Новые свето-термостойкие и пластифицированные композиции ПЭВП

Полиэтилен среднего  давления (ПЭСД), как и многие другие вы высокомолекулярные соединения, стареет под действием тепла, света и кислорода  воздуха. В процессе старения резко снижается   относительное удлинение, уменьшается разрушающее напряжение при растяжении, материал становится хрупким и изменяет окраску.

Введение различных противостарителей способствует сохранению молекулярной массы, механических  и диэлектрических свойств полиэтилена в процессе эксплуатации.

Исследование комплекса свойств ПЭСД показало его значительное преимущество по  диэлектрическим, прочностным и теплофизическим показателям по сравнению с полиэтиленом высокого и низкого давлений. В тоже время высокая кристалличность и жесткость ПЭСД ограничивают его применение в кабельных изделиях [1].

Учитывая, что многослойные конструкции радиотехнического назначения эксплуатируются, в основном, в открытых атмосферных условиях, к материалам,  используемым для их изготовления, предъявляются повышенные  требования к свето-(УФ-излучению), термо- и атмосферостойкости.

Для оценки стабилизирующей эффективности новых химических соединений изучалось старение образцов стабилизированного и исходного ПЭСД. Испытаниям подвергались образцы ПЭСД, полученные  различными способами переработки из нестабилизированного (исходного)  и стабилизированного известными стабилизаторами, а также новыми химическими  соединениями. Выбор оптимального количества стабилизатора производился при сопоставлении физико-механических и электрических свойств. Анализ данных показал, что оптимальным является содержание термостабилизаторов от 0,15 до 0,20% масс., которое позволяет сохранять диэлектрические показатели  материала в соответствии с требованиями, предъявляемыми к высокочастотным материалам.

Известно, что при эксплуатации полиэтилена в качестве изоляции кабелей  и проводов он подвергается воздействию различных факторов, в частности, электрического поля и разрядов, в результате чего происходит старение изоляции и выход ее из строя. Для предотвращения процесса старения в электрическом поле в состав полиэтилена вводят различные микродобавки, такие как 3,5-дитретбутил-4-оксибензил-сульфит, селен, йод. Количество вводимых  в композицию добавок колеблется от 0,1 до 2 % масс. Недостатками этих композиций являются относительно невысокая стойкость к деструкции   и низкая электрическая прочность [2]. Для устранения этих недостатков в состав исходного полиэтилена вводился фталевый ангидрид. Поскольку из известных композиций полиэтилена наиболее стабильными свойствами под действием электрических разрядов обладает композиция, содержащая в своем составе 0,3 м.ч. селена и 1,0 м.ч. йода, то характер старения разработанной композиции  сравнивался именно с этой  композицией.  

Характер изменения различных пленок под действием электрических разрядов в течение 5, 10 и 15 ч приводится в табл.1.

                                                                                                                 Таблица 1.

Изменение электрической прочности пленок (толщиной 60-80 мкм) полиэтилена и его композиций в зависимости  от длительности электрического старения при напряжении 9 кВ.

Было установлено, что введением в состав ПЭCД  (на 100 м.ч.) 0,05 м.ч. фталевого ангидрида удается повысить электрическую прочность композиций по сравнению с известной на 60-75 % и при длительных воздействиях на композиции электрических разрядов сохранить стабильность этого показателя [1]. Обнаружено, что композиция ПЭCД с фталевым  ангидридом обладает также высокой свето- и атмосферостойкостью.

Кроме этого показано, что наличие ФА в этой композиции значительно улучшает ее реологические свойства, что позволяет экструзионным методом получить пленку толщиной 20-40 мкм.

Было установлено, что повышение электрической прочности и стойкости к электрическим разрядам пленки из полиэтилена достигается введением в состав полиэтилена диэтилового эфира терефталевой кислоты как в отдельности, так и в сочетании с фталевым ангидридом. Присутствие в составе рекомендованной композиции с ФА 0,01-0,05 м.ч. ДЭТК значительно повышает ее устойчивость к воздействию электрических разрядов.

Использование в составе известной  композиции ПЭВД с ФА диэтилового эфира терефталевой кислоты позволяет увеличить  электрическую прочность исходного полиэтилена на 50%, композиции на 10% и при этом   значительно замедляется процесс электрического старения пленки.

Литература

Джафаров А.С., Эфендиева Л.Н., Насибова М.Д. Перспективные виды  полиолефиновых композиционных материалов //Тем. Обзор. М.: ЦНГШТЭнефтехим, 1991, 112 с.

Джафаров А.С. Научно-технические основы изготовления и применение полиэтиленовых конструкционных фрагментов в РЭА и КРТН//Пластические массы, 2008, №7, с.40-50