ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2005 года по МПК H01B3/44 

Описание патента на изобретение RU2256968C1

Изобретение относится к кабельной технике, а именно 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 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 предъявляются высокие требования по негорючести.

Однако в последние десятилетия требования по характеристикам пожаробезопасности значительно расширились, стали предъявляться также требования по снижению дымообразования и выделению коррозионно-активных газов при горении.

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, хлорпарафины и др. В качестве дымоподавителей обычно рекомендуются тригидрат окиси алюминия (гидроокись алюминия) и гидроокись магния, которые также являются и хорошими антипиренами. В качестве поглотителей хлористого водорода наиболее часто используются карбонатные наполнители (Кодолов В.И. Замедлители горения полимерных материалов. М.: Химия, с.7-25, 1980).

Однако следует отметить, что за счет применения нескольких добавок, снижающих пожароопасность ПВХ композиций, далеко не всегда удается получить высокие результаты ввиду того, что не учитывается возможность достижения синергического эффекта за счет использования оптимального количественного соотношения компонентов (антипиренов-дымоподавителей).

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 и гидроокись алюминия (авт.св. СССР №1646278, кл. C 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 негорючая электроизоляционная композиция с пониженным дымовыделением в условиях пожара, с пониженным выделением хлористого водорода, используемая для изоляции и защитных оболочек электрических проводов и кабелей, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожарной опасности. Указанная композиция содержит в мас. ч.: 100 суспензионного ПВХ, 40-80 сложноэфирного пластификатора, 3-7 свинцового стабилизатора, 30-500 карбоната кальция, 10-100 тригидрата окиси алюминия, 4-7,5 трехокиси сурьмы, 0,7-1,9 окиси цинка, 0,4-0,6 борной кислоты 0,1-0,6 ионола, 0,1-0,6 дифенилолпропана.

Композиция характеризуется следующими свойствами: КИ 33-34%, максимальная плотность дыма при горении 185-220, выделение хлористого водорода aHCL 8-10,6% (патент РФ №2195729, кл. C 08 L 27/06, 2002). Однако уровень пожаробезопасных характеристик недостаточно высок.

Поставленная задача состояла в разработке композиции, характеризующейся пониженными выделением дыма и хлористого водорода при горении и высокой степенью негорючести.

Технический результат достигается тем, что электроизоляционная композиция, содержащая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, трехосновный сульфат свинца, карбонат кальция, окись цинка, тригидрат окиси алюминия, трехокись сурьмы, дополнительно содержит борат цинка и стеарат цинка при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: суспензионный поливинилхлорид 100, сложноэфирный пластификатор 30-70, трехосновный сульфат свинца 2-6, карбонат кальция 20-300, окись цинка 0,5-10, тригидрат окиси алюминия 20-70, трехокись сурьмы 3-8, борат цинка 0,5-8, стеарат цинка 0,25-4.

Предложенная композиция содержит следующие компоненты: суспензионная ПВХ смола марки С 70 по ГОСТ 14332-78, диоктилфталат (ДОФ) по ГОСТ 8728-77, трехосновный сульфат свинца (ТОСС) по ТУ 6-09-098-75, карбонат кальция - мел (СаСО3) по ГОСТ 8253-79, окись цинка (ZnO) по ТУ 48-7-17-82, тригидрат окиси алюминия (Аl2О3·2О или Аl(ОН)3) по ТУ 6-18-22-85-85, трехокись сурьмы (Sb2О3) по ТУ 6-09-3267-84, борат цинка по ТУ 113-07-015-91 и стеарат цинка по ТУ 6-09-17-262-88.

Также могут быть использованы другие известные антипирены, дымоподавители и поглотители хлористого водорода в эквивалентных количествах.

Кроме перечисленных агентов предлагаемая композиция может содержать другие целевые добавки, например сажу в количестве 2-3 мас. ч., концентраты красителей в количестве 0,5-3 маc. ч., смазки в количестве 0,1-4 маc. ч. и др.

Пример 1. В смеситель, нагретый до 90° С, загружают все сыпучие компоненты: на 100 маc. ч. ПВХ С 70,4 маc. ч. ТОСС, 50 маc. ч. СаСО3, 3 маc. ч. окиси цинка, 20 маc. ч. Аl(ОН)3, 5 маc. ч. Sb2О3, 0,5 маc. ч. бората цинка и 0,5 маc. ч. стеарата цинка, перемешивают в течение 3-5 мин, вводят 50 маc. ч. ДОФ и перемешивают еще 25 мин. Полученную порошкообразную смесь охлаждают до комнатной температуры и вальцуют при температуре 155-165° С в течение 4-10 мин. Из вальцованного полотна прессуют образцы для испытаний при температуре 160-170° С в течение 3 мин под давлением 120 кгс/см2. Кислородный индекс определяют по ГОСТ 12.1.044-89, максимальную плотность дыма в условиях горения определяют по ГОСТ 24632-81, выделение хлористого водорода определяют по ГОСТ Р МЭК 60754-1-99.

Состав и свойства композиции приведены в таблице.

Примеры 2-11 (предлагаемые).

Композиции готовят и испытывают, как указано в примере 1.

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

Состав и свойства ПВХ композиций№№ п/пСостав композиции, маc. ч.Дмакс-горениеАHCl, %КИ, %123561ПВХ С-701001859,234 ДОФ50    ТОСС4    СаСО350    ZnO2    Аl(ОН)320    Sb2O35    Борат цинка0,5    Стеарат цинка0,25   2ПВХ С-701001709,036 ДОФ50    ТОСС4    СаСО350    ZnO2    Аl(ОН)320    Sb2O35    Борат цинка8    Стеарат цинка0,5   3ПВХ С-701001759,534 ДОФ50    ТОСС4    СаСО350    ZnO2    Аl(ОН)320    Sb2О35    Борат цинка0,5    Стеарат цинка4   

Продолжение таблицы123564ПВХ С-701001759,335 ДОФ50    ТОСС4    СаСО350    ZnO2    Аl(ОН)320    Sb2O35    Борат цинка4    Стеарат цинка0,5   5ПВХ С-701001709,134 ДОФ50    ТОСС4    СаСО350    ZnO2    Аl(ОН)320    Sb2О35    Борат цинка2    Стеарат цинка2   6ПВХ С-701001809,836 ДОФ30    ТОСС4    СаСО320    ZnO2    Аl(ОН)320    Sb2O35    Борат цинка2    Стеарат цинка2   

Продолжение таблицы123567ПВХ С-701001756,534 ДОФ70    ТОСС4    СаСО3300    ZnO0,5    Аl(ОН)320    Sb2О33    Борат цинка2    Стеарат цинка2   8ПВХ С-701001758,035 ДОФ50    ТОСС6    СаСО350    ZnO10    Аl(ОН)320    Sb2O35    Борат цинка2    Стеарат цинка2   9ПВХ С-701001809,837 ДОФ50    ТОСС2    СаСО320    ZnO2    Аl(ОН)370    Sb2O38    Борат цинка2    Стеарат цинка2   

Окончание таблицы1235610ПВХС-701001807,534 ДОФ70    ТОСС4    СаСО3150    ZnO0,5    Аl(ОН)320    Sb2О33    Борат цинка2    Стеарат цинка12   11ПВХ С-701001758,235 ДОФ50    ТОСС4    СаСО350    ZnO5    Аl(ОН)320    Sb2О35    Борат цинка2    Стеарат цинка2   для сравнения (известная)12 185-2208-10,633-34

Похожие патенты RU2256968C1

название год авторы номер документа
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2004
  • Николаев Виктор Геннадиевич
  • Миткевич Алексей Станиславович
  • Каменский Михаил Кузьмич
  • Образцов Юрий Васильевич
  • Мещанов Геннадий Иванович
  • Сытников Виктор Евгеньевич
  • Елагина Алла Николаевна
  • Якимчук Анна Ивановна
  • Гнездилова Рита Борисовна
RU2272330C1
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2001
  • Николаев В.Г.
  • Каменский М.К.
  • Пешков И.Б.
  • Мещанов Г.И.
  • Елагина А.Н.
  • Миткевич А.С.
  • Гнездилова Р.Б.
  • Логунов В.М.
  • Домнич Игорь Константинович
  • Довженко Игорь Григорьевич
  • Крамаренко Наталья Николаевна
  • Ларина Татьяна Васильевна
RU2195729C1
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2004
  • Николаев Виктор Геннадиевич
  • Миткевич Алексей Станиславович
  • Каменский Михаил Кузьмич
  • Образцов Юрий Васильевич
  • Мещанов Геннадий Иванович
  • Пешков Изяслав Борисович
  • Сытников Виктор Евгеньевич
  • Елагина Алла Николаевна
  • Якимчук Анна Ивановна
RU2271589C1
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2011
  • Фомин Денис Леонидович
  • Космынин Василий Иванович
  • Карпенко Глеб Викторович
  • Мазина Людмила Александровна
RU2494125C2
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2005
  • Свистунов Максим Геннадьевич
  • Барашков Олег Константинович
RU2321911C2
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2011
  • Фомин Денис Леонидович
  • Космынин Василий Иванович
  • Карпенко Глеб Викторович
  • Мазина Людмила Александровна
RU2488608C1
Электроизоляционный материал 2015
  • Борукаев Тимур Абдулович
  • Микитаев Абдулах Касбулатович
  • Кяров Аслан Асланбиевич
RU2629175C2
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2011
  • Нафикова Райля Фаатовна
  • Ан Ен Док
  • Афанасьев Федор Игнатьевич
  • Фаткуллин Раиль Наилевич
  • Федотова Ирина Николаевна
RU2483377C1
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ВНУТРЕННЕГО ЗАПОЛНЕНИЯ ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ 2011
  • Фомин Денис Леонидович
  • Космынин Василий Иванович
  • Карпенко Глеб Викторович
  • Мазина Людмила Александровна
RU2487903C1
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2009
  • Фомин Денис Леонидович
  • Космынин Василий Иванович
  • Карпенко Глеб Викторович
RU2402087C1

Реферат патента 2005 года ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ

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, в мас.ч.: суспензионный поливинилхлорид 100, сложноэфирный пластификатор 30-70, трехосновный сульфат свинца 2-6, карбонат кальция 20-300, окись цинка 0,5-10, тригидрат окиси алюминия 20-70, трехокись сурьмы 3-8, борат цинка 0,5-8, стеарат цинка 0,25-4. Техническим результатом изобретения является снижение дыма и хлористого водорода при горении и сохранение высокой степени негорючести. Улучшение пожаробезопасных характеристик композиции достигается за счет введения в нее бората и стеарата цинка при определенном соотношении компонентов. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 256 968 C1

Полимерная композиция, содержащая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, свинцовый стабилизатор и антипирен-дымоподавитель, включающий карбонат кальция, окись цинка, тригидрат окиси алюминия, трехокись сурьмы, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит борат цинка и стеарат цинка при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Суспензионный поливинилхлорид 100

Сложноэфирный пластификатор 30-70

Трехосновный сульфат свинца 2-6

Карбонат кальция 20-300

Окись цинка 0,5-10

Тригидрат окиси алюминия 20-70

Трехокись сурьмы 3-8

Борат цинка 0,5-8

Стеарат цинка 0,25-4

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2256968C1

ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2001
  • Николаев В.Г.
  • Каменский М.К.
  • Пешков И.Б.
  • Мещанов Г.И.
  • Елагина А.Н.
  • Миткевич А.С.
  • Гнездилова Р.Б.
  • Логунов В.М.
  • Домнич Игорь Константинович
  • Довженко Игорь Григорьевич
  • Крамаренко Наталья Николаевна
  • Ларина Татьяна Васильевна
RU2195729C1
КОДОЛОВ В.И
Замедлители горения полимерных материалов
М.: Химия, 1980, с.7-25
КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ СУСПЕНЗИОННОГО ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА 1988
  • Головненко Н.И.
  • Китайгора Е.А.
  • Мозжухин В.Б.
  • Гузеев В.В.
  • Сорокина Л.И.
  • Ибраков М.Ш.
  • Абдрашитов Я.М.
  • Уварова А.Ю.
  • Каменский М.К.
  • Крехова О.В.
  • Суворов В.Н.
SU1646278A1
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 1992
  • Головненко Н.И.
  • Киселев А.М.
  • Мозжухин В.Б.
  • Суворов В.Н.
  • Ибраков М.Ш.
  • Исламшин А.З.
  • Муратов М.М.
  • Муллахметов И.Н.
  • Исмаилов Э.И.
  • Сайидов Ф.Т.
  • Сечкина А.А.
  • Шевченко Л.М.
RU2089571C1
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 1991
  • Китайгора Е.А.
  • Головненко Н.И.
  • Суворов В.Н.
  • Соболева Н.С.
  • Каменский М.К.
  • Паверман Н.Г.
  • Китайгора Б.П.
  • Бутаков Г.В.
  • Бобровский В.В.
SU1832700A1
DE 10159952 А, 18.06.2003
US 4098748 А, 04.07.1978.

RU 2 256 968 C1

Авторы

Николаев В.Г.

Миткевич А.С.

Каменский М.К.

Мещанов Г.И.

Пешков И.Б.

Сытников В.Е.

Елагина А.Н.

Якимчук А.И.

Гнездилова Р.Б.

Даты

2005-07-20Публикация

2003-11-24Подача