DE818421C

DE818421C - Isoliermaterial

Info

Publication number: DE818421C
Application number: DEP242A
Authority: DE
Inventors: William Baird; John Scott Aithchison Forsyth
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1943-04-02
Filing date: 1948-10-20
Publication date: 1951-10-25
Also published as: BE458862A; GB571943A; FR914829A; NL59835C

Description

(England)

Isoliermaterial

Die Erfindung bezieht sich auf Polythen und Mischungen, welche diesen Stoff im wesentlichen enthalten zusammen mit gummiartigen Stoffen, und bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zur Vergrößerung der Widerstandsfähigkeit derartiger Stoffe gegenüber Zerstörungen.

Unter dem Ausdruck Polythen werden hierbei Äthylenpolymere verstanden, die durch Polymerisation von Äthylen unter hohem Druck erhalten werden. Die Eigenschaften von Polythen machen diesen Stoff besonders geeignet zur Verwendung für die Herstellung der verschiedenartigsten Stoffe, und zwar entweder allein oder im Gemisch mit anderen Materialien, insbesondere mit Polyisobutylen I und anderen gummiartigen Stoffen, wobei ge- | gebenenfalls geringe Mengen, beispielsweise 1 bis 20 Gewichtsprozent, dieser Stoffe dem Polythen zugefügt sind, um das Material biegsamer zu machen. Während des Herstellungsverfahrens wird das Polythen auf eine Temperatur oberhalb seines Erweichungspunktes, der bei 110 bis 120⁰ liegt, erwärmt und zweckmäßig auf eine Temperatur von 130 bis 290⁰ gebracht. Es ist bekannt, daß Polymere, die aus ein hohes Molekulargewicht aufweisenden Kohlenwasserstoffen bestehen und die von Olefinen erhalten werden, überaus empfindlich gegenüber Erwärmung sind. Derartige Polymere sind feste Stoffe, und es ist bekannt, daß sie in Stoffe mit einem niedrigen Molekulargewicht übergehen und sogar klebrige oder flüssige Produkte

ergeben, wenn sie einer Temperatur oberhalb ioo° ausgesetzt werden.

Die Erhöhung der Viskosität des geschmolzenen Polythens bringt Schwierigkeiten bei der Verformung oder beim Auspressen dieser Stoffe mit sich und führt sogar zu einem Verkleben der Mischer und der Auspreßmaschine oder der übrigen zur Verwendung gelangenden Apparatur. Die Erhöhung des Verlustfaktors ist nur in solchen Fällen zu beanstanden, wo der Stoff für Hochfrequenzzwecke Verwendung findet. Wenn durch das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren Stoffe hergestellt werden sollen, die für elektrische Hochfrequenzzwecke Anwendung finden sollen, beispielsweise für Kabel und Kondensatoren, senkt die Erhöhung des Verlustfaktors wesentlich den Wert des Produktes.

Es wurde nun gefunden, daß die schädliche Erhöhung der Viskosität und des Verlustfaktors

ao von Polythen und Mischungen desselben mit anderen Stoffen, die auf die Gegenwart von Luft während des Erhitzens zurückzuführen ist, dadurch vermieden werden kann, daß eine geringe Menge eines oder mehrerer Antioxydationsmittel hinzugefügt wird. Diese Antioxydationsmittel sind entweder polare aromatische Phenolverbindungen von verhältnismäßig hohem Molekulargewicht oder sekundäre bzw. tertiäre aromatische Amine. Es ist überraschend, festzustellen, daß durch die Hinzufügung einer geringen Menge derartiger Antioxydationsmittel, die an sich hohe Verlustfaktoren besitzen, der Verlustfaktor des Polythens in einem meßbaren Betrag nicht erhöht wird, vielmehr erreicht wird, daß der Verlustfaktor niedrig bleibt und trotzdem eine Viskosität erreicht wird, wodurch der Stoff während des Herstellungsverfahrens bearbeitbar bleibt. Es wurde weiterhin gefunden, daß durch diese Zusatzstoffe sogar die Tendenz des Polythens, brüchig zu werden, und nach längerem Aussetzen der Sonneneinwirkung zu brechen, verringert wird.

Gemäß der Erfindung wird also eine Stoffzusammensetzung vorgeschlagen, die zum großen Teil aus Polythen besteht und die zwischen 0,005 und 0,2 Gewichtsprozent eines oder mehrerer Antioxydationsmittel enthält, die entweder Phenole mit einem Molekulargewicht von mindestens 250 oder sekundäre bzw. tertiäre aromatische Amine sind. Es- wird auch ein Verfahren vorgeschlagen, wodurch die Erhöhung des Verlustfaktors und der Viskosität von Polythen vermieden wird, die an sich bei der Erhitzung in der Luft stattfindet. Dies wird dadurch erreicht, daß dem Polythen, insbesondere wenn die Endprodukte für Hochfrequenzzwecke Anwendung finden sollen, 0,005 bis 0,2 Gewichtsprozent eines oder mehrerer Antioxydationsmittel einverleibt werden, welche entweder Phenole mit einem Molekulargewicht von mindestens 250 oder sekundäre bzw. tertiäre aromatische Amine sind. Diese angegebene Mischung kann auch eine geringe Menge eines Weichmachungsmittels enthalten, und eine zweckmäßige Mischung besteht aus 80 bis 95 Gewichtsprozent Polythen, 20 bis 5 Gewichtsprozent Polyisobutylen und 0,005 bis 0,2 Gewichtsprozent des erwähnten Phenols oder Amins. '

Beispiele der zur Verwendung gelangenden Antioxydationsmittel sind: N, N'-Di-^-naphthyl-p-phenylendiamin, Phenyl-/?-naphthylamin; das durch Polymerisation von 2, 2, 4-Trimethyl-i, 2-dihydrochinolin, einer an sich bekannten Verbindung, mit Hilfe von Mineralsäuren, beispielsweise Chlorwasserstoffsäure, erhalten wird; das durch Umsetzen gleicher molekularer Mengen von Dimethylamin, Formaldehyd und Di-o-kresylolpropan hergestellte Produkt; das aus 1, 3, 4-Xylenolbutaldehyd bestehende Kondensationsprodukt, welches durch Umsetzen von 2 Molekülen 1, 3, 4-Xylenol mit ι Molekül Butylaldehyd in saurem Medium erhalten wird; 4, 4'-Dihydroxy-3, 3'-ditolylsulfid und Di-o-kresylolpropan, welches durch Umsetzen von 2 Molekülen o-Kresol mit 1 Molekül Aceton in saurem Medium erhalten· wird. Unter aromatischen Aminen werden heterozyklische Verbindungen verstanden, welche Ringstickstoff enthalten.

Wie bereits ausgeführt, beträgt die Menge an Antioxydationsmitteln, welche der Mischung hinzugefügt wird, nur 0,005 bis 0,2 Gewichtsprozent der Mischung. Derartige Mengen sind ausreichend, um die Viskosität und den Verlustfaktor während des Herstellungsverfahrens nicht zu beeinflussen, während größere Mengen zu einer Erhöhung des Verlustfaktors führen würden. Die Erhöhung des Verlustfaktors von Polythen, welche durch Einverleiben von bis zu 0,2% eines der Phenole oder Amine gemäß der Erfindung erfolgen kann, beträgt nur etwa 0,0005, ein Betrag, der sehr gering ist im Vergleich mit einer Erhöhung von 0,00005 ^>^IS 0,01, die stattfinden kann, wenn mit Polythen allein gearbeitet wird. Obwohl die Anwesenheit von Antioxydationsmitteln in geringen Mengen nicht vollkommen eine Oxydation des Polythens bei Temperaturen von 200 bis 300⁰ verhindert, verringert dieser Zusatz jedoch eine Steigerung der Viskosität und des Verlustfaktors, welche sonst stattfinden würden infolge der kurzen Berührung der Masse mit der Luft während des bei hoher Temperatur erfolgenden Auspressens. Der Zusatz des Antioxydationsmittel kann durch irgendein Verfahren erfolgen, wodurch eine gute Mischung stattfindet. Beispielsweise kann dieser Stoff dem Polythen hinzugefügt werden, während das Polythen auf erhitzten Walzen bearbeitet wird, um es zu erweichen, wodurch eine innige Mischung des Produktes erzielt wird. Unter Umständen können auch das Polythen und das Antioxydationsmittel in einem Lösungsmittel aufgelöst und das letztere dyrch Verdampfen entfernt werden.

Die neuen Stoffzusammensetzungen haben sich als besonders geeignet zur Herstellung von Isolationsmitteln für elektrische Hochfrequenzkabel erwiesen, insbesondere wenn sie durch ein Auspreßverfahren hergestellt werden. Diese Stoffe sind aber auch geeignet zur Herstellung anderer Isolationsformstücke, wie sie beispielsweise für Hochfrequenzkondensatoren verwendet werden. In den

folgenden Beispielen sind einige Ausführungsformen der Erfindung angegeben.

Beispiel ι

30 Gewichtsteile Polythen mit einem mittleren Molekulargewicht von 10 000, einem Verlustfaktor von 0,0002 und einer Viskosität von 2000 Poiseeinheiten bei 195⁰ werden auf einer Walzenmühle bei 130⁰ mit 0,013 Gewichtsteilen N, Ή'-ΌΊ-β-naphthyl-p-phenylendiamin 5 Minuten lang gemischt. Eine neue Bestimmung des Verlustfaktors und der Viskosität der Stoffzusammensetzung nach dieser Mischbehandlung zeigt, daß beide Werte sich nicht geändert hal>en. Wenn die Stoffzusammensetzung dann geschmolzen wird und durch ein kontinuierliches Verfahren auf einen Kupferleiter aufgepreßt wird, um dadurch ein isoliertes elektrisches Kabel herzustellen, hat sich herausgestellt, daß der Verlustfaktor dann nur 0,00025 beträgt und keine Schwierigkeiten dadurch eintreten, daß die Masse während der Bearbeitung klebrig wird, selbst wenn die Stoffzusammensetzung mehrere Stunden lang einer Temperatur von 130⁰ ausgesetzt wird. Die Viskosität der Stoffzusammen-Setzung nach der Behandlung beträgt 2000 Poiseeinheiten, gemessen bei 195⁰.

Wenn die Schmelz- und Auspreßbehandlung des Polythens unter den obigen Bedingungen durchgeführt wird, jedoch ohne Zugabe von N, N'-Di-/?- naphthyl-p-phenylendiamin, werden nicht nur die Walzen der Mischmaschine mit dem viskosen zersetzten Polythen verklebt, sondern der Verlustfaktor des entstehenden Materials hat sich auf 0,006 erhöht und die Viskosität auf 30000 Poiseeinheiten, gemessen l>ei 195⁰, angestiegen.

Beispiel 2

Wenn die im Beispiel 1 angegebene Mischung

7 Stunden lang bei i6o° auf den Mischwalzen der Luft ausgesetzt wird, bleibt der Verlustfaktor unter 0,0005 und die Viskosität bei 195⁰ ist unverändert.

Wenn beispielsweise unbehandeltes Polythen bei i6o° unter den gleichen Bedingungen verarbeitet wird, steigt der Verlustfaktor um mehr als das Zehnfache, während die Viskosität bei 195⁰ von 2000 auf 130000 Poiseeinheiten ansteigt.

Beispiel 3

100 Gewichtsteile Polythen mit einer Viskosität von 3200 Poiseeinheiten bei 195⁰ und einem unter 0,003 Hegenden Verlustfaktor werden auf Mischwalzen mit 0,1 Teil Di-o-kresylolpropan gemischt. Diese Mischung wird auf erhitzten Walzen 7 Stunden lang auf einer Temperatur von i6o° gehalten und dann in eine Auspfeßmaschine eingegeben. Das ausgepreßte Material zeigt keine Änderung in der Schmelzviskosität und der Verlustfaktor verbleibt unter 0,0003.

B e i s ρ i e 1 4

Eine Mischung von 88 Gewichtsteilen Polythen einer Viskosität von 3000 Poiseeinheiten bei 195°, 12 Gewichtsteile Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht von 60 000 und 0,2 Gewichtsteile i, 3, 4-Xylenol-butaldehyd-kon.densationsprodukt wird zu einem Film von 0,3 mm Stärke ausgepreßt. Der Verlustfaktor dieses Films ist 0,00035, ^und selbst nach 2V4Stündigem Erhitzen auf einer flachen Platte in, der Luft auf 150⁰ beträgt der Verlustfaktor nur 0,00037. Eine ähnliche Polythenpolyisobutylenmischung, die jedoch kein Antioxydationsmittel enthält, besitzt zunächst einen Verlustfaktor von 0,00032, jedoch erhöht sich dieser auf 0,0097 beim Erhitzen unter gleichen Bedingungen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Isoliermaterial, bestehend aus Polythen und 0,005 bis 0,2 Gewichtsprozent eines oder mehrerer Antioxydationsmittel, die entweder Phenole mit einem Molekulargewicht von mindestens 250 oder sekundäre bzw. tertiäre aromatische Amine sind.

2. Isoliermaterial nach Anspruch 1, bestehend aus 80 bis 95 Gewichtsprozent Polythen, 20 bis 5 Gewichtsprozent Polyisobutylen und 0,005 bis 0,2 Gewichtsprozent Di-o-kresylpropan.

0 1975 10.