SU763381A1 - Способ получени композиционного материала на основе полиэтилена высокой плотности - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к способу получени  композиционного материала на основе полиэтилена высокой плотности введением в последний различ- 5 ных добавок дл  дальнейшего изготовлени  изделий, примен емых в нефт ной , кабельной и мгишиностроительной промышленности.

Известен способ получени  компо- 10 эиционного материала на основе полиэтилена высокой плотности смешением тонкодисперсного порошкообразного полиэтилена с инициатором сшивки, например органическими перекис ми, ко- 15 торые в дальнейшем в процессе изготовлени  изделий играют роль агента структурировани  полимера l.

Этот химический способ сшивки полиэтилена дешевле и проще, чем радиа-20 ционный, однако и он имеет недостатки . Он не обеспечивает равномерное распределение органической перекиси в полимере. Композиционный материал, ггодержащий органические перекиси,  в-25 л ккциес  взрывоопасными веществами, нельз  транспортировать и хранить. Широкому применению способа преп тствуют больша  летучесть примен емых перекисей, низкие температуры разло- 30

жени  и особенно  вление преждевременного структурировани  полученных композиций уже на первых этапах экструзии .

Последние из указанных недостатков были отчасти ликвидированы за счет дополнительного введени  в смесь различных стабилизаторов, например, производных фено.пов, крезолов, нафтиламинов 2.

Однако эти материалы сохран ют взрывоопасность и недостаточную термостабильность во врем  экструзии, что объ сн етс  неравномерным распределением перекисей в массе полимера и, как следствие этого, нерегул рной сшивкой полимера.

Была поставлена задача - создать способ получени  материала на основе ПЭВП, который обеспечивает лучшее распределение органической перекиси в полимере и уменьшение взрывоопасности производства.

При этом получаемый материал должен легко перерабатыватьс  на любом оборудовании.

Трудности при переработке св заны с преждевременной сшивкой ПЭВП перекис ми , котора  не дает возможности

11ерерабатывать ПЭВП в одношнековых экструдерах. Повышение температуры переработки приводит к ускорению механодеструкции , при этом эффект сшивки падает.

Известен способ получени  композиционного материала на основе полиэтилена высокой плотности смешиванием его с органической перекисью, предварительно нанесенной на носитель з .

В качестве носител  используют молекул рные сита типа NaX, при этом носитель предварительно активизируют далее насыщают его перекисью под вакуумом при повышенной температуре, при соотношении перекиси и носител , равном 1:4-5. Затем носитель, насыщенный перекисью, охлаждают, диспергируют и смешивают с полиэтиленом высокой плотности в соотношении, равном: 70-90% ПЭВП, 10-30% носител , насыщенного перекисью.

Материал, полученный известным способом 3|, обладает недостаточной стойкостью к термостарению и, кроме того, известные молекул рные сита дефицитны и дороги из-за большого расхода перекиси.

Кроме того, полученный сшитый полиэтилен недостаточно тёрмостабилен по сравнению с композицией изобретени .

Целью изобретени   вл етс  сниже-т ние расхода перекиси и повышение стокости к термостарению получаемого материала .

Согласно изобретению эта цель достигаетс  тем, что в способе получени  композиционного материала на основе , полиэтилена высокой плотности введением в него перекиси дикумила на носителе при соотношении последних 1:4-5 с последующим термосшиванием в качестве носител  используют мочевину или тиомочевину при суммарном содержании перекиси иносител  0,84-3 вес.% и сшивание ведут при 140-190°С.

При этом наилучшими диэлектрическими свойствами и термостабильностью обладают издели  из композиционного материала, полученного смешением компонентов в соотношении, равном, вес. 98,8 ПЭВП; 1,2 мочевины, насыщенной перекисью дикумила (ПДК).

Кристаллическа  мочевина или тиомочевина имеет пространственную структуру с каналообразными отверсти ми , в которые при создании определенных условий могут проникать оргнические перекиси.

Насыщение мочевины или тиомочевины целесообразно осуществить следующим образом: активизированную . (высушенную до посто нного веса) кристаллическую мочевину или тиомочевину насыщают перекисью дикумила под вакуумом Р 10-20 мм рт.ст. при 70-90°С

в течение 4 ч при соотношении компинентов , вес.%: 1 перекиси дикумила; 5 мочевины или тиомочевины.

Затем смесь охлаждают до комнатной температуры и диспергируют до 1001000 мкм, смешивают обычным путем с ПЭВП. После смешени  композиционный материал может быть использован дл  получени  изделий любым известным дл  ПЭВП методом формовани , например литьевым прессованием, экструдированием , может транспортироватьс  и хранитьс , так как  вл етс  невзрывоопасным . Перекись дикумила, проника  в поры мочевины или тиомочевины, в норма .пьных услови х .не мигрирует на поверхность материала. Сшивка полиэтилена высокой плотности происходит в процессе дальнейшего формовани  изделий . Композиционный материал может содержать инертный наполнитель, пигмент и прочие известные добавки.

Пример 1. 99,16 г порошкообразного нестабилизированного полиэтилена высокой плотности с дисперсностью 100-1000 мкм смешивают в шаровой мельнице с 0,84 г мочевины (насыщенной предварительно перекисью дикумила ) той же дисперсности 1001000 мкм. Предварительное насыщение мочевины перекисью дикумила провод т следующим образом.

0,7 г кристаллической мочевины активируют в вакуум-термошкафу в течение 3 ч (до посто нного веса) при , 100 С и вакууме 20 мм рт.ст. Затем активизированную мочевину засыпают в фарфоровую чашку и смешивают с 0,15 г перекиси дикумила. Далее смесь помещают в вакуум-термошкаф и нагревают до при вакууме 20 мм рт.ст. в течение 3 ч.

Экспериментально установлено, что перекись дикумила в данных услови х возгон етс  и тер ет 7-10% своего веса, поэтому дл  получени  максимального насыщени  мочевины при соотношении 5:1 требуетс  некоторый избыток перекиси дикумила, на 7-10% больще расчетного. Например, в данном случае вз т избыток 0,01 г перекиси дикумила который возгон етс  и co6HpaeTqH в ловушке вакуум-термошкафа. Смесь мочевины и перекиси дикумила в количестве 0,84 г охлаждают до комнатной температуры под вакуумом и диспергируют в нормальных услови х.

Claims (3)

1. Из полученного после смешени  композиционного материала изготавливают издели  любым известным методом формовани . Например, из композиции методом прессовани  (режим прессовани : температура: 180-200с, давление 50-150 кг/см, врем  вьодержки 1030 мин) изготавливают образцы дл  испытани  в виде круглых пленок толщиной 15-20 мм, диаметром 10 мм. Из пленок вырубают гантели с рабочим ра мером ,4 мм. Прочность на разрыв и относительное удлинение образцов из предлагаемого материала определ ют на разрывной машине по ГОСТ 11262-68. Степень сшивки полученного материала определ ют гель-фракционированием по известной методике (ТУ 605-1547-74). Результаты испытани  (до температуры 190°С при прессовании сшивки нет) : Предел прочности при раст жении, кг/см 250-300 Относительное удлинение при разрыве,% 620-850 Степень сшивки при 200С, %30 В табл. 1 приведены результаты ис , пытани  образцов полиэтилена по примеру 1 на термостарение. Таблица 1 Пример 2. 98,8 г порошкообразного полиэтилена смешивают в Шаро вой мельнице в течение 4 ч с 1,2 г мочевины. 1 г кристаллической мочевины активируют в вакуум-термошкафу 3 ч (до посто нного веса) при и вакууме 20 мм рт.ст. Затем активированную мочевину засыпают в фарфоро вую чашку и смешивают с 0,3 г перекиси дикумила. Далее смесь помещают в вакуум-термошкаф и нагревают до . 70С при вакууме 20 мм рт.ст. 3 ч. После обработки смесь охлаждают до комнатной температуры и диспергирую После смешени  композиционный материал может быть переработан в и дели  любым известным пластикационным методом, например а) или б). а)Композиционный материал перер батывают литьем под давлением в пор невой литьевой машине при температу ре отливки 180-200°С, давлении в ци линдре 1000 кг/см, времени отливки 10 с. Результаты испытаний: Предел прочности при раст жении, кг/см 515-570 Относительное удлинение при разрыве, % 50-100 Степень сшивки, % 25-30 б)Композиционный материал перер батывают в экструдере дл  кабельной оболочки при температуре по зонам экструдера,С: Iпитани  . 130-135 IIсжати  140-145 IIIвыдавливани  IVфланца Vголовки VIматрицы 170-180 Результаты испытаний: Удельное объемное 2,8-10 сопротивление. Ом-см Тангенс угла диэлект2 ,5-10 рических потерь Предел прочности при раст жении, кг/см 250-270 Относительное удли450-500 нение, % Степень деформации при продавливании под нагрузкой 0,5 кг при 200°С Сохранение относительного удлинени ,%, после,воздействи  температуры: 150 ° С 30 сут 170с 15 сут Степень сшивки, % Пример 3. 97г порошкообразо полиэтилена высокой плотности с персностью 100-1000 мкм смешивают аровой мельнице в течение 4 ч с мочевины, насыщенной перекисью умила, следующим образом: 2,5 г сталлической мочевины активируют акуум-термошкафу 3 ч (до посто но веса) при температуре 90 С и ваме 20 мм рт.ст. Затем активизироную мочевину засыпают в фарфорочашку и смешивают с 0,55 г переи дикумила. Далее смесь помещают в уум-термошкаф и нагреваиот до 70 С вакууме 20 мм рт.ст. в течение . После обработки смесь охлаждают испергируют, как указано в приме1 и 2. Полученный композиционный мател пригоден дл  получени  изделий сшитого полиэтилена. Образцы изовл ют , как в примере 1, указанвыше . Результаты испытаний: Предел прочности при раст жении , кг/см 2 225-300 Относительное удлинение при разрыве, % 500-700 Степень сшивки, % , 93 В табл. 2 приведены результаты ытани  образцов по примеру 3. Таблица 2 1500 (2 мес) Пример 4. 99,16 г порошкообразного полиэтилена смешивают в ш ровой мельнице 4 ч с 0,84 г тиомоче вины, насьащенной перекисью дикумила 0,7 г кристаллической тиомочевин активируют в вакуум-термошкафу 3 ч ( до посто нного веса) при температ ре и вакууме 20 мм рт.ст. Затем активированную тиомочевину засы пают в фарфоровую чашку и смешивают с 0,15 г перекиси дикумила. Далее смесь .помещают в вакуум-термошкаф и нагревают до при вакууме 20 мм рт.ст. в течение 3 ч. Смесь ох лаждают и диспергируют, как в примерах 1 и 2. Полученный композиционный материал перерабатывают указанными методами переработки. Свойства полученных образцов после прессовани  или лить  под давлением аналогичны свойствам образцов, описанных в примерах 1-3. Процесс освобождени  перекиси от носител  предлагаемым способом идет при температуре на 30 выше известной , кроме того, десорбци  идет до конца, при этом расход дорогосто щей перекиси уменьшаетс  в 10 раз. В табл. 3 показаны результаты кинетики десорбции перекиси от носител . лица NaX100 Выше 300 Мочевина 140 145 Тиомочевина 185 190 Проверка на термостарение показала что. образцы после вьщержки при различнЕлх температурах не подвергаютс  старению и сохран ют значительную прочность, о чем свидетельствуют дан ные табл. 4. Таблица Композиционный материал, получаемый способом по изобретению, невзрывоопасен ,.легко транспортируетс  и не измен ет свойств при хранении. Его можно перерабатывать любым метоДОМ: прессованием, литьем и экструзией . При переработке не происходит преждевременной вулканизации, издели  из сшитого ПЭВП имеют улучшенные физико-механические свойства и высокую стабильность (большой период старени  ) . Формула изобретени  Способ получени  композиционного материала на основе полиэтилена высокой плотности введением в него перекиси дикумила на носителе при соотношении последних 1:4-5 с последующим термосшиванием, отличающийс   тем, что, с целью снижени  расхода перекиси и повышени  стойкости к термостарению получаемого материала, в качестве носител  используют мочевину или тиомочевину, при суммарном содержании перекиси и носител  0,843 вес.% и сшивание ведут при 140190°С . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент ЧССР 126092, кл. 89 Ь 22/10, опублик. 1968.
2. 2.Авторское свидетельство № 466250, кл. С 08 L 23/06, 24.04.72.
3. 3.Проскурина Н.Г. Сшивка ПЭВП перекисью на цеолитах. Пластические массы, 1974, № 12, с. 50 (прототип).