Полимерная композиция для оболочек кабелей

 

Сущность изобретения: композиция состоит из 100 ч, сополимера пропилена с этиленом , 0,1-0,2 ч. стеарата кальция, 0,1-0,2 г эфира 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенилпропионовой кислоты и пентаэритрита и 0,2- 1,5 ч. поли-л-ксилилиден-диаминодифенилдисульфида с мол.м. 5200-7000. 2 табл.

С(>Р? <:I llf I(К!!Х

C.0! fÈA."! È ГИ If СКИХ

pF спуг г!!1к

ГOCYQAPCTBf:Hf &f IlATI=.IIТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОспАте нт сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4875920/05 (22) 18.09.90 (46) 23.02.93, Бюл. N 7 (71). Научно-исследовательский проектноконструкторский и технологический кабельный институт (72) Н.И.Фризен, Л.Н.Бочкарева, Н,А.Ким и

В.В.Бочкарев (56) ТУ 16-505.129.82 Кабели с полиэтиленовой изоляцией для погружных электронасосов.

Авторское свидетельство СССР

N 1481241, кл. С 08 1 23/12, 1989.

ГОСТ 26 996-86. Полипропилен и сополимеры пропилена.

Изобретение относится к кабельной промышленности и,в частности, к композициям на основе полиолефинов, применяемым при изготовлении оболочек кабелей для нефтепогружных электронасосов, экс-. плуатируемых в районах Сибири, Известны композиции на основе полиэтилена, применяемые для изоляции и оболочки кабелей для нефтепогружных .электронасосов. Такие композиции характеризуются недостаточной стойкостью к воздействию повышенных температур при аварийном режиме работы кабеля (до

150 С) в присутствии кислорода воздуха как при контакте с медной токопроводящей жилой (изоляция кабелей), так и при его отсутствии (оболочка кабелей). Кроме того, изоляция и оболочка кабелей, изготовленных из этих композиций, при эксплуатации в скважинах в среде пластовой жидкости под воздействием раздавливающих нагру„., 5U„„1796642 А1

fsf>s С 08 1 23/16, С 08 К 5/00//(С 08

К 5/00, 5:09, 5:11, 5:371 (54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ

ОБОЛОЧЕК КАБЕЛЕЙ (57) Сущность изобретения: композиция состоит из 100 ч, сополимера и ропилена с этиленам, 0,1-0,2 ч. стеарата кальция, 0,1-0,2 г эфира 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенилпропионовой кислоты и пентаэритрита и 0,21,5 ч. поли-и-ксилилиден-диаминодифенилдисульфида с мол.м, 5200-7000, 2 табл, эок при температурах 900С и выше теряют прочность и разрушаются. Кабели с изоляцией из данной полимерной композиции имеют также низкую стойкость к растрескиванию в жидких агрессивных средах., Известны также полимерные композиции для оболочек кабеля на основе полипропилена с повышенной стойкостью к воздействию пластовой жидкости при повышенных температурах.

Однако данные композиции характеризуются недостаточной прочностью при растяжении до разрыва в исходном состоянии и после теплового старения в воздушной среде.

Наиболее близкой по технической сущностй к изобретению является композиция, включающая сополимер.пропилена с этиленом йстабилизаторы в количестве 0,3 мас.ч. на I00 мас.ч. полимера.

1796642

Данная композиция имеет достаточно высокие физико-механические свойства, удовлетворительную морозостойкость, но недостаточно стойка к воздействию повышенных (до 130-150 С) температур в воздушной среде как при контакте с медью, так и при его отсутствии, а также.в пластовой жидкости при температурах 90 С и выше.

Кроме того, при значении показателя текучести расплава 1,0-1,2 г/10 мин s процессе переработки данной композйции возникают технологические трудности.

Целью изобретения является увеличение стойкости к воздействию повышенных температур в воздушной среде и пластовой жидкости и улучшение технологических свойств, Эта цель достигается тем, что полимерная композиция.для оболочки кабелей, включающая сополимер пропилена с этиленам, стеарат кальция и эфир 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенилпропионовой кислоты и пентаэритритэ, дополнительно содержит пали-и-ксилилиден-диаминодифенилдисульфид с мол.м, 5200-7000 при следующем соотношении компонентов, мас,ч. .

Сопопимер пропилена с этиленом 100

Стеарат кальция 0,1-0,2

Э фи р 3,5-ди-трет-бутил-4гидроксифенилпропионовой кислоты и пентаэритрита 0,1-0,2

Поли-и-ксилилидендиаминодифенипдисульфида 0,2-1;5

Вещества, используемые в композиции, даны в табл.1.

Полидисульфид получают поликонденсацией терефталевого альдегида и диаминодифенилдисульфида в толуоле.

Полидисульфид (поли-и-ксилилиден-и-диаминодифенилдисульфид) относится к классу папишиффовых оснований и имеет следующие .характеристики; внешний вид — яркожелтыйй порошок. термически устойчив при

300 С, нерастворим в воде и органических растворителях, растворим в концентрированных серной и фосфорной кислотах. ограниченно растворим в муравьиной кислоте.

По данным ИК-спектров и элементного анализа продукт конденсации имеет формулу элементарного звена = СНБО - CH=M+0 $- $+Og )

Данные ИК-спектра: 1670 см

v(=-СН=Ы-); 1600, 1540 см v(COС) ароматического кольца; 805 см s (С-Н) 1,4-замеще-1 ние бензольного кольца; 605 см S-С (арил).

-1

Данные элементного анализа. Вычислено, %: С 69,3; Н 4,1; N 8,1; S 18,5. Найдено, %: С69.0; Н4,0; N7,9; S18,3.

Средняя молекулярная масса продукта поликонденсации, определенная криоскопическим методом в трихпоруксусной кислоте, находится в пределах 5200-7000

"0 единиц, что соответствует n = 15-20. Получается неразделимая смесь гомологов, Способ получения поли-и-ксилипидени-диаминодифенипдисульфида закп ючается в следующем. В 4-горлую колбу емкостью

"5 250 см, помещенную в масляную баню и снабженную насадкой Дина-Старка, обратным холодильником, термометром, механической мешалкой и капельной воронкой, загружают 6,21 r (0,025 моль) диаминодифенилдисульфиуа, 0,42 г (0,01 моль) хлорида пития, 20 см диметилформамида и 10 см э толуола. Включают подачу азота в колбу со скоростью 50-100 л/ч и нагревают содержимое колбы до 115 С, При 115 С и работающей мешалке в течение 1 ч добавляют по каплям раствор 3,35 r терефталевого альдегида в 30 см диметилформамида. Реакционную массу выдерживают при 115 С в течение 3 ч, при этом в ловушке собирает30 ся выделяющаяся при расщеплении вода.

Затем содержимое колбы, 100 см изопроз пилового спирта, перемешивают в течение

15 мин. Выпавший осадок желтого цвета отфильтровывают, промывают на фильтре

3 порциями изопропиловаго спирта по 50 см, водой и сушат при комнатной температуре. Выход продукта конденсации составляет 8,14 r, или 94% от теоретического.

Образцы для испытаний изготавливают методом экструзии при 230-240 С; а также методом прессования (температура 210 С, время выдержки без давления 10 мин, вое45 мя вь1держки под давлением 100 кгс/см 5 мин, охлаждение под давлением до 3040ОС), Термопластическую деформацию определяют в термостате при температуре 110 С и воздействии нагрузки 10 кгс; в качестве давящего индентора используют стальной валик радиусом 3,5 мм, что соответствует радиусу изгиба металлической брони кабеля дпя нефтепогружных насосов; образцы

55 для испытаний имеют форму полосок размером Зх10х40 мм.

Состав пластовой жидкости: смесь солярового масла с водой в соотношении 9: I c добавлением 28 г/п солей, преимущественг но хлорида натрия rðåäý слабокислая (рН =4,0 5.0).

Формула изобретения

Полимерная композиция для оболочек кабелей, включающая сополимер пропилена с этиленом, стеарат кальция и эфир 3,5ди-трет-бутил-4-гидроксифенилпропионовой кислоты и пентаэритрита, о т л и ч à ю ща я с я тем, что, с целью увеличения стойкости к воздействию повышенных температур в воздушной среде и пластовой жидкости и улучшения технологических свойств, она дополнительно содержит поли-и-ксилилидендиаминодифенилдисульфид с мол.м, 0,1 -0,2

0,2-1.5

Таблица 1 таблица2

Нокер состава

) «Т1» )» «1

»

3 Ä Ä 5 ) 6 1 7 8

У»Ъ»»»»»»»» »»»»»»»»»»»»»»»»»»» »»»»»»»»

100

ПЭНД марки 371-70

СопЬлимер пропилена с этиленом

10о

0,25

0,25

1,5

1оо 1оо

0,2 0,2

0,1 0,2

1,0 1,5100 .0,2

0>t о 5

1ОО

100

100

О,1

0,1

0,ã

0,1

0,1

0,1 о,г

0i1

Стеарат кальция

101О

Полидисульфид

Показатель текучести расплава, г/10 мин

1,43

1,10 1,14

t 23

Прочность при растяжении до разрыва в исходном состоянии, Nla о

После старения 150 С х х 14 сут беэ медной проволоки прочность при растя" женин, ИПа

24,3 г4,8 г5,1 24,5 25,2 23 ° 3

25,6 24,5 21,2

23,5 24,8

Образцы 12,8 разрушились го,о

18,о .

+2,0

+5 0 +1,0 9,0

49,0 изменение прочности,а

5,2

1ОО.После старения 150вС х х 30 сут без медной проволоки прочность при рвстяжении, ИПа

Образцы разрушились

20,8

25„.7 23 1

12,0

Образцы Образцы рвэру- разрушились шились

3,0 8,4

11,0 изменение прочности, Ф

9i 0

1оо

1ОО

100

Наименование ингредиентов и показателей (г

Изобретение иллюстрируется примерами 1-8, приведенными в табл.2.

5200-7000, при следующем соотношении компонентов, мас.ч,:

Сополимер пропилена с этиленом 100

Стеарат кальция О, 1-0,2

Э фи р 3,5-ди-трет- бутил-4гидроксифенилпропионовой кислоты и пентаэритрита

Поли-и-ксилил иден-диаминодифенилдисульфид с мол,м. 5200-7000

1,25 .1,43 1,55 1,56

1796642

Продолжение табл. 2

Наименование ингредиентов и показателей

НомеР состава прочность при растяшенни, Wla

179 215 240 233 211 16,8

Образцы 70 разрушились

13,3 4,0 5,0 16,0 . 28,0

26,0

100 72,0

Образцы Образцы разру- разру-, шились шились

22,0

22,7 20>1

l6 1

14,0

20,0 изменение прочности >8

31,0

9,0

100 22,0 100 100

20>9 20 4

16,7 16,7

193 216 201

20,.6 15,3 16,7

4,2 4,2 -43 45

22,4

-60

Составитель М.Царькова

Редак-.ар Г.Бельская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Заказ 630 . Тираж . . Подписное

ВНМИПИ Государственного комитета по изобретениям и открь1тиям при ГКНТ СССР

113035; Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 .

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

После старения 150еС х х 14 сут в присутствии медной проволоки изменение прочности,Ф

После стерения 150 С Й х 30 сут в присутствии медной проволоки

После выдершки в пластовой жидкости при температуре 95еС а) в течение 2 сут прочность при растя" венин> НПа изменение прочности,В б) в течение 7 сут прочность при растя- . жении, НПа изменение прочности,й

Терюпластическая деформация, Температура хрупкости,>C

13,8

29>2

9 0

53,9

17,9

28,1

17,2 . 30,9

8,1

-45

Образцы 19,4 разрушились

20, 0 21,0

l7>7 15>3

Ь, I 5;4

-45 -45

21,0

14,2

18,5

26,6

1>9,9

21> 0

4 3

-42 .

17>3

25,8

17,6 . 24,5

4,i

-38