ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2010 года по МПК H01B3/44 C08L27/06 

Изобретение относится к кабельной технике, а именно полимерным композициям на основе пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ) с пониженной горючестью, пониженным 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. Поэтому к кабельным пластикатам предъявляются высокие требования по негорючести.

В последние годы требования по характеристикам пожаробезопасности повысились, стали также предъявляться требования по снижению дымообразования и выделению коррозионно-активных газов при горении. Поскольку горючесть полимеров и связанная с ней потеря эксплуатационных качеств являются не единственной проблемой. Как правило, жертвы погибают в результате удушья от дыма или от отравления ядовитыми газами. К сожалению, дым, образующийся при горении пластиков, как правило, значительно более густой, чем от обычных материалов, а его компоненты гораздо более ядовиты.

Имеется большое количество публикаций в части снижения пожароопасности различных комбинаций на основе ПВХ. В состав ПВХ-пластиката пониженной горючести, как правило, входят антипирены для уменьшения горючести, дымоподавители, поглотители хлористого водорода для уменьшения выделения коррозионных активных летучих продуктов горения, пластификаторы, наполнители, стабилизаторы.

Известна полимерная композиция на основе суспензионного поливинилхлорида, характеризующаяся меньшей горючестью, пониженным выделением дыма и хлористого водорода при горении, содержащая, мас.ч:

Суспензионный поливинилхлорид 100 Сложноэфирный пластификатор 45-70 Хлорированный парафин и/или   хлорированные α-олефины 15-20 Трехосновный сульфат свинца 5-7 Стеарат кальция 1-2 Гидрооксид алюминия или гидрооксид магния 45-60 Трехокись сурьмы 5-10 Дифенилолпропан 0,1-0,5 Эпоксидная диановая смола 2-4 Сажа 0,5-2,0

(патент РФ №2321090, кл. H01B 3/44, 2006).

Композиция характеризуется довольно низкой горючестью, однако имеет недостаточно низкий уровень выделения дыма при горении.

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому техническому решению является негорючая электроизоляционная композиция с пониженным дымовыделением. Указанная композиция содержит в мас.ч.:

Суспензионный поливинилхлорид 100 Сложноэфирный пластификатор 25-75 Свинцовый стабилизатор 1-7 Стеарат кальция 0,7-3 Карбонатный наполнитель 5-90 Окись цинка 0,5-8 Борат цинка 0,5-5 Хлористый кальций 0,1-2 Окись кальция 0,1-2 Дифенилолпропан 0,1-0,8 Трехокись сурьмы 0,5-9

(патент РФ №2271589, кл. Н01В 3/44, 2006).

Данная композиция характеризуется низкой горючестью (КИ 27-29%), но не обеспечивает достаточной степени снижения дымообразования при горении (максимальная плотность дыма при горении 180-250), а также характеризуется низкой текучестью расплава (ПТР). ПТР при температуре 190°С составляет 31-35 г/10 мин. Переработка композиции высокой степенью наполнения на современных высокоскоростных экструдерах создает в расплаве полимера значительные сдвиговые усилия, в этой связи для предотвращения перегрева его в экструдерах требуется улучшение текучести расплава полимера.

Задачей настоящего изобретения является снижение выделения дыма при горении при сохранении степени негорючести, повышение текучести расплава кабельного пластиката.

Поставленная задача достигается тем, что электроизоляционная полимерная композиция, содержащая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, карбонатный наполнитель, трехокись сурьмы, окись цинка, свинцовый стабилизатор, дифенилолпропан, дополнительно содержит добавку FR-930 (1,3,5-трис-(2,3-дибромизопропил)-изоцианурат), борную кислоту, эпоксидированное соевое масло, хлористый цинк, полиэтиленовый воск при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

Суспензионный поливинилхлорид 100 Сложноэфирный пластификатор 50-70 Свинцовый стабилизатор 3-8 Эпоксидированное соевое масло 1-4 Карбонат кальция 100-500 Трехокись сурьмы 5-10 Окись цинка 0,5-5 Борная кислота 0,1-1,5 Добавка FR-930   1,3,5-трис-(2,3-дибромизопропил)-изоцианурат 0,5-10 Хлористый цинк 0,01 Дифенилолпропан 0,1-0,5 Полиэтиленовый воск 0,1-0,5

В качестве сложноэфирного пластификатора композиция содержит: ди-октилфталат (ДОФ), диизооктилфталат (ДИОФ), диизононилфталат (ДИНФ), диалкилфенилфосфат (ДАФФ), трикрикрезилфосфат (ТКФ), диоктилсебацинат (ДОС), фосфатный пластификатор (ФП) по ГОСТ 8728-88 или их смеси. Свинцовый стабилизатор: трехосновный сульфат свинца (ТОСС), основной карбонат свинца (ОКС), двухосновный фталат свинца (ДОФТС) по ТУ 6-09-600-76, стеарат свинца по ТУ 6-09-17-320-96 или их смеси.

Используемый в качестве антипирена новый компонент добавка FR- 930 (1,3,5-трис-(2,3-дибромизопропил)-изоцианурат) представляет собой белый порошок, общее содержание брома 64,7-66,6%, интервал плавления 102-109°С, плотность при 20°С 2340 кг/м³ (производство фирмы AkzoNobel). Является нетоксичным продуктом.

В заявляемой полимерной композиции используют полиэтиленовый воск с температурой плавления не выше 100°С, ПВХ суспензионная марки С-70 по ГОСТ 14332-78Е.

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

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1. В смеситель, нагретый до 90°С, загружают сыпучие компоненты, мас.ч.: суспензионный поливинилхлорид 100, ТОСС 8, хлорид цинка 0,01, оксид цинка 4, борную кислоту 0,5, трехокись сурьмы 6, FR-930 4, дифенилолпропан 0,4, перемешивают в течение 3-5 мин, вводят ДОФ 70, эпоксидированное соевое масло 4, перемешивают в течение 20-25 минут, затем вводят карбонат кальция 100, полиэтиленовый воск 0,1 и перемешивают еще 7-10 мин. Полученную порошкообразную смесь охлаждают до комнатной температуры и вальцуют при температуре 155-165°С в течение 5-10 мин. Из вальцованного образца 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 (Д_макс) в условиях горения и тления определяют по ГОСТ 24632-81, показатель текучести расплава (ПТР) определяют по ГОСТ 11645-73.

Состав и свойства композиции приведены в таблице.

Примеры 2-13 (предлагаемые).

Композиции готовят и испытывают аналогично примеру 1.

В результате использования компонентов в заявляемых количествах за счет достижения синергического эффекта улучшаются эксплуатационные и технологические показатели кабельного пластиката, а именно снижается дымообразование при горении, повышается показатель текучести расплава.

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

Состав композиции и свойства пластиката Состав композиции, мас.ч. Примеры по изобретению 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 по прототипу ПВХ С 7059М 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100   Диоктилфталат 70 50 60 55 50 70 60 55 60 65 60 50 70   Трехосновный сульфат свинца 8 5 6 3,5 7 8 7,5 6 3 4 5,5 8 7   Эпоксидированное соевое масло 4 1 1,5 2 3 2,5 4 3 1,5 1 2 1 3   Карбонат кальция 100 110 150 200 300 350 190 220 300 500 180 400 450   Трехокись сурьмы 6 10 5 7 8,5 5,5 6 7,5 9 7,5 8 8,5 6   Окись цинка 4 0,5 0,5 1 1 0,7 5 3,5 2 1,5 3 4 5   Борная кислота 0,5 0,1 0,3 0,2 1 0,4 1,5 0,1 0,25 0,3 0,2 1 0,8   Добавка FR-930 4 10 0,5 1,5 7 5,5 10 3 6 8 4,5 7 9   Хлористый цинк 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01   Дифенилолпропан 0,4 0,1 0,4 0,2 0,3 0,5 0,5 0,1 0,15 0,3 0,4 0,5 0,15   Полиэтиленовый воск 0,1 0,1 0,2 0,4 0,15 0,35 0,5 0,5 0,2 0,25 0,1 0,15 0,4   Свойства композиций КИ, % 29 30 28 30 28 29 30 30 28 29 30 28 30 27-29 Д_макс.-горение 150 160 160 150 165 165 150 150 155 160 150 160 165 180-250 ПТР, г/10 мин, Н-10кгс, Т=190°С 58 61 56 57 51 57 54 55 51 49 53 47 50 31-35

Изобретение относится к кабельной технике, а именно к полимерным композициям на основе пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ) с пониженной горючестью, пониженным выделением дыма и хлористого водорода при горении, предназначенным для изоляции внутренних и наружных оболочек проводов и кабелей, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности. Электроизоляционная композиция содержит, в мас.ч.: суспензионный поливинилхлорид - 100, сложноэфирный пластификатор 50-70, свинцовый стабилизатор 3-8, эпоксидированное соевое масло 1-4, карбонат кальция 100-500, трехокись сурьмы 5-10, окись цинка 0,5-5, борную кислоту 0,1-1,5, добавку 1,3,5-трис-(2,3-дибромизопропил)-изоцианурат (FR-930) 0,5-10, хлористый цинк 0,01, дифинилолпропан 0,1-0,5, полиэтиленовый воск 0,1-0,5. Техническим результатом изобретения является снижение уровня выделения дыма в условиях горения при сохранении степени негорючести, улучшение текучести расплава полимера, что достигается за счет дополнительного введения в электроизоляционную композицию 1,3,5-трис-(2,3-дибромизопропил)-изоцианурата, эпоксидированного соевого масла, хлористого цинка, борной кислоты и полиэтиленового воска. 1 табл.

Электроизоляционная композиция, суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, свинцовый стабилизатор, карбонатный наполнитель, трехокись сурьмы, окись цинка, дифенилолпропан, отличающаяся тем, что дополнительно содержит добавку - 1,3,5-трис-(2,3-дибромизопропил)-изоцианурат (FR-930), борную кислоту, эпоксидированное соевое масло, хлористый цинк, полиэтиленовый воск при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
суспензионный поливинилхлорид 100 сложноэфирный пластификатор 50÷70 свинцовый стабилизатор 3÷8 эпоксидированное соевое масло 1÷4 карбонат кальция 100÷500 трехокись сурьмы 5÷10 окись цинка 0,5÷5 борная кислота 0,1÷1,5 1,3,5-трис-(2,3-дибромизопропил)-   изоцианурат (FR-930) 0,5÷10 хлористый цинк 0,01 дифенилолпропан 0,1÷0,5 полиэтиленовый воск 0,1÷0,5