ВЫСОКОНАПОЛНЕННАЯ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
HIGH-FILLED POLYVINYLCHLORIDE COMPOSITION

Изобретение относится к полимерным композиционным материалам и предназначен для кабельной промышленности, а именно для изоляций кабельно-проводниковой продукции.
Одним из наиболее широко применяемых полимеров в промышленности и в быту является поливинилхлорид (ПВХ), а также композиционные материалы на его основе. Изделия из ПВХ используются в различных областях промышленности, в том числе и кабельной. При создании изоляционного материала для кабельной индустрии, как правило, используют пластифицированный ПВХ, что обеспечивает улучшение деформационно-прочностных характеристик материала. Такие композиционные материалы (КМ) при горении характеризуются высоким дымообразованием, высокой скоростью распространения пламени, а также способностью образовывать капли расплава, которые являются дополнительным источником распространения пламени, что в определенной степени ограничивает возможность широкого применения этих видов синтетических материалов.
Несмотря на большое число проведенных исследований проблема снижения горючести, при сохранении необходимых физико-механических характеристик полностью не решена. Поэтому актуальной задачей является исследование возможности снижения горючести, при увеличении физико-механических характеристик ПВХ и материалов на его основе с применением новых типов огнезамедлительных систем (ОГЗС).
Так известен композиционный материал на основе поливинилхлоридного пластификата по патенту РФ №2195729, содержащий, масс.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.
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.
2
3
Известна огнестойкая композиция для изоляции оболочек, проводов и кабелей, содержащая в масс.ч. на 100 масс.ч. ПВХ: 35-45 сложноэфирного пластификатора, 1,5-5,5 стабилизатора и смесь 2,4-3 SbO с 10-20 асбеста. Композиция характеризуется хорошей огнестойкостью (КИ 32%), но при горении выделяют большое количество дыма и хлористого водорода (а.с. СССР №385323, МПК C08F 45/40).
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является полимерная электроизоляционная композиция, включающая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, стабилизатор на основе солей свинца и антипирен-дымоподавитель, который в данной композиции включает карбонат кальция, тригидрат окиси алюминия, трехокись сурьмы, окись цинка и борную кислоту. Кроме того, композиция содержит ионол и дифенилолпропан в соотношении 3:1-1:3 при следующем соотношении компонентов, масс.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
Дифенилолпропан
0,1-0,6
(патент РФ №2195729, МПК Н01В 3/44)
В данной композиции наблюдается достаточно высокое содержание токсичного вещества - трехокись сурьмы.
Поставленная задача состояла в разработке высоко наполненной электроизоляционной композиции, обладающей высокими огнестойкими и физико-механическими показателями.
Технический результат достигается тем, что электроизоляционная композиция содержит суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, свинцовый стабилизатор, стеарат кальция, ионол, дифенилпропан, гидроксидный антипирен, мел, окись цинка, трехокись сурьмы, борат цинка, стеариновая кислота, масло соевое эпоксидированное (ЭСМ), хлорированный парафин, а также органоглина при следующем соотношении компонентов, масс. ч.:
ПВХ
100
Сложноэфирный пластификатор
52-54
Свинцовый стабилизатор
4
Стеарат кальция
2
Ионол
1,67-1,70
ДФП
0,1
Гидроксидный антипирен
20
Мел
90-110
Окись цинка
2-3
Трехокись сурьмы
1
Борат цинка
1
Стеариновая кислота
0,1
ЭСМ
0,6
Хлорированный парафин
18-19
Органоглина
2
Предложенная композиция содержит следующие компоненты: суспензионная ПВХ смола марки С-70 по ГОСТ 14332-78. В качестве сложноэфирного пластификатора: диоктилфталат (ДОФ), трикрезилфосфат (ТКФ). Свинцовый стабилизатор - трехосновной сульфат свинца (ТОСС), мел по ГОСТ 8253-79. В качестве антипирена гидроксид магния по ТУ 6-09-3759-86 и/или гидроксид алюминия по ТУ 6-47-107-88, трехокись сурьмы по ТУ 48-14-1-88, окись цинка по ГОСТ 202-84, борат цинка по ТУ 113-07-015-91, стеарат кальция по ТУ 2634-003-48602470-99. В качестве фенольного антиоксиданта: дифенилолпропан по ГОСТ 12138-86 и ионол по ГОСТ 10894-64, масло соевое эпоксидированное по ТУ 0253-061-07510508-2001, стеариновая кислота по ГОСТ 9419-78, хлорированный парафин (ХП) ХП - 470 А, а также органоглина. Причем органоглина представляет собой продукт модификации монтмориллонита катионообменной емкостью 95 мг-экв/100 г глины меламином в количестве 10% от массы монтмориллонита.
Также могут быть использованы другие известные антипирены и наполнители в эквивалентных количествах.
Сущность изобретения поясняется следующими примерами. Пример получения композиционного материала.
2
В смеситель, нагретый до 22°C, загружают ПВХ, при дальнейшем повышении температуры в данной установке до 55°C вводится ЭСМ и малые компоненты системы (ТОСС, ДФП, ионол, стеариновая кислота, стеарат кальция). Затем, после нагревания смесителя до 65°C вводят сложноэфирный пластификатор и перемешивают в течение 3-5 мин. Добавляют мел, оксид цинка, трехокись сурьмы, борат цинка. При температуре 115°C вводят гидроксид магния и/или гидроксид алюминия. При снижении температуры в смесителе до комнатной вводят последний основной компонент - органоглину. Полученную порошкообразную смесь засыпают в экструдер и перерабатывают в зонах I-IV, при температуре 146°C, 149°C, 155°C и 160°C соответственно. Полученные после экструдирования гранулы вальцуют при температуре 155-165°C в течение 4-10 мин. Из вальцованного полотна прессуют образцы для испытаний при температуре 160-170°C в течение 3 мин под давлением 120 кгс/см.
Определяют кислородный индекс (КИ) по ГОСТ 12.1.044-89, прочность при разрыве по ГОСТ 11262-80, относительное удлинение ГОСТ 15634.1-70.
Состав и свойства композиции приведены в таблице.
Таблица
Состав и свойства ПВХ композиций
примерсостав
1
2
3
4
ПВХ
100
100
100
100
ДОФ
36,67
36,67
36,67
37
ХП
18,33
18,33
18,33
17,9
ТКФ
1,5
1,5
1,5
1,57
тосс
4
4
4
4
ДФП
0,1
0,1
0,1
0,1
Ионол
1,67
1,67
1,67
1,70
Стеариновая кислота
0,1
0,1
0,1
0,1
Стеарат кальция
2
2
2
2
Мел
90
110
90
100
Гидроксид магния
-
-
10
11
Гидроксид алюминия
-
-
10
9
Борат цинка
1
1
1
1
ЭСМ
0,6
0,6
0,6
0,6
Оксид цинка
3
3
3
2
Трехокись сурьмы
1
1
1
1
Органоглина
2
2
2
2
Свойства композиционного материала
Кислородный индекс, %
35,8
35
37
35,7
Прочность при разрыве, МПа
20
20,7
21
20,9
Относительное удлинение, %
274
271
280
269