Полимерная композиция для изоляции силовых гибких кабелей и проводов Советский патент 1992 года по МПК H01B3/28 

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к кабельной технике, и наиболее эффективно может быть использовано в качестве изоляции силовых гибких кабелей и проводов.

При производстве силовых гибких кабелей и проводов с резиновой изоляцией более 80% затрат приходится на стоимость материалов, используемых в качестве элементов их конструкции (изоляцию, защитную оболочку, сердечник и т.д.), в связи с чем эта область кабельной техники относится к наиболее материалоемким производствам.

Материалоемкость кабельных изделий существенно снижается, если некоторые элементы конструкции, например изоляция, выполняются из пористых резин. Главный недостаток пористых и монолитных резин для изоляции - снижение их диэлектрических характеристик в процессе длительного увлажнения, имеющего место при эксплуатации силовых гибких кабелей и проводов. Изобретение направлено на решение задачи повышения диэлектрических характеристик пористой или монолитной изоляции при увлажнении.

Известна вулканизуемая полимерная композиция на основе ненасыщенных каучу- ков, в частности бутадиенового и бутадиен- стирольного с разным содержанием связанного стирола, содержащая серную вулканизующую систему, пластификаторы, порообразователи, комбинацию минеральных наполнителей, в частности каолина с кремнеземами различной дисперсности, и другие технологические и специальные добавки.

Известен-также состав пористой резины на основе комбинации непредельных каVI

VI

00

учуков, в частности бутадиенового и бутади- енстирольного, с высоким содержанием связанного стирола, содержащей серную вулканизующую систему, пластификаторы, порообразователи, комбинацию минеральных наполнителей, в частности коалина с аэросилом, другие технологические и специальные добавки.

Главным недостатком указанных полимерных композиций являются низкие диэлектрические свойства, особенно при длительном увлажнении, имеющем место при эксплуатации силовых гибких кабелей и проводов общетехнического назначения. Кроме того, серная вулканизующая система вызывает окисление медной токопроводя- щей жилы, что повышает ее омическое сопротивление и увеличивает потери энергии, а изоляция, содержащая полисульфидные связи, не имеет необходимого ресурса работоспособности при длительно допустимой температуре на жиле 65-75°С.

Наиболее близка к предлагаемой по составу полимерная композиция для изоляции на основе комбинации непредельных каучуков, содержащая бессерную вулканизующую систему, стабилизатор, пластификатор, порообразователь и минеральный наполнитель. В качестве минерального наполнителя предпочтительно использование коалина, так как он имеет достаточно низкую дисперсность, повышает прочностные свойства резин,обеспечивает удовлетворительные условия порообразования и способствует образованию более мелко,й равномерной структуры пористой резины, имеет невысокую стоимость.

Изоляция из данной композиции в нормальных условиях обладает достаточно высокими диэлектрическими свойствами, которые однако ухудшаются при увлажнении, что приводит к снижению электробезопасности и снижению срока безаварийной службы кабелей и проводов.

Целью изобретения является повышение надежности кабелей и проводов при работе в условиях повышенной влажности путем увеличения электроизоляционных характеристик изоляции.

Полимерные композиции по примерам 1-26 изготавливали в резиносмесителе с объемом рабочей камеры 2 дм при температуре 40-70 С в течение 7 минут. Модификатор вводили вместе с наполнителем, вулканизующий агент-тиурам - и порообразователь - на вальцах.

Как видно из приведенных в табл. 1-5 данных, в присутствии комплекса резорцина и гексаметилентетрамина (модификатора РУ-1) диэлектрические свойства

полимерной композиции для изоляции повышаются: удельное электрическое сопротивление по сравнению с прототипом улучшилась при увлажнении в течение 24 ч в 37-77 раз, в течение 240 ч - в 2,8 - 7 раз; электрическая прочность после 240 ч увлажнения улучшилась в 1,1-1,2 раза, что соответствует цели изобретения.

Указанный положительный эффект со0 храняется, если комплекс резорцина и гексаметилентетрамина вводили в виде смеси с воском и маслом (модификатор РУ-ВМ) - см. примеры 6-10: удельное электрическое сопротивление улучшается по сравнению с

5 прототипом соответственно в 720-1000 раз и 5,7-22 раза, электрическая прочность - в 1,4-1,9 раза.

Указанный положительный эффект не связан с каким-либо определенным типом

0 порообразователя или его структурой, так как наблюдается в присутствии как ЧХЗ-21 (примера 1-10), так ЧХЗ-5 (примеры 11-15) и хемпора (примеры 16-20), относящихся к разным классам органических порообразо5 вателей. Наблюдается и дополнительный положительный эффект, а именно уменьшение кажущейся плотность снижается на 6,2- 15,9%, в присутствии ЧХЗ-5 и хемпора - на 1-6,2 и 12,4-20,4% соответственно. Очевид0 но модификатор РУ является также активатором разложения порообразователей, а различный процент изменения величин кажущейся плотности свидетельствует о зави- симости активирующей способности

5 модификатора от типа и структуры порообразователя.

Повышение диэлектрических свойств изоляции при воздействии среды с повышенной влажностью наблюдается и в отсут0 ствие порообразователя, т.е. в монолитных резинах (примеры 21-26): удельное электрическое сопротивление улучшается по срав нению с прототипом после 24 и 240 ч увлажнения в 4-5,3 раз и 2,6-3 раз соответ5 ственно.

Формула изобретения Полимерная композиция для изоляции силовых гибких кабелей и проводов, содержащая непредельный каучук или смесь непредель0 ных каучуков. тетраметилентиурамдисульфид, 2-бензтиазолил-М-морфолилсульфид, фенил-#- нафтиламин, оксид цинка, стеариновую кислоту, парафин, порообразователь и каолин, отличающийся тем, что, с целью

5 повышения надежности кабелей и проводов при работе в условиях повышенной влажности путем увеличения электроизоляционных характеристик изоляции, она дополнительно содержит эквимолекулярный комплекс резорцина с гексаметилентетрамином общей формулы Ci2HieN402 и компоненты взяты в следующем соотношении, мас.ч.:

Непредельный каучук или5

смесь непредельных каучуков100

Тетраметилентиурамдисульфид 1,5-2,5 2-Бензтиазолил-Ы-морфоли- лсульфид1,0-2,0

Фенил- -нафтиламин1,3-1,7 10

Оксид цинка3,0-7,0

Стеариновая кислота2,0-4,0

Парафин3,8-8,0

Порообразователь2,0-4,0 Каолин 145,0-175,0 Эквимолекулярный комплекс резорцина с гекса- метилентетрамина общей формулы Ci2Hi8N4 D2 0,1-1,5

Изобретение относится к электротехнике, в частности к изоляции силовых гибких кабелей и проводов. Цель изобретения повышение надежности кабелей и проводов при работе в условиях повышенной влажности путем увеличения электроизоляционных характеристик изоляции. В резиносмесите- лё готовили резиновые смеси, содержащие непредельные каучуки или их смеси, мае.ч.: 100, каолин 145-175, тетраметилентиурам- дисульфид 1,5-2,5, 2-бензтиазолил-М-мор- фолилсульфид 1,0-2,0, фенил-/|-нафтиламин 1,3-1,7, оксид цинка 3,0-7,0, стеариновую кислоту 2,0-4,0, парафин 3,0-8,0, порообра- зователь 2,0-4,0, и эквимолекулярное соединение резорцина с уротропином формулы Ci2HisN402 и вулканизовали. Удельное сопротивление вулканизатов по сравнению с известным повышается в среднем на порядок, электрическая прочность - на 10-20%. 5 табл. С/) С

Таблица 1

Таблица2

ИК (смокед-шито)

СКИ

КД

Тиурам

Сульфенамид М

Нафтам-2

Оксид цинка

Стеариновая кислота

Парафин

Каолин

ЧХЗ-5 Модификатор РУ-1

Пластичность по Кар- реру

Прочность при растяжении, МПа

Относительное удлинение , %

Кажущаяся плотность, г/смз

Удельное электрическое сопротивление, Ом см в исходном состоянии

после увлажнения в течение 24 ч

240 ч

Электрическая прочность МВ/м, после увлажнения в течение 24 -ч

240 ч

0,55

5,6

332

1 ,06

2,4x10

5

из

18,9 1C,7

0,70

5,2

230

1,10

0,670,59

5,2

229

1,12

М

374

1,09

1,5хЮ 2,ЗхЮ15 1,7хЮ15

и

13

5,5х101а ,9х1С14 3,6x10

3,9хЮ13 3,2х1013 5, 2,4x10

23,7 15,0

13,3 12,5

19 18,7

ТаблицаЗ

0,70

0,670,59

0,66

5,2

5,2

М

4,6

230

229

374

148

1,10

1,12

1,09

1 ,20

1,5хЮ 2,ЗхЮ15 1,7хЮ15

1,1x10

15

13

3,6x10

2,4x10

1,6x10 1,8x10

14

13,3 12,5

19 18,7

18,9 8,8

еру

е

ое

сть, ия

1x10

Iff

9,3x10

10 Э

1,2хЮ

4,6x1Q1} 8,6x10

2,5x10

11 8,2

Таблица

Iff

1,2хЮ15 7,6хЮН 1,хЮ15

1х10л

13

6x10

13

4х7х10137,2x10

2,5x10

1-2.

2хЮ15it,4x10

2,7x10

8,9

8,0

10 7

10 7

ТаблицаЗ