Способ получения полимерной композиции на основе химически сшитого полиэтилена

Авторы патента:

H01B3/44 - виниловые смолы; акриловые смолы (силиконы H01B 3/46)

Владельцы патента RU 2592547:

Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛЕКТРОМАШ" (RU)

Изобретение относится к способу получения электроизоляционной полимерной композиции на основе пероксидносшитого полиэтилена. Способ получения композиции осуществляют путем последовательного введения в процессе смешивания полиэтилена, органической перекиси, дибутилфталата и терпинеола. Причем присутствие дибутилфталата и терпинеола в составе композиции позволяет, как гомогенизировать полимерную композицию, так и регулировать процесс разложения органической перекиси, что обеспечивает равномерность образования поперечных связей в полимерной системе в процессе термоформования. Полученная композиция обладает высокими электрофизическими, физико-механическими и теплофизическими свойствами. 1 табл.

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу получения электроизоляционной полимерной композиции на основе пероксидносшитого полиэтилена.

Уровень техники

Особенность переработки полиолефинов (полипропилена и полиэтилена) методами термоформования и/или экструзии заключается в том, что для получения изделий с повышенными электрофизическими, физико-механическими и теплофизическими свойствами обычно применяют полипропилен, который значительно дороже полиэтилена и труднее поддается переработке, обладая более низким показателем текучести расплава; использование же полиэтилена не всегда обеспечивает изделия необходимыми свойствами. Для модификации свойств полиэтилена и придания ему особых свойств (например, повышения электрофизических, физико-механических и теплофизических свойств) целесообразно использовать химическую сшивку, в частности, органическими перекисями. Спецификой переработки полиэтилена в композициях с органическими перекисями является то, что при нагревании полимер приобретает трехмерную структуру, а вследствие этого новые физико-химические свойства, в частности электрическую и механическую прочность, не изменяя при этом текучесть и вязкостные свойства при переработке. Это обязывает при разработке композиций на основе химически сшитого полиэтилена и технологий по их переработке учитывать полный комплекс требуемых свойств материала и особенностей его получения.

Известны способы получения полимерных композиций, содержащих полиэтилен и сшивающий агент - органическую перекись (Патенты US №3046238, МПК C08L 91/08, опубл. 24.07.1962 г., US №3123583, МПК C08F 10/00, C08L 21/00, опубл. 03.03.1964 г., Патент FR №1337063, МПК C08L 23/04, опубл. 06.09.1963 г. ) механическим смешением с последующим термоформованием (экструзией, литьем под давлением).

Недостатком известных способов является низкая технологичность композиции при переработке: в заявленных способах при превышении температуры может произойти нерегулируемое разложение органической перекиси, что приведет к сильному возрастанию вязкости расплава полимера, сверхдопустимому возрастанию нагрузки на привод, аварийной остановке перерабатывающего оборудования.

Близким техническим решением к заявляемому является способ получения термопластичной полимерной композиции, защищенной фирмой Asahi (патент США №6207746, МПК C08L 23/08, C08L 23/10, опубл. 27.03.2001 г. ), которую готовят предварительным смешением олефинового полимера, содержащего полиэтилен, в количестве 100 мас. ч. и органической перекиси в количестве, преимущественно, 0,5-2,0 мас. ч., гомогенизацией смеси при нагреве от 160 до 300°С до достижения степени химической сшивки полимера 30-95 мол. %, последующим введением в условиях окончания химической сшивки минерального масла в количестве 1,1-62,0 мас. ч., в качестве которого используют нафтеновое масло, парафиновое масло, либо масла ароматического ряда, дополнительной гомогенизации смеси и термоформования. Полученная в соответствии с данным способом химически сшитая полимерная композиция отличается улучшенными по сравнению с известными свойствами: прочностью и эластичностью.

Недостатками способа являются: технологическая громоздкость громоздкость, так как масло вводят в полимерную композицию на отдельной стадии в условиях ее химической сшивки, что значительно усложняет процесс переработки. Полученная в результате данного способа полимерная композиция будет обладать высокой вязкостью расплава, что значительно усложнит условия термоформования. Кроме того, необходимость введения в композицию большого количества масла (до 62 мас. ч. на 100 мас. ч. полимерной составляющей композиции) для возможности ее дальнейшей переработки может привести к следующим последствиям: 1) снижению реакционной способности органической перекиси и ухудшению дальнейших условий химической сшивки; 2) ухудшению прочностных свойств полученного химически сшитого полимера и 3) к "выпотеванию" используемого масла из термоотформованных изделий в процессе их использования и быстрому старению полимера.

Сущность изобретения

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка последовательности стадий получения полимерной композиции на основе химически сшитого полиэтилена и условий ее осуществления, а именно условий, обеспечивающих возможность регулирования процесса разложения органической перекиси и последующего процесса химической сшивки, что в итоге улучшает ее технологичность при переработке.

Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении изобретения, является сокращение числа технологических операций способа при высоких электрофизических, физико-механических и теплофизических свойств химически сшитого полиэтилена.

Указанный технический результат достигается за счет смешивания полиэтилена, органической перекиси, пластификатора и стабилизатора с последующим термоформованием, при этом в процессе смешивания компоненты вводятся в один технологический прием: полиэтилен в количестве от 70 до 95 масс. %, органическая перекись в количестве от 1,5 до 5 масс. %, дибутилфталат в количестве от 0,05 до 0,5 масс. %, терпинеол в количестве от 0,05 до 0,2 масс. %.

При получении химически сшитых полимеров очень важно реализовать оптимальное соотношение компонентов, задав при этом нужную скорость сшивания, и композиционно обеспечить их равномерное смешение.

Особенностью заявляемого изобретения является то, что при осуществлении способа дибутилфталат и терпинеол выступают в качестве регулятора разложения органической перекиси.

При термоформовании полимерной композиции, содержащей полиэтилен, органическую перекись, дибутилфталат и терпинеол, в начальный момент происходит разложение органической перекиси с образованием перекисных радикалов, а только затем химическая сшивка полиэтилена.

Специфика кинетики химической сшивки полиэтилена перекисными радикалами в присутствии дибутилфталата и терпинеола заключается в том, что химическая сшивка в их присутствии происходит в более мягких условиях и завершается при термоформовании в последних зонах нагрева перерабатывающего оборудования. В этом заключается одно из различий со способом прототипа, в соответствии с которым используемые пластификатор и стабилизатор имеют другую химическую природу и соответственно другой механизм действия.

Другой особенностью заявляемого изобретения является то, что компоненты при получении композиции вводятся последовательно в один технологический прием. При этом используемые пластификатор и стабилизатор выступают одновременно в роли гомогенизирующего агента, что позволяет исключительно равномерно распределить органическую перекись в среде полимерной составляющей композиции: это обеспечивает равномерность образования поперечных связей в полимерной системе в процессе термоформования, что в итоге улучшает электрофизические, физико-механические и теплофизические свойства.

Способ получения полимерной композиции на основе сшитого полиэтилена реализуют следующим образом. В работающий смеситель (лопастной или барабанный) при температуре помещения последовательно загружают гранулы линейного полиэтилена, органическую перекись, затем добавляют дибутилфталат и терпинеол, после чего осуществляют их смешивание. Полученная полимерная композиция (таблица) перерабатывается методом экструзии, экструзионно-выдувного формования или литьем под давлением.

Полученный в соответствии с заявляемым способом химически сшитый полиэтилен характеризуется степенью сшивки от 40 до 70%, которая определяется по количеству нерастворимой гель-фракции в кипящем ксилоле. Именно этот показатель и определяет необходимые электрофизические, физико-механические и теплофизические свойства.

Полученные образцы из химически сшитого полиэтилена имеют следующие характеристики:

- Удельное объемное электрическое сопротивление (Ом*см) = 4,3*10¹⁴.

- Электрическая прочность (кВ/мм) = 23.

- Прочность при разрыве (МПа) = 14.

- Предел текучести при растяжении (МПа) = 9,3.

- Показатель текучести расплава (г/10 мин) = 1,2

- Степень шероховатости (мкм) = 0,09 (на уровне 13 класса шероховатости, т.е. почти идеально гладкий материал).

Для осуществления изобретения могут быть использованы следующие вещества:

- Полиэтилен высокой плотности различных марок (ПЭВП).

- В качестве органической перекиси: гидроперекись кумола; монопероксин (смесь трет-бутилмонопероксидов мета-, пара-диизопропилбензолов и 1,1,3-триметиллондана; перекись ди-трет-бутила; 2,5-диметил-2,5-ди(трет-бутилперокси)гексан; 2,5-диметил-2,5-ди-(трет-бутилперокси)гексин; 1,3-бис-(трет-бутилпероксиизопропил)бензол; гидроперекись трет-бутила.

- Дибутилфталат.

- Терпинеол.

Использование способа с сокращенным числом технологических операций позволяет получить композиции на основе химически сшитого полиэтилена с высокими электрофизическими, физико-механическими и теплофизическими свойствами, в частности изоляции электрических проводов и др.

Способ получения полимерной композиции на основе химически сшитого полиэтилена, включающий полиэтилен, органическую перекись, пластификатор, в процессе смешивания компонентов и термоформования, отличающийся тем, что получение композиции на основе химически сшитого полиэтилена производят в процессе смешивания последовательно в один технологический прием полиэтилена в количестве от 70 до 95 масс. %, органической перекиси в количестве от 1,5 до 5 масс. %, дибутилфталата в количестве от 0,05 до 0,5 масс. %, терпинеола в количестве от 0,05 до 0,2 масс. %.

Изобретение относится к получению радиационно-сшиваемой композиции на основе фторуглеродного полимера и предназначено для создания однородной в объеме композиции с высокими вязкоупругими свойствами, обладающей высокой технологичностью и термической стойкостью без сшивок с однородной ровной поверхностью гранул и способной перерабатываться в тонкостенную изоляцию проводов.

Радиационно-сшиваемая композиция // 2584737

Изобретение относится к изоляционным материалам для проводов и кабелей, т.е. к изоляционным материалам для кабельной промышленности, представляющим собой радиационно-сшиваемые композиции (РСК).

Полимерная композиция для изготовления проводов и кабелей, обладающая преимущественными электрическими свойствами // 2579146

Изобретение относится к применению невулканизируемой полимерной композиции в изолирующем слое силового кабеля постоянного тока, к силовому кабелю постоянного тока и способу его получения.

Сшиваемая эластомерная композиция // 2578306

Изобретение относится к сшиваемой эластомерной композиции, содержащей полимерную смесь, содержащую по меньшей мере один сополимер этилена и винилацетата, имеющий по меньшей мере 40 вес.% звеньев винилацетата, и по меньшей мере один акрилатный эластомер.

Силовой кабель с термопластичным электроизоляционным слоем // 2576430

Кабель, включающий по меньшей мере один электрический проводник и по меньшей мере один электроизоляционный слой, окружающий упомянутый электрический проводник, причем упомянутый по меньшей мере один электроизоляционный слой содержит: (a) термопластичный полимерный материал, выбранный из следующих: по меньшей мере один сополимер (i) пропилена с по меньшей мере одним олефиновым сомономером, выбранным из этилена и иного α-олефина, чем пропилен, причем у упомянутого сополимера температура плавления составляет более чем или равняется 130°C, а энтальпия плавления составляет от 20 Дж/г до 90 Дж/г; смесь по меньшей мере одного сополимера (i) с по меньшей мере одним сополимером (ii) этилена с по меньшей мере одним α-олефином, причем у вышеупомянутого сополимера (ii) энтальпия плавления составляет от 0 Дж/г до 120 Дж/г; смесь по меньшей мере одного пропиленового гомополимера с по меньшей мере одним сополимером (i) или сополимером (ii); причем по меньшей мере один из сополимера (i) и сополимера (ii) представляет собой гетерофазный сополимер; (b) по меньшей мере одну диэлектрическую текучую среду, равномерно перемешанную с термопластичным полимерным материалом; (c) по меньшей мере один зародышеобразователь.

Полимерная композиция для изготовления проводов и кабелей, обладающая преимущественными электрическими свойствами // 2571663

Изобретение относится к полимерной композиции с улучшенными электрическими свойствами при постоянном токе, к применению композиции для получения слоя силового кабеля и к силовому кабелю.

Кабель электропитания, включающий полипропилен // 2570793

Изобретение относится к кабелю электропитания. Описан кабель электропитания с высоким напряжением (HV) или кабель электропитания со сверхвысоким напряжением.

Композиция растворителя и способ покрытия проводов // 2548094

Изобретение относится к композиции для покрытия и составу растворителя. Композиция растворителя эмали для проводов на основе поливинилформаля, состоящая из этанола, толуола и диметилфталата, и ее применение для растворения эмалей для проводов и пропиточных лаков.

Энергетический кабель // 2547011

Изобретение относится к энергетическому кабелю для передачи или распределения электроэнергии, особенно электроэнергии среднего или высокого напряжения. Кабель содержит по меньшей мере один электрический проводник и по меньшей мере один электроизоляционный слой, окружающий указанный электрический проводник, при этом по меньшей мере один электроизоляционный слой содержит: (a) термопластичный полимерный материал, который выбран из по меньшей мере одного сополимера (i) пропилена с по меньшей мере одним олефиновым сомономером, выбранным из этилена и α-олефина, за исключением пропилена, причем у указанного сополимера температура плавления составляет 130°C и более и энтальпия плавления составляет 20-90 Дж/г; (b) по меньшей мере один наноразмерный неорганический наполнитель.

Высокочастотный композиционный диэлектрик // 2544646

Изобретение относится к высокочастотным композиционным диэлектрическим материалам, используемым в антенной технике и высокочастотных линиях передачи. Композиционный материал содержит уплотненный порошок фторопласта-4 с размером частиц не более 5 мкм, пропитанный связующим.

Конструкция на основе полиэтилена // 2592540

Изобретение относится к конструкции на основе полиэтилена. Конструкция включает от 60 до 90 мас.% полиэтилена (А), от 5 до 35 мас.% модифицированного кислотой полиэтилена (В) и от 5 до 35 мас.% полиамида (С), содержащего мета-ксилиленовые группы.

Композиции материала крышки и прокладочного материала, по существу не содержащие этиленвинилацетатный сополимер // 2590557

Настоящее изобретение относится к полимерным композициям прокладочного материала для герметизации отформованных пластиковых крышек, которые включают описанные полимерные композиции прокладочного материала.

Способ получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена, модифицированного наноразмерными частицами оксида титана // 2590556

Изобретение может быть использовано в химической, добывающей, пищевой отраслях промышленности и в медицине. Для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), модифицированного наноразмерными частицами оксида титана, к исходному СВМПЭ при интенсивном перемешивании добавляют тетрахлорметан-бензольную смесь.

Способ получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена, модифицированного наноразмерными частицами оксида гафния // 2588622

Изобретение относится к способам получения полимерных нанокомпозитных материалов и непосредственно касается получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), модифицированного наноразмерными частицами оксида гафния, который может быть применен в различных областях, например, для изготовления керамики, катализаторов, биомедицинских материалов, для изготовления материалов для элементов энергонезависимой памяти для нужд микроэлектроники.

Новая полимерная композиция для применения в выдувном формовании // 2586977

Изобретение относится к полимерной композиции, способу ее получения, применению такой полимерной композиции для выдувного формования контейнеров и контейнерам. Полимерная композиция имеет плотность от 0,940 до 0,949 г/см3, индекс расплава (HLMI) согласно DIN EN ISO 1133:2005, условие G, при 190ºC и 21,6 кг, от 3 до 7 г/10 мин и фактор разветвленности цепи (HLCBI) от 3 до 8.

Способ получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена, модифицированного наноразмерными частицами оксида циркония // 2584159

Изобретение относится к способу получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) модифицированного наноразмерными частицами оксида циркония, предназначенного для изготовления керамики, катализаторов, биомедицинских материалов.

Новый тримодальный полиэтилен для использования в формовании раздувом // 2581366

Изобретение относится к тримодальному полиэтилену, пригодному для формования раздувом изделий объемом более 10 л. Тримодальный полиэтилен имеет плотность от 0,950 до 0,958 г/см3, индекс расплава (HLMI) согласно ASTM D-1238, при 190°C и 21,6 кг, от 2 до 7 г/10 мин и величину безразмерного индекса Hostalene тримодального полиэтилена от 6 до 18.

Способ получения теплоизоляционного материала на основе древесных и термопластичных отходов // 2581047

Настоящее изобретение относится к технологии получения древесно-полимерных композиций. Описан способ получения теплоизоляционного материала на основе древесных и термопластичных отходов, включающий смешение наполнителя, связующего и химической добавки, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют древесную технологическую щепу толщиной 4±2 мм, в качестве связующего используют термопластичные пластмассы, состоящие из полиэтилентерефталата (ПЭТ), полистирола (ПС), полиэтилена низкого давления (ПЭНД) и полиэтилена высокого давления (ПЭВД) полимеров, в качестве химической добавки используют вспенивающий агент азодикарбонамид (ADC), предварительно смешанный со связующим, при этом смешение наполнителя и связующего с химической добавкой осуществляют при температуре 215±15°C, при соотношении всех компонентов смеси, масс.%: ПЭТ 11-13, ПС 12-14, ПЭНД 11-13, ПЭВД 10-13, азодикарбонамид 1-2, технологическая щепа 55-45, после смешения всех компонентов полученную смесь заливают в формы, формы закрывают крышкой, фиксируют запорами и выдерживают в течение 20-30 мин.

Микропористый материал, обладающий фильтрующими и адсорбирующими свойствами, и его использование в способах очистки текучих потоков // 2580918

Изобретение касается микропористых материалов, которые могут применяться в мембранах для фильтрования и адсорбции, и к их применению в способах очистки текучих потоков.

Этиленовый сополимер с улучшенным гигиеническим свойством и способ получения указанного сополимера // 2580552

Изобретение относится к этиленовому сополимеру, полученному полимеризацией этилена и (С3-С18)-α-олефина, предназначенному для изготовления инжекционно-формованных изделий, таких как контейнеры для пищевых продуктов, холодильные контейнеры, трубы, полые формованные изделия, изделия, полученные центробежным формованием, или листы.

Содержащие простой эфир, карбинол-терминированные полимеры // 2592527

Изобретение относится к содержащим функциональные концевые группы полимерам. Полимер, функционализированный концевыми группами, представляет собой диеновый полимер или получаемый путем сополимеризации диенов с винилароматическими мономерами диеновый сополимер и имеет на конце цепи содержащую простой эфир карбинольную группу формулы (I).