электроизоляционная композиция
Классы МПК: | C08L27/06 гомополимеры или сополимеры винилхлорида H01B3/44 виниловые смолы; акриловые смолы |
Автор(ы): | Кузнецов Владимир Михайлович (RU), Ельцов Сергей Яковлевич (RU), Кормов Хабас Амерханович (RU), Виндижева Алина Суадиновна (RU), Хаширова Светлана Юрьевна (RU), Борукаев Тимур Абдулович (RU), Микитаев Абдулах Касбулатович (RU), Сапаев Хусейн Хамзатович (RU) |
Патентообладатель(и): | Закрытое акционерное общество "Кабельный завод "Кавказкабель" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2011-05-20 публикация патента:
10.03.2013 |
Изобретение относится к кабельной технике и может быть использовано для изоляции и оболочек кабелей и проводов, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности. Электроизоляционная композиция включает поливинилхлоридную композицию - И 40-13 А и содержит в качестве антипирена монтмориллонит, модифицированный 5-15% мочевиной или меламином, и гидроксид магния. Технический результат - повышенный показатель огнестойкости композиции и пониженное дымовыделение в зоне высокой пожароопасности. 1 табл., 6 пр.
Формула изобретения
Электроизоляционная композиция, включающая поливинилхлоридную композицию И 40-13 А, которая содержит поливинилхлорид - 62,21 мас.%; сложноэфирный пластификатор - 27,39 мас.%; мел - 6,17 мас.%; свинцовый стабилизатор - 2,49 мас.%; дифенилолпропан - 0,06 мас.%; стеариновую кислоту - 0,06 мас.%; стеарат кальция - 1,26 мас.%; эпоксидированное соевое масло - 0,37 мас.%, содержит в качестве антипирена монтмориллонит, модифицированный 5-15% мочевиной или меламином, и гидроксид магния при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Поливинилхлоридная композиция И 40-13 А | 75-80 |
Гидроксид магния | 10-20 |
Монтмориллонит, модифицированный мочевиной | ![]() |
или меламином | 5-10 |
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к кабельной технике, а именно к полимерным композитам на основе поливинилхлорида, предназначенным для изоляции и оболочек кабелей и проводов, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности.
Провода и кабели часто становятся причиной загорания и распространения пламени. В связи с этим к их полимерным составляющим - изоляции, внутренним и наружным оболочкам, традиционно предъявлялись повышенные требования по огнестойкости.
Снижение горючести пластифицированного ПВХ достигают за счет введения в состав композиций антипиренов (фосфатные пластификаторы, трехокись сурьмы, гидрат окиси алюминия и др.).
Известно (Минскер К.С. и др. Деструкция и стабилизация поливинилхлорида. М., Химия, 1979,с.219.), что выделяющийся при горении поливинилхлорида хлористый водород связывают химически с акцептором HCl с целью образования термостойких солей. В качестве акцепторов в этих случаях используют специальные добавки (аммонийные соединения, карбонаты различных металлов и др.).
Для снижения дымообразования при горении пластифицированного ПВХ используют дымоподавители (окислы металлов, гидроокиси и карбонаты металлов) (Патент США № 4098748). При этом следует отметить, что данные соединения, введенные в пластифицированные ПВХ-композиции для снижения выделяющихся дыма и хлористого водорода, иногда приводят к росту горючести композиций. Кроме того, введение значительных количеств таких добавок ухудшает физико-механические и эксплуатационные характеристики полимерных материалов.
Таким образом, проблема создания огнестойких и одновременно малодымящих и выделяющих незначительное количество HCl при горении ПВХ-композиций является сложной и актуальной.
Известна полимерная композиция, содержащая в мас.ч. (Патент РФ № 2089571): 100 суспензионного ПВХ, 55-65 сложноэфирного пластификатора, 4-8 свинцового стабилизатора, 80-130 антипирена-дымоподавителя, включающего 15-34 тригидрата окиси алюминия или гидрата окиси магния, или их смесь при содержании в ней 50-20 масс.% гидрата окиси магния, 56-85 карбоната кальция, 7-8 трехокиси сурьмы, 1,5-2 окиси цинка, 0,5-1 борной кислоты, и дополнительно 0,1-1 диэфира полипропиленгликоля или 0,5-1,5 олигомера -олефинов фракции 140-240. Выделение HCl при горении 6,9-8%, кислородный индекс 32-33%, коэффициент дымообразования при горении 310-330 м2·кг-1. Композиция характеризуется хорошей огнестойкостью, но при горении выделяют большое количество дыма и хлористого водорода.
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). Однако степень повышения негорючести недостаточна.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является ПВХ-композиция, обладающая меньшей горючестью, пониженным выделением дыма и хлористого водорода при горении, в которой для достижения указанных целей при сохранении высокого уровня технических характеристик используется комбинация антипиренов-дымоподавителей, содержащая трехокись сурьмы, окись цинка, борную кислоту, мел и гидроокись алюминия (авт. св. СССР 1646278), однако уровень снижения выделения дыма и хлористого водорода при горении недостаточно высок.
Задачей изобретения является создание электроизоляционной композиции на основе поливинилхлорида, обладающей повышенной огнестойкостью и пониженным дымовыделением.
Сущность изобретения состоит в том, что композиция на основе поливинилхлоридной композиции - И 40-13 А по ГОСТу 5960-72, которая содержит: ПВХ - 62,21 масс.%; сложноэфирный пластификатор - 27,39 масс.%; мел - 6,17 масс.%; свинцовый стабилизатор - 2,49 масс.%; дифенилолпропан - 0,06 масс.%; стеариновая кислота - 0,06 масс.%; стеарат кальция - 1,26 масс.%; эпоксидированное соевое масло - 0,37 масс.%, содержит в качестве антипирена монтмориллонит, модифицированный 5-15% мочевиной или меламином, гидроксидом магния 10-20 масс.%.
Пример 1. На экструдере-гомогенизаторе с щелевой головкой экструдируют смесь порошкообразной поливинилхлоридной композиции (И 40-13 А) с добавлением 5 масс.% монтмориллонита, модифицированного мочевиной, и 15 масс.% Mg(OH)2. Смесь экструдируют при температуре 160°C при скорости вращения шнека 50-70 об/мин.
Пример 2. На экструдере-гомогенизаторе с щелевой головкой экструдируют смесь порошкообразной поливинилхлоридной композиции (И 40-13 А) с добавлением 5 масс.% монтмориллонита, модифицированного мочевиной, и 20 масс.% Mg(OH)2. Смесь экструдируют при температуре 160°C при скорости вращения шнека 50-70 об/мин.
Пример 3. На экструдере-гомогенизаторе с щелевой головкой экструдируют смесь порошкообразной поливинилхлоридной композиции (И 40-13 А) с добавлением 10 масс.% монтмориллонита, модифицированного мочевиной, и 10 масс.% Mg(OH)2. Смесь экструдируют при температуре 160°C при скорости вращения шнека 50-70 об/мин.
Пример 4. На экструдере-гомогенизаторе с щелевой головкой экструдируют смесь порошкообразной поливинилхлоридной композиции (И 40-13 А) с добавлением 5 масс.% монтмориллонита, модифицированного меламином, и 15 масс.% Mg(OH)2. Смесь экструдируют при температуре 160°C при скорости вращения шнека 50-70 об/мин.
Пример 5. На экструдере-гомогенизаторе с щелевой головкой экструдируют смесь порошкообразной поливинилхлоридной композиции (И 40-13 А) с добавлением 5 масс.% монтмориллонита, модифицированного меламином, и 20 масс.% Mg(OH)2. Смесь экструдируют при температуре 160°C при скорости вращения шнека 50-70 об/мин.
Пример 6. На экструдере-гомогенизаторе с щелевой головкой экструдируют смесь порошкообразной поливинилхлоридной композиции (И 40-13 А) с добавлением 10 масс.% монтмориллонита, модифицированного меламином, и 10 масс.% Mg(OH)2. Смесь экструдируют при температуре 160°C при скорости вращения шнека 50-70 об/мин.
Далее проводят испытания физико-механических свойств поливинилхлоридных композиций.
Технический результат был определен, оценивая огнестойкость полимерных композиций по ГОСТ 21207.81, твердость по Шору ГОСТ 24621-91, показатель текучести расплава, модуль упругости при изгибе ГОСТ 14236-81 и при растяжении ГОСТ 11262-80, предел текучести, прочность при разрыве и удлинение ГОСТ 14236-81 (таблица 1).
Таблица 1 | ||||||||
КОМПОЗИЦИИ | ПТР, г/10 мин | Тверд. по Шору, D, 1/15 с | Горючесть (вр. затухан., с) 10 с | Предел текучести, МПа | Прочность при разрыве, МПа | Удлине ние, % | Eu, МПа | Ep, МПа, 1/10 мм/мин |
ПВХ-И 40-13 А | 0,55 | 48/35 | Гаснет ч/з 2 | 186 | 192 | 162 | 60 | 42/75 |
ПВХ-И 40-13 А + 5% монтмориллонит, модифицированный мочевиной + 15% Mg(OH)2 | 0,31 | 57/39 | Не горит | 13 | 13 | 144 | 16 | 29/68 |
ПВХ-И 40-13 А + 5% монтмориллонит, модифицированный мочевиной + 20% Mg(OH)2 | 0,28 | 57/41 | Не горит | 12 | 13 | 112 | 15 | 20/58 |
ПВХ-И 40-13 А + 10% монтмориллонит, модифицированный мочевиной + 10% Mg(OH)2 | 0,32 | 54/38 | Не горит | 12 | 13 | 116 | 12 | 63/59 |
ПВХ-И 40-13 А + 5% монтмориллонит, модифицированный меламином + 15% Mg(OH)2 | 0,31 | 55/39 | Не горит | 12 | 11 | 147 | 16 | 24/42 |
ПВХ-И 40-13 А + 5% монтмориллонит, модифицированный меламином + 20% Mg(OH)2 | 0,31 | 54/40 | Не горит | 13 | 12 | 125 | 7 | 26/44 |
ПВХ-И 40-13 А+10% монтмориллонит, модифицированный меламином + 10% Mg(OH)2 | 0,37 | 57/39 | Не горит | 11 | 11 | 106 | 10 | 22/31 |
Таким образом, предлагаемые композиционные материалы на основе поливинилхлорида (И 40-13 А), монтмориллонита, модифицированного мочевиной или меламином, и гидроксида магния обладают повышенными показателями огнестойкости и пониженным дымовыделением в зоне высокой пожароопасности.
Класс C08L27/06 гомополимеры или сополимеры винилхлорида
Класс H01B3/44 виниловые смолы; акриловые смолы