СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СШИВНОГО КАБЕЛЬНОГО ПОЛИЭТИЛЕНА Российский патент 2005 года по МПК C08J3/28 C08L23/06 

Изобретение относится к композициям на основе полиэтилена, используемым для изоляционных покрытий проводов и кабелей, в кабельной промышленности и при производстве полимерных изделий.

Известно, что под влиянием радиации, электронного и гамма-облучения происходит деструкция и сшивка полимерных макромолекул.

Известен способ воздействия электрического поля, температуры, рентгеновского и гамма-излучения на пропилен [1]. Показано, что действие электрического поля приводит к деструкции макромолекул, увеличивающейся с повышением напряженности электрического поля.

Известен способ обработки лигносульфоната [2]. Облучение лигносульфоната в виде порошка плутонийбериллиевым источником при активности плутония 2,6 Кюри приводит к получению продукта с молекулярной массой ниже 4000.

Недостатком такого способа для промышленного использования является сложность работы с радиоактивными элементами и большая длительность обработки образцов.

Известен способ обработки лигнинсодержащих полимеров [3]. Образцы представляли собой пленки толщиной 260 мкм, металлизированные с одной стороны. Высокое напряжение прикладывалось к игольчатым электродам с радиусом иглы 2,5 мкм, отстоящим от неметаллизированной поверхности на 1 мкм. Результаты испытаний статистически обрабатывались на основе двухпараметрического распределения Вейбула. В результате действия частичных разрядов происходит разрыв С-С связей и снижение молекулярной массы полимера.

Недостатком способа является то, что он предназначен для использования в целлюлозно-бумажной и гидролизной промышленности и используется для деструкции полимеров электрическим разрядом.

Известен способ обработки стирольных полимеров внешними частичными разрядами [4], в котором образец помещают между игольчатыми электродами, к которым прикладывалось высокое напряжение.

Недостатком способа является то, что большая толщина образца и близость положения коронирующих электродов к поверхности образца затрудняют возможность использования способа для обработки гранулированных полимеров в кабельной промышленности. Кроме того, рассмотренный способ не вызывает ценный эффект сшивания полимерного кабельного изоляционного материала.

Ближайшим аналогом является способ получения термоусаживающихся изделий из радиационно-сшитого полиэтилена [5], включающий облучение формованных полиэтиленовых заготовок в герметичном контейнере в атмосфере инертного газа с последующим их деформированием (растяжением или раздуванием) при повышенных температурах и охлаждением в ориентированном состоянии, гамма-облучение полиэтиленовых заготовок проводят в смеси инертного газа с ацетиленом при парциальном давлении ацетилена в контейнере 10-150 кПа до поглощенных доз 20-40 кГр.

Недостатком известного способа является то, что он создает высокую опасность облучения обслуживающего персонала проникающим ионизирующим излучением; метод предназначен для получения формованных термоусаживающихся полиэтиленовых заготовок и не может быть использован для массового получения сшивающегося кабельного полиэтилена в заводских условиях.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа, позволяющего получить сшивающийся кабельный полиэтилен достаточно простым, безопасным, промышленно применимым способом.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения сшивного кабельного полиэтилена путем обработки полимера высоким переменным напряжением в газовой среде в качестве переменного напряжения используют электрический газовый барьерный разряд, а обработку ведут в стеклянном реакторе в бескислородной газовой среде. В результате обработки электрическим барьерным газовым разрядом получают полиэтилен, способный сшиваться.

Способ осуществляется следующим образом.

На чертеже показана схема реактора для обработки гранулированного кабельного полиэтилена в поле барьерного электрического газового разряда. Где 1 - цилиндр из кварцевого стекла; 2 - металлический высоковольтный электрод; 3 - металлический заземляемый шнек для перемешивания облучаемых гранул; 4 - гранулированный кабельный полиэтилен; 5 - металлические пробки. ИВН - источник высокого переменного напряжения

Гранулированный ПЭ “производство з-д Полимеров АНХК” помещают в стеклянный реактор 1 с толщиной стенки 5 мм, на внешнюю стенку которого нанесен проводящий металлический электрод 2, на который в дальнейшем будет подаваться высокое переменное напряжение. В центральной части стеклянного реактора располагается заземленный металлический шнек 3, служащий одновременно для перемешивания обрабатываемых барьерным разрядом гранул полиэтилена и в качестве второго заземленного электрода. Высокое переменное напряжение 40 кВ прикладывается к высоковольтному электроду.

Внутрь стеклянного реактора, через металлическую пробку 5 подается газ-носитель аргон, под атмосферным давлением или немного выше атмосферного.

Обработку кабельного полиэтилена производят в течение 1 мин, 10 мин, 20 мин и 0,5 часа. Обработанный в электрическом газовом барьерном разряде полиэтилен подвергают сшиванию в воде при температуре 100°С в течение 8 часов.

Степень сшивания полиэтилена определяют методом растворения в горячем параксилоле с использованием обратного холодильника [6]. Результаты испытаний представлены в таблице 1.

Таблица 1.
Результаты обработки кабельного полиэтилена в газовом барьерном разрядеВремя обработки, мин.1102030Степень сшивки, %5406065

Из результатов определения степени сшивания обработанного в электрическом барьерном газовом разряде полиэтилена видно, что степень его сшивания монотонно увеличивается с увеличением времени обработки. Наиболее эффективное время обработки по данным табл.1 составляет 30 мин.

Источники информации, принятые во внимание

1. Салина А.Г., Иеле И.И., Бойцов А.А., Будтов В.П. Воздействие электрического поля, температуры, рентгеновского и гамма-излучений на молекулярно-массовое распределение полипропиленового диэлектрика. Современные проблемы электрофизики ОКБ “Новик”.- СПб, 1992, с.136-146.

2. Новикова Л.Н., Островская P.M., Потекина Е.М. Закономерности мутагенной активности лигнинсодержащих веществ для байкальских эндемичных моллюсков. Оценка состояния водных и наземных экологических систем. Экологические проблемы Прибайкалья. - Новосибирск, ВО “Наука”, Сибирская издательская фирма, 1994, с.97-102.

3. Новикова Л.Н., Островская P.M., Новиков Г.К., Кожова О.М. Способ обработки лигнинсодержащих полимеров. Патент РФ №2114873, БИ №19, 10.07.98.

4. Gustagsson A., Gedde U.W. Электрическая деградация стирольных полимеров. JEEE Ann Rept-Piscatway. №1, 1991, р.262-267 (прототип).

5. Заявка РФ №2000127928, C 08 L 23/06, C 08 J 3/28, 2002 г. (прототип).

6. Композиции полиэтилена высокого давления силанольносшивающиеся для изоляции силовых кабелей. Технические условия ТУ 301-05-184-92.

Изобретение относится к композициям на основе полиэтилена, используемым для изоляционных покрытий проводов и кабелей, в кабельной промышленности и при производстве полимерных изделий. Способ включает обработку гранулированного полиэтилена электрическим газовым барьерным разрядным в стеклянном реакторе в бескислородной среде. Технический результат достигается тем, что получают сшивающийся кабельный полиэтилен простым и безопасным способом. 1 табл., 1 ил.

Способ получения сшивного кабельного полиэтилена путем обработки полимера высоким переменным напряжением в газовой среде, отличающийся тем, что в качестве переменного напряжения используют электрический газовый барьерный разряд, а обработку ведут в стеклянном реакторе в бескислородной газовой среде.