Наполненная электроизоляционная композиция на основе поливинилхлорида

 

НАПОЛНЕННАЯ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА , включающая сложноэфирный пластификатор, свинцовый термостабилизатор и наполнитель - гидрофобный карбонат кальция, отличающая 4 ,-. :i- l lA . т,,тш «Ml. I ш r Bqi-BHfi-jULU saraaJ с я тем, что, с целью повьппения степени наполнения, термостабильности, удельного объёмного электрического сопротивления и уменьшения вязкости расплава наполненной композиции, она в качестве наполнителя содержит гидрофобньй карбонат кальция, модифицированный 3,5-5,0 мас.% соли кальция синтетических жирных кислот фракции , и 0,1-0,5 мас.% дифенилолпропана, при следующем соотношении компонентов, мае,ч: Поливинил100 хлорид Сложноэфирньй пласти50-80 фикатор : (П Свинцовый термостаби3 ,0-7,5 лизатор Модифицированный гидрофобный карбонат 30-400 кальция 9д У1 3: :о 4;

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

И

PECflYSJlHH

4(1) С 08 1 27/06, С 08 К 9/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 .:;

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

100

50-80

3,0-7,5

30-400 (21) 3673495/23-05 (22) 15. 12.83 (46) 07. 07. 85. Бюл. 11- 25 (72) Л.М. Мартынова, В.В. Гузеев, А.В. Бромберг, Л.А. Нестерова, Г.П. Малышева, Н.П, Уртминцева, В.И. Котенков, З.П. Быстрова, И.Н. Орлова, В.Ф. Соболев, В.В. Деревянко, А.И. Никитин, Е.П. Попляков В.И. Манушин и В.М, Ефимов (53) 678.743.22.04(088.8) (56) 1. Патент США 11 4154892, кл. С 08 L 27/06, опублик. 1979.

2. Заявка Японии 11 54-23648, кл. С 08 К 9/04, опублик. 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

У 1030387, кл. С 08 L 27/06, 1982 (54) (57) НАПОЛНЕННАЯ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА, включающая сложноэфирный пластификатор, свинцовый термостабилизатор и наполнитель — гидрофобный карбонат кальция, о т л и ч а ю щ а я—

„„SU„„1165694 А с я тем, что, с целью повьппения степени наполнения, термостабильности, удельного объЕмного электрического сопротивления и уменьшения вязкости расплава наполненной композиции, она в качестве наполнителя содержит гидрофобный карбонат кальция, модифицированный 3,5-5,0 мас.Ж соли кальция синтетических жирных кислот

Фракции С1 -Сао н О, 1-0,5 мас.X дифенилолпропана, при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

Поливинилхлорид

Сложноэфир— ный пластификатор

Свинцовый термостабилизатор

Модифицированный гидрофобный карбонат кальция

1165694

Изобретение относится к высоконаполненным поливинилхлоридным (ПВХ) композициям, которые могут быть использованы для изоляции и оболочки проводов и кабелей, а так- S же для других изделий, например, листов, пленок, шлангов и т.д.

Одним из основных требований, - предъявляемых к высоконаполненным

10 композициям, используемым в электро.технической промышленности, является сочетание достаточно высоких эксплуатационных свойств материала: удельного объемного электрического сопротивления (у 1, термостабили-.

15 затор (i ) и хорошей перерабаты.ваемости. Улучшение свойств материалов при наполнении сопровождается снижением стоимости материалов.

Известна наполненная электроизоляционная ПВХ-композиция, содержа щая на 100 мас.ч. ПВХ, мас.ч.: пластификатор 20-100; термостабилизатор О, 1- 10, карбонат кальция

0-100; двуокись кремния 0,05-3,0

25 дифенилолпропан О, 0005-1,0 смесь стеарата кальция и стеариновой кислоты 4 (1 J.

Композиция, содержащая на

100 мас.ч. ПВХ 50 мас.ч. диоктилсебацината, 5 мас.ч. трехосновного сульфата свинца, 100 мас.ч. карбоната кальция, 0,3 мас.ч. дифенилалпропана, 2 мас.ч. стеарата кальция и 2 мас.ч. стеариновой кислоты, 35 имеет достаточную вязкость расплава, но низкую термостабильность

100 мин (i je = 0,5). Этой тер.мостабильности недостаточно в условиях переработки пластиката и его 40 последующей эксплуатации.

Известна также наполненная электр оиз оляцнонная пластифицир ованная композиция на основе ПВХ, содержащая в качестве наполнителя до 45

50 мас.ч. карбоната кальция, обработанного жирными кислотами С Э l0 и их натриевыми солями (2 ).

Композиция, содержащая на 50

100 мас.ч. ПВХ 50 мас,ч,. карбоната кальция, обработанного стеариновой кислотой или натриевой солью синтетических жирных кислот С„z -С в количестве . 2 вес.%, 50 мас.ч. 55 диалкилфталата и 5,мас.ч. трехоснов-, ного сульфата свинца, имеет низкую термостабильность, которая значительно снижается в сравнении с «енаполненной композицией „/, = 0,57, у при 70 С 4,1.10"" Ом-см.

Наиболее близкой к изобретению по совокупности признаков и достигаемому эффекту является наполненная электроизоляционная композиция на .основе ПВХ, содержащая на100 мас.ч. ПВХ 50-80 мас.ч. пластификатора, 3,0-7,5 мас.ч. свинцового стабилизатора и 50-300 мас.ч. гидрофобного карбоната кальция, модифицированного 3,5-5,0 мас.% стеарата кальция (3 ).

3,0-7, 5 Термостабильность известной наполненной композиции при увеличении степени наполнения не изменяется.

Вязкость расплава резко возрастает, поэтому получить материал с уровнем наполнения более 300 мас.ч. не удается в виду невозможности его переработки. Кроме того, показатели > при 70 С наполненной композиции недостаточно . высокие.

Целью изобретения является повышение степени наполнения, термостабильности, удельного объемного электрического сопротивления и уменьшения вязкости расплава наполненной электроизоляционной композиции на основе ПВХ.

Поставленная цель достигается тем, что наполненная электраизоляционная композиция на основе поливинилхлорида, включающая сложноэфир.ный пластификатор, свинцовый термостабилизатор и наполнитель — гидрофобный карбонат кальция, в качестве наполнителя содержит гидрофобный карбонат кальция, модифицированный

3,5-5,0 мас,% соли кальция синтетических жирных кислот фракции С„ -С и О, 1-0,5 мас.% дифенилолпропана, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Поливинилхлорид 100

Сложноэфирный пластификатор 50-80

Свинцовый стабилизатор

Модифицированный гидрофобный карбонат кальция 30-400

165694

tO

15 гидрофобно г.о карбоната кальция, мо= дифицированного 3,5 мас.Х соли кальция синтетических жирных кислот

С„ -С и 0,1 мас.Ж дифенилолпропана, и перемешивают 8-10 мин.

Затеи через фор с унку за 8-10 мин вводят подогретую до 70 С суспенэию 5 мас.ч. ТОСС в 70 мас.ч. ДАФ, температуру поднимают до 100-1 20 С . и перемешивают в течение 10-30 мин. Смесь охлаждают при перемешивании и гранулируют при температуре рас. плава 150.-180 С.

П р и и е р ы 2-10. Готовят и испытывают наполненные композиции по примеру

Примеры 11-29 даны для сравнения.

Состав и свойства композиций приведены в табл. 1 и 2.

Образцы для испытаний готовят вальцево-прессовым способом. Определяют удельное. объемное электрическое сопротивление при ?О С в соответствии с- ГОСТ 6433-71, термостабильность при 190 С по ГОСТ 14041- 45

68, вязкость расплава на капиллярном вискозиметре постоянных давлений типа РКВ-1 с капилляром, длиной

60 мм и диаметром 3 мм, морозостой. кость в соответствии с ГОСТ 5960-72, разрушающее напряжение и относительное удлинение по ГОСТ 11262-68.

Из приведенных в табл. 1 данных следует, что использование гидрофобного карбоната кальция, модифици- рованного 3,5-5,0 мас.X соли .кальция жирных кислот фракции C -С и 0,10,5 мас.Ж дифенилолпролана, поэволя25

При введении указанного наполнителя более 400 мас.ч., например

450 мас.ч. (пример 25), не удается

4О сформовать образец.

Модификация карбойата кальция мень-

3 1

В качестве сложноэфирного пластификатора используют диоктилфталат (ДОФ), диалкилфталат (ДАФ), диоктилсебацинат (ДОС) и т.д.

В качестве свинцового стабилизатора исцольэуют трехосновной сульфат свинца (ТОСС), двухосновной фталат свинца (ДОФТС), двухосновной стеарат свинца (ДОСС) и т.д.

Для получения гидрофобного карбоната кальция, модифицированного солью кальция жирных кислот и дифенилолпропана, последний растворяют при 60-80 С в расплаве жирных кислот фракции C,„ Ñ с последующей обработкой этим расплавом карбоната кальция.

Пример 1. В предварительно разогретый до 80-,100 С смеситель загружают 100 мас.ч. ПВХ и 30 мас.ч.

4 ет получать наполненные электроизоляционные ПВХ-композиции со степенью наполнения до 400 мас.ч. наполнителя на 100 мас.ч. ПВХ.

При степени наполнения 30-400 мас.ч. гидрофобного карбоната кальция у„ при 70 С повьппается до 1,9 ° 1011—

6,3-10 Ом см, термостабильность повышается в сравнении с ненаполненной композицией в 2-5,7 раза, относительная вязкость расплава

1,05 — 1,88 (табл. 1, примеры 1-10).

Эти показатели значительно лучше, чем у известной композиции для одинаковых степеней наполнения.

Применяя карбонат кальция, модифицированный 3,5-5,0 мас.7. стеарата кальция (известная композиция), можно получить композицию с уровнем наполнения не более 300 мас.ч. наполнителя на 100 мас.ч. ПВХ, повысить р, при 70 С до 1,2 -1О

5,2 -10" Ом .см (при наполнении

30-300 мас.ч.), повысить термостабильность в 1,2-1,4 раза по сравнению с ненаполненной композицией.

Относительная вязкость расплава при этом 1,47-.17,3 (примеры 11 -14).

Использование гидрофобного карбоната кальция, модифицированного смесью соли кальция жирных кислот и дифенилолпропана в количествах, меньших 30 мас.ч. на .100 мас.ч. ПВХ (например, 20 мас . ч . ), не позволяет получить композицию с достаточно вь1сокими свойствами (пример 24) . шими количествами соли кальция жирных кислот и дифенилолпропана не позволяет достичь необходимых свойств материала (примеры 26 и 27 в сравнении с примерами 2-5) .

Модификация карбоната кальция большими количествами соли кальция жирных кислот и дифенилолпропана не дает существенных преимуществ в свойствах композиции .(примеры 28 и 29 в сравнении с примерами 3 и 10) .

Добавление дифенилолпропана в виде добавки в состав композиции, содержащей карбонат кальция, модифицированный стеаратом кальция, не дает такой высокой термостабильности и такой низкой вязкости расплава, 1165694

Таблица 1

Свойства

Характеристика гидрофобного карбонат а кальция

Состав композиции, мас.ч.

Пример н /с. tf tq. при 190 С чн у при 70 С (fVH 0M CM ) Соль EBJIb

Дифенилол пропан, мас.X ция жирных кис лот С -С мас.7

ПВХ 100

ДАФ 70

ТОСС 5

СаСО8 гидроф. 30

0,1 1 9 1!1

9,!

3,5

3,2

1,05

2 ПВХ 100

0,3 4,2 -10"

20,0

5,7

1,15 как в случае использования его в качестве модификатора на поверхности карбоната кальция (пример 16 в срав. нении с примером 2).

При использовании в составе ПВХкомпозиций смеси стеарата кальция и дифенилолпропана в виде добавок свойства таких композиций значитель" но уступают свойствам предлагаемых композиций (примеры 17-22 соответ- 1О ственно в сравнении с примерами

1-5 и 10) .

Образец с наполнением 300 мас.ч.. карбоната кальция, содержащий

5 мас.ч. стеарата кальция и 0,5 мас.ч15 дифенилолпропана, не удается сформовать (пример 23) .

Кроме преимуществ в свойствах материалов, применение гидрофобного карбоната кальция, модифицированного 2п смесью соли кальция жирных кислот и дифенилолпропана, позволяет вводить наполнитель без самостоятельных добавок стеарата кальция и дифенилолпропана, которые обычно вводят- 25 ся в качестве смазки и антиоксиданта, ДОС 50

ТОСО 5

СаСО, гидроф. 100 4 это позволяет исключить из технологического процесса получения стадии растворения дифенилолпропана и приготовления суспензии стеарата кальция

Снижение вязкости расплава наполненных ПВХ-композиций за счет наполнения гидрофобным карбонатом кальция, модифицированным смесью соли кальция жирных кислот и дифенилолпропана, позволит перерабатывать такие композиции при температурных условиях, аналогичных переработке ненаполненных композиций без дополнительных энергозатрат.

Из табл. 2 следует, что использование гидрофобного карбоната кальция, модифицированного смесью соли кальция жирных кислот С ., -С и

ДФП, позволяет получать материал с уровнем физико-механических свойств не ниже, чему известной композиции, и с несколько лучшими свойствами, чем с карбонатом кальция, не обработанным модификатором.

1 !65694

Свойства г% /г при 190 С чн >å при 70 С

„, Ок-ск 1

0,5

2 4 10 2

2,48 1,1

14,0

0 102

0,3

1,15

11,7

1,9

1,2

1,58

6,3 10

0,5

1,88

37. 3 ПВХ 100

ДАФ 70

ТОСО 5

СаС0, гидроф. 100 4

4 ПВХ 100

ДАФ 70

ТОСО 5

СаСО гидроф. 100 4

5 ПВХ 100

ДАФ 70

ТОСС 5

СаСО гидроф. 100 4

6 ПВХ 100

ДОС 50

ТОСС 5

СаСО гидроф. 300 . 5

7 ПВХ 100

ДАФ 70

ДОФТС 7,5

СаСО гидроф. 400 5

0 1 24 1О

8,9

0,5 6,2 .10"

23,9

Продолжение табл. 1

1165694

При мер

8 ПВХ 100

ДОФ 70

1,08

2,5

9 ПВХ 100

ДАФ 70

ТОСС 5

1,10

10 ПВХ 100

1,48

3,2

11 ПВХ 100

ДАФ 70

1,2 1,47

1,2

12 ПВХ 100

1,4

10N

2,16

ТОСС 5

CaCO гидроф. 50 3,5

СаСОЗ гидроф. 100 5

ДАФ 80

TOCC 3

СаСО гидроф. 200 5

ТОСС 5

СаСО> аппрет. 30 3,5

ДОС 50

ТОСС 5

СаСО аппрет. 100 4, О

0 1 2 5 10 я

6,2

0,5 2,0.10

11,8

0,5 6,2 10"

Продолжение табл. 1

1165694 э !

l2 и / е при 190

13 ПВХ 100

9 -10"

1,4 2,1

5р2.10

17,3

1,3

15 ПВХ 100

1,5

2,10

1.10

ДФП 0,3

17 ПВХ 100

ДАФ 70 о

ТОСС 5

СаСО 30

0,67 1,5

2 7.10

1,15

ДАФ 70

ТОСС 5

СаСО гидроф. 100 4

14 IIBX 100

ДОС 50

ТОСС 5

СаСО аппрет. 300 5,0

ДОФ 70

ДОФТС .7,5

СаСОЗ аппрет. 400 5 0

16 ПВХ 100

ДОС 50

ДОСС 5

СаСО гидроф. 100 4 «О

Стеарат кальция 3,5

Прололеение табл. 1 1

О Не удается сформовать образец

1165694

9,7 ° 10"

1,4

ДАФ 70

ТОСС 5

1 2 10"

1,0

ДФП 0,5

ТОСС 5

СаСО 100

3,1 ° 10 "

ДАФ 70

ТОСС 5

СаСО 100

7,5. 10"

0,3

ДФП 0,1

18 ПВХ 100

ДОС 50

ТОСС 5

СаСО 100

Стеарат кальция 4

ДФП 0,3

19 ПВХ 100

СаСОз 100

Стеарат кальция 4

20 ПВХ 100

ДАФ 70

Стеарат кальция 4

ДФП 0,3

21 ПВХ 100

Стеарат кальция 4

Продолжение табл. 1

0,72 2,86

: 1,36 2,5

0,95 2,8

1165694 войства н /Са при 19

22 ПВХ 100

1,2 3,15

4 2 1О

1,48

Стеарат кальция 5

ДФП 0,5

23 ПВХ 100

ДОС 50

ТОСС 5

Не удается сформовать образец

24 ПВХ 100

СаСО гидроф. 20

0,5 1,7 -10"

1в7

5,0

1,3 1,1

25 ПВХ 100

0,5 Не удается сформовать образец

ДАФ 80

ТОСС 5

СаСО 200

СаСО 300

Стеарат кальция 5,0

ДФП 0 5

ДАФ 50

ТОСС 5

ДАФ 80

ТОСС 5

СаСО гидроф. 450 5

/Рв

70 С

Ом -см

16

Продолжение табл. 1

l7

1165694

Ф

26 ПВХ 100

2,5

1,3

27 ПВХ 100

ДАФ 70

1,75 2,0

28 ПВХ 100

ДАФ УО

2,6 10"

0,6

2,48 1,15

11,2

ТОСС 3

5,3 1,3

ДОС 50

ТОСС 5

СаСО гидроф. 100 3

Т0СС 5

СаСО гидроф. 100 4

TOCC 5

СаСО гидроф. 100 . 4

29 ПВХ 100

ДАФ 80 б

СаСО гидроф. 200 6,5

0,07 2 101"

0,05 1, 2 ° 10

7,1

0,6 1,3 10 "

1,3

Продохвкение табл. 1 1165694

Табли ца 2

ОтносительМорозостой- Разрушающее кость, С напряжение, и/см2 ное удлинение, 7

Пример

-45

-30

-30

130

320

l0S

300

120

340

-25

280

-30

260

66

-25

260

63

230

14

110

150

Не удается сформовать, образец

Составитель С. Закускин

Редактор И.Николайчук Техред М,Кузьма

Корректор И.Эрдейи

Тираж 475 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4283/23

Филиал ППП ".Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4