Труба из полимерного материала

009738 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к композиции способного к сшиванию полиэтилена высокого давления, содержащей сополимер этилена и силана с содержанием силана от 0,1 до 10 вес.% и по меньшей мере один катализатор конденсации силанола. Изобретение дополнительно относится к способу получения композиции, изготовленной из названной композиции трубе и применению композиции в качестве изоляционного материала кабеля. Уровень техники В настоящий момент промышленно-доступные сополимеры этилена и винилтриметоксисилана с содержанием винилтриметоксисилана (ВТМС) в диапазоне 1,0-2,0 вес.% и плотностью ниже 925 кг/м 3 не подходят для изготовления труб, применяемых в водопроводно-канализационных и отопительных сетях. Такие водопроводные трубы из способного к сшиванию полиолефина (РЕХ-b) не обладают свойствами,необходимыми для прохождения точки контроля качества на сопротивление гидростатическому давлению при 95 С в соответствии, например, с Немецким стандартом для труб из сшитых полиолефинов средней плотности DIN 16894. Срок службы трубы согласно этому стандарту должен быть по меньшей мере 1000 ч при 95 С, причем тангенциальное напряжение стенки трубы составляет 2,8 МПа. При температуре 95 С сопротивление гидростатическому давлению вышеупомянутой выпускаемой промышленностью трубы очень низкое и такая труба имеет срок службы меньше чем 1 ч, то есть время до выхода из строя меньше чем 1 ч. Были сделаны попытки повысить сопротивление гидростатическому давлению труб, изготовленных из сополимеров этилена и винилтриметоксисилана, путем увеличения плотности сополимера за счет смешения сополимера с полиэтиленом высокой плотности (ПЭВП, например ПЭ, полученный полимеризацией при низком давлении). Однако введение около 30 вес.% полиэтилена высокой плотности в сополимер и повышение тем самым его плотности до 934 кг/м 3 не приводит к увеличению срока службы. Соответственно, такие трубы не пройдут контроль качества по стандарту DIN 16894. Сополимеры этилена и винилсилана, такие как, например, Visico, в результате сшивания под действием влаги могут также применяться в качестве изоляционных материалов кабеля. Однако предшествующий опыт применения изоляционных материалов на основе сшитого силаном полиэтилена выявил проблемы с так называемыми "замороженными слоями", когда, например, молекулы сополимера при столкновении с холодным проводником не успевают релаксировать, что, в свою очередь, приводит к образованию на поверхности проводника тонкого слоя высокоориентированных молекул. Такая ориентация молекул приводит к ухудшению механических свойств. Ранее эту проблему решали путем подогрева проводника или уменьшением напряжений при сдвиге в результате использования формы мундштука экструдера в виде трубки, вместо мундштука повышенного давления. Однако инвестиции в подогреватель приводят к более высоким издержкам. Кроме того, уменьшение давления на мундштуке путем использования трубки на мундштуке вызывает ухудшение смачивания, и это, в свою очередь, приводит к снижению адгезии между проводником и изоляционным материалом. Сущность изобретения Задачей настоящего изобретения является разработка способных к сшиванию сополимеров этилена и силана высокого давления, в которых вышеупомянутые проблемы и недостатки исключены или, по крайней мере, уменьшены. Для решения этой задачи предлагается сополимер этилена и силана, который более подходит для изготовления труб газопроводов, водопроводно-канализационных и отопительных сетей, а также для применения в качестве изоляционных материалов кабеля. Эта задача решается за счет композиции способного к сшиванию полиэтилена высокого давления,содержащей сополимер этилена и силана с содержанием силана от 0,1 до 10 вес.% и по меньшей мере один катализатор конденсации силанола, отличающейся тем, что плотность композиции составляет 928 кг/м 3. Предпочтительные варианты композиции полиэтилена определены в зависимых пп.2-10 формулы изобретения. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения плотность композиции составляет 933 кг/м 3. Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения сополимером этилена и силана является сополимер этилена и винилтриэтоксисилана, сополимер этилена и гамма-метакрилокситриэтоксисилана, сополимер этилена и винилтриметоксисилана или сополимер этилена и гамма-триметоксисилана, предпочтительно сополимер этилена и винилтриметоксисилана. Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения сополимер этилена и винилтриметоксисилана дополнительно содержит полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) в количестве 40 вес.%. Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления изобретения количество полиэтилена высокой плотности составляет 15-35 вес.%, предпочтительно 20-30 вес.%. Кроме того, согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения MFR2 (индекс текучести расплава или показатель текучести расплава) при 190 С/2,16 кг составляет 0,1-100 г/10 мин, более предпочтительно 0,5-6 г/10 мин и наиболее предпочтительно 1-4 г/10 мин.-1 009738 В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения относительное удлинение при разрыве составляет 200% и предел прочности при растяжении составляет 12,5 МПа, измеренные согласно ISO 527. Содержание геля предпочтительно составляет 65 вес.%, измеренное согласно ASTM D 2765, и предпочтительно композиция полиэтилена дополнительно содержит 0,1-2,0 вес.% осушителя. Другой задачей настоящего изобретения является разработка способа получения способной к сшиванию полимерной композиции по любому из пп.1-10 формулы изобретения. Эта задача решается за счет осуществления способа получения способной к сшиванию полимерной композиции по любому из пп.1-10 формулы изобретения, отличающегося тем, что в этом способе применяется высокое давление выше 1200 бар. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения полимерная композиция сшивается в присутствии катализатора конденсации силанола, содержащего соединение формулы (I)(I) или его предшественника, причем Ar является ароматической группой, замещенной гидрокарбилом, содержащей по меньшей мере 14 углеродных атомов. В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения полимерная композиция сшивается в присутствии катализатора конденсации силанола, предпочтительно дибутилоловодилаурата. Другой задачей настоящего изобретения является создание трубы, изготовленной из способной к сшиванию полимерной композиции по любому из пп.1-10 формулы изобретения. В предпочтительном варианте осуществления изобретения сопротивление давлению при 95 С составляет по меньшей мере 2,8 МПа, более предпочтительно 3,6 МПа и наиболее предпочтительно 4,4 МПа для времени выхода из строя по меньшей мере более чем 1000 ч. И, наконец, композиция изобретения может быть с успехом применена в качестве изоляционного материала кабеля. Изобретением разработана полимерная композиция, которая имеет свойства, необходимые для прохождения точки контроля качества сопротивления гидростатическому давлению при 95 С в соответствии, например, с Немецким стандартом для труб из сшитых полиолефинов высокой плотности DIN 16892. Срок службы трубы согласно этому стандарту должен быть по меньшей мере 1000 ч при 95 С,причем тангенциальное напряжение в стенке трубы составляет 4,4 МПа. Соответственно, применение композиции изобретения также позволяет достигать более высоких значений сопротивлению давления. Кроме того, для получения композиции изобретения может быть использован реактор высокого давления. Изобретением предлагается полимерная композиция, которая может быть применена в качестве изоляционного материала электрического кабеля, удовлетворяющего механическим требованиям, сформулированным, например, в VDE 0276-603 ("Verband Deutscher Elektrotechniker"), без необходимости подогрева проводника или наличия защитных слоев, например полиэфирных лент, для того чтобы исключить миграцию пластификатора из обычно применяемой в кабелях ПВХ оболочки. Другие цели, отличия, преимущества и предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения станут очевидными из следующего детального описания в сочетании с прилагаемой формулой изобретения. Подробное описание предпочтительного варианта осуществления Применение добавок к сшитым полимерам хорошо известно, так как это улучшает большинство свойств полимера, таких как термостойкость, стойкость к химическому воздействию и механическая прочность и т.д. Сшивание может быть осуществлено путем конденсации содержавшихся в полимере силанольных групп, получаемых гидролизом силановых групп. Для сшивания таких полимеров должен быть использован катализатор силанольной конденсации. Традиционными катализаторами являются,например, оловоорганические соединения, такие как дибутилоловодилаурат (ДБОДЛ). Дополнительно известно, что процесс сшивания может быть эффективно проведен в присутствии кислотных катализаторов силанольной конденсации, таких как, например, Ambicat фирмы Borealis АВ. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения процесс сшивания проводят в присутствии катализатора силанольной конденсации, содержащего соединение формулы (I)ArSO3H (I) или его предшественника, причем Ar является ароматической группой, замещенной гидрокарбилом, содержащей по меньшей мере 14 углеродных атомов. Согласно другому варианту предпочтительного осуществления изобретения полимерная композиция сшивается в присутствии катализатора силанольной конденсации, предпочтительно дибутилоловодилаурата. Дополнительное введение 40 вес.%, более предпочтительно 15-35 вес.% и наиболее предпочтительно 20-30 вес.% привитого силаном сшитого полиэтилена высокой плотности в двухкомпонентную смесь позволяет пройти точку контроля качества при 95 С, причем тангенциальное напряжение в стенке трубы составляет 4,4 МПа, как заявлено в Немецком стандарте для труб из сшитых полиолефинов высокой плотности DIN 16892.-2 009738 Для того, чтобы дополнительно облегчить понимание изобретения, настоящее изобретение будет проиллюстрировано не ограничивающими объема изобретения примерами предпочтительного осуществления. Примеры Пример 1. Испытания проводились на трубах, изготовленных из различных полимерных композиций, и результаты представлены ниже в табл. 1. В примерах использовали следующие полимеры. Полимер А. Полученный при высоком давлении сополимер этилена и винилтриметоксисилана с плотностью 930,5 кг/м 3, MFR2,16=l,9 г/10 мин и содержанием ВТМС 1,3 вес.%. Полученный в трубчатом реакторе при 2550 бар и 250 С. Полимер В. Полученный при высоком давлении сополимер этилена и винилтриметоксисилана с плотностью 925,5 кг/м 3, MFR2,16=0,9 г/10 мин и содержанием ВТМС 1,25 вес.%. Полученный в трубчатом реакторе при 2400 бар и 280 С. Полимер С. Полученный при высоком давлении сополимер этилена и винилтриметоксисилана с плотностью 922 кг/м 3, MFR2,16=0,9 г/10 мин и содержанием ВТМС 1,25 вес.%. Полученный в трубчатом реакторе при 2300 бар и 310 С. Полимер D. Полученный при высоком давлении сополимер этилена и винилтриметоксисилана с плотностью 922 кг/м 3, MFR2,16=0,9 г/10 мин и содержанием ВТМС 1,9 вес.%. Полученный в трубчатом реакторе при 2300 бар и 310 С. Полимер М-1. Полиэтилен высокой плотности (например, полиэтилен низкого давления) с плотностью 954 кг/м 3 иMFR2,16=4 г/10 мин. Полимер М-2. Привитый силаном сшитый полиэтилен высокой плотности (например, привитый силаном сшитый полиэтилен низкого давления) с плотностью 950 кг/м 3 и MFR5,0=1 г/10 мин. ПВХ-оболочка. Типичная рецептура ПВХ оболочки, содержащая 20% пластификатора, например диоктилфталата,ДОФ, 20 вес.% мела и свинцовый стабилизатор. Основная катализаторная смесь СМВ-1. Во всех примерах 5% СМВ-1 смешивали всухую с полимерами до экструзии. СМВ-1 состоит из сшивающего катализатора 1,7% додецилбензосульфоновой кислоты, осушителя и антиоксидантов, смешиваемых с сополимером этилена и бутилакрилата. Содержание бутилакрилата: 17 вес.%, MFR2=4,5 г/10 мин. Основная катализаторная смесь СМВ-2 состоит из стандартного оловосодержащего катализатора силанольной конденсации дибутилоловодилаурата (1%) и антиоксидантов, смешиваемых с полиэтиленом высокой плотности. Во всех примерах с трубой 5% СМВ-2 смешивали всухую с полимерами до экструзии. Смесь подвергали экструзии с получением обычных труб с размером 32 х 3 мм, которые выдерживали в водяной бане при 95 С в течение по меньшей мере 16 ч. Каждая труба была подвергнута испытанию давлением в соответствии со стандартом DIN 16894/16892. Кабели для испытаний получали следующим путем: кабели, состоящие из компактного алюминиевого проводника сечением 8 мм 2 и толщиной изоляционного материала 0,7 мм, получали на 60 мм экструдере Nokia-Maillefer при линейной скорости 75 м/мин. Мундштук: под давлением (направляющая проволоки 3,1 мм, головка 4,4 мм). Температура проводника: 20 С (не подогретый проводник) или 110 С (подогретый проводник). Температура охлаждающей ванны: 23 С. Шнеки: "Elise". Температурный профиль: 170-180-190-190-190-190-190-190 С. 5% основной катализаторной смеси СМВ-1 смешивали всухую с полимерами до экструзии. Для того, чтобы оценить влияние миграции пластификатора, жилу кабеля, полученного согласно вышеприведенному описанию, покрывали 2 мм ПВХ оболочкой. Оценку механических свойств кабелей проводили согласно ISO 527. Из табл. 1 ясно видно, что увеличение плотности сополимерной смолы (полимер D) путем смешения с полиэтиленом высокой плотности (30 вес.% полимера М-1) не позволяет пройти точку контроля качества сопротивлению давления при 95 С, см. табл. 1. В результате повышения плотности сополимерной смолы этилена и винилтриметоксисилана до 930 кг/м 3 (полимер А) изготовленные экструзией и затем сшитые трубы проходят точку контроля качества сопротивлению давления при 95 С согласно Немецкому стандарту для труб из сшитого полиэтилена средней плотности DIN 16894. Пример 2. В результате введения полиэтилена высокой плотности в сополимер этилена и винилтриметоксисилана (полимер А) сопротивление к гидростатическому давлению будет возрастать. Ниже в табл. 2 показано поведение по отношению к гидростатическому давлению сополимера этилена средней плотности с винилтриметоксисиланом (полимер А) и смеси этого сополимера силана с 15 и 30 вес.% полиэтилена высокой плотности (полимер М-1). Содержание геля предпочтительно должно составлять 65% при измерении согласно стандарту ASTM D 2765. Таблица 2 Пример 3. 40 вес.% полимера А, способного к сшиванию силаном полиэтилена средней плотности (ПЭСП) с плотностью 930 кг/м 3, смешивали с 30 вес.% полимера М-2, привитого силаном сшитого полиэтилена с высокой плотностью 950 кг/м 3, и 30 вес.% полимера М-1, полиэтилена высокой плотности с плотностью 954 кг/м 3. Сопротивление давлению определяли в соответствии с точкой контроля качества сопротивлению давления при 95 С, как заявлено в Немецком стандарте для труб из сшитого полиэтилена высокой плотности DIN 16892. Содержание геля должно предпочтительно составлять 65%, измеренное согласно стандарту ASTM D 2765. Пример 4. Для исследования необходимости нагрева проводника изготовляли кабели с и без подогрева проводников, как описано выше. Некоторые жилы кабелей покрывали 2 мм ПВХ оболочкой и подвергали старению путем нагревания при 100 С в течение 168 ч. Результаты представлены в табл. 4. Таблица 4-5 009738 Представленные в табл. 4 результаты показывают, что полимеры А и В соответствуют специальным требованиям (например, VDE 0273-603) без необходимости подогрева или применения защитных слоев между ПВХ оболочкой и изоляцией. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Труба, изготовленная из материала, получаемого из способной к сшиванию полиэтиленовой композиции, содержащей сополимер этилена и силана, имеющий содержание силана от 0,1 до 10 вес.%, и по меньшей мере один катализатор конденсации силанола, отличающаяся тем, что плотность сополимера этилена и силана составляет 925 кг/м 3. 2. Труба по п.1, отличающаяся тем, что плотность указанной композиции составляет 928 кг/м 3. 3. Труба по п.1 или 2, отличающаяся тем, что сополимером этилена и силана является сополимер этилена и винилтриэтоксисилана, сополимер этилена и гамма-метакрилокситриэтоксисилана, сополимер этилена и винилтриметоксисилана или сополимер этилена и гамма-триметоксисилана, предпочтительно сополимер этилена и винилтриметоксисилана. 4. Труба по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что композиция дополнительно содержит полиэтилен высокой плотности в количестве 40 вес.%. 5. Труба по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что количество полиэтилена высокой плотности составляет 15-35 вес.%, предпочтительно 20-30 вес.%. 6. Труба по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что MFR2 при 190 С/2,16 кг композиции составляет 0,1-100 г/10 мин. 7. Труба по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что относительное удлинение при разрыве составляет 200%, как измерено согласно ISO 527. 8. Труба по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что предел прочности при растяжении составляет 12,5 МПа, как измерено согласно ISO 527. 9. Труба по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что содержание геля составляет 65 вес.%, как измерено согласно ASTM D 2765. 10. Труба по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что полиэтиленовая композиция дополнительно содержит 0,1-2,0 вес.% осушителя. 11. Труба по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что обладает сопротивлением давлению при 95 С по меньшей мере 2,8 МПа, более предпочтительно 3,6 МПа и наиболее предпочтительно 4,4 МПа для времени выхода из строя по меньшей мере более чем 1000 ч.