Электропроводящая полимерная композиция Советский патент 1981 года по МПК C08L23/04 C08K3/04 

(54) ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

Изобретение относится к электропроводящим полимерным композициям, в частности полиблефиновым композициям, приме няемым для изготовления труб, листов, емкостей, и ленки и т.п. Известны электропроводящие саженапоп ненные полиэтиленовые композиции, содержащие различные добавки, поверхностноактивные вещества l, неорганические соли или окислы 2j, органические кислоты и многоатомные спирты f3j. Однако перечисленные вещества усложняют состав композиций и затрудняют автоматизацию процесса их получения. Известны также электропроводящие композиции на основе полиолефина, например полиэтилена и ацетиленовой сажи Однако ацетиленовая сажа обеспечивает электропрюводнос -ь полиэтиленовым композициям при концентрации 25 вес,% и выше. При содержании 15-2iO вес.% аце тиленовой сажи удельное поверхностное электрическое сопротивление ( р ) удельное объемное электрическое сопро- тивление (ру ) композиции соответственно составляет 1о1.10 и 10.10 Ом.см, что крайне недостаточно для защиты поли меров от статического электричества,осо бенно при контакте с взрывчатыми вещест- ами, огнеопасными жидкостями и т.п. Введение же в пластмассы больших количеств электропроводящих наполнителей (например, ацетиленовой сажи, порошков металлов) значительно ухудшает их физико-механические свойства, особенно элас-« тичность (материал становится хрупким). Низкая электропроводность ацетиленовой сажи объясняется тем, что она имеет низкие значе шя коэф4нШ1ента шероховатости 1,0-1,2 и постоянное значение „ плотности агрегатов равное О; 12 г/см , поэтому невозможно регулирование этих показателей в процессе производства ацетиленовой сажи. Увеличение электропроводности сажи может быть достигнуто за счет увеличения удельной адсорбционной поверхности или коэффициента шероховатости. Однако 3 увеличение коэффициента шероховатости выше 2,5 приводит к резкому снижению Выхода и увеличению стоимости сажи. По этому целесообразно, чтобы коэффициент шероховатости сажи находился в пределах 1,5-2,5, а дальнейшее увеличение элек-, тропроводности сажи обеспечивалось ,за счет уменьшения плотности агрегатов сажи. Целью изобретения является повышение электропроводности и уменьшение стоимос ти, композиции на основе полиолефина. Эта цель достигается тем, что в качестве сажи композиция содержит сажу с удельной плотностью агрегатов 0,14 0,25 г/см и коэффициентом шероховатос ти 1,5-2,5, а в качестве полиолефина полиэтилен или сополимер этилена с винилацетатом, или смесь полиэтилена С поли- изобутиленом при следующем соотношении компонентов, вес.%: Полиэтилен или сополимер этилена с винилацетатом, или смесь полиэтилена с полиизобутиленогй50-85 Сажа15-50 Предлагаемая электропроводящая полимерная композиция обладает Р равным 1,8-10 -5,0-10 см и р 1,,О10 Омсм при температуре 20i3C и имеет предел текучести при растяжении ((Y) 91-115 кгс/см , разрушающее напряжение при растяжении (Gp) 91 115 кгс/см , разрушающее напряжение при растяжении ((р) 93-131 „кгс/см и относительное удлинение при разрыве Ос) до 268%. Предлагаемая композиция может содер жать различные целевые добавки: термо стабилизаторы, антикоррозионные добавки смазки и др. Электропроводящая композиция может быть получена путем смешения компонентов при повышенной температуре, например, на вальдах, в смесителях тяжелого типа, в высокоскоростных смесителях с последующей экструзией. Пример 1. 85 вес.% полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) и 15 вес.% сажи с удельной плотностью агрегатов 0,14 г/см и коэффигшентом шероховатое ти 1,5 смешивают на вальцах при 14О С 95 В течение 2О мин до образования гомо генной массы. Полученная композиция обладает р 3, и р, 3,9-10 Ом-см при температуре С и имеет б -|112 кгс/см СГр 105 кгс/см и € 170%. Пример 2. 8О вес.% полиэтилена низкой, плотности и 20 вес.% сажи с -, дельной плотностью агрегатов 0,19 г/см и коэффициентом шероховатости 1,5 смешивают на вальцах при 140 С в течение 20 мин до образования гомогенной массы. Полученная композиция обладает Ое- 1,2 Ю см и 1,510 Ом-см при тем-. пературе 20±3°С и имеет О-р 118 кгс/см Ор 1О9 кгс/см и 136%. Пример 3. 75 вес.% полиэтилена низкойплотности и 25 вес,% сажи с а удельной плотностью агрегатов О, 25 г/см и коэффициентом шероховатости 2,5 сме шивают на вальцах при 140 С в течение 20 мин до образования гомогенной массы. Полученная композиция обладает рд 7,0 (10 см и 1,7 10 Ом- см при температуре 20±3°С и имеет G 127 кгс/см Gp 127 кгс/см- и г 114%. Примеры 4-6. Композиции получают так же, как в примере 1, но варьируют соотношения компонентов. Состав и свойства композиций приведены в таблице. Пример ы1 7-8. Композиции получают, как в примере 1, но используют еще полиизобутилен и варьируют соотношения компонентов. Состав и свойства композиций приведены в таблице. .Пример 9. Композицию получают, как в примере 1, но используют сополимер этилена с винилацетатом. Состав и свойства композиции приведены в таблице. Примеры 10-15 (контрольные). Композиции получают, как в примере 1, но используют ацетиленовую сажу и ва рьируют соотношения компонентов. Состав и свойства композиций приведены в таблице. . Примеры 16-17 (контрольные). Композиции получают, как в примере 1, но используют ацетиленовую сажу и полиизобутилен, варьируя соотношения компонентов. Состав и свойства композиций приведены в таблице.

ю со ,

О О СМ со

О

с

о

тЧ.

,q 1-Г

UO

н

Ю

о

ж

о о о о do ю о

CVJ н CNJ (М

Ю

ю 98 Предлагаемая электропроводящая полимерная композиция обладает повышенной электропроводностью - в 7, раз (при концентрации сажи 15-20вес.%) и в 3,5-15 раз (при концентрации сажи 25-50 вес.%) по сравнению с известными композициями (контрольные примеры 10-17) и может найти применение для изготовления эластичных и высокопроводящих изделий: листов, труб, пленки, предназначенных для использования в условиях, когда недопустимо накопление зарядов статического электричества для обеспечения безопасных условий работы при контакте с взрывоопасными средами. Кроме того, уменьшается, стоимость предлагаемой композиции за счет уменьше ния стоимости применяемой сажи с коэф4я1циентом шероховатости 1,5-2,5 и плотностью агрегатов 0,14-0,25 г/см, которая составляет 480 руб. за тонну по срав нению со стоимостью ацетиленовой сажи - 1290 руб-за тонну. Формула изобретения Электропроводящая полимерная композипия на основе полиолефина и сажи, о т5личающаяся тем, что, с целью повышения электропроводности и удешевления композиции,;компози1шя содержит сажу с плотностью агрегатов от 0,14 до 0,25 г/см и коэффициентом шероховатости от 1,5 до 2,5, а в качестве полиолефина полиэтилен, или сополимер этилена с винилацетатом, или смесь полиэтилена с полиизобутиленом при следующем соотношении компонентов, вес.%: Полиэтилен, или сополимер этилена с винилацетатом, или смесь полиэтилена с полиизобутиленом5О-85 Сажа15-5О Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 248968, кл. С 08 Ь 23/06, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР № 304263, кл. С О8 L 23/06, 1971. 3.Авторское свидетельство СССР № 316706, кл, С 08 L 23/О6, 1971. 4.Справочник по пластическим массам. М., Химия, 1975, т. 1, с. 423 (прототип).