Способ получения сшиваемой композиции на основе полиэтилена Советский патент 1991 года по МПК C08J3/28 C08L23/06 

Изобретение относится к способу получения с помощью прививки силано- вого соединения сшиваемых влагой термопластов, таких как олефиновые полимеры или сополимеры, используемые преимущественно для изоляции кабелей, производства труб, лент, листов, пленок и т.п.

Известен способ получения сшиваемых полиолефинов путем прививки алкоксисилановых соединении и сшивки в присутствии влаги П1.

Согласно этому способу для производства сшитых экструзионных изделий в экструдер дозируют гидроличируемое ненасыщенное вещество класса силана, органическую перекись, катализатор конденсации силана в виде раствора в силане и сшиваемой полиолефин, причем жидкие компоненты вводят в материальный цилиндр экструдера, а порошкообразными опудривают гранулы полимера или добавляют при его грануляции. Гомогенизируют смесь в экструдере со шнеком специальной конфигурации, обеспечиваюпц-ш стабильное течение расплава в переходных зонах, и экструдируют изделие с последующей сшивкой его под действием штаги при температуре, ниже температуры разложения привитого сополимера.

Недостатком данного способа является применение в качестве сшиваемого агента относительно бопьшого количества перекиси, которая вызывает лишь локальные сшивки (при уменьшении- его содержания), либо радикальную сыивку в цилиндре экстр леря (при больном содержании).

05

со

00

4ь 1C

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и постигаемому результату является способ получения сшиваемой композиции на основе полиэтилена путем смешения полиэтилена с алкен()-триалкокси(С1-С4.)- силаном и целевыми добавками, прививки силана в экструдере при 160-250°С и сшивки под действием влаги. Предварительное смешение полиэтилена, алкилтриалкоксисилана и органической перекиси проводят при 60-100°С в течение 3-2 мин в смесителе при скорости вращения мешалки 500-3000 об/мин 2 Недостатками способа являются применение для получения качественных изделий относительно больших количеств перекиси, что вызывает предварительное сшивание в материаЛьном цилиндре экструдера, а также использование для достижения гомогенного распределения перекиси и силана смесителя, что усложняет процесс и понижает его производительность.

Цель изобретения - упрощение процесса, экономия перекиси и улучшение механических свойств композиции.

Цель достигается тем, что в способе получения сшиваемой композиции на основе полиэтилена смешения полиэтилена с алкен()-триалкокси- (Ct-C.4)-силаном, прививки силана в экструдере при 160-250°С и сшивки под действием влаги, прививку алкен- триалкоксисилана к полиэтилену осуществляют акустической обработкой расплава в экструдере в режиме кавитации при удельной энергии обработки Юу-106 дж/кг.

-Способ осуществляют следующим образом.

В экструдер с температурй выходной зоны цилиндра в диапазоне 160- 250°С подают полиэтилен, соответствующее количество алкентриэтоксиси- лана, катализатор перекиси. Гомогенизацию осуществляют непосредственно в материальном цилиндре экструдер В головке экструдера перед ее формующей частью расплав подвергают акустической обработке в режиме кавитации полимерного материала.

Режим акустической кавитации полимеров определяется удельной энергией Ей, поглощаемой единицей массы полимера: RU IF/Q, где I - интенсивность ультразвуковой обработки (удельная мощность); F - площадь

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

излучения; Q - массовый расход материала.

Для полиолефинов Ей лежит в пределах 105 дж/кг Ей с Ю6 дж/кг. ,. Нижний предел определяется наступлением акустической кавитации полиэтилена, верхний - чрезмерной деструкцией полимера.

Пример 1. Композицию готовят на основе полиэтилена низкой плотности (ПЭНП). Одновременно с ПЭНП в экструдер дозируют на 1 кг ПЭНП 30 кг алкентриэтоксисилана, 1 кг ди- этилоловодикаприлата в качестве катализатора. Концентрацию перекиси бен- зоила варьируют в пределах 0-2 г. Расплав композиции обрабатывают акустическими колебаниями различной энергии, вызывающими кавитацию расплава в формующей зоне экструдера. Температура в выходной зоне экструдера 170°С. На выходе из экструдера получают изделие в виде стержня. Полученные прутки помещают на 4 ч в кипящую воду. Анализируют содержание нерастворимой гель-фракции, определяют прочность при растяжении, удлинение при разрыве.

Результаты измерений сведены в табл. 1 и 2.

Пример 2. Композицию готовят на основе полиэтилена высокой плотности (ПЭВП). Одновременно с ПЭВП в экструдер дозируют на 1 кг ГОВП 30 г алкентриэтоксисилана, 1 г диэти- ловодикаприлата в качестве катализатора. Расплав композиции обрабатывают акустическими колебаниями различной энергии, вызывающими кавитацию расплава в формующей зоне экструдера . Температура в выходной зоне экструдера 200°С. На выходе из экструдера получают изделие в виде стержня. Затем полученные прутки помещают на 4 ч в кипящую воду и анализируют содержание нерастворимой гель-фракции.

Результаты измерений сведены в табл. 3.

Как видно из табл. 1-3 изделия, получаемые по предлагаемому способу при уменьшенном количестве перекиси или без нее, имеют аналогичные с известным способом физико-механические свойства, а в ряде случаев их превышают .

516

Использование предлагаемого способа получения сшиваемых полиолефинов обеспечивает возможность получения сшитых изделий из полиэтилена при уменьшенном количестве перекиси, .поступающей в экструдер. Это позволяет избавиться от наличия прямой радикальной сшивки в материальном цилиндре экструдера, прерывающей процесс

экструзии, экономит дорогостоящую перекись, повышает безопасность процесса Достигается также равномерная по объему полимера частота смешивающей сетки (отсутствие локальных сшивок), что улучшает качество получаемых сшитых изделий, повышается производительность всего процесса.

Т а б л и ц а 1

Содержание гель-фракции в экструдере после обработки

его водой при t 100 С в течение 4 ч,

мае. %

Сопоставление показателей свойств сшитого полиэтилена

мае. %

Таблица 2

Таблица 3