Электроизоляционная композиция

Авторы патента:

Кислов Игорь Александрович (UA)

Домнич Игорь Константинович (UA)

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

C08K3/22 - металлов

Владельцы патента RU 2625323:

Общество с ограниченной ответственностью фирма "Проминвест Пластик" (UA)

Изобретение относится к кабельной промышленности, а именно к полимерным электроизоляционным композициям, свободным от галогенов, предназначенным для применения в конструкциях кабельных изделий, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности. Электроизоляционная композиция содержит в мас. ч.: сополимер этилена с винилацетатом 20-90, полиэтилен высокой плотности, модифицированный малеиновым ангидридом 5-20, эфир 3,5-дитрет-бутил-4-гидроксифенилпропионовой кислоты и пентаэритрита 0,1-2, гидроксид алюминия Аl(ОН)₃ или магния Mg(OH)₂, полиэтиленовый воск 0,1-10, сополимер этилена с октеном и/или сополимер стирола и бутадиена. Изобретение позволяет повысить показатели пожарной безопасности, а также обеспечить увеличение прочности и относительного удлинения при разрыве, стойкости к продавливанию при повышенной температуре. 2 табл.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к области кабельной техники, и может быть использовано в качестве изоляции, заполнения и оболочки в конструкциях различных кабельных изделий (кабелей силовых, контрольных сигнально-блокировочных, управления, монтажных, волоконно-оптических кабелей), эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности.

Из уровня техники известна электроизоляционная композиция, содержащая, мас. %: тригидрат оксида алюминия 50-70, фенолформальдегидную новолачную смолу 1-4, борат цинка 2-5, полиэтиленовый воск 2-5, Полибонд 2-5, Ирганокс 1330 0,05-2, Ирганокс MD 1024 0,1-0,5, сополимер этилена с винилацетатом - остальное (Патент на изобретение №2231148 С2, кл. Н01В 3/44, опубл. 20.06.2004).

Недостатком электроизоляционной композиции является высокое тепло- и дымовыделение в процессе горения.

Из уровня техники известна электроизоляционная композиция, содержащая, мас. %: сополимер этилена с винилацетатом 25-30, полиэтилен высокой плотности 5-10, гидроксид магния 25-30, антиоксидант 0,1-0,3 и наноглину 5-10, карбонат кальция 25-30 (Патент на изобретение №2468459 С1, кл. Н01В 3/44, В82В 1/00, опубл. 27.11.2012).

Недостатком электроизоляционной композиции является высокое тепловыделение в процессе горения.

Из уровня техники известна электроизоляционная композиция, содержащая, мас. %: полиэтиленовую смолу 65-75, сополимер этилена с винилацетатом 22-28, эпоксидную смолу 5-10, полиэтиленовый воск 2-4, полиакрилат аммония 1-3, нитрид нанокремния или карбид нанокремния или оксид наноциркония или оксид наноалюминия 2-4, диоктил оксалата 30-40, полиэфир 10-20, ангидрид тримеллитовой кислоты 3-5, гидроксид магния или гидроксид алюминия 30-40, сажу 6-10 и антиоксидант 1-2 (CN 104031309 А, кл. С08К 2/04; С08К 3/22; С08К 3/34; С08К 5/11; С08К 5/12; C08L 23/06; C08L 23/08; C08L 3/00; C08L 33/02; Н01В 7/295, опубл. 10.09.2014).

Недостатками электроизоляционной композиции являются пониженная технологичность и экологическая пригодность, пониженная прочность на растяжение и пониженное удлинение при разрыве.

Из уровня техники известна электроизоляционная композиция, содержащая, мас. %: сополимер этилена с винилацетатом 65-75, полиэтилен высокой плотности 20-30, модифицированный полиэтилен 10-20, гидроксид алюминия 70-110, гидроксид магния 20-30, кремнийорганическую смолу 2-5, полиэтиленовый воск 1-3, текучий агент 30-50, антиоксидант 0.15-0.45 и саженаполненный каучук 2-5 (CN 103849063 А, кл. С08К 3/04; С08К 3/22; C08L 23/06; C08L 23/08; C08L 51/06; C08L 83/04; Н01В 3/44; Н01В 7/295, опубл. 11.06.2014).

Недостатками электроизоляционной композиции являются ослабление сигнала в оптическом кабеле, пониженная прочность на растяжение и удлинение при разрыве.

Из уровня техники известна электроизоляционная композиция, содержащая, мас. %: сополимер этилена с винилацетатом 35-45, полиэтилен низкой плотности 50-65, гидроксид алюминия 50-60, гидроксид магния 50-60, полифосфат аммония 28-35, пентаэритрит 3-7, нейлон 8-12, микрокристаллический воск 5-8; белую сажу 15-25; китайскую глину 7-10, антиоксидант 1-2, серу 1-1,5 (CN 103772791 А, кл. С08К 13/06; С08К 3/06; С08К 3/22; С08К 3/32; С08К 3/34; С08К 3/36; С08К 5/3437; С08К 9/06; C08L 23/06; C08L 23/08; C08L 77/06; C08L 91/06; Н01В 3/44, опубл. 07.05.2014).

Недостатками электроизоляционной композиции является пониженная огнестойкость, повышенное дымовыделение, загрязнение окружающей среды.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является электроизоляционная композиция, содержащая в мас. ч.: сополимер этилена с винилацетатом 60-85, полиэтилен высокой плотности, модифицированный малеиновым ангидридом 15-35, гидроксид магния или алюминия 130-170, полиэтиленовый воск 0,1-5, эфир 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенилпропионовой кислоты и пентаэритрита или 1,3,5-триметил-2,4,6-трис(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензил)бензол 0,05-0,7, бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметииэтил)-4-гидроксифенил]-1-оксопропил]гидразид 0,05-0,3, наноглину 10-20 (Патент на изобретение №2394292 С1, кл. Н01В 3/44, опубл. 10.07.2010).

Недостатком электроизоляционной композиции является высокое тепло- и дымовыделение в процессе горения, высокая вязкость расплава, пониженная стойкость к тепловому старению.

Задачей настоящего изобретения является повышение показателей пожарной безопасности электроизоляционной композиции.

Техническим результатом является повышение показателей пожарной безопасности, в частности снижение тепло- и дымовыделения, уменьшение скорости распространения пламени в процессе горения, а также обеспечение увеличения прочности и относительного удлинения при разрыве, стойкости к продавливанию при повышенной температуре.

Поставленная задача достигается тем, что электроизоляционная композиция, содержащая сополимер этилена с винилацетатом, полиэтилен высокой плотности, модифицированный малеиновым ангидридом, эфир 3,5-дитрет-бутил-4-гидрокси-фенилпропионовой кислоты и пентаэритрита, гидроксид алюминия Al(ОН)₃ или магния Mg(OH)₂, полиэтиленовый воск, дополнительно содержит сополимер этилена с октеном, и/или сополимер стирола с бутадиеном, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Сополимер этилена с винилацетатом	20-90
Полиэтилен высокой плотности,
модифицированный малеиновым
ангидридом	5-20
Эфир 3,5-дитрет-бутил-4-
гидроксифенилпропионовой кислоты
и пентаэритрита	0,1-2
Гидроксид алюминия или магния	200-500
Полиэтиленовый воск	0,1-10
Сополимер этилена с октеном
и/или сополимер стирола с бутадиеном	5-60

Используемый сополимер получают сополимеризацией этилена с винилацетатом.

Сополимер этилена с винилацетатом выпускается как отечественной промышленностью, так и зарубежными компаниями («DuPont», «ExxonMobil»).

Сополимер этилена с октеном выпускаются компаниями «Dow», «Borealis».

Сополимер стирола с бутадиеном выпускается компанией «Kraton».

Полиэтилен высокой плотности, модифицированный малеиновым ангидридом, выпускается компанией «DuPont».

Полиэтиленовый воск выпускается компаниями «Clariant», «Evonik».

Гидроксид алюминия выпускается компанией «Albemarle».

Гидроксид магния производится компаниями «Kyowa», «Albemarle».

Эфир 3,5-дитрет-бутил-4-гидроксифенилпропионовой кислоты (Ирганокс 1010) производится компанией «Basf».

Минеральные антипирены, такие как гидроксид алюминия и гидроксид магния, широко используются для снижения горючести полимерных композиций. Однако ввиду их относительно низкой эффективности обычно требуется введение значительного количества данных антипиренов.

Для снижения горючести могут использоваться синергические добавки, такие, например, как наноглина. Помимо снижения горючести, наноглина имеет и негативные эффекты. Наблюдается повышение вязкости расплава, снижение физико-механических свойств, ухудшение стойкости к тепловому старению и существенное удорожание композиции.

Увеличение количества минеральных антипиренов в составе композиции является более эффективным методом снижения горючести. Однако при увеличении количества минеральных антипиренов происходит значительное падение физико-механических свойств, в частности прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве.

При добавлении в состав композиции эластомерного компонента, такого как сополимер этилена с октеном или сополимер стирола с бутадиеном, происходит существенное увеличение показателей прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве. Это позволяет сохранить достаточные физико-механические характеристики даже при увеличенном содержании минеральных антипиренов.

Композицию согласно изобретению можно перерабатывать на типовом оборудовании, используемом для этих целей в кабельном производстве.

Приводимый ниже пример иллюстрирует, но не ограничивает изобретение.

Пример:

Электроизоляционную композицию для лабораторных испытаний изготавливают путем добавления сополимера этилена с винилацетатом, полиэтилена высокой плотности, модифицированного малеиновым ангидридом, эфира 3,5-дитрет-бутил-4-гидрокси-фенилпропионовой кислоты и пентаэритрита, гидроксида алюминия Al(ОН)₃ или магния Mg(OH)₂, сополимера этилена с октеном и/или сополимера стирола и бутадиена и перемешивания компонентов в резиносмесителе Бенбери при 140-160°C в течение 10-15 мин.

Из полученных композиций готовят стандартные образцы для испытаний. Состав композиций 1-4 приведен в таблице 1.

Прочность при разрыве и относительное удлинение при разрыве определяют в соответствии с требованиями международного стандарта IEC 60811-1-1 на экструдированных лентах. Полученные композиции испытывают в коническом калориметре при тепловом потоке - 35 кВт/м² и определяют максимальную скорость тепловыделения, общее выделение тепла, скорость распространения пламени, общее дымовыделение и скорость распространения дыма в соответствии с требованиям международного стандарта ISO 5660 - 1:2002 «Reaction-to-fire tests - Heat release, smoke production and mass loss rate - Part 1: Heat release rate (cone calorimeter method)» (Проверка реакции на горение. Скорость тепловыделения, дымовыделения и потери массы. Часть 1. Скорость тепловыделения (метод конического калориметра)», ISO 5660-2:2002 «Reaction-to-fire tests - Heat release, smoke production and mass loss rate - Part 2: Smoke production rate (dynamic measurement)» (Проверка реакции на горение. Скорость тепловыделения, дымовыделения и потери массы. Часть 2. Скорость дымовыделения (динамическое измерение)».

Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Из результатов испытаний видно, что предлагаемая композиция обладает комплексом повышенных свойств пожарной безопасности, как низкими значениями максимальной скорости тепловыделения, общего выделения тепла, скорости распространения пламени, общего дымовыделения и скорости распространения дыма, и по этим показателям превосходит прототип. Прочность при разрыве и относительное удлинение при разрыве обеспечиваются на достаточном уровне.

Электроизоляционная композиция, содержащая сополимер этилена с винилацетатом, полиэтилен высокой плотности, модифицированный малеиновым ангидридом, эфир 3,5-дитрет-бутил-4-гидроксифенилпропионовой кислоты и пентаэритрита, гидроксид алюминия Аl(ОН)₃ или магния Mg(OH)₂, полиэтиленовый воск, отличающаяся тем, что дополнительно содержит сополимер этилена с октеном и/или сополимер стирола и бутадиена, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Сополимер этилена с винилацетатом	20-90
Полиэтилен высокой плотности,
модифицированный малеиновым
ангидридом	5-20
Эфир 3,5-дитрет-бутил-4-
гидроксифенилпропионовой кислоты и
пентаэритрита	0,1-2
Гидроксид алюминия или магния	200-500
Полиэтиленовый воск	0,1- 10
Сополимер этилена с октеном
и/или сополимер стирола с бутадиеном	5-60

Изобретение относится к кабелю, содержащему одну или более жилу, на которую нанесено покрытие, включающее по меньшей мере один слой (а) из материала на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ), содержащего от 5 до 80 мас.% наполнителя, и по меньшей мере один слой (b) из материала на основе ПТФЭ, содержащего менее 8 мас.% наполнителя, и при этом слой (b) расположен снаружи слоя (а), а также изобретение относится к способу получения такого кабеля и к набору для изготовления такого кабеля, который может использоваться для сборки электрический цепи для авиационной промышленности.

Полимерная композиция для электротехнических устройств // 2614767

Изобретение относится к кабелю, в том числе к силовому кабелю, или силовому кабелю постоянного тока, или сшиваемому силовому кабелю, а также к способу изготовления кабеля.

Полимерная композиция для электротехнических устройств // 2613330

Изобретение относится к силовому кабелю постоянного тока, который содержит полимерную композицию и, возможно, является сшиваемым и затем сшитым, а также к способу изготовления силового кабеля постоянного тока кабеля, в том числе силового кабеля постоянного тока высокого напряжения.

Способ производства самоскручивающегося удлиненного элемента, в частности, электрического кабеля, а также самоскручивающийся удлиненный элемент, в частности, электрический кабель // 2610062

Изобретение относится к способу производства скручивающегося удлиненного элемента, в частности электрического кабеля, а также самоскручивающегося удлиненного элемента, в частности электрического кабеля, предназначенного специально для питания и передачи сигнала по проводам, канатам и кабелям.

Пероксидносшиваемая композиция для изоляции силовых кабелей // 2606500

Изобретение относится к сшивающимся полимерным композициям для производства изоляционного слоя электрического кабеля среднего напряжения. В пероксидносшиваемую композицию для изоляции силовых кабелей, содержащую полиолефин и органическую перекись, дополнительно введены сополимер этилена с бутилакрилатом, сополимер этилена на основе бутена, или на основе гексена, или на основе октена, монометиловый эфир полиэтиленгликоля, тиодиэтилен-бис[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат], диалкиловый эфир тиодипропионовой кислоты при следующем содержании компонентов, мас.%: полиолефин 80,0-93,0, сополимер этилена с бутилакрилатом 3,0-5,0, сополимер этилена на основе бутена, или гексена, или октена 2,5-4,0, монометиловый эфир полиэтиленгликоля 0,2-1,0, тиодиэтилен-бис[3-(3,5-ди-трет-бутил-4- гидроксифенил)пропионат] 0,1-1,0, диалкиловый эфир тиодипропионовой кислоты 0,1-1,0, органическая перекись 1,5-2,5.

Электропроводящая пероксидносшиваемая композиция для экранов силовых кабелей высокого напряжения // 2606380

Изобретение относится к пероксидносшиваемым электропроводящим полиолефиновым компаундам для экранов силовых кабелей высокого напряжения. Предложена электропроводящая пероксидносшиваемая композиция для экранов силовых кабелей высокого напряжения, включающая (мас.%): полиолефин (49-62), бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-гидроксифенил]-1-оксо-пропил]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), 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), стеарат цинка (0,15-1,0), полиэтиленовый воск (3-9), высокомолекулярный силоксан (0,5-1,5).

Способ получения полимерной композиции на основе химически сшитого полиэтилена // 2592547

Изобретение относится к способу получения электроизоляционной полимерной композиции на основе пероксидносшитого полиэтилена. Способ получения композиции осуществляют путем последовательного введения в процессе смешивания полиэтилена, органической перекиси, дибутилфталата и терпинеола.

Способ получения радиационно-сшиваемой композиции на основе фторуглеродного полимера // 2584738

Изобретение относится к получению радиационно-сшиваемой композиции на основе фторуглеродного полимера и предназначено для создания однородной в объеме композиции с высокими вязкоупругими свойствами, обладающей высокой технологичностью и термической стойкостью без сшивок с однородной ровной поверхностью гранул и способной перерабатываться в тонкостенную изоляцию проводов.

Радиационно-сшиваемая композиция // 2584737

Изобретение относится к изоляционным материалам для проводов и кабелей, т.е. к изоляционным материалам для кабельной промышленности, представляющим собой радиационно-сшиваемые композиции (РСК).

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.

Композиционный нефтенабухающий материал // 2625108

Изобретение относится к производству материалов, используемых для изготовления изделий различного функционального назначения, в том числе нефтенабухающих уплотнительных элементов, применяемых в нефтегазодобывающей промышленности.

Эмульсионный коагулянт и набор для устранения прокола шины с его применением // 2622123

Изобретение раскрывает эмульсионный коагулянт и набор для устранения прокола шины. Коагулянт содержит оксид магния, силановый связывающий агент и по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из целлюлозы и гидроксида магния.

Вулканизуемая резиновая смесь для изготовления светлых резин // 2620060

Изобретение относится к вулканизуемым резиновым смесям для изготовления светлых резин на основе синтетического полиизопренового каучука. Вулканизуемая резиновая смесь для изготовления светлых резин содержит, мас.ч.: каучук СКИ-3 100,0; серу 1,0; дифенилгуанидин 3,0; альтакс 0,60; оксид цинка 5,0; стеариновую кислоту 1,0; комплексный противостаритель 1,0-2,0.

Вулканизуемая резиновая смесь для изготовления светлых резин // 2620059

Изобретение относится к вулканизуемым резиновым смесям для изготовления светлых резин на основе натурального каучука. Вулканизуемая резиновая смесь для изготовления светлых резин содержит следующие компоненты мас.

Комплексный противостаритель для резин // 2620058

Изобретение относится к получению комплексного противостарителя для резин, обеспечивающего последним высокие физико-механические показатели и их сохранение в процессе термоокислительного старения.

Способ получения маслостойкой термопластичной резины // 2619947

Изобретение относится к способу получения термопластичной резины (ТПР) с повышенной стойкостью к углеводородным маслам, которая может быть использована для изготовления различных эластичных резинотехнических изделий, работающих в условиях контакта с нефтепродуктами.

Полиуретановая резиновая смесь (варианты) // 2619705

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к резиновым смесям на основе насыщенных уретановых каучуков. Полиуретановая резиновая смесь в первом варианте получена на основе насыщенного уретанового каучука, на 100 мас.

Набухающие эластомерные полимерные материалы // 2619317

Изобретение относится к эластомерным полимерным материалам для изготовления набухающих уплотняющих изделий с контролируемыми свойствами набухания и к использованию таких материалов.

Улучшенные энергетически экономичные покрывные композиции, не содержащие растворителей // 2617630

Изобретение относится к композициям для покрытия. Водная покрывная композиция имеет объемное содержание пигмента (ОСП) от 70 до 78% и содержит по отношению к суммарному объему твердых веществ в сухом покрытии: a) заглушающие пигментные частицы, содержащие: i) от 4 до 10% диоксида титана, b) частицы незаглушающего наполнителя, содержащие: i) карбонат кальция и магния, и/или ii) карбонат кальция, и/или iii) нефелиновый сиенит, и/или iv) каолин, причем суммарное содержание i)+ii)+iii)+iv) составляет от 40 до 75%, и содержание iv) составляет от 0 до 45%, содержит c) частицы стирол-акрилового полимерного связующего материала, у которого вычисленная по уравнению Фокса температура стеклования (Tg) составляет от -30 до 5°С, и кислотное число составляет от 15 до 65 мг КОН на 1 г полимера, причем полимерные частицы состоят из акриловых мономеров и необязательно дополнительно содержат производные стирола, содержит d) диспергирующее вещество, которое не растворяется в воде при рН 3;причем композиция не содержит летучего органического растворителя и полых полимерных заглушающих пигментных частиц.

Резиновая смесь // 2617101

Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано при изготовлении водонабухающих пакеров, применяемых в нефтегазодобывающей промышленности.

Огнестойкий материал, содержащий биополимер // 2627363

Изобретение относится к огнестойкому материалу, предназначенному для изготовления изделий в электротехнической промышленности, в частности корпусов электрических приборов или труб для электрических кабелей. Огнестойкий материал содержит матрицу, образованную по меньшей мере одним органическим полимером, огнестойкую добавку, выбранную среди гидроксидов металлов, и связующее, образующее границу раздела между матрицей и огнестойкой добавкой. Причем органический полимер в матрице содержит по меньшей мере 50 мас.% одного биополимера. Связующее представляет собой сополимер этилена и винилацетата, содержащий по меньшей мере 40 мас.% винилацетата, привитого малеиновым ангидридом. Полученный материал является гибким и ударопрочным и может быть переработан формованием или экструзией, в частности литьем под давлением. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил., 7 табл.