Способ получения электропроводящей полимерной композиции

ОЮЭ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХЕСГВБЛИК 09) ИИ А 3/2 ИТЕТ ССОР ОТКР ЫТИ ИЗОБРЕТИДЕТЕЛЬСТВ У ИЯ.(71) Институт химии высокомных соеаинений АН Украинскойи Сызранский завел паастическ(лроготиц). в,олекуляр- ССРих масс во СССР6, 1969.СССРО, 1973 ГОСУДАРСТВЕНКЫЙ КОМ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ ОПИСАНИ Н АВТОРСНОЭЛУ(54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯШЕЙ ПОЛИМЕРНОЙ КОМПОЗИЦИИ, включаюпшй смешение цвух термопластов и сажи, о г л и ч а. ю ш и й с я тем, что, с целью повыше ния алекгропровоаносги композиции, сна чала сажу смешивают с расплавом ге,рмо пласта, имеющего меньшую вязкость, в. весовом соотношении 20-50;50-80, "Ъ затем полученный саженаполненный ком поненг смещиваюг с вторым гермопласгом взятым в гаком количестве, чтобы кон.- центрация сажи в композйдии сосгави ла 5 20 вес,%.ГИзобретение относится к технологии переработки пластмасс и может быть использовано цля получения электропрово дяших изцелий из полимеров с целью их металлизации и для получения материала, обладающего антистатическими свойствами.Нля изготовления электропровопяшего полимерного материала применяют композиции, включающие в качестве основных ингредиентов сажу, обеспечивающую электропровоцность композиции, и цва или более полимерных компонента, При этом вышеперечисленные компоненты, например полиэтилен и синтетический каучук, смешивают опновременно посрепством вальцевания, экструпированием либо в смесителях иной конструкции1 ),Однако известные "пособы получения сажесоцержащих композиций на основе смесей полимеров не позволяют получить высоких значений элекгропровоцности при малом (менее 20%) содержании сажи.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения электролроводящей полимерной компо зиции на основе сажи и смеси двух термопластов - полиэтилена и бутациенстирольного термопласта либо полиэтилена и полиизобутилена (композиция соцержит также стабилизаторы в количестве менее 0,3%), согласно которому смешение всех ингрециентов произвоцят одновременно в смесителе типа Бэнбери при 155 С2Однако ценный способ смешения дает возможносгь получить значение уцельного объемного электросопротивления ( у ) 9 10 Омсм при 15% содержания печной сажи и 2 10, Ом см при 25% ацетиленовой сажи, что не позволяет отнести эти композиции к высокопровоаящим полимерным материализм, Использование таких композиций возможно голько в вице антистатических материалов, причем с невысокими параметрами, поскольку аля них Р должно нахоциться в прецелах 10 - 10 Ом см. Более вы 4- 7соких значений электропровоцности можно постичь увеличением концентрации сажи. Однако большое соцержание сажи увеличивает вязкость расплава композиции, что затруаняет или аелает невозможным получение, изделий метоцами экструзии или литья под давлением. Большой процент соцержания сажи резко снижает разрывную и иэгибную прочность,а также величину относительного уцлинения. Таким, образом, ухудшаются перерабагываемость и механические характерисгики материала.Цель изобретения - повышение электропровоаности композиции,Поставленная цель постигается тем,что согласно способу получения электропровоцяшей полимернОй композиции; вклю 1 Очающему смешение двух термопластов исажи, сначала сажу смешивают с расплавом термопласта, имеющего меньшую вязкость, в весовом соотношении 20-50 :50-80, а затем полученный свеженапол 15 ненный компонент смешивают с вторымтермопластом, взятым в гаком количе-.стве, чтобы концентрация сажи в композиции составила 5-20 вес.%,На первом этапе сажу механическиО перемешивают с оцним .из полимерныхкомпонентов композиции (а именно с тем,расплав которого обладает меньшей вязкостью) затем эту смесь пропускаютчерез экструаер, гце смесь плавится и врасплавленном состоянии перемешивается.На выходе экструдера получают тверцыйсаженаполненный компонент, который навтором этапе смешивают с вторым полимерным компонентом и экструцируют.30 Разбавление вторым компонентом ведутцо требуемой концентрации сажи, рассчитанной на весь объем композиции.Значительной величины элекгропровоцности при этом достигают эа счет неравЗ 5 номерного распределения сажи в композиции, Причиной такого распределения является микрогетерогенная структура полимерной смеси, т,е. состоящая из чередующихся микрообластей оцного и другого40 термодинамически несовместимых полимерныхх компонентов композиции, Предлагаемый способ ввецения привоцит к гому,что сажа нахоцится преимущественно вмикрообластях того компонента компоэи 4 ции, в который она ввоцится первоначально, а также на границе между микрообластями компонентов, образуя трехмерную непрерывную структуру. Локальнаяконцентрация сажи в этих областях значительно выше, чем рассчитанная на весьобъем композиции, что и обеспечиваетвысокую электропровоцность.П р и м е р 1, Получают электропроводяшую композицию на основе полиамида 12 (П 12), сополимера акрилонитрила,бутааиена, стирола (АБС) и печной саСажу в количестве 30 вес.% смешивают с менее вязким компонентом-42,5 П 40-2 0-2 ПОМ-саж З-ПОМ 70-2 саж 0-3 8 25-603 ,101 порошкообраэным П 12 (70 вес,%), Ме ханическую смесь плавят иперемешива" юг в лабораторном эксгрудере при 250 С, Полученный твердый саженаполненный эксгруцаг П 12 цробят цо порошкообраз ного состояния и смешивают с вторым полимерным компонентом- АБС цо со держания сажи 10% в одном случае, 15 - .в другом и 20 в третьем при расчете на всю композицию. Каждую из эгих сме,сей затем повторно экструдйруюг .при 250 С.Соотношения компонентов для этих грех композиций привецена в табл. 1, (Прецлагаемый способ в дальнейшем обоз начаегся как способ 1),.. Для сравнения получают. композиции с таким же содержанием сажи при одновременном совмещении всех грех компо .ненгов (П 12, АБС и сажа). Сажу меха- нически перемешивают сразу с двумя порошкообразными полимерными компонентами, затем механические смеси эксгрудируюг при 250 С. 4843 4Соотношения компонентов цля такихкомпозиций указаны в табл. 1 (извесг ный способ обозначается в дальнейшем как способ П);з . П р и м е р 2, Получают электропровоцяшую композицию на основе полиэтилена низкой плотности (ПЭ), поли.,оксимегилена (ПОМ) и печной сажи ПМ. 6 Сажу в количестве 20 вес.% смешивают с порошкообразным ПОМ (80 вес.%).Механическую смесь экструцируюг влабораторном эксгрудере при 185 С.Полученный саженаполненный эксгрудаг 35 полиоксимегилена дробят цо порошкообразного состояния и смешивают с вторымполимерным компонентом - ПЭ до содержания сажи 6% в одном случае, 8 во втором и 15 - в третьем при рас 20 чеге на всю композицию. Эти механичесокие смеси затем эксгрудируют при 185 С.Соотношения компонентов для всехтрех случаев пр ведены в табл. 1 1.. бПродолжение табл. 1 1014843 ПЭ-ПОМсажа 70 24-6 60-32-8 П П рого гип ПЭ-БСТЭсажа-цобавки П 479, 76-5-15-0, 24 15 ПЭ ПИБ сажа-добавки 11 54,8 20 25-0,2 Гдов, сгирольных сополимеров и сополимеров формальдегица с циоксоланом выбраны соответственно полиэтилен низкойплотности (ПЭ), полиамиц 12 (П 12);сополимер акрилонигрила, бугациена исгирола (АБС), а также полиоксимегилен (ПОМ). Сочетание компоненгов выбрано исходя из возможности поАучения 30 материала с приемлемыми физико-механическими свойствами и из температур ихпереработки, которые составляют Температура,С:ПОМ-, (ТУ-05-1543-72)П 12 240-270 (ТУ 605 081-145 72)АБС (ТУ-05-1587-7 4)ПЭ (ГОСТ 16337-70) 180-210 240-270 195-215 150-190 Значение Температура измерения вязкости, С КомпоненНаиболее приемлемые сочетания компонентов ПЭ-ПОМ и П 12-АБС. Совмещагь ПОМ и П 12 не предсгавляегся возможным, так как при температуре пере- .работки полиамида ПОМ разлагаегся. При,смешивании ПЭ с П 12 и АБС полученныеобразцы расслаиваются и не облацаюгуцовле творительными физико-механ ическими свойствами. Расслаивание происходит и при совмещении АБС с ПОМ. Такимобразом, приведенные сочетания компонентов являются оптимальными,Вязкость полимерных компонентовкомпозиций определяют на капиллярномвискозимегре МВв атмосфере инерг 55ного газа при напряжении сдвига, равном 4 10 ф Па, и температуре, равнойтемпературе переработки. Значения вязкостей равны вязкостиПа.ф С ты 2,82 10 5,62: 10 7,91 103 4,4610 250 П 12 250 АБС 185; ПОМ ПЭ Для сравнения получают композициис содержанием сажи 6 и 8% при одновременном совмещении всех трех компонентов (ПЭ, ПОМ и сажа). Сажу перемешивают сразу с двумя порошкообразнымиполимерными компонентами, затем мехаонические смеси эксгруцируют при 185 С,Соотношения компонентов для композициЯуказаны в табл, 1 (способ П),В качесгве прецсгавигелей классовтермопласгов - полиолефинов, полиамиДля измерения элекгросопрогивления иэ эксгрудага получают пленки толщи ной л 0,5 мм путем горйчего прессования при 50 кг/см между обклацками из алюминиевой фольги, Обклацки не огделяюг ог пленки, и они служат в качестве припрессованных элекгроцов.ЭБС Э% с -20% саж Э-ПИ 2 бельной технике рецлагаемого способа вопящих композиций лимеров, соцержаших о сравнению с извоэможносгь получеских пщих оченсажи, а имерных маге малые (цо 1 кже увеличен ологического носги гехи роизвоцсвслецстви ве вышеукаэарезкого умечто привоциг ни сплавов комем сажи. ИПИ одписное роектная, 4 Патент,Филиал 5 10148Технические преимушества прецлага- ,мого изобрегения по сравнению с извесгным вицны.иэ табл. 2 и заключаются в цосгижении гораздо меньших значений елекгросопрогивления при гаком же соцержанни сажи. Так, если известный способ (П) цаег цля композиции ПЭ-БСТЭ% сажи значение =9 10 Ом.см, го прецлагаемый8спосо (1) ааег пля композиции ПЭ-ПОМ% сажи значение -) =1,1 ф 10 Ом,см, г,е. элекгросопрогивление снижаегся АБС-П 12-15% сажи 2,6 1 АБС-П 12-20% сажи 1,4 1 Использование п получения елекгропро на основе смесей по сажу, обеспечивает п весгными способами чения высокопровоця гериалов при малом жанни сажи (такие м ются цля проиэвоцсг изцелий, элекгропров ших полимерных (менее 20%) соцер агериалы испольэува мегаллиэируемых5 оцяших покрыгий, в. Заказ 3128/19 Ти 43 бв 8"10раэ, Как слецуег иэ габл. 2, р композиций ПЭ-ПОМ с 5-8% сажи, полученных преплагаемым способом (1), в 10 -10 раза ниже, чем полученных6Виэвесгным способом (П). Уцельное алекгросопрогивление композиции на основе АБС-П 12 с 10% сажи, полученной преалагаемым способом, в 110 раэ ниже; чем полученный известным способом. Таким образом, прецлагаемый способ (1) поэволяег цосгичь значительного снижения элекгросопрогивления композиции беэ увеличения соцержания сажи.Т,аблица 2 ц.) и ангисгагириалов, соцержа%) количества ие проиэвоцигель; оборуцования при нных материалов;ньшения соцеркак повьппению теоэиций с малым