Способ получения радиационно-сшиваемой композиции на основе фторуглеродного полимера



Способ получения радиационно-сшиваемой композиции на основе фторуглеродного полимера
Способ получения радиационно-сшиваемой композиции на основе фторуглеродного полимера
Способ получения радиационно-сшиваемой композиции на основе фторуглеродного полимера
Способ получения радиационно-сшиваемой композиции на основе фторуглеродного полимера
Способ получения радиационно-сшиваемой композиции на основе фторуглеродного полимера
Способ получения радиационно-сшиваемой композиции на основе фторуглеродного полимера
Способ получения радиационно-сшиваемой композиции на основе фторуглеродного полимера
Способ получения радиационно-сшиваемой композиции на основе фторуглеродного полимера

 


Владельцы патента RU 2584738:

Российская Федерация, от имени которой выступает МИНИСТЕРСТВО ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ТОРГОВЛИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (RU)

Изобретение относится к получению радиационно-сшиваемой композиции на основе фторуглеродного полимера и предназначено для создания однородной в объеме композиции с высокими вязкоупругими свойствами, обладающей высокой технологичностью и термической стойкостью без сшивок с однородной ровной поверхностью гранул и способной перерабатываться в тонкостенную изоляцию проводов. Радиационно-сшиваемую композицию на основе фторуглеродного полимера получают следующим образом. В сшивающий агент, в качестве которого используют триаллиловый эфир изоциануровой кислоты ТАИЦ, вводят ингибитор. В качестве ингибитора используют предпочтительно гидрохинон или его производные при массовом соотношении сшивающего агента и ингибитора составляет от 100:0.1 до 100:0,5. Проводят растворение ингибитора в сшивающем агенте. После чего подают наполнитель, в качестве которого используют диоксид металлов. Производят смешивание компонентов. Затем полученную суспензию вводят в гранулы фторуглеродного полимера Ф-40АМ-сополимера тетрафторэтилена и этилена. Дополнительно в гранулы фторуглеродного полимера вводят модифицированный фторэластомер и фторуглеродное масло при их массовом соотношении от 1:5 до 5:1. Смешивают компоненты. Проводят экструзию полученной композиции и ее гранулирование. Изобретение обеспечивает повышенные вязкоупругие свойства, повышение стойкости к истиранию и прочности при разрыве. 1 табл , 2 пр.

 

Изобретение относится к способам получения радиационно-сшиваемой композиции (РСК) и может быть использовано в качестве изоляционного материала для проводов.

Известен способ получения радиационно-сшиваемой композиции на основе фторуглеродного полимера, включающий введение сшивающих агентов, которые представлены триаллиловыми эфирами циануровой и изоциануровой кислот, во фторуглеродный полимер, смешивание, экструзию и грануляцию (US, патент №4353961, 1983).

Недостатком данного способа является низкая технологичность и низкая термическая стабильность из-за выделения летучих газообразных продуктов во время экструзии уже при температуре 250°C.

Известен способ получения радиационно-сшиваемой композиции на основе фторуглеродного полимера, включающий введение в сшивающий агент наполнителя, в качестве которых используют, соответственно, триаллиловый эфир изоциануровой кислоты (ТАИЦ) и оксид щелочноземельных металлов, смешивание, введение полученной суспензии в гранулы полимерной основы фторуглеродного полимера - сополимера тетрафторэтилена и этилена (ЭТФЭ), смешивание компонентов, экструзию полученной композиции смеси с последующей грануляцией (RU №2414762, Н01В 3/46, 2011).

Недостатком данного способа является низкая технологичность и отсутствие термической стабильности радиационно-сшиваемой композиции из-за неоднородной и неровной ее поверхности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения радиационно-сшиваемой композиции на основе фторуглеродного полимера, включающий введение в сшивающий агент, в качестве которого используют триаллиловый эфир изоциануровой кислоты, ингибитора, предпочтительно гидрохинона или его производных, с последующим его растворением в сшивающем агенте, введение в полученную суспензию наполнителя, смешивание, введение полученной суспензии в гранулы фторуглеродного полимера - сополимера тетрафторэтилена и этилена, смешивание, экструзию полученной композиции с последующей грануляцией, при этом массовое соотношение сшивающего агента и ингибитора составляет от 100:0,1 до 100:0,5. Растворение ингибитора в сшивающем агенте проводят путем нагрева или путем введения растворителя из класса галогенсодержащих углеводородов. В качестве наполнителя используют диоксид металла (см. заявка на изобретения №2011138679/07, Н01В 3/46, 27.03.2013).

Недостатком данного способа является низкая технологичность и отсутствие термической стабильности радиационно-сшиваемой композиции из-за ее низких вязкоупругих свойств и неоднородности распределения компонентов в объеме.

Предлагаемым изобретением решается задача получения радиационно-сшиваемой композиции на основе фторуглеродного полимера, обладающей необходимыми физико-механическими и электрическими характеристиками.

Техническим результатом является повышение технологичности и термической стабильности композиции за счет повышения ее вязкоупругих свойств и увеличения текучести расплава, исключения образования преждевременных сшивок за счет снижения температуры переработки (экструзии) и получения гранул РСК с однородной ровной поверхностью без включений и наплывов.

Технический результат достигается в способе получения радиационно-сшиваемой композиции на основе фторуглеродного полимера, включающем последовательное введение в сшивающий агент, в качестве которого используют триаллиловый эфир изоциануровой кислоты, ингибитора с последующим его растворением в сшивающем агенте и наполнителя, смешивание, введение полученной суспензии, модифицированного фторэластомера и фторуглеродного масла в гранулы фторуглеродного полимера Ф-40АМ, представляющего собой сополимер тетрафторэтилена и этилена, смешивание, экструзию полученной композиции с последующей грануляцией, при этом массовое соотношение модифицированного фторэластомера и фторуглеродного масла составляет от 1:5 до 5:1.

Отличительными признаками предлагаемого способа получения радиационно-сшиваемой композиции на основе фторуглеродного полимера являются дополнительное введение в гранулы фторуглеродного полимера Ф-40АМ, представляющего собой сополимер тетрафторэтилена и этилена, модифицированного фторэластомера и фторуглеродного масла и их массовое соотношение. Введение модифицированного фторэластомера в гранулы фторуглеродного полимера Ф-40АМ, представляющего собой сополимер тетрафторэтилена и этилена, позволяет изменить физико-механические свойства радиационно-сшиваемой композиции, повысить вязкоупругие свойства, что повышает стойкость к истиранию и прочность при разрыве. Модифицированный фторэластомер получают путем модифицирования полимерной основы различными способами: химические - привитая сополимеризация, полимераналогичные преобразования, физические - радиационное облучение, экструзия и др. Он представляет собой устойчивую композицию с небольшим содержанием различных добавок, которые введены в процессе экструзионной переработки. В качестве модифицированного фторэластомера используются различные марки Viton (фирма Du Pont), Dyneon (фирма 3М), П0025 (НПФ «Барс-2»). Немодифицированный фторэластомер получают в результате реакции полимеризации. Он является чистой полимерной основой и отличается нестабильностью свойств во времени, т.к. подвергается воздействию света, тепла и др. факторов окружающей среды и начинается его деструкция, приводящая к потере первоначальных физико-механических, термических и электрических свойств. Такой фторэластомер быстро разрушается.

Введение фторуглеродного масла в гранулы фторуглеродного полимера позволяет повысить смачиваемость компонентов композиции и добиться более равномерного распределения частиц композиции в общем объеме.

Использование сочетания модифицированного фторэластомера и фторуглеродного масла позволяет более равномерно распределить компоненты в сложной структуре полимерной композиции за счет повышения смачиваемости отдельных компонентов композиции, тем самым повысить однородность композиции, а также снизить вязкость расплава при экструзии, что позволяет понизить температуру переработки и исключить термодеструкцию композиции.

Выбор соотношения модифицированного фторэластомера и фторуглеродного масла является оптимальным для получения радиационно-сшиваемой композиции с высокими физико-механическими, электрическими и вязкоупругими свойствами.

Введение ингибитора в сшивающий агент позволяет предотвратить гомополимеризацию триаллилового эфира изоциануровой кислоты (ТАИЦ) во время последующей экструзии композиции, которая проводится при высоких температурах. ТАИЦ склонен к протеканию процессов гомополимеризации при повышенных температурах с образованием гомополимера, который имеет другую структуру и свойства по сравнению с сополимером этилентетрафторэтилена (температура плавления, молекулярные характеристики и т.п.), что проявляется в разном поведении образующегося гомополимера и сополимера ЭТФЭ при экструзии. Появляющиеся на поверхности экструзионных стренгов композиции острые включения, неровности, можно объяснить преждевременным (до облучения) образованием некоторого количества сшитых структур под воздействием температуры (в отсутствие ингибитора) с участием ТАИЦ или гомополимера самого ТАИЦ, отрицательно сказывающихся затем на качестве изоляции провода.

Введение ингибитора в сшивающий агент перед наполнителем позволяет получить однородный раствор за счет равномерного распределения ингибитора в сшивающем агенте. Наполнитель вводится в большем количестве, чем ингибитор, и если его вводить перед введением ингибитора, то он будет препятствовать растворению и равномерному распределению ингибитора в сшивающем агенте, т.к. ингибитор будет осаждаться на агломератах наполнителя (диоксида металла) и его распределение в сшивающем агенте будет неравномерным. Использование в качестве ингибитора гидрохинона или его производных (метиловый эфир гидрохинона, этиловый эфир гидрохинона и изопропиловый эфир гидрохинона) вызвано их способностью предотвращать процессы окисления различных соединений, в т.ч. ТАИЦ, т.е. проявлять антиоксидантные свойства и одновременно способствовать ингибированию гомополимеризации ТАИЦ, которая может происходить при экструзии из-за высоких температур. Гидрохинон берет на себя (перехватывает) образующиеся свободные радикалы, которые инициируют процесс полимеризации. Использование в качестве наполнителя оксида металла позволяет связать соединения фтора, выделяемые при экструзии и облучении композиции. В качестве наполнителя используют двуокись титана, окислы щелочноземельных металлов (окись цинка, окись магния).

Способ получения радиационно-сшиваемой композиции на основе фторуглеродного полимера осуществляется следующим образом. В сшивающий агент, в качестве которого используют триаллиловый эфир изоциануровой кислоты (ТАИЦ), вводят ингибитор. В качестве ингибитора используют предпочтительно гидрохинон или его производные при массовом соотношении сшивающего агента и ингибитора от 100:0.1 до 100:0,5. Это соотношение является оптимальным для получения композиции с однородной ровной поверхностью без включений и наплывов. Проводят растворение ингибитора в сшивающем агенте. Растворение ингибитора в сшивающем агенте проводят путем нагрева при температуре 30°-50°C или путем введения растворителя из класса галогенсодержащих углеводородов, например, хлороформа для получения однородной суспензии. После чего подают наполнитель, в качестве которого используют оксид металла (например, двуокись титана, или окись цинка, или окись магния), который позволяет связать соединения фтора, выделяемые при экструзии и облучении композиции. Производят смешивание компонентов. Затем полученную суспензию вводят в гранулы фторуглеродного полимера Ф-40АМ, представляющего собой сополимер тетрафторэтилена и этилена. Дополнительно в гранулы фторуглеродного полимера вводят модифицированный фторэластомер и фторуглеродное масло при их массовом соотношении от 1:5 до 5:1. Смешивают компоненты. Проводят экструзию полученной композиции и ее гранулирование.

Пример 1.

Состав радиационно-сшиваемой композиции мас.%: полимерная основа (ПО) - гранулы ЭТФЭ, - 92-97, сшивающий агент - ТАИЦ - 2-3,5, ингибитор - гидрохинон - 0,05-0,1, наполнитель - TiO2 - 0,55-2,4, модифицированный фторэластомер (Viton) - 0,2-1, фторуглеродное масло - 0,2-1.

Для получения радиационно-сшиваемой композиции в количестве 2 кг в ТАИЦ вводили ингибитор - метиловый эфир гидрохинона в соотношении 0,1 часть ингибитора (0,08 г) на 100 частей ТАИЦ (80 г), растворяли ингибитор в ТАИЦ при температуре 30°C до получения однородной массы. После чего вводили наполнитель - TiO2 в количестве 11 г, 0,55 мас.% к полимерной основе - ЭТФЭ.

Далее полученную суспензию вводили в количестве 91,08 г, т.е. 4,55 мас.% от массы композиции (80 г ТАИЦ + 0,08 г ингибитора + 11 г TiO2 = 91,08) в заранее приготовленную смесь гранул Ф-40 АМ (1899 г - 94,95 мас.%), 4 г модифицированного фторэластомера и 6 г фторуглеродного масла (модифицированный фторэластомер: фторуглеродное масло = 2-3) и смешивали в течение 10 мин при температуре 30°C в смесителе с числом оборотов 350-400 об/мин. Затем полученную композицию перерабатывали в стренги экструзией на одношнековом экструдере с прямоточной формующей головкой, имеющей 6-8 отверстий диаметром 4-5 мм, марки Battenfeld-20 (Германия). Полученные стренги охлаждали до комнатной температуры 23-24°C и гранулировали на грануляторе роторного типа на гранулы размером 2-4 мм.

Пример 2.

Навески ТАИЦ 10 г и 0,1 г гидрохинона (соотношение ТАИЦ : гидрохинон = 100:1) растворяли в хлороформе в течение 30 мин при 50°С при соотношении растворитель : (ТАИЦ + гидрохинон) = 5:1, добавляли 2,5 г TiO2 и снова смешивали. Хлороформ самопроизвольно испарялся за время приготовления композиции.

Затем в лабораторном смесителе с числом оборотов 350 об/мин смешивали 235 г гранул сополимера ЭТФЭ (94 мас.%), 1,2 г модифицированного фторэластомера (П0025) (0,48 мас.%) и 1,2 г фторуглеродного масла (0,48 мас.%) (модифицированный фторэластомер: фторуглеродное масло = 1-1) с приготовленной суспензией (10 г ТАИЦ + 0,1 г гидрохинонон + 2,5 г TiO2 =1 2.6 - это количество по отношению к 250 г ПО - ЭТФЭ составляет 5,04%) в течение 10 мин, поддерживая температуру в смесителе в интервале 30-50°C. Затем полученную композицию экструдировали (пропускали) через канал пластометра при температуре 300°C с единовременной загрузкой композиции в количестве 7 г, повторяя 10 аналогичных операций с целью наработки композиции в виде стренгов в количестве 50-70 г. По состоянию поверхности стренгов визуально, с помощью оптического прибора оценивали технологичность композиции при экструзии на пластометре. Полученные стренги имели гладкую поверхность, без гелеобразных и острых включений и утолщений, что свидетельствовало об однородном распределении компонентов в композиции, в результате использования растворителя при введении ингибитора в ТАИЦ. Полученные стренги охлаждали до комнатной температуры 23-24°C и резали на гранулы размером 2-4 мм, которые являются готовой продукцией, идущей на изготовление проводов. Облучение проводили на изолированном композицией проводе.

Для определения физико-механических свойств и твердости брали образцы гранул, прессовали пластины размером (100×130×1,5) мм и (100×130×4) мм, проводили облучение для определения прошла сшивка или нет, определяли свойства (показатель текучести расплава ПТР, прочность при растяжении о, относительное удлинение при разрыве е, электрическая прочность, при толщине образца 1 мм Е, твердость) спрессованных гранул до и после облучения. Состав и свойства полученных образцов РСК приведены в таблице 1.

Предлагаемый способ получения радиационно-сшиваемой композиции на основе фторуглеродного полимера позволяет создать однородную в объеме композицию с высокими вязкоупругими свойствами, обладающую высокой технологичностью и термической стойкостью с однородной ровной поверхностью гранул и способной перерабатываться в тонкостенную изоляцию проводов. Гранулы РСК являются готовой продукцией для изготовления изоляции проводов, одно из основных требований к которой - отсутствие разнотолщинности, т.к. различного рода наплывы, гелеобразные и посторонние включения являются местами пробоя изоляции, что недопустимо.

Способ получения радиационно-сшиваемой композиции на основе фторуглеродного полимера, включающий последовательное введение в сшивающий агент, в качестве которого используют триаллиловый эфир изоциануровой кислоты, ингибитора с последующим его растворением в сшивающем агенте и наполнителя, смешивание, введение полученной суспензии, модифицированного фторэластомера и фторуглеродного масла в гранулы фторуглеродного полимера Ф-40АМ, представляющего собой сополимер тетрафторэтилена и этилена, смешивание, экструзию полученной композиции с последующей грануляцией, при этом массовое соотношение модифицированного фторэластомера и фторуглеродного масла составляет от 1:5 до 5:1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к изоляционным материалам для проводов и кабелей, т.е. к изоляционным материалам для кабельной промышленности, представляющим собой радиационно-сшиваемые композиции (РСК).
Изобретение относится к применению невулканизируемой полимерной композиции в изолирующем слое силового кабеля постоянного тока, к силовому кабелю постоянного тока и способу его получения.

Изобретение относится к сшиваемой эластомерной композиции, содержащей полимерную смесь, содержащую по меньшей мере один сополимер этилена и винилацетата, имеющий по меньшей мере 40 вес.% звеньев винилацетата, и по меньшей мере один акрилатный эластомер.

Кабель, включающий по меньшей мере один электрический проводник и по меньшей мере один электроизоляционный слой, окружающий упомянутый электрический проводник, причем упомянутый по меньшей мере один электроизоляционный слой содержит: (a) термопластичный полимерный материал, выбранный из следующих: по меньшей мере один сополимер (i) пропилена с по меньшей мере одним олефиновым сомономером, выбранным из этилена и иного α-олефина, чем пропилен, причем у упомянутого сополимера температура плавления составляет более чем или равняется 130°C, а энтальпия плавления составляет от 20 Дж/г до 90 Дж/г; смесь по меньшей мере одного сополимера (i) с по меньшей мере одним сополимером (ii) этилена с по меньшей мере одним α-олефином, причем у вышеупомянутого сополимера (ii) энтальпия плавления составляет от 0 Дж/г до 120 Дж/г; смесь по меньшей мере одного пропиленового гомополимера с по меньшей мере одним сополимером (i) или сополимером (ii); причем по меньшей мере один из сополимера (i) и сополимера (ii) представляет собой гетерофазный сополимер; (b) по меньшей мере одну диэлектрическую текучую среду, равномерно перемешанную с термопластичным полимерным материалом; (c) по меньшей мере один зародышеобразователь.

Изобретение относится к полимерной композиции с улучшенными электрическими свойствами при постоянном токе, к применению композиции для получения слоя силового кабеля и к силовому кабелю.

Изобретение относится к кабелю электропитания. Описан кабель электропитания с высоким напряжением (HV) или кабель электропитания со сверхвысоким напряжением.
Изобретение относится к композиции для покрытия и составу растворителя. Композиция растворителя эмали для проводов на основе поливинилформаля, состоящая из этанола, толуола и диметилфталата, и ее применение для растворения эмалей для проводов и пропиточных лаков.

Изобретение относится к энергетическому кабелю для передачи или распределения электроэнергии, особенно электроэнергии среднего или высокого напряжения. Кабель содержит по меньшей мере один электрический проводник и по меньшей мере один электроизоляционный слой, окружающий указанный электрический проводник, при этом по меньшей мере один электроизоляционный слой содержит: (a) термопластичный полимерный материал, который выбран из по меньшей мере одного сополимера (i) пропилена с по меньшей мере одним олефиновым сомономером, выбранным из этилена и α-олефина, за исключением пропилена, причем у указанного сополимера температура плавления составляет 130°C и более и энтальпия плавления составляет 20-90 Дж/г; (b) по меньшей мере один наноразмерный неорганический наполнитель.

Изобретение относится к высокочастотным композиционным диэлектрическим материалам, используемым в антенной технике и высокочастотных линиях передачи. Композиционный материал содержит уплотненный порошок фторопласта-4 с размером частиц не более 5 мкм, пропитанный связующим.
Изобретение относится полимерной композиции для изготовления герметизационных и электроизоляционных материалов для производства оболочки кабелей связи. Композиция содержит полиэтилен низкого давления, в качестве пластификатора смазку буксол и сыпучий наполнитель, представляющий собой оксид титана.

Изобретение относится к изоляционным материалам для проводов и кабелей, т.е. к изоляционным материалам для кабельной промышленности, представляющим собой радиационно-сшиваемые композиции (РСК).
Настоящее изобретение относится к материалу на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ), способу его получения, применению такого материала для получения электрического кабеля, а также к способу получения электрического кабеля.

Изобретение относится к области материаловедения, в частности к антифрикционным полимерным композиционным материалам, предназначенным для изготовления деталей смазываемых и металлополимерных узлов трения машин и агрегатов.

Изобретение относится к смешанным фторполимерным композициям, которые в одном типичном применении можно применять в качестве покрытия для субстрата и необязательно можно наносить на субстрат, на который ранее уже была нанесена грунтовка, или подложка, и/или промежуточное покрытие.

Изобретение относится к фторопластовой порообразующей композиции (ФПК) для создания надежной облегченной изоляции радиочастотных кабелей. Предложена ФПК, представляющая собой полимерную основу (ПМО) из смеси термопластичных фторопластов Ф-4МБ марок «Б» или «К» в виде гранул и «ВН» или «В» в виде порошка и регулятор порообразования (РП), причем ПМО взята в количестве 99,0-99,5 мас.% ФПК, а РП 0,5-1 мас.% ФПК.

Изобретение относится к способу получения электретных тонкодисперсных частиц или крупнозернистого порошка. Способ получения электретных тонкодисперсных частиц включает стадии, в которых фторсодержащий материал, который содержит винилиденфторид-гексафторпропилен-тетрафторэтиленовый тройной сополимер, эмульгируют в жидкости, которая не смешивается с фторсодержащим материалом, для получения эмульгированных или микрокапсульных частиц, затем подвергают эмульгированные или микрокапсульные частицы облучению электронным пучком, воздействию радиоактивного излучения, или обработке коронным разрядом.

Изобретение относится к антифрикционным материалам на основе термопластичных полимеров и может быть использовано в судостроительной, машиностроительной и других областях промышленности при изготовлении высоконапряженных узлов трения различного назначения методом спекания материала.
Изобретение относится к полимерным композиционным материалам триботехнического назначения и может быть использовано для изготовления подшипников скольжения, торцевых уплотнений и других материалов узлов трения.
Изобретение относится к получению износоустойчивого материала из модифицированной политетрафторэтиленовой смолы. Материал получают посредством достаточного смешивания полимера поли(фенил-п-гидроксибензоата), применяемого в качестве модификатора, с политетрафторэтиленовой смолой в определенном весовом соотношении.

Изобретение относится к фторполимерной композиции, пригодной для получения покрытий, пленок и/или смешанных порошковых композиций, а также к способам нанесения покрытия на подложку.

Изобретение относится к изоляционным материалам для проводов и кабелей, т.е. к изоляционным материалам для кабельной промышленности, представляющим собой радиационно-сшиваемые композиции (РСК).
Наверх