Способ сшивания полиэтилена

 

СПОСОБ СШИВАНИЯ ПОЛИЭТИЛЕНА ионизирукздим излучением, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, облучение проводят при 338-460 К и давлении 10 -5-10 атм.

СОЮЗ СОВ:ТСИИХ

Оснсннн

РЕСйУЬЛ4К (Д) С 08 Л 3/2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHYET СССР и ц с" It сс

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ?::--:,",",",,, и н сстстснссстссидстснсстст (21) 3269638/23-05 (22) 06.04 .81 (46) 15.06.83. Бюл. 9 22 (72) В.K. Милинчук, Э.Р. Клиншпонт н В.П. Кирюхин (53).678.742.2.028(088.8) (56) 1. Заявка Японии В 53-13658, кл. 25(1)C 111.11, опублик. 1978.

2. Финкель Э.Э. и др. Радиационная химия и кабельная техника. И., Атомиздат, 1968, с. 312 (прототип).,.SU„„.1 2 972 А (54) (57) СПОСОБ СШИВАНИЯ ПОЛИЭТИЛЕНА ионизирующим излучением, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса, облучение проводят при 338-460 К и давлении

10 -5.10 атм.

1022972

Гель-фракция, Ъ

Образец

Винилиденовые с 10 с 10. 4 ° 10

48

<5 ° 10

Исходный -облученный дозой

0,7 Мрад при Р

5 10 атм и Т

460 К Â л 2-10 8 ° 10

1Ъ

Изобретение относится к химической технологии, в частности к технологии получения сшитых полимерных материалов, используемых в различных областях техники, например, в электротехнической, для изоляционных покрытий при изготовлении изделий из полимерных материалов с повышенной термостойкостью, прочностью и т.д.

Известен споссб сшивания полиэти лена путем введения в него пероксидных соединений (13.

Недостатком данного способа является технологическая сложность процесса переработки полиэтиленовой композиции»

Наиболее близким к изобретеник является способ сшивания полиэтилена путем воздействия на него ионизирующего излучения. Степень сшивания полимеров характеризуют величиной нерастворимой в кипящем ксилоле части — гель-фракцией $2).

Однако для получения высокой степени сшивания (80% содержания гельфракции) полиэтилен необходимо облучать до значительных доз (более

10 Мрад) . Следовательно, этот способ длителен и требует значительных энергетических затрат.

Цель изобретения — интенсификация процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу сшивания полиэтилена ионизирующим излучением, облучение про одя1 при 338-460 К и давлении 10 — 5-10 атм.

В данном способе полиэтилен подвергают всестороннему сжатию давлением, от 10 до 5-10 атм например . в металлической камере типа поршень, Y -облученный дозой

7 Мрад при Р = 1 атм иТ=ЗООК

В полиэтилене, облученном при давлении,5 ° 10 атм и температуре

460 К, транс- виниленовые двойные связи практически не увеличиваются, а расход винилиденовых двойных свяцилиндр, нагревают до температуры

340-460 К (т.е. выше температуры стеклования полимера при заданном давлении) и в таком состоянии облучают ионизирующим,излучением.

Приложенные к полимеру высокие давления уменьшают расстояния между макромолекулами и.изменяют их упаковку. Нагревание до теьжературы выше температуры стеклования по1О.лимера при заданном давлении сохраняет подвижность полимерных цепей.

В результате реализуется больше внутри- и межмолекулярных контактов, что приводит к большей вероятности протекания процесса сшивания. При этом сам процесс .сшивания полиэтилена при высоком давлении отличается от процесса его сшивания в обычных условиях.

20 Интенсификация сшивания полиэтилена при облучении его в поле сил сжатия обусловлена подавлением процессов деструкции и участием в процессе сшивания транс-виниленовых, 25 винильных и винилиденовых двойных связей, которые всегда присутствуют в полиэтилене в качестве приме. си в количестве .10 см . При достаточно высоких давлениях происхоЗО дит сближение макромолекул полиэтилена, и двойные связи, возбужденные ионизирующим излучением, образуют межмолекулярные связи (сшивки). В результате реакции двойные связи исчезают.

Л.) В таблице показано участие двойных связей в реакции сшивания в условиях высокого давления и температуры выше точки стеклования поли40 мера при этом давлении.

Концентрация двойных связей, см транс-Виниленовые зей значительно превышает их расход при облучении в нормальных условиях. Уменьшение количества двойных связей улучшает эксплуатационные свойства полиэтилена, поскольку имен1022972

Составитель В. Балгин

Редактор N, Товтин Техред A.Áàáèíåö Корректор С. Шекмар

Заказ 4152/16 Тираж 494 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 но двойные связи в значительной мере определяют процесс старения полиэтилена. При обычном способе сшивания ионизирующим излучением B по» лиэтилене накапливается значительное количество двойных связей.

П. р и м е р 1. Образец полиэтилена низкой плотности промышленного изготовления без стабилизирующих добавок в виде цилиндра диаметром 3 мм и длиной 10 мм помещают в стальную камеру типа поршень-цилиндр.

С помощью гидравлического пресса:1 давят иа образец силой 350 кг, что в пересчете на давление составляет

5- 10 атм. Одновременно камеру нагревают до 460 К и облучают излучением Соб до дозы 0,7 Мрад. После облучения снимают давление, извлекают образец ПЭ и определяют в нем содержание гель-фракции экстрагированием в ксилоле в течение 30 ч при температуре 393 К. Гель-фракция составляет 65%. Контрольные образцы ПЭ, облученные до той же дозы

s а нHа ло г и ч нHы х x у с л оoв иHяRх, но при нормальном давлении, за 30 ч экстрагирования в ксилоле растворяются полностью, т.е. геля.не содержат. ПЭ, облученный до такой же дозы при высоком давлении и комнатной температуре, также геля не содержит. Дав-, ление 5.10 атм и температуру 460 К можно считать верхним гределом условий облучения, которые технически достижимы в настоящее время в широком масштабе.

Пример 2. Образец ПЭ, облученный цо способу, описанному в примере 1, при давлении 10 атм и температуре 338 К (т.е. при температуре выше точки стеклования при данном давлении) .до дозы 3,0 Мрад после 24 ч экстрагирования содержит

69% геля. Контрольный образец, облученный до такой же дозы при нормальном давлении и комнатной температуре, содержит 42% гель-фракции.

Указанные давление и температуру облучения можно считать нижним пределом для достижения технического эффекта.

Пример 3 ° Образец ПЭ, облученный по способу, описанному в примере 1, при давлении 1,2 10 атм и температуре 338 К до дозы 2,5 Мрад

15 после 24 ч экстрагирования содержит геля 56%. Контрольный образец, облученный до такой же дозы при нормальном давлении и комнатной температуре.содержит 37% гель-фракции. р Из этого примера видно, что при промежуточных значениях в пределах граничных условий сшивание полиэтилена протекает также эффективнее, чем при нормальном давлении и комнатной

25 температуре.

Пример 4. Образец ПЭ, облученный по способу, описанному в примере 1, до дозы 14 Мрад содержит

98% гель-фракции, т.е. пол®мер практически сшит полностью. Контрольный образец, облученный до такой же дозы при нормальном давлении и комнатной температуре содержит 67% гельфракции.

Использование предлагаемого спо" соба позволяет получить полиэтилен с высокой степенью сшивания (до 100%) без специальных добавок и на порядок снизить затраты на радиационную обработку полимера.