Электропроводящая полимерная композиция

Авторы патента:

H01B1/22 - Кабели; проводники; изоляторы; выбор материалов для получения требуемых характеристик электрической проводимости, изоляции и диэлектрической постоянной (выбор материалов для получения магнитных свойств H01F 1/00; волноводы H01P; прокладка кабелей и проводка линий электропередачи или объединенных электрических и оптических кабелей или линий электропередачи H02G)

C08L23/02 - не модифицированных путем последующей химической обработки

C08K3/22 - металлов

C08K3/04 - углерод

Владельцы патента RU 2614145:

Акционерное общество "Лидер-Компаунд" (RU)

Изобретение относится к электропроводящей композиции, обладающей свойствами пониженной горючести, которая может быть использована в кабельной технике для производства контрольного электропроводящего слоя по оболочке силовых кабелей среднего и высокого напряжения. Композиция содержит полиолефин, технический углерод с удельным объемным сопротивлением при содержании в полимерной основе ρ=10±6 Ом⋅см, технический углерод с удельным объемным сопротивлением при содержании в полимере ρ=5±3 Ом⋅см, 4,4'-тиабис(6-трет-бутил-м-крезол), тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат), бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидроксифенил]-1-оксопропил]гидразид, стеарат цинка, полиэтиленовый воск и гидроокись магния. Композиция по изобретению обеспечивает сохранение механических и электрофизических характеристик электропроводящего покрытия, а также высокую механическую прочность и низкую горючесть. 2 табл., 5 пр.

Изобретение относится к кабельной технике и может быть использовано для производства электропроводящего компаунда, обладающего свойствами пониженной горючести для контрольного электропроводящего слоя по оболочке силовых кабелей среднего и высокого напряжения.

Конструкция силовых кабелей предусматривает наличие электропроводящего слоя, нанесенного по оболочке кабеля и предназначенного для проверки целостности оболочки после прокладки. Данный слой должен обладать пониженной горючестью.

Для контроля за целостностью проложенного кабеля поверх его оболочки накладывается электропроводящий слой. В случае прокладки кабеля, не распространяющего горения, необходимо использовать электропроводящую композицию, обладающую пониженной горючестью.

Из области техники известны электропроводящие композиции на основе полиолефина и технического углерода, используемые для контроля целостности кабеля.

Известна сшивающаяся электроизоляционная композиция (патент РФ №2440633. «Электроизоляционная сшивающаяся композиция». Опубл. 20.01.2012), включающая полиолефин, винилтриметоксисилан или винилтриэтоксисилан, органическую перекись и катализатор сшивки, содержащая синергисты - тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат, бензо-пропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диме-тиэтил)-4-гидроксифенил]-1-оксопропил] гидразид и поли-[[6-[(1,1,3,3-тетраметил-4-пиперидинил)имино]-1,6-гександиил[(2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинил)имино]]) при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Винилтриметоксисилан 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
Поли-[[6-[(1,1,3,3-тетраметил-4-пиперидинил)имино]
-1,6-гександиил[(2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинил)
имино]])	0,1-5,0
Катализатор сшивки	0,05-1,0
Полиолефин	остальное

К недостаткам известной сшивающейся электроизоляционной композиции следует отнести недостаточную стойкость к воздействию пламени, поддержанию и распространению горения. При этом достигаемые механические характеристики, а также характеристики электропроводности, являются удовлетворительными.

Наиболее близким к предлагаемой композиции является электропроводящая пероксидносшиваемая композиция (патент РФ №2500047. «Электропроводящая пероксидносшиваемая композиция». Опубл. 27.11.2013), включающая полиолефин, бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидроксифенил]-1-оксопропил]гидразид, тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат), органическую перекись, которая дополнительно содержит электропроводящий технический углерод с удельным объемным сопротивлением при содержании в полимере ρ=10±6 Ом⋅см, технический углерод с удельным объемным сопротивлением при содержании в полимере ρ=5±3 Ом⋅см, 4,4'-тиабис(6-трет-бутил-м-крезол), стеарат цинка, полиэтиленовый воск, мас. %:

Полиолефин	49-62
Технический углерод с удельным объемным сопротивлением при
содержании в полимере ρ=10±6 Ом⋅см	29-34
Технический углерод с удельным объемным сопротивлением при
содержании в полимере ρ=5±3 Ом⋅см	2,5-5
4,4'-тиабис(6-трет-бутил-м-крезол)	0,05-0,25
Тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-
гидроксифенил)пропионат)	0,05-0,20
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
Стеарат цинка	0,15-1,0
Органическая перекись	0,2-1,9
Полиэтиленовый воск	3-9

Основным недостатком известных электропроводящих пероксидносшиваемых композиций является повышенная горючесть, обусловленная применяемой полимерной основой и отсутствием в составе антипиренов, усиливаемая наличием сшивающего агента (органической перекиси).

Соответственно, известная электропроводящая пероксидносшиваемая композиция для наложения проводящего экрана кабеля удовлетворяет требованиям по механическим характеристикам (прочность и удлинение на разрыв), но не удовлетворяет требованиям пониженной горючести, а также по наличию сшивающего агента (органической перекиси).

Следует отметить, что требования к качеству полупроводящих экранов силовых кабелей достаточно высокие. Такие же требования распространяются и на описываемый материал. Концентрация и размеры поверхностных дефектов в композициях для экранов должны быть минимальны, а материал должен иметь повышенную физическую чистоту и тепловую устойчивость, а также высокую механическую прочность и низкую горючесть.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение качества электропроводящей полимерной композиции для экранов силовых кабелей среднего и высокого напряжения, как с точки зрения электрофизических характеристик электропроводящих покрытий, так и с точки зрения снижения горючих свойств, путем исключения инициаторов сшивки и снижения горючести за счет введения в состав антипиренов. В целом, предлагаемое изобретение обеспечивает повышение эксплуатационных свойств силовых кабелей высокого напряжения.

Поставленная задача достигается тем, что в электропроводящую полимерную композицию для экранов силовых кабелей высокого напряжения, включающую полиолефин, технический углерод с удельным объемным сопротивлением при содержании в полимерной основе ρ=10±6 Ом⋅см, технический углерод с удельным объемным сопротивлением при содержании в полимере ρ=5±3 Ом⋅см, 4,4'-тиабис(6-трет-бутил-м-крезол), тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат), бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидроксифенил]-1-оксопропил]гидразид, стеарат цинка, полиэтиленовый воск, дополнительно введена гидроокись магния, при следующем содержании компонентов, мас. %:

Полиолефин	36-51
Технический углерод с удельным объемным сопротивлением при	22-29
содержании в полимере ρ=10±6 Ом⋅см
Технический углерод с удельным объемным сопротивлением при	3-5
содержании в полимере ρ=5±3 Ом⋅см
4,4'-тиабис(6-трет-бутил-м-крезол)	0,1-0,25
Тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-
гидроксифенил)пропионат)	0,05-0,15
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
Стеарат цинка	0,2-1,0
Полиэтиленовый воск	10-13
Гидроокись магния	7-25

Отличительным признаком является введение в электропроводящую полимерную композицию для экранов силовых кабелей среднего и высокого напряжения на стадии смешивания гидроокиси магния и исключения из композиции органической перекиси, которая значительно усиливает способность материала к поддержанию и распространению пламени, а также определения оптимальных вариантов соотношений ингредиентов, входящих в состав композиции, обеспечивающих максимально возможное сохранение механических и электрофизических характеристик электропроводящего покрытия.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующим примерами, которые представлены в таблице 1.

Образцы 2-5. В Z-образные смесители согласно указанной рецептуре загружаются необходимые материалы, где осуществляется плавление и первичная гомогенизация предложенной рецептуры за счет разогрева и перемешивания сырья. Далее получаемая пластичная масса поступает в приемный бункер экструдера. В экструдере при вращении шнека и работе электронагревателей происходит дальнейший разогрев и гомогенизация расплава, после чего пластичная масса проходит наборы фильтрующих металлических сеток. При выдавливании массы через решетчатую матрицу, установленную в головке экструдера, происходит гранулирование (резка в водной среде), после чего гранулы пневмотранспортом по трубам подаются в осушитель.

Указанные диапазоны содержания компонентов в электропроводящей полимерной композиции для электропроводящего контрольного слоя силовых кабелей высокого напряжения следует признать оптимальными. Именно в этих пределах достигается наилучшее качество композиции, как с точки зрения физических свойств, так и с точки зрения их стабильности и воспроизводимости.

При составлении рецептуры электропроводящей полимерной композиции ниже предела заявленной не обеспечивается пониженная горючесть композиции, а при составлении вышезаявленного предела существенно снижаются механические свойства.

В таблице 2 приведены технические параметры предлагаемых примеров электропроводящей полимерной композиции для экранов силовых кабелей высокого напряжения, такие как прочность при разрыве, относительное удлинение при разрыве, удельное объемное сопротивление, плотность, время горения по выносу из открытого пламени и содержание влаги.

Как можно видеть в таблице 2, при увеличении содержания гидроокиси магния свыше предложенных в рецептуре данного изобретения границ отмечается заметное ухудшение механических характеристик.

Огнестойкость (устойчивость к горению) определяли по ГОСТ 28157-89, который соответствует международному стандарту UL94. Стандарты ГОСТ 28157-89 и UL94 имеют три шкалы горючести материалов: ПВО (V0), ПВ1 (V1), ПВ2 (V2).

По сравнению с аналогами предлагаемая композиция обладает достаточными механическими свойствами и достаточным значением удельного объемного сопротивления, а также обеспечивает стабильность параметров по горению за счет введения гидроокиси магния и исключения из композиции органической перекиси, что в целом позволяет значительно повысить эксплуатационные свойства силовых кабелей высокого напряжения.

Предлагаемая электропроводящая полимерная композиция для электропроводящего контрольного слоя силовых кабелей среднего и высокого напряжения пригодна к переработке на существующих производственных линиях кабельных заводов и является технологичной и недорогой.

В целом использование предлагаемой электропроводящей полимерной композиции для контрольного электропроводящего слоя силовых кабелей среднего и высокого напряжения позволит повысить надежность электросетей, снизить стоимость их содержания и обслуживания.

Электропроводящая полимерная композиция, включающую полиолефин, технический углерод с удельным объемным сопротивлением при содержании в полимере ρ=10±6 Ом⋅см, технический углерод с удельным объемным сопротивлением при содержании в полимере ρ=5±3 Ом⋅см, 4,4'-тиабис(6-трет-бутил-м-крезол), тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат), бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидроксифенил]-1-оксопропил]гидразид, стеарат цинка, полиэтиленовый воск, отличающаяся тем, что в нее дополнительна введена гидроокись магния, при следующем содержании компонентов, мас.%:

Полиолефин	36-51
Технический углерод с удельным объемным сопротивлением при	22-29
содержании в полимере ρ=10±6 Ом⋅см
Технический углерод с удельным объемным сопротивлением при	3-5
содержании в полимере ρ=5±3 Ом⋅см
4,4'-тиабис(6-трет-бутил-м-крезол)	0,1-0,25
Тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-
гидроксифенил)пропионат)	0,05-0,15
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
Стеарат цинка	0,2-1,0
Полиэтиленовый воск	10-13
Гидроокись магния	7-25

Изобретение относится к производству 3D-печатных электропроводящих материалов, таких как механосенсоры, приборы емкостного обнаружения, автоматизированные динамичные механизмы.

Способ получения пастообразного состава на основе проводящих углеродных наполнителей // 2611508

Настоящее изобретение касается пастообразного состава, содержащего проводящие углеродные наполнители, способа получения ее, а также применения ее для получения тонких проводящих пленок, красок или покрытий, в частности для изготовления Li-ионных батарей или суперконденсаторов, или для получения проводящих композиционных материалов.

Способ получения полианилина, допированного металлом // 2606231

Изобретение относится к способу получения полианилина, допированного металлом, который может быть использован в электронной технике для изготовления датчиков газовых сред, электродов конденсаторов и т.д.

Проводящий облицовочный материал для композитных структур // 2605131

Изобретение относится к многослойным материалам для защиты от разряда молнии (ЗРМ) и/или защиты от электромагнитных помех (ЭМП) и касается электропроводящего облицовочного материала для композитных структур.

Стабильные дисперсии монокристаллических наночастиц серебра // 2593311

Группа изобретений относится к получению концентрированной дисперсии наночастиц серебра. Дисперсия наночастиц серебра включает первый растворитель, находящиеся в упомянутом растворителе наночастицы серебра и по меньшей мере один диспергатор.

Электропроводящая композиция // 2579115

Изобретение относится к электропроводящим полимерным композициям и может быть использовано в качестве электропроводного материала при изготовлении труб, прутков, пленок и т.д.

Полимеры бензодитиофена и их применение в качестве органических полупроводников // 2575852

Изобретение относится к новому полимеру бензодитиофена, способу его получения, к полимерной смеси и составу, используемым в качестве полупроводников в органических электронных устройствах, к применению полимера, а также к оптическому, электрооптическому или электронному компоненту или устройству.

Графеновый электропровод и способ его изготовления (варианты) // 2574528

Изобретение относится к области электрической техники, в частности безметаллическому электрическому проводнику и способам его получения, и может быть использовано в различных областях техники.

Материал для приема физиологических сигналов // 2566298

Настоящее изобретение относится к материалу, который содержит, по меньшей мере, эластичную и электропроводящую область, интегрированную непосредственно в материал, к способу для получения материала, а также к использованию кремнекаучука, снабженного электропроводящим материалом для получения материала согласно изобретению, и также относится к устройству, содержащему материал, а также к предмету одежды, содержащему такое устройство.

Электротехническое изделие, изготовленное из токопроводящего композиционного материала, и способ его изготовления // 2566247

Изобретение относится к изготовлению электротехнических изделий из композиционного материала. Электротехническое изделие изготовлено из токопроводящего композиционного материала формованием методом холодного прессования, при этом токопроводящий композиционный материал содержит 40÷55 мас.% порошка естественного графита, 30÷15 мас.% связующего на основе новолачной смолы, 30 мас.% медного порошка и дополнительно поливинилацетат в качестве пластификатора в количестве 9÷35 мас.% от суммарной массы порошкообразных компонентов.

Самоэмульгируемые полиолефиновые композиции // 2610439

Изобретение относится к самоэмульгируемым полиолефиновым композициям, в частности к самоэмульгируемым полиизобутеновым композициям, и их применению. Эмульсия содержит от 5 до 90 мас.% полиолефина, от 5 до 90 мас.% полимерного эмульгатора Px и от 5 до 40 мас.% поверхностно-активного вещества Sx, причем массовое отношение полиолефина к Px и Sx находится в интервале от 4:1 до 1:3 и массовое отношение Pх к Sx выше 1.25.

Полимерная композиция // 2600048

Изобретение относится к полимерным композициям на основе полибутилентерефталата (ПБТ) с повышенной стойкостью к жидким агрессивным средам полимерного композиционного материала и может быть применено при создании качественных конструкционных изделий, а также в автомобилестроении, строительной и других отраслях промышленности.

Материал для изготовления светокорректирующей полимерной пленки // 2599583

Изобретение относится к материалу для изготовления светокорректирующей полимерной пленки, которая может найти широкое применение в качестве светопреобразующего материала.

Полимерная нанокомпозиция для эффективной защиты от уф-излучения // 2596041

Изобретение относится к полимерным нанокомпозициям, предназначенным для получения пленочных материалов, защищающих от УФ-излучения и фотохимического старения. Композиция содержит полиолефин или сополимер олефина и УФ-абсорбер.

Эластомерные композиции и их применение в изделиях // 2589714

Изобретение относится к термопластичным эластомерным композициям, которые обладают воздухонепроницаемостью. Причем динамически вулканизированный расплав содержит по меньший мере один эластомер, содержащий звенья, образованные из изобутилена, по меньшей мере одну термопластичную смолу и от 2 до 30 ЧПК функционализированного ангидридом олигомера, привитого к термопластичной смоле.

Антивибрационная резиновая композиция, сшитая антивибрационная резиновая композиция и антивибрационная резина // 2579577

Изобретение относится к виброизоляционной резиновой композиции и сшитой виброизоляционной резиновой композиции. Виброизоляционная резиновая композиция включает: каучуковый компонент, имеющий сополимер сопряженное диеновое соединение/несопряженный олефин, и полимер на основе несопряженного диена; в качестве вулканизирующего агента - бисмалеимидное соединение.

Полимерная композиция для изготовления проводов и кабелей, обладающая преимущественными электрическими свойствами // 2579146

Изобретение относится к применению невулканизируемой полимерной композиции в изолирующем слое силового кабеля постоянного тока, к силовому кабелю постоянного тока и способу его получения.

Способ создания хрупкого слоя в образце из полиолефина в испытаниях полиолефина на стойкость к быстрому распространению трещины // 2574735

Изобретение относится к области экспериментального определения температуры хрупко-вязкого перехода при распространении быстрой трещины в образцах материалов, на основе полиолефинов при их испытании на растяжение в исследуемом интервале температур и предназначено для использования при создании однородного хрупкого слоя на поверхности образца, действующего в качестве инициатора трещины.

Полимерная композиция для изготовления проводов и кабелей, обладающая преимущественными электрическими свойствами // 2571663

Изобретение относится к полимерной композиции с улучшенными электрическими свойствами при постоянном токе, к применению композиции для получения слоя силового кабеля и к силовому кабелю.

Эмульсии полиизобутенов, вещество и способ // 2569366

Изобретение относится к эмульсии, способу ее получения и применению. Эмульсия содержит от 2 до 75 мас.% полиолефина, от 0,05 до 40 мас.% полимера Px, представляющего собой соединение формулы , где R = H, метил, R′=H, метил, n=от 2 до 100, X=O-, OH, OR, NH2 и их соли, Y=O-, OH, OR, NH2 и их соли, и воду в количестве от 10 до 97,95 мас.%, в пересчете на общую массу эмульсии.

Способ создания плёночного люминофора на основе акрилового полимера // 2612705

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано при изготовлении светодиодов, используемых в лампах дневного света, светильниках, автомобильных фарах, архитектурном, дизайнерском или тепличном освещении.