Красного Знамени химико-технологический институт им. С.M.Êèðoâà и Казанское производственное объединение "Органический синтез" (72) Н.В.Архипов, В.Г.Павлий, Е.А.Харитонов, А.Е.Заикин, Е.В.Кузнецов, В.Э. Вальц, Н.Н.Абдулхакова и В.Н.Аникеев (53) 678.742.04(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

0 248968, кл. С 08 L 23/06, 1968.

Авторское свидетельство СССР

У 883095, кл. С 08 L 23/06, 1978. (5D 4 С 08 L 23/02, С 08 К 3/04, Н 01 В 1 24 (54)(57) ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛИОЛЕФИНА, содержащая полимерную добавку, термостабилиэатор и технический углерод, отличающаяся тем, что, с целью улучшения перерабатываемости композиции при сохранении высокой электропроводности, в качестве технического углерода она содержит технический углерод с пространственным фактором, равным 3,2-3,5, и значением эффективного удельного электросопротивления P,(4,0 10 Ом.м при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Полимерная добавка 1-40

Термостабилизатор 0,1-2,0

Технический

12.19610

Изобретение относится к электропроводящим полимерным композициям, н частности к полиолефиновым композициям, применяемым для изготовления экранов высоковольтных силовых кабелей, труб, листов, емкостей, пленок и т.д.

Целью изобретения является улучшение перерабатываемости при сохранении высокой электропроводности полимерных электропроводящих композиций.

Характеристиками технического углерода„ которые определяют электропроводящие свойства полимерных композиций, им наполненных, являются пространственный фактор и эффективное удельное объемное электрическое сопротивление..

Пространственный фактор количественно характеризует то непрерывное проводящее пространство, которое образуют первичные агрегаты технического углерода, распределяясь в объеме полимера. Пространственный фактор определяется совокупностью основных физико-химических показателей технического углерода и вычисляется как тангенс угла наклона зависимости Г 1 вЂ” (@ к порошка технического углерода в интервале относительных объемов 0,125-0,300 (где к вЂ” относительныч объем порошка технического углерода).

При фиксированном значении эффективного объемного электрического сопротивления технический углерод с меньшей величиной пространственного фактора придает полимерной композиции при том же наполнении более высокий уровень электропроводности.

Эффективнымоудельным объемным электрическим сопротивлением технического углерода (/, ) является удельное объемное электрическое сопротивление порошка технического углерода при относительном объеме, равном 1,0. Количественно эффективное объемное электрическое сопротивление технического углерода определяется отрезком, отсекаемым на оси ординат линейной зависимостью 1 ;„вЂ” V K, построенной в интервале относительных объемов 0,125-0,300, при ее экстраполяции к относительному объему 1,0.

Технический углерод получают следующим образом. Берут смесь антрацеЗО

4Î

55 нового масла с зеленым маслом в соотношении 80:20 при расходе 800 кг/ч . в качестве топлива вЂ” пропан-бутановую фракцию газов нефтепереработки при расходе 50 нм /ч, а в качестве кислородсодержащего газа вЂ” атмосферный воздух при расходе 3200 нм /ч.

Поток продуктов сгорания топлива получают путем подачи топливного газа в поток воздуха, подаваемого на горение.

Сырье подают в зону пиролиза при 1500 С в распыленном состоянии, что приводит к образованию конусообразного аксиального потока сырья.

Первый и второй потоки воздуха и по» ток продуктов сгорания топлива подают коаксиально с сырьем. При этом при времени выдержки сажи в камере реакции 0,07 с и времени выдержки сажи после сушки при 1250 С в течение 1 ч получают сажу с пространственным фактором 3,3 и эффективным удельным электросопротивлением

3,5 10 Ом м.

Сравнительная характеристика известного и предлагаемого технического углерода приведена в табл.1.

13 качестве полиолефина электропроводящей композиции могут быть использованы полиэтилен, полипропилен, сополимер этилена с винилацетатом, сополимер этилена с пропиленом, смеси этих полимеров.

Б качестве полимерной добавки могут быть использованы синтетические каучуки, дивинилстирольный и изопренстирольный термоэластопласты, а также полиолефины.

:В качестве термостабилизатора могут быть использованы диафен НН, фосфит П-24, фенил-Р-нафтиламин, ионол, трис-(,-цианэтилфосфин и др.

Полимерная композиция может быть получена путем смешения компонентов при повышенной температуре, например, на вальцах, в смесителях тяжелого типа. в высокоскоростных смесителях с последующей грануляцией.

Пример 1 {известная композиция}. 44,9 мас.7 полиэтилена низвЂ” кой плотности марки 10803-020 смешивают на вальцах при 140 + 5 С с

25 мол.7 полиизобутилена П-118, 0,1 мас.7. диафена НН, 307. технического углерода с коэффициентом шероховатости к =1,5, Р =4,1 10 Ом м и пространственным фактором П=3,15.

1219610 41 низкими физико-механическими свойствами, так как относительное удлинение при разрыве равно 10Х (пример 8), Таким образом, предлагаемая композиция сочетает в себе хорошие физико-механические, электрические свойства с улучшенной способностью к переработке (ПТР увеличивается от

2 до 10 раз, примеры 5 и 6, 1 и 2).

Таблица

Углерод

Показатели

Известный

Предлагаемый

Удельная внеш20 няя поверхность, м2 /г

135

115

Удельная адсорбционная поверхность, м /r

240

160

140

30 рН водной суспензии

6,5

8,0

Пространственный фактор

3,15

3,3

Эффективное удельное объемное

1 электрическое сопротивление, 40 Ом м

4,1 ° 10 3,5-10

Композиция имеет разрушающее напряжение при растяжении (бр )

9,3 мН/м, относительное удлинение при разрыве () 1007., удельное объемное электросопротивление („)

2,6 10 Ом.м, показатель текучести расплава (ПТР) при грузе 5 кг

0,03 г/10 мин.

Пример 2. Выполняют по примеру 1.

Состав и свойства композиций приведены в табл.2.

Как видно из табл.2, коэффициент шероховатости технического углерода не имеет решающего значения при определении свойств получаемой композиции (примеры 1 и 2, 5.и 6, 8 и 9) .

Так, например, технический углерод марки КГО-300 имеет коэффициент шероховатости более 3. При этом композиция, наполненная этим углеродом, характеризуется черезвычайно высоким î электросопротивлением Р )10 и ч плохой перерабатываемостью, ПТР =

= 0,2 г/10 мин (пример 10).

Технический углерод с одним и .тем же коэффициентом шероховатости, но обладающий различными Р, и П, сообщает электропроводящим композициям различные свойства (примеры 5 и 6, 8 и 9).

При одинаковом значении пространственного фактора технический углерод, имеющий меньшее значение Р, придает электропроводящим композициям при той же степени наполнения более высокую электропроводность, (разница составляет три порядка) и лучшую перерабатываемость (примеры

8 и 9). В то же время композиция, содержащая такое же количество углерода с П=3,55 (больше 3,5), обладает

Адсорбция дибутилфталата, мл/100 r 180

1219б!0

СЪ

СЧ

СЧ а

О о а а

М О

СФ1 33Ъ а а

О СЧ а *

СЧ O

Ь О ь О