Способ сшивания полиэтилена

СОЮЗ СОВ:ТСИИХОЗИИЛЮЕПЮМРЕСПУБЛИК 8 Л 3/2 НИЯ ПОЛИЭТИЛЕНА ем, о т л ичто, с целью са, облучение К и давлении ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРпо ДЕЛАМ НВ 6 ВЕаай и ОП 6 ЪВ 9 ИСАНИЕ ИЗОБ(54) (57) СПОСОБ СШИВ ионизирующим излучен ч а ю щ и й с я тем интенсификации проце проводят при 338-460 10 -5 10 ф атм,Образец Винилиденовые с 10 10 л 4101 В510 Исходный-облученный дозой 60 0,7 Мрад при Р 5 10 атм и Т 460 К Вл 210 ю 810Ъ 60 Изобретение относится к химическойтехнологии, в частности к технологии получения сшитых полимерныхматериалов, используемых в различных областях техники, например, вэлектротехнической, для изоляционных покрытий при изготовлении изделий из полимерных материалов с повышенной термостойкостью, прочностью ит,д.Известен споссб сшивания полиэтилена путем введения в него пероксидных соединений13.Недостатком данного способа является технологическая сложностьпроцесса переработки полиэтиленовойкомпозицииНаиболее близким к изобретениюявляется способ сшивания полиэтилена путем воздействия на него ионизирующего излучения. Степень сшивания полимеров характеризуют величиной нерастворимой в кипящем ксилоле части - гель-фракцией 2.Однако для получения высокой степени сшивания 80 содержания гельФракции) полиэтилен необходимо облучать до значительных доз (более10 Мрад), Следовательно, этот способ длителен и требует значительныхэнергетических затрат,Цель изобретения - интенсификацияпроцесса.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу сшиванияполиэтилена ионизирующим излучением,облучение проодя 1 при 338-460 Ки давлении 10 - 510 атм.В данном способе полиэтилен подвергают всестороннему сжатию давлением, от 10 до 5.10атм например. в металлической камере типа поршень, 7 -облученный дозой7 Мрад при Р = 1 атмиТ=ЗООК В полиэтилене, облученном при давлении,5 10 атм и температуре 460 К, транс- виниленовые двойные связи практически не увеличиваются,а расход винилиденовых двойных свя цилиндр, нагревают до температуры340-460 К (т.е. выше температурыстеклования полимера при заданномдавлении) и в таком состоянии облучают ионизирующим .излучением.Приложенные к полимеру высокиедавления уменьшают расстояния между макромолекулами и.изменяют ихупаковку. Нагревание до теьаературы выше температуры стеклования по лимера при заданном давлении сохраняет подвижность полимерных цепей.В результате реализуется большевнутри- и межмолекулярных контактов,что приводит к большей вероятности 15 протекания процесса сшивания. Приэтом сам процесс .сшивания полиэтилена при высоком давлении отличается от процесса его сшивания в обычных условиях.2 О Интенсификация сшивания полиэтилена при облучении его в поле силсжатия обусловлена подавлением процессов деструкции и участием в процессе сшивания транс-виниленовых, 25 винильных и винилиденовых двойныхсвязей, которые всегда присутствуют в полиэтилене в качестве приме. си в количестве 10 ф см , При достаточно высоких давлениях происхо- ЗО дит сближение макромолекул полиэтилена, и двойные связи, возбужденныеионизирующим излучением, образуютмежмолекулярные связи сшивки). Врезультате реакции двойные связи исчезают.3.) В таблице показано участие двойных связей в реакции сшивания в условиях высокого давления и температуры выше точки стеклования поли мера при этом давлении,Концентрация двойных связей, смтранс-Виниле- новые зей значительно превышает их расходпри облучении в нормальных условиях. Уменьшение количества двойныхсвязей улучшает эксплуатационные 65 свойства полиэтилена, поскольку имен1022972 Составитель В, БалгинРедактор М, Товтин ТехредА.Бабинец Корректор С. Шекмар Заказ 4152/16 Тираж 494 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", гУжгород, ул, Проектная, 4 но двойные связи в значительной мере определяют процесс старения полиэтилена. При обычном способе сшивания ионизирующим излучением в полиэтилене накапливается значительное количество двойных связей.П. р и м е р 1. Образец полиэтилена низкой плотности промышленного изготовления без стабилизирующих добавок в виде цилиндра диаметром 3 мм и длиной 10 мм помещают встальную камеру типа поршень-цилиндр.С помощью гидравлического пресса:1давят иа образец силой 350 кг, чтов пересчете на давление составляет5- 10 атм. Одновременно камеру нагревают до 460 К и облучают излучением Соби до дозы 0,7 Мрад. Послеоблучения снимают давление, извлекают образец ПЭ и определяют в немсодержание гель-Фракции экстрагированием в ксилоле в течение 30 чпри температуре 393 К. Гель-Фракциясоставляет 65. Койтрольные образцы ПЭ, бблученные до той же дозыв аналогичных условиях, но при нормальном давлении, за 30 ч экстрагирования в ксилоле растворяются полностью, т.е. геля.не содержат. ПЭ,облученный до такой же дозы при вы-.соком давлении и комнатной температуре, также геля не содержит, Дав-,ление 5 10 атм и температуру 460 Кможно считать верхним гределом условий облучения, которые технически достижимы в настоящее время вшироком масштабе,П р и м е р 2, Образец ПЭ, облученный цо способу, описанному впримере 1, при давлении 10 эатм итемпературе 338 К т.е. при температуре выше точки стекловання приданном давлении) до дозы 3,0 Мрадпосле 24 ч экстрагирования содержит69 геля. Контрольный образец, облученный до такой же дозы при нормальном давлении и комнатной температуре, содержит 42 гель-Фракции,Указанные давление и температуруоблучения можно считать нижним пределом для достижения техническогоэффекта.П р и м е р 3Образец ПЭ, облученный по способу, описанному в примере 1, при давлении 1,2 10 атми температуре 338 К до дозы 2,5 Мрад15 после 24 ч экстрагирования содержитгеля 56. Контрольный образец, облученный до такой же дозы при нормальном давлении и комнатной температуре.содержит 37 гель-фракции.20 Из этого примера видно, что при промежуточных значениях в пределах граничных условий сшивание полиэтиленапротекает также эффективнее, чемпри нормальном давлении и комнатной25 температуре.П р и м е р 4. Образец ПЭ, облученный по способу, описанному впримере 1, до дозы 14 Мрад содержит98 гель-фракции, т.е. поумер практически сшит полностью. Контрольныйобразец, облученный до такой же дозы при нормальном давлении и комнатной температуре содержит 67 гельФракции,Использование предлагаемого спо"соба позволяет получить полиэтиленс высокой степенью сшивания до 100)без специальных добавок и на порядок снизить затраты на радиационнуюобработку полимера.