ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2007 года по МПК C08L11/00 C08L9/02 H01B3/28 C08L9/00 C08K3/22 

Изобретение относится к полимерным композициям, используемым в качестве защитных оболочек кабельных изделий.

Известны композиции на основе синтетических каучуков, включающие в качестве наполнителя природные гидраты алюмосиликатов: каолины и бентониты (Кошелев Ф.Ф. и др. Общая технология резины. "Химия", 1978, с.261).

Однако такие композиции имеют недостаточно высокие скорости вулканизации, термостабильность и физико-механические свойства.

Известны также композиции, в которых с целью ускорения вулканизации и повышения физико-механических характеристик используются модифицированные наполнители (Патент Великобритании №1265898, кл.С 1А, опубл.1972; заявка 59-109541, Япония, заявл. 15.12.82, №57-221052, опубл.25.06.84, МКИ С 08 L 11/00, С 08 R 3/22).

Однако указанные композиции не обладают необходимой стойкостью к распространению пламени и имеют высокую степень дымообразования при горении.

Известны композиции с повышенной огнестойкостью на основе жидкого хлоропренового и силиконового каучуков, содержащие в качестве наполнителя тригидрат оксида алюминия. Однако такие композиции обладают недостаточной морозостойкостью, стойкостью к распространению пламени и повышенным дымообразованием при горении (Заявка 57-209980, Япония, заявл.19.06.81, №56-95115, опубл.23.12.82. МКИ С 09 К 3/28, С 09 К 3/10).

Наиболее близкой предлагаемому составу и принятой нами за прототип является композиция, используемая для оболочки кабеля, на основе хлоропренового каучука и включающая ускоритель вулканизации, активатор вулканизации, термостабилизатор, антиозонант, вулканизующий агент, пластификатор, продукт дегидратации бентонита, полиметилсилоксановую жидкость (ав. св-во 1048522, Н 01 В 3/28, БИ №38, 1983, ЕО ВНИИКП).

Недостатком такой композиции является то, что она обладает низкой стойкостью к распространению пламени, высоким дымообразованием и не обеспечивает требуемых морозо- и маслостойкости.

Поставленная задача состояла в разработке композиции, обладающей повышенной стойкостью к распространению пламени, низким дымообразованием, морозо- и маслостойкостью при сохранении высоких физико-механических показателей.

Для решения поставленной задачи разработана композиция на основе хлоропренового каучука (или его смеси с бутадиеннитрильным каучуком), содержащая вулканизующий агент, ускоритель вулканизации, активатор вулканизации, стабилизатор, пластификатор, антиозонант, наполнитель, тригидрат оксида алюминия и в качестве модификатора бутадиеновый каучук при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: каучук - 100; вулканизующий агент 1-5; ускоритель вулканизации 1-3,25; активатор вулканизации 3,5-10,0; стабилизатор 2-3,0; пластификатор 10-20; антиозонант 2-8; технический углерод 47-52; каолин 5-22; тригидрат оксида алюминия 50-60; полибутадиен 0,1-10.

В качестве каучука используют хлоропреновый каучук (или его смесь с бутадиеннитрильным каучуком в соотношении 1:1); в качестве вулканизующего агента оксид цинка; в качестве ускорителя вулканизации серу, тиурам, дифенилгуанидин, каптакс (2-меркаптобензтиазол); в качестве активатора вулканизации оксид магния, стеариновую кислоту; в качестве стабилизатора диафен ФП (N изопропил-N-фенил-п-фенилендиамин), ацетонанил Н (полимер 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин), нафтам-2(фенил-β-нафтиламин); в качестве пластификатора дибутилфталат; в качестве антиозонанта парафин.

Предложенная композиция позволяет получить полимерное покрытие для электрического кабеля, обладающее повышенной стойкостью к распространению пламени, низким дымообразованием, морозо- и маслостойкостью при сохранении высоких физико-механических показателей.

Все компоненты, входящие в состав композиции, известны и являются продуктами, выпускаемыми отечественной или зарубежной промышленностью. Изготовление и переработка композиции осуществляется на стандартном оборудовании.

Пример 1.

Композиции состава, приведенного в таблице 1, изготавливались следующим образом.

На вальцах развальцовывается каучук (или смесь каучуков), вводится полибутадиен, затем вводят мелкие навески с 50% наполнителя и 50% пластификатора, затем вводят 50% пластификатора и 50% наполнителя, в конце смешения вводят вулканизующий агент (оксид цинка) и вальцуют смесь в течение 1-2 мин. Общее время изготовления резиновой смеси на вальцах 12-14 мин.

Режим изготовления образцов резин для испытаний: 143°С при давлении в прессе 100 атм в течение 40 мин.

В таблице 2 приведены физико-механические показатели композиций, их морозо- и маслостойкость, кислородный индекс, коэффициент дымообразования.

В таблице 3 приведены результаты испытаний по стойкости к распространению пламени в кабелях, выполненных с оболочкой из предлагаемой композиции.

Таблицы 1, 2, 3 приведены после текстовой части описания.

Из данных, приведенных в таблице 2, следует, что разработанная композиция по физико-механическим свойствам находится на уровне прототипа, а по морозо- и маслостойкости, кислородному индексу, коэффициенту дымобразования существенно превосходит композицию прототипа.

Электрический кабель, выполненный из предлагаемой композиции, выдержал испытание на стойкость к распространению пламени в пучке по категории В. Испытание электрического кабеля в условиях воздействия пламени проводилось по МЭК 60332-3-22. Распространение пламени по вертикально расположенным пучкам кабелей. Категория В.

Испытания проводились по следующей методике.

Методика испытания кабеля на распространение пламени в пучке.

Испытание электрического кабеля в условиях воздействия пламени проводится по МЭК 60332-3-22. Распространение пламени по вертикально расположенным пучкам кабелей. Категория В.

Испытуемый образец состоит из нескольких отрезков кабеля длиной не менее 3,5 м каждый, отобранных от одной строительной длины. Общее число отрезков кабеля в образце должно быть таким, чтобы общий номинальный объем неметаллических материалов на длине 1 м образца составлял 3,5 л.

Образец разбирают и взвешивают каждый неметаллический материал.

Число отрезков в испытуемом образце рассчитывается по формуле

где V - объем неметаллического материала, дм³;

Mi - масса каждого неметаллического материала, кг;

ρ_I - плотность каждого материала, кг/дм³;

l - длина образца, м.

Рассчитанное количество отрезков кабеля крепится на передней стороне лестницы одним слоем с зазором между соседними отрезками, равным половине диаметра кабеля, но не более 20 мм.

Максимальная ширина образца для стандартной лестницы должна быть 300 мм, а для широкой лестницы - 600 мм.

Пламя прикладывают в течение 40 мин, после чего оно должно быть потушено.

За величину распространения пламени принимают длину поврежденной части. Ее измеряют в метрах (с точностью до второго десятичного знака) от нижнего края горелки до конца обугленной части, определяемого следующим образом.

На поверхность кабеля нажимают острым предметом, например лезвием ножа. Место, где фиксируется изменение упругой поверхности образца на хрупкую, считают концом обугленной части.

Для категории В длина обугленной части образца, измеренная от нижнего края горелки, должна быть не более 2,5 м.

Таким образом, разработанная полимерная композиция позволяет получить электрический кабель с высокими показателями по пожаробезопасности.

Таблица 3
Распространение пламени по вертикально расположенному пучку кабеля ПоказателиКомпозицияНорма по МЭК 60332-3-22Прототип315Длина обугленной части испытуемого пучка кабеля, м1,851,93Не более 2,5Более 2,5

Изобретение относится к полимерным композициям и может найти применение в различных областях народного хозяйства, в частности в кабельной промышленности. Полимерная композиция включает, мас.ч.: хлоропреновый каучук или его комбинацию с бутадиеннитрильным каучуком - 100, вулканизующий агент - оксид цинка - 1-5, ускоритель вулканизации, выбранный из группы - сера, тиурам, дифенилгуанидин, каптакс или их сочетание - 1,0-3,25, активатор вулканизации - оксид магния и стеариновую кислоту - 3,5-10,0, стабилизатор - ацетонанил, диафен ФП, нафтам-2 - 2-3, пластификатор - дибутилфталат - 10-20, антиозонант-парафин - 2-8, наполнитель - технический углерод - 47-52 и каолин - 5-22, модификатор-полибутадиен - 0,1-10,0 и дополнительно содержит тригидрат оксида алюминия - 50-60. Технический эффект - создание композиции, обладающей стойкостью к распространению пламени, низким дымообразованием, высокими морозо- и маслостойкостью при сохранении физико-механических характеристик. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Полимерная композиция, включающая каучук, вулканизующий агент - оксид цинка, ускоритель вулканизации, активатор вулканизации - оксид магния и стеариновую кислоту, стабилизатор, пластификатор - дибутилфталат, антиозонант - парафин, наполнитель - технический углерод и каолин, модификатор, отличающаяся тем, что композиция содержит в качестве каучука хлоропреновый каучук или его комбинацию с бутадиеннитрильным каучуком, в качестве ускорителя вулканизации - ускоритель, выбранный из группы - сера, тиурам, дифенилгуанидин, каптакс или их сочетание, в качестве стабилизатора - ацетонанил, диафен ФП, нафтам-2, в качестве модификатора - полибутадиен и дополнительно содержит тригидрат оксида алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Каучук100,0Вулканизующий агент1,0-5,0Ускоритель вулканизации1,0-3,25Активатор вулканизации3,5-10,0Стабилизатор2,0-3,0Пластификатор10,0-20,0Антиозонант2,0-8,0Технический углерод47,0-52,0Каолин5,0-22,0Тригидрат оксида алюминия50,0-60,0Полибутадиен0,1-10,0