Электроизоляционная самозатухающая композиция
Владельцы патента RU 2369931:
Открытое Акционерное Общество Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ВНИИ КП) (RU)
Закрытое Акционерное Общество "Торговый дом ВНИИ КП" (RU)
Изобретение относится к области электротехники, в частности к электроизоляционной самозатухающей композиции, которая может быть использована для изготовления изоляции кабелей и проводов различного назначения. Композиция содержит, в мас.%, органическое галогеносодержащее соединение 5,3÷14,3, трехокись сурьмы 2,2÷5,7, стеарат кальция 0,1÷0,4, винилтриметолсилан или винилтриэтоксисилан 1,0÷3,0, органическую перекись 0,1÷0,4, тетра-бис-метилен-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат 0,05÷0,3, бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидроксифенил]-1-оксопропил]гидразид 0,1÷0,5, гомо- или сополимер олефинов - остальное. Техническим результатом изобретения является высокая стойкость композиции к термоокислительному старению при контакте с медью, а также высокие физико-механические характеристики изоляционного материала из нее при изготовлении кабельных изделий. 2 табл.
Изобретение относится к области электротехники, а именно к кабельной технике, и может быть использовано для изготовления изоляции и оболочки кабелей и проводов различного назначения, таких как силовые, контрольные, судовые, сигнально-блокировочные кабели, самонесущие воздушные провода.
Известны кабели пониженной горючести, в которых изоляция и оболочка выполнена из поливинилхлоридных композиций (Д.С.Бачелис и др. Электрические кабели, провода и шнуры, Справочник, М.-Л., Госэнергоиздат, 1963, с 188-189).
Указанные материалы обладают удовлетворительными механическими и диэлектрическими характеристиками, однако имеют существенный недостаток, заключающийся в том, что в условиях пожара из них выделяются токсичные коррозионно-активные газы, приводящие к отравлению людей, а также к выходу из строя электронной аппаратуры и другого оборудования.
С целью устранения этого недостатка разработаны ряд электроизоляционных материалов на основе гомо- или сополимеров олефинов, которые для придания им свойств самозатухания в качестве антипирена содержат тригидрат окиси алюминия (пат. США №3832326, кл. 260-42.29, 1974).
Эта композиция при горении не выделяет токсичных коррозионно-активных газов. Однако по горючести она не соответствует стандартным требованиям, а изоляция недостаточно стойка к термоокислительному старению при контакте с медной жилой или экраном.
Известна также электроизоляционная композиция на основе полиолефинов, содержащая для придания ей свойств самозатухания смесь галогенсодержащих соединений с трехокисью сурьмы (авторское свидетельство СССР №374338, кл. С08L 23/06, 1973).
Недостатком этой композиции является низкое относительное удлинение при разрыве, что затрудняет переработку композиции и ограничивает возможности применения изделий из нее.
Наиболее близкой из числа известных к предлагаемой по совокупности признаков является электроизоляционная самозатухающая композиция, содержащая (мас.%): гомо- или сополимер олефинов 63,9-87,3, органическое галогенсодержащее соединение 5-16, органический тиофосфат 1-20, трехокись сурьмы 3-16, термостабилизатор 0,1-0,3 (автоское свидетельство СССР 604859, кл. С08L 23/6, 1978).
Однако известная композиция имеет недостаточно высокие физико-механические характеристики и низкую стойкость к термоокислительному старению при контакте с медью.
Поставленная задача состояла в разработке электроизоляционной самозатухающей композиции, обладающей высокими физико-механическими характеристиками в сочетании со стойкостью к действию ионов меди в условиях термического старения, негорючестью (класс ПВ-1) и способностью сшиваться с помощью силанов. Технический результат достигается тем, что электроизоляционная самозатухающая композиция, содержащая гомо- или сополимер олефинов, термостабилизатор, органическое галогенсодержащее соединение, трехокись сурьмы, дополнительно содержит органосилан и органическую перекись, а в качестве термостабилизатора тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат) и бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидроксифенил]-1-оксопропил]гидразид при следующем соотношении компонентов:
| Органическое галогенсодержащее соединение | 5,3-14,3 |
| Трехокись сурьмы | 2,2-5,7 |
| Стеарат кальция | 0,1-0,4 |
| Винилтриметосксисилан или винилтриэтоксисилан | 1,0-3,0 |
| Органическая перекись | 0,1-0,4 |
| Тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил- | |
| -4-гидроксифенил)пропионат | 0,05-0,3 |
| бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)- | |
| -4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4- | |
| -гидроксифенил]-1-оксопропил]гидразид | 0,1-0,5 |
| Гомо- или сополимер олефинов | остальное |
Согласно изобретению в качестве полимерной основы композиция может содержать полиэтилен низкой и высокой плотности, полипропилен, сополимер этилена и пропилена с содержанием пропилена (1-12) мас.%, сополимер этилена и винил-ацетата с содержанием винилацета (3-25) мас.%. Указанные полимеры выпускаются в промышленности.
В качестве галогенсодержащего органического соединения могут быть использованы различные алифатические и ароматические хлор- и бромзамещенные соединения, в частности хлорированный парафин, декабромдифенилоксид, гекса-бромбензол, октабромдифенил и др. В качестве термостабилизатора композиция содержит выпускаемые в промышленности продукты: тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат) - Ирганокс 1010 и бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидроксифенил]-1-оксопропил]гидразид - Ирганокс MD 1024 или Lowinox MD 24.
Предлагаемая электроизоляционная композиция перерабатывается на типовом оборудовании по традиционной технологии для этого вида композиций.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующим примером, иллюстрирующим, но не ограничивающим изобретение.
Пример
Композицию получают путем перемешивания компонентов в смесителе при температуре ниже температуры разложения органической перекиси, но не выше температуры плавления полиэтилена, полученную однородную смесь экструдируют в виде стренг, охлаждают и гранулируют. Композицию в виде гранул вальцуют или экструдируют, а затем прессуют пластины.
В таблице 1 приведены рецептуры исследованных композиций. Для сравнения приведен состав известной композиции.
| Таблица 1 | ||||
| Компоненты, мас.% | Пример | |||
| №1 | №2 | №3 | №4 (известная) | |
| Полиэтилен | 88,2 | 81,0 | 77,05 | 76,9 |
| Декабромдифенилоксид | 5,3 | 9,8 | 14,3 | - |
| Хлорированный парафин | - | - | - | 9,0 |
| Трехокись сурьмы | 3,0 | 7,0 | 5,0 | 9,0 |
| Стеарат кальция | 0,1 | 0,25 | 0,4 | - |
| Органический тиофосфат | - | - | - | 5,0 |
| Винилтриметоксисилан | 2,5 | 1,0 | 3,0 | - |
| Органическая перекись - перекись дикумила | 0,3 | 0,4 | 0,1 | - |
| Тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат) - Ирганокс 1010 | 0,1 | 0,3 | 0,05 | - |
| Бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидроксифенил]-1-оксопропил]гидразид - Ирганокс MD 1024 или Lowinox MD 24 | 0,5 | 0,25 | 0,1 | - |
| Нонокс WSP | - | - | - | 0,1 |
Результаты испытаний композиций представлены в таблице 2:
| Таблица 2 | ||||
| Наименование параметров | Композиции | |||
| №1 | №2 | №3 | №4 (известная) | |
| 1. Прочность при растяжении, МПа | 14,2 | 13,8 | 13,2 | 12,0 |
| 2. Относительное удлинение при разрыве, % | 650 | 610 | 690 | 500 |
| 3. Класс горючести | ПВ-1 | ПВ-1 | ПВ-1 | ПВ-2 |
| 4. Стойкость к действию ионов меди при температуре 150°С, ч | >2000 | >2000 | >2000 | 500 |
| 5, Показатель текучести расплава, г/10 мин | 0,7 | 0,2 | 0,4 | 1 |
Как следует из представленных данных, предлагаемая композиция по сравнению с известной имеет лучшие физико-механические характеристики: более высокие показатели по относительному удлинению при разрыве и прочности при растяжении, что позволит улучшить условия переработки композиции и повысить эластичные и прочностные свойства получаемых материалов.
Кроме того, предлагаемая композиция имеет более высокую стойкость к действию ионов меди при температуре 150°С, что позволит повысить ресурс работы кабельных изделий с изоляцией (оболочкой) из этой композиции.
Также предлагаемая композиция имеет более высокий класс горючести (ПВ-1), что свидетельствует о более высокой степени огнестойкости по сравнению с известной композицией.
Предлагаемая композиция также способна сшиваться с помощью силана для получения силанольносшиваемой изоляции (оболочки) кабельных изделий.
Электроизоляционная самозатухающая композиция, содержащая гомо- или сополимер олефинов, органическое галогенсодержащее соединение, трехокись сурьмы, термостабилизатор, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит стеарат кальция, винилтриметоксисилан и органическую перекись, а в качестве термостабилизатора тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат) и бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидроксифенил]-1-оксопропил]гидразид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| органическое галогенсодержащее соединение | 5,3÷14,3 |
| трехокись сурьмы | 2,2÷5,7 |
| стеарат кальция | 0,1÷0,4 |
| винилтриметосксисилан или винилтриэтоксисилан | 1,0÷3,0 |
| органическая перекись | 0,1÷0,4 |
| тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил | |
| -4-гидроксифенил)пропионат) | 0,05÷0,3 |
| бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)- | |
| 4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4- | |
| гидроксифенил]-1-оксопропил]гидразид | 0,1÷0,5 |
| гомо- или сополимер олефинов | остальное |
