ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ELECTRICALLY INSULATING COMPOSITION

Изобретение относится к кабельной технике, а именно к полимерным композитам на основе поливинилхлорида, предназначенным для изоляции и оболочек кабелей и проводов, 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 предъявлялись повышенные требования по огнестойкости.
Снижение горючести пластифицированного ПВХ достигают за счет введения в состав композиций антипиренов (фосфатные пластификаторы, трехокись сурьмы, гидрат окиси алюминия и др.).
Известно (Минскер К.С. и др. Деструкция и стабилизация поливинилхлорида. М., Химия, 1979,с.219.), что выделяющийся при горении поливинилхлорида хлористый водород связывают химически с акцептором HCl с целью образования термостойких солей. В качестве акцепторов в этих случаях используют специальные добавки (аммонийные соединения, карбонаты различных металлов и др.).
Для снижения дымообразования при горении пластифицированного ПВХ используют дымоподавители (окислы металлов, гидроокиси и карбонаты металлов) (Патент США №4098748). При этом следует отметить, что данные соединения, введенные в пластифицированные ПВХ-композиции для снижения выделяющихся дыма и хлористого водорода, иногда приводят к росту горючести композиций. Кроме того, введение значительных количеств таких добавок ухудшает физико-механические и эксплуатационные характеристики полимерных материалов.
Таким образом, проблема создания огнестойких и одновременно малодымящих и выделяющих незначительное количество HCl при горении ПВХ-композиций является сложной и актуальной.
2
-1
Известна полимерная композиция, содержащая в мас.ч. (Патент РФ №2089571): 100 суспензионного ПВХ, 55-65 сложноэфирного пластификатора, 4-8 свинцового стабилизатора, 80-130 антипирена-дымоподавителя, включающего 15-34 тригидрата окиси алюминия или гидрата окиси магния, или их смесь при содержании в ней 50-20 масс.% гидрата окиси магния, 56-85 карбоната кальция, 7-8 трехокиси сурьмы, 1,5-2 окиси цинка, 0,5-1 борной кислоты, и дополнительно 0,1-1 диэфира полипропиленгликоля или 0,5-1,5 олигомера α-олефинов фракции 140-240. Выделение HCl при горении 6,9-8%, кислородный индекс 32-33%, коэффициент дымообразования при горении 310-330 м·кг. Композиция характеризуется хорошей огнестойкостью, но при горении выделяют большое количество дыма и хлористого водорода.
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). Однако степень повышения негорючести недостаточна.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является ПВХ-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, мел и гидроокись алюминия (авт. св. СССР 1646278), однако уровень снижения выделения дыма и хлористого водорода при горении недостаточно высок.
Задачей изобретения является создание электроизоляционной композиции на основе поливинилхлорида, обладающей повышенной огнестойкостью и пониженным дымовыделением.
Сущность изобретения состоит в том, что композиция на основе поливинилхлоридной композиции - И 40-13 А по ГОСТу 5960-72, которая содержит: ПВХ - 62,21 масс.%; сложноэфирный пластификатор - 27,39 масс.%; мел - 6,17 масс.%; свинцовый стабилизатор - 2,49 масс.%; дифенилолпропан - 0,06 масс.%; стеариновая кислота - 0,06 масс.%; стеарат кальция - 1,26 масс.%; эпоксидированное соевое масло - 0,37 масс.%, содержит в качестве антипирена монтмориллонит, модифицированный 5-15% мочевиной или меламином, гидроксидом магния 10-20 масс.%.
2
Пример 1. На экструдере-гомогенизаторе с щелевой головкой экструдируют смесь порошкообразной поливинилхлоридной композиции (И 40-13 А) с добавлением 5 масс.% монтмориллонита, модифицированного мочевиной, и 15 масс.% Mg(OH). Смесь экструдируют при температуре 160°C при скорости вращения шнека 50-70 об/мин.
2
Пример 2. На экструдере-гомогенизаторе с щелевой головкой экструдируют смесь порошкообразной поливинилхлоридной композиции (И 40-13 А) с добавлением 5 масс.% монтмориллонита, модифицированного мочевиной, и 20 масс.% Mg(OH). Смесь экструдируют при температуре 160°C при скорости вращения шнека 50-70 об/мин.
2
Пример 3. На экструдере-гомогенизаторе с щелевой головкой экструдируют смесь порошкообразной поливинилхлоридной композиции (И 40-13 А) с добавлением 10 масс.% монтмориллонита, модифицированного мочевиной, и 10 масс.% Mg(OH). Смесь экструдируют при температуре 160°C при скорости вращения шнека 50-70 об/мин.
2
Пример 4. На экструдере-гомогенизаторе с щелевой головкой экструдируют смесь порошкообразной поливинилхлоридной композиции (И 40-13 А) с добавлением 5 масс.% монтмориллонита, модифицированного меламином, и 15 масс.% Mg(OH). Смесь экструдируют при температуре 160°C при скорости вращения шнека 50-70 об/мин.
2
Пример 5. На экструдере-гомогенизаторе с щелевой головкой экструдируют смесь порошкообразной поливинилхлоридной композиции (И 40-13 А) с добавлением 5 масс.% монтмориллонита, модифицированного меламином, и 20 масс.% Mg(OH). Смесь экструдируют при температуре 160°C при скорости вращения шнека 50-70 об/мин.
2
Пример 6. На экструдере-гомогенизаторе с щелевой головкой экструдируют смесь порошкообразной поливинилхлоридной композиции (И 40-13 А) с добавлением 10 масс.% монтмориллонита, модифицированного меламином, и 10 масс.% Mg(OH). Смесь экструдируют при температуре 160°C при скорости вращения шнека 50-70 об/мин.
Далее проводят испытания физико-механических свойств поливинилхлоридных композиций.
Технический результат был определен, оценивая огнестойкость полимерных композиций по ГОСТ 21207.81, твердость по Шору ГОСТ 24621-91, показатель текучести расплава, модуль упругости при изгибе ГОСТ 14236-81 и при растяжении ГОСТ 11262-80, предел текучести, прочность при разрыве и удлинение ГОСТ 14236-81 (таблица 1).
Таблица 1
КОМПОЗИЦИИ
ПТР, г/10 мин
Тверд. по Шору, D, 1/15 с
Горючесть (вр. затухан., с) 10 с
Предел текучести, МПа
Прочность при разрыве, МПа
Удлинение, %
E<sub>u</sub>, МПа
E<sub>p</sub>, МПа, 1/10 мм/мин
ПВХ-И 40-13 А
0,55
48/35
Гаснет ч/з 2
186
192
162
60
42/75
ПВХ-И 40-13 А + 5% монтмориллонит, модифицированный мочевиной + 15% Mg(OH)<sub>2</sub>
0,31
57/39
Не горит
13
13
144
16
29/68
ПВХ-И 40-13 А + 5% монтмориллонит, модифицированный мочевиной + 20% Mg(OH)<sub>2</sub>
0,28
57/41
Не горит
12
13
112
15
20/58
ПВХ-И 40-13 А + 10% монтмориллонит, модифицированный мочевиной + 10% Mg(OH)<sub>2</sub>
0,32
54/38
Не горит
12
13
116
12
63/59
ПВХ-И 40-13 А + 5% монтмориллонит, модифицированный меламином + 15% Mg(OH)<sub>2</sub>
0,31
55/39
Не горит
12
11
147
16
24/42
ПВХ-И 40-13 А + 5% монтмориллонит, модифицированный меламином + 20% Mg(OH)<sub>2</sub>
0,31
54/40
Не горит
13
12
125
7
26/44
ПВХ-И 40-13 А+10% монтмориллонит, модифицированный меламином + 10% Mg(OH)<sub>2</sub>
0,37
57/39
Не горит
11
11
106
10
22/31
Таким образом, предлагаемые композиционные материалы на основе поливинилхлорида (И 40-13 А), монтмориллонита, модифицированного мочевиной или меламином, и гидроксида магния обладают повышенными показателями огнестойкости и пониженным дымовыделением в зоне высокой пожароопасности.