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

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.

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.

Известна полимерная композиция, включающая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, стабилизатор на основе солей свинца и антипирен-дымоподавитель, который в данной композиции включает карбонат кальция, тригидрат окиси алюминия, трехокись сурьмы, окись цинка и борную кислоту, кроме того, композиция 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 (патент РФ №2195729, кл. H01B 3/44, 2002).

Уровень негорючести данной композиции недостаточно высок.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является негорючая электроизоляционная композиция с пониженным дымовыделением, используемая для изоляции и защитных оболочек электрических проводов, и кабелей, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности содержащая, мас.ч.:

Суспензионный поливинилхлорид 100 Сложноэфирный пластификатор 35-65 Свинцовый стабилизатор 2-7 Карбонат кальция 5-45 Тригидрат окиси алюминия 20-100 Трехокись сурьмы 5-9 Окись цинка 0,5-8 Борат цинка 0,5-8 Стеарат кальция 1-3 Хлористый кальций 0,1-2 Окись кальция 0,1-2

(патент РФ №2272330, кл. H01B 3/44, 2006).

Композиция характеризуется свойствами: КИ 38-40, максимальная плотность дыма при горении 180-220. Авторами для оценки перерабатываемости данной полимерной композиции дополнительно определен показатель текучести расплава (ПТР). Показатель текучести расплава при температуре 190°C и нагрузке 10 кгс составил 34-37 г/10 мин. Уровень пожаробезопасных характеристик и показатель текучести расплава недостаточно высок. 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 повышение показателя текучести расплава.

Задача изобретения состояла в разработке композиции, характеризующейся пониженным выделением дыма при горении, высокой степенью негорючести, повышенной текучестью расплава.

Поставленная задача достигается тем, что электроизоляционная полимерная композиция, содержащая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, свинцовый стабилизатор, карбонат кальция, тригидрат окиси алюминия, трехокись сурьмы, окись цинка, борат цинка, дополнительно содержит эпоксидированное соевое масло или эпоксидную диановую смолу ЭД-16, ЭД-20, дифенилолпропан, полиэтиленовый воск и в качестве антипирена добавку FR-930 (1,3,5-трис-(2,3-дибромизопропил)-изоцианурат), борную кислоту, магния гидрооксид, при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

Суспензионный поливинилхлорид 100 Сложноэфирный пластификатор 40-60 Свинцовый стабилизатор 3-8 Эпоксидная диановая смола ЭД-16, ЭД-20   или эпоксидированное соевое масло 1-4 Карбонат кальция 5-60 Тригидрат окиси алюминия   или магния гидрооксид 30-100 Трехокись сурьмы 5-10 Окись цинка 1-7 Борная кислота 0,1-1,5 Борат цинка 0,5-8 Добавка FR-930   1,3,5-трис-(2,3-дибромизопропил)-изоцианурат 0,5-10 Дифенилолпропан 0,1-0,5 Полиэтиленовый воск 0,1-0,5

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

В заявляемой полимерной композиции используют в качестве антипирена тонкодисперсный тригидрат окиси алюминия или магния гидрооксид с содержанием основного вещества не менее 95% и со средним размером частиц не более 5 мкм.

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°C, плотность при 20°C 2340 кг/м³ производства фирмы AkzoNobel. Является нетоксичным продуктом.

В заявляемой полимерной композиции используют полиэтиленовый воск с температурой плавления не выше 100°C, ПВХ суспензионной 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°C, загружают сыпучие компоненты, мас.ч.: суспензионный поливинилхлорид 100, ТОСС 5, борат цинка 3, борную кислоту 0,5, оксид цинка 2, трехокись сурьмы 6, FR-930 6, дифенилолпропан 0,3, перемешивают в течение 3-5 мин, далее вводят ДОФ 40, эпоксидированное соевое масло 2, перемешивают 20-25 мин, затем вводят карбонат кальция 48, магния гидроксид 45, полиэтиленовый воск 0,1, перемешивают еще в течение 7-10 мин. Полученную порошкообразную смесь охлаждают до комнатной температуры и вальцуют при температуре 155-165°C в течение 5-10 мин. Из вальцованного образца прессуют образцы для испытаний при температуре 160-170°C 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 определяют по ГОСТ 24632-81, показатель текучести расплава (ПТР) определяют по ГОСТ 11645-73. Состав и свойства композиции приведены в таблице.

Примеры 2-14 (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 увеличивается степень негорючести, снижается дымообразование при горении, повышается показатель текучести расплава.

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

Изобретение относится к кабельной технике, а именно к полимерным композициям на основе пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ) пониженной горючести, 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 (мас.ч.): суспензионный поливи-нилхлорид 100, сложноэфирный пластификатор 40-60, свинцовый стабилизатор 3-8, эпоксидно-диановую смолу или эпоксидированное соевое масло 1-4, карбонат кальция 5-60, тригидрат окиси алюминия или магния гидрооксид 30-100, трехокись сурьмы 5-10, окись цинка 1-7, борат цинка 0,5-8, добавку - 1,3,5-трис-(2,3-дибромизопропил)-изоцианурат (FR-930) 0,5-10, борную кислоту 0,1-1,5, дифенилолпропан 0,1-0,5, полиэтиленовый воск 0,1-0,5. Техническим результатом изобретения является повышение степени негорючести, снижение уровня выделения дыма в условиях горения, повышение текучести расплава, что достигается за счет дополнительного введения в электроизоляционную композицию добавки 1,3,5-трис-(2,3-дибромизопропил)-изоцианурата, магния гидрооксида, борной кислоты, эпоксидно-диановой смолы или эпоксидированного соевого масла, дифенилолпропана и полиэтиленового воска. 1 табл.

Электроизоляционная композиция, содержащая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, свинцовый стабилизатор, карбонат кальция, тригидрат окиси алюминия, трехокись сурьмы, окись цинка, борат цинка, отличающаяся тем, что дополнительно содержит эпоксидированное соевое масло или эпоксидную диановую смолу ЭД-16, ЭД-20, дифенилолпропан, полиэтиленовый воск, добавку 1,3,5-трис-(2,3-дибромизопропил)-изоцианурат (FR-930), борную кислоту, магния гидрооксид при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
суспензионный поливинилхлорид 100 сложноэфирный пластификатор 40÷60 свинцовый стабилизатор 3÷8 эпоксидная диановая смола ЭД-16, ЭД-20   или эпоксидированное соевое масло 1÷4 карбонат кальция 5÷60 тригидрат окиси алюминия   или магния гидрооксид 30÷100 трехокись сурьмы 5÷10 окись цинка 1÷7 борат цинка 0,5÷8 борная кислота 0,1÷1,5 1,3,5-трис-(2,3-дибромизопропил)-   изоцианурат (FR-930) 0,5÷10 дифенилолпропан 0,1÷0,5 полиэтиленовый воск 0,1÷0,5