Антистатическая полимерная композиция Советский патент 1991 года по МПК H05F1/02 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для предотвращения накопления статического электрического заряда при движении нефтепродуктов и сыпучих тел по полимерным трубопроводам и транспортерам, при хранении нефтепродуктов в резервуарах, в полимерной изоляции движущихся частей

Целью изобретения является повышение антистатических свойств полиэтилена среднего давления (ПЭСД) с сохранением его диэлектрических и механических прочностных характеристик о

Поставленная цель достигается тем, что в качестве антистатическое 01

наполнителя в ПЭСД вводится диэлектрик - нитрид кремния Si,N в количестве 5-10 к массе композиции.

Образцы композиции получают по обычной методике из расплава. Для этого порошок ПЭСД марки ТУ 38.10258- 8J перемешивают на нагретых до 160°С вальцах в течение мин, затем в течение последующих 1,5-2 мин.в расплав полимера добавляют порошкообразный нитрид кремния в требуемом количестве и продолжают перемешивать 15-20 мин, после чего охлаждают и получают заготовки - полотна.

Нитрид кремния получают согласно ТУ 48-42-5-84 прямым синтезированием

сг

Oi

ос

ОС ОС

кремния в токе азота при 1400-4600°С в печах с графитовым наполнителем

Полученные полотна измельчают с помощью вырубного пресса, затем на 100-тонном гидравлическом прессе прессуют в течение 5 мин при 150- 190бС и удельном давлении 7-10 МПа пластины толщиной 1 мм, которые охлаждают под давлением до 40°С, после чего давление снимают и производят охлаждение до комнатной температуры„

Антистатические характеристики оценивают по стойкости образцов к приобретению заряда посредством воз- действия униполярного коронного разряда при системе электродов игла - плоскость Длина игл составляет 1 см диаметр острия 0,4 мм. Иглы располагают на расстоянии 1 см от -заряжав- мого образца. Время зарядки составляет 10 мин, а напряжение зарядки 8 кВ, Электродную разность потенциалов или компенсирующее напряжение U определяют методом вибрирующего электрода„ Поверхностную плотность заряда (j вычисляют по формуле

г ЈЈо ик G э

где 6 и h - диэлектрическая проницае мость и толщина композиции}

Ј - диэлектрическая проницаемость вакуума.

Погрешность измерения С составля 1ет 6%, За антистатические характеристики принимают Uj, (Cl) измеренные сразу же после зарядки, и время полного спада заряда сся«

Емкость и тангенс угла диэлектри- ческих потерь (tg о) измеряют с помощью диэлектрического моста Р-589 н частоте 1 кГц

Относительную диэлектрическую про |Ницаемость Ј от и вычисляют по формуле

Јогн ch/Јos где S - площадь обкладок;

Сип- емкость и толщина композиции.

Объемное сопротивление R измеряют с помощью тераомметра Е6-7 на постоянном токе, а удельное объемное сопротивление f)f вычисляют по формуле

R S v -ь

Кратковременную электрическую прочгность Е пр определяют на частоте

50 Гц по ГОСТ 6433-71, а разрушающее

5 0 5

0

5

0

х 5

0

5

механическое напряжение (механическую прочность на разрыв Сц ) и относительное удлинение при разры- ве Јр. - по ГОСТ 11262-80 с помощью разрывной машины ZE-40,

Антистатические, диэлектрические и механические характеристики композиций ПЭСД-нитрид кремния при различном соотношении между компонентами, измеренные при комнатной температуре (25 С), приведены в таблице.

Из таблицы видно, что если у чистого ПЭСД время спада заряда при указанных условиях зарядки составляет около 240 ч, то по мере введения в ПЭСД нитрида кремния время спада заряда снижается и при концентрациях . 5-10% от массы образца зарядки вообще не наблюдается, т,е. время спада заряда становится меньше 1 мин (времени, которое требуется для переноса образца из зарядного устройства в устройство для измерения величины заряда). Поэтому композицию | ПЭСД с 5-10 5ц N можно считать антистатическим материалом, С дальнейшим повышением содержания нитрида кремния как эффективная плотность заряда, так и время спада заряда вновь начинают возрастать.

Введение наполнителя в области небольших концентраций может существенно изменять надмолекулярную организацию полимера, приводя к ,появлению в узком интервале концентраций напол- нителя специфических свойств, Вероят- |но,.этим эффектом объясняется антистатическое поведение композиции ПЭСД с 5-10 мас.% SijNf 1 В то же время при указанных концентрациях нитрида кремния диэлектря- |ческая проницаемость 6 композиции, ее электрическая и механическая прочности сохраняются на уровне характеристик чистого ПЭСД

Тангенс утла диэлектрических потерь tg Ь прта введении 5-10 мас.% нитрида кремния также возрастает незначительно. Единственной из измерен-, ных характеристикой, которая претерпевает существенные изменения при введении Si$N4 является разрывное удлинение Ј.: с введением нитрида кремния Јр снижается, но это свойство не является важным для резервуаров и нефтепроводов.

Преимуществами предлагаемой композиции по сравнению с известной

(Композиция ПЭСД с ацетиленовой сажей) являются высокие антистатические свойства при сохранении хороиих диэлектрических характеристик и механической прочности.

1

(Формул

изобретения

Антистатическая полимерная композиция на основе полиэтилена среднего .давления с антистатической добавкой,

1651388

отличающаяся тем, что, с целью повышения антистатических свойств и сохранения диэлектрических характеристик и механической прочности исходного материала, в качестве антистатической добавки использован нитрид кремния при следующем соотношений компонентов, мас°%:

Нитрид кремния 5-40

Полиэтилен среднего

давленияОстальное

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для предотвращения накопления статического электричества при движении нефтепродуктов и сыпучих тел по полимерным трубопроводам и транспортерам, при хранении нефтепродуктов в резервуарах, в полимерной изоляции движущихся частей. Цель изобретения - повышение антистатических свойств полиэтилена среднего давления (ПЭСД) с сохранением его диэлектрических и механических характеристик. Поставленная цель достигается тем, что в качестве антистатического наполнителя в ПЭСД вводится диэлектрик - нитрид кремния в количестве 5- 10 мае„ч« к массе композиции 1 табл. V