Электропроводящая композиция на основе полиолефина Советский патент 1986 года по МПК C08L23/02 C08K3/04 H01B1/24 

Изобретение относится к электропроводящим полимерньп композициям, в частности к полиолефиновым композициям, применяемым для изготовления экранов высоковольтных силовых кабелей, труб, листов, емкостей, пленок и т.д.

Целью изобретения является шение перерабатьшаемости при сохранении высокой электропроводности полимерных электропроводящих композиций.

Характеристиками технического углерода, которые определяют электропроводящие свойства полимерных композиций, им наполненных, являются пространственный фактор и эффективное удельное объемное электрическое сопротивление..

Пространственный фактор количественно характеризует то непрерьшное проводящее пространство, которое образуют первичные агрегаты технического углерода, распределяясь в объе- ме полимера, Пространственньй фактор определяется совокупностью основных физико-химических показателей технического углерода и вычисляется как тангенс угла наклона зависимости PJT FV Eg;K порошка технического углерода в интервале относительных объемов 0,125-0,300 (где к - относительный объем порошка технического углерода).

При фиксированном значении эффективного объемного электрического сопротивления технический углерод с меньшей величиной пространственного фактора придает полимерной композиции при том же наполнении более высокий уровень электропроводности.

Эффективным удельньпу объемным электрическим сопротивлением технического углерода ( Р, ) является удельное объемное электрическое сопротивление порошка технического углерода при относительном объеме, рав .ном 1,0. Количественно эффективное объемное электрическое сопротивление технического уг лерода определяется отрезком, отсекаемым на оси ординат линейной зависимостью fg/v-Pgt i построенной в интервале относительных объемов 0,125-0,300, при ее экстраполяции к относительному объему 1,0.

Технический углерод получают следующим образом. Берут смесь антраце

219610 2

нового масла с зеленым маслом в соотношении 80:20 при расходе 800 кг/ч . в качестве топлива - пропан-бутано- вую фракцию газов нефтепереработки

5 при расходе 50 , а в качестве кислородсодержащего газа - атмосферный воздух при расходе 3200 . Поток продуктов сгорания топлива получают путем подачи топливного

10 газа в поток воздуха, подаваемого на горение.

Сырье подают в зону пиролиза при 1500°С в распыленном состоянии, что приводит к образованию конусоtS образного аксиального потока сырья. Первьй и второй потоки воздуха и по- ток продуктов сгорания топлива подают коаксиально с сырьем. При этом при времени выдержки сажи в каме20 ре реакции 0,07 с и времени выдержки сажи после .сушки при в те - чение 1 ч получают сажу с пространственным фактором 3,3 и эффективным удельным электросопротивлением

25 3,5-10 Ом-м.

Сравнительная характеристика известного и предлагаемого технического углерода приведена в табл.1.

В качестве полиолефина электро30 проводящей композиции могут быть использованы полиэтилен, полипропилен, сополимер этилена с винил- ацетатом, сополимер этилена с пропиленом, смеси этих полимеров.

35 В качестве полимерной добавки могут быть использованы синтетические каучуки, дивинилстирольньй и изопренстирольный термоэластопласты, а также полиолефины.

40 В качестве термостабилизатора могут быть использованы диафен НН, фосфит П-24, фенил-| -нафтш1амин, ионол, трис-5..-цианэтилфосфин и др. Полимерная композиция может быть

45 получена путем смешения компонентов при повышенной температуре, например, на вальцах, в смесителях тяжелого типа, в высокоскоростных смесителях с последующей грануляцией.

50 Пример 1 (известная композиция) . 44,9 мас.% полиэтилена низкой плотности марки 10803-020 смешивают на вальцах при 140 t5 С с 25 мол.% полиизобутилена П-118,

55 0,1 мас.% диафена НН, 30% технического углерода с коэффициентом шероховатости Кщ 1 ,5, Р 4, я пространственным фактором ,15.

Композиция имеет разрушающее напряжение при растяжении (. 6р ) 9,3 мН/м, относительное удлинение при разрьше ( ) 100%, удельное объемное электросопротивление ( Ру) 2, Ом-м, показатель текучести расплава (ПТР) при грузе 5 кг 0,03 г/10 мин.

Пример 2, Выполняют по примеру 1 .

Состав и свойства композиций приведены в табл.2.

Как видно из табл.2, коэффициент шероховатости технического углерода не имеет решающего значения nprf определении свойств получаемой композиции (примеры 1и2, 5.и6, 8и9) Так, например, технический углерод марки КГО-300 имеет коэффициент шероховатости более 3. При этом композиция, наполненная этим углеродом характеризуется чрезвычайно высоким электросопротивлением р плохой перерабатываемостью, ПТР 0,2 г/10 мин (пример 10).

Технический углерод с одним и тем же коэффициентом шероховатости, но обладающий различными р и П, сообщает электропроводящим композициям различные свойства (примеры 5 и 6, 8 и 9).

При одинаковом значении пространственного фактора технический углерод, имеющий меньшее значение р , придает электропроводящим композициям при той же степени наполнения более высокую электропроводность, (разница составляет три порядка) и лучшую перерабатываемость (примеры 8 и 9). В то же время композиция, со держащая такое же количество углерода с ,55 (больше 3,5), обладает

2196104

низкими физико-механическими свойствами, так как относительное удлинение при разрыве равно 10% (пример 8),

Таким образом, предлагаемая ком- 5 позиция сочетает в себе хорошие физико-механические, электрические свойства с улучшенной способностью к переработке (ПТР увеличивается от 2 до 10 раз, примеры 5 и 6, 1 и 2).

to

Таблица 1

15

Удельная внеш- 20 няя поверхность,

.

Удельная адсорбционная поверх- 25 ность,

Адсорбция дибутил фталата, мл/100 г

30 рН водной суспензии

35

Пространственный фактор

Эффективное

удельное объемное электрическое сопротивление, 40

4,ЫО 3,5-10

о in D

nA

СЧ - о

о

о ю ш - о

(М

1Л N

U1 f4

ts «(«а

n СП

3

I

t4

Л)

Н

о

о бл

in - 1Л

f

m

in

О о

- (N

о

g т

I (Р гЛ

t

BS

t, S

3«|

гч СП ю 3 - v Я О