Электроизоляционная композиция

Электроизоляционная композиция

Реферат

Изобретение относится к кабельной технике, а именно полимерным композициям на основе пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ) с пониженными горючестью, 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. В связи с этим к их полимерным составляющим - изоляции, внутренним и наружным оболочкам традиционно предъявляются высокие требования по негорючести.

Однако в последние десятилетия требования по характеристикам пожаробезопасности значительно расширились, стали предъявляться также требования по снижению дымообразования и выделению коррозионно-активных газов при горении.

Имеется большое количество публикаций в части повышения пожаробезопасности различных композиций на основе ПВХ.

К теме настоящего изобретения наиболее близко находятся публикации, в которых предусмотрен комплексный подход к данной проблеме, а именно одновременное использование антипиренов для уменьшения горючести, дымоподавителей - для снижения дымообразования и поглотителей хлористого водорода - для уменьшения выделения коррозионно-активных летучих продуктов горения.

В качестве антипиренов наиболее часто применяют трехокись сурьмы, хлорпарафины и др. В качестве дымоподавителей обычно рекомендуются тригидрат окиси алюминия (гидроокись алюминия) и гидроокись магния, которые также являются и хорошими антипиренами. В качестве поглотителей хлористого водорода наиболее часто используются карбонатные наполнители (Кодолов В.И. Замедлители горения полимерных материалов. М.: Химия, с.7-25, 1980).

Однако следует отметить, что за счет применения нескольких добавок, снижающих пожароопасность ПВХ композиций, далеко не всегда удается получить высокие результаты ввиду того, что не учитывается возможность достижения синергического эффекта за счет использования оптимального количественного соотношения компонентов (антипиренов-дымоподавителей).

Для придания негорючести и снижения дымообразования при горении пластифицированного ПВХ используют в качестве антипиренов-дымоподавителей комбинацию хлорированного парафина, трехокиси сурьмы, карбоната кальция и окиси молибдена (патент США №4098748, кл. С 08 К 3/20, 1978).

Однако степень повышения негорючести недостаточна.

Известна композиция, обладающая меньшей горючестью, пониженным выделением дыма и хлористого водорода при горении, в которой для достижения указанных целей при сохранении высокого уровня технических характеристик используется комбинация антипиренов-дымоподавителей, содержащая трехокись сурьмы, окись цинка, борную кислоту и гидроокись алюминия (авт.св. СССР №1646278, кл. C 08 L 27/06, 1995), однако уровень снижения выделения дыма и хлористого водорода при горении недостаточно высок.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является негорючая электроизоляционная композиция с пониженным дымовыделением в условиях пожара, с пониженным выделением хлористого водорода, используемая для изоляции и защитных оболочек электрических проводов и кабелей, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожарной опасности. Указанная композиция содержит в мас. ч.: 100 суспензионного ПВХ, 40-80 сложноэфирного пластификатора, 3-7 свинцового стабилизатора, 30-500 карбоната кальция, 10-100 тригидрата окиси алюминия, 4-7,5 трехокиси сурьмы, 0,7-1,9 окиси цинка, 0,4-0,6 борной кислоты 0,1-0,6 ионола, 0,1-0,6 дифенилолпропана.

Композиция характеризуется следующими свойствами: КИ 33-34%, максимальная плотность дыма при горении 185-220, выделение хлористого водорода a_HCL 8-10,6% (патент РФ №2195729, кл. C 08 L 27/06, 2002). Однако уровень пожаробезопасных характеристик недостаточно высок.

Поставленная задача состояла в разработке композиции, характеризующейся пониженными выделением дыма и хлористого водорода при горении и высокой степенью негорючести.

Технический результат достигается тем, что электроизоляционная композиция, содержащая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, трехосновный сульфат свинца, карбонат кальция, окись цинка, тригидрат окиси алюминия, трехокись сурьмы, дополнительно содержит борат цинка и стеарат цинка при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: суспензионный поливинилхлорид 100, сложноэфирный пластификатор 30-70, трехосновный сульфат свинца 2-6, карбонат кальция 20-300, окись цинка 0,5-10, тригидрат окиси алюминия 20-70, трехокись сурьмы 3-8, борат цинка 0,5-8, стеарат цинка 0,25-4.

Предложенная композиция содержит следующие компоненты: суспензионная ПВХ смола марки С 70 по ГОСТ 14332-78, диоктилфталат (ДОФ) по ГОСТ 8728-77, трехосновный сульфат свинца (ТОСС) по ТУ 6-09-098-75, карбонат кальция - мел (СаСО₃) по ГОСТ 8253-79, окись цинка (ZnO) по ТУ 48-7-17-82, тригидрат окиси алюминия (Аl₂О₃·3Н₂О или Аl(ОН)₃) по ТУ 6-18-22-85-85, трехокись сурьмы (Sb₂О₃) по ТУ 6-09-3267-84, борат цинка по ТУ 113-07-015-91 и стеарат цинка по ТУ 6-09-17-262-88.

Также могут быть использованы другие известные антипирены, дымоподавители и поглотители хлористого водорода в эквивалентных количествах.

Кроме перечисленных агентов предлагаемая композиция может содержать другие целевые добавки, например сажу в количестве 2-3 мас. ч., концентраты красителей в количестве 0,5-3 маc. ч., смазки в количестве 0,1-4 маc. ч. и др.

Пример 1. В смеситель, нагретый до 90° С, загружают все сыпучие компоненты: на 100 маc. ч. ПВХ С 70,4 маc. ч. ТОСС, 50 маc. ч. СаСО₃, 3 маc. ч. окиси цинка, 20 маc. ч. Аl(ОН)₃, 5 маc. ч. Sb₂О₃, 0,5 маc. ч. бората цинка и 0,5 маc. ч. стеарата цинка, перемешивают в течение 3-5 мин, вводят 50 маc. ч. ДОФ и перемешивают еще 25 мин. Полученную порошкообразную смесь охлаждают до комнатной температуры и 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.

Состав и свойства композиции приведены в таблице.

Примеры 2-11 (предлагаемые).

Композиции готовят и испытывают, как указано в примере 1.

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

Состав и свойства ПВХ композиций
№№ п/п	Состав композиции, маc. ч.	Дмакс-горение	АHCl, %	КИ, %
1	2	3	5	6
1	ПВХ С-70	100	185	9,2	34
	ДОФ	50
	ТОСС	4
	СаСО3	50
	ZnO	2
	Аl(ОН)3	20
	Sb2O3	5
	Борат цинка	0,5
	Стеарат цинка	0,25
2	ПВХ С-70	100	170	9,0	36
	ДОФ	50
	ТОСС	4
	СаСО3	50
	ZnO	2
	Аl(ОН)3	20
	Sb2O3	5
	Борат цинка	8
	Стеарат цинка	0,5
3	ПВХ С-70	100	175	9,5	34
	ДОФ	50
	ТОСС	4
	СаСО3	50
	ZnO	2
	Аl(ОН)3	20
	Sb2О3	5
	Борат цинка	0,5
	Стеарат цинка	4

Продолжение таблицы
1	2	3	5	6
4	ПВХ С-70	100	175	9,3	35
	ДОФ	50
	ТОСС	4
	СаСО3	50
	ZnO	2
	Аl(ОН)3	20
	Sb2O3	5
	Борат цинка	4
	Стеарат цинка	0,5
5	ПВХ С-70	100	170	9,1	34
	ДОФ	50
	ТОСС	4
	СаСО3	50
	ZnO	2
	Аl(ОН)3	20
	Sb2О3	5
	Борат цинка	2
	Стеарат цинка	2
6	ПВХ С-70	100	180	9,8	36
	ДОФ	30
	ТОСС	4
	СаСО3	20
	ZnO	2
	Аl(ОН)3	20
	Sb2O3	5
	Борат цинка	2
	Стеарат цинка	2

Продолжение таблицы
1	2	3	5	6
7	ПВХ С-70	100	175	6,5	34
	ДОФ	70
	ТОСС	4
	СаСО3	300
	ZnO	0,5
	Аl(ОН)3	20
	Sb2О3	3
	Борат цинка	2
	Стеарат цинка	2
8	ПВХ С-70	100	175	8,0	35
	ДОФ	50
	ТОСС	6
	СаСО3	50
	ZnO	10
	Аl(ОН)3	20
	Sb2O3	5
	Борат цинка	2
	Стеарат цинка	2
9	ПВХ С-70	100	180	9,8	37
	ДОФ	50
	ТОСС	2
	СаСО3	20
	ZnO	2
	Аl(ОН)3	70
	Sb2O3	8
	Борат цинка	2
	Стеарат цинка	2

Окончание таблицы
1	2	3	5	6
10	ПВХС-70	100	180	7,5	34
	ДОФ	70
	ТОСС	4
	СаСО3	150
	ZnO	0,5
	Аl(ОН)3	20
	Sb2О3	3
	Борат цинка	2
	Стеарат цинка	12
11	ПВХ С-70	100	175	8,2	35
	ДОФ	50
	ТОСС	4
	СаСО3	50
	ZnO	5
	Аl(ОН)3	20
	Sb2О3	5
	Борат цинка	2
	Стеарат цинка	2
для сравнения (известная)
12		185-220	8-10,6	33-34

Полимерная композиция, содержащая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, свинцовый стабилизатор и антипирен-дымоподавитель, включающий карбонат кальция, окись цинка, тригидрат окиси алюминия, трехокись сурьмы, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит борат цинка и стеарат цинка при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Суспензионный поливинилхлорид 100

Сложноэфирный пластификатор 30-70

Трехосновный сульфат свинца 2-6

Карбонат кальция 20-300

Окись цинка 0,5-10

Тригидрат окиси алюминия 20-70

Трехокись сурьмы 3-8

Борат цинка 0,5-8

Стеарат цинка 0,25-4