Електроізоляційна композиція

Винахід належить до кабельної техніки, а саме, до полімерних композицій на основі пластифікованого полівінілхлориду (ПВХ) з пониженою горючістю, виділенням диму в умовах тління і горіння і хлористого водню під час горіння, які призначені для ізоляції, внутрішніх і зовнішніх оболонок проводів і кабелів, що експлуатуються в умовах підвищеної пожежонебезпечності. Проводи і кабелі часто стають причиною загоряння і розповсюдження полум'я, що зумовлює традиційно високі вимоги щодо негорючості їх полімерних складових - ізоляції, внутрішніх і зовнішніх оболонок. В останні десятиліття вимоги до характеристик пожежонебезпечності значно розширилися, велику увагу стали приділяти вимогам щодо зниження димоутворення і виділення корозійно активних газів при горінні. Ураховуючи різноманітність умов загоряння і розповсюдження полум'я під час пожеж і беручи до уваги те, що димоутворювання при термоокислювальному розкладі полімерних матеріалів значною мірою залежить від того, відбувається воно за умов полуменевого горіння або за умов безполуменевого горіння (тління), відповідними вітчизняними і міжнародними стандартами передбачені випробування в обох режимах. У багатьох публікаціях розглянуті питання, що стосуються підвищення пожежонебезпечності різних композицій на основі ПВХ. До суті пропонованого винаходу найбільш близькими є публікації, в яких йдеться про комплексний підхід до вирішення даної проблеми, а саме, використання антипіренів для зменшення горючості, димоприглушувачів - для зниження димоутворення і поглиначів хлористого водню для зменшення виділення корозійно активних летких продуктів горіння. В якості антипіренів найчастіше застосовують триокис сурми, борати цинку, хлор парафіни тощо. В якості димоприглушувачів зазвичай рекомендовані тригідрат окису алюмінію (гідроокис алюмінію) і гідроокис магнію окремо або в сполученні один з одним, при цьому відзначається, що вони є також відмінними антипіренами. В якості поглиначів хлористого водню найчастіше використовують карбонатні наповнювачі, а саме карбонат кальцію хімічного або природного походження (Кодолов В.И. Замедлители горения полимерных материалов. М,, Химия, с.7-25,1980). Однак слід відзначити, що за допомогою традиційних засобів зниження пожежонебезпечності ПВХ пластикатів удається досягти результатів лише задовільного рівня, який не відповідає сучасним підвищеним вимогам в даній галузі. Тому постійно ведуться багаточисленні дослідження щодо підбору нових комбінацій різних хімічних речовин, які часто виявляють синергічний ефект в комбінації із зазначеними традиційними системами, або здійснюється додаткова обробка традиційних антипіренів-димоприглушувачів з метою підсилення їх дії. Для забезпечення негорючості і зниження димоутворення при горінні пластифікованого ПВХ використовують в якості антипіренів-димопригаушувачів комбінацію хлорованого парафіну, триокису сурми, карбонату кальцію і оксиду молібдену (патент США №4098748, кл. С08К3/20,1978). Однак ступінь підвищення негорючості, що забезпечується даною композицією, є недостатнім. Відома композиція, яка забезпечує меншу горючість, знижене виділення диму і хлористого водню при горінні, в якій для досягнення зазначеної мети при збереженні високого рівня технічних характеристик використовується комбінація антипіренів-димоприглушувачів, яка містить триокис сурми, окис цинку, борну кислоту, крейду і гідроокис алюмінію (авт. свід. СРСР №1646278, кл. C08L27/06, 1988). Однак рівень зниження виділення диму і хлористого водню, властивий даній композиції, при горінні недостатньо високий. Найбільш близькою за технічною суттю і ефектом, що досягається, до пропонованої є вогнетривка полівінілхлоридна композиція із зниженим виділенням хлористого водню і диму при горінні, яка використовується для ізоляції і захисних оболонок електричних проводів і кабелів, що експлуатуються в умовах підвищеної небезпеки. Відома композиція містить в мас. ч.: 100 суспензійного ПВХ, 45-60 складноефірного пластифікатора, 4-7 свинцевого стабілізатора, 6-12 триокису сурми, 1,5-2,5 окису цинку, 0,11,0 борної кислоти, 40-80 карбонату кальцію, 20-60 тригідрату окису алюмінію, 3-5 аеросилу (авт. свід. СРСР №1832700, кл. C08L27/06,1991). Композиція характеризується· наступними властивостями: КІ 32-33, коефіцієнт димоутворення при горінні за ГОСТ 12.1.044-89 Кд 310-320м2/кг, виділення хлористого водню АНСІ 14,5-16,0%. Слід відзначити, що коефіцієнт димоутворення Кд було визначено лише для умов тління. Зважаючи на те, що за даним винаходом випробування на димоутворення проведено за ГОСТ 24632-81, у відповідності з яким визначали максимальну густину диму Дм при горінні і тлінні, для одержання порівнянних результатів були відтворені приклади зазначеної композиції і визначена максимальна густина диму в умовах горіння і тління, значення Дм було в межах 280-300. Однак, рівень зниження виділення хлористого водню при горінні та диму в умовах горіння і тління недостатньо високий. В основу винаходу поставлено задачу створення електроізоляційної композиції, яка характеризується зниженим димоутворювання в умовах як горіння, так і тління, що з більшою повнотою характеризує властивості полімерних композицій в умовах пожежі, а також зниженим виділенням хлористого водню під час горіння при збереженні високого ступеня негорючості. Для досягнення технічного результату електроізоляційна композиція, яка містить суспензійний полівінілхлорид, складноефірний пластифікатор, свинцевий стабілізатор і антипірен-димоприглушувач, що включає карбонат кальцію, тригідрат окису алюмінію, триокис сурми, окис цинку і борну кислоту, згідно з винаходом, додатково містить іонол (2,6-ди-третбутил-4-метилфенол) і дифенілолпропан у співвідношенні 3:11:3 при наступному співвідношенні компонентів, мас. ч.: суспензійний полівінілхлорид 100, складно ефірний пластифікатор 40-80, свинцевий стабілізатор 3-7, карбонат кальцію 30-500, тригідрат окису алюмінію 10-100, триокис сурми 4,0-7,5, окис цинку 0,7-1,9, борна кислота 0,4-0,6, іонол 0,1-0,6, дифенілолпропан 0,1-0,6. Пропонована електроізоляційна композиція забезпечує зниження димоутворення при горінні і тлінні і зниження виділення хлористого водню при горінні, оскільки поверхнева модифікація наповнювачів, що вводяться в пропоновану ПВХ-композицію за допомогою суміші іонолу і дифенілолпропану, сприяє каталітичному активуванню поверхні тіла. Таким чином уповільнюється деструкція ПВХ, внаслідок чого різко знижується рівень виділення хлористого водню при горінні ПВХ. Крім того дія іонолу проявляється в зниженні швидкості хімічних процесів, які відбуваються в композиції під дією тепла, світла, кисню та інших факторів при горінні. Пропонована композиція містить наступні компоненти: суспензійна полівінілхлоридна смола марки С70 (ПВХ С70) за ГОСТ 14332-78, діоктилфталат (ДОФ) і діізононілфталат (ДШФ) за ГОСТ 8728-88, діалкілфталати (ДАФ 789, ДАФ 810) за ГОСТ 8728-88, трьохосновний сульфат свинцю (ТОСС) за ТУ 6-09-09875, двохосновний фталат свинцю (ДОФТС) за ТУ 6-09-098-76, триокис сурми (Sb2О3) за ТУ 6-09-3267-84, тригідрат окису алюмінію Аl(ОН)3 за ТУ 6-18-22-85-85, окис цинку (ZnO) за ТУ 48-7-17-82, борна кислота (Н3ВО3) за ГОСТ 18704-78, крейда (СаСО3) за ГОСТ 8253-79, дифенілолпропан (ДФП) за ГОСТ 12138-86 та іонол за ОСТ 38.01420-87. Крім перелічених агентів пропонована композиція може містити інші цільові домішки, наприклад, сажу в кількості 1-2 мас. ч., концентрати барвників у кількості 0,5-3,0мас.ч. тощо. Приклад 1. У нагрітий до 90°С змішувач завантажують всі сипкі компоненти: на 100мас.ч. ПВХ С70, 6мас.ч. ТОСС, 50мас.ч. СаСО3, 50мас.ч. Аl(ОН)3, 6мас.ч. Sb2O3, 1мас.ч. ZnO, 0,5мас.ч. Н3ВО3, 0,2мас.ч. іонол, 0,4мас.ч. ДФП, перемішують протягом 3-5 хвилин, уводять 60мас.ч. ДОФ і перемішують ще 25 хвилин. Одержану порошкоподібну суміш охолоджують до кімнатної температури і вальцюють при температурі 155165°С на протязі 4-10 хвилин. Із вальцьованого полотна пресують зразки для випробувань при температурі 160-170°С на протязі 3 хвилин під тиском 120кгс/см . Кисневий індекс визначають за ГОСТ 12.1.044-89, максимальну густину диму в умовах горіння і тління визначають за ГОСТ 24632-81. Виділення хлористого водню визначають за ГОСТ Ρ ΜΕΚ 60754-1-99. Склад і властивості композиції наведені в таблиці. Приклади 2-19 (пропоновані). Композиції готують і випробовують, як зазначено в прикладі 1. Склад і властивості композицій наведені в таблиці. Використання компонентів поза межами кількостей або їх сумішей, що заявляються, веде до погіршення характеристик кабельних композицій. Таблиця Склад і властивості ПВХ композицій №№ п/п 1 1 2 3 4 Склад композиції, мас. ч. 2 ПВХ C-70 ДОФ ТОСС СаСО3 Аl(ОН)3 Sb2O3 Н3ВО3 ZnO іонол ДФП ПВХ C-70 ДОФ ТОСС СаСО3 Аl(ОН)3 Sb2O3 Н3ВО3 ZnO іонол ДФП ПВХ C-70 ДОФ ТОСС СаСО3 Аl(ОН)3 Sb2O3 Н3ВО3 ZnO іонол ДФП ПВХ C-70 ДОФ ТОСС СаСО3 Аl(ОН)3 100 60 6 50 50 6 0,5 1 0,2 0,4 100 60 6 50 50 6 0,5 1 0,1 0,3 100 60 6 50 50 6 0,5 1 0,3 0,1 100 60 6 50 50 Дм-горіння Дм-тління 3 4 Пропоновані 200 170 АHCl % 5 КІ, % 6 9,1 33 205 170 9,2 33 200 190 8,3 33 215 180 9,0 33 5 6 7 8 9 10 11 Sb2O3 Н3ВО3 ZnO іонол ДФП ПВХ C-70 ДОФ ТОСС СаСО3 Аl(ОН)3 Sb2O3 Н3ВО3 ZnO іонол ДФП ПВХ C-70 ДОФ ТОСС СаСО3 Аl(ОН)3 Sb2O3 Н3ВО3 ZnO іонол ДФП ПВХ C-70 ДОФ ТОСС СаСО3 Аl(ОН)3 Sb2O3 Н3ВО3 ZnO іонол ДФП ПВХ C-70 ДОФ ТОСС СаСО3 Аl(ОН)3 Sb2O3 Н3ВО3 ZnO іонол ДФП ПВХ C-70 ДОФ ТОСС СаСО3 Аl(ОН)3 Sb2O3 Н3ВО3 ZnO іонол ДФП ПВХ C-70 ДОФ ТОСС СаСО3 Аl(ОН)3 Sb2O3 Н3ВО3 ZnO іонол ДФП ПВХ C-70 ДОФ 6 0,5 1 0,5 0,5 100 60 6 50 50 6 0,5 1 0,3 0,6 100 60 6 50 50 6 0,5 1 0,6 0,3 100 60 6 50 50 6 0,5 1 0,2 0,4 100 60 6 50 50 6 0,5 1 0,2 0,4 100 60 6 50 50 6 0,5 1 0,2 0,4 100 40 6 50 50 4 0,5 1 0,2 0,4 100 50 200 185 9,2 33 200 180 9,5 33 220 185 9,4 33 205 170 9,7 34 200 170 10,0 33 200 170 10,6 34 190 195 10,0 34 12 13 14 15 16 17 ТОСС СаСО3 Аl(ОН)3 Sb2O3 Н3ВО3 ZnO іонол ДФП ПВХ C-70 ДОФ ТОСС СаСО3 Аl(ОН)3 Sb2O3 Н3ВО3 ZnO іонол ДФП ПВХ C-70 ДОФ ТОСС СаСО3 Аl(ОН)3 Sb2O3 Н3ВО3 ZnO іонол ДФП ПВХ C-70 ДОФ ТОСС СаСО3 Аl(ОН)3 Sb2O3 Н3ВО3 ZnO іонол ДФП ПВХ C-70 ДОФ ТОСС ДОФТС СаСО3 Аl(ОН)3 Sb2O3 Н3ВО3 ZnO іонол ДФП ПВХ C-70 ДОФ ТОСС СаСО3 Аl(ОН)3 Sb2O3 Н3ВО3 ZnO іонол ДФП ПВХ C-70 ДОФ ТОСС СаСО3 Аl(ОН)3 Sb2O3 Н3ВО3 ZnO 6 50 50 6 0,5 1 0,2 0,4 100 60 6 30 100 6 0,5 1 0,1 0,3 100 60 6 100 100 6 0,5 1 0,3 0,1 100 60 6 200 10 6 0,4 1 0,5 0,5 100 60 4 2 300 10 4 0,5 1 0,5 0,5 100 60 6 50 50 7,5 0,5 1 0,2 0,4 100 60 6 50 50 6 0,5 1,9 185 170 9,0 33 210 180 10,5 34 190 180 10,4 33 210 185 8,8 33 210 195 9,2 33 190 200 10,2 33 18 19 20 іонол ДФП ПВХ C-70 ДОФ ТОСС СаСО3 Аl(ОН)3 Sb2O3 Н3ВО3 ZnO іонол ДФП ПВХ С-70 ДОФ ТОСС СаСО3 Аl(ОН)3 Sb2O3 Н3ВО3 ZnO іонол ДФП 0,1 0,3 100 190 215 80 3 500 10 6 0,6 0,7 0,3 0,1 100 205 175 60 7 200 10 4 0,4 0,7 0,2 0,4 для порівняння (відома) 280-300 280-300 8,8 33 8,0 33 14,5-16,0 32-33