Электроизоляционная композиция

Изобретение относится к кабельной технике, а именно электроизоляционным композициям на основе пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ) с пониженными горючестью и выделением дыма при горении, предназначенным для изоляции, внутренних и наружных оболочек проводов и кабелей, от которых требуется повышенная степень пожаробезопасности.

Провода и кабели часто становятся причиной загорания и распространения пламени. В связи с этим к их полимерным составляющим - изоляции, внутренним и наружным оболочкам традиционно предъявляются высокие требования по негорючести.

Однако в последние десятилетия требования по нераспространению горения кабельных изделий и снижению выделения дыма постоянно повышаются.

Имеется большое количество публикаций в части повышения пожаробезопасности различных композиций на основе ПВХ.

К теме настоящего изобретения наиболее близко находятся публикации, в которых предусмотрен комплексный подход к данной проблеме, а именно одновременное использование антипиренов для уменьшения горючести, дымоподавителей - для снижения дымообразования.

В качестве антипиренов наиболее часто применяют трехокись сурьмы, хлорпарафины и др. В качестве дымоподавителей обычно рекомендуют тригидрат окиси алюминия (гидроокись алюминия) и гидроокись магния, которые также являются и хорошими антипиренами (Копылов В.В. и др. Полимерные материалы с пониженной горючестью. М.: Химия, с.151-159, 1986).

Однако следует отметить, что за счет применения нескольких добавок, снижающих пожароопасность ПВХ композиций, далеко не всегда удается получить высокие результаты ввиду того, что не учитывается возможность достижения синергического эффекта за счет использования оптимального количественного соотношения компонентов (антипиренов - дымоподавителей).

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, кл. С 08 К 3/20, 1978).

Однако степень повышения негорючести недостаточна.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является негорючая электроизоляционная композиция с пониженным дымовыделением, используемая для изоляции и защитных оболочек электрических проводов и кабелей, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожарной опасности. Указанная композиция содержит в мас.ч.: 100 суспензионного ПВХ, 40-80 сложноэфирного пластификатора, 3-7 свинцового стабилизатора, 30-500 карбоната кальция, 10-100 тригидрата окиси алюминия, 4-7,5 трехокиси сурьмы, 0,7-1,9 окиси цинка, 0,4-0,6 борной кислоты, 0,1-0,6 ионола, 0,1-0,6 дифенилолпропана.

Композиция характеризуется следующими свойствами: КИ 33-34%, максимальная плотность дыма при горении 185-220 (патент РФ №2195729, кл. C 08 L 27/06, 2002). Однако уровень негорючести недостаточно высок.

Поставленная задача состояла в разработке электроизоляционной композиции, характеризующейся повышенной степенью негорючести при сохранении низкого уровня выделения дыма при горении.

Технический результат достигается тем, что электроизоляционная композиция, содержащая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, свинцовый стабилизатор, карбонат кальция, тригидрат окиси алюминия, трехокись сурьмы, окись цинка, дополнительно содержит борат цинка, стеарат кальция, хлористый кальций или окись кальция при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: суспензионный поливинилхлорид 100, сложноэфирный пластификатор 35-65, свинцовый стабилизатор 2-7, карбонат кальция 5-45, тригидрат окиси алюминия 20-100, трехокись сурьмы 5-9, окись цинка 0,5-8, борат цинка 0,5-8, стеарат кальция 1-3, хлористый кальций 0,1-2, окись кальция 0,1-2.

Предложенная композиция содержит следующие компоненты: суспензионная ПВХ смола марки С-70 по ГОСТ 14332-78 Е. В качестве сложноэфирного пластификатора: диоктилфталат (ДОФ), диизооктилфталат (ДИОФ), динонилфталат (ДНФ), диизононилфталат (ДИНФ), диалкилфенилфосфат (ДАФФ), трикрезилфосфат (ТКФ), дифенилизобутилфенил-фосфат (ДФИБФФ), фосфатный пластификатор (ФП) по ГОСТ 8728-88 или их смеси. Свинцовый стабилизатор: трехосновной сульфат свинца (ТОСС), основной карбонат свинца (ОКС), двухосновной фталат свинца (ДОФТС) по ТУ 6-09-600-76, карбонат кальция - мел (СаСО₃) по ГОСТ 8253-79 или по ТУ 5743-010-00186803-95, тригидрат окиси алюминия (Al₂О₃·3H₂О или Al(ОН)₃) по ТУ 6-47-107-88, трехокись сурьмы (Sb₂O₃) по ТУ 48-14-1-88, окись цинка (ZnO) по ГОСТ 202-84 (марка БЦО), борат цинка по ТУ 113-07-015-91, стеарат кальция (Ст. Са) по ТУ 2634-003-48602470-99, хлористый кальций (CaCl₂) по ГОСТ 450-77, окись кальция (СаО) по ГОСТ 86-77-76.

Также могут быть использованы другие известные антипирены, дымоподавители и наполнители в эквивалентных количествах.

Кроме перечисленных агентов предлагаемая композиция может содержать другие целевые добавки, например сажу в количестве 2-8 мас.ч., концентраты красителей в количестве 0,5-3 мас.ч., смазки в количестве 0,1-4 мас.ч., антиоксиданты в количестве 0,1-0,8 мас.ч. и др.

Пример 1. В смеситель, нагретый до 90°С, загружают все сыпучие компоненты: на 100 мас.ч. ПВХ С-70 3 мас.ч. ТОСС, 20 мас.ч. СаСО₃, 60 мас.ч. Al(ОН)₃, 7,5 мас.ч. Sb₂O₃, 3 мас.ч. ZnO, 1,5 мас.ч. бората цинка, 1 мас.ч. Ст. Са, 1 мас.ч. хлористого кальция, перемешивают в течение 3-5 минут, вводят 50 мас.ч. ДОФ и перемешивают еще 25 минут. Полученную порошкообразную смесь охлаждают до комнатной температуры и вальцуют при температуре 155-165°С в течение 4-10 минут. Из вальцованного полотна прессуют образцы для испытаний при температуре 160-170°С в течение 3 минут под давлением 120 кгс/см². Кислородный индекс определяют по ГОСТ 12.1.044-89, максимальную плотность дыма в условиях горения определяют по ГОСТ 24632-81.

Состав и свойства композиции приведены в таблице.

Примеры 2-10 (предлагаемые).

Композиции готовят и испытывают, как указано в примере 1.

Использование компонентов вне заявляемых количеств или их смесей приводит к ухудшению характеристик кабельных композиций.

Состав и свойства ПВХ композиций

Электроизоляционная композиция, содержащая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, свинцовый стабилизатор, карбонат кальция, тригидрат окиси алюминия, трехокись сурьмы, окись цинка, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит борат цинка, стеарат кальция, хлористый кальций или окись кальция при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: