Антистатические лаки на основе сополимеров метакриловой кислоты Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 541.64:544.163

Р. И. Крикуненко, О. В. Джеуэлл АНТИСТАТИЧЕСКИЕ ЛАКИ НА ОСНОВЕ СОПОЛИМЕРОВ МЕТАКРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ

Ключевые слова: антистатические покрытия, метакриловая кислота, сополимеризация.

Разработан полимерный состав для антистатических лаков на основе метакриловой кислоты и 4-метилпентена-1. Показано, что антистатические свойства лаков зависят как от состава сополимера, так и от рецептуры лака. Установлено, что минимальное значение удельного поверхностного электрического сопротивления составляет 3109 Ом.

Key words: antistatic coatings, methacrylic acid, copolymerization.

We developed the polymer composition for antistatic coatings based on methacrylic acid and 4-methylpentene-1. It was shown that the antistatic properties depend on the composition of the copolymer and the varnish. It was established that the minimum

value of the specific surface electrical resistivity was 3109 Ohms.

Введение

Введение ионогенных групп в высокомолекулярные вещества приводит к значительному изменению их свойств (прочности, жесткости и других). Примерами таких веществ являются полиакриловая, полиметакриловая кислоты и сополимеры последних с различными непредельными соединениями [1, 2]. Модификации их свойств уделялось недостаточно внимания. В ряде литературных источников приводятся сведения о получении новых типов сополимеров (этилена, пропилена, бутилена) с моно- и дикарбоновыми кислотами, их хлорангид-ридами, рядом элементорганических соединений, сочетающих в себе прозрачность, легкую окраши-ваемость, высокую адгезию, стойкость к растворителям и широкий диапазон электрических свойств [3-5]. Указанные сополимеры получаются либо ионной, либо радикальной сополимеризацией. Они известны также и для высших а-олефинов.

В данной работе сополимеры 4-метилпентена-1 и метакриловой кислоты получены радикальной сополимеризацией в блоке и в растворе бензола. Они представляют собой белые порошки, растворимые в спирте, диметилформамиде, из растворов образуют прозрачные пленки.

Экспериментальная часть

4-метлпентен-1 (4МП-1) очищали фракционной перегонкой над металлическим натрием. Ткип 20

= 54°С, = 1,3825, что соответствует литературным данным.

Метакриловую кислоту (МАК) очищали ва-

20

куумной перегонкой, Ткип = 168°С, = 1,4314.

Инициатор - динитрилазоизомасляной кислоты очищали двукратной перекристаллизацией из этилового спирта. Сополимеризацию проводили в ампулах при температуре 50°С в присутствии 0,5 мас.% инициатора.

Натриевая соль сополимера 4МП-1 и МАК: 73 г сополимера (состава 30 мол.% 4МП-1 и 70 мол.% МАК) и 32 г ЫаОИ растворяли в воде при нагревании, после чего раствор охлаждали и переосаждали спиртно-ацетонновой смесью (1:1). Соль

сушили до постоянной массы. Выход 110 г. Теоретический выход - 112 г.

Оценка антистатических свойств проводилась по значению удельного поверхностного электрического сопротивления р5, измерения проводили по ГОСТ 64332-71.

Обсуждение результатов

Исследованы основные закономерности реакции сополимеризации; влияние количества инициатора, температуры (рис.1, рис. 2), состава исходной смеси мономеров на скорость процесса и состав сополимеров.

0 30 ёо 16 720 времяГмин

Рис. 1 - Влияние температуры на скорость сопо-лимеризации 4П-МАК. Исходная смесь: 50 мол.% 4МП:50 мол.% МАК;1-600С,2-500С,3-400С

60 90 120

время, мин

Рис. 2 - Влияние содержания инициатора на скорость сополимеризации 4МП-МАК. 1 вес.% (1), 0,5мас.% (2), 0,3мас.% (3)

Зависимость состава сополимеров от состава исходной смеси представлена на рис. 3. Определены относительные активности обоих радикалов системы 4МП-1-МАК, которые имеют величины:

а) в массе г,= 0,1±0,01, г2=0,8±0,01;

б) в бензоле г1= 0,2±0,1, г2=1,1±0,05.

Рис. 3 - Кривые состава сополимеров 4МП-МАК: 1 - в массе, 2-50 об.% бензола

На основании проведенных исследований выбраны следующие оптимальные условия: температура - 50°С, количество инициатора 0,5% от массы мономеров.

По значениям удельного объемного сопротивления (ру) для каждого состава установлено, что лучшей электропроводностью обладает сополимер состава 30 мол.% 4МП-1 и 70 мол.% МАК, который был использован для получения натриевой соли и в виде лакового покрытия наносился на поверхность триацетатцеллюлозной основы кинофотопленки (табл.1).

Таблица 1 - Электропроводность сополимеров

В производственных условиях по рецепту 4 был приготовлен образец лакированной основы кинофотопленки, который имел р5 = 2-1010 Ом, в то время как р8 нелакированной основы равно 1015 -1016 Ом (табл.2).

С целью установления влияния антистатического лака на фотосвойства кинофотопленки данный образец поливался эмульсией "бланкфильм" и "КН-ВЧ". Результаты архивного хранения указывали на отсутствие отрицательного влияния лакового покрытия на фотосвойства пленки.

Таблица 2 - Рецептуры лаков и результаты испытаний основы

№ Компоненты лака Рецепты лаков

1 2 3 4 5

1 Сополимер МАК и 4МП-1 (г) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

2 Вода (мл) 6 6 6 6 6

3 Метанол (мл) 64 64 64 64 64

4 Ацетон (мл) 30 30 30 30 30

Ps (Ом) 2,7-101и 4,9-10У 5,7-10У 3-109 3-109

Антистатические лаки на основе сополимера 4МП-1:МАК обнаруживают полное отсутствие электровозбудимости основы. Полученные сополимеры можно применять в промышленности кинофотоматериалов в качестве антистатических лаков.

Состав сополимеров pv, Ом-см

10 мол.% 4МП - 90 мол.% МАК 0,8-1012

20 мол.% 4МП - 80 мол.% МАК 6,3-10г1

30 мол.% 4МП - 70 мол.% МАК 1,1-101и

35 мол.% 4МП - 65 мол.% МАК 3-1010

Оценку антистатического покрытия проводили по понижению р5 основы в условиях относительной влажности воздуха - 50-65% и при температуре окружающей среды 20-22°С с помощью тера-омметра Е6-3 [6].

Лак наносился на триацетатцеллюлозную основу кинофотопленки, после чего она сушилась в термостате при 70°С.

Были получены образцы пленки с различным содержанием в лаке сополимера с целью определения оптимального из них.

Литература

1. В.И.Бутовецкая, Вестник Казанского технологического ун-та, 3 ,64-69 (2011).

2. Л.Х. Хазрятова, В.Е. Кузнецов, Л.А. Бикмуллина, Т.М. Кулешова, Т.Н. Добрынина, Ю.И. Василенок, В.Н. Лагунова, В.Н. Сержанина, Н.С. Козлов. Пласт. массы. 50, 1, 6-7 (1985).

3. Т.Ф. Баскова, О.М. Климова, Л.Г. Стулова. Высоко-мол. соед. Б10, 220-222 (1968).

4. В.Ф. Громов, Ю.С. Богачев, Е.В. Бунэ. Докл. АН СССР. Физическая химия. 309, 4, 871-874 (1989).

5. А.В. Рябов, Ю.Д. Семчиков, Н.Н. Славницкая. Высо-комол. соед. А12, 3, 553-560 (1970).

6. Ю.И. Василенок, Е.В. Кузнецов, Б.А. Коноплев. Пласт. массы. 50, 12, 61-63 (1973).

© Р. И. Крикуненко - канд. хим. наук, доц. каф. технологии полиграфических процессов и кинофотоматериалов КНИТУ, rufinakrikunenko@yandex.ru; O. В. Джеуэлл - канд. хим. наук, доц.

© R. I. Krikunenko - candidate of chemical-cal Sciences, Associate Professor the department of technology and film photographic printing processes, KNRTU, rufinakrikunenko@yandex.ru; O.V.Gewell - Ph.D., Associate Professor.