Электроизоляционная композиция


 


Владельцы патента RU 2440632:

Общество с ограниченной ответственностью "Инвент" (RU)

Изобретение относится к кабельной техники, а именно к полимерным композициям на основе пластифицированного поливинилхлорида, применяемым для изготовления изоляции и оболочек кабельных изделий. Композиция содержит, мас.ч.: суспензионный поливинилхлорид 100, бутадиен-нитрильный каучук с содержанием акрилонитрила от 15 до 40 мас.% 10-30, гидрооксид магния 20-40, сложноэфирный пластификатор 20-40, свинцовый стабилизатор 3-7, трехокись сурьмы 3-10, окись цинка 1,5-3, борная кислота 0,8-1, Агидол 20,5-2,5, Ирганокс 1010 0,1-0,5, стеарат кальция 0,5-1,5, производное стеариновой кислоты, выбранное из группы: этиленгликоль моно- и дистеарат, изооктилстеарат, этиленаминдистеарат, 12 - оксистеарамид 0,5-4. Композиция может дополнительно содержать 0,5-3 мас.ч. технического углерода. Техническим результатом изобретения является повышение физико-механических характеристик и стойкости к набуханию в нефтепродуктах при соответствии требований по уровню дымообразования в условиях горения и тления и выделения хлористого водорода. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к области электротехники, а именно кабельной техники, и может быть использовано для изготовления оболочек электрических кабелей и проводов, применяемых для внутренних и наружных соединений подвижного состава рельсового транспорта, городского электротранспорта и метрополитена и других областей применения в условиях повышенной пожаробезопасности при эксплуатации кабелей и проводов в диапазоне температур от минус 60 до плюс 70°С.

В последние десятилетия требования по нераспространению горения кабельных изделий и снижению выделения дыма постоянно повышаются. Имеется большое количество публикаций в части повышения пожаробезопасности различных композиций на основе ПВХ, в которых предусмотрен комплексный подход к данной проблеме, а именно одновременное использование антипиренов для уменьшения горючести, дымоподавителей - для снижения дымообразования. В качестве антипиренов наиболее часто применяют трехокись сурьмы, хлорпарафины. В качестве дымоподавителей обычно рекомендуют тригидрат окиси алюминия (гидроокись алюминия) и гидроокись магния, которые также являются и хорошими антипиренами (Копылов В.В. и др. Полимерные материалы с пониженной горючестью. М.: Химия, 1986, с.151-159.). Однако следует отметить, что за счет применения большого количества добавок, снижающих пожароопасность ПВХ-композиций, далеко не всегда удается сохранить высокие упруго-прочностные характеристики материала, в том числе в условиях воздействия агрессивных углеводородных сред и температуры.

Известна электроизоляционная композиция, содержащая, мас.ч.: суспензионный поливинилхлорид 100, сложноэфирный пластификатор 40-90, свинцовый стабилизатор 2-8, трехокись сурьмы 2-10, окись цинка 2-4, борная кислота 2-5, охру с содержанием Fe2O3 12-15 мас.% 10-70, стеарат кальция 1-3, дифенилолпропан 0,1-0,4. (Патент РФ №2321911, МПК H01В 3/44, опубл. 10.04.2008).

Композиция характеризуется высокой степенью негорючести и низким уровнем дымовыделения, однако из-за большой степени наполнения обладает низкой прочностью и эластичностью, а также недостаточно высокой стойкостью к различным нефтепродуктам в условиях повышенных (свыше 100°С) температур.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является электроизоляционная композиция, включающая мас.ч.: суспензионный поливинилхлорид 100, сложноэфирный пластификатор 40-80, свинцовый стабилизатор 3-7, карбонат кальция 30-500, тригидрат окиси алюминия 10-100, трехокись сурьмы 4-7,5, окись цинка 0,7-1,9, борную кислоту 0,4-0,6, ионол 0,1-0,6, дифенилолпропан 0,1-0,6. (Патент РФ №2195729, МПК Н01В 3/44, 27.12.2002 г.).

Указанная композиция удовлетворяет требованиям по уровню дымообразования в условиях горения и тления, и выделения хлористого водорода при горении.

Недостатками этой композиции являются недостаточно высокие физико-механические и технологические свойства, невысокая стойкость к углеводородам (масла, бензины, дизтопливо) при повышенных температурах, и, как следствие, ограниченный температурный диапазон эксплуатации материала, что снижает ресурс работы кабельных изделий и ограничивает области применения.

Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в разработке электроизоляционной композиции с высокими физико-механическими и технологическими свойствами, стойкостью к нефтепродуктам при повышенных температурах, а также расширение температурного диапазона эксплуатации материала при сохранении высокой степени негорючести и низкого уровня дымовыделения.

Поставленная техническая задача решается тем, что электроизоляционная композиция, содержащая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, свинцовый стабилизатор и антипирен-дымоподавитель, включающий трехокись сурьмы, окись цинка, борную кислоту, антиоксиданты, согласно предложенному изобретению, дополнительно содержит бутадиен-нитрильный каучук с содержанием акрилонитрила от 15 до 40 мас.%, гидрооксид магния, стеарат кальция, производное стеариновой кислоты, выбранное из группы, включающей этиленгликоль моно- и дистеарат, или изооктилстеарат, этиленаминдистеарат и 12-оксистеарамид, а в качестве антиоксидантов Агидол-2 и Ирганокс 1010. при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: Суспензионный поливинилхлорид - 100, бутадиен-нитрильный каучук с содержанием акрилонитрила от 15 до 40 мас.% - 10-30, гидрооксид магния - 20-40, сложноэфирный пластификатор - 20-40, свинцовый стабилизатор - 3-7, трехокись сурьмы - 3-10, окись цинка - 1,5-3, борная кислота - 0,8-1, Агидол 2 - 0,5-2,5, Ирганокс 1010 - 0,1-0,5, стеарат кальция - 0,5-1,5, производное стеариновой кислоты - 0,5-4. Композиция может дополнительно содержать 0,5-3 мас.ч. технического углерода.

Техническим результатом, достижение которого обеспечивается реализацией всей заявляемой совокупностью существенных признаков, является:

- повышенная огнестойкость композиции за счет заявленного сочетания в определенном соотношении компонентов;

- пониженная токсичность за счет снижения выделения хлористого водорода при горении и тлении

- стойкость к набуханию в нефтепродуктах,

- обеспечение высокого уровня физико-механических свойств предлагаемой композиции благодаря возможности использования в ней значительно меньшего количества наполнителей (порошкообразные компоненты композиции).

Предлагаемая композиция содержит следующие компоненты: суспензионный поливинилхлорид марки С-70 (ПВХ С-70) по ГОСТ 14332-78, известные сложноэфирные пластификаторы, такие как ди(2-этилгексил)фталат или диизононилфталат (ДИНФ) или диизодецилфталат (ДИДФ) и диоктиладипинат (ДОА) по ГОСТ 8728-77, известные свинцовые стабилизаторы, такие как трехосновной сульфат свинца (ТОСС) по ТУ 6-09-098-75, двухосновной фталат свинца (ДОФТС) по ТУ 6-09-098-76, трехокись сурьмы (Sb2O3) по ТУ 48-14-1-88, окись цинка (ZnO) по ТУ 48-7-17-82, борную кислоту (H3BO3) по ГОСТ 18704-78, антиоксиданты - 2,2'-метиленбис(4-метил-6-трет-бутилфенол) (Агидол-2) по ТУ 2492-433-05742686-98 с изм.1,2 и метилен-3-(3,5-дитрет-бутил-4-гидрокси-фенил-пропионат)тетраметана (Ирганокс 1010), производитель «СIBА», Швейцария, этиленгликоль моно- и дистеарат или изооктилстеарат или этиленаминдистеарат или 12-оксистеарамид, гидроксид магния (Mg(OH)2) по ТУ 2133-011-40705684-2005, бутадиен-нитрильный каучук с содержанием акрилонитрила от 15 до 40% мас. по ТУ 38.30313-2008 (например, БПКС-ЗЗАМ), стеарат кальция (CaSt2) по ТУ 2634-003-48602470-99, технический углерод выпускается по спецификации ООО«Омсктехуглелерод» марки У-76.

Сущность изобретения поясняется таблицами 1 и 2.

В таблице 1 приведены составы поливинилхлоридных композиций (1-8 по изобретению, 9-11 - сравнительные, 12 - прототип).

В таблице 2 приведены свойства поливинилхлоридных композиций (1-8 по изобретению, 9-11 - сравнительные, 12 - прототип).

Ниже приводится пример осуществления изобретения

Пример.

В лабораторный двухроторный смеситель «Бенбери», нагретый до 90°С, загружают все сыпучие компоненты в количествах, предусмотренных рецептурой (таблица 1): поливинилхлорид суспензионный, сложноэфирный пластификатор, свинцовый стабилизатор, трехокись сурьмы, окись цинка, борную кислоту, гидроксид магния, стеарат кальция, антиоксиданты и компонент из группы: этиленгликоль моно- и дистеарат, изооктилстеарат, этиленаминдистеарат и 12-оксистеарамид, перемешивают в течение 3-5 минут, вводят бутадиен-нитрильный каучук, перемешивают еще 5-8 минут при температуре 165°С.

Полученную смесь охлаждают до комнатной температуры и вальцуют при температуре 155-165°С в течение 4-7 минут. Из вальцованного полотна прессуют стандартные образцы для испытаний при температуре 160-170°С в течение 3 минут под давлением 120 кгс/см2.

Для определения основных физико-механических и реологических показателей композиций авторами проведены эксперименты. Физико-механические характеристики (прочность при растяжении и относительное удлинение при разрыве) определяют по ГОСТ 11262, показатель текучести расплава композиций по ГОСТ 11645.

Теплостойкость определяют в соответствии с ГОСТ 5960, кислородный индекс (КИ) определяют по ГОСТ 12.1.044, максимальную плотность дыма (Дм) в условиях горения и тления определяют по ГОСТ 24632, выделение хлористого водорода (ЛHCl%) определяют по ГОСТ Р МЭК 60754-1. Температуру хрупкости определяют по ГОСТ 5960, экспресс-методом. Стойкость к действию нефтепродуктов определяют по ГОСТ 5960 после выдержки образцов в трансформаторном масле (ГОСТ 10541) при 125°С в течение 70 часов и в дизельном топливе (ГОСТ 305) при 100°С в течение 24 часов.

Как следует из данных, представленных в таблице 2, предлагаемая электроизоляционная композиция имеет более высокие упруго-прочностные характеристики (прочность при растяжении выше на 30-50%, относительное удлинение при разрыве - на 50-60%); характеризуется более высокой (в 1,5-2 раза) текучестью расплава; обладает более высокой стойкостью к нефтепродуктам в условиях повышенных температур (степень сохранения эластических свойств в 3-4 раза выше); повышенной морозостойкостью (до минус 50°С) и стойкостью к действию высоких температур, чем известная, при равных показателях с ней по уровню дымообразования при горении и тлении и выделения хлористого водорода.

Использование компонентов вне заявляемых количеств или их смесей приводит к ухудшению характеристик композиций (9-11).

Таким образом, сочетание в определенном соотношении компонентов позволяет получить нужный комплекс огнестойкости, пониженной токсичности (за счет снижения выделения хлористого водорода при горении и тлении), стойкости к набуханию в нефтепродуктах, предлагаемой композиции. Благодаря возможности использования в ней значительно меньшего количества наполнителей (порошкообразные компоненты композиции) удалось достичь более высокого уровня ее физико-механических свойств. Указанный комплекс свойств композиции в конечном итоге позволяет улучшить характеристики кабельных изделий и обеспечить повышенный срок их службы.

Таблица 1
Состав поливинилхлоридных композиций
№ п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 прототип
1. Суспензионный поливинилхлорид 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
2. Сложноэфирный пластификатор ДОФ, ДИДФ 40 40 40 40 10 20 0 30 40 10 20 50
3. Сложноэфирный пластификатор ДОА 0 0 0 0 10 20 40 10 0 0 20 0
4. Свинцовый стабилизатор 7 6 6 6 3 3 6 5 4 6 4 4
5. Трехокись сурьмы 10 10 10 10 3 6 7 8 10 6 7 7
6. Окись цинка 3 3 3 3 1,5 3 3 3 3 3 3 1,9
7. Борная кислота 1 1 1 1 0,8 1 1 0,9 1 1 1 0,6
8. Гидроксид магния 40 40 40 40 20 30 35 25 40 50 10 0
9. 2,2'-метиленбис(4-метил-6-трет-бутилфенол) 2,5 2,5 2,5 2,5 0,5 1,5 2,5 2 2 2 2 0
10. Метилен-3-(3,5-дитрет-бутил-4-гидрокси-фенил-пропионат)тетраметан 0,5 0,5 0,5 0,5 0,1 0,5 0,5 0,3 0,5 0,5 0,5 0
11. Этиленгликоль моно- и дистеарат 4 0 0 0 0,5 1,5 2,5 3 5 5 5 0
12. Изооктилстеарат 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
13. Этиленаминдистеарат 0 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0
14. 12-оксистеарамид 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0
15. Стеарат кальция 1,5 1,5 1,5 1,5 0,2 1 0,5 1 1,5 1 1 0
16. Бутадиен-нитрильный каучук 30 30 30 30 10 20 30 25 30 30 5 0
17. Тригидрат окиси алюминия 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 60
18. Ионол 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,2
19. Дифенилолпропан 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3
20. Карбонат кальция (мел) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 40
Таблица 2
Свойства поливинилхлоридных композиций
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
п/п прототип
1. Прочность при растяжении, МПа 15 14 13 13 12 13 12 13 10 8 9 9
2. Относительное удлинение при разрыве, % 320 300 300 310 310 300 300 300 250 200 230 200
3. Показатель текучести расплава (190°С, 2,16 кг), г/10 мин 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,0 1,1 1,2 0,8 0,9 1,0 0,6
4. Стойкость к действию нефтепродуктов по сохранению относительного удлинения при разрыве после выдержки образцов в трансформаторном масле при 125°С - 70 час: 120 100 120 100 110 100 100 100 60 60 50 40
5. Стойкость к действию нефтепродуктов по сохранению относительного удлинения при разрыве после выдержки образцов в дизтопливе при 100°С - 24 час: 100 90 100 95 100 90 95 95 50 50 50 30
6. Теплостойкость по сохранению относительного удлинения при разрыве после выдержки образцов на воздухе при 100°С - 168 час: 120 100 100 100 100 95 98 100 80 70 80 83
7. Температура хрупкости, °С -45 -45 -45 -45 -45 -48 -50 -48 -40 -40 -42 -40
8. КИ, % 33,0 32,2 33,0 33,4 33,0 32,3 32,5 32,1 30,5 31,0 29,5 33,0
9. ДМ - горение 200 202 201 200 203 208 205 207 209 208 210 205
10. Дм - тление 180 181 178 182 179 180 181 179 188 186 190 180
11. ЛHCl% 8,9 9.0 9,0 9,0 9,1 8,9 9,0 8,9 9,4 9,3 9,8 9,1

1. Электроизоляционная композиция, содержащая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, свинцовый стабилизатор и антипирен-дымоподавитель, включающий трехокись сурьмы, окись цинка, борную кислоту, антиоксиданты, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит бутадиен-нитрильный каучук с содержанием акрилонитрила от 15 до 40 мас.%, гидрооксид магния, стеарат кальция, производное стеариновой кислоты, выбранное из группы, включающей этиленгликоль моно- и дистеарат, или изооктилстеарат, этиленаминдистеарат и 12-оксистеарамид, а в качестве антиоксидантов Агидол-2 и Ирганокс 1010 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Суспензионный поливинилхлорид 100
Бутадиен-нитрильный каучук с содержанием
акрилонитрила от 15 до 40 мас.% 10-30
Гидрооксид магния 20-40
Сложноэфирный пластификатор 20-40
Свинцовый стабилизатор 3-7
Трехокись сурьмы 3-10
Окись цинка 1,5-3
Борная кислота 0,8-1
Агидол 2 0,5-2,5
Ирганокс 1010 0,1-0,5
Стеарат кальция 0,5-1,5,
Производное стеариновой кислоты 0,5-4,2.

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит 0,5-3 мас.ч. технического углерода.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к этилен/тетрафторэтиленовому сополимеру, способу его получения, продукту, сформованному из такого сополимера, и кабелю, полученному нанесением на проволочный сердечник покрытия из этилен/тетрафторэтиленового сополимера.
Изобретение относится к кабельной промышленности, в частности к электроизоляционным композициям, предназначенным для изоляции и оболочек кабелей и проводов общепромышленного назначения.

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

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

Изобретение относится к силовому кабелю, включающему в себя электрический проводник и экструдированное защитное покрытие, включающее термопластичный полимерный материал в смеси с диэлектрической жидкостью, где термопластичный полимерный материал включает в себя: (а) по меньшей мере 75% масс., относительно общей массы термопластичного полимерного материала, по меньшей мере одного сополимера по меньшей мере двух а-олефиновых сомономеров, причем указанный сополимер имеет энтальпию плавления, меньшую чем 25 Дж/г; и (b) количество, равное или меньшее чем 25% масс., относительно общей массы термопластичного полимерного материала, по меньшей мере одного гомополимера пропилена или сополимера пропилена с по меньшей мере одним а-олефином, причем, по меньшей мере, один гомополимер пропилена или сополимер пропилена имеет энтальпию плавления, превышающую 25 Дж/г, и температуру плавления, превышающую 130°С.
Изобретение относится к области электротехники, в частности к электроизоляционной самозатухающей композиции, которая может быть использована для изготовления изоляции кабелей и проводов различного назначения.
Изобретение относится к кабельной технике и может быть использовано при производстве изоляции оболочек кабельных изделий
Изобретение относится к электроизоляционным композитным материалам для использования в кабельной промышленности, обладающим повышенной прочностью и относительным удлинением при разрыве, а также пониженной горючестью и низкой токсичностью за счет отсутствия в составе галогенсодержащих соединений, что является техническим результатом предложенного изобретения

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

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

Изобретение относится к гетерофазной полипропиленовой смоле, относится к способу получения такой полипропиленовой смолы и ее использованию для производства изделий, в частности в качестве материала для производства изоляционного и полупроводникового слоев силовых кабелей

Изобретение относится к кабельной технике, а именно полимерным композициям на основе пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ) с пониженной горючестью, выделением дыма в условиях горения и тления и хлористого водорода при горении, предназначенным для изоляции внутренних и наружных оболочек проводов и кабелей, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности. Электроизоляционная композиция включает суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, свинцовый стабилизатор, карбонат кальция, тригидрат окиси алюминия или магния гидроксид, трехокись сурьмы, стеарат кальция, окись цинка, борат цинка, бромсодержащий антипирен, борную кислоту, дифенилолпропан. Изобретение позволяет повысить пожаробезопасность проводов и кабелей, снизить дымовыделение при тлении и горении и обеспечить низкую горючесть. 1 табл., 15 пр.
Изобретение относится к области электротехники, а именно к кабельной технике и, в частности, к 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. Электроизоляционная композиция содержит суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор - диоктилфталат, трикрезилфосфат, мел, сажу, стабилизатор - меламин, антипирены - гидроксид магния и полифосфат аммония, дымопоглотитель - хлорированные парафины, смазочный агент - кальция стеарат, антиоксидант - дифенилолпропан и наполнитель - органоглину, представляющую собой продукт модификации монтмориллонита месторождения Герпегеж Кабардино-Балкарской республики катионнобменной емкостью 95 мг-экв/100 г глины мочевиной, в количестве 10% от массы монтмориллонита. Технический результат изобретения состоит в получении композиции, характеризующейся высокой степенью негорючести и пониженным выделением дыма при горении. 2 табл.
Изобретение относится к области электротехники, а именно к кабельной технике, и может быть использовано для экранов силовых кабелей среднего напряжения, до 35 кВ. Повышение физико-механических свойств кабельных изделий, изготовленных с использованием предложенной композиции, а также ее технологичности и стабильности, является техническим результатом изобретения. Предложенная электропроводящая пероксидносшиваемая композиция содержит, в масс.%: полиолефин 49-62, бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидроксифенил]-1-оксопропил] гидразид -0,05-0,20, тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил) пропионат)-0,05-0,20, органическую перекись-0,2-1,9, электропроводящий технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ=10±6 Ом*см - 29-34, технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ=5±3 Ом*см - 2,5-5, 4,4'-тиабис(6-трет-бутил-м-крезол) - 0,05-0,25, стеарат цинка - 0,15-1,0, полиэтиленовый воск - 3-9. Композиция указанного состава не подвергается существенному термоокислительному старению и преждевременной сшивке при наложении, а изделия из нее имеют гладкую поверхность. 2 табл.
Наверх