Способ получения сшиваемой композиции на основе полиэтилена

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

Л0„„1638142

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 3655630/05 (22) 26.10.83 (46) 30.03.91. Бюл. NЯ 12 (72) М.Л. Фридман, С.Л. Пешковский, А.И.Тукачинский, Н.С.Ениколопов, В.В.Абрамов, Р.А. Лапицкий, О.И.Сабсай, Г.P. Барштейн, 3.В.Белякова, Г.И.Цапиро и И.В.Гвоздев (53) 678.742.2-9(088.8) (56) 1. Патент Великобритании

N - 1526398, кл. С 3 Р, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

1Р 686627, кл. С 08 L 23/09, 1979. (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СШИВАЕМОЙ КОМИзобретение относится к способу получения с помощью прививки силанового соединения сшиваемых влагой термопластов, таких как олеАиновые полимеры или сополимеры, используемые преимущественно для изоляции кабелей, производства труб, лент, листов, пленок и т.п, Известен способ получения сшиваемых полиолефинов путем прививки алкоксисилановых соединений и сшивки в присутствии влаги (1).

Согласно этому способу для производства сшитых экструзионпых иэделий в экструдер дозируют гидролизируемое ненасыщенное вещество класса силана, органическую перекись, катализатор конденсации силана в ниде раствора в силане и сшиваемои полиолефин, причем жидкие компоненты вводят в ма(51)5 С 08 -T 3/28, С 08 L 23/06

ПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ ПОЛИЭТИЛЕНА путем смешения полиэтилена с алкен(С -Сз)— триалкокси(С< — Сq)-силаном, прививки силана в экструдере при 160-250 0 и сшивки под действием влаги, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса, экономии перекиси и улучшения механических свойств композиции, прививку алкентриалкоксисилаиа к полиэтилену осуществляют акустической обработкой расплава в экструдере в режиме кавитации при удельной энергии обработки

10 -106 P /zr. териальный цилиндр экструдера, а порошкообразными опудривают гранулы полимера или добавляют при его грануляции. Гомогенизируют смесь в экструдере со шнеком специальной конАигурации, обеспечивающим стабильное течение расплава в переходных зонах, и экструдируют изделие с последующей сшивкой его под действием влаги при температуре, ниже температуры разложения привитого сополпмера.

Недостатком данного способа является применение в качестве сшиваемого агента относительно большог о количества перекиси, которая вызывает лишь локальные сшивки (при уменьшении

его содержания), либо прямую радикальную сшивку в цилиндре экструлера (при большом содержании).

1638142

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сшиваемай композиции на основе полиэтилена путем смешения полиэтилена с алкен (С -Г )-триалкокси (С -С )— силаном и целевыми добавками, прививо ки силана в экструдере при 160-250 С и сшивки под действием влаги. Предварительное смешение полиэтилена, алкилтриалкоксисилана и органической о перекиси проводят при 60-100 С в течение 3-2 мин в смесителе при скорости вращения мешалки 500-3000 об/мин 2, 15

Недостатками способа являются применение для получения качественных изделий относительно больших количеств перекиси, что вызывает предварительное сшивание в материальном цилиндре экструдера, а также использование для достижения гомогенного распределения перекиси и силана смесителя, что усложняет процесс и понижает era производительность, 25

Цель изобретения — упрощение процесса, экономия перекиси и улучшение механических свойств композиции.

Цель достигается тем, что в способе получения сшиваемой композиции

30 на основе полиэтилена смешения полиэтилена с алкен(С -С )-триалкокси 2. Ъ (С -С g) -силаном прививки сила на ! Ф о в экструдере при 160-250 С и сшивки под действием влаги, прививку алкентриалкоксисилана к полиэтилену осуществляют акустической обработкой расплава в экструдере в режиме кавитации при удельной энергии обработки

10 -10 дж/кг.

4 .Способ осуществляют следующим образом.

В экструдер с температурй выходной зоны цилиндра в диапазоне 160250ОС подают полиэтилен, соответствующее количество алкентриэтоксисилана, катализатор перекиси. Гамогенизацию осуществляют непосредственно в материальном цилиндре экструдера.

В головке экструдера перед ее формующей частью расплав поцвергают акус- 50 тической обработке в режиме кавитации полимерного материала.

Режим акустической кавитации полимеров определяется удельной энергией

Г, поглощаемой единицей массы поли- 55 мера: F. = IF/О „где I — и нтенсив Ъ = .. ность ультразвуковой обработки (удельная мощность); 1 — площадь излучения; Π— массовый расход материала.

Для полиалефинов Г лежит в пределах 10 дж/кг с Е с 106 дж/кг.

Нижний предел определяется наступлением акустической кавитации полиэтилена, верхний — черезмерной деструкцией полимера.

Пример 1. Композицию готовят на основе полиэтилена низкой плотности (ПЭНП). Одновременно с ПЭНП в экструдер позируют на 1 кг ПЭПП

30 кг алкентриэтоксисилана, 1 кг диэтИлоловодикаприлата в качестве катализатора. Концентрацию перекиси бензоила варьируют в пределах 0-2 г.

Расплав композиции обрабатывают акустическими колебаниями различной энергии, вызывающими кавитацию распЛава в формующей зоне экструдера. Температура в выходной зоне экструдера

170 С. На выходе из экструдера полуо чают изделие в виде стержня. Полученные прутки помещают на 4 ч в кипящую воду. Анализируют содержание нерастворимой гель-фракции, определяют прочность при растяжении, удлинение при разрыве.

Результаты измерений сведены в табл. 1 и 2.

Пример 2. Композицию готовят на основе полиэтилена высокой плотности (ПЭВП). Одновременно с ПЭВП в экструдер дозируют на 1 кг ПЭВП

30 г алкентриэтоксисилана, 1 r диэтиловодикаприлата в качестве катализатора. Расплав композиции обрабатывают акустическими колебаниями различной энергии, вызывающими кавитацию расплава в формующей зоне экструдера. Температура в выходной зоне экструдера 200 С. На выходе из эксто рудера получают изделие в виде стержня. Затем полученные прутки помещают на 4 ч в кипящую воду и анализируют содержание нерастворимой гель-фракции.

Результаты измерений сведены в табл. 3.

Как видно из табл. 1-3 изделия, получаемые по предлагаемому способу при уменьшенном количестве перекиси или без нее, имеют аналогичные с известным способом физико-механические свойства, а в ряде случаев их превышают".

1638142

Использование предлагаемого спосо- . ба получения сшивасмых полиолефинов обеспечивает возможность получения сшитых изделий из полиэтилена при уменьшенном количестве перекиси,,поступающей в экструдер. 1то позволяет избавиться от наличия прямой радикальной сшивки в материальном цилиндре экструдера, прерывающей процесс экструзии, экономит дорогостоящую перекись, повышает безопасность процесса, Достигается также равномерная по объему полимера частота смешивающей сетки (отсутствие локальных сшивок), что улучшает качество получаемых сшитых изделий, повышается производительность всего процесса.

Т а б л и ц а 1

Содержание гель-фракции в экструдере после обработки его водой при t = 100ОC в течение 4 ч, мас.Х

Содержание перекиси бензоила в композиции, мас.7, Режим, Удельная энергия акустичесВ кой обработки. Дя/кг

О 005 01 02

Без кавитации

С кавитацией

С кавитацией

Таблица 2

Сопоставление показателей свойств сшитого полиэтилена

Способ

Показатели

Предлагаемый

Известный

Прочность при растяжении, Н/мм

Содержание перекиси, Х

Удлинение при разрыве, Х

Содержание гель-фракции, 23

72-74

17

0,2

Таблица 3

Режим, Удельная энергия акустической Гель-фракция, Р обработки, Пж/кг

2

4

0

6,8 10

2,7 10

3 10

3,3 10

10<

2

4

6

0 5 ° 10

1,5 10

2,7 ° 10

3,3 ° 10

7,2 ° 10з

12,0 10

58

38

42

61

71

72

Иэделие

66

68 ,72

73 не формуется

7

63

74

73

Изделие не Аормс ется

72

72

73

73