Пероксидносшиваемая композиция для изоляции силовых кабелей
PEROXIDE-CROSSLINKED COMPOSITION FOR INSULATION OF POWER CABLES

Изобретение относится к сшивающимся полимерным композициям для производства изоляционного слоя электрического кабеля среднего напряжения.
В технике известны изоляционные композиции, способные к пероксидному сшиванию на основе полиолефинов.
Известна сшивающаяся электроизоляционная композиция (патент РФ №2440633 «Электроизоляционная сшивающаяся композиция», опубл. 20.01.2012), включающая полиолефин, винилтриметоксисилан или винилтриэтоксисилан, органическую перекись и катализатор сшивки, содержит синергисты - тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат, бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидроксифенил]-1-оксопропил]гидразид и поли-[[6-[(1,1,3,3-тетраметил-4-пиперидинил)имино]-1,6-гександиил[(2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинил)имино]]) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Винилтриметоксисилан или винилтриэтоксисилан
1,0-3,0
Органическая перекись
0,1-0,4
Тетра-бис-метилен-(3-(3,5- ди-трет-бутил-
-4-гидроксифенил)пропионат
0,05-0,3
Бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-
диметилэтил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-
гидроксифенил]-1-оксопропил]гидразид
0,1-0,5
Поли-[[6-[(1,1,3,3-тетраметил-4-пиперидинил)имино]-1,6-
гександиил[(2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинил) имино]])
0,1-5,0
Катализатор сшивки
0,05-1,0
Полиолефин
остальное
Известна сшивающаяся полимерная композиция для электротехнической изоляции высоковольтных кабелей (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1594617 «Сшивающаяся полимерная композиция для электротехнической изоляции высоковольтных кабелей», кл. Н01В 3/30, опубл. 23.09.1990 г. ), которая содержит полиэтилен высокого давления и/или сополимер этилена с винилацетатом, бис[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-оксифенил)пропил]сульфид и смесь монопероксидов, имеет tgδ 0,0005-0,0007, при этом скорость экструзии при получении изоляции составляет 2,2-2,5 м/мин.
Известные сшивающие полимерные композиции обладают рядом недостатков, к которым относится недостаточная механическая прочность, неудовлетворительная термостабильность, склонность к подвулканизации и триингу, а в условиях более суровых климатических зон принципиальным является морозостойкость изоляции.
Наиболее близким прототипом к заявляемому изобретению из известных сшивающих полимерных композиций для изоляции высоковольтных кабелей является описанный в авторском свидетельстве №1594617, где в качестве полимерной основы используется полиэтилен в смеси с сэвиленом с добавками серу- и фенолсодержащих антиоксидантов, а в качестве сшивающего агента - дикумилпероксид. Одним из основных недостатков прототипа является его низкая морозостойкость.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эксплуатационных свойств пероксидносшиваемой композиции для изоляции силовых кабелей среднего напряжения, ее пропускной способности, увеличение механической прочности и термостабильности в условиях суровых климатических зон.
Поставленная задача достигается тем, что в пероксидносшиваемую композицию для изоляции силовых кабелей, содержащую полиолефин и органическую перекись, дополнительно введены сополимер этилена с бутилакрилатом, сополимер этилена на основе бутена, или на основе гексена, или на основе октена, монометиловый эфир полиэтиленгликоля, тиодиэтилен-бис[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат], диалкиловый эфир тиодипропионовой кислоты при следующем содержании компонентов, мас.%:
Полиолефин
80,0-93,0
Сополимер этилена с бутилакрилатом
3,0-5,0
Сополимер этилена на основе бутена,
или гексена, или октена
2,5-4,0
Монометиловый эфир полиэтиленгликоля
0,2-1,0
Тиодиэтилен-бис[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-
гидроксифенил)пропионат]
0,1-1,0
Диалкиловый эфир тиодипропионовой кислоты
0,1-1,0
Органическая перекись
1,5-2,5
Отличительными признаками предлагаемого изобретения является введение в пероксидносшиваемую композицию для изоляции силовых кабелей сополимера этилена с бутилакрилатом, сополимера этилена на основе бутена, или гексена, или октена, монометилового эфира полиэтиленгликоля, тиодиэтилена-бис[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат], диалкилового эфира тиодипропионовой кислоты.
Экспериментальным путем определены оптимальные интервалы указанных ингредиентов в пероксидносшиваемой композиции для изоляции силовых кабелей, что позволило обеспечить повышение эксплуатационных свойств, увеличение механической прочности и термостабильности в условиях суровых климатических зон, а также улучшить электрофизические характеристики композиции.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами, которые представлены в таблице 1, с различными процентными содержаниями ингредиентов в предлагаемой композиции в сравнении с аналогом - патентом РФ №2440633 и с прототипом - авторским свидетельством №1594617.
Технология получения композиции заключается в следующем: согласно рецептуре первичное сырье подается весовыми дозаторами в экструдер. В экструдере материал тщательно перемешивается, расплавляется при строго заданных температурно-временных параметрах. После размягченный материал гранулируется путем резки в водной среде вращающимися ножами, затем сушится и пропитывается органическим пероксидом.
Готовый материал представляет собой бесцветные непрозрачные гранулы примерно шарообразной формы диаметром около 4 мм, без пыли, включений и облоя.
В таблице №2 приведены физические параметры предлагаемого изобретения в сравнении с аналогом - патентом РФ №2440633 и с прототипом - авторским свидетельством №1594617.
Указанные диапазоны содержания компонент следует признать оптимальными. Именно в этих пределах достигается наилучшее качество композиции как с точки зрения физических свойств, так и с точки зрения их стабильности и воспроизводимости.
Использование компонентов вне заявляемых количеств или их смесей приводит к ухудшению характеристик композиций.
Предлагаемая пероксидносшиваемая композиция для изоляции силовых кабелей среднего напряжения пригодна к переработке на существующих производственных линиях кабельных заводов.
Пероксидносшиваемая композиция по сравнению с аналогами обладает более высокими механическими свойствами и термостабильностью. Данное изобретение направлено на увеличение морозостойкости изоляционной композиции, при этом эксплуатационная температура снижается с минус 21°С до минус 38°С, т.е. морозостойкость увеличивается на 17°С.
Предложенная пероксидносшиваемая композиция позволяет обеспечить оптимальные физические свойства и является технологичным и недорогим.
Экспериментальные испытания предлагаемой пероксидносшиваемой композиции для изоляции силовых кабелей среднего напряжения, приведенные в таблицах 1 и 2, показали, что ее использование для изоляции силовых кабелей среднего напряжения позволит значительно повысить эксплуатационные характеристики, увеличить механическую прочность и термостабильность в условиях суровых климатических зон, а также улучшить электрофизические характеристики композиции.
В целом использование предлагаемой пероксидносшиваемой композиции в производстве кабелей среднего напряжения позволит значительно повысить надежность электросетей, снизить стоимость их содержания и обслуживания.