ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ELECTRICALLY INSULATING COMPOSITION

Изобретение относится к кабельной технике, а именно полимерным композициям на основе поливинилхлорида (ПВХ) с пониженной горючестью, выделением дыма в условиях тления и горения и хлористого водорода при горении, предназначенным для изоляции, внутренних и наружных оболочек проводов и кабелей.
Использование антипиренов является наиболее распространенным, эффективным и экономичным методом получения полимерных материалов пониженной горючести. Введение в полимерные композиции антипиренов значительно уменьшает горючесть и позволяет получать трудногорючие материалы, затухающие при удалении источника зажигания.
Известно, что в качестве антипиренов в ПВХ-композициях могут использоваться различные трудногорючие и огнестойкие вещества органического и неорганического происхождения [Химическая энциклопедия. Бол. Рос. Энц., М., т.1, 1992, с.180; Р.С.Барштейн и др. Пластификаторы для полимеров. М., Химия, 1982, с.186].
Однако следует отметить, что с помощью известного традиционного набора средств снижения пожароопасности ПВХ пластикатов удается достичь лишь результатов удовлетворительного уровня, которые не соответствуют современным повышенным требованиям в этой области. Поэтому постоянно проводятся многочисленные исследования по подбору дополнительных комбинаций различных химических веществ, которые зачастую обнаруживают синергический эффект в комбинации с указанными традиционными системами или осуществляется дополнительная обработка традиционных антипиренов-дымоподавителей с целью усиления их действия.
Известна электроизоляционная композиция на основе поливинилхлорида, содержащая синергическую антипирирующую смесь, имеющую в своем составе полифосфат аммония, пентаэритрит и терморасширенный графит [Варламова Л.П. и др. Огнезащитные полимерные композиции на основе поливинилхлорида и перхлорвиниловой смолы. Журнал прикладной химии. Т.81. Вып.4. 2008]. Недостатком использования данной системы является относительно высокая стоимость терморасширяющегося графита и пентаэритрита, что соответственно и приводит к увеличению стоимости поливинилхлоридного пластиката.
Известен также способ снижения горючести пластифицированного поливинилхлорида с содержанием антипирена на основе фосфорорганических элементов. Способ его получения описан в патенте РФ 2385327 [Плотникова Г.А. и др. Поливинилхлорид пониженной горючести, включающий фосфорорганические полимеры, содержащий фосфорорганические фрагменты, и способ их получения].
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату является электроизоляционная композиция на основе пластифицированного поливинилхлорида пониженной горючести, в состав которой входят следующие компоненты (мас.ч.): суспензионный поливинилхлорид 100, сложноэфирный пластификатор 40-60, свинцовый стабилизатор 3-8, эпоксидно-диановая смола или эпоксидированное соевое масло 1-4, карбонат кальция 5-60, тригидрат окиси алюминия или магния гидрооксид 30-100, трехокись сурьмы 5-10, окись цинка 1-7, борат цинка 0,5-8, добавка - 1,3,5-трис-(2,3-дибромизопропил)-изоцианурат 0,5-10, борная кислота 0,1-1,5, дифенилолпропан 0,1-0,5, а также полиэтиленовый воск 0,1-0,5 [Фомин Д.Л. и др. Электроизоляционная композиция. Патент РФ 2402087, 21.10.2009].
Недостатком прототипа является достаточно высокая степень горючести; введение дополнительного галогенсодержащего антипирена 1,3,5-трис-(2,3-дибромизопропил)-изоцианурат, который увеличивает токсичность дыма в условиях горения, а также высокая стоимость предлагаемого антипирена.
Задачей данного изобретения является снижение горючести, снижение токсичности дыма, снижение стоимости пластифицированного поливинилхлорида.
Поставленная задача решается модификацией ПВХ пластиката марки И 40-13А рецептуры 8/2, изготовленного по ГОСТу 5960-72 полифосфатом аммония (ПФА) и органоглиной при соотношении компонентов, в мас.%: 84,85-89,95:0,05-0,15:10-15 соответственно. Причем органоглина представляет собой продукт модификации монтмориллонита с катионообменной емкостью 95 мг-экв/100 г глины меламином в количестве 10% от массы монтмориллонита.
Электроизоляционную композицию получают следующим образом.
Пример 1
В двухскоростном смесителе, конструкция которого обеспечивает интенсивное турбулентное смешение с высокой гомогенизацией композиции и продувку горячим воздухом, смешивают ПВХ пластикат марки И 40-13А рецептуры 8/2, изготовленного по ГОСТу 5960-72 с ПФА и органоглиной при соотношении, в мас.%: 89,95:0,05:10 соответственно. Далее смесь экструдируют при температуре в зонах экструдера I - 150°С, II - 145°С, III - 125°C со скоростью вращения шнека 48 об/мин.
Пример 2
В двухскоростном смесителе, конструкция которого обеспечивает интенсивное турбулентное смешение с высокой гомогенизацией композиции и продувку горячим воздухом, смешивают ПВХ пластикат марки И 40-13А рецептуры 8/2, изготовленного по ГОСТу 5960-72 с ПФА и органоглиной при соотношении, в мас.%: 84,95:0,05:15 соответственно. Далее смесь экструдируют при температуре в зонах экструдера I - 150°С, II - 145°С, III - 125°С со скоростью вращения шнека 48 об/мин.
Пример 3
В двухскоростном смесителе, конструкция которого обеспечивает интенсивное турбулентное смешение с высокой гомогенизацией композиции и продувку горячим воздухом, смешивают ПВХ пластикат марки И 40-13А рецептуры 8/2, изготовленного по ГОСТу 5960-72 с ПФА и органоглиной при соотношении, в мас.%: 89,9:0,1:10 соответственно. Далее смесь экструдируют при температуре в зонах экструдера I - 150°С, II - 145°С, III - 125°С со скоростью вращения шнека 48 об/мин.
Пример 4
В двухскоростном смесителе, конструкция которого обеспечивает интенсивное турбулентное смешение с высокой гомогенизацией композиции и продувку горячим воздухом, смешивают ПВХ пластикат марки И 40-13А рецептуры 8/2, изготовленного по ГОСТу 5960-72 с ПФА и органоглиной при соотношении, в мас.%: 84,9:0,1:15 соответственно. Далее смесь экструдируют при температуре в зонах экструдера I - 150°С, II - 145°С, III - 125°С со скоростью вращения шнека 48 об/мин.
Пример 5
В двухскоростном смесителе, конструкция которого обеспечивает интенсивное турбулентное смешение с высокой гомогенизацией композиции и продувку горячим воздухом, смешивают ПВХ пластикат марки И 40-13А рецептуры 8/2, изготовленного по ГОСТу 5960-72 с ПФА и органоглиной при соотношении, в мас.%: 89,85:0,15:10 соответственно. Далее смесь экструдируют при температуре в зонах экструдера I - 150°С, II - 145°С, III - 125°С со скоростью вращения шнека 48 об/мин.
Пример 6
В двухскоростном смесителе, конструкция которого обеспечивает интенсивное турбулентное смешение с высокой гомогенизацией композиции и продувку горячим воздухом, смешивают ПВХ пластикат марки И 40-13А рецептуры 8/2, изготовленного по ГОСТу 5960-72 с ПФА и органоглиной при соотношении, в мас.%: 84,85:0,15:15 соответственно.
Далее смесь экструдируют при температуре в зонах экструдера I - 150°С, II - 145°С, III - 12°С со скоростью вращения шнека 48 об/мин.
Определение огнестойкости проводили на образцах длиной (130±1) мм, шириной (10±1) мм и толщиной (2,0±0,2) мм в пламени газовой горелки с выдерживанием его в пламени под углом 45° до воспламенения по ГОСТу 16783 п.4.12. Результаты испытаний образцов приведены в таблице 1.
Таблица 1
Горючесть модифицированных пластикатов
№ примера
Горючесть (с)
исходный пластикат
30
1
0,7
2
1,15
3
1,4
4
0,7
5
0,88
6
0,3
Проводились исследования на содержание хлора в коксовом остатке ПВХ пластиката и композиционных материалов. Рентгенофлюорограммы коксового остатка на содержание хлора ПВХ пластиката марки 40-13 А и композиционного материала, полученного по примеру 6, показаны на фиг.1 и 2 соответственно. Как видно, содержание хлора в коксовом остатке композиционного материала увеличивается почти в 3 раза, что свидетельствует о снижении токсичности дыма в условиях горения.
Таким образом, изобретение позволяет снизить содержание фосфора в ПВХ пластикатах пониженной горючести до сотни раз, по сравнению с традиционными составами, применяемыми в промышленности; снизить содержание галогенов, что уменьшает негативное воздействие на окружающую среду и не приводит к удорожанию изделий из пластифицированного ПВХ; повысить огнестойкость ПВХ пластиката и уменьшить токсичность дыма в условиях горения.