Полупроводящая вулканизующаяся композиция Советский патент 1974 года по МПК C08L23/06 C08K5/12 

1

Изо.бретение относится к области экранирования жил кабелей высокого напряжения. Надежность и долговечность эксплуатации, а также сохранение экономически выгодной конструкции высоковольтных кабелей, в частности высоковольтных силовых кабелей, при прочих равных условиях зависит от способа экранирования поверхности токопроводящей жилы и изоляции, для чего применяют экранирующие средства, например полупроводящие пластмассы.

Известны вулканизующиеся композиции для полупроводящих пластмасс, содержащие полиэтилен, этиленнропиленовый каучук, ацетиленовую сажу, вулканизующий агент и стабилизатор.

Полупроводимость смесей на основе каучукоподобных и высокополимерных пластмасс обеспечивается в основном введением в них больщого количества сажи (достигающего 100% к исходному полимеру). При этом смесь становится хрупкой и теряет технологичность и способность перерабатываться экструзией. Для повыщения пластичности и придания вязкотекучего свойства в состав смеси вводят пластифицирующий каучук также в количестве 100% к исходному полимеру. Технологические условия ухудщаются в случае введения в состав полупроводящей смеси вулканизующего агента. В этом случае вследствие высокой вязкости расплава смеси при переработке в экструдере из-за высокого внутреннего трения возникает локальный перегрев и происходит частичная сщивка, которая приводит к повышению вязкости. Степень сщцвки в течение переработки достигает таких значений, что практически исключается возможность нанесения полупроводящего слоя на жилу экструзией. Поэтому простое введение перекиси дикумила в уже известный состав полупроводящей смеси на основе полиэтилена линейной структуры с пластифицирующим каучуком не дает эффекта. Согласно изобретению с целью улучщения

физико-механических свойств в состав полупроводящей вулканизующей композиции (ПВКП) на основе полиэтилена низкой плотности, содержащей ацетиленовую сажу, этиленпропиленовый каучук, стабилизатор и вулканизующий агент, дополнительно вводят дцдодецилфталат и диэтиленгликоль.

При введении в полупроводящую вулканизующуюся композицию на основе полиэтилена низкой плотности дидодецилфталата и диэтиленгликоля повыщается гомогенизация вулканизующего агента в композиции, снижается внутреннее трение ее расплава, повыщаются физико-механические характеристики с обеспечением стабильной электрической характеристики полупроводящей композиции.

Таблица 1

Ниже приводится примерное содержание составляющих, вес. ч.:

Полиэтилен низкой плотности

с индексом расплава

2-5 г/10 мин100

Этиленпропиленовый каучук15-20

Перекись дикумила1,5-2

Стабилизатор0,

Ацетиленовая сажа60-65

Дидодецилфталат2-5

Диэтиленгликоль0,5-1.

Предлагаемая полупроводящая вулканизующаяся композиция легко перерабатывается на обычных смесителях для резиновых смесей и шприцуется на экструдерах для термопластичных масс. Невулканизованный полупроводящий состав имеет низкие механические характеристики, сравнительно высокое удельное электрическое сопротивление и механически не связывается с основной изоляцией. После вулканизации резко повышаются его механические характеристики, снижается удельное электрическое сопротивление и при совместной вулканизации полупроводящего слоя с изоляционным слоем они связываются между собой с прочностью 120-140 кг/см.

Предлагаемая полупроводящая вулканизующаяся композиция была исследована в лабораторных условиях.

В табл. 1 приведены результаты исследования полупроводящей смеси при различном содержании этиленпропиленового каучука без вулканизующего агента.

Шлрицевание проводили с производительностью 6,1 при коэффициенте геометрической формы инструментальной головки пресса ШМКП-85 1,83X10- см.

Данные, приведенные в табл. 1, показывают, что температура массы и нагрузка на щнеке с увеличением количества каучука в составе повышаются, что указывает на повышение вязкости расплава массы. Поэтому при наличии органической перекиси дикумила, которая при температурах выше 125°С достаточно ин тенсивно вызывает частичную вулканизацию, практически переработка смесей с содержанием большого количества сажи и каучука (больше 15%) сопровождается явлением скорчинга.

Чтобы избежать скорчинга в процессе подготовки полупроводящей смеси, который производится при сравнительно высоких температурах, перекись дикумила вводят в состав после смешения и гранулирования смеси.

Высокая степень гомогенности органической перекиси в грануле обеспечивается определенным составом смеси. Лабораторные исследования показали, что лучшей однородностью

Таблица 2

характеристик обладают смеси, содержащие дидодецилфталат.

В табл. 2 приведены показатели физико-механических и электрических свойств вулканизованных составов полупроводящих смесей, содержащих дидодецилфталат и без него, после промывки гранул горячей водой с температурой 90°С в течение 3 ч. При недостаточной гомогенизации часть органической перекиси остается на поверхности гранул и при промывке горячей водой, расплавляясь, уносится (температура плавления перекиси дикумила -|-37°С). В результате уменьшается количество перекиси дикумила в составе и снижаются характеристики смеси.

Данные, приведенные в табл. 2, показывают, что степень гомогенности перекиси дикумила в смеси, содержащей 5% дидодецилфталата, выше.

Разрывная прочность, кгс/с.м

I 2 3

4 5

Среднее

1

2 3 4 5

Среднее

Таблица 3

Влияние диэтиленгликоля на физико-механические свойства полупроводящей вулканизованной смеси на основе полиэтилена низкой плотности, а также сравнительные .анные полупроводящей вулканизованной смеси на основе полиэтиленовой смолы приведены в табл. 3.

Как видно из данных, приведенных в табл. 3, смесь, содержащая диэтиленгликоль, имеет сравнительно высокие физико-механические характеристики.

Предлагаемая полупроводящая вулканизующаяся композиция на основе полиэтилена низкой плотности по сравнению с композицией на основе полиэтиленовой смолы имеет ряд преимуществ, легко перерабатывается на обычном техническом оборудовании по приготовлению резиновых смесей и шприцуется на экструдерах для термопластичных полимеров.

Таблица 4

179,0 185,0 186,5 179,0

182

290 280 280 270

280

Применение предлагаемой полупроводящей вулканизующейся композиции в качестве экранирующего средства в конструкциях высоковольтных кабелей при одновременном или раздельном наложении и совместной вулканизации экрановых и изоляционных слоев обеспечивает надежную конструкцию изоляции, позволяющую повысить допустимый рабочий градиент напряженности электрического поля в силовых высоковольтных кабелях до 30- 35%. В результате уменьшаются габаритные размеры кабелей и обусловливается высокая экономическая эффективность.

Данные по механической прочности составов ПВКП известного, с содержанием 5% дидодецилфталата (ДДФ), известного с содержанием 1% диэтиленгликоля и предлагаемого приведены в табл. 4.

Из данных табл. 4 видно, что введение дидодецилфталата и диэтиленгликоля в состав полупроводящей вулканизующейся композиции на основе полиэтилена низкой плотности

улучшает ее механические свойства, что, вероятно, обусловлено повышением степени гомогенизации вулканизующего агента.

Предмет изобретения

Полупроводящая вулканизующаяся композиция, содержащая полиэтилен, этиленпроииленовый каучук, ацетиленовую сажу, вулканизующий агент и стабилизатор, отличающаяся тем, что, с целью улучшения физикомеханических свойств, в нее дополнительно введены дидодецилфталат и диэтиленглнколь при следующих соотношениях компонентов, вес. ч.:

Полиэтилен100

Этиленпропиленовый каучук 15-20 Ацетиленовая сажа60-65

Вулканизующий агент1,5-2

Стабилизатор0,2-1

Дидодецилфталат2-5

Диэтиленгликоль0,5-I.