Полимерная композиция для изоляции силовых гибких кабелей и проводов

(53) 621.3 (56) Про 15(088.8)межутпчный отчетВНТИПЦ, инв. М 0ИМЕРНАЯ КОМПОИИ СИЛОВЫХ ГИБ НИР, НИКИ,870087334.(54) ПОЛ ИЗОЛЯЦ И ПРОВО (57) Изоб ке, в час кабелей ЗИЦИЯ ДЛЯ ИХ КАБЕЛЕЙ мкоСтьижаетукциипористыхсниже кабельных изделий ся, если некоторые например изоляция, тых резин. Главный и монолитных резин ние их диэлектричеМатериал ое существенно с элементы конст выполняются и недостьток пор для изоляции -тав пористои рез и непредельных к ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(72) Л.И.Лещенко, Г,М.Марк ретение относится к электротехнитности к изоляции силовых гибких и проводов. Цель изобретения -Изобретение от ческой промышленн бельной технике, и может быть использ ции силовых гибкихПри проиэвОдСт лей и проводов с ре лее 8000 затрат пр материалов, исполь ментов их конструк ную оболочку, серд чем эта Область кабе ся к наиболее матер носится к электротехниости, в частности к канаиболее эффективно овано в качестве изолякабелей и проводов. ве силовых гибких кабезиновой изоляцией боиходится на стоимость зуемых в качестве,элеции (изоляцию, защитечник и т,д.), в связи с льной техники относитиалоемким производстповышение надежности кабелей и проводов при работе в условиях повышенной влажности путем увеличения электроизоляционных характеристик изоляции, В резиносмесителе готовили резиновые смеси, содержащие непредельные каучуки или их смеси, мас.ч.: 100, каолин 145-175, тетраметилентиурамдисульфид 1,5-2,5, 2-бензтиазолил-М-морфолилсульфид 1,0-2,0, фенил-ф-нафтиламин 1,3-1,7, оксид цинка 3,0-7,0, стеариновую кислоту 2,0-4,0, парафин 3,0-8,0, порообразователь 2,0-4,0, и эквимолекулярное соединение резорцина с уротропином формулы С 12 Н 1 вМ 402 и вулканизовали. Удельное сопротивление вулканизатов по сравнению с известным повышается в среднем на порядок, электрическая прочность - на 10-20 Д.5 табл ских характеристик в процессе длительного увлажнения, имеющего место при эксплуатации силовых гибких кабелей и проводов, Изобретение направлено на решение задачи повышения диэлектрических характеристик пористОЙ или монолитнОЙ изоляции при увлажнении.Известна вулканизуемая полимерная композиция на основе ненасыщенных каучуков, в частности бутадиенового и бутадиенстирольного с разным содержанием связанного стирола, содержащая серную вулканизующую систему, пластификаторы, порообразователи, комбинацию минеральных наполнителей, в частности каолина с кремнеземами различной дисперсности, и другие техйологические и специальные добавки.Известей-также сосины на основе кбмбинаци аучуков, в частности бутадиенового и бутадиенстирольного, с высоким содержанием связанного стирола, содержащей серную вул канизующую систему, пластификаторы, порообразователи, комбинацию минеральных наполнителей, в частности коалина с аэросилом, другие технологические и специал ьн ые доба вки.Главным недостатком указанных полимерных композиций являются низкие диэлектрические свойства, особенно при длительном увлажнении, имеющем место при эксплуатации силовых гибких кабелей и проводов общетехнического назначения. Кроме того, серная вулканизующая система вызывает окисление медной токопроводящей жилы, что повышает ее омическое сопротивление и увеличивает потери энергии, а изоляция, содержащая полисульфидные связи, не имеет необходимого ресурса работоспособности при длительно допустимой температуре на жиле 65-75 С,Наиболее близка к предлагаемой по составу полимерная композиция для изоляции на основе комбинации непредельных каучуков, содержащая бессерную вулканизующую систему, стабилизатор, пластификатор, порообразователь и минеральный наполнитель. В качестве минерального наполнителя предпочтительно использование коалина, так как он .имеет достаточно низкую дисперсность, повышает прочностные свойства резин, обеспечивает удовлетворительные условия порообразования и способствует образованию более мелкой равномерной структуры пористой резины, имеет невысокую стоимость.Изоляция из данной композиции в нормальных условиях обладает достаточно высокими диэлектрическими свойствами, которые однако ухудшаются при увлажнении, что приводит к снижению электробезопасности и снижению срока безаварийной службы кабелей и проводов.Целью изобретения является повышение надежности кабелей и проводов при работе в условиях повышенной влажности путем увеличения электроизоляционных характеристик изоляции.Полимерные композиции по примерам 1-26 изготавливали в резиносмесителе сзобьемом рабочей камеры 2 дм. при температуре 40-70",. С в течение 7 минут, Модификатор вводили вместе с наполнителем, вулканизующий агент-тиурам - и порообразователь - на вальцах,Как видно из приведенных в табл. 1-5 данных, в присутствии комплекса резорцина и гексаметилентетрамина (модификатора РУ) диэлектрические свойства 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 полимерной композиции для изоляции повышаются: удельное электрическое сопротивление по сравнению с прототипом улучшилась при увлажнении в течение 24 ч в 37-77 раз, в течение 240 ч - в 2,8 - 7 раз; электрическая прочность после 240 ч увлажнения улучшилась в 1,1-1,2 раза, что соответствует цели изобретения,Указанный положительный эффект сохраняется, если комплекс резорцина и гексаметилентетрамина вводили в виде смеси с воском и маслом (модификатор РУ-ВМ) - см. примеры 6-10: удельное электрическое сопротивление улучшается по сравнению с прототипом соответственно в 720-1000 раз и 5,7-22 раза, электрическая прочность - в 1,4-1,9 раза.Указанный полокительный эффект не связан с каким-либо определенным типом порообразователя или его структурой, так как наблюдается в присутствии как ЧХЗпримеры 1-10), так ЧХЗ(примеры 11-15) и хемпора (примеры 16-20), относящихся к разным классам органических порообразователей, Наблюдается и дополнительный положительный эффект, а именно уменьшение кажущейся плотность снижается на 6,2- 15,9 , в присутствии ЧХЗи хемпора - на 1-6,2 и 12,4 - 20,4 соответственно. Очевидно модификатор РУ является также активатором разложения порообразователей, а различный процент изменения величин кажущейся плотности свидетельствует о зависимости активирующей способности модификатора от типа и структуры порообразователя.Повышение диэлектрических свойств изоляции при воздействии среды с повышенной влажностью наблюдается и в отсутствие порообразователя, т,е, в монолитных резинах (примеры 21-26): удельное электрическое сопротивление улучшается по сравнению с прототипом после 24.и 240 ч увлажнения в 4-5,3 раз и 2,6-3 раз соответственно.Формулаизобретен ия Полимерная композиция для изоляции силовых гибких кабелей и проводов, содержащая непредельный каучук или смесь непредельных каучуков, тетраметилентиурамдисульфид, 2-бензтиазолил-й-морфолилсульфид, фенил- нафтиламин, оксид цинка, стеариновую кислоту, парафин, порообразователь и каолин, о т л и ч а ю щ и й с.я тем, что, с целью повышения надежности кабелей и проводов. при работе в условиях повышенной влажности путем увеличения электро. золяционных характеристик изоляции, она до пол н ител ьно содержит эквимолекуля рный комплекс резорцина с гексаметилен1741178 тетрамином общей формулы С 12 Н 18 Й 402 и компоненты взяты в следующем соотношении, мас,ч,:Непредельный каучук или 5 смесь непредельных каучуков 100 Тетраметилентиурамдисульфид 1,5-2;5 2-Бензтиазолил-К-морфолилсульфид 1,0-2,0 Фен ил- Р-нафтиламин 1,3-1,7 10 0,1-1,5 Таблица 1 Дозировка ингредиентов, мас,ч. Величины показателей Наименование ин"гредиентов ииспытываемых по"казателей За пределами притязаний Заявляемые Прототип 2 2 45 50 50 50 НКнепредельныеСКИ 30 30202,82,2 30 30 30 20 20 20 20 20 СКД-П каучуки ТиурамМ (Сульфонаиид И 1,43 1,43 2,5 2,0 1,2 0,8 2,0 15 1,0 1,5 2,08 1,02 1,774 1,55 1332 1,52 4,591904,5 3145 160 160 1301,5 175 31,43 ГИТА Модификатор РУ0,8 2,0 005 1,5 0,1" Плстичность по Карреру 0,52 0,67 0,65 0,60 0,68 0,73 Прочность при растяже"нии, МПа 6;8 4,9 6,4 6,8 5,5 5,1 Относительное удлинение,417 230 229 310 311 Кажущаяся плотностьг/сиз 1,16 1,06 1,06 1,01 113 0,95 Удельное электричес"кое сопротивление,Ом см в исходном состоянии 0,7 х 10 21 х 10 1 х 10" 9 х 10" 5,7 х 10 5,4 х 10 После увлажнения в течение24 ч 15 х 10 1,5 х 106,2 х 10 1 8 х 10 7,7 х 10 3,7 х 105,4 х 10" 7,8 х 10" 1 х 102,8 х 10 5 х 101 х 10240 ч Электрическая прочность, МВ/м после увлажнения в течение24 ч240 23,3 22,2 10,18,8 12,7 11,6 131 12,0 137 11,3 10,4 т: "ф - фенил-ф-нафтиламин АльтаксНефтем Оксид цинкаСтеариновая кислотаПарафинКаолинПерофор ЧХЭОксид цинкаСтеариновая кислотаПарафинПорообразовательКаолинЭквимолекулярный комплекс резорцина с гексаметилентетраминаобщей формулы С 12 Н 18 Й 402 3,0-7,0 2,0-4,0 3,8-8,0 2,0-4,0 145,0-175,01741178 Т а б л и ц а 2 Наименование ингредиентов ииспытываемых показателей 89 10 НК (мокед-шитс) 50 50 50 50 30 30 30 30 СКИ 20 20 20 20 20 СКД 2,8 1,2 2,0 0,8 2,0 2,2 1,0 1,5 1,7 10 2,08 1,5 160 1 45 175 130 190 4,5 1,5 08 1,5 0,05 0,1 2,0 Пластичность по Каррелу 0,58 0,68 0,66 0,70 0,53 Прочность при растяжении, ИПа 6,9 7,2 Относительное удлинение, 4 276 312 397 Кажущаяся плотность,г/смз 1,03 1,05 1,09 1,19 Удельное электрическоесопротивление,Ом смв исходном состоянии 3,4 х 10после увлажнения втечение24 ч 7, 9 х 10 7, 2 х 10 1, 1 х 10 ь 8, 3 х 10 2,6 х 10 "3,3 х 106,1 х 10 1,6 х 10" 4,8 х 10 1,2 х 10 240 ч Электрическая прочность, ИВ/м, послеувлажнения в течение 24 ч 22,2 22,2 35,7 15,5 17,7 16,2 240 20,0 ТиурамСульфенамид ИНафтам Оксид цинкаСтеариновая кислотаПарафинКаолинПорофер ЧХЗ Модификатор РУ-ВИ Дозировка ингредиентов, мас.ч. Величина показателей 2 х 10" 2, 9 х 10 3,2 х 10 2,3 х 101741178 10 Таблица 3 Наименование ингредиентов и испытываемых показателей Заявляемые За пределами притязаний 14 , 15 13 ИК (смокед-шито) 50 50 50 50 50 30 30 30 30 СКИ 20 20 20 20 20 2,8 1,2 0,8 2,5 2,0 1,5 2,2 2,0 1 ф 5 1,0 2,08 2,0 1 ь 77 1,5 1,2 Стеариновая кислота 2 160 130 175 1,5 30,8 0,05 1,5 Модификатор РУ 0,1 Пластичность по Карреру 0,67 0,66 0,59 0,70 0,55 Прочность при растяжении, МПа 5,6 4,6 5,2 5,2 Относительное удлинение, 4 148 229 230 Кажущаяся плотность,г/смз 1,06 1,12 1,09 1,20 1,10 2,3 х 10 1,7 х 10,2,4 Х 10 1,1 х 10 1,5 х 10 5,5 х 10 5 х 10 1,9 х 10 3,6 х 10 1,6 х 10 3,9 х 10 3,2 х 105,1 х 10 2,4 х 10 1,8 х 10 240 ч 13,3 1912,5 18,7 18,9 18,98,8 23,7 15,0 240 ч 10,7 ТиурамСульфенамид МНафтам Оксид цинка ПараФинКаолинЧХЗУдельное электрическое сопротивление, Ом см в исхОдном сос тояниипосле увлажнения в течение24 ч Электрическая прочность МВ/м, после увлажнения в течение24 ч Дозировка ингредиентов, мас.чВеличина показателей12 1741178 Таблица 4 Наименование ингредиентов и ис"пытываемых пока"зателей Заявляемые За пределами притязаний адгг 16 17 НК (смокед-шитс) 50 50 50 30 30 30 СКИ ИО ИО ИО ИО ИО И,8 1 И 1,5 И,О И,5 0,8 И,О И,И 1,0 1,5 5 13 гО И,О 1,7 4,5 1,5 3145 160 175 130 190 4,5 1,5 0,8 0,05 1,5 И,О 0,1 0 58 Пластичность по Карреру 0,60 0,69 0,75 0,7 И Прочность при растяже" нии, МПа 3,5 И,8 3,И 3,0 И 14 Относительное удлине"ние, 4 И 86 ИОЗ И 59 И 50 Кажущаяся плотностьгlсмз 0,9 И 0,9 0,83 0,95 0 99 Удельное электрическоесопротивление,Ом смисходном состояниипосле увлажнение втечениеИ 4 ч 1 х 10 1 Их 10 7,6 х 10 1 г 4 х 10 1 х 10" 6 х 10Их 10 86 х 10И 5 х 104 х 7 х 10 гг 4 г 4 х 10 7,Их 10И,7 х 10 4 гбх 10 гг 9 г 3 х 10 И 40 ч Электрическая прочность,МВlмг после увлажненияв течениеИ 4 ч 8,9 1 О 10 10 8,0 И 40 ч 8,ИВ 55 ТиурамСульфенамид МРэфтам-ИОксид цинкаСтеариновая кислотаПарафинКаолинХемпор Н"90Модификатор РУДозировка ингредиентов, мас.ч. Величины показателейНаименование ингредиентов и ис"пытываемых показателей За пределами притязаний 24 25 Заявляемые 23 2622 21 НК (смокед-шитс)50 50 50 50 50 30 30 20 20 2,0 2,5 30 30 20 30 20 30 ски 20 20 2,82.,22,08 1,2 0,8 20 ТиурамСульфенамид МНафтам Оксид цинкаСтеаринПарафинКаолинМодиФикатор РУ 2,0 1,0 1,5 1,5 1,3 1,0 1,7 1 55 1,5 4,5 3145 160 190 130 175 0,8 005 2,0 1,5 0,1 Пластичность по Карреру 0,57 0,55 0,61 0,60 0,51 0,55 Прочность при растяжении, МПа 14,2 9,1 12 7 11,9 9,1 324 Относительное удлинение, ь 431 638 Удельное электрическое сопротивлениеОмсив исходном состоянии 3,3 х 10 5,6 х 10" 4,6 х 10 4,6 х 101 3,2 х 10 2,2 х 10 после увлажнений втечениь24 ч 1,7 х 1066 х 10" 0,7 х 10 3,4 х 10 2,9 х 10 3,7 х 10 5,1 х 10 2,9 х 10 8,2 х 10 7,5 х 10 88 х 10 9,2 х 10 240 ч Электрическая прочность, МВ/мпосле увлажнения в течение24 ч 26,3 22,8 32,9 33 32,730)7 30,2 32,0 30,2 33 28,1 31 240 ч 50 Составитель Л.ЛещенкоТехред М.Моргентал Корректор Н,Ревская Редактор В,Фельдман Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 2088 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5