Способ получения электропроводящей полимерной композиции Советский патент 1983 года по МПК C08J3/22 

эо

4ib

:

Изобретение огносигся к технологии переработки пластмасс и может быть использовано для получения электропровоцящих изделий из полимеров с целью их металлизации и для получения материала обладающего антистатическими свойствами.

Для изготовления электропроводящего полимерного материала применяют композиции, включающие в качестве основных ингредиентов сажу, обеспечивающую электропроводность композиции, и два или более полимерных компонента. При этом выщеперечисленные компоненты, напри- мер полиэтилен и синтетический научук, смещивают одновременно посредством вальцевания, экструдированием либо в смесигелях иной конструкции (l

Однако известные способы получения сажесодержащих композиций на основе смесей полимеров не позволяют получить высоких значений электропроводности при малом (менее 2О%) содержании сажи.

Наиболее близким к предлагаемому п технической сущности л достигаемому результату является способ получения электропроводящей полимерной композиции на основе сажи и смеси двух термопластов - полиэтилена и бутадиенстирольного термопласта либо полиэтилена и полиизобутилена (композиция содержит также стабилизаторы в количестве менее 0,3%), согласно которому смещение всех ингредиентов производят одновременно в смесителе типа Бэнбери при 155° С 2J .

Ойнако данный способ смещения дает возможность получить значение удельного объемного электросопротивления ( ру ) 9-10 Омсм при 15% содержания печной сажи и 2-10 - Ом-см при 25% ацетиленовой сажи, что не позволяет отнести эти композиции к высокопроводящим полимерным материалам. Использование таких композиций возможно толь- ко в виде антистатических материалов, причем с невысокими параметрами, поскольку для них р должно находиться в пределах 10 - 10 Ом-см. Более высоких значений электропроводности можно достичь увеличением концентрации сажи. Однако больщое содержание сажи увеличивает вязкость расплава композиции, что затрудняет или делает невозможным получение изделий методами экструзии или лигья под давлением. Большой процент содержания сажи резко снижает разрывную и изгибную прочность.

а также величину относительного удлинения. Таким, образом, ухудшаются перераба тываемость и механические характеристики материала.

Цель изобретения - повышение электропроводности композиции.

Поставленная Цель достигается тем, что согласно способу получения электропроводящей полймернрй композиции, включающему смешение двух термопластов и сажи, сначала сажу смешивают с расплавом термопласта, имеющего меньшую вязкость, в весовом соотношении 20-5.0 : 50-80, а затем полученный свеженаполненный компонент смешивают с вторым термоплас.том, взятым в таком количестве, чтобы концентрация сажи в композиции составила 5-20 вес.%.

На первом этапе сажу механически

перемешивают с одним из полимерных компонентов композиции (а именно с тем, расплав которого о.бладает меньшей вязкостью) затем эту смесь пропускают через экструдер, где ймесь плавится и в расплавленном состоянии перемешивается. На выходе экструдера получают твердый саженаполненный компонент, который на втором этапе смещивают с вторым полимерным компонентом и экструдируюг.

0 Разбавление вторым компонентом ведут до требуемой концентрации сажи, рассчитанной на весь объем композиции.

Значительной величины электропроводности при этом достигают за счет нерав-

5 номерного распределения сажи в композиции. Причиной такого распределения является микрогетерогенная структура полимерной смеси, т.е. состоящая из чередующихся микрообластей одного и другого

0 термодинамически несовместимых полимерных компонентов композиции. Прецла аемый способ введения приводит к тому, что сажа находится преимущественно в микрообластях того компонента компози-

5 ции, в который она вводится первоначально, а также на границе между микрооб- ластями компонентов, образуя трехмерную непрерывную структуру. Локальная концентрация сажи в этих областях зна-

п чительно выще, чем рассчитанная на весь объем композиции, что и обеспечивает высокую электропроводность. П р и м е р 1. Получают электропро- . водящую композицию на основе полиамида 12 (П12), сополимера акрилонитрипа, бутадиена, стирола (АБС) и печной сажи ПМ-100.

Сажу в количестве 30 вес.% смешивают с менее вязким компонентом порошкообразным П 12 (7О вес.%). Механическую смесь ппавяг и перемешива. юг в лабораторном эксгрудере при 25О С Полученный твердый саженаполненный экструцат П12 дробят до порошкообразного состояния и смешивают с вторым полимерным компонентом - АБС цо содержания сажи 10% в одном случае, 15 - в другом и 20 - в третьем при расчете на всю композицию. Каждую из этих сме- сей затем повторно экструдируюг при . , Соотношения компонентов для этих трех композиций приведена в табл. 1. (Предлагаемый способ в дальнейшем обоз начается как способ ). Для сравнения получают композиции с таким же содержанием сажи при одновременном совмещении всех трех компонентов {П12, АБС и с;ажа). Сажу механически перемешивают сразу с двумя порошкообразными полимертыми компонентами, затем механические смеси экструдируют при . Соогношения компонентов для таких композиций указаны в табл. 1 (извесг ный способ обозначается в дальнейшем как способ II)., . П р и м е р -2 . Получают электропроводящую композицию на основе полиэтилена низкой плотности (ПЭ), поли- {оксиметилена (ПОМ) и печной сажи П У1-1ОО Сажу в количестве 20 вес.% смешивают с порошкообразным ПОМ (8О вес.%). Механическую смесь экструдируют в лабораторном эксгрудере при 185 С. Полученный саженаполненный экстр даг полиоксиметилена пробят до порошкообразного состояния и смешивают с вторым полимерным компонентом - ПЭ до содержания сажи 6% в одном случае, 8 во втором и 15 - в третьем при рас- чеге на всю композицию. Эти механическиe смеси затем экструдирзпот при 185 С. Соотношения компонентов для всех в табл. 1 I. трех случаев пршедены (способ 1). Таблица 1 .

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ v ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕЙ ПОЛИМЕРНОЙ КОМПОЗИЦИИ, включающий смешение авух термопластов и сажи, о г л и ч а ю ш и и с я тем, что, с иэлью повыше ния электропровопности композиции, чала сажу смешивают с расплавом пласта, имеющего меньшую вязкость, v весовом соотношении 2О-5О:50-8О, затем полученный саженапопненный ком : понент смешивают с вторым термопластом, взятым в таком количестве, чтобы KOHIцентрация сажи в компози.оии состави1 ла 5-20 вес.%.

П12-сажа

АБС-П12сажа

АБС-П12сажа

ПЭ-ПОМ1 1 1 сажа

70-ЗО

30

5О-35-15

33,3-46,7-20

45-45-10 42,5-42,5-15

80-20

70-24-6

6 8 15 60-32-8 25-60-15

ПЭ-ПОМсажаП

П8

Прогогип

ПЭ-БСТЭсажа-добавки П

сажа-добавки II

Для сравнения получаюг композиции с содержанием сажи 6 и 8% при одновременном совмещении всех трех компо- ненгов (ПЭ, ПОМ и сажа). Сажу переме- шиваюг сразу с двумя порошкообразными полимерными компонентами, затем механические смеси экструдируют при 185 С. Соотношения компонентов для композиций указаны в табл. 1 (способ П).30

В качестве представигелей классов термопластов - полиолефинов, полиамиТемпература, о С:, . .

- - , ( 43-72)180-,210

240-270 (ТУ-6-О5-081-145-72)240-270

. (ТУ-6 5-1587-74).. 195-215

(ГОСТ 16337-70)150-19О Наиболее приемлемые сочетания компонентов ПЭ-ПОМ и П12-АБС. Совмещать ПОМ и П12 не представляется воз можным, так как при температуре переработки полиамида ПОМ разлагается. Пр смешивании ПЭ с П12и АБС полученны образны расслаиваются и не обладают удовлетворительными физико-механическими свойствами. Расслаивание происходит и при совмещении АБС с ПОМ. Таки образом, приведенные сочетания компонентов являются оптимальными. Вязкость полимерных компонентов композиций определяют на капиллярном вискозиметре МВ-2 в атмосфере инертного газа при напряжении сдвига, 4-10 Па, и температуре, равной температуре переработки. Значения вяз-i костей равны

70-24-6 6О-32-8

5 4,8-20-25-0,2

дов, стирольных сополимеров и сополимеров формальдегида с диоксоланом выбраны соответственно полиэтилен низкой плотности (ПЭ), полиамид 12 (012), сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола (АБС), а также полиоксиметилен (ПОМ). Сочетание компонентов выбрано исходя из возможности по:лучения материала с приемлемыми физико-механическими свойствами и кэ температур их переработки, которые составляют Температура из- Значение Компоненмерения вязко- вязкости ты сти, - ПаС 2,82-10 5,62-10.. 1 7,91- 10 4,46МО Для измерения электросопротивления иэ экструдата получают пленки толщиной f 0,5 мм путем горйчего прессования при 50 кг/см между обкладками из алюминиевой фольги. Обкладки не отделяют от пленки, и они служат а качестве припрессованных электродов.

51О148436

Технические преимущества предлагас -в 8-10 раз. Как слецуег из габл. 2,

, мого изобретения по сравнению с извест- р композиций ПЭ-ПОМ с 5-8% сажи, ным вицны .из габл. 2 и заключаются в

достижении гораздо меньших значений

электросопротивления при гаком же соцер-5 известным способом (П). Удельное жании сажи.

Так, если известный способ (П) цаег для композиции ПЭ-БСТЭ-15% сажи значение 10 Ом.см, то предлагаемый образом, предлагаемый способ (1) способ (1) ader для композиции ПЭ-ПОМ-позволяет достичь значигельного сниже- 15% сажи значение ру 1,1 «10 Ом.см,ния электросопротивления композиции без г.е. элекгросопрогивление сни авгсяувеличения содержания сажи.

б ли ц а 2 полненных композиций.

полученных преалагаемым способом (1),

л и

в 1О -10 раза ниже, чем полученных

электросопротивление композиции на основе АБС-П12 с 10% сажи, полученной преалагаемым способом, в НО раз ниже; чем полученный, известным способом. Та-

Удельное объемное электросопро-. гивление РУ/ , Ом «см, для сажена