RU2664873C1 - Электропроводящая полимерная композиция с низким удельным объёмным сопротивлением - Google Patents

Электропроводящая полимерная композиция с низким удельным объёмным сопротивлением Download PDF

Info

Publication number
RU2664873C1
RU2664873C1 RU2017125428A RU2017125428A RU2664873C1 RU 2664873 C1 RU2664873 C1 RU 2664873C1 RU 2017125428 A RU2017125428 A RU 2017125428A RU 2017125428 A RU2017125428 A RU 2017125428A RU 2664873 C1 RU2664873 C1 RU 2664873C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
specific volume
volume resistance
bis
tert
butyl
Prior art date
Application number
RU2017125428A
Other languages
English (en)
Inventor
Анатолий Васильевич Бузлаев
Сергей Владимирович Глушкин
Original Assignee
Акционерное общество "Лидер-Компаунд"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Лидер-Компаунд" filed Critical Акционерное общество "Лидер-Компаунд"
Priority to RU2017125428A priority Critical patent/RU2664873C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2664873C1 publication Critical patent/RU2664873C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/04Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/44Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к кабельной технике и может быть использовано для изготовления полимерных заземлителей, гибких анодов контрольных слоев кабелей. В электропроводящую полимерную композицию с низким удельным объемным сопротивлением, включающую в себя полиолефин, первичные и вторичные антиоксиданты - бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметил-этил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидрокси-фенил]-1-оксопропил]гидразид, 4,4'-тиобис(6-трет-бутил-м-крезол), тетракис-метилен-(3-(3',5'-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат)метан, электропроводный технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ=10±6 Ом*см, электропроводный технический углерод с удельным объемным сопротивлением не выше ρ=5±3 Ом*см, стеарат цинка, полиэтиленовый воск, дополнительно введен электропроводный технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ=0,12÷0,20 Ом*м, при следующем соотношении компонентов, мас. %: полиолефин 46-60, технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ=10±6 Ом*см 26-35, технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ=5±3 Ом*см 5-10, технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ=0,12÷0,20 Ом*м 4-8, 4,4'-тиобис(6-трет-бутил-м-крезол) 0,05-0,25, тетракис-метилен-(3-(3',5'-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат)метан 0,05-0,20, бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметил-этил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидрокси-фенил]-1-оксопропил]гидразид 0,05-0,20, стеарат цинка 0,15-1,0, полиэтиленовый воск 4-9. Технический результат - обеспечение наиболее низких показателей удельного объемного сопротивления, а именно в 3-6 раз меньшие по сравнению с известными композициями, а также отсутствие способности к сшивке под воздействием температуры по причине отсутствия в составе органических перекисных инициаторов, что делает ее пригодной для переработки экструзией и литьевым формованием. Высокие показатели электропроводности (низкое сопротивление) позволяют использовать материал для применения в качестве элементов кабельной техники и арматуры. 2 табл.

Description

Изобретение относится к кабельной технике и может быть использовано для изготовления полимерных заземлителей, гибких анодов контрольных слоев кабелей.
Применение полимерных проводящих материалов предоставляет преимущества по сравнению с традиционными металлическими материалами, а в некоторых случаях является единственно возможным.
Большинство полимеров, включая полиолефины, представляют собой диэлектрические материалы, т.е. являются изоляторами, и не проводят электрический ток. Электропроводящие полимерные материалы представляют собой композиционные материалы, состоящие из полимерной основы и наполнителя в количестве, достаточном для придания всей композиции токопроводящих свойств.
Существуют электропроводящие композиции (также называемые компаундами), предназначенные для применения в качестве электропроводящих полимерных экранов и контрольных слоев в кабельной технике. Однако они не удовлетворяют требованиям по показателю удельного объемного сопротивления - важнейшей характеристики для заземлителей и анодов, а также по возможности их переработки методом экструзии и литьевого формования.
Известна электропроводящая пероксидносшиваемая композиция (патент США US №9595365 В2, опубл. 14 марта 2017 г.) следующего состава, мас. %:
полиэтилен с функциональными силанами 60-90
органический полисилоксан содержащий 2
или более концевые группы 0,5-20
высокопроводящий технический углерод
со средним размером частиц 50 нм или менее,
активной поверхностью 700-1250 м2
и абсорбцией дибутилфталата 300-500 мл/100 г 10-20
сшивающий катализатор 0,05-0,2
Недостатком описанной в данном патенте композиции является высокий уровень удельного объемного сопротивления (УОС), составляющий при комнатной температуре не менее ρ=21,6 Ом*см, а также реакционная способность (материал относится к сшиваемым).
Известна электропроводящая пероксидносшиваемая композиция (патент РФ №2500047 «Электропроводящая пероксидносшиваемая композиция», опубл. 27.11.2013) следующего состава, в мас. %:
полиолефин 49-62
технический углерод с удельным объемным
сопротивлением ρ=10±6 Ом*см 29-34
технический углерод с удельным объемным
сопротивлением ρ=5±3 Ом*см 2,5-5
4,4'-тиабис(6-трет-бутил-м-крезол) 0,05-0,25
тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-
гидроксифенил)пропионат) 0,05-0,20
бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметил-
этил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидрокси-
фенил]-1-оксопропил]гидразит 0,05-0,20
стеарат цинка 0,15-1,0
полиэтиленовый воск 3-9
органическая перекись 0,2-1,9
Недостатками данной композиции является показатель удельного объемного сопротивления (УОС) на уровне не менее ρ=15÷25 Ом*см, а также наличие сшивающего агента (органической перекиси), что затрудняет переработку материала при литьевом формовании на термопласт-автоматах и не специальном экструзионном оборудовании. В качестве полимерной основы в данной композиции используют этиленвинилацетат или полиэтилен высокого давления.
Целью предлагаемого изобретения является создание электропроводящей полимерной композиции, обладающий более низким удельным объемным сопротивлением (УОС) по сравнению с известными аналогами, наиболее предпочтительно - от 0,5 до 5 Ом*см.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение электропроводящих свойств полимерной композиции, т.е. снижение показателя удельного объемного сопротивления, обеспечение пригодности к формованию экструзионным и литьевым методов в широком диапазоне температур (110-200°С), более высокой технологичности в процессе формования, отсутствию нежелательной подсшивки и гель-фракции, а в целом - созданию материала, пригодного для широкого круга задач по изготовления надежных электротехнических и кабельных изделий.
Поставленная задача достигается путем введения дополнительного электропроводного технического углерода с удельным объемным сопротивлением ρ=0,12÷0,20 Ом*м.
В электропроводящую полимерную композицию для экранов силовых кабелей, включающую себя полиолефин, первичные и вторичные антиоксиданты - бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметил-этил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидрокси-фенил]-1-оксопропил]гидразид, 4,4'-тиобис(6-трет-бутил-м-крезол), тетракис-метилен-(3-(3/,5/-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат)метан, электропроводный технический углерод с УОС ρ=10±6 Ом*см (при содержании в полимере), электропроводный технический углерод с УОС не выше ρ=5±3 Ом*см (при содержании в полимере), стеарат цинка, полиэтиленовый воск, дополнительно вводится электропроводный технический углерод с ρ=УОС 0,12÷0,20 Ом*м (при содержании в полимере), при следующем соотношении компонентов, мас. %:
полиолефин 45-60
технический углерод с удельным объемным 26-35
сопротивлением ρ=10±6 Ом*см
технический углерод с удельным объемным 5-10
сопротивлением ρ=5±3 Ом*см
технический углерод с удельным объемным 4-8
сопротивлением ρ=0,12÷0,20 Ом*м
4,4'-тиобис(6-трет-бутил-м-крезол) 0,05-0,25
тетракис-метилен-(3-(3/,5/-ди-трет-бутил-4- 0,05-0,20
гидроксифенил)пропионат)метан
бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметил- 0,05-0,20
этил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-
гидрокси-фенил]-1-оксопропил]гидразид
дистеарат цинка 0,15-1,0
полиэтиленовый воск 4-9.
Отличительным признаком является введение в композицию электропроводного технического углерода или иного углеродного материала с показателем удельного объемного сопротивления при содержании в полимере 0,12÷0,20 Ом*м в количестве от 4 до 8 мас. %, что позволяет улучшить электропроводные свойства композиции при различных температурах в 3-6 раз.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественным всем существенным признакам заявленного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами, приведенными в таблице 1.
В таблице 2 приведены технические параметры предлагаемых примеров электропроводящих композиций. Определялись механические свойства, такие как прочность и эластичность (относительное удлинение на разрыв), показатель текучести расплава (ПТР), удельное объемное сопротивление (УОС).
Для оценки вязко-текучих характеристик использовался пластометр ИИРТ-5М, для оценки прочностных характеристик - универсальная испытательная машина UTM-2020. Показатели удельного объемного сопротивления определялись при помощи моста сопротивлений Уитстона PWB-2.
Figure 00000001
Figure 00000002
Исходя из анализа приведенных примеров, определен оптимальный интервал введения дополнительной электропроводной марки технического углерода. Он составляет от 4 до 8% (Обр. №4). При концентрации ниже 4% не достигается заметное улучшение электропроводности (Обр. №3).
При концентрации выше 8% (Обр. №5) отмечено ухудшение пластичности материала, снижение показателя текучести расплава, прочности, при этом электропроводные свойства композиции не показали улучшения в сравнении с Обр. №4.
Кроме того, даже минимальное содержание органических перекисей в составе (Обр. №2) приводит к нежелательной сшивке материала.
Указанные выше диапазоны следует считать оптимальными и предпочтительными при дополнительном введении электропроводных технических углеродов в композицию.
Полученная композиция демонстрирует наиболее низкие показатели сопротивления, а именно, в 3-6 раз меньшие по сравнению с известными композициями, а также отсутствие способности к сшивке под воздействием температуры по причине отсутствия в составе органических перекисных инициаторов.
Высокие показатели электропроводности (низкое сопротивление) позволяют использовать материал для применения в качестве элементов кабельной техники и арматуры. Сфера применения не ограничивается только кабельной техникой - композиция может быть применена в других приложениях, где требуется электропроводящий полимер с значениями УОС ρ=3÷5 Ом*см.
Предлагаемая электропроводящая композиция с низким удельным объемным сопротивлением пригодна для переработки экструзией и литьевым формованием, является при этом недорогой и технологичной.
В целом использование предлагаемой композиции с низким удельным объемным сопротивлением позволяет повысить надежность кабельных изделий, арматуры и прочих технических изделий, снизить стоимость их производства и эксплуатации.

Claims (2)

  1. Электропроводящая полимерная композиция с низким удельным объемным сопротивлением, включающая в себя полиолефин, первичные и вторичные антиоксиданты - бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметил-этил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидрокси-фенил]-1-оксопропил]гидразид, 4,4'-тиобис(6-трет-бутил-м-крезол), тетракис-метилен-(3-(3',5'-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат)метан, электропроводный технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ=10±6 Ом*см, электропроводный технический углерод с удельным объемным сопротивлением не выше ρ=5±3 Ом*см, стеарат цинка, полиэтиленовый воск, отличающаяся тем, что дополнительно введен электропроводный технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ=0,12÷0,20 Ом*м, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
  2. полиолефин 46-60 технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ=10±6 Ом*см 26-35 технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ=5±3 Ом*см 5-10 технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ=0,12÷0,20 Ом*м 4-8 4,4'-тиобис(6-трет-бутил-м-крезол) 0,05-0,25 тетракис-метилен-(3-(3',5'-ди-трет-бутил-4- гидроксифенил)пропионат)метан 0,05-0,20 бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметил- этил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидрокси- фенил]-1-оксопропил]гидразид 0,05-0,20 стеарат цинка 0,15-1,0 полиэтиленовый воск 4-9
RU2017125428A 2017-07-14 2017-07-14 Электропроводящая полимерная композиция с низким удельным объёмным сопротивлением RU2664873C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017125428A RU2664873C1 (ru) 2017-07-14 2017-07-14 Электропроводящая полимерная композиция с низким удельным объёмным сопротивлением

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017125428A RU2664873C1 (ru) 2017-07-14 2017-07-14 Электропроводящая полимерная композиция с низким удельным объёмным сопротивлением

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2664873C1 true RU2664873C1 (ru) 2018-08-23

Family

ID=63286703

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017125428A RU2664873C1 (ru) 2017-07-14 2017-07-14 Электропроводящая полимерная композиция с низким удельным объёмным сопротивлением

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2664873C1 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4909960A (en) * 1988-03-29 1990-03-20 Hitachi Cable Ltd. Semiconductor resin composition
KR100873870B1 (ko) * 2007-12-24 2008-12-15 호남석유화학 주식회사 전기전도성을 갖는 탄소 나노 튜브/폴리올레핀 혼합 조성물및 그의 제조 방법
RU2440633C1 (ru) * 2010-09-28 2012-01-20 Открытое акционерное общество Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ВНИИ КП) Электроизоляционная сшивающаяся композиция
RU2500047C1 (ru) * 2012-05-03 2013-11-27 ЗАО "Лидер-Компаунд" Электропроводящая пероксидносшиваемая композиция
RU2524516C1 (ru) * 2012-01-19 2014-07-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН) Электропроводящий термостойкий фосфатный композиционный материал
EP2404957B1 (en) * 2009-03-04 2016-12-28 Nitto Denko Corporation Foamed resin having electrical conductivity
RU2606380C1 (ru) * 2015-07-13 2017-01-10 Акционерное общество "Лидер-Компаунд" Электропроводящая пероксидносшиваемая композиция для экранов силовых кабелей высокого напряжения

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4909960A (en) * 1988-03-29 1990-03-20 Hitachi Cable Ltd. Semiconductor resin composition
KR100873870B1 (ko) * 2007-12-24 2008-12-15 호남석유화학 주식회사 전기전도성을 갖는 탄소 나노 튜브/폴리올레핀 혼합 조성물및 그의 제조 방법
EP2404957B1 (en) * 2009-03-04 2016-12-28 Nitto Denko Corporation Foamed resin having electrical conductivity
RU2440633C1 (ru) * 2010-09-28 2012-01-20 Открытое акционерное общество Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ВНИИ КП) Электроизоляционная сшивающаяся композиция
RU2524516C1 (ru) * 2012-01-19 2014-07-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН) Электропроводящий термостойкий фосфатный композиционный материал
RU2500047C1 (ru) * 2012-05-03 2013-11-27 ЗАО "Лидер-Компаунд" Электропроводящая пероксидносшиваемая композиция
RU2606380C1 (ru) * 2015-07-13 2017-01-10 Акционерное общество "Лидер-Компаунд" Электропроводящая пероксидносшиваемая композиция для экранов силовых кабелей высокого напряжения

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101847326B1 (ko) 중합체 블렌드
US3096210A (en) Insulated conductors and method of making same
JPS6320266B2 (ru)
US9905326B2 (en) Semiconductive resin composition and power transmission cable using same
US4133936A (en) Heat resistant ethylene-propylene rubber and insulated conductor product thereof
KR102664628B1 (ko) 반도전성 차폐 조성물
EP3645612A1 (en) Reactive compounding of ethylene vinyl acetate
JP2018203949A (ja) 難燃性樹脂組成物、絶縁電線及びケーブル
CN105283498A (zh) 稳压聚合物组合物
RU2500047C1 (ru) Электропроводящая пероксидносшиваемая композиция
JPS632290B2 (ru)
RU2664873C1 (ru) Электропроводящая полимерная композиция с низким удельным объёмным сопротивлением
KR20100012591A (ko) 반도전성 차폐를 갖는 전력케이블
RU2664872C1 (ru) Электропроводящая полимерная композиция
KR102409093B1 (ko) 신규한 가교결합형 폴리머 조성물, 구조화된 층 및 케이블
WO2017084709A1 (en) Electric power cable and process for the production of electric power cable
TWI815868B (zh) 極性有機共聚物及超低潤濕性碳黑之複合物
RU2606380C1 (ru) Электропроводящая пероксидносшиваемая композиция для экранов силовых кабелей высокого напряжения
CA1136312A (en) Heat resistant ethylene-propylene rubber with improved tensile properties and insulated conductor product thereof
KR101770351B1 (ko) 반도전성 조성물
KR20200078402A (ko) 용이하게 박리가능한 반도전층을 포함하는 케이블
JP2009245927A (ja) 高耐熱性絶縁材製造用組成物及びこれを用いて製造された高耐熱絶縁電線
KR100291668B1 (ko) 고압 케이블용 반도전 재료
JP5872531B2 (ja) 高誘電率ゴム組成物及び電力ケーブル用部品
JPH10334738A (ja) 含ふっ素エラストマ被覆電線・ケーブル