Электропроводящая полимерная композиция Советский патент 1982 года по МПК C08L23/06 C08K5/54 C08K5/5419 C08K5/549 H01B1/18 

54) ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КО1-ШОЗИЦНЯ

Изобретение относится к полимерным композициям на основе сшивающихся по .ниолефинов, применяемые для электростатического экранирования, например токопроволящих жил силовых кабелей высокого напряжения,и может быть использовано для создания антистатичес ких пленок, покрытий, нагревательных элементов. Известны электропррвод/нцие полиолефиноБые композиции, где в качест ве электропроводящего наполнителя применяются углеродные сажи с наполн нием до 50 вес.% 1 . Однако введение сажи приводит к значительному увеличению вязкости расплава полимерной масс;-з и ухудшению перерабатываемости композиции. Известны электропроводящие сшиваю щиеся композиции полиолефина, где в качестве агентов сшивки используют органические перекиси, а электропрсэводящие свойства придает технический углерод 2 . Однако использование органических перекисей в качестве сшивающих агентов вызывает технологические затруднения как на стадии получения электр проводящих композиций , так и на стадии переработки, вследствие возмохсно ти преждевременной сшивки при повышенной температуре, необходимой для производства и переработки высоковязких наполненных техническим углеродом полиолефинов. Для проведения сшивки необходимо использование специального оборудования, требующего значительных установочных площадей и объемов (длина установок до 150 м, высоты до do м // низкая производитель-ность при переработке обусловлена строгим соблюдением температурного режима. Наиболее близкой к изобретению является композиция, состоящая из полиолефина, электропроводящих марок технического углерода, органической перекиси, амида олеиновой кислоты и антиоксиданта 3 . Однако данной композиции также присущи недостатки, связанные с ее производством и переработкой. Кроме того, к-омпозиция характеризуется н.адостаточно высокой стойкостью к деформации при повыиенной температуре, что ограничивает применение композиции в изделиях, работакидих под нагрузкой и снижает надежность при эксплуатации в экстрема:1ьных условилх (токовые перегрузки). Целью изобретения является улучш ние перерабатываемости композиции на стадии ее производства и переработки (устранение технологических затруднений, связанных с возможност пре)(у;евременной сшивки композиции}и увеличения стойкости к деформации п повышенной температуре. поставленная цель достигается тем что электропроводящая композиция на основе полиолефина, содержащая технический углерод, органическую перекись и антиоксидант, дополнительно содержит кремнййорганическое соедине ние., выбранное из группы, включающей винилтриэтоксилан,винилтрихлорсилан и 1,1-диметокси-1-силанциклопентан, при следующем соотношении компонентов, мае.%: Кремнййорганическое соединение0,5-5,0 Органическая перекись0,02-0,3 Технический углерод20-40Антиоксидант О,1-0,и Полиолефин . Остальное Кремнййорганическое соединение, например винилтоиэтоксисилан, винилтриоксихлорсилан,1,1-димётокси-1-си ланциклопентен и другие вводят для прививки его к полиолефину, а перекись, например перекись дикумила, (L, 3-ди-трет-бутилпероксиИзопропил) бе зол и другие, служат в качестве инициатора свободных радикалов для осуществления прививки кремнийоргани ческого соединения к полиолефину. В качестве полиолефина может быть использован полиэтилен высокого давления, сополимер этилена с винилацетатом. Сополимер Этилена с пропиuieHOM и другие полиолефины, а также их смеси друг с другом и эластомерами. а качестве электропроводящих наполнителей применяют технический углерод марок ПМ-100, ПМ-90Ви ПМЭ-100 и другие.. Антиоксидантами служат стабилизаторы амин.ного типа - диметил-бис-(п -феииламинофенокси )силан ( продукт С-1), N, N-ДИ- р-нафтил- П -фенилен диамин (диафен НН ) и другие. По известному назначению для стабилизации удельного объемного электрического сопротивления р) в комгпозицию может быть введён амид олеиновой кислоты. Примеры 1-4 (контрольные ) В расплав полиолефина на микровальцах при 130. вводят технический угле род, антиоксидант и другие добавки, кроме органической перекиси, смешивакЬт их при непрерывном подрезании полотна в течение 20-25 мин. В конце смешения при 110-115°С вводят ор ганическую перекись и продолжают пе ремешивание еще 3-4 мин. Образцы в виде пластин толщиной 0,0010,002 м из вальцованного полотна получают прессованием при следующем режиме Температура,°С 160-170 Удельное давление, кгс/см40 Время, мин35-40 П р-и м ер 5. Изготовление композиции проводят в две стадии. I- стадия. Кремнййорганическое соединение и растворенную в ней перекись вводят методом диффузии при 70SO C в гранулы композиции полиолефина. Прививку кремнийорганического соединения к полиолефину осуществляют в экструдере при 180-220°С в за- . висимости от скорости экструзии. II стадия. Гранулы привитого сополимера композиции полиолефина вальцуют на микровальцах до образования сплошного полотна, из которого изготавливают прессованием пластинки толщиной 0,001-0,002 м. Прессование осуществляют при 150°С в течение 5-7 мин и удельном давлении 30-40 кгс/см. Сшивку проводят нагреванием ч. образцов в воде при 90-100°С. П р и м е р б. Композицию готовят аналогично примеру 5 по 1 стадии. Во второй стадии дополнительно вводят катализатор конденсации дибутилоловодилаурат. Концентрат катализатора конденсации диметилоловодилаурат готовят на смесителе типа Бенбери и с последующей грануляцией на экструдере при 140-170°С.- Концентрат катализатора вводят на вальцах при вальцевании привитого сополимера композиции полиолефина. Изготовление образцов и проведение сшивки осуществляли также как в примере 5. Примеры 7-15. Кремнийорганичес-кое соединение и раствореннуто в нем перекись диффузией при 70-80°С. вводят в гранулы полиолефина, наполненные техническим углеродом, предварительно высушенные при 70-30°С в течение 3-4 ч. Далее композицию готовят по примеру 5. Состав композиций приведен в табл. свойства сшитых композиций в табл.2. Прочностные показатели определяют по г ГОСТ 112б2-7ь на лопатках типа I на разрывной машине РМИ-бО при скорости перемещения подвижного зажима 500 +.50 мм/мин. Степень сшивки образцов оценивают по содержанию гель-фракции кипячением в ксилоле 145°С в течение 16 ч. Стойкость к деформации при 200с электропроводящих композиций.оценивают по методике, изложенной в ТУ 6-05-041-731-80. Удельное объемное электросопротивление ( р ) до- сшивки и после сшивки

определяют по г ГОСТ 20214-74 на образцах размером 0,1x0,001x0,002 м.

Перерабатываемость электропроводящих сшивающихся композиций оценивают по способности к преждевременной сшивке (подвулканизации ; , котоipyio определяют на пластометре Муни при 160°С и скорости вращения испытательной камеры 2 об/мин по времени с момента начала вращения до повышения вязкости на 5 Му.ни выше минимального значения. Результаты испытаний электропроводящих композиций, представлен в табл. 2, показывают, что переработка предлагаемой композиции не вызывает технологических затруднений подвулканизация полностью отсутствует ).

Стойкость к деформации при повышенной температуре силанольносшитой композиции по сравнению с перекисносшитой увеличивается в 1,2-1,5 раза Введение технического углерода обеспечивает необходимую сшивку электропроводящих композиций полиолефина-в отсутствие катализатора сщявкя. Следует отметить также более высокую стабильность предлагаемой композиции. Производительность перерабатывающего экструзнонногоОборудования в кабельной промышленности оценивается

скоростью изолирования жилы. По сравнению с электропроводящими перекисносшивающимися композициями полиолефинов (скорость изолирования 2,53,5 м/мин)скорость изолирования пред

лагаемых силанольносшивсиощихся композиций возрастает в 10-15 раз.

По комплексу физико-механических свойств и электропроводности композиция удовлетворяет техническим требованиям кабельной промьшшенности.

.Таблица 2