenou odolnosťou voči fotooxidácii, pozostávajúci z izotaktického polypropylénu s normálnym rozdělením molekulových hmotností a hodnotou IT 3,0 až 15,0 g na 10 minút, vyznačený tým, že obsahuje 0,14 až 0,80 hmot. % synergickej zmesi fenolických antioxidantov a světelného stabilizátora o zložení vynalezu

   0,02 až 0,15 hmot. % fenolického antioxidantu 2,6-diterc.butyl-4-metylfenolu,

   0,02 až 0,15 fenolicko izokyanurátového antioxidantu 1,3,5-tris (3,5-diterc.butyl-4-hydroxybenzyl) izokyanurátu

   0,1 až 0,5 hmot. % světelného vysokomolekulového stabilizátora so stericky tienenou amínoskupinou polymérneho piperidínového typu.