Электроизоляционная композиция

Электроизоляционная композиция

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиип

Социвпистичесиик

Республик

« ii849311 (61) Дотюлнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 20.07.79 (21) 2798650/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 23. 07-81. Бюллетень М 27 (51)M. Кл.

Н 01 В 3/28

Птпударственный кпмнтет

СССР ао делам нзабретеннй н птнрмтнй (53) УД К621. 315. .616.7(088.8) Дата опубликования описания 25 07-81

Григорьян, В. Э. Михлин, Г. П.

Волошин, В. Г. Бабаян, 3. Б. Кир

Повеличенко, В. В. Баландин, Л.

Демиковский и С. А. Деглина

А. Г, В, Н.

А. П.

Ф Д. (72) Авторы изобретения (7I ) Заявитель (54 ) ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ

2,5

Изобретение относится к электроизоляционным материалам на основе этилен-пропиленовых сополимеров, которые могут быть использованы в различных отраслях промьппленности, 5 в частности при изготовлении изоляции н защитных оболочек электрических проводов и кабелей.

Известны композиции на основе тройных этилен-пропиленовых сополимеров, содержащие 0,3-0,6Х молекулярных винильных звеньев, вулканизуемые обычными методами с применением серы, органических ускорителей и активаторов Г13 (2) и Я

Такие композиции имеют относительно низкую скорость вулканизации, а физико-механические свойства изоляции кабельных изделий и их заптитных оболочек, полученных иэ этих композиций,2о недостаточно высоки.

Наиболее близкой к предлагаемой является композиция на основе тройного этклен-пропиленового сополимера

2 (СКЭПТ), содержащая в качестве вулканизующей группы серу, тетраметилтиурамднсульфид (тиурам Д), диметилдитиокарбамат цинка (пимат)и дифенилгуанидин; в качестве активаторов вулканиэации окись цинка и стеариновую кислоту; в качестве термостабилиэатора фенил-Р -нафтнламин(неозон Д), а также мягчитель "ПП" и наполнители(каолин, технический углерод) при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

Тройной эткпен-пропиленовый сополиме 100,0

Сера I 0

Тетраметилтиурамдисульфид

Диметилдитиокарбамат цинка

Дифенилгуанидин

Окись цинка

Фенил -ф-нафтиламин

Мягчитель "ПП"

Стеарин

8493

Каолин 48,5

Технический углерод

ПИ-15 25,0

Технический углерод

ПГИ-33 25,0

Цель изобретения — повышение скорости вулканизации композиции и физико-механических свойств вулканизатов на ее основе.

Поставленная цель достигается тем, 1О что композиция дополнительно содержит 1 4-бис(21 -меркаптометиленбензтиазолил 1- .пиперазин и олигофенйлэтоксисилоксан формУлы С,H SI 0 21(ОС Н>)1,)п, где р =8-10; х=0,5-0,8 при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

Тройной этилен-пропиленовый сополимер 100,00

Сера 0,8-1,5

Тетраметилтиурамдисульфид 2,0-3,0

Окись цинка 4,0-6,0

Стеариновая кислота 2,0-5,0

Иягчитель 8,0-14,0 25

Наполнители 80,0-120,0

1,4-бис(2-меркаптометиленбензтиаэолил)пиперазин 1,0-2.,0

Олигофенилэтоксисилоксан 0,2-0,4

1,4-бис(2-меркаптометилбензтиазолил

-пиперазин БТП представляет собой кристаллическое вещество светлокоричневого цвета с температурой плавле« ния 201-202оС. Он хорошо растворяется в бензоле, толуоле и других органических растворителях стабилен при длительном хранении, хорошо совмещается с полимерами, не токсичен и 40 ,взрывобеэопасен. Способ его получения прост и не требует дефицитного сырья. 41.

30

Олигофенилэтоксисилоксан (ОФЭС) формулы С Н 810 у(ОС Нб)„), где 1 " :;.ж8-10; x=0 5-0,8 представляет собой . высококипящую жидкость. ЭФЭС может длительное время храниться беэ изменейия своих свойств. Он гидролити- M чески стабилен, хорошо совмещается с полимерами. Способ его получения прост $5j. Все остальные компоненты, ll 4 входящие в состав предлагаемой композиции, являются обычно применяемыми при изготовлении кабельных изделий с резиновой изоляцией.

Состав композиции по примерам 1-18 приводится в мас.ч.

П р н м е р 1. Композицию состава

СКЭПТ 100,0; серы 1,0; тетраметилтиурамдисульфида 2,5; диметилдитиокарбамата цинка 1>0> дифенилгуанидина

1,0; окиси цинка 5,0; мягчителя "ПП"

10,0; стеариновой кислоты 3,00; каолина 50,0; технического углерода ПГИ-15

25,0; технического углерода ПГИ-33

25,0; БТП 1,0 готовят на вальцах при температуре валков 60ОС. Вулканизацию пластин для изготовления образцов осуществляют в электропрессе при 153ОС в течение 10 мин.

Пример 2. Композицию состава

СКЭНТ 100,0; серы I 0; тетраметилтиурамдисульфида 2,5;диметилдитиокар" бамата цинка 1,0;дифенилгуанидина 1,0, окиси цинка 5,0;мягчителя "ПП"10,0; стеариновой кислоты 3,0;каолина 50,0; технического углерода ПИ-15-25 0; технического углерода ПГИ-33 25 0

ОФЭС 0,2 готовят аналогично примеру

l, Вулканизацию пластин для изготовления образцов осуществляют также аналогично примеру 1.

Пример 3 ° Композицию состава

СКЭПТ 100,0; серы 1,0; тетраметилтиурамсульфида 2,5; диметилдитиокарбамата цинка 1,0; дифенилгуанидина 1,0, окиси цинка 5,0; мягчителя "ПП" 10,0; стеариновой кислоты 3,0; каолина 50,0; технического углерода ПИ-15 25,0; технического углерода ПГИ-33 25 0; БТП-1,0, ОФЭС вЂ” 0,2 готовят аналогично примеру I, Вулканизацию пластин для из готовления образцов осуществляют аналогично примеру 1.

Физико-механические свойства и термостойкость вулканизатов, полученных из композиции по примерам 1-3, представлены в табл. l. Для сравнения в этой же таблице представлены аналогичные характеристики вулканиэата, полученного из известной композиции, вулканизацию которой осуществляют по режиму, указанному в примере I.

849311

Таблица !

Показатели

Состав, композиции

Известный

Предлагаемый по примерам

Напряжение при 100Х удлинении, МПа.

0,87

0,92 0,80 1,2

Прочность при растяжении, МПа

3,0

3,7 2,9 . 4,8

Относительное удлинение при разрыве,X

735

700 720 712

80 85 76

107

Остаточное удлинение,X

КоэфФициенты термического старения при 125оС в течение 20 суток

К„(по прочности) 1,15 1,10 l 30

1,14

К (по относительному удлинению) 0,33

0,34 0,30 0,46

Т а б л и ц а 2

Напряжение при

100Х удлинении, МПа

1 28 1 56 1,61 1,91 0 7о 0 84 1,29 1,54

Прочность при растяжении, МПа

4,74 5,67 6,84 6,75

3,04 5,59 5,52

1,87

Относительное удлинение при разрыве,X

690

630 560 540 450

730 630 590

Остаточное удлинение,X

37 28

44

107 58 55

ll5

Пример 4. Композицию состава

СКЭПТ 100,0; серы 0,8; тетраметилтиурамдисульфида 3,0; окиси цинка

6,0 мягчителя "ПП" 10 0- стеариновой кислоты 5,0; каолина 70,0; технического углерода ПМ-15 25,0; технического углерода ПГИ-33 25,0; БТП 1,50; ОФЭС

0,30 готовят аналогично примеру 1.

Вулканизацию пластин для изготовления образцов осуществляют в электроI прессе при 153 С в течение 5,!0,20 и

30 мин.

Физико-механические свойства вулканизатов, полученных из композиции по примеру 4 при различном времени вулканизации,представлены в табл.2.

Для сравнения в этой же таблице представлены аналогичные характеристики вулканизатов, полученных из известной композиции, свулканизованных при аналогичных режимах.

Т а б л и ц а 3

5э90 6э60 6э84 6ю87 6э62

5,59 тяаении, МПа

Относительное удлинение при разрыве,Х

580 550 540 550 500

630

Остаточное удлинение,X

39 35

37 39

58

Коэффициенты термического старения: при 125 С в течение 20 суток

К (по прочности) 1,20 1,26

1,29 1,30 1 30

1,!4

0,48 0 48 0,46

0,38 при 159OC s течение

10 суток

1,50 1,59

1,62 1,63 1,60

l 45

0,25 0,28 0,30 . 0,31 0,29

0,22

7 8493

Пример 5. Композицию состава

СКЭПТ 100,0; серы — 0,8; тетраметилтиурамдисульфида 3,0; окиси цинка

6,0; мягчителя "ПП" 10,0; стеарино вой кислоты 5,0; каолина 70,0; технического углерода ПМ- 15 25,01 технического углерода ПГМ-33 25;О, БТП0,8; ОФЭС 0,16 готовят аналогично примеру l. Пластины для изготовления образцов вулканизуют в электропрессе щ при 153оС в течение 20 мин.

Пример 6. Композицию состава

СКЭПТ 1.00,0; серы 0,8; тетраметилтиураидисульфида 3,0; окиси цинка

6,0; мягчителя "ПП" 10,0 стеариновой кислоты 5,0; каолина .70,0; технического углерода 11М-15 25,0; техни.ческого углерода ПГМ-33 25,0; БТП 1,0

ОФЭС 0,2 готовят аналогично примеру

1. Пластины для изготовления образцов го вулканизуют аналогично примеру 5.

Пример 7. Аналогично примеру

1 готовят композицию состава, приведенного в примере 4. Пластины для изготовления образцов вулканизуют 25 аналогично примеру 5.

К (по относительному удлинении1 0,40 0,47

ll 8

Пример 8. Композицию состава СКЭПТ 100,0; серы 0,8; тетраметилтиурамдисульфида 30 ; окиси цинка 6,0; мягчителя "ПП" 10,0; стеариновой кислоты 5,0; каолина 70,0; технического углерода ПМ-15 25,0; технического углерода ПГМ-33 25,0; БТП

2,0; ОФЭС 0,4 готовят аналогично примеру 1. Пластины для изготовления .образцов вулканизуют аналогично примеру 5.

Пример 9. Композицию состава

СКЭПТ 100,0; среды 0,8; тетраметнлтиурамдисульфида 3 0 окись цинка

6,0; мягчителя "ПП" 10,0; стеариновой кислоты 5,0; каолина 70,0; технического углерода ПИ"15 25,0; технического углерода ПГМ-33 25,0; БТП-2,2;

ОФЭС 0,44 готовят аналогично примеру

1. Пластины для изготовления образцов вулканизуют аналогично примеру 5.

Физико-механические свойства и термостойкость вулканизатон полученных из композиций по примерам 5-9, приведены в табл. 3.

9 8493

Пример 10. Композицию состава

СКЭПТ 100,0; серы 1,5; тетраметилтиу рамдисульфида 3,0; окиси цинка 4,0; мягчителя "ПП" 8,0; стеариновой кислоты 2,0; каолина 30,0; технического углерода ПГМ-33 30,0; технического углерода ПМ-15 20,0; БТП 1,0; ОФЭС

0,2 готовят аналогично примеру 1.

Пластины для изготовления образ" цов вулканизуют по режиму, указан- )I) ному в примере ).

Пример ll. Композицию состава: СКЭПТ 100,0; серы 1,5; тетраметилтиурамдисульфида 3,0", окиси цинка 4,0, мягчителя "ПП" 8,0; стеариновой кислоты 2,0; каолина 30,0; тех- нического углерода ПГМ-33 30,0;технического углерода I)N-15 .20,0; БТПДо увлажнения:

Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом.см

1,0 ° 10

1.0 10.

1,2 10

Тангенс угла диэлектрических потерь

0,037

0,036

0,178

0,038

Электрическая прочность, кВ/мм

3,7

3,9

3,9

3,8

После увлажнения:

Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом см

I, 1 10)" 1,3 014 1, 2> )0

1,0 ° )0

0,199

0,045

0,052

0,060

Электрическая прочность, кВ/мм

3,6

3,0

3,8

3,7

Пример 14. Композицию состава аналогичного примеру 4 готовят на вальцах по примеру I Пластины для

:изготовления образцов вулканиэуют аналогично примеру 5.

Пример 15. Композиция состава

СКЭПТ 100,0; серы 0,9; тетраметилтиурамдисульфида 3,0; окиси цинка 6, 0; мягчителя "ПП" )0,0; стеариновой кислоты 5,0; каолина 70,0; технического углерода ПМ-15 25,0; технического

Пример 13. Композицию состава

СКЭПТ 100,0; серы 0,7; тетраметнлSO тиурамдисульфида 3,0; окиси цинка

6,0; мягчителя "ПП" )0,0; стеариновой кислоты 5,0; каолина 70,0, технического углерода ПМ-15 25,0; тех" нического углерода ПГМ-33 25,0;БТП ),5;

ОФЭС 0,3 готовят на вальцах аналогично примеру 1, Пластины для изготовления образцов вулканнзуют аналогично примеру 5.

Тангенс угла диэлектрических потерь

II !О

l,5; ОФЭС 0,3 готовят аналогично примеру I. Пластины для изготовления образцов вулканизуют по режиму, указанному в примере !.

Пример 12. Композицию состава

СКЭПТ 100,0; серы l 5; тетраметилтиурамдисульфида 3,0, окиси цинка

4,0; мягчителя "ПП" 8,0; стеариновой кислоты 2,0; каолина 30,0; технического углерода ПГМ-33 30,0; технического углерода ПИ-)5 20,0; БТП 2,0;

ОФЭС 0,4 готовят аналогично примеру ).

Пластины для изготовления образцов вулканизуют по режиму, указанному в примере 1.

Электроизоляционные свойства вулка. низатов, полученных из композиций по примерам 10-12, приведены в табл.4. ,Т а б л и ц а 4

Т а б л и ц а 5

Прочность при растяжении, MIIa

6,4) 6,84 6,71 6,64 6,80 5,5

5,59

Относительное удлинение при разрыве, 510 540 5)0 . 510 500 450

630

Остаточное удлинение, 40

37 37 38 35 35

Коэффициент термического старения при

) 25оС в течение 10 суток

К(по прочности) 1,2) 1,04

1,20 ),22 1,21 1,19 0,88

К (по относительному удлинению) 0,53

0,41

0,,53 0,50 0,47 0,45 0,31

11 8493 углерода ПГМ-33 25,0; БТП ),5; ОФЭС

0,3 готовят аналогично примеру 1.

Пластины для изготовления o6) азцов вулканизуют аналогично примеру 5.

Пример 16. Композицию состава СКЭПТ !00,0, серы 1,0; тетраметилтиурамдисульфида 3,0, окиси цинка 6,0;; мягчителя "ПП" 10 0 стеариновой кислоты 5,0; каолина 70,0; технического углерода ПМ-15 25,0; техни- 10 ческого углерода ПГМ-33 25,0; БТП

1„5; ОФЭС 0,3 готовят аналогично примеру 1. Пластины для изготовления образцов вулканиэуют аналогично примеру 5. 15

Пример )7<-. Композицию состава

СКЭПТ 100,0; серы 1,5; тетраметилтиурамдисульфида 3,0; окиси цинка 6,0; мягчителя "ПП" 10,0; стеариновой кисло.

Оценку свойств композиций производят по следующим методикам: напряжение при )OOX удлинении, прочность при растяжении, относительное удлинение при разрыве, остаточное удлинение

55 по ГОСТ 270-75; коэффициенты термического старения по ГОСТ 9,024-74; удельное объемное электрическое со11 !2 ты 5,0; каолина 70,0; технического углерода ПИ-!5 25,0; технического углерода ПГИ-33 25,0; БТП 1,5; ОФЭС

0,30 готовят аналогично примеру l.

Пластины для изготовления образцов вулканизуют аналогично примеру 5.

Пример 18. Композицию состава

СКЭПТ 100,0; серы 2,0; тетраметилтиурамдисульфида 3,0; окиси цинка 6,0; мягчителя "ПП" )0,0; стеариновой кисло-ты 5,0; каолина 70,0; технического углерода ПМ-15 25,0; технического углерода ПГМ-33 25,0; БТП 1,5; ОФЭС

0,30 готовят аналогично примеру l.

Физико-механические свойства и термостойкость вулканизатов, полученных из композиций по примерам 1318, приведены в табл. 5. противление, тангенс угла диэлектрических потерь, электрическая прочность до и после увлажнения образцов по ГОСТ 6433,2.7).

Как следует из табл. 1, замена фенил- )Ь-нафтиламина на БТП (пример 1) прйводит к улучшению напряжения при 100Х удлинении, прочности при

13 8493 растяжении и остаточном удлинении вулканизата, полученного из композиции на основе СКЭПТ.

При этом относительное удлинение при разрыве несколько ухудшается, 5 а коэффициенты термического старения практически остаются без изменения.

При замене фенил -P — нафтиламина на ОФЭС (пример 2)остаточное удлинение вулканизата улучшается, при ухуд- î шенин остальных его свойств.

При замене фенил - -нафтиламина комбинацией БТП и ОФЭС (пример 3)физико-механические свойства и термостойкость вулканиэата, повьппаются. по сравнению с аналогичными свойствами вулканизата, полученного из известной композиции.

Формула изобретения

Электроизоляционная композиция на основе тройного этиленпропиленового

Из табл. 2 видно, что введение в 0 композицию на основе СКЭПТ в сочетании с ОФЭС позволяет исключить систему ускорителей(диметилдитиокарбамат цинка плюс дифенилгуанидин). При этом скорость вулканизации такой композиции существенно повьппается по сравнению с известной композицией.

Из результатов, приведенных в табл.

3, следует, что при увеличении содержа-Зо ния БТП от 1,0 до 2,0 мас.ч. и

ОФЭС от 0,2 до 0,4 мас.ч.(примеры

6,7,8)прочность при растяжении, остаточное удлинЕние и термостойкость композиции на основе СКЭПТ улучшает- И ся ло сравнению с известной композицией при некотором снижении относительного удлинения. Дальнейшее повьппение содержания указанных добавок (пример 9)нецелесообразно, так 40 как при этом физико-механические свойства и термостойкость снижаются, хотя и остаются вьппе аналогичных свойств известной композиции.

При снижении содержания БТП ниже

I,0 мас.ч. и ОФЭС ниже 0,2 мас.ч.(пример 5) наблюдается тот же эффект.

Таким образбм, оптимальное содержа- . ние БТП в композиции составляет 1,02,0 мас.ч.,а ОФЭС - 0,2-0,4 мас.ч.

Из табл. 4 следует, что вулканизаты, полученные из предлагаемой композиции (примеры 10,11 12), превосходят вулканизат полученный из известной компоэи1

55 ции и по электронэоляционным свойстt вам.Так,удельное объемное электрическое сопротивление вулканизатов предлагаемой композиции на 3-4 порядка выше, II 14 чем у вулканиэата, полученного иэ известной композиции.

Тангенс угла диэлектрических потерь у вулканизатов, полученных из предлагаемой композиции, значительно ниже, чем у вулканизата, полученного из известной композиции.

Электрическая прочность вулканиэатов предлагаемой композиции до увлажнения образцов практически находится на уровне вулканиэата, полученного из известной. композиции, а после увлажнения образцов увеличивается на

20-25 по сравнению с электрической прочностью аналогичных образцов, полученных из известной композиции.

Как следует из табл. 5, оптимальные физико-механические свойства и термостойкость имеют вулканизаты предлагаемой композиции при содержании серы в ней в пределах 0,8-1,5 мас.ч. (примеры 14-17),причем при снижении содержания серы в указанных пределах термостойкость вулканизатор возрастает.

Дальнейшее снижение содержания серы нецелесообразно,так как лри этом(пример 13)термостойкость не увеличивается, а прочность при растяжении и остаточное удлинение несколько ухудшаются.

При увеличении содержания серы в композиции вьппе 1,5 мас.ч, (пример 18) прочность при растяжении, относительное удлинение при разрыве и термостойкость вулканиэатов композиции, содержашей БТП и ОФЭС, уступают аналогичным свойствам вулканиэата, полученного из известной композиции.

Таким образом, по комплексу физикомеханических свойств и термостойкости вулканизаты, полученные иэ предлагаемой композиции, значительно превосходят вулканизаты, полученные из известной композиции.

Скорость вулканизации предлагаемой композиции вьппе скорости вулканизации известных композиций на основе СКЭПТ.

Благодаря использованию БТП и

ОФЭС взамен фенил - -нафтиламина, диметилдитиокарбамата цинка и дифенилгуанидииа .. токсичность предла- гаемой композиции резко снижается по сравнению с токсичностью известных комлоэиций на .основе СКЭПТ. где h =8-!О; x = 0,5-0,8.

Составитель А. Кругликов

Редактор В. Иванова Техред А.Савка

Корректор Г. Решетник

Заказ 6104/68 Тираж 784 Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитетата СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4

15 8493!! сополимера, содержащая серу, тетраметилтиурамдисульфид, окись цинка, стеариновую кислоту, мягчитель, наполнители, отличающаяся тем, что, с целью повьппения физикомеханических свойств изделий, она дополнительно содержит 1 4-бис(2— меркаптометиленбензтиазолил)-пипе-. разин и олигофенилэтоксисилоксан формулы С Н З!О (ОСдНвЦ,где и = .10

=8-10; х=0,5-Ъ,8 при следующем соотно1пении компонентов, мас.ч.:

Тройной этилен-пропиленовый сополнмер 100,0

Сера 0,8-1 5 15

Тетраметилтиурамдисульфид 2,0-3,0

Окись цинка 4,0-6,0

Стеариновая кислота 2,0-5 0

Мягчитель . 8,0-14,0 2О

Наполнители 80,0-120,0

1,4-бис(2 — меркаптоI метйленбенэтиазолил)пиперазин 1 0-2,0

Олигофенилэтокси- 25 силоксан формулы 0,2-0,4 (С Н 5 ОУ (Ос НВ )х)о i

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Глупушкин П. М., Ершова А, Г, и Басова В. И. Применение этиленпропиленовых каучуков в производстве проводов и кабелей с резиновой изоляцией. Электротехническая промышленность. Серия "Кабельная техника".

1972, вып. 6(88), с. 6-9.

2 ° Блох Г. А. Органические ускорители вулканизации каучуков ° М., "Химия", 1964, с. 166.

3. Изготовление опытной партии и!ланговых кабелей с применением резины ЭПШ-45,содержащей различную ускорительную группу. Отчет !! 9.

Пермь, Камский кабельный завод им.

50-летия СССР, 1979, с. 2, табл. 1, вариант П.

4. Авторское свидетельство СССР

В 6!4107, кл. С 07 Д 4!7/14, 1977.

5. Авторское свидетельство СССР

У 540883, кл. С 08 С 77/!8, 1975.