Полимерная композиция для изоляции силовых гибких кабелей и проводов
Изобретение относится к электротехнике , в частности к изоляции силовых гибких кабелей и проводов. Цель изобретения повышение надежности кабелей и проводов при работе в условиях повышенной влажности путем увеличения электроизоляционных характеристик изоляции. В резиносмесителё готовили резиновые смеси, содержащие непредельные каучуки или их смеси, мае.ч.: 100, каолин 145-175, тетраметилентиурамдисульфид 1,5-2,5, 2-бензтиазолил-М-морфолилсульфид 1,0-2,0, фенил-/|-нафтиламин 1,3-1,7, оксид цинка 3,0-7,0, стеариновую кислоту 2,0-4,0, парафин 3,0-8,0, порообразователь 2,0-4,0, и эквимолекулярное соединение резорцина с уротропином формулы Ci2HisN402 и вулканизовали. Удельное сопротивление вулканизатов по сравнению с известным повышается в среднем на порядок , электрическая прочность - на 10-20%. 5 табл. С/) С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4792848/07 (22) 08.01.90 (46) 15.06.92.Бюл. ¹ 22 (71) Научно-исследовательский, проектноконструкторский и технологический кабельный институт (72) Л.И.Лещенко, Г.М.Маркина и Н;Р.Гончар (53) 621.315(088.8) (56) Промежуточный отчет НИР, НИКИ, Томск-М, ВНТИПЦ, инв. N. 02870087334. (54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ СИЛОВЫХ ГИБКИХ КАБЕЛЕЙ И ПРОВОДОВ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к изоляции силовых гибких кабелей и проводов. Цель изобретения— Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к кабельной технике, и наиболее эффективно может быть использовано в качестве изоляции силовых гибких кабелей и проводов. При производстве силовых гибких кабелей и проводов с резиновой изоляцией более 80% затрат приходится на стоимость материалов, используемых в качестве,элементов их конструкции (изоляцию, защитную оболочку, сердечник и т,д.), в связи с чем эта Область кабельной техники относится к наиболее материалоемким производствам. Материалоемкость кабельных изделий существенно снижается, если некоторые элементы конструкции, например изоляция, выполняются из пористых резин. Главный недостьток пористых и монолитных резин для изоляции — снижение их диэлектриче„„ЯЦ „„1741178А1 повышение надежности кабелей и проводов при работе в условиях iloBbllUGHHQA влажности путем увеличения электроизоляционных характеристик изоляции. В резиносмесителе готовили резиновые смеси, содержащие непредельные каучуки или их смеси, мас.ч.: 100, каолин 145-175, тетраметилентиурамдисульфид 1,5-2,5, 2-бензтиазолил-N-морфолилсульфид 1,0-2,0, фенилф-нафтиламин 1,3-1,7, оксид цинка 3,0-7,0, стеариновую кислоту 2,0-4,0, парафин 3,0-8,0, порообразователь 2,0-4,0, и эквимолекулярное соединение резорцина с уротропином формулы С12Н18М402 и вулканизовали. Удельное сопротивление вулканизатов по сравнению с известным повышается в среднем на порядок, электрическая прочность — на 10-20%. 5 табл. ских характеристик в процессе длительного увлажнения, имеющего место при эксплуатации силовых гибких кабелей и проводов. Изобретение направлено на решение задачи повышения диэлектрических характеристик пористОЙ или монолитнОЙ изоляции при увлажнении. Известна вулканизуемая полимерная композиция на основе ненасыщенных каучуков, в частности бутадиенового и бутадиенстирольного с разным содержанием связанного стирола, содержащая серную вулканизующую систему, пластификаторы, порообразователи, комбинацию минеральных наполнителей, в частности каолина с кремнеземами различной дисперсности, и другие технологические и специальные добавки. Известей-также состав пористой резины на основе кбмбинации непредельных ка1 1741178 учуков, в частности бутадиенового и бутадиенстирольного, с высоким содержанием связанного стирола, содержащей серную вул канизующую систему, пластификаторы, порообразователи, комбинацию минеральных наполнителей, в частности коалина с аэросилом, другие технологические и специальные добавки. Главным недостатком указанных полимерных композиций являются низкие диэлектрические свойства, особенно при длительном увлажнении, имеющем место при эксплуатации силовых гибких кабелей и проводов общетехнического назначения. Кроме того, серная вулканизующая система вызывает окисление медной токопроводящей жилы, что повышает ее омическое сопротивление и увеличивает потери энергии, а изоляция, содер>кащая полисульфидные связи, не имеет необходимого ресурса работоспособности при длительно допустимой температуре на жиле 65-75 С. Наиболее близка к предлагаемой по составу полимерная композиция для изоляции на основе комбинации непредельных каучуков, содержащая бессерную вулканизующую систему, стабилизатор, пластификатор, порообразователь и минеральный наполнитель. В качестве минерального наполнителя предпочтительно использование коалина, так как он .имеет достаточно низкую дисперсность, повышает прочностные свойства резин, обеспечивает удовлетворительные условия порообразования и способствует образованию более мелкой равномерной структуры пористой резины, имеет невысокую стоимость. Изоляция из данной композиции в нормальных условиях обладает достаточно высокими диэлектрическими свойствами, которые однако ухудшаются при увлажнении, что приводит к снижению электробезопасности и снижению срока безаварийной службы кабелей и проводов. Целью изобретения является повышение надежности кабелей и проводов при работе в условиях повышенной влажности путем увеличения электроизоляционных характеристик изоляции. Полимерные композиции по примерам 1-26 изготавливали в резиносмесителе с 3 обьемом рабочей камеры 2 дм. при температуре 40-70",. С в течение 7 минут, Модификатор вводили вместе с наполнителем, вулканизующий агент-тиурам — и порообразователь — на вальцах, Как видно из приведенных в табл. 1-5 данных, в присутствии комплекса резорцина и гексаметилентетрамина (модификатора РУ-1) диэлектрические свойства 55 полимерной композиции для изоляции повышаются: удельное электрическое сопротивление по сравнению с прототипом улучшилась при увлажнении в течение 24 ч в 37-77 раз, в течение 240 ч — в 2,8 — 7 раз; электрическая прочность после 240 ч увлажнения улучшилась в 1,1-1,2 раза, что соответствует цели изобретения. Указанный положительный эффект сохраняется, если комплекс резорцина и гексаметилентетрамина вводили в виде смеси с воском и маслом (модификатор РУ-ВМ)— см. примеры 6-10: удельное электрическое сопротивление улучшается по сравнению с прототипом соответственно в 720-1000 раз и 5,7-22 раза, электрическая прочность — в 1,4-1,9 раза. Указанный поло>кительный эффект не связан с каким-либо определенным типом порообразователя или его структурой, так как наблюдается в присутствии как ЧХЗ-21 (примеры 1-10), так ЧХЗ-5 (примеры 11-15) и хемпора (примеры 16-20), относящихся к разным классам органических порообразователей, Наблюдается и дополнительный положительный эффект, а именно уменьшение кажущейся плотность снижается на 6,215,9, B присутствии ЧХЗ-5 и хемпора — на 1-6,2 и 12,4 — 20,4 соответственно. Очевидно модификатор РУ является также активатором разложения порообразователей, а различный процент изменения величин кажущейся плотности свидетельствует о зависимости активирующей способности модификатора от типа и структуры порообразователя. Повышение диэлектрических свойств изоляции при воздействии среды с повышенной влажностью наблюдается и в отсутствие порообразователя, т,е, в монолитных резинах (примеры 21-26): удельное электрическое сопротивление улучшается по сравнению с прототипом после 24.и 240 ч увлажнения в 4-5,3 раз и 2,6-3 раз соответственно. Формула изобретен ия Полимерная композиция для изоляции силовых гибких кабелей и проводов, содержащая непредельный каучук или смесь непредельных каучуков. тетраметилентиурамдисульфид, 2-бензтиазолил-N-морфолилсульфид, фенил-6нафтиламин, оксид цинка, стеариновую кислоту, парафин, порообразователь и каолин, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности кабелей и проводов. при работе в условиях повышенной влажности путем увеличения электро. золяционных характеристик изоляции, она до пол н ител ьно содержит эквимолекуля рный комплекс резорцина с гексаметилен1741178 тетрамином общей формулы C12H18N4Q2 и компоненты взяты в следующем соотношении, мас,ч.: Непредельный каучук или 5 смесь непредельных каучуков 100 Тетраметилентиурамдисульфид 1,5-2;5 2-Бензтиазолил-N-морфолилсульфид 1,0-2,0 Фен ил- Р-нафтила мин 1,3-1,7 10 0,1-1,5 Таблица1 Дозировка ингредиентов, мас.ч ° Величины показателей Наименование ингредиентов и испытываемых по" казателей За пределами притязаний Заявляемые Прототип 2 2 4 (5 50 50 50 НК непредельные СКИ 2,8 2,2 30 30 20 20 СКД-П каучуки Тиурам +4 Сульфонамид M 3,4 1,43 1,43 2,5 2,0 1,2 0,8 2,0 1,5 1,0 1,5 2,0 1>0 1>7 1,5 1>3 1 5 ",5 .9 4,5 145 160 160 1 5 175 1,43 ГИТА.. Модификатор РУ-Z 0,8 2,0 0,05 1,5 0,1" Пл стичность по Карреру 0,52 0,67 O,65 0,60 0,68 0,73 Прочность при растяже" нии, МПа 6;8 4,9 6,4 6,8. 5,5 5,1 Относительное удлинение, 417 230 229 310 233 311 Кажущаяся плотность, г/сиз 1,16 1,06 1,06 1,01 1,13 0,95 Удельное электричес" кое cîïðîòèâëåíèå, Ои см в исходном состоянии 0,7х10 2,1х10 1xlo" 9x10" 5,7х10 5,4х10 После увлажнения в течение 24 ч 15х10 1,5х10 6,2х10 1,8х10 7,7xl о 3,7xl о 5,4х10 7,8 10 1х1 0 2 2,8х10 5х10 1х10 i3 240 ч Электрическая прочность, ИВ/м, после увлажнения в течение 24 ч 240 23 3 22,2 10,1 8,8 12,7 11,6 13,1 12,0 15,5 13 7 11,3 10,4 + - тетраметилентиурамдисульфид >-» - 2-бензтиазолил-N-морфолилсульфид фенил-P-нафтиламин Альтакс Нефтем-2 Оксид цинка Стеариновая кислота Парафин Каолин Перофор ЧХЭ-21 Оксид цинка Стеариновая кислота Парафин Порообразователь Каолин Эквимолекулярный комплекс резорцина с гексаметилентетрамина общей формулы С12Н 18Й402 3,0-7,0 2,0-4,0 3,8-8,0 2,0-4,0 145,0-175,0 1741178 Та блиц а2 Наименование ингредиентов и испытываемых показателей 8 / 9 НК (мокед-шитс ) 50 50 50 30 30--30 СКИ 20 20 СКД 2,8 2,5 1,2 1,5 2,0 0,8 2,0 2,2 l,0 1,5 1,7 1„0 2,0 1,5 4,5 1,5 160 145 175 "30 190 4,5 1,5 0„8 1,5 0,05 0,1 2,0 Пластичность по Каррелу 0,58 0,68 0,66 0,70 0,53 Прочность при растяжении, ИПа 6,3 6,9 7,2 5,2 Относительное удлинение, 4 354 276 312 397 252 Кажущаяся плотность, г/смз 1,03 1,05 1,0g 1,13 1,19 Удельное электрическое сопротивление,Ом см в исходном состоянии 3,4х10 1 после увлажнения в течение 24 ч 7,9х10 7,2х10 1,1х10 ь 8,3х10 2,6x10" 3,3х10 ь 6,1х10 1,6х10" 4,8xl0 1,2х10 240 ч Электрическая прочность, ИВ/м, после увлажнения в течение 24 ч 22,2 22,2 35,7 15,5 17,7 16,2 240 20,0 13,3 Тиурам Сульфенамид И Нафтам-2 Оксид цинка Стеариновая кислота Пара ин Каолин Порофер IX3-2-1 Иодификатор РУ-ВИ Дозировка ингредиентов, мас. ч. Величина показателей 2x10" 2,9х10 3,2х10 2,3х10 1741178 Таблица3 Наименование ингредиентов и испытываемых показателей 14 15 ИК (смокед-шито) 50 50 50 30 30 СКИ 20 20 2,8 1,2 0,8 2,5 2,0 1,5 2,2 2,0 1,5 1,0 2,0 2,0 1,5 1,2 4,5 1 5 Стеариновая кислота 2 160 145 130 1,5 0,8 0,05 1,5 Модификатор РУ-1 0,1 Пластичность по Карре ру 0,67 0,66 0,59 0,70 0,55 Прочность при растяжении, МПа 5,6 4,6 4,6 5,2 5,2 Относительное удлинение, 4 3?4 148 229 332 230 Кажущаяся плотность, г/смЗ 1,06 1,12 1,09 1,20 1,10 2,3xl 0 1,7х10, 2,4х10 1, l xl 0 1,5х10 5,5х10 5xl0 1,9хl0 3,6xl0 1,6х10 3,9х10 3,2xl0 5,1х10 2,4х10 1,8х10 240 ч 13,3 19 l2,5 18,7 18,9 18,9 8,8 23,7 15,0 240 ч 10,7 Тиурам Сульфенамид М Нафтам-2 Оксид цинка Парафин Каолин ЧХЗ 5 Удельное электрическое сопротивление, Ом см в исходном состоянии и;->сле увлажнения в течение 24 ч Электрическая прочность MB/м, после увлажнения в течение 24 ч Дозировка ингредиентов, мас.ч ° Величина показателей 1,7 4,5 2,0 1741178 Таблица4 Наименование ингредиентов и испытываемых пока" зателей Заявляемые За пределами притязаний 16 17 НК (смокед-шитс) 50 50 50 30 30 СКИ 20 20 2,8 1,2 1,5 2,0 2,5 0,8 2,0 2,2 1,0 1,5 1 5 1>3. 1,0 ?,О 1,7 4,5 1,5 145 160 130 190 4,5 1,5 0,05 1,5 2,0 0,1 0 58 Пластичность по Карреру 0,60 0,69 0,75 0,72 Прочность при растяже" нии, МПа 3,5 2,8 3,2 3,0 214 Относительное удлине" ние, 4 286 203 259 250 Кажущаяся плотность, г/смз 0,92 0,9 0,83 0,95 О 99 Удельное электрическое сопротивление,Ом см исходном состоянии после увлажнение в течение 24 ч 01 1 2 Об 7 6„1014 1 4, „10„ь 2х10 8>бхl o 2,5xl O 4х7х10 4,4х10 7,2х10 2,7xlO 4,6х1 " з 9,3х10 240 ч Электрическая прочность, MBlм, после увлажнения в течение 24 ч 8,9 l0 8,0 240 ч 8,2 Тиурам Сульфенамид М Рэфтам-2 Оксид цинка Стеариновая кислота Парафин Каолин Хемпор Н"90 Модификатор РУ-1 Дозировка ингредиентов, мас.ч. Величины показателей 1741178 14 таблица5. Дозировка ингредиентов, мас.ч..Величина показателей Наименование ингредиентов и ис" пытываемых показателей ="а пределами притязаний 24 25 3а я вл яе мые 23 26 21 HK (смокед-шитс) 50 50 50 50 30 30 20 20 2,0 2,5 30 СКИ 20 2,8 2>2 2,0 1,2 0,8 1 5 2>0 Тиурам Сульфенамид И Нафтам-2 Оксид цинка Стеарин Парафин Каолин Иодификатор РУ 2,0 1>0 1,5 1>5 1 3 1,0 1 5 1,7 1 5 1,5 4,5 145 160 160 190 130 175 0,8 0,05 2,0 1,5 0,1 Пластичность по Карреру 0,57 0,55 0,61 0,60 0,51 0,55 Прочность при растяжении, ИПа 14,2 9,6 9,1 12,7 11,9 9,1 324 Относительнос удлинение, ь 431 638 338 417 544 Удельное электрическое сопротивление, Ом ° си в исходном состоянии 3,3 10 5,6х10 " 4,6х10 4,6х101 3,2" 10В 2,2х10 после увлажнений в течениь 24 ч 1,7х10 6, 6х10" О, 7х10 3, 4х10 2, 9х1 О 3, 7x10 5, 1х10 2,9х10 8,2х10 7,5х10 8,8х10 9,2х10 240 ч Электрическая прочность, ИВ/м,после увлажнения в течение 24 ч 26,3 22,8 32,9 33 32,7 30,7 30,2 32,0 30,2 33 28,1 31 240 ч Составитель Л.Лещенко Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская Редактор B,Ôåëüäìàí Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2088 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
