Полимерная композиция для оболочек кабелей Советский патент 1993 года по МПК C08L23/16 C08K5/00 C08K5/00 C08K5/09 C08K5/11 C08K5/37 

Изобретение относится к кабельной промышленности и,в частности, к композициям на основе лолиолефинов, применяемым при изготовлении оболочек кабелей для нефтепогружных электронасосов, эксплуатируемых в районах Сибири.

Известны композиции на основе полиэтилена, применяемые для изоляции и оболочки кабелей для нефтепогружных электронасосов. Такие композиции характеризуются недостаточной стойкостью к воздействию повышенных температур при аварийном режиме работы кабеля (до 150°С) в присутствии кислорода воздуха как при контакте с медной токопроводящей жилой (изоляция кабелей), так и при его отсутствии (оболочка кабелей). Кроме того, изоляция и оболочка кабелей, изготовленных из этих композиций, при эксплуатации в скважинах в среде пластовой жидкости под воздействием раздавливающих нагрузок при температурах 90°С и выше теряют прочность и разрушаются. Кабели с изоляцией из данной полимерной композиции имеют также низкую стойкость к растрескиванию в жидких агрессивных средах.

Известны также полимерные композиции для оболочек кабеля на основе полипропилена с повышенной стойкостью к воздействию пластовой жидкости при повышенных температурах.

Однако данные композиции характеризуются недостаточной прочностью при растяжении до разрыва в исходном состоянии и после теплового старения в воздушной среде.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является композиция, включающая сополимер пропилена с этиленом и стабилизаторы в количестве 0,3 мае.ч. на 100 мас.ч. полимера.

Ю

О О Јь Ю

Данная композиция имеет достаточно высокие физико-механические свойства, удовлетворительную морозостойкость, но недостаточно стойка к воздействию повышенных (до 130-150°С) температур в воздушной среде как при контакте с медью, так и при его отсутствии, а также в пластовой жидкости при температурах 90°С и выше. Кроме того, при значении показателя текучести расплава 1,0-1,2 г/10 мин в процессе переработки данной композиции возникают технологические трудности.

Целью изобретения является увеличение стойкости к воздействию повышенных температур в воздушной среде и пластовой жидкости и улучшение технологических свойств.

Эта цель достигается тем, что полимерная композиция.для оболочки кабелей, включающая сополимер пропилена с этиленом, стеарат кальция и эфир 3,5-ди-трет-бу- тил-4-гидроксифенилпропионовой кислоты и пентаэритрита, дополнительно содержит поли-п-ксилилиден-диаминодифенилдису- льфид с мол.м, 5200-7000 при следующем соотношении компонентов, мае.ч.:

Сополимер пропилена с

этиленом100

Стеарат кальция0,1-0,2

Эфир 3,5-ди-трет-бутил-4гидроксифенилпропионовой кислоты и пентаэритрита0,1-0,2

Поли-п-ксилилидендиаминодифенилдисульфида.. 0,2-1-,5

Вещества, используемые в композиции, даны в табл.1.

Полидисульфид получают поликонденсацией терефталевого альдегида и диаминодифенилдиеульфида в толуоле. Полидисульфид (поли-п-ксилилиден-п-диа- минодифенилдисульфид)относится к классу полишиффовых оснований и имеет следующие .характеристики: внешний вид - ярко- желтый порошок, термически устойчив при 300°С, нерастворим в воде и органических растворителях, растворим в концентрированных серной и фосфорной кислотах, ограниченно растворим в муравьиной кислоте.

По данным ПК-спектров и элементного анализа продукт конденсации имеет формулу элементарного звена

Данные ИК-спектра: 1670 v(); 1600, 1540см 1 т(СОС) ароматического кольца; 805 г (С-Н) 1,4-зэмеще- ние бензольного кольца; 605 S-C (арил). Данные элементного анализа. Вычислено, %: С 69,3; Ы 4,1; N8,1; S 18,5. Найдено,

%:. С 69,0; Н 4,0; N 7,9; S 18,3.

Средняя молекулярная масса продукта поликонденсации, определенная криоско- пическим методом в трихлоруксусной кислоте, находится в пределах 5200-7000

единиц, что соответствует п 15-20. Получается неразделимая смесь гомологов.

Способ получения поли-п-ксилилиден- п-диаминодифенил дисульфида закл ючает- ся в следующем. В 4-горлую колбу емкостью

250 см , помещенную в масляную баню и снабженную насадкой Дина-Старка, обратным холодильником, термометром, механической мешалкой и капельной воронкой, загружают 6,21 г (0,025 моль) диаминодифенилдисульфида, 0,42 г(0,01 моль) хлорида лития, 20 см диметилформамида и 10 см толуола. Включают подачу азота в колбу со скоростью 50-100 л/ч и нагревают содержимое колбы до 115°С. При 115°С и работающей мешалке в течение 1 ч добавляют по каплям-раствор 3,35 г терефталевого альдегида в 30 см диметилформамида. Реакционную массу выдерживают при 115°С в течение 3 ч, при этом в ловушке собирается выделяющаяся при расщеплении вода. Затем содержимое колбы, 100 см изопро- пилового спирта, перемешивают в течение 15 мин. Выпавший осадок желтого цвета отфильтровывают, промывают на фильтре

з порциями изопропилового спирта по 50 см , водой и сушат при комнатной температуре. Выход продукта конденсации составляет 8,14 г, или 94% от теоретического.

Образцы для испытаний изготавливают методом экструзии при 230-240°С, а также методом прессования (температура 210°С, время выдержки без давления 10 мин, вре- мя выдержки под давлением 100 кгс/см 5 мин, охлаждение под давлением до 30- 40°С),. .-.-,

Термопластическую деформацию определяют в термостате при температуре 110°С и воздействии нагрузки .10 кгс; е качестве давящего индентора используют стальной валик радиусом 3,5 мм, что соответствует радиусу изгиба металлической брони кабе- ля для нефтепогружных насосов; образцы для испытаний имеют форму полосок размером 3x10x40 мм.

Состав пластовой жидкости: смесь солярового масла с водой в соотношении 9:1 с добавлением 28 г/л солей, преимущественно хлорида натрия: среда слабокислая (рН 4,0-5,0).

Изобретение иллюстрируется примерами 1-8. приведенными в табл.2.

Сущность изобретения: композиция состоит из 100 ч, сополимера пропилена с этиленом, 0,1-0,2 ч. стеарата кальция, 0,1-0,2 г эфира 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенилп- ропионовой кислоты и пентаэритрита и 0,2- 1,5 ч. поли-л-ксилилиден-диаминодифенил- дисульфида с мол.м. 5200-7000. 2 табл.

Формула изобретения Полимерная композиция для оболочек кабелей, включающая сополимер пропилена с этиленом, стеарат кальция и эфир 3,5- ди-трет-бутил-4-гидроксифенилпропионов ой кислоты и пентаэритрита, отличающаяся тем, что, с целью увеличения стойкости к воздействию повышенных температур в воздушной среде и пластовой жидкости и улучшения технологических свойств, она дополнительно содержит поли-п-ксилилиден- диаминодифенилдисульфид с мол.м.

5200-7000, при следующем соотношении компонентов, мае.ч.:

Сополимер пропилена

с этиленом100

Стеарат кальция0,1-0,2

Эфир 3,5-ди-трет-бутил-4гидроксифенилпропионовой кислоты и пентаэритрита0,1-0.2

Поли-п-ксилилиден-диаминодифенилдисульфид

с мол.м. 5200-70000.2-1,5

Таблица 1

Таблиц а 2