Полимерная композиция

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О ПИСА"-ЙИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<п763397

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 09. 01. 78 (21) 2565919/23-05 (51)М. Кл. с присоединением заявки ¹ 2565923/23 -05 (23) Приоритет

Опубликовано 150980. бюллетень № 34

Дата опубликования описания 150980

С 08 L 23/06

С 08 К 9/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 678. 742. .2.04(088.8) 0.И. Василенок, A.Ñ. Деянова, В.Н. Лагунова, С.В. Орехов, М.M. Медников, Г.В. Сажин, Л.A. Ризаева и 10.Н. Никитин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

Изобретение относится к электропроводящим полимерным композициям, в частности к полиолефиновкм композициям, применяемым для изготовления антистатических труб, листов, емкос- 5 тей, пленок.

Известны композиции на основе полиэтилена и ацетиленовой сажи, обладающие повышенной электропроводностью f1) . 10

Однако вследствие значительной хрупкости они не могут быть использованы для изготовления труб, листов и пленок в антистатическом исполнении. 15,Чля повышения эластичности таких композиций в их состав вводят полиизобутилен, полибутадиен и другие эластомеры f2) . 20

Но это приводит к уменьшению прочности композиций, что существенно ухудшает качество изделий и ограничивает области их применения. Кроме того, введение эластомеров повышает 25 стоимость композиций.

Известна электропроводящая композиция, включающая полиэтилен, газовую сазку f — капролактам и четвертичное аммониевое соединение 13). 30

Но она также обладает неудовЛетворительной эластичностью.

Известна также композиция на основе цис-полиизопрена, цис-полибутадиена, бутадиен-стирольного каучука и других эластомеров, в которой в качестве углеродного наполнителя применяется аминированная сажа, предварительно обработанная Е -капролактамом, в количестве до 40 вес.Ъ (41.

Однако такая композиция обладает неудовлетворительной электропроводностью и прочностью. Для повышения прочности такой композиции ее необходимо подвергнуть процессу высокотемпературной вулканизации в присутствии специальных веществ (сера, ускорители, активаторц), что усложняет технологический процесс производства изделий.

Цель изобретения — повышение электропроводящих и прочностных свойств полимерной композиции.

Поставленная цель достигается тем, что композиция вместо эластомера или комбинации эластомеров содержит полиэтилен, а аминированную сажу с содер>::анием аминогрупп от 0,07 до 3 вес.Ъ при следующем содержании компонентов, вес.Ъ:

763397

Полиэтилен 70-85

Аминированная сажа 15-30

Аминированную сажу получают следующим образом.

Порошок или гранулы сажи обрабатывают при перемешивании 0,5-20% водным раствором -капролактама при соотношении 1:1 в течение от 2 мин до 4 ч при 60-95 С с последующей сушкой продукта.Обработанная таким способом сажа содержит О, 5-20 вес.% капролактама, . что соответствует содержанию амино-" групп 0,07-3 вес.%. Аминированную сажу .можно получить также и другими известными способами, например, путем последовательной обработки печной сажи газообразным хлором при 100 С в течение 5 ч и 10% водным раствором аммиака при весовом соотношении раствора и сажи 4:1. Полученную суспензию сажи перемешивают при 20-250С в течение 24 ч, затем фильтруют и сушат. Содер>кание аминогрупп в такой саже находится в пределах 0,1-1 вес.%.

Смешение аминированной сажи с полиэтиленом можно осуществить при повышенной температуре на обычно применяющемся для этой цели смесительном оборудовании, например на валь,цах, в смесителях тяжелого типа или скоростных смесителях с последующей

1 экструзией композиции, При этом содержание сажи в композиции должно быть в пределах 15-30 вес.%, так как при меньшем ее количестве не достигается требуемый уровень электропроводности, а при содержании более

30 вес.% резко уменьшается эластичность композиции.

Выбор полиэтилена и аминированной сажи в качестве основных компонентов полимерной композиции обусловлен сгособностью аминированной сажи дополнИтельно повышать электропроводность композиции на основе полиэтилена по сравнению с исходной сажей, не подвергавшейся обработке амином.

Следует особо подчеркнуть, что отмеченная особенность аминированной сажи обнаруживается только в композициях на основе полиэтилена, отличающегося от эластомеров повышенной кристалличностью и отсутствием двойных связей (это связано с повышенной чувствительностью полиэтилена к химии поверхности сажи, что оказывает влияние на характер ее распределения в полимере) . Кроме полиэтилена и аминированной сажи, предлагаемая композиция может содержать различные целевые добавки - термостабилизаторы, антикоррозионные добавки, смазки и др

П р и и е р 1. 80 вес.% полиэтилена низкой плотности и 20 вес.% сажи с 0,2 вес.% аминогрупп, обрабо-. танной 3 -капролактамом (1,5 вЕс.% к. -капролактама), смешивают на вальках при 140<>С в течение 20 мин до образования гоМогенной массы. Одно° ".ъ временно готовят две контрольные композиции путем смешения на вальцах

80 вес.% цис-полиизопрена (каучука

СКИ-3) и 20 вес.% сажи (исходной и обработанной 1,5% раствором E. -капролактама, соответственно) при 90< С в течение 10 мин. Готовят также две контрольные композиции такого же состава на основе полиэтилена, но с применением исходной сажи, не подвер-; гавшейся обработке Е -капролактамом, и ацетиленовой сажи. Результаты испытания опытной и контрольных смесей при 20+ 3<>С приведены в табл. 1.

Пример 2. Опытную и контрольные полимерные композиции готовят по примеру 1, соотношение полиэтилена или каучука СКИ-3 и сажи, обработанной Е, --капролактамом, берут 70 вес.% и 30 вес.% соответственно. Результа-.

20 ты испытания композиций приведены в табл. 2.

Пример ы 3-13. Опытные полимерные композиции получают аналогич25 нО приМеру 1, НО варьируют сООтнОшение компонентов и степень аминирования сажи. Результаты испытания, композиций приведены в табл. 3.

Из приведенных примеров видно, что предлагаемая полимерная композиция с аминированной сажей обладает повь>шенной электропроводностью (ниже показателя удельного сопротивления на 6-8 порядков} и прочностью (в 4З5 5 раз) по сравнению с известной композицией на основе эластомера. Она превосходит также известную композицию на основе полиэтилена и ацетиленовой сажи по электропроводнрсти, 40 эластичности и прочности. При этом наибольшей прочностью характеризуется композиция, которая содержит аминированную сажу, полученную путем обработки сажи водным раствором E --капролактама. Такая композиция обладает

4 удельным объемным электрическим сопротивлением 9,8 ° 10 -4,6 i. 10 Ом см и удельным поверхностным электрическим сопротивлением 1,5 10 -4,2 1060м, имеет предел текучести при растя>кении 134-165 кгс/см,разрушающее напряжение при растя>кении 134-150 кгс/см относительное удлинение при разрыве

140-380%.

Из примеров 1 и 2 видно также, что предлагаемая композиция на основе полйэтилена и аминированной сажи имеет значительное преимущество по электропроводности и эластичности перед такой же композицией с исходной сажей, не подвергающейся аминированию. При этом аминированная сажа не имеет указанных преимуществ при применении в известной композиции на основе цис-полиизопрена.

763397 ольные смеси иэтилена на основе каучука СКИ-3 тиленовая Аминированная Исходная а сажа сажа

4,2 ° 10 5,8 ° 10

3,9 10

2,8 ° 10

8,4 ° 10

12

3,3 ° 10

3,0 ° 10

4 0 ° 10 1,7 ° 10"

2,2 ° 10

3 4 ° 10

Предел текучести при растяжении, кгс/см 134

102

126

Разрушакщее напряжение при растяжении,кгс/см 134

28

103

128

870

920

120

356

Таблица 2

1,5 10 - 4,9 ° 10

9,8 10 2 7 ° 10 1,8 . 10

3,9 10

4,1 10

Предел текучести при растяжении, кгс/см 156

1 34

Разрушакщее напряжение при растяжении,кгс/см 145

42

125

130

540

500

20

140

Удельное поверхностное электросопротивление, Ом

Удельное объемное электросо-. противление

Ом см

Относительное удлинение при разрыве, Ъ

Удельное прверхностное электросопротивление, Ом

Удельное объемное электросопротивление, Ом см

Относительное удлинение при разрыве, Ъ

Таблица 1

6,8 10 4,5 10

763397

Таблица 3

20, 0,14 (1 вес.%2,4 ° 10 2,0i10 капролактама) 80

380

137 137

6,9 10

7,5" 10

3,1 10

148 139 135

137 139 372

25 75

20 0,07 4,2"10 (0,5 вес.% капролактама) 80

5,5 ° 10

8,6 10

5,4 10

150 137 160

160 147 260

75

25 1,4 3,0 104 (10 вес.% капролактама) 75

30 3,0 3,2 10 4,6 10 (20 вес.% капролактама) 165 150 275

1,1 ° 10

1,2 10

7,0 ° 10

310

242

82,5

184

4,0 10

142

9,0 ° 10

116

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Справочник по пластическим мас. сам. Под ред, В. М.Катаева, т. 1, M., "Химия", 1975, с. 423.

2. Патент Франции 9 2307844, кл. С 08 L 23/04, опублик. 05.07.70.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2539444/05, кл. С 08 С 23/06, 02.11.77.

4. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2370930/05, кл. С 09 С 1/56, 09.06.76 (прототип) Формула изобретения,Полимерная композиция, включакщая амйнированную сажу, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения электропроводящих и прочностных свойств, она содержит в качестве полимера полиэтилен, а аминированную

Саму — с содержанием аминогрупп от

0,07 до 3 вес.% при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Полиэтилен 85-70

Аминированная сажа 30-15

45

Составитель Л. Ягодкина

Редактор П. Макаревич Техред М.Рейвес Корректор H. Стец

Заказ 6 75

0 Тираж 549 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г, ужгород, ул. Проектная, 4

15 0,5

17,5 0,1

20 1,0

25 0,5

30 1,0

1,0 10

1,1 ° 10

5 5 ° 10

3,1 ° 10

6,5 ° 10

106 102

109 105

113 107

115 109

122 122