ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2013 года по МПК H01B3/44 C08L27/06 

Изобретение относится к кабельной промышленности, а именно к электроизоляционным полимерным композициям на основе пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ) с пониженной горючестью, пониженным выделением дыма и хлористого водорода при горении, а также повышенными значениями физико-механических характеристик, 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 требования к кабельным пластикатам по характеристикам пожаробезопасности с каждым годом повышаются.

Наиболее эффективным методом снижения горючести полимерных материалов остается введение антипиренов. Однако горение полимерных материалов, содержащих традиционные антипирены (полибромарены, оксиды сурьмы и т.п.), сопровождается образованием высокотоксичных соединений. Поэтому существует настоятельная потребность в материалах с пониженной горючестью и низкой токсичностью продуктов горения.

Для повышения огнестойкости ПВХ-пластиката и снижения дымообразования при его горении в качестве антипиренов дымоподавителей используют комбинацию трехокиси сурьмы, хлорированного парафина, карбоната кальция и окиси молибдена (Патент США №4098748, 1978 г.). Однако, несмотря на высокую эффективность оксида сурьмы в качестве антипирена галогенсодержащих полимеров, композиции с его содержанием отличаются значительным увеличением дыма при горении. А стоимость оксида молибдена достаточно высока.

Известна композиция по патенту КНР №101974187, в состав которой входит 100 мас.ч ПВХ, 20-30 мас.ч ДОФ, 20-25 мас.ч карбоната кальция, 8-10 мас.ч кальций-цинковых стабилизаторов, 2-3 мас.ч смазочного агента, 5-10 мас.ч оксида сурьмы, 5-10 мас.ч станната цинка, 2-3 мас.ч дымопоглотительного агента, 2-3 мас.ч термостабилизаторов. Недостатком данного изобретения является относительно высокое содержание наполнителей. Переработка композиции столь высокой степени наполнения на современных высокоскоростных экструдерах затруднена и приводит к быстрому износу оборудования. Кроме того, высокое содержание карбоната кальция снижает механические характеристики ПВХ-пластиката.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является полимерная композиция по патенту РФ №2137789, включающая суспензионный поливинилхлорид, диоктилфталат, свинцовый стабилизатор, дифенилолпропан, стеариновую кислоту, пигменты, мел, при следующем соотношении компонентов мас.ч.:

суспензионный поливинилхлорид - 100

диоктилфталат - 40-70

свинцовый стабилизатор - 5,0-14,6

дифенилолпропан - 0,3-1,0

стеариновая кислота - 0,3-1,0

пигменты - 1-7

мел - 5-30

асбестовое волокно, модифицированное 0,2-1,5

белая сажа - 0,7-11,5

Недостатком данной композиции является содержание большого количества свинцового стабилизатора, что нецелесообразно с экологической точки зрения. Кроме того, асбестовое волокно обладает заметным канцерогенным эффектом (СанПиН 1.2.2353-08 «Канцерогенные факторы и основные требования к профилактике канцерогенной опасности»). Международное агентство по изучению рака отнесло асбест к первой, наиболее опасной категории списка канцерогенов, для которых существуют достоверные сведения о канцерогенности их для человека. 1 января 1997 года использование асбеста было запрещено во Франции. С 2005 года применение асбеста запрещено в Европейском союзе.

Задача изобретения состоит в разработке композиции, характеризующейся пониженной горючестью, пониженным выделением дыма, хлористого водорода при горении и повышенными значениями физико-механических характеристик.

Технический результат достигается тем, что электроизоляционная полимерная композиция, содержащая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, наполнитель, дифенилолпропан, свинцовый стабилизатор, стеариновую кислоту, дополнительно содержит дымоподавитель - хлорированный парафин, смазочный материал - кальция стеарат, в качестве наполнителя - органоглину, а в качестве антипирена используют гидроксид магния, полифосфат аммония, в качестве стабилизатора - эпоксидированное соевое масло при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

суспензионный поливинилхлорид 100

диоктилфталат 30-35

трикрезилфосфат 5-7

свинцовый стабилизатор 1-4

эпоксидированное соевое масло 0,5-1

дифенилолпропан 0,1-0,2

стеариновая кислота 0,1-0,2

смазочный материал 0,1-0,3

хлорированный парафин 5-7

гидроксид магния 15-20

полифосфат аммония 9-12

карбонат кальция 5-10

органоглина 3,8-4

В данной электроизоляционной композиции используют следующие химические продукты, соответствующие техническим требованиям на них, в частности: суспензионный поливинилхлорид С-70 (ПВХ С-70), изготовленный по ГОСТ 14332-78; сложноэфирный пластификатор - диоктилфталат (ДОФ) по ГОСТ 8728-88 и трикрезилфосфат (ТКФ) по ГОСТ 8728-88; стабилизатор - трехосновный сульфат свинца (ТОСС) по ТУ 6-09-600-76; антиоксидант - дифенилопропан (ДФП) по ГОСТ 12138-86; дымопоглотитель - гидроксид магния по ТУ 1517-002-59074732-2007; наполнитель - карбонат кальция по ГОСТ 8253-79; смазочный материал - стеарат кальция по ТУ 6-09-4233-76; стеариновую кислоту по ГОСТ 9419-78; хлорированные парафины ХП - 418 по ТУ 6-01-16-90, полифосфат аммония по ТУ 6-47-15-90, органоглину.

Причем, гидроксидный дымопоглотитель - гидроксид магния содержит в себе не менее 95% основного вещества со средним размером частиц не более 5 мкм. Органоглина представляет собой продукт модификации монтмориллонита месторождения Герпегеж Кабардино-Балкарской республики катионнобменной емкостью 95 мг-экв/100 г глины меламином, изготовленным по ГОСТ 7579-76, в количестве 10% от массы монтмориллонита.

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

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1-6 (предлагаемые).

В смеситель, нагретый до 22°С, загружают 100 мас.ч. ПВХ С 70, при дальнейшем повышении температуры в данной установке до 55°С вводится 0,5-1 мас.ч. ЭСМ и малые компоненты системы (ТОСС 1-4 мас.ч., ДФП 0,1-0,5 мас.ч., стеариновая кислота 0,1-0,2 мас.ч., 0,1-0,3 мас.ч. стеарата кальция). Затем, после нагревания смесителя до 65°С вводятся сложноэфирный пластификатор и дымопоглотитель на основе хлорпарафинов, перемешивают в течение 3-5 мин. Добавляется СаСО₃, в количестве 5-10 мас.ч. При температуре 115°С вводятся дымопоглотитель гидроксид магния 15-20 мас.ч. и антипирен ПФА 9-12 мас.ч. При снижении температуры в смесителе до комнатной, вводится последний основной компонент - органоглина 3,8-4 мас.ч. Полученную порошкообразную смесь засыпают в экструдер и перерабатывают в зонах I-IV, при температуре 146°С, 149°С, 155°С и 160°С соответственно. Полученные после экструдирования гранулы 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.

Композиции готовят и испытывают аналогично примеру.

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

Изобретение может быть использовано в кабельной технике для изоляции внутренних и наружных оболочек проводов и кабелей, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности. Электроизоляционная композиция включает суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, дифенилолпропан, свинцовый стабилизатор, стеариновую кислоту, смазочный материал, эпоксидированное соевое масло, хлорированный парафин, гидроксид магния, полифосфат аммония и органоглину. Изобретение позволяет получить композицию с пониженной горючестью, низким выделением дыма и хлористого водорода при горении, а также повысить значения физико-механических характеристик. 1 табл., 6 пр.

Электроизоляционная композиция, содержащая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, наполнитель, дифенилолпропан, свинцовый стабилизатор, стеариновую кислоту, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит дымоподавитель - хлорированный парафин, смазочный материал, в качестве наполнителя - органоглину, представляющую собой продукт модификации монтмориллонита меламином, а в качестве антипирена используют гидроксид магния, полифосфат аммония, в качестве стабилизатора - эпоксидированное соевое масло при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
суспензионный поливинилхлорид 100 диоктилфталат 30-35 трикрезилфосфат 5-7 свинцовый стабилизатор 1-4 эпоксидированное соевое масло 0,5-1 дифенилолпропан 0,1-0,5 стеариновая кислота 0,1-0,2 смазочный материал 0,1-0,3 хлорированный парафин 5-7 гидроксид магния 15-20 полифосфат аммония 9-12 карбонат кальция 5-10 органоглина 3,8-4