Способ получения электропроводящей полимерной композиции

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ v ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕЙ ПОЛИМЕРНОЙ КОМПОЗИЦИИ, включающий смешение авух термопластов и сажи, о г л и ч а ю ш и и с я тем, что, с иэлью повыше ния электропровопности композиции, чала сажу смешивают с расплавом пласта, имеющего меньшую вязкость, v весовом соотношении 2О-5О:50-8О, затем полученный саженапопненный ком : понент смешивают с вторым термопластом, взятым в таком количестве, чтобы KOHIцентрация сажи в компози.оии состави1 ла 5-20 вес.%.

ае (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК уд) С 08 3 3/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОЭЛУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

ПО ДЕЛАМ ИИЖРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3372197/23 05 (22) 28.12.81 (46) 30.04.83. Бвл. М 16 . (72). Ю. С. Липатев, 5. В. Лебецев,.

Е. Н. Брюхнов, Е. П, Мамуля и Н. А. Гладырева .(71) Институт химии высокомолекулярных соеаинений AH Украинской ССР и Сызранский -sasea пластических масс . (53) 678,027.39(О88.8) (56) 1. Авторское овицетельсгво СССР .Ж 368280, кл. С 084 23/06, 1969

2. Авторское свицетельство СССР

М 527454> кл..С 08Ь. 25/10, 1973 (лроготиц). (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ .

ЭЛЕКТРОПРОВОДЯШЕЙ ПОЛИМЕРНОЙ

КОМПОЗИЦИИ, включаю шй смешение, цвух термопластов и сажи, о г л и ч a.» ю m и и с я reM, что, с целью повыше« ния алекгропровоцносги композиции, сна чала сажу смешивают с расплавом ге,рмо» пласта, имеюшего меньшую вязкость, i» весовом соотношении 20-50:50-80, а затем полученный саженаполненный ком» . поненг смешиваюг с вторым гермопласгом, взятым в гаком количестве, чтобы кон= ценграция сажи в компоэйдии сосгави . ла 5 20 sec.%.

«0«ав з

Изобретение относится к технологии переработки пластмасс и может быть использовано цля получения электропрово дяших изцелий из полимеров с целью их металлизации и для получения материала, обладающего антистатическими свойствами.

Нля изготовления электропровоцяшего полимерного материала применяют композиции, включающие в качестве основных ингредиентов сажу, обеспечивающую электропровоцность композиции, и цва или более пол име рных ком понен ra, П ри э том вышеперечисленные компоненты, например полиэтилен и синтетический каучук, смешивают одновременно посредством вальцевания, экструцированием либо в смесителях иной конструкции t 1 j, OgHQKo известные "пособы получения сажесоцержащих композиций на основе смесей полимеров не позволяют получить высоких значений элекгропровоцности при малом (менее 20%) содержании сажи.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и цостигаемому результату является способ получения электролроводящей полимерной компо зиции на основе сажи и смеси двух термопластов.- полиэтилена и бутациенстирольного термопласта либо полиэтилена и полиизобутилена (композиция соцержит также стабилизаторы в количестве менее 0,3%), согласно которому смешение всех ингрециентов произвоцят оцновременно в смесителе типа Бэнбери при 155 С t 2)

Однако ценный способ смешения дает возможносгь получить значение уцельногс объемного электросопротивления (3 ) 9 10 Ом см при 15% соцержания печной сажи и 2 10 . Ом см при 25% ацетиленовой сажи, что не позволяет отнести эти композиции к высокопроводящим полимерным материал,.м, Использование таких композиций возможно голько в вице антистатических материалов, причем с невысокими параметрами, поскольку для них Р цолжно нахоциться в прецелах 10 - 10 Ом см. Более вы4- 7 соких значений электропровоцности можно цостичь увеличением концентрации сажи. Однако большое соцержание сажи увеличивает вязкость расплава композиции, что затрудняет или целает невозможным получение, изделий метоцами экструзии или литья поц давлением. Большой процент соцержания сажи резко снижает разрывную и иэгибную прочность, а также величину относительного уцлинения. Таким, образом, ухуцшаются перерабагываемость и механические характерис» гики материала.

Цель изобретения - повышение электропровоцности композиции.

Поставленная цель цостигается тем, что согласно способу получения электропровоцяшей полимернОй композиции; вклю1О чающему смешение двух термопластов и сажи, сначала сажу смешивают с расплавом термопласта, имеющего меньшую вязкость, в весовом соотношении 20-50:

50-80, а затем полученный свеженапол15 ненный компонент смешивают с вторым термопластом, взятым в гаком количе-. стве, чтобы концентрация сажи в композиции составила 5-20 вес.%.

На первом этапе сажу механически

2О перемешивают с оцним .из полимерных компонентов композиции (а именно с тем, расплав которого обладает меньшей вязкостью) затем эту смесь пропускают через экструцер, гце смесь плавится и в расплавленном состоянии перемешивается.

На выходе экструдера получают тверцый саженаполненный компонент, который на втором этапе смешивают с вторым полимерным компонентом и экструдируют.

3О Разбавление вторым компонентом aenyr цо требуемой концентрации сажи, рас» считанной на весь объем композиции.

Значительной величины элекгропровоцности при этом достигают эа счет нерав35 номерного распределения сажи в композиции. Причиной такого распрецеления является микрогетерогенная структура полимерной смеси, r,е. состоящая из чередующихся микрообластей оцного и другого

4О термоцинамически несовместимых полимерных компонентов композиции. Предлагаемый способ ввецения привоцит к гому, что сажа нахоцится преимущественно в микрообластях того компонента компоэи4 ции, в который она ввоцится первоначально, а также на границе между микрообластями компонентов, образуя трехмерную непрерывную структуру. Локальная концентрация сажи в этих областях зна5О чительно выше, чем рассчитанная на весь объем композиции, что и обеспечивает высокую электропровоцность.

Пример 1. Получают электропроводяшую композицию на основе полиамиga 12 (П12), сополимера акрилонитрила, бутациена, стирола (АБС) и печной саПМ-1 ОО, Сажу в количестве 30 вес.% смешивают с менее вязким компонентомТаблица 1

П12-саже - 30

70-30

АБС-П12» сажа

66,7-23,3-10

50-35-15

33,3-46,7-20

20

ABC-П12сажа

10

45-45-10

42, 5-42,5-1 5

40-40-20

ПОМ-сажа

80-20

ПЗ-ПОМсажа

70-24-6

60-32-8

25-60-15

3, 101 порошкообраэным П 12 (70 вес,%). Ме» ханическую смесь плавят и перемешива юг в лабораторном эксгруцере при 250 С.

Полученный твердый саженаполненный эксгруцаг П12 цробят цо порошкообраз ного состояния и смешивают с вторым полимерным компонентом - АБС цо со держания сажи 10% в оцном случае, 15 —.

s другом и 20 в третьем при расчете на всю композицию. Каждую из эгих сме,сей затем повторно экструдйруюг . при 250 С.

Соотношения компонентов цля этих грех композиций привецена в табл. 1. (Предлагаемый способ в дальнейшем о6ое нанаегся как способ 1), . Для сравнения получают. композиции с таким же содержанием сажи при одно-временном совмещении всех грех компо.-. нентов (П12, АБС и сажа). Сажу меха нически перемешивают сразу с цвумя порошкообразными полимерными компонентами, затем механические смеси эксгруциру юг при 250 С.

4843 4

Соотношения компонентов цля таких композиций указаны в табл. 1 (извесг» ный способ обозначается в дапьнейшем как способ If}; з . Пример 2 . Попучаюг электро провоцяшую композицию на основе полиэтилена низкой плотности (ПЭ), поли, оксимегилена (ПОМ) и печной сажи IIN-100.

>Е Сажу в количестве 20 вес.% смешивают с порошкообразным ПОМ (8О вес.%).

Механическую смесь экструдируюг в лабораторном эксгрудере при 185 С.

Полученный саженаполненный эксгрудаг

15 полиоксимегилена дробят цо порошкообразного состояния и смешивают с вторым полимерным компонентом - ПЭ цо со- цержания сажи 6% в одном случае, 8во втором и 15 — в третьем при рас

20 чеге на всю композицию. Эти механичесо кие смеси затем эксгруцируют при 185 С.

Соотношения компонентов для всех трех случаев пр ведены в табл. 1 . (способ 1).. 6

Продолжение табл. 1

101 4843

ПЭ-ПОМсажа

70-2 4-6

60-32-8

П рого тип

ПЭ-БСТЭсажа-цобавки П б

79,76-5-15-0, 24

ПЭ ПИБi сажа-цобавки 1I

54,8-20 25-0,2

Температура, С:

ПОМ -- -, (ТУ-6-О5 1543-72)

П12 240-270 (ТУ 6..05 081-145 72)

АБС (ТУ-6-05-1587-7 4)

ПЭ (ГОСТ 16337-70) 180-210

240 270

195-215

150-190

Значение

Температура измерения вязкости, С

Компоненвязкости

ПаС . гы

2,82 10

5,62: 10

7,91 10

4,46 10

250

П12

250

АБС

185, ПОМ

ПЭ

Для сравнения получают композиции с соцержанием сажи 6 и 8% при оцновременном совмещении всех трех компонентов (ПЭ, ПОМ и сажа). Сажу перемешивают сразу с цвумя порошкообразными полимерными компонентами, затем мехао нические смеси эксгруцируют при 185 С.

Соотношения компонентов цля композиций указаны в табл. 1 (способ П).

В качестве прецсгавигелей классов термопласгов - полиолефинов, полиамиНаиболее приемлемые сочетания компонентов ПЭ-ПОМ и П12-АБС. Совмещать ПОМ и П12 не прецсгавляегся возможным, так как при температуре пере- . работки полиамица ПОМ разлагается. При смешивании ПЭ с П12 и АБС полученные образцы расслаиваются и не облацаюг уцовле творительными физико-механ ичес кими свойствами. Расслаивание происхоциг и при совмещении АБС с ПОМ. Таким образом, приведенные сочетания компонентов являются оптимальными, Вязкость полимерных компонентов композиций опрецеляюг на капиллярном вискозимегре МВ-2 в атмосфере инерг-.

$$ ного газа при напряжении сцвига, равНоМ 4.104 Па, и температуре, равной температуре переработки. Значения вяз костей равны

f цов, сгирольных сополимеров и сополи меров формальцегица с циоксоланом выбраны соответственно полиэтилен низкой плотности (ПЭ), полиамиц 12 (П12); сополимер акрилонигрила, бугациена и сгирола (АБС), а также полиоксимегилен (ПОМ). Сочетание компоненгов выб рано исхоця из возможности по учения материала с приемлемыми физико-механи ческими свойствами и из температур их переработки, которые составляют

Для измерения элекгросопрогивления иэ эксгруцага получают пленки толщи ной л 0,5 мм путем горячего прессования при 50 кг/см межцу обклацками из алюминиевой фольги. Обклацки не огцеляюг or пленки, и они служат в качестве припрессованных элекгроцов.

5 10148

Технические преимушества предлагас, мого изобретения по сравнению с извесгным вицны.иэ табл. 2 и заключаются в достижении гораздо меньших значений елекгросопротивления при гаком же соцер-5 жанни сажи.

Так, если известный способ (П) даег для композиции ПЭ-БСТЭ-15% сажи значение 1 =9 10 Ом.см, ro предлагаемый

8 спосо (l) дает цля композиции ПЭ-ПОМ15 сажи значение - P =1, 1 ° 10 О м. см, r.е. элекгросопрогивление снижаегся

7,9 10

П12-30% сажи

6 8

АБС-П12-10% сажи 5,8 10 6,3 10

4 5

АБС-П12-15% сажи 2,6 10 4,0 10

АБС-П12-20 сажи 1,4:10 3,1 10 ф ф

ПОМ-20 сажи

ПЭ-ПОМ-3 сажи

8,5 ° 10

83 10 Мо

ПЭ-ПОМ-6% сажи 7,2- 10 ) 10

ПЭ-ПОМ-8 сажи 4,5 ° 10 > 10

ПЭ-ПОМ-15 сажи 1,1 10

Прототип

ПЭ»БСТЭ-15% сажи 9 10

ПЭ-ПИБ-20% сажи 2-10

Ь кабельной технике и r.ö.) и антистатических полимерных материалов, соцержащих очень малые (цо 10%) количества сажи, а также увеличение производитель; носги технологического оборуцования при произвоцсгве вышеуказанных материалов; вслецствие резкого уменьшения соцеркания сажи, что приводит к повьппению текучести расплавов композиций с малым содержанием сажи.

Тираж 494 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгороц, ул. Проектная, 4

Использование предлагаемого способа получения елекгропроводящих композиций на основе смесей полимеров, содержащих сажу, обеспечивает по сравнению с известными способами воэможность получения высокопровоцяших полимерных ма гериалов при малом (менее 20%) соцер жанни сажи (такие материалы используются для производства мегаллиэируемых изделий, элекгропровоцяших покрыгий, в.

ВНИИПИ Заказ 3128/19

43 6 в 8-10 раэ. Как следуег иэ габл. 2, р композиций ПЭ-ПОМ с 5-8% сажи, полученных прецлагаемым способом (1), в 10 -10 раза ниже, чем полученных ь о известным способом (IT). Удельное алекгросопрогивление композиции на основе АБС-П12 с 10% сажи, полученной предлагаемым способом, в 110 раэ ниже; чем полученный известным способом. Таким образом, предлагаемый способ (1) поэволяег достичь значительного снижения элекгросопрогивления композиции беэ увеличения содержания сажи.

Т.аблица 2