ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ELECTRICALLY INSULATING COMPOSITION

Изобретение относится к кабельной технике, а именно полимерным композициям на основе пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ) с пониженной горючестью, пониженным выделением дыма и хлористого водорода при горении, предназначенным для изоляции внутренних и наружных оболочек проводов и кабелей, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности.
Провода и кабели часто становятся причиной загорания и распространения пламени. Поэтому к кабельным пластикатам предъявляются высокие требования по негорючести.
В последние годы требования по характеристикам пожаробезопасности повысились, стали также предъявляться требования по снижению дымообразования и выделению коррозионно-активных газов при горении. Поскольку горючесть полимеров и связанная с ней потеря эксплуатационных качеств являются не единственной проблемой. Как правило, жертвы погибают в результате удушья от дыма или от отравления ядовитыми газами. К сожалению, дым, образующийся при горении пластиков, как правило, значительно более густой, чем от обычных материалов, а его компоненты гораздо более ядовиты.
Имеется большое количество публикаций в части снижения пожароопасности различных комбинаций на основе ПВХ. В состав ПВХ-пластиката пониженной горючести, как правило, входят антипирены для уменьшения горючести, дымоподавители, поглотители хлористого водорода для уменьшения выделения коррозионных активных летучих продуктов горения, пластификаторы, наполнители, стабилизаторы.
Известна полимерная композиция на основе суспензионного поливинилхлорида, характеризующаяся меньшей горючестью, пониженным выделением дыма и хлористого водорода при горении, содержащая, мас.ч:
Суспензионный поливинилхлорид
100
Сложноэфирный пластификатор
45-70
Хлорированный парафин и/или
хлорированные α-олефины
15-20
Трехосновный сульфат свинца
5-7
Стеарат кальция
1-2
Гидрооксид алюминия или гидрооксид магния
45-60
Трехокись сурьмы
5-10
Дифенилолпропан
0,1-0,5
Эпоксидная диановая смола
2-4
Сажа
0,5-2,0
(патент РФ №2321090, кл. H01B 3/44, 2006).
Композиция характеризуется довольно низкой горючестью, однако имеет недостаточно низкий уровень выделения дыма при горении.
Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому техническому решению является негорючая электроизоляционная композиция с пониженным дымовыделением. Указанная композиция содержит в мас.ч.:
Суспензионный поливинилхлорид
100
Сложноэфирный пластификатор
25-75
Свинцовый стабилизатор
1-7
Стеарат кальция
0,7-3
Карбонатный наполнитель
5-90
Окись цинка
0,5-8
Борат цинка
0,5-5
Хлористый кальций
0,1-2
Окись кальция
0,1-2
Дифенилолпропан
0,1-0,8
Трехокись сурьмы
0,5-9
(патент РФ №2271589, кл. Н01В 3/44, 2006).
Данная композиция характеризуется низкой горючестью (КИ 27-29%), но не обеспечивает достаточной степени снижения дымообразования при горении (максимальная плотность дыма при горении 180-250), а также характеризуется низкой текучестью расплава (ПТР). ПТР при температуре 190°С составляет 31-35 г/10 мин. Переработка композиции высокой степенью наполнения на современных высокоскоростных экструдерах создает в расплаве полимера значительные сдвиговые усилия, в этой связи для предотвращения перегрева его в экструдерах требуется улучшение текучести расплава полимера.
Задачей настоящего изобретения является снижение выделения дыма при горении при сохранении степени негорючести, повышение текучести расплава кабельного пластиката.
Поставленная задача достигается тем, что электроизоляционная полимерная композиция, содержащая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, карбонатный наполнитель, трехокись сурьмы, окись цинка, свинцовый стабилизатор, дифенилолпропан, дополнительно содержит добавку FR-930 (1,3,5-трис-(2,3-дибромизопропил)-изоцианурат), борную кислоту, эпоксидированное соевое масло, хлористый цинк, полиэтиленовый воск при следующем соотношении компонентов, мас.ч:
Суспензионный поливинилхлорид
100
Сложноэфирный пластификатор
50-70
Свинцовый стабилизатор
3-8
Эпоксидированное соевое масло
1-4
Карбонат кальция
100-500
Трехокись сурьмы
5-10
Окись цинка
0,5-5
Борная кислота
0,1-1,5
Добавка FR-930
1,3,5-трис-(2,3-дибромизопропил)-изоцианурат
0,5-10
Хлористый цинк
0,01
Дифенилолпропан
0,1-0,5
Полиэтиленовый воск
0,1-0,5
В качестве сложноэфирного пластификатора композиция содержит: ди-октилфталат (ДОФ), диизооктилфталат (ДИОФ), диизононилфталат (ДИНФ), диалкилфенилфосфат (ДАФФ), трикрикрезилфосфат (ТКФ), диоктилсебацинат (ДОС), фосфатный пластификатор (ФП) по ГОСТ 8728-88 или их смеси. Свинцовый стабилизатор: трехосновный сульфат свинца (ТОСС), основной карбонат свинца (ОКС), двухосновный фталат свинца (ДОФТС) по ТУ 6-09-600-76, стеарат свинца по ТУ 6-09-17-320-96 или их смеси.
3
Используемый в качестве антипирена новый компонент добавка FR- 930 (1,3,5-трис-(2,3-дибромизопропил)-изоцианурат) представляет собой белый порошок, общее содержание брома 64,7-66,6%, интервал плавления 102-109°С, плотность при 20°С 2340 кг/м (производство фирмы AkzoNobel). Является нетоксичным продуктом.
В заявляемой полимерной композиции используют полиэтиленовый воск с температурой плавления не выше 100°С, ПВХ суспензионная марки С-70 по ГОСТ 14332-78Е.
Кроме перечисленных компонентов, предлагаемая композиция может содержать другие целевые добавки, например диоксид титана, концентраты красителей, сажу в количестве 0,5-3 мас.ч. и др.
Сущность изобретения поясняется следующими примерами.
2
Пример 1. В смеситель, нагретый до 90°С, загружают сыпучие компоненты, мас.ч.: суспензионный поливинилхлорид 100, ТОСС 8, хлорид цинка 0,01, оксид цинка 4, борную кислоту 0,5, трехокись сурьмы 6, FR-930 4, дифенилолпропан 0,4, перемешивают в течение 3-5 мин, вводят ДОФ 70, эпоксидированное соевое масло 4, перемешивают в течение 20-25 минут, затем вводят карбонат кальция 100, полиэтиленовый воск 0,1 и перемешивают еще 7-10 мин. Полученную порошкообразную смесь охлаждают до комнатной температуры и вальцуют при температуре 155-165°С в течение 5-10 мин. Из вальцованного образца прессуют образцы для испытаний при температуре 160-170°С в течение 3 мин под давлением 120 кгс/см.
макс
Кислородный индекс определяют по ГОСТ 12.1.044-89, максимальную плотность дыма (Д) в условиях горения и тления определяют по ГОСТ 24632-81, показатель текучести расплава (ПТР) определяют по ГОСТ 11645-73.
Состав и свойства композиции приведены в таблице.
Примеры 2-13 (предлагаемые).
Композиции готовят и испытывают аналогично примеру 1.
В результате использования компонентов в заявляемых количествах за счет достижения синергического эффекта улучшаются эксплуатационные и технологические показатели кабельного пластиката, а именно снижается дымообразование при горении, повышается показатель текучести расплава.
Использование компонентов вне заявляемых количеств или их смесей приводит к ухудшению характеристик кабельных композиций.
Состав композиции и свойства пластиката
Состав композиции, мас.ч.
Примеры по изобретению
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14 по прототипу
ПВХ С 7059М
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
Диоктилфталат
70
50
60
55
50
70
60
55
60
65
60
50
70
Трехосновный сульфат свинца
8
5
6
3,5
7
8
7,5
6
3
4
5,5
8
7
Эпоксидированное соевое масло
4
1
1,5
2
3
2,5
4
3
1,5
1
2
1
3
Карбонат кальция
100
110
150
200
300
350
190
220
300
500
180
400
450
Трехокись сурьмы
6
10
5
7
8,5
5,5
6
7,5
9
7,5
8
8,5
6
Окись цинка
4
0,5
0,5
1
1
0,7
5
3,5
2
1,5
3
4
5
Борная кислота
0,5
0,1
0,3
0,2
1
0,4
1,5
0,1
0,25
0,3
0,2
1
0,8
Добавка FR-930
4
10
0,5
1,5
7
5,5
10
3
6
8
4,5
7
9
Хлористый цинк
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
Дифенилолпропан
0,4
0,1
0,4
0,2
0,3
0,5
0,5
0,1
0,15
0,3
0,4
0,5
0,15
Полиэтиленовый воск
0,1
0,1
0,2
0,4
0,15
0,35
0,5
0,5
0,2
0,25
0,1
0,15
0,4
Свойства композиций
КИ, %
29
30
28
30
28
29
30
30
28
29
30
28
30
27-29
Д<sub>макс.</sub>-горение
150
160
160
150
165
165
150
150
155
160
150
160
165
180-250
ПТР, г/10 мин, Н-10кгс, Т=190°С
58
61
56
57
51
57
54
55
51
49
53
47
50
31-35