ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ELECTRICALLY INSULATING POLYMER COMPOSITION

Изобретение относится к кабельной технике, а именно к композиционным полимерным материалам на основе пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ) с пониженной горючестью, выделением дыма в условиях горения и тления и предназначенных для изоляции внутренних и наружных оболочек проводов и кабелей в условиях пожаробезопасности.
Имеется достаточно большое количество соединений, которые при введении в пластифицированные ПВХ-композиции для снижения дыма и хлористого водорода увеличивают горючесть композиции. 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 хлороводорода при горении ПВХ-композиций является сложной и актуальной.
Известна огнестойкая композиция для изоляции, оболочки проводов и кабелей по патенту Германии №1519781, содержащая в мас.ч. На 100 мас.ч. ПВХ: сложноэфирного пластификатора 45-50, карбоната кальция 30-80, карбоната магния 40, глинозема 20, трехокиси сурьмы 5, ТОСС 6 и стеарата кальция 2. Но уровень негорючести данной композиции недостаточно высок.
Также известна электроизоляционная композиция по патенту РФ №2195729, содержащая поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, свинцовый стабилизатор, мел, тригидрат окиси алюминия, трехокись сурьмы, окись цинка, борную кислоту, ионол и дифинилолпропан при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
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
борную кислоту
0,4-0,6
ионол
0,1-0,6
дифенилолпропан
0,1-0,6
Указанная композиция удовлетворяет требованиям по уровню дымообразования в условиях горения, тления и выделения хлористого водорода при горении, однако она имеет недостаточно высокую теплостойкость, что снижает ресурс работы кабельных изделий и ограничивает области их применения.
Наиболее близкой к предлагаемой по совокупности признаков из числа известных является электроизоляционная композиция по патенту РФ №2402085, содержащая, мас.ч.: суспензионного поливинилхлорида 100, сложноэфирного пластификатора 50-70, свинцового стабилизатора 3-8, эпоксидированного соевого масла 1-4, карбоната кальция 100-500, трехокиси сурьмы 5-10, окиси цинка 0,5-5, борной кислоты 0,1-1,5, добавки FR - 930 1,3,5-трис-(2,3-дибромизопропил)-изоцианурата 0,5-10, хлористого цинка 0,01, дифинилолпропана 0,1-0,5, полиэтиленового воска 0,1-0,5.
Поставленная задача состояла в разработке электроизоляционной композиции с высокой степенью негорючести с пониженным выделением дыма и хлористого водорода при горении и тлении.
Технический результат достигается тем, что полимерная композиция, содержащая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, свинцовый стабилизатор, дифенилолпропан, наполнитель, эпоксидированное соевое масло, антипирен, окись цинка, борную кислоту, дополнительно содержит дымопоглотитель и стеариновую кислоту, в качестве смазочного материала - стеарат кальция, в качестве  антипирена - магния гидроокись и полифосфат аммония, в качестве дымопоглотителя - хлорированные парафины, в качестве стабилизатора дополнительно трехокись сурьмы и в качестве модифицированного наполнителя дополнительно органоглину при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
суспензионный поливинилхлорид
100
сложноэфирный пластификатор
47-50
свинцовый стабилизатор
2-5
дифенилолпропан
0,08-0,09
мел
9-10
стеариновая кислота
0,08-0,09
кальция стеарат
1,5-2,5
эпоксидированное соевое масло
0,5-0,7
гидроксид магния
14-15
полифосфат аммония
7-9
хлорированные парафины
7-9
трехокись сурьмы
5-8
окись цинка
1-3
борная кислота
0,1-1
органоглина
1-3
Композиция содержит ПВХ суспензионный марки ПВХ-С-7058М (ГОСТ 14332-78); в качестве пластификатора ди-(2-этилгексил) фталат (ДОФ), трикрезилфосфат (ТКФ) ГОСТ 5728-76; в качестве стабилизатора трехосновный сульфат свинца (ТОСС) ТУ 6-09-4098-75; стеарат кальция (СтСа) ТУ 6-14-722-76; трехокись сурьмы по ТУ 6-09-3267-84; карбонат кальция по ТУ 6-18-38-85; окись цинка по ГОСТ 10262-73; борная кислота по ГОСТ 18704-78; стеариновая кислота по ГОСТ 9419-78; хлорированные парафины ХП - 418 по ТУ 6-01-16-90; полифосфат аммония по ТУ 6-47-15-90 и органоглина.
Органоглина представляет собой продукт модификации монтмориллонита месторождения Герпегеж Кабардино-Балкарской республики катионнобменной емкостью 95 мг-экв/100 г глины меламином, изготовленным по ГОСТ 7579-76, в количестве 10% от массы монтмориллонита
Также могут быть использованы другие известные химические продукты в эквивалентных количествах.
Пример: В работающий турбосмеситель загружают последовательно, в количествах, предусмотренных рецептурой (таблица 1), суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, свинцовый стабилизатор, дифенилолпропан, мел, стеариновую кислоту, кальция стеарат, эпоксидированное соевое масло, гидроокись магния, полифосфат аммония, хлорированные парафины, трехокись сурьмы, окись цинка, борную кислоту и органоглину. После того как температура в турбосмесителе достигнет 100°С, смесь выгружают в охладитель, где она охлаждается до комнатной температуры, после чего производят экструдирование и гранулирование смеси на экструдере при температуре 130-165°С.
Образцы для испытаний готовят вальцево-прессовым способом. Определяют кислородный индекс (КИ) по ГОСТ 12.1.044-89, максимальную оптическую плотность дыма (Дм) в условиях горения и тления по ГОСТ 24632-81, удельное объемное электрическое сопротивление по ГОСТ 6433-71.
Состав композиции по примерам указан в таблице 1, свойства показаны в таблице 2.
Таблица 1
Состав поливинилхлоридных композиций (примеры 1-5 по изобретению, 6 - прототип)
№
Наименование компонента
1
2
3
4
5
6
1.
суспензионный поливинилхлорид
100
100
100
100
100
100
2.
сложноэфирный пластификатор
47,6
48
48,3
47
50
50-70
3.
свинцовый стабилизатор
2,4
3,1
4
5
4,8
3-8
4.
дифенилолпропан
0,08
0,085
0,09
0,086
0,08
0,1-0,5
5.
мел
10
10
9,9
9,5
9,3
100-500
6.
стеариновую кислоту
0,08
0,085
0,09
0,086
0,08
0
7.
кальция стеарат
2
1,5
2,02
2,5
2,3
0
8.
эпоксидированное соевое масло
0,7
0,56
0,613
0,5
0,6
1-4
9.
гидроксид магния
14
15
14,28
14,9
14,3
0
10.
полифосфат аммония
9
7
7,14
8
8,1
0
11.
хлорированные парафины
8
7,9
7,14
9
8,7
0
12.
трехокись сурьмы
8
7,9
7,14
9
8,7
5-10
13.
окись цинка
2,9
2
2,14
3
1
0,5-5
14.
борная кислота
0,1
0,8
1
0,9
0,7
0,1-1,5
15.
органоглина
2
1,9
2,85
2,7
2,65
0
Таблица 2
Свойства поливинилхлоридных композиций (примеры 1-5 по изобретению, 6 - прототип)
Наименование
1
2
3
4
5
6
КИ
32
35
37
36
34
28-30
Дм
154
165
150
155
163
150-165
удельное объемное электрическое сопротивление
6,1*10<sup>14</sup>
5,2*10<sup>14</sup>
1,4*10<sup>15</sup>
8,4*10<sup>14</sup>
3,4*10<sup>13</sup>
-
Как следует из представленных данных, предлагаемая электроизоляционная композиция имеет более высокое значение кислородного индекса, чем известная, при равных показателях с ней по уровню дымообразования при горении и тлении.