ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ СШИВАЮЩАЯСЯ КОМПОЗИЦИЯ
ELECTRICALLY INSULATING CROSS-LINKING COMPOSITION

Изобретение относится к области электротехники, а именно к кабельной технике, и может быть использовано для изготовления изоляции и оболочки кабелей и проводов различного назначения, таких как силовые, контрольные, судовые, сигнально-блокировочные кабели, самонесущие воздушные провода.
Изобретение относится к полиолефиновым сшивающим композициям, а именно к композициям, сшивающимся с помощью органосилана.
Силанольносшивающиеся композиции получают обычно в виде двух компонентов - привитого сополимера и концентрата катализатора сшивки.
Процесс силанольного сшивания заключается в прививке к молекулам полимера органосилана в присутствии инициатора - органической перекиси. Концентрат катализатора сшивки получают путем введения в расплав полимера оловоорганического соединения (или кислотного катализатора), а также стабилизаторов.
Известна сшивающаяся композиция на основе полиолефинов, содержащая перекисный сшивающий агент, 1,3,5-триметил-2,4,6-три-(4-окси-3,5-дитретбутил-бензил)-бензол (ионокс 330) и окись цинка (авторское свидетельство СССР №761512, кл. C08L 23/06, 1978).
Однако использование данной композиции затруднено из-за постоянно существующей опасности преждевременного структурирования (сшивки), в результате чего материал теряет текучесть и осложняется его переработка.
Наиболее близкой из числа известных к предлагаемой, по совокупности признаков, является электроизоляционная композиция, содержащая: полиолефин, органосилан, органическую перекись, катализатор сшивки (патент США №3646155, кл. 260-827, дата публикации 1972 г.).
Наиболее применимыми из числа органосиланов являются винилтриметоксисилан и винилтриэтоксисилан.
Однако известная композиция имеет недостаточно высокие показатели по тепловой деформации (методика МЭК) и низкую стойкость к термоокислительному старению при повышенных температурах и преждевременной сшивке.
Поставленная задача состояла в разработке электроизоляционной сшивающейся композиции, имеющей высокие показатели по тепловой деформации и стойкости к термоокислительному старению при повышенных температурах, в процессе переработки которой исключается возможность преждевременной сшивки.
Технический результат достигается тем, что сшивающаяся электроизоляционная композиция, включающая полиолефин, винилтриметоксисилан или винилтриэтоксисилан, органическую перекись и катализатор сшивки, содержит синергисты - тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат, бензо-пропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диме-тиэтил)-4-гидроксифенил]-1-оксопропил]гидразид и поли-[[6-[(1,1,3,3-тетраметил-4-пиперидинил)имино]-1,6-гександиил[(2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинил)имино]]) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Винилтриметосксисилан или винилтриэтоксисилан
1,0-3,0
Органическая перекись
0,1-0,4
Тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-
-4-гидроксифенил) пропионат
0,05-0,3
Бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-
-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диметиэтил)-4-
-гидроксифенил]-1-оксопропил] гидразид
0,1-0,5
Поли-[[6-[(1,1,3,3-тетраметил-4-пиперидинил)имино]
-1,6-гександиил[(2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинил)
имино]])
0,1-5,0
Катализатор сшивки
0,05-1,0
Полиолефин
остальное
Согласно изобретению, в качестве полимерной основы композиция может содержать полиэтилен низкой и высокой плотности, линейный полиэтилен. Указанные полимеры выпускаются в промышленности.
В качестве инициатора свободных радикалов используется органическая перекись, преимущественно перекись дикумила. Указанная перекись выпускается отечественной промышленностью.
В качестве катализатора сшивки, преимущественно используются дибу-тилоловодилаурат или кислотные катализаторы, например ацетат цинка.
Композиция также содержит выпускаемые в промышленности продукты: тетра-бис-метилен-(3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил) пропионат) - Ирганокс 1010, бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диме-тиэтил)-4-гидроксифенил]-1-оксопропил]гидразид - Ирганокс MD 1024 или Lowinox MD 24 и поли-[[6-[(1,1,3,3-тетраметил-4-пиперидинил)имино]-1,6-гександиил[(2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинил)имино]]) - Химасорб 944.
Предлагаемая электроизоляционная сшивающаяся композиция перерабатывается на типовом оборудовании по традиционной технологии для этого вида композиций.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующим примером, иллюстрирующим, но не ограничивающим изобретение.
Пример:
1 стадия. Прививка органосилана к полиолефину в присутствии органической перекиси.
Органосилан и растворенную в нем перекись смешивают с гранулами полиолефина на двухшнековом или одношнековом смесителе, при температуре (180-200)°C. Полученную однородную смесь экструдируют в виде стренг, охлаждают и гранулируют.
Параллельно на смесителе готовят концентрат катализатора, для чего смешивают заданное количество катализатора сшивки, полиолефина и дополнительно содержащихся в композиции вышеназванных продуктов. Полученную однородную смесь экструдируют в виде стренг, охлаждают и гранулируют.
2 стадия. Гранулы привитого сополимера и гранулы концентрата катализатора смешивают в соотношении 95:5 в соответствии с составом композиций. В таблице 1 приведены составы рецептур композиций. Для сравнения приведен состав известной композиции.
Смешанную композицию эструдируют на одношнековом экструдере при температуре расплава (160-180)° (в виде ленты толщиной 1 мм.
Сшивку проводят нагреванием в воде при температуре (80-90)°С.
Степень сшивки образцов оценивают по показателю «тепловая деформация» (по методике МЭК 60811). Термостойкость композиции оценивают в соответствии с требованиями потребителей по изменению механической прочности и относительного удлинения образцов после выдержки в течение 168 ч при температуре 135°С.
Оценку преждевременной сшивки композиций в экструдере проводят при визуальном осмотре качества поверхности экструдируемого образца в виде ленты при температуре расплава (160-180)°С и времени пребывания композиций в экструдере в течение 5, 10 и 15 мин.
Свойства композиций приведены в таблице 2.
Таким образом, предлагаемая композиция имеет хорошие физико-механические и технологические показатели, при изготовлении кабельных изделий не происходит преждевременной подшивки материала в экструдере.
Качество готовых кабельных изделий с использованием предлагаемой композиции соответствует требованиям технической документации.
Таблица 1
Состав композиций
Компоненты, мас.%
Пример
№1
№2
№3
№4
№5 (известная)
Полиэтилен
96,1
92,95
93,95
95,2
96,65
Винилтриметоксисилан
2,0
1,0
3,0
-
-
Винилтриэтоксисилан
-
-
-
2,0
3,0
Органическая перекись - перекись дикумила
0,2
0,4
0,1
2,0
0,15
Тетра-бис-метилен-(3(3,5 -ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат)
0,1
0,3
0,05
0,1
-
Бензопропионовой кислоты 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-2-[3-[3,5-бис(1,1-диме-тиэтил)-4-гидроксифенил] -1-оксопропил]гидразид
0,5
0,25
0,1
0,1
-
Поли-[[6-[(1,1,3,3-тетраметил-4пиперидинил)имино]-1,6-гександиил[(2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинил)имино]])
0,1
5,0
2,3
0,1
-
Дибутилоловодилаурат или кислотный катализатор сшивки
1,0
0,1
0,5
0,5
0,2
Таблица 2
Состав композиций
Наименование параметров
Композиции
№1
№2
№3
№4
№5 (известная)
1. Тепловая деформация, % (методика МЭК)
60
40
70
90
1140
2. Прочность при растяжении, МПа
14,2
13,8
13,2
13,4
130
3. Относительное удлинение при разрыве, %
650
610
690
630
600
4. Изменение физико-механических показателей после теплового старения при температуре 135°С в течение 168 ч: - прочность при растяжении, %
8
2
10
18
40
- относительное удлинение при разрыве, % (требования МЭК 60502: ±25%)
12
8
15
20
90
5. Стойкость к действию ионов меди при температуре 150°С, час
>2000
>2000
>2000
>2000
-
6. Качество поверхности экструдируемого образца композиции при времени пребывания в экструдере в течение:
5 мин
Поверхность ровная, гладкая
Поверхность ровная, гладкая
Поверхность ровная, гладкая
Поверхность ровная, гладкая
Поверхность слегка волнистая
10 мин
То же
То же
То же
То же
Поверхность шероховатая
15 мин
Поверхность слегка волнистая
Поверхность слегка волнистая
Поверхность слегка волнистая
Поверхность слегка волнистая
Поверхность сильно шероховатая, материал подшивается в экструдере