Электроизоляционная композиция

Электроизоляционная композиция

Реферат

Изобретение относится к кабельной технике, а именно к полимерным композициям на основе пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ) с пониженной горючестью, выделением дыма в условиях горения и тления и хлористого водорода при горении, предназначенным для изоляции внутренних и наружных оболочек проводов и кабелей в условиях пожаробезопасности.

Провода и кабели часто становятся причиной загорания и распространения пламени. В связи с этим к их полимерным составляющим - изоляции, внутренним и наружным оболочкам - традиционно предъявлялись высокие требования по негорючести. В последнее время требования по характеристикам пожаробезопасности значительно расширились, в частности, по снижению выделения коррозионно-активных газов при горении, а также дымообразованию, которое является негативным фактором при возникновении пожара в жилых, бытовых и производственных помещениях, как в условиях пламенного горения, так и беспламенного горения (тления).

Кроме того, к полимерным материалам по нормативно-технической документации на них предъявляются требования по физико-механическим характеристикам и сохранению их на определенном уровне в условиях эксплуатации кабельных изделий в широком диапазоне температур, что позволяет судить об их надежности и ресурсе работы.

Для уменьшения горючести ПВХ-композиции обычно в их состав вводят антипирены, например трехокись сурьмы, для снижения дымовыделения - дымопоглотители, например карбонатные наполнители (Кодолов В.И. Замедлители горения полимерных материалов. М.: Химия, 1980, стр.7-25).

Для придания негорючести и снижения дымообразования при горении пластифицированного ПВХ в качестве антипиренов - дымоподавителей комбинацию трехокиси сурьмы, хлорированного парафина, карбоната кальция и окиси молибдена (патент США №4098748, 1978 г.)

Однако степень повышения негорючести указанными средствами не высока.

Известна ПВХ-композиция, содержащая комбинацию антипиренов-подавителей, включающую трехокись сурьмы, окись цинка, борную кислоту, мел и гидроокись алюминия (авт. свид. СССР №1646278, 1995 г.).

Однако уровень снижения выделения дыма и хлористого водорода при горении не достаточно высок.

Известна также электроизоляционная композиция, содержащая поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, свинцовый стабилизатор, трехокись сурьмы, окись цинка, борную кислоту, карбонат кальция, тригидрат окиси алюминия и аэросил (авт. свид. СССР 1832700, 1996).

Однако уровень снижения выделения хлористого водорода при горении и дыма в условиях горения и тления недостаточно высок.

Наиболее близкой к предлагаемой по совокупности признаков из числа известных является электроизоляционная композиция, содержащая, мас.ч.: суспензионный поливинилхлорид 100, сложноэфирный пластификатор 40-80, свинцовый стабилизатор 3-7, карбонат кальция 30-500, тригидрат окиси алюминия 10-100, трехокись сурьмы 4-7,5, окись цинка 0,7-1,9, борная кислота 0,4-0,6, ионол 0,1-0,6 и дифенилолпропан 0,1-0,6 (пат. РФ №2195729, 2001).

Указанная композиция удовлетворяет требованиям по уровню дымообразования в условиях горения и тления и выделения хлористого водорода при горении, однако она имеет недостаточно высокую теплостойкость, что снижает ресурс работы кабельных изделий и ограничивает области применения.

Поставленная задача состояла в разработке электроизоляционной композиции, обладающей высокой теплостойкостью при сохранении низкого уровня дымообразования при горении и тлении и выделении хлористого водорода при горении.

Технический результат достигается тем, что электроизоляционная композиция, содержащая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, свинцовый стабилизатор, трехокись сурьмы, окись цинка, борную кислоту, дифенилолпропан, дополнительно содержит охру с содержанием Fe₂О₃ 12-15 мас.% и стеарат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: суспензионный поливинилхлорид 100, сложноэфирный пластификатор 40-90, свинцовый стабилизатор 2-8, трехокись сурьмы 2-10, окись цинка 2-4, борная кислота 2-5, охру с содержанием Fe₂О₃ 12-15 мас.% 10-70, стеарат кальция 1-3, дифенилолпропан 0,1-0,4.

Предлагаемая композиция может содержать следующие компоненты: суспензионный поливинилхлорид марки С70 по ГОСТ 14332-78, известные сложноэфирные пластификаторы, такие как диоктилфталат (ДОФ) и диизононилфталат (ДИНФ) по ГОСТ 8728-77, диоктилфталаты (ДАФ 789, ДАФ 810) по ГОСТ 8728-77, известные свинцовые стабилизаторы, такие как трехосновной сульфат свинца (ТОСС) по ТУ 6-09-098-75, двухосновной фталат свинца (ДОФТС) по ТУ 6-09-098-76, трехокись сурьмы (Sb₂O₃) по ТУ 6-09-3267-84, окись цинка (ZnO) по ТУ 48-7-17-82, борная кислота (Н₃ВО₃) по ГОСТ 18704-78, стеарат кальция ТУ 6-09-4233-76, охра по ТУ 301-10-019-90 с изм. №1. Кроме перечисленных компонентов электроизоляционная композиция может также содержать и другие известные целевые добавки, в частности концентраты красителей в принятых для них дозировках.

Пример: В работающий турбосмеситель загружают последовательно, в количествах, предусмотренных рецептурой (таблица 1), поливинилхлорид суспензионный, сложноэфирный пластификатор, свинцовый стабилизатор, трехокись сурьмы, окись цинка, борную кислоту, дифенилолпропан, охру, стеарат кальция. После того как температура в турбосмесителе достигнет 90°С, смесь выгружают в охладитель, где она охлаждается до 30°С, после чего производят экструдирование и гранулирование смеси на экструдере при температуре 140°С-160°С.

Из полученного гранулята изготавливают образцы для испытаний. Теплостойкость определяют в соответствии с ГОСТ 5960-72, кислородный индекс (КИ) определяют по ГОСТ 12.1.044-89, максимальную плотность дыма (Дм) в условиях горения и тления определяют по ГОСТ 24632-81, выделение хлористого водорода (Л_HCl%) определяют по ГОСТ Р МЭК 60754-1-99.

Состав композиции по примерам указан в таблице 1, свойства показаны в таблице 2.

Как следует из представленных данных предлагаемая электроизоляционная композиция имеет более высокую теплостойкость, чем известная, при равных показателях с ней по уровню дымообразования при горении и тлении и выделения хлористого водорода.

Таблица 1.Состав поливинилхлоридных композиций (примеры 1-8 по изобретению, 9-11 - сравнительные, 12 - прототип)
№№ п/п		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12 прототип
1	2
1.	Суспензионный поливинилхлорид	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
2.	Сложноэфирный пластификатор	40	50	65	80	90	60	60	60	35	95	80	50
3.	Свинцовый стабилизатор	2	4	6	8	4	4	5	6	1,5	9	6	4
4.	Трехокись сурьмы	2	4	6	8	10	3	5	7	1,5	5	11	7
5.	Окись цинка	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	1,9
6.	Борная кислота	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	0,6
7.	Охра с содержанием Fe2O3 12-15 мас.%	10	25	50	70	40	50	55	60	30	80	5	0
8.	Стеарат кальция	1	1,5	2	3	2	2	2	2,5	1	4	0,5	0
9.	Мел, СаСО3	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	40
10.	Тригидрат алюминия	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	60
11.	Ионол	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0,2
12.	Дефинилолпропан	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3

Таблица 2.Свойства поливинилхлоридных композиций (примеры 1-8 по изобретению, 9-11 - сравнительные, 12 - прототип)
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Сохранение относительного удлинения 7 суток при 100°С, %	93	94	98	95	93	90	96	95	82	78	80	83
Дм - горение	210	202	204	198	212	206	205	209	208	207	208	205
Дм - тление	173	182	179	186	178	181	183	176	183	184	182	180
ЛHCl%	9,4	9,2	9,3	9,3	9,6	9,2	9,2	9,1	8,9	9,2	9,2	9,1
КИ, %	32,5	33,1	32,9	33,3	32,9	32,8	33,2	33,6	33,0	33,1	32,9	33

Электроизоляционная композиция, содержащая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, трехокись сурьмы, окись цинка, борную кислоту, стеарат кальция, дифенилолпропан, отличающаяся тем, что дополнительно содержит охру с содержанием Fe₂O₃ 12-15 мас.% и стеарат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Суспензионный поливинилхлорид	100
Сложноэфирный пластификатор	40-90
Свинцовый стабилизатор	2-8
Трехокись сурьмы	2-10
Окись цинка	2-4
Борную кислоту	2-5
Охру с содержанием Fe2О3 12-15 мас.%	10-70
Стеарат кальция	1-3
Дифенилолпропан	0,1-0,4