Полимерная композиция

П 1 ЙС Союз Советски Н 1 И Е Социалистическими Республик п 763397 ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(23) Приоритет по дел и(71) Заявитель 54 ) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЭИЦ 0 к и э 5 1Изобретение относится к электропроводящим полимерным композициям, в частности к полиолефиновкм композициям, применяемым для изготовления антистатических труб, листов, емкос тей, пленок.Известны композиции на основе полиэтилена и ацетиленовой сажи, обладающие повышенной электропроводностью 11). 1Однако вследствие значительной хрупкости они не могут быть использованы для изготовления труб, листов и пленок в антистатическом исполнении. 15,Чля повышениомпозиций в ихзобутилен, полластомеры 21 .Но это приводит к уменьшению прочности композиций, что существенно ухудшает качество изделий и ограничивает области их применения, Кроме того, введение эластомеров повышает стоимость композиций.Известна электропроводящая композиция, включающая полиэтилен, газовую сажу-капролактам и четвертичное аммониевое соединение 13 1. Но она также обладает неудовз 1 етворительной эластичностью.Известна также композиция на основе цис-полиизопрена, цис-полибутадиена, бутадиен-стирольного каучука и других эластомеров, в которой в качестве углеродного наполнителя применяется аминированная сажа, предварительно обработанная с -капролактамом, в количестве до 40 вес.Ъ 141.Однако такая композиция обладает неудовлетворительной электропроводностью и прочностью. Для повышения прочности такой композиции ее необходимо подвергнуть процессу высокотемпературной вулканизации в присутстви специальных веществ (сера, ускорители, активаторц), что усложняет технологический процесс производства изделий.Цель изобретения - повышение электропроводящих и прочностных свойств полимерной композиции.Поставленная цель достигается тем, что композиция вместо эластомера или комбинации эластомеров содержит полиэтилен, а аминированную сажу с содеранием аминогрупп от 0,07 до 3 вес,Ф при следующем содержании компонентов, вес.%:Полиэтилен 70-85 Аминированная сажа 15-30 Аминированную сажу получают следующим образом.Порошок или гранулы сажи обрабатывают при перемешивании 0,5-20 водным раствором Е -капролактама при соотношении 1:1 в течение от 2 мин до 4 ч при 60-95 ф С с последующей сушкой продукта,Обработанная таким способом сажа содержит 0,5-20 вес.Ъ капролактама,. что соответствует содержанию амино-" групп 0,07-3 вес.Ъ. Аминированную сажу .можно получить также и другими известными способами, например, путем последовательной обработки печной сажи газообразным хлором при 100 С в течение 5 ч и 10 водным раствором аммиака при весовом соотношении раствора и сажи 4:1. Полученную суспензию сажи перемешивают при 20-250 С в течение 24 ч, затем фильтруют и сушат. Содержавшие аминогрупп в такой саже находится в пределах 0,1-1 вес.Ъ.Смешение аминированной сажи с полиэтиленом можно осуществить при повышенной температуре на обычно применяющемся для этой цели смесительном оборудовании, например на валь,цах, в смесителях тяжелого типа или скоростных смесителях с последующей экструзией композиции, При этом содержание сажи в композиции должно быть в пределах 15-30 вес.Ъ, так как при меньшем ее количестве не достигается требуемый уровень электропроводности, а при содержании более 30 вес.Ъ резко уменьшается эластичность композиции.Выбор полиэтилена и аминированнойсажи в качестве основных компонентов полимерной композиции обусловлен сгособностью аминированной сажи дополнительно повышать электропровод- ность композиции на основе полиэтилена по сравнению с исходной сажей, не подвергавшейся обработке амином.Следует особо подчеркнуть, что отмеченная особенность аминированной сажи обнаруживается только в композициях на основе полиэтилена, отличающегося от эластомеров повышенной кристалличностью и отсутствием двойных связей (это связано с повышенной чувствительностью полиэтилена к химии поверхности сажи, что оказывает влияние на характер ее распределения в полимере) . Кроме полиэтилена и аминированной сажи, предлагаемая композиция может содержать различные целевые добавки - термостабилизаторы, антикоррозионные добавки, смазки и др П р и и е р 1. 80 вес.Ъ полиэтилена низкой плотности и 20.вес.Ъ сажи с 0,2 вес.Ъ аминогрупп, обрабо-, танной-капролактамом (1,5 вес. 6 -капролактама), смешивают на вальйах при 140 С в течение 20 мин до образования гоМогенной массы, Одно ".ъвременно готовят две контрольные композиции путем смешения на вальцах80 вес.Ъ цис-полиизопрена (каучукаСКИ) и 20 вес. сажи (исходной иобработанной 1,5 раствором Е -капролактама, соответственно) гьри 90 Св течение 10 мин, Готовят также двеконтрольные композиции такого же состава на основе полиэтилена, но с (О применением исходной сажи, не подвер-;гавшейся обработке Е -капролактамом,и ацетиленовой сажи. Результаты испытания опытной и контрольных смесейпри 20+ 3 С приведены в табл, 1.П р и м е р 2. Опытную и контрольные полимерные композиции готовят попримеру 1, соотношение полиэтиленаили каучука СКИи сажи, обработанной Е -капролактамом, берут 70 вес.Ъи 30 вес,Ъ соответственно. Результа ты испытания композиций приведены втабл. 2.П р и м е р ы 3-13. Опытные полимерные композиции получают аналогичр но примеру 1 но варьируют сООтношение компонентов и степень аминирования сажи. Результаты испытания, композиций приведены в табл. 3.Из приведенных примеров видно,что предлагаемая полимерная композиция с аминированной сажей обладаетповышенной электропроводностью (нижепоказателя удельного сопротивленияна 6-8 порядков) и прочностью (в 4- 35 5 раз) по сравнению с известной композицией на основе эластомера. Онапревосходит также известную композицию на основе полиэтилена и ацетиленовой сажи по электропроводности, 40 эластичности и прочности. При этомнаибольшей прочностью характеризуется композиция, которая содержит аминированную сажу, полученную путем обработки сажи водным раствором Е -капролактама. Такая композиция обладает 45 удельным объемным электрическим сопротивлением 9,810-4,6 . 10 б Омсми удельным поверхностным электрическим сопротивлением 1,5 10 з -4,2 1080 м,имеет предел текучести при растякении 134-165 кгс/см,разрушающее напяжение при растякении 134-150 кгс/смотносительное удлинение при разрыве140-38 аЪ.Из примеров 1 и 2 видно также,что предлагаемая композиция на основе полйэтилена и аминированной сажиимеет значительное преимущество поэлектропроводности и эластичности 60 перед такой же композицией с исходной сажей, не подвергающейся аминированию. При этом аминированная сажа не имеет указанных преимуществпри применении в известной композиции на основе цис-полиизопрена.763397 ольные смесииэтилена на основе каучука СКИиленовая Аминированная Исходная сажа сажа Удельное поверхностное электросопротивление,О 0 5,8 3,9 ф 1,410 дельное объемое электросоротивлениемсм 3,010 710 2 ф 10 4 ф 10 редел текучестри растяжении,гс/см 6 3 4 Относительное удлинение при разрыве, Ъ 3 8 920 а ц а Удельное прверхностное электросопротивление,Ом 1,5 10 4 0 1,6 1 50 Удельное объем ное электросопротивление, Ом см,810 2 7 10 1,8 ф. 10 3,9 10 редел текуч ри ратяжен й с/см 6 Разрушакщее напряжение при растяжении,кгс/см 1 130 12 Относительноудлинение при разрыве, Ъ 40 0 2 азр ряж яже акщее нане при ра и,кгс/см Таблица 1763397 Таблица 3 20, 0,14 (1 вес,Ъ 2,410 2,010 капролактама) 80 380 137 137 6,9 10 7,510 3,1 10 148 139 135 137 139 372 25 75 20 0,07 4,2"10 (0,5 вес.Ъ капролактама) 80 5,510 8,6 10 5,4 10 150 137 160 160 147 260 25 75 25 1,4 3,0 10 (10 вес.Ъ капролактама) 75 30 3,0 3,2 10 4,6 10 (20 вес.Ъ капролактама) 165 150 275 70 1,1 10 1,210 7,010 310 85 242 82,5 184 80 4,0 10 142 75 9,010 116 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Справочник по пластическим массам. Под ред, В. М.Катаева, т. 1, М.,"Химия", 1975, с. 423,2, Патент Франции В 2307844,кл. С 08 С 23/04, опублик. 05.07.70.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2539444/05,кл. С 08 С 23/06, 02,11.77.4. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2370930/05,кл. С 09 С 1/56, 09,06.76 (прототип) Формула изобретения,Полимерная композиция, включащцая амйнированную сажу, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что, с целью повышения электропроводящих и прочностных свойств, она содержит в качестве полимера полиэтилен, а аминированную Сажу - с содержанием аминогрупп от 0,07 до 3 вес.Ъ при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ;Полиэтилен 85-70 Аминированная сажа 30-15 40 Составитель Л. ЯгодкинаРедактор П. Макаревич Техред М.Рейвес Корректор Н. Стец Заказ 6 75 0 Тираж 549 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5