ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2002 года по МПК H01B3/44 H01B7/295 C08L27/06 

Изобретение относится к кабельной технике, а именно полимерным композициям на основе пластифицированного 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, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности.

Провода и кабели часто становятся причиной загорания и распространения пламени. В связи с этим, к их полимерным составляющим - изоляции, внутренним и наружным оболочкам традиционно предъявлялись высокие требования по негорючести. Однако в последние десятилетия требования по характеристикам пожаробезопасности значительно расширились, стали предъявляться также требования по снижению дымообразования, выделения коррозионно активных газов при горении.

С учетом многообразия условий загорания и распространения пламени при пожарах и, учитывая то, что дымообразование при термоокислительном разложении полимерных материалов в значительной степени зависит от того, происходит ли это в условиях пламенного горения или в условиях беспламенного горения (тления), соответствующими отечественными и международными стандартами предусматриваются испытания в обоих режимах.

Имеется большое количество публикаций в части повышения пожаробезопасности различных композиций на основе ПВХ.

К теме настоящего изобретения наиболее близко находятся публикации, в которых предусмотрен комплексный подход к данной проблеме, а именно, одновременное использование антипиренов для уменьшения горючести, дымоподавителей - для снижения дымообразования и поглотителей хлористого водорода для уменьшения выделения коррозионно-активных летучих продуктов горения.

В качестве антипиренов наиболее часто применяют трехокись сурьмы, бораты цинка, хлорпарафины и др. В качестве дымоподавителей обычно рекомендуются тригидрат окиси алюминия (гидроокись алюминия) и гидроокись магния раздельно или в сочетании друг с другом, при этом отмечается, что они являются и отличными антипиренами. В качестве поглотителей хлористого водорода наиболее часто используются карбонатные наполнители и, среди них, обычно применяют карбонат кальция химического или природного происхождения (Кодолов В.И. Замедлители горения полимерных материалов. М.: Химия, с. 7-25, 1980).

Однако следует отметить, что с помощью указанного традиционного набора средств снижения пожароопасности ПВХ пластикатов удается достичь лишь результатов удовлетворительного уровня, который не соответствует современным повышенным требованиям в этой области. Поэтому постоянно проводятся многочисленные исследования по подбору дополнительных комбинаций различных химических веществ, которые зачастую обнаруживают синергический эффект в комбинации с указанными традиционными системами или осуществляется дополнительная обработка традиционных антипиренов-дымоподавителей с целью усиления их действия.

Для придания негорючести и снижения дымообразования при горении пластифицированного ПВХ используют в качестве антипиренов-дымоподавителей комбинацию хлорированного парафина, трехокиси сурьмы, карбоната кальция и окиси молибдена (патент США 4098748, кл. С 08 К 3/20, 1978).

Однако степень повышения негорючести недостаточна.

Известна композиция, обладающая меньшей горючестью, пониженным выделением дыма и хлористого водорода при горении, в которой для достижения указанных целей при сохранении высокого уровня технических характеристик используется комбинация антипиренов-дымоподавителей, содержащая трехокись сурьмы, окись цинка, борную кислоту, мел и гидроокись алюминия (авт.св. СССР 1646278, кл. С 08 L 27/06, 1995), однако уровень снижения выделения дыма и хлористого водорода при горении недостаточно высок.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является огнестойкая поливинилхлоридная композиция с пониженным выделением хлористого водорода и дыма при горении, используемая для изоляции и защитных оболочек электрических проводов и кабелей, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожарной опасности. Указанная композиция содержит в маc. ч. : 100 суспензионного ПВХ, 45-60 сложноэфирного пластификатора, 4-7 свинцового стабилизатора, 6-12 трехокиси сурьмы, 1,5-2,5 окиси цинка, 0,1-1 борной кислоты, 40-80 карбоната кальция, 20-60 тригидрата окиси алюминия, 3-5 аэросила (авт. св. СССР 1832700, кл. С 08 L, 27/06, 1996).

Композиция характеризуется следующими свойствами: КИ 32-33, коэффициент дымообразования при горении по ГОСТ 12.1.044-89 Кд 310-320 м²/кг, выделение хлористого водорода А_HCl 14,5-16%. Следует отметить, что коэффициент дымообразования Кд был определен только для условий тления. Ввиду того, что по данному изобретению испытания на дымообразование проводили по ГОСТ 24632-81, по которому определяли максимальную плотность дыма Дм при горении и тлении, для получения сопоставимых результатов были воспроизведены примеры указанной композиции и определена максимальная плотность дыма в условиях горения и тления; значение Дм было в пределах 280-300. Однако уровень снижения выделения хлористого водорода при горении и дыма в условиях горения и тления недостаточно высок.

Поставленная задача состояла в разработке электроизоляционной композиции, характеризующейся пониженным дымоообразованием в условиях, как горения, так и тления, что более полно характеризует свойства полимерных композиций в условиях пожара, пониженным выделением хлористого водорода при горении, при сохранении высокой степени негорючести.

Технический результат достигается тем, что электроизоляционная композиция, содержащая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, свинцовый стабилизатор, и антипирен-дымоподавитель, включающий карбонат кальция, тригидрат окиси алюминия, трехокись сурьмы, окись цинка, борную кислоту, дополнительно содержит ионол (2,6-ди-третбутил-4-метилфенол) и дифенилолпропан в соотношении 1:3-3:1 при следующем соотношении компонентов, 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, борная кислота 0,4-0,6, ионол 0,1-0,6, дифенилолпропан 0,1-0,6.

Предложенная композиция содержит следующие компоненты: суспензионная поливинилхлоридная смола марки С70 (ПВХ С70) по ГОСТ 14332-78, диоктилфталат (ДОФ) и диизононилфталат (ДИНФ) по ГОСТ 8728-77, диалкилфталаты (ДАФ₇₈₉, ДАФ₈₁₀) по ГОСТ 8728-77, трехосновной сульфат свинца (ТОСС) по ТУ 6-09-098-75, двухосновной фталат свинца (ДОФТС) по ТУ 6-09-098-76, трехокись сурьмы (Sb₂О₃), ТУ 6-09-3267-84, тригидрат окиси алюминия Аl(ОН)₃ по ТУ 6-18-22-85-85, окись цинка (ZnO) по ТУ 48-7-17-82, борная кислота (Н₃ВО₃) по ГОСТ 18704-78, мел (СаСО₃) по ГОСТ 8253-79, дифенилолпропан (ДФП) по ГОСТ 12138-86 и ионол по ГОСТ 38.01420-87.

Кроме перечисленных агентов предлагаемая композиция может содержать другие целевые добавки, например, сажу в количестве 1-2 мас.ч., концентраты красителей в количестве 0,5-3 мас.ч. и др.

Пример 1.

В нагретый до 90^oС загружают все сыпучие компоненты: на 100 мас.ч. ПВХ С-70,6 мас. ч. ТОСС, 50 мас.ч. СаСО₃, 50 мас.ч. Аl(ОН)₃, 6 мас.ч. Sb₂O₃, 1 мас. ч. ZnO, 0,5 мас.ч. Н₃ВО₃, 0,2 мас.ч. ионол, 0,4 мас.ч. ДФП перемешивают в течение 3-5 мин, вводят 60 мас.ч. ДОФ и перемешивают еще 25 мин. Полученную порошкообразную смесь охлаждают до комнатной температуры и вальцуют при температуре 155-165^oС в течение 4-10 мин. Из вальцованного полотна прессуют образцы для испытаний при температуре 160-170^oС в течение 3 мин под давлением 120 кгс/см². Кислородный индекс определяют по ГОСТ 12.1.044-89, максимальную плотность дыма в условиях горения и тления определяют по ГОСТ 24632-81. Выделение хлористого при горении определяют по ГОСТ Р МЭК 60754-1-99.

Состав и свойства композиции приведены в таблице.

Примеры 2-19 (предлагаемые).

Композиции готовят и испытывают, как указано в примере 1.

Состав и свойства композиций приведены в таблице.

Использование компонентов вне заявляемых количеств или их смесей приводит к ухудшению характеристик кабельных композиций.

Изобретение относится к кабельной промышленности, а именно к электроизоляционным композициям, предназначенным для изоляции и оболочек кабелей и проводов, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности. Композиция содержит, мас.ч: суспензионный поливинилхлорид 100, сложноэфирный пластификатор 40-80, свинцовый стабилизатор 3-7, карбонат кальция 30-500, тригидрит окиси алюминия 10-100, трехокись сурьмы 4-7,5, окись цинка 0,7-1,9, борная кислота 0,4-0,6, ионол 0,1-0,6, дифенилолпропан 0,1-0,6. Технический результат - снижение выделения дыма и хлористого водорода при горении и тлении при сохранении высокой степени негорючести. 1 табл.

Полимерная композиция, включающая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, свинцовый стабилизатор и антипирен-дымоподавитель, включающий карбонат кальция, тригидрат окиси алюминия, трехокись сурьмы, окись цинка и борную кислоту, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ионол и дифенилолпропан в соотношении 3: 1-1: 3 при следующем соотношении компонентов, 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
Борная кислота - 0,4-0,6
Ионол - 0,1-0,6
Дифенилолпропан - 0,1-0,6