Электропроводящая композиция на основе полиолефина

(19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 5-40 углерод Полиолефин Остальное ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(46) 23.03.86. Бюл. У 11 (71) Казанский ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт им. С.М.Кирова и Казанское производственное объединение "Органический синтез" (72) Н,В.Архипов, В.Г.Павлий, Е.А.Харитонов, А.Е.Заикин, Е,В.Кузнецов, В,Э. Вальц, Н.Н.Абдулхакова и В.Н.Аникеев(56) Авторское свидетельство СССР В 248968, кл. С 08 Ь 23/06, 1968.Авторское свидетельство СССР В 883095, кл. С 08 Ь 23/06, 1978. 511 4 С 08 Ь 23/02, С 08 К 3/04, Н 01 В 1 24(54) (57) ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛИОЛЕФИНА, содержащая полимерную добавку, термостабилиэатор и технический углерод, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения перерабатываемости композиции при сохранении высокой электропроводности, в качестве технического углерода она содержиттехнический углерод с пространственным фактором, равным 3,2-3,5, и значением эффективного удельного электросопротивления( 4,010 Ом.м при следующем соотношении компонентов, мас.7:Полимерная добавка 1-40 Термостабилизатор 0,1-2,0 ТехническийИзобретение относится к электро- проводящим полимерным композициям, н частности к полиолефиновым композициям, применяемым для изготовления экранов высоковольтных силовых кабелей, труб, листов, емкостей, пленок и т.д.Целью изобретения является улучшение перерабатываемости при сохранении высокой электропроводности полимерных электропроводящих композиций.Характеристиками технического углерода которые определяют электропроводящие свойства полимерных композиций, им наполненных, являются пространственный Фактор и эффективное удельное объемное электрическое сопротивление.Пространственный фактор количественно характеризует то непрерывное проводящее пространство, которое образуют первичные агрегаты технического углерода, распределяясь в объеме полимера. Пространственный фактор определяется совокупностью основных Физико-химических показателей технического углерода и вычисляется как тангенс угла наклона зависимости 1 1 - 1 К порошка технического углерода в интервале относительных объемов 0,125-0,300 (где к - относительныч объем порошка технического углерода).При фиксированном значении эффективного объемного электрического сопротивления технический углерод с меньшей величиной пространственного фактора придает полимерной композиции при том же наполнении более высокий уровень электропроводности,Эффективнымоудельным объемным электрическим сопротивлением технического углерода ( /, ) является удельное объемное электрическое сопротивление порошка технического углерода при относительном объеме, равном 1,0. Количественно эффективное объемное электрическое сопротивление технического углерода определяется отрезком, отсекаемым на оси ординат линейной зависимостью ГД - Р К, построенной в интервале относительных объемов 0,125-0,300, при ее экстраполяции к относительному объему 1,0.Технический углерод получают следуяцим образом. Берут смесь антрацеЗО 35 4 О 45 50 55 нового масла с зеленым маслом в соотношении 80:20 при расходе 800 кг/ч, в качестве топлива - пропан-бутановую фракцию газов нефтепереработки при расходе 50 нм/ч, а в качестве кислородсодержащего газа - атмосферный воздух при расходе 3200 нм /ч, Поток продуктов сгорания топлива получают путем подачи топливного газа в поток воздуха, подаваемого на горение.Сырье подают в зону пиролиза при 1500 С в распыленном состоянии, что приводит к образованию конусообразного аксиального потока сырья. Первый и второй потоки воздуха и по ток продуктов сгорания топлива подают коаксиально с сырьем. При этом при времени выдержки сажи в камере реакции 0,07 с и времени выдержки сажи после сушки при 1250 С в течение 1 ч получают сажу с пространственным фактором 3,3 и эффективным удельным электросопротивлением 3,5 10 Ом м.Сравнительная характеристика известного и предлагаемого технического углерода приведена в табл.1,13 качестве полиолефина электропроводящей композиции могут бытьиспользованы полиэтилен, полипропилен, сополимер этилена с винилацетатом, сополимер этилена с пропиленом, смеси этих полимеров.Б качестве полимерной добавкимогут быть использованы синтетические каучуки, дивинилстирольный иизопренстирольный термоэластопласты, а также полиолефины,:В качестве термостабилизатора могут быть использованы диафен НН,Фосфит П, фенил-р-нафтиламин,ионол, трис-,-цианэтилфосфин и др.Полимерная композиция может бытьполучена путем смешения компонентовпри повышенной температуре, например, на вальцах, в смесителях тяжелого типа. в высокоскоростных смесителях с последующей грануляцией.П р и м е р 1 (известная композиция). 44,9 мас.7 полиэтилена низкой плотности марки 10803-020 смешивают на вальцах при 140 + 5 С с25 мол,7 полиизобутилена П,0,1 мас.7. диафена НН, 307. технического углерода с коэффициентом шероховатости к =1,5, Р, =4,1 10 Ом ми пространственным фактором П=3,15,1219610 4низкими физико-механическими свойствами, так как относительное удлинение при разрыве равно 103 (пример 8),Таким образом, предлагаемая композиция сочетает в себе хорошие физико-механические, электрическиесвойства с улучшенной способностьюк переработке (ПТР увеличивается от2 до 10 раз, примеры 5 и 6, 1 и 2),1 О Т а б л и ц а Углерод Показатели 15 Извест- ный Предлагаемый Удельная внеш 20 няя поверхность, м /г 135 115 Удельная адсорбционная поверхность, м /г 240 160 140 30 рН водной суспен- зии 8,0 Пространственныйфактор 3,15 3,3 35Эффективноеудельное объемноеэлектрическоесопротивление,О Омм 4,110 3,510 Композиция имеет разрушающее напряжение при растяжении ( бр ) 9,3 мН/м, относительное удлинение при разрыве () 100 Е, удельное объемное электросопротивление2,610 Ом м, показатель текучести расплава (ПТР) при грузе 5 кг 0,03 г/10 мин.П р и м е р 2. Выполняют по примеру 1.Состав и свойства композиций приведены в табл.2.Как видно из табл.2, коэффициент шероховатости технического углерода не имеет решающего значения при определении свойств получаемой композиции (примеры 1 и 2, 5.и б, 8 и 9) . Так, например, технический углерод марки КГОимеет коэффициент шероховатости более 3. При этом композиция, наполненная этим углеродом, характеризуется чрезвычайно высокимо электросопротивлением)10 иС ч плохой перерабатываемостью, ПТР = = 0,2 г/10 мин (пример 10).Технический углерод с одним и тем же коэффициентом шероховатости, но обладающий различными , и П, сообщает электропроводящим композициям различные свойства (примеры 5 и б, 8 и 9).При одинаковом значении пространственного фактора технический углерод, имеющий меньшее значение , придает электропроводящим композициям при той же степени наполнения более высокую электропроводность, (разница составляет три порядка) и лучшую перерабатываемость (примеры 8 и 9), В то же время композиция, содержащая такое же количество углерода с П=3,55 (больше 3,5), обладает Адсорбция дибутилфталата, мл/100 г 180О Ю сс ющ се сЧ цСЧ сО ь О е е со о ь цм ь ьц й й м ц"ьЮ ц ц 1ц й Фь ь ь м