ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ КАБЕЛЬНОГО ПЛАСТИКА
POLYMER COMPOSITION FOR CABLE PLASTIC

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к пластифицированным композициям на основе поливинилхлорида для кабельного пластиката.
Известна полимерная композиция для кабельного пластиката на основе поливинилхлорида следующего состава, мас.ч.:
поливинилхлорид
100,0
диоктилфтолат
51
хлорпарафин
28,4
трехосновный сульфат свинца
2,8
стеарат кальция
1,0
трехокись сурьмы
0,84
дифенилолпропан
0,3
мел
47,3
углерод технический
0,94
металлсодержащая смазка
0,5-5,5
10
20
Металлсодержащая смазка с кислотным числом не более 30 мг КОН/г, полученная взаимодействием альфа-разветвленных насыщенных монокарбоновых кислот фракции C-C с многоатомным спиртом при 180-230°C в мольном соотношении 1:(1÷2) в присутствии оксидов двухвалентных металлов CaO, PbO, ZnO, CdO, MgO, ВаО или их двухкомпонентных смесей в массовом соотношении 0,25-1:0,5-1 в количестве 0,5-2,0 масс.% от общей реакционной массы, где в количестве многоатомного спирта используют этиленгликоль, глицерин. Полиглицерин - кубовый остаток дистилляции глицерина [патент РФ №2251559, МПК C08L 27/06, C08K 13/02 (3:04, 3:20, 3:26, 3:30) 2005 г.].
Недостатками данной композиции являются низкая термостабильность, содержание тяжелых металлов (Pb, Cd), сложность в получении металлосодержащей смазки.
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является полимерная композиция для кабельного пластиката по 5 варианту формулы изобретения на основе поливинилхлорида следующего состава, мас.ч. [Патент РФ 2084475, С08L 27/06, С08K 13/2, 1997 г.]:
Поливинилхлорид ПВХ-С-7058
100
Диоктилфталат
40
Дифенилолпропан
0,1
Аэросил
0,7
Стабилизатор «Синстад»
7
Трехосновной сульфат свинца
6
Стабилизатор «Синстад» включает хлорпарафины и соли карбоновых кислот в массовом соотношении 30:1-1:1.
Существенным недостатком данной композиции является низкая термостабильность, невысокие физико-механические свойства пластиката.
Техническим результатом настоящего изобретения является разработка более технологичной полимерной композиции для кабельного пластиката с улучшенными физико-механическими свойствами, повышением термостабильности, расширением ассортимента стабилизаторов полимерной композиции.
Поставленный технический результат достигается за счет того, что полимерная композиция для кабельного пластиката, включающая поливинилхлорид, диоктилфталат, дифенилолпропан, аэросил, трехосновной сульфат свинца, стабилизатор, представляющий собой продукт, включающий стеарат кальция, стеарат магния, стеарат цинка при их мольном отношении 2:2:1 с кислотным числом не более 5 мг КОН/г в среде хлорпарафина ХП-30 в массовом отношении 1:6 соответственно и дополнительно агидол, мел при следующем соотношении компонентов мас.ч.:
поливинилхлорид
100
диоктилфталат
37-47
дифенилолпропан
0,1
трехосновной сульфат свинца
3-5,7
агидол
0,08
хлорпарафин ХП-30
2-14
мел
11
аэросил
0,7
указанный стабилизатор-пластификатор
0,33-2,33
Улучшение термостабильности достигается за счет применения нового комплексного стабилизатора - пластификатора в среде хлорпарафина ХП-30. В результате наличия хлорпарафина ХП-30 гибкость полимерной матрицы пластиката повышается и, как следствие, увеличивается пластичность. Наличие в составе указанного стабилизатора - пластификатора в среде хлорпарафина ХП-30, катионов металлов Ca, Mg, Zn увеличивает термостабильность данной полимерной композиции, т.к. указанные ионы металлов участвуют в различных реакциях и процессах термостабилизации поливинилхлорида, например связывают выделяющийся хлороводород, подавляют развитие автокаталитических реакций терморазложения поливинилхлорида. А также наличие этих соединений дает энергетическое уменьшение скорости распада поливинилхлорида, вследствие чего увеличивается термостабильность композиции.
Стабилизирующие действия предлагаемого стабилизатора дополняется еще и тем, что поливинилхлорид во время старения разлагается с выделением хлористого водорода, а группировки, содержащиеся в стабилизаторе, обладают способностью связывать его и тем самым замедляют автокаталитическое разложение.
Предлагаемый стабилизатор-пластификатор содержит кальциевые, магниевые и цинковые соли стеариновой кислоты в хлорпарафине ХП-30, которые обладают свойствами внутренней смазки для пластиката, а хлорпарафин, содержащийся в стабилизаторе, оказывает пластифицирующее действие на поливинилхлорид.
Комплексный стабилизатор - пластификатор в среде хлорпарафина ХП-30 получали следующим образом. В трехгорлый реактор емкостью 500 мл, снабженный мешалкой и установкой для отгона воды в вакууме водоструйного насоса, загружали 218,7 г хлорпарафина ХП-30 и помещали реактор в глицериновую баню. Баню нагревали до температуры 70°C и добавляли в реактор 33,3 г стеариновой кислоты. Содержимое реактора перемешивали до полного расплавления стеариновой кислоты. Затем в реактор засыпали 0,78 г оксида цинка и перемешивали реакционную массу в течение 30 минут. После этого в реактор загружали 1,11 г гидрооксида магния и перемешивали в течение еще 40 минут. Последними в реактор загружали 1,42 г гидрооксида кальция и перемешивали реакционную массу около 40 минут до полного удаления воды в вакууме водоструйного насоса. Процесс вели при температуре 115°C.
Продукт представляет собой суспензию белого цвета с суммарным содержанием солей около 14,3% мас. От общей реакционной массы в среде хлорпарафина ХП-30. Мольное соотношение стеаратов кальция, магния и цинка 2:2:1, остаточное кислотное число полученного стабилизатора-пластификатора составляет не более 5 мг КОН/г. Выход продуктов 95-99%.
Полимерные композиции, составы которых указаны в таблице 1,  готовят в соответствии с методикой приготовления ПВХ-пластиката. Для изготовления кабельного пластиката сначала была изготовлена ПВХ-композиция, путем смешения компонентов в «горячем» смесителе марки «Хеншель» при температуре 92°C в течение 7 минут с последующим охлаждением в «холодном» смесителе до 40°C в течение 15 минут.
Полученная «сухая» смесь направлялась в экструдер - гранулятор,  где при повышенной температуре происходила окончательная гомогенизация и пластификация композиции, и изготавливались гранулы диаметром 3 мм и длинной 3-5 мм. Параметры экструзии следующие:
I ступень 160°C
II ступень 140°C
Для образования кабельного пластиката были определены физико-механические показатели. Результаты испытаний приведены в таблице 2. Физико-механические свойства, прочность при разрыве, относительное удлинение определяли по соответствующим методикам согласно ГОСТ 5960-72. Термостабильность определяли по конго-красному ГОСТ 14041 - 91 в минутах при температуре 185°C. Показатель текучести расплава (индекс расплава) определяли по ГОСТ11645-73 и твердость по Шору А по ГОСТ 263-75.
Пример 1.
В смесителе готовят полимерную композицию. Полимерная композиция содержит 100 массовых частей поливинилхлорида, комплексный стабилизатор-пластификатор в среде хлорпарафина ХП-30 следующего состава (мас.ч.) по таблице 1.
Поливинилхлорид ПВХ-С-7058:
100
Диоктилфталат
47
Дифенилолпропан
0,1
Аэросил
0,7
Трехосновной сульфат свинца
3
Агидол
0,08
Мел
11
Указанный стабилизатор-пластификатор
3
Хлорпарафин ХП-30
2
Пример 2-5.
Полимерная композиция готовилась аналогично примеру 1 с изменением массового соотношения ингредиентов по таблице 1.
Свойства заявляемых полимерных композиций и прототипа приведены в таблице 2.
Как следует из данных, приведенных в таблице 2, полимерные композиции по заявляемому техническому решению обладают лучшими физико-химическими свойствами по сравнению с известными. А комплексный стабилизатор-пластификатор более технологичен и экономичен по сравнению с известными и повышает термостабильность полимерных композиций.
Таким образом, использование в полимерной композиции для кабельного пластиката предлагаемого пластификатора-стабилизатора улучшает физико-механические свойства пластиката, повышает его термостабильность, расширяет ассортимент применяемых стабилизаторов-пластификаторов и является, кроме того, более экологичным, так как снижается количество трехосновного сульфата свинца в ПВХ-пластикате.
Таблица 1. - Состав полимерных композиций.
№ п/п
Наименование компонентов
Прототип
Предлагаемая полимерная композиция
мас.ч.
Пример 1, мас.ч.
Пример 2, мас.ч.
Пример 3, мас.ч.
Пример 4, мас.ч.
Пример 5, мас.ч.
1
Поливинилхлорид: ПВХ-С-7058
100
100
100
100
100
100
2
Диоктилфталат
40
47
45
41,5
38
37
3
Дифенилолпропан
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
4
Аэросил
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
5
Трехосновной сульфат свинца
6
3
4
4,8
5,5
5,7
6
Агидол
-
0,08
0,08
0,08
0,08
0,08
7
Мел
-
11
11
11
11
11
8
Стабилизатор «Синстад», включающий хлорпарафины и соли карбоновых кислот в массовом соотношении 2,5:1
7
-
-
-
-
-
9
Указанный стабилизатор-пластификатор
-
0,33
0,833
1,23
2,0
2,33
10
Хлорпарафин марки: ХП-30
-
2
5
7,4
12
14
Таблица 2. - Свойства полимерных композиций
№ п/п
Наименование компонентов
Прототип
Показатель по примеру
мас.ч
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Пример 5
1
Термостабильность при 185°C, мин
40
47
52
78
75
73
48
50
76
75
2
Прочность при разрыве, МПа
20,4
20,9
22,1
23,8
23,3
22,8
19,9
22,0
23,5
22,4
3
Относительное удлинение при разрыве, %
310
331
294
375
356
368
318
295
354
360
4
Твердость в ед. шкалы
54
47
39
44
42
43
46
40
45
43
44
5
Показатель текучести расплава
25
24
27
35
35
33
25
26
36
34
32