автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Антистатическая защита технологических процессов переработки полимерных материалов с помощью комплексов полимеров с солями металлов

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ТОНКОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ гмени !.!.3ЛОМОНОСОВА

На правах рукописи

ЧЕРНИКОВА НАТАЛИЯ ВИКТОРОВНА

УЖ 621.319:661.185

АНТИСТАТИЧЕСКАЯ ЗАЩТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ИРОЗССОЗ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИЫЕНЖ ЫАТЕНШОВ С ПОМОЩЬЮ КОМПЛЕКСОВ ПОЛИМЕРОВ С СОЛЯМИ МЕТАЛЛОВ

Специальность 05.26 .ОТ - Охрана труда и пожарная

безопасность

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена на кафедре охраны труда и окружащей среда Московского ордена Трудового Красного Знамени института тонко химической технологии им.Ы.В.Ломоносова.

Научный руководитель - кандидат химических наук,

доиент Роздин И.А.

Научный консультант - кандидат технических наук, Никонов АЛ.

Официальные оппоненты - доктор химических наук,

профессор Потапов Е.Э.

- кандидат технических наук, доцент Крылов И.Ф.

Ведущая организация - Высшая инненерная пожарно-

технмческая школа МВД РСФСР (г.Москва)

Защита диссертации состоится 1992 г.

Зо

в - часов на заседании Специализированного Совета

К 063.41.01 в Московском институте тонкой химической технолог им.М.В.Ломоносова по адресу: 117571, г.Москва, проспект Верна ского, 86.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института Автореферат разослан 199/г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, кандидат химических наук Е.И.Хабарова

ОБШ XAPAXTEHICT/KA РАБОТЫ

Актуальность работы. Эфсекттшя антистатическая зацнта ехнологлчесгхх процессоз позволяет суцественно снизить риск эзникновення патароз п взрывов lia производство. Среди процессов зреработки пол:г.-ероз весьма уязвждая! с точки зрения обеспече-ет антистатической безопасности является процессы, связанные с ¡¡пользованием растворов неполярных эластомеров з диэлектричес-

органических кидкостях (производство резинозых клеев, сплико-ззирование бумаги, клеепро!.азка). Материалы на основе неполяр-ZX полп:.;ероз, благодаря своим свойствам, способны генерировать длительное зрег.м сохранять электростатически заряды, при этом зздазае!.ая напряженность электростатического поля достигает ¡ачитальных величин (до 2,5*10 3/м). Электризация материалов {азнвает вредное биологическое действие на организм человека, отводит к нарушениям технологических процессоз, приводит к вы-гску некачественной продукции.

Применение антистатических препаратов (ист композиций), юязляшщх антистатическую активность в растворах полимеров ша-iKoro диапазона вязкости, в принципе позволяет обеспечить пол-то антистатическую защиту процессов переработки таких растворов.

Выявление механизмов антистатического эффекта в полимерных стопах различной вязкости является актуальной задачей, так как едставление об этих механизмах позволяет подбирать оптимальные тпстатическке препараты дая обеспечения антистатической искро-зопасности технологических процессов. Исследование возмознос-2 прямого электрохимического синтеза высших карбоксилатов пе-¡содных металлов, а такне возможностей получения антистатичрс-I препаратов из производственных отходов, содержащих полиэти-

ленгллкодь, способствует созданию новых экологически безопасных: методов получения антистатиков из доступного сырья.

Работа выполнялась в рамках координационного плана, утвержденного Постановлением ГКНГ СССР, Президиума ЕЦСПС и Госплана СССР от 14 мая 1986 года, то выполнению задания 07 "Разработать и внедрить новые эффективные методы и средства, обеспечивающие пояароззрызобезопасность объектов народного хозяйства и спасение ладей на шкарах" научно-технической проблеш 0.74.08 на 198Б-1990 годы.

Цель работы состоит в теоретическом и экспериментальном исследовании возможности антистатической защиты технологических процессов переработки полимерных материалов с помощью комплексов полимеров с солями металлов. При этом решались следулзие задачи:

- обобщить данные по механизмам антистатического эффекта в системах с различной вязкостью;

- прямым электрохимическим методом синтезировать высшие карбоксилаты хрома (3+), никеля (.2л-), меди (2+) и исследовать их свойства;

- получить комплексы выстих карбоксилатов

сополимером 2-ьютил-5-винилпиридина и бутадиена и комплексы поли-этпленгликоля (ПЗГ) с тиацианатом калия и изучить их свойства;

- изучить антистатические свойства растворов полимеров, содержащих перечисленные карбоксилаты и комплексы;

- определить возможность применения исследованных антистатиков в различных технологических процессах.

Научная новизна исследований, представленных в диссертации, состоит з следующем.

"I. Предлокена феноменологическая модель антистатического

гействия выспих карбоксилатов хро:ла и никеля 2 их ко?.шлексов с ¡оползааром 2-ьэтил-5-винилплрид;ша и бутадиена, а таки комплексов П2Г с тиоцианатом калия, осяозанная на представлении о ш-рации молскулярно-иснных асссциатоз'при низкой содержании по-пмера з растзоре, образовании цепочечных структур, создащих юзглоткость перекоса заряда, по мере увеличения вязкости л обра-овании непрерывной проводящей структуры при затзердевании рас-зора.

2. Прямым электрохимическим синтезом получены выспие карбо-сплатн хрома (2+), никеля (2+-), (2+). Определен состав и сследованы особенности их строе^гия и антистатическая активность. . цспие карбоксилаты никеля (2+) и меди (2ь) ранее таг-пм способо?л

в получали.

3. На основании результатов изучения спектральных и антиста-ическлх свойств комплексов ПЭГ с тиоцианатом калия показана за-исимость между кокформационной структурой комплексов ПЗГ и их нтистатичэскои активностью.

Практическая значимость работы. Показаны преимущества прямо-о электрохимического синтеза для получения антистатических про-аратов на осноео высших карбоксилатов хрош (ЗО, никеля (2+). репараты на основе карбоксилатоз хрома ) и никеля (2+) реко-ендованы для антистатической защиты технологических процессов нлпконизирозания бумаги и получения полиграфической фольги.

Полученные данные по антистатическим свойствам комплексов арбоксилатоз никеля (2+) с сополимером 2-метил-5-винштпридина бутадиена указывают на возыогность использования таких комплек-зз для антистатической защиты процессов клеепромазкз.

Изучение комплексов ПЗГ с тиоцианатом калия, а танке продукта переработки отходов, содержащих полиэтилентликоль, показали

эффективность указанных продуктов в качестве антистатических агентов для электризующихся плоскопленочных материалов.

Реализация результатов работы. Антистатическая кошозиция на основе комплексов ПЭГ, полученная из производственных отходов, проила услегшую опытную проверку в качестве поверхностного антистатического препарата для шлифовальных лент на мебельной фабрике ü 2 производственного объединения "Севзапиебель". Разра' ботаны и переданы на фабрику рекомендации по применению этой композиции в процессах шлифования мебельных плит.

Апробация работы. Результаты работы доложены на 7 Всесоюзной научной конференции "Проблемы охраны труда" (г. Рубсглюо, 1986 г.) и на Всесоюзной научно-практической конференции "Пробле ш исследования и преодоления экологической опасности в проши-ленноы регионе" (г. Кемерово, I9S0 г.).

Объем работы. Диссертация состоит из введения, иести глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на страницах машинописного текста, содержит 29 рисунков, Ч таблиц. Библиография включает 409 наименований.

СОДЕРЕАШЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность теш диссертационной работы, сформулированы цели и задачи работы и излокены её ос новные результаты.

В первой глазе представлен обзор литературы, отранавдий сов решенные представления об условиях возникновения зарядов статического электричества в различных технологических процессах, в частности, в производствах нефтехимии и нефтепереработки.

Рассмотрены основпые полоаения теории образования двойных электрических слоез. Процессы электризации жидкостей в значитель

ой степени изучены и подробно описаны, в то время как электро- . гатическпе явления, возникащие при контакте твердых тел, в рачительной ¡.юре еще не поддаются количественному анализу. Спо-эбность диэлектриков генерировать заряда и удеряизать их в зна-гтельной степени зависит от удельного электрического сопротив-знея (поверхностного р5 или объемного ). С уменьшением р$ и электризуемость диэлектрических штериалов падает. Од-э из наиболее перспективных направлений устранения опасной элек-эизации штериалов связано с применением специальных антистати-зскпх препаратов, вызызащпх увеличение объемной или поверхност-зй прпзодимости.

Среди антистатиков для диэлектрических жидкостей наиболее [Активными являются препараты на основе различных карбоксила->в хрома (3<-), в частности, хромовые соли зысших жирных кислот, ¡кные об антистатических свойствах карбоксалатов, полученных 1зными методами, весьма противоречивы, сведения же об особенное-□с строения и связи их с антистатической активностью карбоксила->в хрома (3»-) и других переходных металлов в литературе практики отсутствует.

Рассмотрены основные типы антистатических добавок для твер-IX полимеров, пре дета злящие собой различные ПАВ. При наружном .несении действие таких антистатиков недолговечно, вследствие зления механическим путем в процессе эксплуатации. Введение [зкомолекуляркых ПАВ в объем полимеров не придает постоянных ан-ютатических свойств изделиям вследствие постепенной диффузии их поверхность и удаления механическим путем.

В связи с этим широкое распространение получили исследования введению высокомолекулярных антистатических добавок, которые чены отмеченных недостатков. Введение таких добавок может ока-

заться весьма привлекательным цри решении проблем придания устойчивых антистатических свойств вязким полимерным растворам. Больной интерес представляют различные комплексы с переносом за ряда (КПЗ) и ион-радикальные соли (ИРС). Добазление даае малых количеств КПЗ (менее 1% масс.) увеличивает электропроводность полимерных пленок на несколько порядков. Такой же эффект при ис пользовании наполнителей (ацетиленовой сани, графита, алюминиевой пудры, цинковой пыли) достигается при содержании последних на порядок вше, чем при применении указанных КПЗ. Наиболее реальным предстазляется использование промышленно доступных полимеров, которые могут быть легированы или модифицированы химпчес яи до высоких значений электропроводности.

На основании изученного литературного материала определены направления исследований в области изучения эффективных актиста тических препаратов для полимерных растворов с различной вязкое тью. Наиболее ванными являются: изучение методов синтеза соединений типа высших карбоксилатов, изучение антистатической активности солей других металлов переменной валентности, изучение связи строения молекул карбоксилатов с их антистатической актив ностью. В настоящее время практически отсутствует; данные, свидв' телъствушяие о связи химической природы и строения антлетатичео клх препаратов с механизмом антистатического эффекта. В связи с этим рассмотрение моделей и теории движения носителей заряда в полимерах с учетом специфики их взаимодействий с полимерной цепью является существенной задачей при исследованиях в области создания антистатиков.

Вторая глава диссертационной работы посвящена разработке модели обобщенного механизма антистатического эффект? ;.в слое ра< твора полимера в процессе изменения вязкости. Анализ шепцихся

ллтературпг-к данных показал, что в механизме антистатического эффекта в диэлектрических органических лидкостях участвуют моле-кулярко-иошшэ ассоциатн. Согласно з?о:.г/ механизму с увеличением концентрации антистатика в растворе происходит ассоциация молекул и имеющихся в растворе ионов с образованием моле1сулярно-егонных ассоциатов. Увеличение размера носителя заряда приводит ее уменьшения его подвидкости, что обуславливает замедление роста зеличинн электропроводности.

Литературное данные о свойствах композиционных препаратов, з частности, присадки ЙВЙ'З иодтверздают оти предполокения.

3 пользу ;.:еханпзма антистатического эффекта с участием текулярЕо-поонкх ассоциатов свидетельствует характер тешаратур-го 3 зависимости электрического сопротивления раствора пальштата :ро::л (Ш) в гептадекане: фазовый переход "яздкость - твердое" юпровоздается резким уменьшением электропроводности, которое »бьясшшт уменьшением подвижности ассоциатов - носителей заряда.

Синтез а исследование высших карбоксилатов других металлов временной валентности, а тзкпе установление взаимосвязи мезщу троением карбоксилатных комплексов и их антистатической актив-остью в диэлектрических органических кидкостях позволяет полу-ить дополнительные сведения о механизме антистатического дейст-ия с участием ¡лолекулярно-ионных ассоциатов.

Во втором разделе главы изложены основные представления о еханизмах проводимости в твердых диэлектриках, включая феноме-ологическое описание их. -

Механизм действия ПАВ-антистатиков основан на адсорбции паги из атмосферы и образовании яа поверхности полжара тонкого"'" эоводящего слоя. Эффект, аналогичный действии ПАВ-антистатиков, ?гет быть достигнут' путем химической или физической обработки

полимеров. Введение з иолпмери наполнителей иле КПЗ прпзоднт к увеличению проводимости полимерных диэлектриков за счет образования непрерывна проводящих структур, которые могут образовываться различными путями. Приводится описание разл;гчних методов создания таких структур.

Наиболее сложным является выяснение механизма антистатического эффекта в растворах с высокой вязкостью. "окду тем особен-вэстью ряда технологических процессов переработка полимерных материалов является применение вязких растворов, которые загустевают по мере испарения растворителя. Характер зависимостей логарифма электрического сопрот::влэЕ1я (ф /? ) затвердеващего слоя растзора полимера от содержания полимера (Спол) свидетельствует о сложном механизме антистатического эффекта. Сдесь, по-вцдимо-му, реализуется несколько механизмов. 3 области нпзкга концентраций (до 25^ масс) проявляется действие механизма с участием ыолекулярзо-иокных аосоциатоз: подвижность ионов не ограничена, что обеспечивает достаточно высокие значения электропроводности. При у взлете'"'-И концентрации полк.:ера подвитлость ноноз-носителей заряда в растворе уменьшается, ко увеличивается число контактов мезду проводящими областями, образованны:.!:: из полярных компонентов антистатической комзоз]^^ стабилизированными высокой вязкостью системы.

СлояныЗ характер зависимости ф обусловлен, по-

видпмоыу, одновроменной реализацией Есех указанных выше механизмов антистатического эффекта в данной системе. Наличие различных механизмов необходимо учитывать при создании антистатических препаратов для растворов наполяргкх полимеров.

_. Третья глота посвящена обоснованию выбора объектов и методов исследования, а таг~.е приводятся данные эксиоримснталыюго

сследозанпя.

3 соответствие с постазлешк.л задачами в качестве объектов сследозандя била пибрспн с::сгс:.П1 - кпдкне, вязкие и твердые, в эторно вводятся антпстатэтеаде добавки. Гпдкая система пред-гавляет собой чистый растзоритель с иззестными электрофизичэс-щя: свойствами, вязгля система - раствор полимера известной энцеитрацил з растворителе, а также слой раствора полимера из-:ня;здейся концентрации. Для практическое реализации антистати-зс:;ой запгггы с помощью элективных антистатиков был изучен ряд ;хнолоп:чсск::х процсссоз, где существуют указанные системы: :сепр"лготозлеп;:о л клесппсг.г.зка, силпг.окпзпрозанив бумаги, по-•ченно полпграТтасской фольги, плиТовакие древес!шх плит. 3 пе-¡члсленних процессах просматриваются аналогии, связанные с нане-•нием полимерного покрытая на плопг/п основу. В связи с этим ;нные процессы являются объектами изучения и проверки реализа-н предложенных механизмов антистатического действия препаратов композиций.

3 качестве метода синтеза высшз карбоксялатов переходных таллоз бил применен метод прямого электролиза, который облада-рядом суцестзэнгаос прсггмущестз. ¡Детод является примером эколо-чески безопасного процесса и достаточно прост в аппаратурном ормленпл. Карбоксплзтн, полученные по этому методу, не содер-т з своем составе координированной кислоты, что существенно витает гас антистатическую активность.

Для исследовашгя связи мезду строением Ж антистатическими эйствами высших карбоксилатоз были выбраны соединения металлов реходной валентности: хрома, никеля и меда - и высших яярных ?лот (пальмитиновой, олеиновой, стеариновой и миристиновой).

3 качество полимера для спнтеса антистатической композиции

-для вязко? &зы бкл выбран промызленно достушпгй сополимер 2-ме-тгаг^-шаыширпддна к бутадиена СКМЗП-15АРК (далее С1С.Ш).

В качестве модельной системы для исследования антистатических свойств комплексов СКМВП с высшими карбоксила тами хрома (Е) и никеля (П) в вязкой среде попользовали растворы КК различной концентрации в бензине БР-1.

Объектом для изучения свойств комплексов простых полиэфиров являются комплексы ПЭГ с тиоциакатом калия.

Из отходов производства электролитических конденсаторов была получена эффективная антистатическая композ::ция для слиСовалЬ' ной ленты на основе комплексов ПЭГ.

Полученные карбоксилаты и их комплексы, а также ко!.'люксы ПЭГ с тпоцианатом исследовали методами ИК спектроскопии,злектро-прозодности, элементного и тер.мтчоского анализов.

Для оценки антистатических свойств препаратов в гидких диэлектриках использовалась оригинальная методпгл определения концентрационной зависимости растворов препаратов, в которой применяется кон^.';<тометрический датчик с двумя платиновыми электрода-ш (10x10 ил) в стеклянном корнусо-, позво^шдем менять концентрацию антистатического препарата в растворе, не извлекая образец из ячейки. Такая методика даст результаты, практически совпадаэ-щие с данными, полученными с тгомояью трехэлектродной ячейки с охранным кольцом, традиционно применяемой дгл измерений электрического сопротивления щчд диэлектриков. К преимуществам разработанной методики следует отнести быстроту и удобство проведения измерений и герметичность ячейки.

Для оценка антистатических свойств высыхащих клеевых слоев использовали дьухэлектроднуо ячейку поверхностного типа. Образец клея наносили в виде штриха и измеряли К образца в процессе вы-

кханття слоя. Содержание полимера з раствора определяли грази-етрпчески. Антистатический эффект оценивали, сравнивая заниси-

ез него, определеннее в одинаковых условиях.

Четвертая и пятая главк работы посвящены исследовании войств полученных карбоксилатов хрома (И), никеля (П) г меда I), их комплексов и полимерных композиций и установлении связи зпду строением полученных препаратов и композиций и их антиста-гческой гктивностьп.

Результата элег.энтпого анализа выспих карбоксилатов, а так-з возмогшие составы псследозанных соединений, предложенные с •етом данных Ж спектроскопии и термического анализа, представши в табл. 1.3 табл. 2 приведено отнесение полос поглощения ИК гектров получениях продуктов.

Полученные результаты даит основания полагать, что соедпне-и не содержат з сзоем состазе координированной кислоты, а С00->уппы в высших карбоксилатах хрома (Ш) и никеля (П) тлеют биден-,тный характер координации: мостпковый или хелатный. В ряда слу-ев в карбоксилатах присутствуют группы

створоз полученных карбоксилатов показало, что они более эффек-вны, чем препараты АСП-1 и АСП-2, применяемые в настоящее вре-. Высшие глрбоксгоаты меди плохо растворяются в неполярных ернических растворителях, поэтому в работе исследованы препараты ома (3f) и никеля (2+).

При введении карбоксилатов в растворы полимеров (НК, СКЕНВ-А, Г) препараты теряют антистатическую эффективность при Спол >" -30$ масс.

Эти данные свидетельствуют в пользу механизма агтизтатичес-

ости

для слоев с антистатическим препаратом и

Изучение концентрационных зависимостей

Таблица I

Результаты элементного анализа и вероятный состав карбксилатов Сг (Ш), М (П), Си (П), полученных прямым электрохимическим синтезом

Продукт Вероятный состав Me S С, % И, % MerR

Стсашт нтселя (препарат I) МО/?<-2НгО 12,73 63,86 8,97 1:1,33

Миристат никеля (препарат 2) 19,05 55,72 9,76 •1:0,98

Олеат нжеля (препарат 3) МЖ-оМ-гИгС 11,76 55,30 8,50 1:1,3

Пальмитат 1гикеля (препарат 4) M<ORe-sHzO 12,70 61,00 10,40 ' 1:1,5

Ниристат меди (препарат 5). 17,40 62,66 9,99 1:1,37

Стеарат меди (препарат 6) Си А • И20 9,53 64,79 10,-36 1:2,0

Пальмитат меди (препарат 7) Олеат хрома, (препарат 8) Пальмитат хрома (препарат 90 Cus0A • йгО 6LO(OHX-H40 IE ,68 6,80 9,80 60,36 62,30 61,80 9,84 9,33 10,50 1:1,2 1:2,25 1:1,5

* ft -СЖА - для стеаратов; R = С)еИ210г - для пальмитаtod; R ~CaHi}Dz -

для олеатов; R = - для миристатов.

Характерные полосы поглощения в ИК спектрах высших карбоксилатов Cr (Ш), tii (П), Си (П)

\о0 ioo ^£,0 ^ )оЦ Х<-0Ц he-0

Продукт

Стеарат никеля 1420 1565 S5 - 3025

(препарат I) 1470 145 3615

Мирнстат нике, (препарат 2)

ля 1415 1555 80-120 - - 3000 - 6X5

1475 1585 140-170 3670

Олеат никеля 1423 1615 140 1740 - 3150

(препарат 3) 1475 1 92 3650

Пальмитат никеля (препарат 4)

Миристат меди (препарат 5)

Стеарат меди (препарат 6)

Пальмитат меда (препарат 7)

Олеат хрома (препарат 8)

(препарат

1420 1470 1562 92 142 - — 3050 3600 — —

1422 1445 1465 1582 117 137 160 — — - — -

1455 1475 1595 120 140 - - 3200 3700 - 630

1455 1475 1595 120 140 - - 3200 3680 - 670

1450 1545 95 1708 3655 3100 3600 1065 550

1450 1570 120 - 3630 3150 3600 1065 1165 545 650

кого действия карбоксилатов в диэлектрической яидкости, сасзан-ного с образованием достаточно подвпнкых молекулярно-иошшх ас! циатов, являщихся носителями заряда. По море увеличения конце! трац:ш карбоксилата в растворе происходя увеличение размера ас социатоз - носителей заряда, что вызывает сняяение их подвяннос

вязкость среды, следовательно, подвижность таких носителей уменьшатся и антистатический эффект исчезает.

Образованием молекулярно-иокных ассоциатоз мо.~чо объяснить тушение флюоресценции при уволичешги карбоксилата в раствора (рис. I). При этом резкое изменение характера зависимости интен сизиости излучения флюоресценции совпадает с точкой достижения некоторого критического значения Ст^п » ПР3 котором замедляете

Введение 5-10% (от массы НК) комплексов сополимера с карбо ксилатами никеля в раствор полимера приводит к сохранению антистатического эффекта вплоть до Сдол> 60-70$ (рис. 3). Об образо ганки такого комплекса свидетельствует появление в ИК спектре продукта новой высокочастотной полосы поглощения в области 1620 . В спектре смеси сополимера и олеата присутствует тол ко полоса с максимумом при 1600 см"*, обусловленная наличием пи ридинового кольца. Наибольшую антистатическую активность прояви ли комплексы с соотношением СЛ/ММ] - 8:1. Дальнейшее узолк-челна содержания карбоксилата никеля не приводит к существенном: улучшению антистатических свойств.

Стабилизацию значений И в области Сдол от 15 до 40% моз-ко объяснить сохранением подвижности заряда, которое обусловлен! образованием Путей миграции зарядов в случае образования компле!

ти, и, как следствие, замедление еннгонпя величины

ростом Спгл в высыхаздем слое раствора полимера увеличивается

. изменение величины

I

^ 'УОО

5СС-

§ <ч

о £

зсо-

(0му)

■Н

Но®

„ л

о1!»

«о

е.©

о

0

• о о

0.02

о,аз

0.0«

0,05

-*и>

Рис. I. Зависимость интенсивности излучения флюоресценции* ® от концентрации пальмитата хрома.

?С0

<м

3 й:

<11 I

60 о

400

200

О

О

о

о

о

о о

о

8

9,0 40.0 НО 12,0

Рис. 2. Зависимость интенсивности излучения флюоресценции ^ру пальштата хрома в гептане.

<г

-(О 9 8

¿К0-)

о з

о

• о

®

о

е$

о

о/

«о 0

О о О

о о

о

10

Зо

so

i/o

во

Рис. 3. Зависимости ig Л = в высыхающих слоях

растворов комплексов сополимера зинилпиридшг (СШ.ВП) с олеатом никеля.

ф -"чистый" сополимер 2члетил-5-винилпиридина и бутадиена;

Э - смесь СИС.ЗП с олеатом никеля (без нагревания) с соотношением ] -8:1;

■ О- комплекс СК.ВП с олеатом никеля (после нагревания) с соотношением [.A'J: [ /V; ] -8:1.

а. ,\'о:нно предположить, что ассоппат достаточно легко мигрирует I одного полегания равновесия в другое. Некоторый разброс значи-

ть об образовании проводящих структур в полимерном слое, на рмирозание которых влияют различные факторы.

Вероятно, непрерывность проводящих цепочек не является в ином случае необходимым услозием для увеличения электропровод-сти. Если концентрация проводящих участков (областей) доста-чно велика, то транспорт носителей заряда мезду этими участка-мо~ет осуществляться достаточно эффективно. Уменьшение .те со-нопения Ш : [М] приводит к уменьшению концентрации про-дящих участков, т.о. к тому, что носители заряда при миграции одной проводящей области к другой долгам преодолевать больше проводящие участки, что ведет к увеличению электрического со-этивлекия всей систеш.

По-видимому, механизмы антистатического действия, основан-з на ионной миграции и образовании проводящих структур, не яв-этся взаимоисключающими.

В проводящих областях проводимость монет иметь электронный зактер, а перенос заряда ыеаду проводящими участками ыогэт тдествляться в результате ионной миграции.

При введении в полимерные композиции, содержащие в качестве астатического препарата комплексы сополимера метилвлнзлпиря-:а дополнительного компонента - комплекса ПЗГ с тиоцпанатом шя - происходит заметное уменьшение значения ^ & в области

от 40 до 1С%, в то время как з композициях, содержащих зко комплексы ПЭГ и только комплексы сополимера, такого эф-та не наблюдалось (рис. 4). Изучение свойств комплексов ПЗГ

в области от 15 до 50-70^ мокет свидетельство-

иоцианата калия показало, что при содержании

мол. конформацнонная структура молекулы ПЗГ существенно не нарч шается, а перенос заряда осуществляется благодаря миграции катз онов внутри спиралей ПЗГ. Этот факт подтверждает предположение о механизме проводимости, в котором комплексы ПЗГ выполняет по крайней мере две функции. Во-первых, комплексы ПЗГ способствуй увеличении количества ионов-носителей заряда и, во-вторых, выполняют функцию мостиков для ионной миграции мекду проводящими областями.

Весьма иытересними с точки зрения антистатической защиты процесса шлифования древесных плит оказались сзойства антистаи ческих покрытий из комплаксоз ПЗГ (рис. 5). При небольшой концентрации антистатический агент распределяется неравномерно цр; высыхании растворителя, создавая проводящие области, количеств« контактов мещду которыми и площадь которых увеличиваются с ростом концентрации антистатика. При достинении определенной концентрации образуется сплошная пленочная структура и поэтому дальнейшее увеличение количества наносимого антистатика не приводит к значительному снижению величины ^ .

Таким образом, результаты исследований подтверждают предан локения о наличии разных механизмов антистатического эффекта в средах с изменяющейся вязкостью. В кидкой диэлектрической сред реализуется механизм, связанный с образованием и двияением мол кулярно-ионкых ассоциатов. С увеличением вяз зсти этот мэханиз: не реализуется, о чем свидетельствуют данные по антистатически сзойствам растворов полимеров, в которых в качестве антистатических агентов использовали высшие карбоксплаты хрома (Ш) и ни келя (П). Для систем с высокой вязкостью модно предположить сл. дулций механизм: носители заряда мигрируют по цепи макромолекула, а такшз мегцг/ цепями от одного положения равновесия к друг*

^ Л (Ом)

21

а и {о

о о

о <

<э © ®

о

о О о О о

о

0

5 © ® ф

9 @

Ф

® Ф

ф Ф

Ф

®

о ®

ф

■{О 30 50 10 > 90

Рис. 4. Типичные зависимости ^Я - (Спсл.~) для полимер-композиций на основе ПК, содержащих комплексы ПЗГ. Содержание компонентов в полимерной композиции в % масс.

ЫК СШ: Сг ПЗГ: ГЯСЛ'

10 «■

... л / - 10 2»5

КЪ <¡1*^ ' Ф 10 2,5 0,5

®

И

40

8

®

@

®

®

Ф

®

€

©

®

®

С

комплекс, с ПЭГ]. [КС,у],^

*.5 20 25 30 Рз образцов шлифовальной ленты.

5 Ю

Рис. 5. Зависимости Зотанной комплексами ПЗ£"от количества нанесенного антисаа-зкого препарата: ® - П2Г; ® - комплекс с соотношением ]• [КЗС^] - 24:1; © - комплекс с соотнесением 16:1.

«у.

ПреддовеЕная модель позволяет обоснованно подходить к выбо ру препаратов и создании композиций, обеспэчивалзих антистатическую защиту ряда'процессов переработки полимерных материалов.

Еестач глаза посвящена проведению и результатам опытно-про ышленных испытаний. В главе подробно описаны процессы электризации перерабатываемых материалов в рассматриваемых технологических процессах.

Проверю эффективности антистатической ко:,позиции АЕГ-3, полученной из производственных отходов, прозодилась путем сравнения с препаратом АС-2, который применяется на фабриках в настоящее время. Результаты измерений приведены в табл. 3. Отработан вариант нанесения антистатика на шлифовальную ленту, при ко тором на 20% уменьшается расход абразивного материала.

Таблица 3

Результаты измерения напряженности электростатического поля Е (В/м) при шлифовании древесных шшт, облицованных шпоном ценных пород древесины

Тип антистатика Напряженность электростатического поля Е(В/ь

и способ ■ Режимы измерения

нанесения На холостом ходу При шлифовании В момент отрыва утюяка от ленты

Без антистатика 0,7«1СР 1.5-1СЯ

АС-2, полоса по середине ленты 0,08-1С? 0Д2«1# —

АНГ-3: три полосы 0,5-1С£ 0,8'1СР _

распыление по бумаге 0,2-ИР 0,6 1,5-КР

распыление по абразиву ' ~ 0,08-1С? 0,12 •!(£ 0Д2-1с£

ВЫВОДЫ

1.На основании.литературных и экспериментальных данных редложен качественный механизм антистатического эффекта в слое аствора полимера с изменяющейся вязкостью. Предлонсенная модель бъясняет перенос заряда в растворе с достаточно малой вяэкос-ъю миграцией молекулярно-ионных ассоииатов, а при увеличении язкости - образованием цепочечных проводящих структур, стабили-ированных высокой вязкостью среды.

2. Антистатические препараты на основе высших карбоксилатов ереходных металлов Ср » Ж .Си получены прямым электрохими-еским синтезом. Методами ИК спектроскопии и термического ана-иэа изучены особенности строения 'полученных соединений, в частости, характер координации карбоксильных групп, наличие в их оставе молекул ^0 и координированной кислоты.

3. Антистатические свойства высших карбоксилатов (V, м неполярных органических растворителях исследованы методом

лектропроводности. Показано, что хроматографическая очистка на иликагеле приводит к уменьшению количества координированной ислоты и увеличению антистатической активности.

4. Получены композиционные антистатические препараты на ос-ове комплексов свополимера метилвинилпиридина и бутадиена с оле-тами хрома и никеля, пригодные для придания антистатических войств высоковязким системам. При введении указанных комплексов

раствор НК антистатические свойства раствора сохраняются в процессе высыхания слоя раствора) до содержания полимера в астворе 60-65^ масс.

5. Методом ИК спектроскопии изучена конфорыаиионная струк-ура комплексов ПЗГ с К5С// . Получен эффективный антистатик а основе комплексов ПЭГ с КЗ С А/ . Полученные результаты наря-

ду с изучением электрофизических параметров позволили подтвердить предположение о возможном механизме антистатического эффекта в твердой фазе и особо вязких системах, связанного с обра зованиеы проводящих структур и миграцией ионов-носителой заряда по этим структурам.

6. Получена эффективная антистатическая композиция ка осно ве комплексов ПЭГ с КЗ C/V, синтезированная из производственных отходов.

7. Предложен метод утилизации отходов производства, содержащих этиленгликоль, позволяющий получать эффективную антистати ческу» композицию.

8. Антистатическая композиция, полученная их отходов производства электролитических конденсаторов,- прошла опытную проверк; в качестве поверхностного антистатического препарата для шлифовальных лент на мебельной фабрике №2 НПО "Ленпроектмзбель". Разработан оптимальный способ нанесения антистатической композиции на шлифовальную ленту.

Результаты работы изложены в следующих публикациях:

1. Никонов A.JI., Прозоровская З.Н., Николаева Т.Г., Черникова Н.В. Структура и антистатические свойства пальмитата хрома // Сб. "Проблемы охраны труда".- г. Рубежное, РФ ВМСИ, 1986 г.-С.228-229.

2. Черникова Н.В., Никонов А.Л., Роздин И.А. К вопросу об антистатической защите процессов клеепромаь.:и.- Деп. в ОНИИТЭХШ г.Черкассы, 1989 г.- С.5. -

3. Черникова Н.В., Никонов А.Л., Роздин H.A. Метод утилизации отходов, содержащих полиэтиленгликоль / Сб. "Проблемы исследования и преодоления экологической опасности в промышленном ре-вионе".- г.Кемерово, 1990 г— С.45.