БЕЗГАЛОГЕННАЯ ПОЛИМЕРНАЯ НЕГОРЮЧАЯ КАБЕЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2020 года по МПК H01B3/44 C08L27/06 

Изобретение относится к кабельной технике, а именно к материалам для изолирования, наложения защитных покровов кабелей, эксплуатирующихся в условиях одиночной или групповой прокладки во внутренних электроустановках, а также в зданиях и сооружениях с массовым пребыванием людей. Предлагаемая безгалогенная полимерная негорючая кабельная композиция (Далее - композиция), представляет собой термопластичный материал, который выпускается в виде гранул.

Из уровня техники известны следующие решения.

Известна безгалогенная полимерная негорючая кабельная композиция, содержащая 50-60% гидроксида алюминия; 10-15% сополимера этиленвинилацетата, 10-15% металлоценового полиэтилена, 10-15% полиола полиэстера привитого винилового полимера, 1-5% малеинового ангидрида привитого аморфического полиолефина, 1-5% термопластикового эластомера полиолефина; 0,2-1% антиоксиданта (патент Китая №108864640, дата публикации: 23.11.2018).

Также известна безгалогенная полимерная негорючая кабельная композиция, имеющая следующий количественный и качественный состав, базовый компонент которой включает 14-20% линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE), 18-25% этиленвинилацетат (EVA); 44-50% гидроксида алюминия (III) (АТН) в качестве основного антипирена (также может использоваться 18-25% гидроксида магния в качестве вторичного антипирена), 0,5-1% антиоксиданта, 2-4% силикона, связующий агент - остальное (международная публикация заявки: WO 2018056916 А1, дата публикации: 29.03.2018).

Наиболее близким аналогом патентуемого решения является полимерный негорючий кабельный безгалогенный материал, включающий 20-40% этиленвинилацетатного сополимера, 10-25% этиленакрилатного сополимера, 5-10% смазки, 1-5% антиоксиданта, 2-6% жаропрочного агента, 3-7% наполнителя для эластичности и 3-8% антипиренов (патент Китая №106397946, дата публикации: 15.02.2017).

Недостатком известных решений является применение дорогостоящих веществ-совместителей, как то: полиола полиэстера привитого винилового полимера и этиленакрилатного сополимера (патент Китая 108864640, патент Китая 106397946). Безгалогенная полимерная негорючая кабельная композиция (международная публикация заявки: WO 2018056916 А1, дата публикации: 29.03.2018) не является свободно воспроизводимой в силу своего химического состава.

Техническая проблема состоит в создании композиции, которая была бы однородна по своему химическому и морфологическому составу и обеспечивала бы достаточную прочность готовому кабельному изделию.

Поставленная задача решается:

1) в сравнении с патентами Китая заменой применения полиола полиэстера привитого винилового полимера и этиленакрилатного сополимера на модифицированный линейный полиэтилен LLDPE-g-MA.

2) в сравнении с материалом, описанным в патентной заявке WO 2018056916 А1, заменой смазок, силиконового масла, стабилизаторов и антиоксидантов (смазочно-стабилизирующего комплекса).

Технический результат патентуемого изобретения заключается в создании однородной по химическому и морфологическому составу композиции с постоянными физико-химическими свойствами и стабильной воспроизводимостью.

Заявленный технический результат обеспечивается за счет состава безгалогенной полимерной негорючей кабельной композиции, представляющей собой термопластичный материал в виде гранул, содержащих, в мас%:

Этиленвинилацетат с содержанием винилацетата 28% и с 15-25 показателем текучести расплава 3-5 Металлоценовый полиэтилен с показателем текучести расплава 6-10 3-5 и плотностью 0,91-0,92 г/см³ Модифицированный линейный полиэтилен LLDPE-g-MA 2-6 Мелкодисперсный гидроксид алюминия или мелкодисперсный 15-40 гидооксид магния или их смесь Мелкодисперсный кальцит 20-50 Силиконовое масло 1-2 Стабилизатор 0,2-0,5 Антиоксидант 0,2-0,6 Смазка до 0,2 Пигмент минеральный 0,25-1.

В данной композиции этиленвинилацетат с данным содержанием винилацетата и с таким показателем текучести расплава обеспечивает лучшую наполняемость всей системы минеральными наполнителями.

Металлоценовый полиэтилен обеспечивает высокую прочность материала в готовом кабельно-проводниковом изделии.

Модифицированный линейный полиэтилен LLDPE-g-MA обеспечивает однородность расплава полимеров и их высокую совместимость с минеральными наполнителями.

Мелкодисперсный гидроксид алюминия, или мелкодисперсный гидроксид магния, или их смесь являются антипиренами и обеспечивают необходимую негорючесть системы. Смесь может содержать любое относительное содержание компонентов.

Мелкодисперсный кальцит выступает в качестве модификатора перерабатываемости минеральных наполнителей. В данной композиции может быть использован мелкодисперсный кальцит в виде мела или микромрамора.

Установлено, что ввод в рецептуру 2-6% модифицированного линейного пoлиэтилeнa LLDPE-g-MA coвмecтнo с металлоценовым полиэтиленом приводит к обеспечению необходимой прочности и необходимого уровня наполняемости минеральным наполнителем системы, что ведет к получению стабильного состава композиции и ее удешевлению.

Силиконовое масло представляет из себя привитой полидиметилсилоксан с вязкостью в пределах от 200 до 1000000 мм²/с.

Смазка играет роль вещества, обеспечивающего требуемые реологические свойства готовой композиции. В качестве смазки вводятся вещества, которые при нагревании полимера до температуры плавления равномерно распространяются по всему объему расплава полимера, влияя на текучесть. В данном случае это смесь стеаратов металлов и полиэтиленовых восков.

Приготовление композиции осуществляют следующим образом.

Сыпучие компоненты последовательно подаются в высокоскоростной смеситель, снабженный контуром охлаждения, для избегания точечных температур около 300+-5°С, т.к при данной температуре наступает частичное термическое разложение антипиренов. Смешение зависит от типа смесителя и продолжается до тех пор, пока не будет получено равномерное распределение смазочно-стабилизационного комплекса в смеси. По достижении равномерного распределения, смесь подается в компаундирующий экструдер, из которого затем подается в экструдер-гранулятор.

Для получения заявленной композиции применяют следующие марки компонентов:

- гидроксид алюминия химически осажденный ("1-2"): Martinal-104 LEO,Aluprem TGR-2, Apyral 40 CD, Alolt-60 DLS;

- гидроксид алюминия ("7-10"): SibelcoPortaflame SG25, Тригал A-05P, Тригал A-05H;

- стабилизатор "791": Tinuvin 791,Richvin 791;

- антиоксидант "1024": Richnox MD-1024, Evernox MD-1024, Irganox 1024, Chinox 1024;

- антиоксидант "1010": Richnox 1010P, Evernox 10, Irganox 1010, Chinox 1010;

- антиоксидант "DSTDP": Chinox DSTDP, Irganox DSTDP, Richnox DSTDP, Evernox DSTDP, Songnox DSTDP;

- антиоксидант "168": Richfos 168P, Exerfos 168, Irgafos 168, Chinox 168, Ethanox 368;

- антиоксидант "1076": Richnox 1076, Evernox 76.

Примеры осуществления изобретения.

Пример 1.

В высокоскоростной смеситель было загружено:

Этиленвинилацетат с содержанием винилацетата 28% и с 15 показателем текучести расплава 3-5 Металлоценовый полиэтилен с показателем текучести расплава 6 3-5 и плотностью 0,91-0,92 г/см³ Модифицированный линейный полиэтилен LLDPE-g-MA 2 Мелкодисперсный гидроксид алюминия 40 Мелкодисперсный мел 33,45 Силиконовое масло 2 Стабилизатор 0,5 Антиоксидант 0,6 Смазка 0,2 Пигмент минеральный в виде углерода технического 0,25.

В результате был получен материал с прочностью 12 МПа. Прочность данного материала соответствует необходимым предельным минимальным значениям установленных нормативом параметров, что обусловлено высоким содержанием в данной рецептуре гидроксида алюминия и минимальной концентрацией металлоценового полиэтилена.

Пример 2.

В высокоскоростной смеситель было загружено:

Этиленвинилацетат с содержанием винилацетата 28% и с 15 показателем текучести расплава 3-5 Металлоценовый полиэтилен с показателем текучести расплава 8 3-5 и плотностью 0,91-0,92 г/см³ Модифицированный линейный полиэтилен LLDPE-g-MA 2 Мелкодисперсный гидроксид алюминия 30 Мелкодисперсный гидроксид магния 10 Мелкодисперсный мел 31,45 Силиконовое масло 2 Стабилизатор 0,5 Антиоксидант 0,6 Смазка 0,2 Пигмент минеральный в виде углерода технического 0,25.

В результате был получен материал с прочностью 15 МПа. Прочность данного материала соответствует необходимым средним значениям установленных нормативом параметров, что обусловлено применением смеси антипирренов содержащей гидроксид алюминия и гидроксид магния и увеличенной концентрацией металлоценового полиэтилена.

Изобретение относится к кабельной технике, а именно к материалам для изолирования, наложения защитных покровов кабелей, эксплуатирующихся в условиях одиночной или групповой прокладки во внутренних электроустановках, а также в зданиях и сооружениях с массовым пребыванием людей. Полимерная негорючая кабельная композиция в виде гранул, содержащих 15-25 мас.% этиленвинилацетата с содержанием винилацетата 28% и с показателем текучести расплава 3-5, 6-10 мас.% металлоценового полиэтилена с показателем текучести расплава 3-5 и плотностью 0,91-0,92 г/см³, 2-6 мас.% модифицированного линейного полиэтилена LLDPE-g-MA, 15-40 мас.% мелкодисперсного гидроксида алюминия или мелкодисперсного гидроксида магния или их смеси, 20-50 мас.% мелкодисперсного кальцита, 1-2 мас.% силиконового масла, 0,2-0,5 мас.% стабилизатора, 0,2-0,6 мас.% антиоксиданта. Изобретение позволяет создать однородную по химическому и морфологическому составу композицию с постоянными физико-химическими свойствами и стабильной воспроизводимостью. 2 з.п. ф-лы.

1. Полимерная негорючая кабельная композиция в виде гранул, содержащих, мас.%:

Этиленвинилацетат с содержанием винилацетата 28% и с показателем текучести расплава 3-5 15-25 Металлоценовый полиэтилен с показателем текучести расплава 3-5 и плотностью 0,91-0,92 г/см³ 6-10 Модифицированный линейный полиэтилен LLDPE-g-МА 2-6 Мелкодисперсный гидроксид алюминия или мелкодисперсный гидроксид магния или их смесь 15-40 Мелкодисперсный кальцит 20-50 Силиконовое масло 1-2 Стабилизатор 0,2-0,5 Антиоксидант 0,2-0,6 Пигмент минеральный 0,25-1

2. Полимерная негорючая кабельная композиция по п. 1, характеризующаяся тем, что силиконовое масло представляет из себя привитой полидиметилсилоксан с вязкостью в пределах от 200 до 1000000 мм²/с.

3. Полимерная негорючая кабельная композиция по п. 1, характеризующаяся тем, что содержит до 0,2 мас.% смазки, представляющей собой смесь стеаратов металлов и полиэтиленовых восков.