КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОВОДНИКОВ Российский патент 1998 года по МПК H01B3/44 

Изобретение относится к кабельной технике, а именно к композициям для изоляции кабелей и токопроводников с улучшенными термостойкими свойствами, для работы в углеводородных средах.

Известна композиция для изоляции электрического проводника и изготовления кабеля, содержащая 100 г сшитого или несшитого полиэтилена, 5-20 г сополимера этилена и ангидрида малеиновой кислоты, антиоксидант и УФ-абсорбер [1].

Однако известная композиция требует редких, труднодоступных полимеров.

Известна электроизоляционная композиция и силовой кабель [2].

Композиция содержит полиолефин, сополимер этилена и винилацетата, противостарители 4,4-тиобис(6-трет-бутил-3-метилфенол), сшиватель дикумилпероксид.

Однако известная композиция неустойчива при работе в углеводородных средах.

Недостатком известной композиции является недостаточная надежность в работе при повышенных температурах окружающей среды, выше 90^oС.

Задача изобретения - создание композиции, обеспечивающей надежность в работе кабеля при температуре окружающей среды выше 120^oС.

Технический результат достигается созданием композиций для изоляции электрического проводника, содержащей блоксополимер этилена и пропилена с содержанием этиленовых звеньев от 6 до 15%, наполнитель двуокись титана и комплекс стабилизаторов: бензолпропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)гидрокси-2-3,5-бис-(1,1-диметилэтил)-4-гидроксифенил-1- оксопропил гидразид, (Ирганокс 10-24), диаурилтиодипропионат, эфир 3,5-дитретбутил-4-гидроксифенилпропионовой кислоты и пентаэритрита (Ирганокс 1010) при следующем содержании компонентов, мас.%:
Эфир 3,5-дитретбутил-4-гидроксифенилпропионовой кислоты и пентаэритрита - Ирганокс-1010 - 0,4-0,6
Диаурилтиодипропионат - 0,4-0,6
Бензолпропионовой кислоты 3,5-бис (1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-2- 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4- гидроксифенил-1-оксипропил гидразид - Ирганокс 1024 - 0,4-0,6
Двуокись титана - 1,0-1,2
Блоксополимер этилена и пропилена - Остальное.

Блоксополимер этилена и пропилена с содержанием звеньев полиэтилена от 6-15% был получен специально для данной композиции. Оптимальное содержание звеньев этилена 12%. Снижение звеньев этилена ниже 6% приводит к растрескиванию изоляции проводника за счет воздействия ионов меди на полипропилен. Увеличение звеньев полиэтилена выше 15% приводит к размягчению изоляции проводника и ее деформации.

Оптимальное содержание диаурилтиодипропионата 0,5%, снижение его в композиции до 0,3% приводит к электрическому пробою, увеличение нецелесообразно из-за увеличения стоимости композиции.

Оптимальное содержание стабилизаторов Ирганокс-1010 и Ирганокс-1024 0,5 мас. %. Уменьшение количества стабилизаторов снижает термостойкость композиции, увеличение количества стабилизаторов выше 0,6% нецелесообразно.

Наполнитель двуокись титана целесообразно использовать в пределах 1,0-1,2%, увеличение количества наполнителя выше 1,2% затрудняет переработку композиции.

Пример 1. Берут 97,4 г блоксополимера этила и пропилена с содержанием звеньев этилена 12%, добавляют 0,5 г Ирганокса-1010, 0,5 г Ирганокса-1024, 0,5 г диаурилтиодипропионата и 1,1 г двуокиси титана. Перемешивают, получают композицию с температурой размягчения по ВИКа 150^oС, стойкость к воздействию ионов меди при 140^oС более 2000 ч. Стойкость к термическому старению при 147^oС в течение 10 сут. Стойкость к воздействию пластовой жидкости при 140^oС.

Стойкость к набуханию в среде углеводородов.

Пример 2. Берут 97,8 г блоксополимера 6% этилена и пропилена с содержанием звеньев этилена 6%, 0,4% г Ирганокса-1010; 0,4 г Ирганокса-1024, 0,4 г диаурилтиодипропионата, 1,0 г двуокиси титана, перемешивают, нагревают, получают материал для изоляции. Стойкость к воздействию пластовой жидкости при 120^oС.

Пример 3. Берут 97,0 г блоксополимера этилена и пропилена с содержанием звеньев этилена и пропилена 15%, 0,6 г Ирганокса-1010, 0,6 г Ирганокса-1020, 0,6 г диаурилтиодипропионата и 1,2 г двуокиси титана. Получают композицию, стойкость к воздействию температуры окружающей среды 140^oС.

Пример 4. Берут 98,2 г блоксополимера этилена и пропилена с содержанием звеньев этилена и пропилена 5%, добавляют 0,3 г Ирганокса-1010, 0,3 г Ирганокса-1024, 0,3 г диаурилтиодипропионата, 0,9 г двуокиси титана. Композиция размягчается при 140^oС. Свойства не соответствуют требованиям, предъявляемым к термостойким проводникам.

Пример 5. Берут 96,6 г блоксополимера этилена и пропилена с содержанием звеньев этилена 18%, добавляют 0,7 г Ирганокса-1010, 0,7 г Ирганокса-1024, 0,7 г диаурилтиодипропионата и 1,3 г двуокиси титана. Композиция не отвечает требованиям, предъявляемым к композициям для изоляции термостойких электрических проводников.

Предлагаемая композиция была применена для изготовления термостойкого электрического кабеля.

Испытания показали высокие эксплуатационно-технические свойства кабеля. Стойкость к воздействию температуры окружающей среды до 120^oС, стойкость к раздавливанию, стойкость к смене температур от минус 60 до плюс 120^oС, герметичность.

Таким образом, предлагаемая композиция для изоляции электрических проводников обеспечивает стойкость к термическому старению при 147^oС, стойкость к воздействию пластовых температур 140^oС, стойкость к набуханию в среде углеводородов, стойкость к воздействию ионов меди, что очень важно при изготовлении электрических кабелей для питания погружных нефтенасосов, предназначенных для работы в скважинах с рабочей температурой окружающей среды 130^oС. Прототип не обеспечивает надежную работу кабеля при температуре окружающей среды 120^oС.

Использование: изобретение относится к кабельной технике, а именно к композициям для изоляции кабелей и токопроводников. Задача изобретения - создание композиции с улучшенными термостойкими свойствами для работы кабеля в углеводородных средах при температуре окружающей среды выше 120^oC. Сущность изобретения: композиция содержит блокосолимер этилена и пропилена с содержанием этиленовых звеньев от 6 до 15%, наполнитель - двуокись титана и комплекс стабилизаторов: бензолпропионовой кислоты 3,5-бис/1,1-диметилфенил-1-оксопропилгидразид - Ирганокс-1024, диаурилтиодипропионат, эфир 3,5-дитретбутил-4-гидроксифенилпропионовой кислоты и пента-эритрита - Ирганокс-1010 при следующем содержании компонентов, мас. %: эфир 3,5-дитретбутил-4-гидроксифенил-пропионовой кислоты и пента-эритрита 0,4-0,6, диаурилтиодипропионат 0,4-0,6, бензолпропионовой кислоты 3,5-бис-/ 1,1-диметилэтил/-4-гидроксифенил-1-оксипропилгидразид 0,4-0,6, двуокись титана 1,0-1,2, блоксополимер этилена и пропилена - остальное.

Композиция для изоляции электрических проводников, содержащая сополимер этилена и стабилизаторы, отличающаяся тем, что она содержит дополнительно двуокись титана, в качестве сополимера этилена - блоксополимер этилена и пропилена с содержанием звеньев этилена 6 - 15%, в качестве стабилизаторов - бензолпропионовой кислоты 3,5-бис-(1,1-диметилэтил)-гидрокси-2-3,5-бис-(1,1-диметилэтил)-4- гидроксифенил-1-оксопропилгидразид - Ирганокс-1024, диаурилтиодипропионат, эфир 3,5-дитрет-бутил-4-гидроксифенилпропионовой кислоты и пентаэритрита - Ирганокс-1010 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Эфир 3,5-дитрет-бутил-4-гидроксифенилпропионовой кислоты и пентаэритрита - Ирганокс-1010 - 0,4 - 0,6
Диаурилтиодипропионат - 0,4 - 0,6
Бензолпропионовой кислоты 3,5-бис-(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-2-3,5-бис-(1,1-диметилэтил)- 4-гидроксифенил-1-оксопропилгидразид - Ирганокс-1024 - 0,4 - 0,6
Двуокись титана - 1,0 - 1,2
Блоксополимер этилена и пропилена с содержанием звеньев этилена 6-15% - Остальноео