Электропроводящая полимерная композиция с низким удельным объёмным сопротивлением

Изобретение относится к кабельной технике и может быть использовано для изготовления полимерных заземлителей, гибких анодов контрольных слоев кабелей. В электропроводящую полимерную композицию с низким удельным объемным сопротивлением, включающую в себя полиолефин, первичные и вторичные антиоксиданты - бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметил-этил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидрокси-фенил]-1-оксопропил]гидразид, 4,4'-тиобис(6-трет-бутил-м-крезол), тетракис-метилен-(3-(3',5'-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат)метан, электропроводный технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ=10±6 Ом*см, электропроводный технический углерод с удельным объемным сопротивлением не выше ρ=5±3 Ом*см, стеарат цинка, полиэтиленовый воск, дополнительно введен электропроводный технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ=0,12÷0,20 Ом*м, при следующем соотношении компонентов, мас. %: полиолефин 46-60, технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ=10±6 Ом*см 26-35, технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ=5±3 Ом*см 5-10, технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ=0,12÷0,20 Ом*м 4-8, 4,4'-тиобис(6-трет-бутил-м-крезол) 0,05-0,25, тетракис-метилен-(3-(3',5'-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат)метан 0,05-0,20, бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметил-этил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидрокси-фенил]-1-оксопропил]гидразид 0,05-0,20, стеарат цинка 0,15-1,0, полиэтиленовый воск 4-9. Технический результат - обеспечение наиболее низких показателей удельного объемного сопротивления, а именно в 3-6 раз меньшие по сравнению с известными композициями, а также отсутствие способности к сшивке под воздействием температуры по причине отсутствия в составе органических перекисных инициаторов, что делает ее пригодной для переработки экструзией и литьевым формованием. Высокие показатели электропроводности (низкое сопротивление) позволяют использовать материал для применения в качестве элементов кабельной техники и арматуры. 2 табл.

 

Изобретение относится к кабельной технике и может быть использовано для изготовления полимерных заземлителей, гибких анодов контрольных слоев кабелей.

Применение полимерных проводящих материалов предоставляет преимущества по сравнению с традиционными металлическими материалами, а в некоторых случаях является единственно возможным.

Большинство полимеров, включая полиолефины, представляют собой диэлектрические материалы, т.е. являются изоляторами, и не проводят электрический ток. Электропроводящие полимерные материалы представляют собой композиционные материалы, состоящие из полимерной основы и наполнителя в количестве, достаточном для придания всей композиции токопроводящих свойств.

Существуют электропроводящие композиции (также называемые компаундами), предназначенные для применения в качестве электропроводящих полимерных экранов и контрольных слоев в кабельной технике. Однако они не удовлетворяют требованиям по показателю удельного объемного сопротивления - важнейшей характеристики для заземлителей и анодов, а также по возможности их переработки методом экструзии и литьевого формования.

Известна электропроводящая пероксидносшиваемая композиция (патент США US №9595365 В2, опубл. 14 марта 2017 г.) следующего состава, мас. %:

полиэтилен с функциональными силанами 60-90
органический полисилоксан содержащий 2
или более концевые группы 0,5-20
высокопроводящий технический углерод
со средним размером частиц 50 нм или менее,
активной поверхностью 700-1250 м2
и абсорбцией дибутилфталата 300-500 мл/100 г 10-20
сшивающий катализатор 0,05-0,2

Недостатком описанной в данном патенте композиции является высокий уровень удельного объемного сопротивления (УОС), составляющий при комнатной температуре не менее ρ=21,6 Ом*см, а также реакционная способность (материал относится к сшиваемым).

Известна электропроводящая пероксидносшиваемая композиция (патент РФ №2500047 «Электропроводящая пероксидносшиваемая композиция», опубл. 27.11.2013) следующего состава, в мас. %:

полиолефин 49-62
технический углерод с удельным объемным
сопротивлением ρ=10±6 Ом*см 29-34
технический углерод с удельным объемным
сопротивлением ρ=5±3 Ом*см 2,5-5

4,4'-тиабис(6-трет-бутил-м-крезол) 0,05-0,25

тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-
гидроксифенил)пропионат) 0,05-0,20
бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметил-
этил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидрокси-
фенил]-1-оксопропил]гидразит 0,05-0,20
стеарат цинка 0,15-1,0
полиэтиленовый воск 3-9
органическая перекись 0,2-1,9

Недостатками данной композиции является показатель удельного объемного сопротивления (УОС) на уровне не менее ρ=15÷25 Ом*см, а также наличие сшивающего агента (органической перекиси), что затрудняет переработку материала при литьевом формовании на термопласт-автоматах и не специальном экструзионном оборудовании. В качестве полимерной основы в данной композиции используют этиленвинилацетат или полиэтилен высокого давления.

Целью предлагаемого изобретения является создание электропроводящей полимерной композиции, обладающий более низким удельным объемным сопротивлением (УОС) по сравнению с известными аналогами, наиболее предпочтительно - от 0,5 до 5 Ом*см.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение электропроводящих свойств полимерной композиции, т.е. снижение показателя удельного объемного сопротивления, обеспечение пригодности к формованию экструзионным и литьевым методов в широком диапазоне температур (110-200°С), более высокой технологичности в процессе формования, отсутствию нежелательной подсшивки и гель-фракции, а в целом - созданию материала, пригодного для широкого круга задач по изготовления надежных электротехнических и кабельных изделий.

Поставленная задача достигается путем введения дополнительного электропроводного технического углерода с удельным объемным сопротивлением ρ=0,12÷0,20 Ом*м.

В электропроводящую полимерную композицию для экранов силовых кабелей, включающую себя полиолефин, первичные и вторичные антиоксиданты - бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметил-этил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидрокси-фенил]-1-оксопропил]гидразид, 4,4'-тиобис(6-трет-бутил-м-крезол), тетракис-метилен-(3-(3/,5/-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат)метан, электропроводный технический углерод с УОС ρ=10±6 Ом*см (при содержании в полимере), электропроводный технический углерод с УОС не выше ρ=5±3 Ом*см (при содержании в полимере), стеарат цинка, полиэтиленовый воск, дополнительно вводится электропроводный технический углерод с ρ=УОС 0,12÷0,20 Ом*м (при содержании в полимере), при следующем соотношении компонентов, мас. %:

полиолефин 45-60
технический углерод с удельным объемным 26-35
сопротивлением ρ=10±6 Ом*см
технический углерод с удельным объемным 5-10
сопротивлением ρ=5±3 Ом*см
технический углерод с удельным объемным 4-8
сопротивлением ρ=0,12÷0,20 Ом*м
4,4'-тиобис(6-трет-бутил-м-крезол) 0,05-0,25
тетракис-метилен-(3-(3/,5/-ди-трет-бутил-4- 0,05-0,20
гидроксифенил)пропионат)метан
бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметил- 0,05-0,20
этил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-
гидрокси-фенил]-1-оксопропил]гидразид
дистеарат цинка 0,15-1,0
полиэтиленовый воск 4-9.

Отличительным признаком является введение в композицию электропроводного технического углерода или иного углеродного материала с показателем удельного объемного сопротивления при содержании в полимере 0,12÷0,20 Ом*м в количестве от 4 до 8 мас. %, что позволяет улучшить электропроводные свойства композиции при различных температурах в 3-6 раз.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественным всем существенным признакам заявленного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами, приведенными в таблице 1.

В таблице 2 приведены технические параметры предлагаемых примеров электропроводящих композиций. Определялись механические свойства, такие как прочность и эластичность (относительное удлинение на разрыв), показатель текучести расплава (ПТР), удельное объемное сопротивление (УОС).

Для оценки вязко-текучих характеристик использовался пластометр ИИРТ-5М, для оценки прочностных характеристик - универсальная испытательная машина UTM-2020. Показатели удельного объемного сопротивления определялись при помощи моста сопротивлений Уитстона PWB-2.

Исходя из анализа приведенных примеров, определен оптимальный интервал введения дополнительной электропроводной марки технического углерода. Он составляет от 4 до 8% (Обр. №4). При концентрации ниже 4% не достигается заметное улучшение электропроводности (Обр. №3).

При концентрации выше 8% (Обр. №5) отмечено ухудшение пластичности материала, снижение показателя текучести расплава, прочности, при этом электропроводные свойства композиции не показали улучшения в сравнении с Обр. №4.

Кроме того, даже минимальное содержание органических перекисей в составе (Обр. №2) приводит к нежелательной сшивке материала.

Указанные выше диапазоны следует считать оптимальными и предпочтительными при дополнительном введении электропроводных технических углеродов в композицию.

Полученная композиция демонстрирует наиболее низкие показатели сопротивления, а именно, в 3-6 раз меньшие по сравнению с известными композициями, а также отсутствие способности к сшивке под воздействием температуры по причине отсутствия в составе органических перекисных инициаторов.

Высокие показатели электропроводности (низкое сопротивление) позволяют использовать материал для применения в качестве элементов кабельной техники и арматуры. Сфера применения не ограничивается только кабельной техникой - композиция может быть применена в других приложениях, где требуется электропроводящий полимер с значениями УОС ρ=3÷5 Ом*см.

Предлагаемая электропроводящая композиция с низким удельным объемным сопротивлением пригодна для переработки экструзией и литьевым формованием, является при этом недорогой и технологичной.

В целом использование предлагаемой композиции с низким удельным объемным сопротивлением позволяет повысить надежность кабельных изделий, арматуры и прочих технических изделий, снизить стоимость их производства и эксплуатации.

Электропроводящая полимерная композиция с низким удельным объемным сопротивлением, включающая в себя полиолефин, первичные и вторичные антиоксиданты - бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметил-этил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидрокси-фенил]-1-оксопропил]гидразид, 4,4'-тиобис(6-трет-бутил-м-крезол), тетракис-метилен-(3-(3',5'-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат)метан, электропроводный технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ=10±6 Ом*см, электропроводный технический углерод с удельным объемным сопротивлением не выше ρ=5±3 Ом*см, стеарат цинка, полиэтиленовый воск, отличающаяся тем, что дополнительно введен электропроводный технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ=0,12÷0,20 Ом*м, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

полиолефин 46-60
технический углерод с удельным объемным
сопротивлением ρ=10±6 Ом*см 26-35
технический углерод с удельным объемным
сопротивлением ρ=5±3 Ом*см 5-10
технический углерод с удельным объемным
сопротивлением ρ=0,12÷0,20 Ом*м 4-8
4,4'-тиобис(6-трет-бутил-м-крезол) 0,05-0,25
тетракис-метилен-(3-(3',5'-ди-трет-бутил-4-
гидроксифенил)пропионат)метан 0,05-0,20
бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметил-
этил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидрокси-
фенил]-1-оксопропил]гидразид 0,05-0,20
стеарат цинка 0,15-1,0
полиэтиленовый воск 4-9



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к кабельной технике и может быть использовано для производства муфт для кабелей с пластмассовой и бумажной изоляцией, а также антистатических покрытий.

Изобретение относится к гранулированному материалу на основе полиэтилена, способу его получения и его применению для изготовления кабелей. Гранулированный материал содержит (а) от 70 до 95 мас.% по меньшей мере одного гомополимера этилена или сополимера этилена по меньшей мере с одним альфа-олефином С3-С12, имеющего плотность от 0,910 до 0,926 г/см3, (б) от 2 до 25 мас.% по меньшей мере одного полимера, выбранного из (б1) сополимеров этилена по меньшей мере с одним альфа-олефином С3-С12, имеющих плотность от 0,860 до 0,905 г/см3 и показатель молекулярно-массового распределения (ММР) не более 4, (б2) сополимеров этилена по меньшей мере с одним сложным эфиром, имеющим одну этиленовую ненасыщенность, и (в) от 0,1 до 7 мас.% по меньшей мере одного органического пероксида.

Изобретение относится к кабельной промышленности, а именно к полимерным электроизоляционным композициям, предназначенным для применения в конструкциях кабельных изделий, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности и пониженных температур при воздействии дизельного топлива и смазочных масел.

Изобретение относится к кабельной промышленности, а именно к электроизоляционным полимерным композициям для изоляции и оболочек кабелей и проводов. Композиция содержит в мас.

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к пластифицированным композициям на основе поливинилхлорида для кабельного пластиката. Композиция для трудногорючего пластиката содержит диоктилфталат, стеарат кальция, трехосновной сульфат свинца, эпоксидную смолу ЭД-20, дифенилолпропан, трихлорпропилфосфат, технический углерод и поливинилхлорид эмульсионный ЕП 6602-С.

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к пластифицированным композициям на основе поливинилхлорида для кабельного пластиката. Композиции для кабельного пластиката содержат диоктилфталат, стеарат кальция, трехосновной сульфат свинца, эпоксидную смолу ЭД-20, бутадиен-нитрильный каучук БНКС-33 и поливинилхлорид эмульсионный ЕП 6602-С.

Изобретение относится к кабельной технике, а именно к полимерным композициям на основе пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ) с пониженной горючестью, выделением дыма и хлористого водорода при горении, предназначенным для изоляции внутренних и наружных оболочек проводов и кабелей, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности.

Изобретение относится к кабельной промышленности, а именно к полимерным электроизоляционным композициям, свободным от галогенов, предназначенным для применения в конструкциях кабельных изделий, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности.

Изобретение относится к кабелю, содержащему одну или более жилу, на которую нанесено покрытие, включающее по меньшей мере один слой (а) из материала на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ), содержащего от 5 до 80 мас.% наполнителя, и по меньшей мере один слой (b) из материала на основе ПТФЭ, содержащего менее 8 мас.% наполнителя, и при этом слой (b) расположен снаружи слоя (а), а также изобретение относится к способу получения такого кабеля и к набору для изготовления такого кабеля, который может использоваться для сборки электрический цепи для авиационной промышленности.

Изобретение относится к кабелю, в том числе к силовому кабелю, или силовому кабелю постоянного тока, или сшиваемому силовому кабелю, а также к способу изготовления кабеля.

Изобретение относится к кабельной технике и может быть использовано для производства муфт для кабелей с пластмассовой и бумажной изоляцией, а также антистатических покрытий.

Изобретение относится к составу полиолефина, пленке, изготовленной с использованием его, в том числе и изготовлению двухосноориентированной пленке. Состав полиолефина содержит: A) от 19 вес.% до 50 вес.% этиленпропиленового сополимера с содержанием этиленовых звеньев, составляющим от 1,5 вес.% до 6,0 вес.%; B) от 50 вес.% до 81 вес.% этиленпропиленового-1-бутенового терполимера с содержанием этиленовых звеньев, составляющим от 1,5 вес.% до 6,0 вес.% и содержанием 1-бутеновых звеньев, составляющим от 4,8 вес.% до 12,4 вес.%; где сумма компонента А) и В) составляет 100; состав, характеризуемый следующими свойствами: молекулярновесовым распределением (МВР), выраженным как соотношение Mw/Mn, превышающим 4,0; максимальным значением ниже 53x10-4 1/Па, между 600 и 1200 секундами, кривой ползучести и кривой восстановления, измеренным на расплавленном полимере при 200°C в соответствии с процедурой, приведенной в разделе определения характеристик.
Изобретение можно применять для детского творчества, игр, обучения, лепки, развития мелкой моторики. Композитный эластичный материал включает в себя сыпучий полимерный материал, имеющий фракции от 0,005 до 0,1 мм и однородность фракции от 10 до 100%, представлен гранулированным мелкодисперсным сыпучим полимерным материалом, связующее вещество в виде агента с ОН-группами в количестве от 10 до 50% от массы сыпучего полимерного материала, сшивающий агент от 0,5 до 10% от массы агента с ОН-группами и пластифицирующий агент в количестве от 0,02 до 2% от массы агента с ОН-группами.

Изобретение относится к композиции полипропилена, предназначенной для получения литых изделий, в частности для упаковки для пищевых продуктов. Композиция содержит сополимер пропилена с бимодальным распределением сомономера, имеющий скорость течения расплава MFR2 (230°С) в пределах от 10 г/10 минут до 100 г/10 мин, и нуклеирующий агент.

Изобретение относится к полимерной композиции, предназначенной для получения и изготовления различных изделий, таких как однослойные и многослойные пленки. Композиция содержит от 5,0 до 95,0 мас.% неоднородно разветвленного полимера этилена znЛПЭНП, содержащего полимерные звенья, образованные по меньшей мере из одного С3-С20-альфа-олефина, и от 95,0 до 5,0 мас.% полимера на основе этилена - ЛПЭНП.

Изобретение относится к составу полиэтилена, предназначенного для производства небольших полых раздутых изделий, в частности гибких и легкосжимаемых туб, и способу его получения.

Изобретение относится к гранулированному материалу на основе полиэтилена, способу его получения и его применению для изготовления кабелей. Гранулированный материал содержит (а) от 70 до 95 мас.% по меньшей мере одного гомополимера этилена или сополимера этилена по меньшей мере с одним альфа-олефином С3-С12, имеющего плотность от 0,910 до 0,926 г/см3, (б) от 2 до 25 мас.% по меньшей мере одного полимера, выбранного из (б1) сополимеров этилена по меньшей мере с одним альфа-олефином С3-С12, имеющих плотность от 0,860 до 0,905 г/см3 и показатель молекулярно-массового распределения (ММР) не более 4, (б2) сополимеров этилена по меньшей мере с одним сложным эфиром, имеющим одну этиленовую ненасыщенность, и (в) от 0,1 до 7 мас.% по меньшей мере одного органического пероксида.

Изобретение относится к регулированию полимеризации олефинов с применением двухкомпонентного металлоценового катализатора спиртовым соединением. Описан способ регулирования реакции полимеризации в реакторной системе для полимеризации.

Изобретение относится к композиции полиэтилена для изготовления геомембран плоскощелевой экструзией, экструзией с раздувом или ламинированием. Композиция обладает плотностью от 0,930 до 0,945 г/см3, значением z-среднего молекулярного веса (Mz), равным или превышающим 1500000 г/моль, и отношением MIF/MIP от 30 до 55, где MIF представляет собой индекс текучести расплава при 190°С с массой груза 21,60 кг и имеет значение от 3 до 25 г/10 мин, а MIP представляет собой индекс текучести расплава при 190°С с массой груза 5 кг.

Изобретение относится к олефиновой смоле и способу ее получения. Олефиновая смола содержит олефиновый полимер (R1).

Изобретение относится к кабельной технике и может быть использовано для производства муфт для кабелей с пластмассовой и бумажной изоляцией, а также антистатических покрытий.

Изобретение относится к кабельной технике и может быть использовано для изготовления полимерных заземлителей, гибких анодов контрольных слоев кабелей. В электропроводящую полимерную композицию с низким удельным объемным сопротивлением, включающую в себя полиолефин, первичные и вторичные антиоксиданты - бензопропионовой кислоты 3,5-бис-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис-4-гидрокси-фенил]-1-оксопропил]гидразид, 4,4-тиобис, тетракис-метилен-пропионат)метан, электропроводный технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ10±6 Ом*см, электропроводный технический углерод с удельным объемным сопротивлением не выше ρ5±3 Ом*см, стеарат цинка, полиэтиленовый воск, дополнительно введен электропроводный технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ0,12÷0,20 Ом*м, при следующем соотношении компонентов, мас. : полиолефин 46-60, технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ10±6 Ом*см 26-35, технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ5±3 Ом*см 5-10, технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ0,12÷0,20 Ом*м 4-8, 4,4-тиобис 0,05-0,25, тетракис-метилен-пропионат)метан 0,05-0,20, бензопропионовой кислоты 3,5-бис-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис-4-гидрокси-фенил]-1-оксопропил]гидразид 0,05-0,20, стеарат цинка 0,15-1,0, полиэтиленовый воск 4-9. Технический результат - обеспечение наиболее низких показателей удельного объемного сопротивления, а именно в 3-6 раз меньшие по сравнению с известными композициями, а также отсутствие способности к сшивке под воздействием температуры по причине отсутствия в составе органических перекисных инициаторов, что делает ее пригодной для переработки экструзией и литьевым формованием. Высокие показатели электропроводности позволяют использовать материал для применения в качестве элементов кабельной техники и арматуры. 2 табл.

Наверх