Полимерная композиция

 

Изобретение относится к области получения гранулированных полимерных композиций, предназначенных для использования в производстве электроизоляционных, резинотехнических изделий методами экструзии, литья, прессования. Полимерная композиция включает смесь радиально-разветвленного бутадиен-α- метилстирольного блоксополимера или радиально-разветвленного бутадиен-α-метилстирольного блоксополимера, наполненного сополимером стирола и α-метилстирола в количестве 20-25 мас.%, и радиально-разветвленного или линейного бутадиен-стирольного блоксополимера, взятых в массовом соотношении 1 : 0,001-2,300, полиэтилен и стабилизатор в определенном соотношении компонентов. Полимерная композиция может дополнительно содержать мел, техуглерод и пластификатор. Полимерная композиция обладает высокими значениями показателей электрической прочности, удельного объемного сопротивления. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области получения гранулированных полимерных композиций, предназначенных для использования в производстве электроизоляционных, резинотехнических изделий методами экструзии, литья, прессования.

Известна полимерная композиция, которая перерабатывается в изделия методами прессования, экструзии и литья под давлением, содержащая полиэтилен, полистирол, блок-сополимер бутадиена и стирола и поверхностно-активное вещество (А. с. СССР N 1578152, C 08 L 23/06; пр. 20.06.88 г., опубл. 15.07.90 г., БИ N 26). Композиция отличается высокой механической прочностью и ударной вязкостью, но имеет низкие эластические свойства.

Известна также полимерная композиция, включающая полипропилен, стабилизатор и в качестве модификатора - смесь 5-50 мас.% полистирола и 50-95 мас.% звездообразного бутадиен-стирольного блок-сополимера. Композиция предназначена для изготовления различных технических изделий в машиностроении, электротехнике и т.п. Композиция обладает повышенными значениями ударной вязкости при отрицательных температурах. Недостаток композиции - низкая текучесть и низкие эластические свойства. Она не может быть использована для изоляции проводов. (Патент РФ N 2058343; C 08 L 23/12; пр. 23.12.94 г., опубл. 20.04.96 г., БИ N 11).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является полимерная композиция для электроизоляционных изделий, включающая разветвленный полибутадиеновый каучук с содержанием 1,2-звеньев не менее 60%, цис-полибутадиеновый каучук со средней молекулярной массой (1,5-3)·10³ и полиалкилсилоксановую жидкость в качестве мягчителя, вулканизующую группу (сера, ускоритель вулканизации, оксид цинка), пигмент (железный сурик), наполнитель (асбест). (Патент РФ 2001059; C 08 L 9/00; пр. 25.05.92 г., опубл. 15.10.93 г., БИ N 37-38). К недостаткам композиции относится то, что процесс получения композиции включает стадию вулканизации, требующую значительных энерго- и трудозатрат; изделия из измельченной композиции или предварительно сформованных заготовок получают методом прессования, имеющим меньшую производительность по сравнению с методами литья, экструзии. В ее состав в значительных количествах входит асбест - экологически небезопасный материал. Получаемый электроизоляционный материал имеет невысокие показатели электрической прочности, удельного объемного сопротивления.

Технической задачей предлагаемого изобретения является получение полимерной теплостойкой электроизоляционной композиции с высокими значениями показателей электрической прочности, удельного объемного сопротивления и дугостойкости, а также имеющей высокие значения физико-механических показателей условной прочности и относительного удлинения при разрыве, что позволяет использовать заявляемую композицию для изоляции и оболочек силовых кабелей.

Поставленная задача решается тем, что полимерная композиция для изделий электротехнического назначения, включающая смесь разветвленного диенового и диенового полимеров, в качестве разветвленного диенового полимера содержит радиально-разветвленный бутадиен-α-метилстирольный блоксополимер или радиально-разветвленный бутадиен-α-метилстирольный блоксополимер, наполненный сополимером стирола и α-метилстирола в количестве 20-25 мас.%, в качестве диенового полимера - радиально-разветвленный или линейный бутадиен-стирольный блоксополимер, содержащиеся в смеси в массовом соотношении 1 : 0,001-2,300 соответственно, и дополнительно - полиэтилен и стабилизатор при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: указанная смесь блоксополимеров - 73,0 - 82,1 полиэтилен - 12,0 - 17,0 стабилизатор - 1,0 - 1,5 Заявляемая полимерная композиция может также содержать мел в количестве 8,0 - 10,0 мас.ч, техуглерод в количестве 1,3 - 1,5 мас.ч. и пластификатор в количестве 3,5 - 4,6 мас.ч. на 73 мас.ч. указанной смеси блоксополимеров.

Выбранный состав заявляемой композиции позволяет в максимальной степени обеспечить одновременно высокие теплостойкость, электрические и физико-механические показатели.

При осуществлении заявляемого технического решения используют: - радиально-разветвленный бутадиен-α-метилстирольный термоэластопласт ДМСТ-Р по ТУ 38.103585-85, получаемый анионной блоксополимеризацией бутадиена и α-метилстирола; - радиально-разветвленный бутадиен-α-метилстирольный термоэластопласт, наполненный сополимером стирола и α-метилстирола в количестве 20 - 25 мас.%, ДМСТ-Р20ПМС по ТУ 38.103585-85, получаемый анионной сополимеризацией бутадиена и α-метилстирола с последующим наполнением сополимером стирола и α-метилстирола; - бутадиен-стирольные термоэластопласты, получаемые анионной блоксополимеризацией бутадиена и стирола, ДСТ-30Р разветвленного строения по ТУ 38.40327-98 и ДСТ-30 линейного строения по ТУ -38.103267-80; - полиэтилен по ГОСТ 16336-77; - техуглерод по ГОСТ 7885-86;
- мел по ГОСТ 12085-88;
- в качестве стабилизатора: НГ-2246 (агидол-2), ирганокс 1076, ирганокс 1010;
- в качестве пластификатора: минеральные масла "нетоксол" по ТУ 38.101999-84, МП-75 по ТУ 38.101952-83, И-40 по ГОСТ 20799-88.

Полимерные композиции готовят методом смешения указанных компонентов в определенных соотношениях в смесителе, снабженном лопастной мешалкой, при температуре 20-40^oC в течение 5-10 мин. После окончания цикла смешения полученная смесь подается через загрузочное отверстие в экструдер с гранулирующей головкой для получения гранул размером 5х5 мм. Температура экструдирования по зонам 140-170-160^oC, температура головки 180^oC.

После грануляции влажные гранулы направляют на сушку и упаковку.

Оценку электрических и физико-механических свойств композиций проводят по стандартным методикам в соответствии с ТУ 2243-003-213-460-56-97.

Сущность предлагаемого изобретения подтверждается примерами конкретного выполнения.

Данные по составу и свойствам композиций приведены в табл. 1, 2.

Пример 1
В смеситель, снабженный лопастной мешалкой, загружают 72,92 кг бутадиен- α- метилстирольного термоэластопласта ДМСТ-Р и 0,08 кг бутадиен-стирольного термоэластопласта разветвленного строения ДСТ-30Р, 12 кг полиэтилена и 1 кг стабилизатора Ирганокс 1076. Включают мешалку и ведут смешение 5 мин при температуре 20-30^oC. Полученную смесь подают через загрузочное отверстие в экструдер с гранулирующей головкой. Композиционный материал в виде гранул подвергают стандартным испытаниям.

Пример 2
Композицию получают, как в примере 1, но берут 24,88 кг бутадиен- α- метилстирольного термоэластопласта, наполненного сополимером стирола и α- метилстирола в количестве 20 мас.% ДМСТ-Р20ПМС, 57,22 кг бутадиен-стирольного термоэластопласта линейного строения ДСТ-30, 17 кг полиэтилена и 1,5 кг стабилизатора агидола-2.

Пример 3
Композицию получают, как в примере 1, но берут 31,2 кг ДМСТ-Р, 46,8 кг ДСТ-30, 15 кг полиэтилена и 1,2 кг стабилизатора Ирганокс 1010.

Пример 4
Композицию получают, как в примере 1, но берут 31,2 кг ДМСТ-Р20ПМС, наполненного сополимером стирола и α- метилстирола в количестве 25 мас.%, 46,8 кг ДСТ-30Р, 15 кг полиэтилена и 1,2 кг стабилизатора Ирганокс 1076.

Пример 5
Композицию получают, как в примере 1, но берут 31,2 кг ДМСТ-Р20ПМС, наполненного сополимером стирола и α- метилстирола в количестве 22 мас.%, 46,8 кг ДСТ-30, 15 кг полиэтилена и 1,2 кг стабилизатора агидола-2.

Пример 6
В смеситель, снабженный лопастной мешалкой, загружают 72,92 кг ДМСТ-Р, 0,08 кг ДСТ-30Р, 12 кг полиэтилена, 1 кг стабилизатора Ирганокс 1076, включают мешалку и ведут смешение в течение двух мин. Затем в смеситель дополнительно подают 8 кг мела, 1,3 кг техуглерода и 3,5 кг масла нетоксол, смешение ведут 8 мин при температуре 30-40^oC. Затем смесь подают в экструдер с гранулирующей головкой.

Полученный композиционный материал в виде гранул испытывают по стандартным методикам.

Пример 7
Композицию получают, как в примере 6, но берут 22,12 кг ДМСТ-Р20ПМС, наполненного сополимером стирола и α-метилстирола в количестве 20 мас.%, 50,88 кг ДСТ-30Р, 17 кг полиэтилена и 1,5 кг стабилизатора агидола-2 и 10 кг мела, 1,5 кг техуглерода 4,6 кг масла МП-75.

Пример 8
Композицию получают, как в примере 6, но берут 36,50 кг ДМСТ-Р, 36,50 кг ДСТ-30, 15 кг полиэтилена, 1,2 кг стабилизатора Ирганокс 1010 и 9 кг мела, 1,4 кг техуглерода, 4,0 кг масла И-40.

Пример 9
Композицию получают, как в примере 6, но берут 36,50 кг ДМСТ-Р20ПМС, наполненного сополимером стирола и α- метилстирола в количестве 25 мас.%, 36,50 кг ДСТ-30Р, 15 кг полиэтилена, 1,2 кг стабилизатора Ирганокс 1076, 9 кг мела, 1,4 кг техуглерода, 4,0 кг масла "нетоксол".

Пример 10
Композицию получают, как в примере 6, но берут 36,50 кг ДМСТ-Р20ПМС, наполненного сополимером стирола и α- метилстирола в количестве 22 мас.%, 36,50 кг ДСТ-30, 15 кг полиэтилена, 1,2 кг стабилизатора агидола-2, 9 кг мела, 1,4 кг техуглерода и 4,0 кг масла МП-75.

Пример 11 (по прототипу)
В резиносмеситель загружают 15,8 кг каучука полибутадиенового СКДСР, 2 кг низкомолекулярного каучука цис-полибутадиенового СКДН-Н, 0,3 кг оксида цинка, 0,4 кг полиэтилсилоксановой жидкости ПЭС, 15,14 кг сурика железного, 63 кг асбеста. Указанные компоненты перемешивают под давлением в течение двух мин. Затем подают 3,1 кг серы и 0,26 кг тиурама. Продолжают перемешивание под давлением в течение 10 мин и без давления в течение 10 мин. Полученную композицию выгружают из резиносмесителя.

Изделия из композиции получают прессованием в пресс-форме для горячего формования, испытывают по стандартным методикам.

Состав и свойства полимерных композиций приведены в табл. 1, 2.

Данные табл. 2 показывают, что композиции заявляемых составов имеют высокие значения показателей прочности и относительного удлинения, сохраняющие высокие прочностные и эластические свойства после термического старения при 100 и 120^oC и имеющие температуру хрупкости не выше -40^oC.

Заявляемая композиция превосходит известную электроизоляционную композицию по дугостойкости, а также в несколько раз по электрической прочности и удельному объемному сопротивлению.

Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет получать высокоэластичные полимерные композиции с широким диапазоном эксплуатации от +100 до -40^oC и с высокими электроизоляционными характеристиками, предназначенные для изготовления изоляции и оболочек силовых кабелей.

Формула изобретения

1. Полимерная композиция для изделий электротехнического назначения, включающая смесь разветвленного диенового и линейного диенового полимеров, отличающаяся тем, что в качестве разветвленного диенового полимера содержит радиально-разветвленный бутадиен-α-метилстирольный блоксополимер или радиально-разветвленный бутадиен-α-метилстирольный блоксополимер, наполненный сополимером стирола и α-метилстирола в количестве 20 - 25 мас.%, в качестве диенового полимера - радиально-разветвленный или линейный бутадиен-стирольный блоксополимер, содержащиеся в смеси в массовом соотношении 1 : 0,001 - 2,300 соответственно, и дополнительно полиэтилен и стабилизатор при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Указанная смесь блоксополимеров - 73,0 - 82,1
Полиэтилен - 12,0 - 17,0
Стабилизатор - 1,0 - 1,5
2. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит мел в количестве 8,0 - 10,0 мас.ч., техуглерод в количестве 1,3 - 1,5 мас. ч. и пластификатор в количестве 3,5 - 4,6 мас.ч. на 73 мас.ч. указанной смеси блоксополимеров.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2