Электроизоляционная композиция

Авторы патента:

Каменский М.К. (RU)

Мещанов Г.И. (RU)

Пешков И.Б. (RU)

Николаев В.Г. (RU)

Якимчук А.И. (RU)

Сытников В.Е. (RU)

Миткевич А.С. (RU)

Гнездилова Р.Б. (RU)

Елагина А.Н. (RU)

H01B3/44 - виниловые смолы; акриловые смолы (силиконы H01B 3/46)

Владельцы патента RU 2256968:

Открытое Акционерное Общество Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ВНИИ КП) (RU)

Изобретение относится к кабельной промышленности, а именно, к электроизоляционным композициям, предназначенным для изоляции и оболочек кабелей и проводов, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности. Композиция содержит, в мас.ч.: суспензионный поливинилхлорид 100, сложноэфирный пластификатор 30-70, трехосновный сульфат свинца 2-6, карбонат кальция 20-300, окись цинка 0,5-10, тригидрат окиси алюминия 20-70, трехокись сурьмы 3-8, борат цинка 0,5-8, стеарат цинка 0,25-4. Техническим результатом изобретения является снижение дыма и хлористого водорода при горении и сохранение высокой степени негорючести. Улучшение пожаробезопасных характеристик композиции достигается за счет введения в нее бората и стеарата цинка при определенном соотношении компонентов. 1 табл.

Изобретение относится к кабельной технике, а именно полимерным композициям на основе пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ) с пониженными горючестью, выделением дыма и хлористого водорода при горении, предназначенным для изоляции, внутренних и наружных оболочек проводов и кабелей, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности.

Провода и кабели часто становятся причиной загорания и распространения пламени. В связи с этим к их полимерным составляющим - изоляции, внутренним и наружным оболочкам традиционно предъявляются высокие требования по негорючести.

Однако в последние десятилетия требования по характеристикам пожаробезопасности значительно расширились, стали предъявляться также требования по снижению дымообразования и выделению коррозионно-активных газов при горении.

Имеется большое количество публикаций в части повышения пожаробезопасности различных композиций на основе ПВХ.

К теме настоящего изобретения наиболее близко находятся публикации, в которых предусмотрен комплексный подход к данной проблеме, а именно одновременное использование антипиренов для уменьшения горючести, дымоподавителей - для снижения дымообразования и поглотителей хлористого водорода - для уменьшения выделения коррозионно-активных летучих продуктов горения.

В качестве антипиренов наиболее часто применяют трехокись сурьмы, хлорпарафины и др. В качестве дымоподавителей обычно рекомендуются тригидрат окиси алюминия (гидроокись алюминия) и гидроокись магния, которые также являются и хорошими антипиренами. В качестве поглотителей хлористого водорода наиболее часто используются карбонатные наполнители (Кодолов В.И. Замедлители горения полимерных материалов. М.: Химия, с.7-25, 1980).

Однако следует отметить, что за счет применения нескольких добавок, снижающих пожароопасность ПВХ композиций, далеко не всегда удается получить высокие результаты ввиду того, что не учитывается возможность достижения синергического эффекта за счет использования оптимального количественного соотношения компонентов (антипиренов-дымоподавителей).

Для придания негорючести и снижения дымообразования при горении пластифицированного ПВХ используют в качестве антипиренов-дымоподавителей комбинацию хлорированного парафина, трехокиси сурьмы, карбоната кальция и окиси молибдена (патент США №4098748, кл. С 08 К 3/20, 1978).

Однако степень повышения негорючести недостаточна.

Известна композиция, обладающая меньшей горючестью, пониженным выделением дыма и хлористого водорода при горении, в которой для достижения указанных целей при сохранении высокого уровня технических характеристик используется комбинация антипиренов-дымоподавителей, содержащая трехокись сурьмы, окись цинка, борную кислоту и гидроокись алюминия (авт.св. СССР №1646278, кл. C 08 L 27/06, 1995), однако уровень снижения выделения дыма и хлористого водорода при горении недостаточно высок.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является негорючая электроизоляционная композиция с пониженным дымовыделением в условиях пожара, с пониженным выделением хлористого водорода, используемая для изоляции и защитных оболочек электрических проводов и кабелей, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожарной опасности. Указанная композиция содержит в мас. ч.: 100 суспензионного ПВХ, 40-80 сложноэфирного пластификатора, 3-7 свинцового стабилизатора, 30-500 карбоната кальция, 10-100 тригидрата окиси алюминия, 4-7,5 трехокиси сурьмы, 0,7-1,9 окиси цинка, 0,4-0,6 борной кислоты 0,1-0,6 ионола, 0,1-0,6 дифенилолпропана.

Композиция характеризуется следующими свойствами: КИ 33-34%, максимальная плотность дыма при горении 185-220, выделение хлористого водорода a_HCL 8-10,6% (патент РФ №2195729, кл. C 08 L 27/06, 2002). Однако уровень пожаробезопасных характеристик недостаточно высок.

Поставленная задача состояла в разработке композиции, характеризующейся пониженными выделением дыма и хлористого водорода при горении и высокой степенью негорючести.

Технический результат достигается тем, что электроизоляционная композиция, содержащая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, трехосновный сульфат свинца, карбонат кальция, окись цинка, тригидрат окиси алюминия, трехокись сурьмы, дополнительно содержит борат цинка и стеарат цинка при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: суспензионный поливинилхлорид 100, сложноэфирный пластификатор 30-70, трехосновный сульфат свинца 2-6, карбонат кальция 20-300, окись цинка 0,5-10, тригидрат окиси алюминия 20-70, трехокись сурьмы 3-8, борат цинка 0,5-8, стеарат цинка 0,25-4.

Предложенная композиция содержит следующие компоненты: суспензионная ПВХ смола марки С 70 по ГОСТ 14332-78, диоктилфталат (ДОФ) по ГОСТ 8728-77, трехосновный сульфат свинца (ТОСС) по ТУ 6-09-098-75, карбонат кальция - мел (СаСО₃) по ГОСТ 8253-79, окись цинка (ZnO) по ТУ 48-7-17-82, тригидрат окиси алюминия (Аl₂О₃·3Н₂О или Аl(ОН)₃) по ТУ 6-18-22-85-85, трехокись сурьмы (Sb₂О₃) по ТУ 6-09-3267-84, борат цинка по ТУ 113-07-015-91 и стеарат цинка по ТУ 6-09-17-262-88.

Также могут быть использованы другие известные антипирены, дымоподавители и поглотители хлористого водорода в эквивалентных количествах.

Кроме перечисленных агентов предлагаемая композиция может содержать другие целевые добавки, например сажу в количестве 2-3 мас. ч., концентраты красителей в количестве 0,5-3 маc. ч., смазки в количестве 0,1-4 маc. ч. и др.

Пример 1. В смеситель, нагретый до 90° С, загружают все сыпучие компоненты: на 100 маc. ч. ПВХ С 70,4 маc. ч. ТОСС, 50 маc. ч. СаСО₃, 3 маc. ч. окиси цинка, 20 маc. ч. Аl(ОН)₃, 5 маc. ч. Sb₂О₃, 0,5 маc. ч. бората цинка и 0,5 маc. ч. стеарата цинка, перемешивают в течение 3-5 мин, вводят 50 маc. ч. ДОФ и перемешивают еще 25 мин. Полученную порошкообразную смесь охлаждают до комнатной температуры и вальцуют при температуре 155-165° С в течение 4-10 мин. Из вальцованного полотна прессуют образцы для испытаний при температуре 160-170° С в течение 3 мин под давлением 120 кгс/см². Кислородный индекс определяют по ГОСТ 12.1.044-89, максимальную плотность дыма в условиях горения определяют по ГОСТ 24632-81, выделение хлористого водорода определяют по ГОСТ Р МЭК 60754-1-99.

Состав и свойства композиции приведены в таблице.

Примеры 2-11 (предлагаемые).

Композиции готовят и испытывают, как указано в примере 1.

Использование компонентов вне заявляемых количеств или их смесей приводит к ухудшению характеристик кабельных композиций.

Состав и свойства ПВХ композиций
№№ п/п	Состав композиции, маc. ч.	Д_макс-горение	А_HCl, %	КИ, %
1	2	3	5	6
1	ПВХ С-70	100	185	9,2	34
	ДОФ	50
	ТОСС	4
	СаСО₃	50
	ZnO	2
	Аl(ОН)₃	20
	Sb₂O₃	5
	Борат цинка	0,5
	Стеарат цинка	0,25
2	ПВХ С-70	100	170	9,0	36
	ДОФ	50
	ТОСС	4
	СаСО₃	50
	ZnO	2
	Аl(ОН)₃	20
	Sb₂O₃	5
	Борат цинка	8
	Стеарат цинка	0,5
3	ПВХ С-70	100	175	9,5	34
	ДОФ	50
	ТОСС	4
	СаСО₃	50
	ZnO	2
	Аl(ОН)₃	20
	Sb₂О₃	5
	Борат цинка	0,5
	Стеарат цинка	4

Продолжение таблицы
1	2	3	5	6
4	ПВХ С-70	100	175	9,3	35
	ДОФ	50
	ТОСС	4
	СаСО₃	50
	ZnO	2
	Аl(ОН)₃	20
	Sb₂O₃	5
	Борат цинка	4
	Стеарат цинка	0,5
5	ПВХ С-70	100	170	9,1	34
	ДОФ	50
	ТОСС	4
	СаСО₃	50
	ZnO	2
	Аl(ОН)₃	20
	Sb₂О₃	5
	Борат цинка	2
	Стеарат цинка	2
6	ПВХ С-70	100	180	9,8	36
	ДОФ	30
	ТОСС	4
	СаСО₃	20
	ZnO	2
	Аl(ОН)₃	20
	Sb₂O₃	5
	Борат цинка	2
	Стеарат цинка	2

Продолжение таблицы
1	2	3	5	6
7	ПВХ С-70	100	175	6,5	34
	ДОФ	70
	ТОСС	4
	СаСО₃	300
	ZnO	0,5
	Аl(ОН)₃	20
	Sb₂О₃	3
	Борат цинка	2
	Стеарат цинка	2
8	ПВХ С-70	100	175	8,0	35
	ДОФ	50
	ТОСС	6
	СаСО₃	50
	ZnO	10
	Аl(ОН)₃	20
	Sb₂O₃	5
	Борат цинка	2
	Стеарат цинка	2
9	ПВХ С-70	100	180	9,8	37
	ДОФ	50
	ТОСС	2
	СаСО₃	20
	ZnO	2
	Аl(ОН)₃	70
	Sb₂O₃	8
	Борат цинка	2
	Стеарат цинка	2

Окончание таблицы
1	2	3	5	6
10	ПВХС-70	100	180	7,5	34
	ДОФ	70
	ТОСС	4
	СаСО₃	150
	ZnO	0,5
	Аl(ОН)₃	20
	Sb₂О₃	3
	Борат цинка	2
	Стеарат цинка	12
11	ПВХ С-70	100	175	8,2	35
	ДОФ	50
	ТОСС	4
	СаСО₃	50
	ZnO	5
	Аl(ОН)₃	20
	Sb₂О₃	5
	Борат цинка	2
	Стеарат цинка	2
для сравнения (известная)
12		185-220	8-10,6	33-34

Полимерная композиция, содержащая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, свинцовый стабилизатор и антипирен-дымоподавитель, включающий карбонат кальция, окись цинка, тригидрат окиси алюминия, трехокись сурьмы, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит борат цинка и стеарат цинка при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Суспензионный поливинилхлорид 100

Сложноэфирный пластификатор 30-70

Трехосновный сульфат свинца 2-6

Карбонат кальция 20-300

Окись цинка 0,5-10

Тригидрат окиси алюминия 20-70

Трехокись сурьмы 3-8

Борат цинка 0,5-8

Стеарат цинка 0,25-4

Электроизоляционная композиция // 2241270

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электроизоляционным композициям для изготовления изоляции различных марко кабелей, в том числе изоляции теплостойких проводов и кабелей, а также изоляции проводов и кабелей, работающих в агрессивных средах.

Электроизоляционная композиция // 2231148

Изобретение относится к кабельной технике, а именно к не содержащим галогенов полимерным композициям для изоляции и оболочек кабелей. .

Электрический провод или кабель, имеющий изоляцию, и способ его изготовления // 2231147

Изобретение относится к изоляции для электрических проводов или кабелей. .

Электроизоляционная композиция // 2230382

Изобретение относится к кабельной промышленности, а именно к композициям для изготовления изоляции различных марок кабелей для электротехники, нефтедобычи и других отраслей.

Изолирующий состав для кабелей связи // 2220467

Гидрофобный заполнитель // 2208854

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к кабельной технике, а именно к составам гидрофобных заполнителей кабелей, преимущественно кабелей связи и сигнально-блокировочных.

Электроизоляционная композиция // 2195729

Изобретение относится к кабельной промышленности, а именно к электроизоляционным композициям, предназначенным для изоляции и оболочек кабелей и проводов, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности.

Композиция для электрических кабелей // 2191439

Изобретение относится к электротехнике, в частности к сшиваемым пероксидам композиции полимера этилена для изготовления изоляционного слоя электрического кабеля.

Электроизоляционная композиция // 2166217

Изобретение относится к кабельной технике, а именно к электроизоляционным полимерным композициям. .

Электроизоляционная полимерная композиция и электрический провод или кабель с покрытием из такой композиции // 2262145

Электроизоляционная композиция // 2271589

Изобретение относится к кабельной промышленности, в частности к электроизоляционным композициям, предназначенным для изоляции и оболочек кабелей и проводов, общепромышленного назначения с целью уменьшения числа пожаров по причине загорания кабельных изделий

Электроизоляционная композиция // 2272330

Изобретение относится к кабельной промышленности, в частности к электроизоляционным композициям, предназначенным для изоляции и оболочек кабелей и проводов, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности

Кабель с пенопластовой изоляцией, содержащей полимерный материал сверхвысокой степени разбухания экструдата // 2305873

Изобретение относится к электрическим элементам связи, в частности к кабелям, имеющим пенопластовую изоляцию, экструдированную вокруг провода; причем упомянутая изоляция содержит по меньшей мере один компонент, содержащий не более 20 вес.% полимера сверхвысокой степени разбухания экструдата, и предпочтительно около 15 вес.%

Стабилизированный материал и композиции для высоковольтной изоляции кабеля // 2318843

Изобретение относится к полиэтиленовой композиции для изоляции проводов и кабелей, обладающей улучшенным сопротивлением подвулканизации, и состоит из полиэтилена и ингибитора подвулканизации с температурой плавления под атмосферным давлением ниже 50°С, представляющего собой соединение формулы I, в которой R1 обозначает C1-С20 алкил или C1-С20алкил, который замещен фенилом, С2-С 20алкенил, С3-С20 алкинил, С5-С9циклоалкил, фенил или толил; R2 и R 3 каждый независимо друг от друга обозначает C 1-С20алкил или С1 -С20алкил, который замещен следующими радикалами: фенилом, одним или двумя гидроксилами, цианогруппой, формилом, ацетилом, -О-COR5; R5 обозначает C1-С20 алкил; С3-С20алкенил; С3-С20алкинил; С 5-С7циклоалкил или С 5-С7циклоалкил, который замещен гидроксилом; фенил, 4-хлорфенил, 2-метоксикарбонилфенил, п-толил, 1,3-бензтиазол-2-ил или -(CHR6)nCOOR 7 или -(CHR6)n CON R8R9, где n обозначает 1 или 2, R6 обозначает водородный атом или C1-С6алкил, R 7 обозначает С1-С 20алкил, С1-С20 алкил, прерываемый 1-5 атомами О или S, С5 -С7циклоалкил, фенил, бензил, толил, R 8 и R9 каждый обозначает водородный атом или C1-С6алкил; R4 обозначает водородный атом или метил и органический пероксид; где композицию можно экструдировать с минимумом предварительной сшивки, даже при достаточной скорости сшивания

Поливинилхлоридный кабельный пластикат пониженной горючести // 2321090

Изобретение относится к области электротехники, в частности к полимерным композициям на основе пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ) пониженной горючести, которые предназначены для изоляции внутренних и наружных оболочек проводов и кабелей

Электроизоляционная композиция // 2321911

Изобретение относится к кабельной технике, а именно к полимерным композициям на основе пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ) с пониженной горючестью и выделением дыма, применяемым для изготовления изоляции и оболочек кабельных изделий

Кабель со слоем покрытия, выполненным из отходов // 2327714

Изобретение относится к кабелю со слоем покрытия, сделанным из отходов

Уплотнительные материалы, содержащие диблочные сополимеры, и способы их создания // 2364966

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способу создания уплотнительного материала, типа смазочного материала, который включает в себя выбор диблочного сополимера из группы стирол-этилена/бутилена или стирол-этилена/пропилена и их комбинаций, и объединение диблочного сополимера с минеральным маслом при температуре обработки меньше, чем примерно температура стеклования стирольных зон

Электроизоляционная самозатухающая композиция // 2369931

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электроизоляционной самозатухающей композиции, которая может быть использована для изготовления изоляции кабелей и проводов различного назначения