Полимерный компаунд и способ заливки кабельных муфт

 

Изобретение относится к полимерным компаундам и способам использования их для заливки кабельных муфт. Компаунд содержит олигобутадиенпипериленовый гидроксилсодержащий каучук СКДП-Н, полиизоцианат-Д, дибутилдилауринат олова, хлорированные жидкие парафины ХП-470, уайт-спирит, ионол и отходы содового производства - обожженные при 900-1000^oС твердые остатки шлама дистиллерной жидкости. Способ заливки кабельных муфт включает смешение компонентов компаунда и заливку в корпус муфты или съемную форму. Отвердитель предварительно смешивают до однородного состояния с частью наполнителя в соотношении по массе 1:1. Оставшуюся часть наполнителя смешивают с остальными компонентами. Затем обе смеси перемешивают перед заливкой. Технический результат состоит в сокращении времени отверждения компаунда, упрощении процесса заливки, повышении его технологичности, повышении твердости покрытия и отливки из компаунда. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретения относятся к полимерным компаундам, которые могут быть использованы в качестве заливочных композиций и гидроизоляционных покрытий, и способам использования полимерных компаундов для заливки кабельных муфт.

Известен полимерный компаунд на основе жидкого карбоксилсодержащего каучука, содержащий в качестве вулканизующего агента эпоксидные соединения и катализатор взаимодействия карбоксилсодержащего полимера и эпоксидного соединения. В качестве катализаторов используют продукт взаимодействия третичного амина, ароматической или алифатической окиси со спиртом и водой, взятых в эквимолекулярном соотношении (Авт. св. СССР 491651, кл. C 08 L 13/00, 1974).

Недостатками данного компаунда являются низкая скорость вулканизации (процесс осуществляют при 80^oС в течение 24 ч), а также склонность получаемых вулканизатов к термоокислительному старению в результате накопления четвертичных аммониевых оснований и распада под их влиянием сложноэфирных поперечных связей, которые образуются в присутствии эпоксидной смолы и катализатора.

Известен способ использования полимерного компаунда для покрытий и резиновой композиции путем механического смешения жидкого каучука ПДИ-ЗАК, наполнителя (мела, каолина, резиновой крошки, смеси окиси хрома и алюминия в сочетании со смесью окислов калия и магния), пластификатора (дибутилфталата) и вулканизирующего агента (полиэтиленполиамина) в течение 15-20 мин с последующим переносом на формы и вулканизацией при заданной температуре (Авт. св. СССР 737418, кл. C 08 L 13/00, 1980).

Однако для достижения необходимой твердости покрытий и отливок такой процесс вулканизации проводится при длительной выдержке (24 ч) при 10-15^oС или высокой температуре (150^oС) в течение 60 мин.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому полимерному компаунду является компаунд, включающий 0,05-5,00 мас.ч. диметилбензиламина или дибутилдилаурината олова, 5-30 мас.ч. мастики "Каупласт", 10-70 маc.ч. мела и 5-10 маc.ч. оксида кальция в качестве наполнителя на 100 маc.ч. олигобутадиенпиперилендиуретандиизоцианата, полученного путем взаимодействия олигобутадиенпиперилендиола марки СКДП-Н радикальной полимеризации с двукратным избытком отвердителя - толуилендиизоцианата марки Т-65. Мастика "Каупласт" содержит в своем составе олигобутадиенизопренуретанэпоксидный каучук ПДИ-ЗАК, олигобутадиенпипериленовый гидроксилсодержащий каучук СКДП-Н, наполнитель, пигмент и дибутилфталат в качестве пластификатора. Компаунд может содержать в качестве растворителя уайт-спирит. При температуре окружающей среды 18-30^oС отверждение этого компаунда происходит через 7 сут (Авт. св. СССР 1509385, кл. C 09 D 3/72, 1987).

Недостатки этого компаунда - длительность отверждения и, кроме того, низкая твердость покрытия или отливки из него. Этот компаунд не может быть использован при температурах ниже 18^oС и выше 30^oС.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ использования полимерных компаундов на основе эпоксидных смол для заливки кабельных муфт и форм, при котором в эпоксидный компаунд, например, К-115 или К-176, или Э-2200 вводят наполнитель, например, пылевидный кварц КП-2 или КП-3 и тщательно перемешивают, после чего 15 мин отстаивают, и непосредственно перед заливкой в муфту или в форму в наполненный эпоксидный компаунд вводят отвердитель, например, полиэтиленполиамин и тщательно перемешивают до однородного состояния. Затем компаунд отстаивают в течение 10-15 мин для удаления воздуха и заливают в корпус муфты или в форму на кабеле в месте соединения или оконцевания непрерывной струей по лотку с переходом струи с лотка на стенку корпуса или формы для предотвращения образования воздушных пузырьков. При температуре окружающей среды 20^oС отверждение компаунда происходит через 12 ч после заливки. При температуре окружающей среды ниже 10^oС и выше 25^oС монтаж муфт выполняют при искусственном подогреве зоны монтажа, например, при помощи горелок инфракрасного излучения ГИИВ-1, химических обогревателей, обогревательных камер, теплоизоляционных материалов или при искусственном охлаждении, например, путем защиты от прямого воздействия солнечных лучей, обезжиривания изоляции, выполнения монтажа рано утром или ночью или путем локального замораживания, например, при помощи камеры из теплоизоляционного материала, заполненной углекислотой в сухой фазе. По мере усадки компаунда муфту доливают 1-2 раза (Техническая документация на муфты для силовых кабелей с бумажной и пластмассовой изоляцией до 35 кВ. - М.: Энергоиздат.-1982).

Недостатки данного способа - длительность отверждения компаунда (до 12 ч) и, кроме того, высокие капитальные и эксплуатационные затраты, а также сложность и нетехнологичность процесса заливки из-за необходимости искусственного подогрева или охлаждения и повторных заливок.

Задачей изобретений является сокращение времени отверждения заливочного компаунда с одновременным расширением сырьевой базы путем квалифицированного использования отходов производства. Кроме того, по составу ставится задача повышения твердости покрытия и отливки из полимерного компаунда, а по способу использования компаунда для заливки кабельных муфт ставится задача снижения капитальных и эксплуатационных затрат, упрощения процесса заливки и повышения его технологичности.

Это достигается тем, что полимерный компаунд, включающий олигобутадиенпипериленовый гидроксилсодержащий каучук СКДП-Н, дибутилдилауринат олова, уайт-спирит, наполнитель, пластификатор, отвердитель, дополнительно содержит ионол, при этом он в качестве наполнителя содержит отходы содового производства - обожженные при 900-1000^oС твердые остатки шлама дистиллерной жидкости, в качестве пластификатора - хлорированные жидкие парафины ХП-470, в качестве отвердителя - полиизоцианат-Д, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Олигобутадиенпипериленовый гидроксилсодержащий каучук СКДП-Н - 49,4 - 52,2 Полиизоцианат-Д - 6,5 - 11,5 Дибутилдилауринат олова - 0,1 - 0,4 Хлорированные жидкие парафины ХП-470 - 2,5 - 2,6 Уайт-спирит - 2,5 - 2,6 Ионол - 0,5 - 0,6 Отходы содового производства- обожженные при 900-1000 ^o С твердые остатки шлама дистиллерной жидкости - 33,2 - 35,2 Нижний и верхний предел содержания компонентов образуют диапазон, при котором полимерный компаунд достигает достаточно высокую твердость покрытия и отливки при высокой скорости отверждения, обеспечивая улучшенные электроизоляционные свойства, а также повышение срока службы муфт.

Обожженные при 900-1000^oС твердые остатки шлама дистиллерной жидкости являются отходами содового производства. Указанные твердые остатки имеют следующий химический состав, мас.%: СаО 67,0-72,0; MgO 3,0-4,0; SiO₂ 9,0-15,0; Аl₂О₃ 1,5-4,0; Fе₂O₃ 1,0-3,0; SO₃ 4,0-6,0; Cl 3,0-7,0; Na₂O 0,3-3,5.

Полизоцианат-Д (ТУ 113-03-603-86) представляет собой смесь изоцианатов в виде маслянистой темно-коричневой жидкости, содержащей обычно 50-55 мас.% дифенилметандиизоцианата.

Хлорированные жидкие парафины ХП-470 (ТУ 6-01-16-90) представляют собой прозрачную маслянистую жидкость без механических примесей, содержащую от 40 до 49 мас.% хлора, с плотностью 1185-1235 кг/м³ и температурой застывания от минус 15^oС до минус 30^oС.

Ионол (ОСТ 38.01420-87) представляет собой белый кристаллический порошок без посторонних примесей с температурой плавления 70^oС.

Для достижения указанного выше технического результата в способе заливки кабельных муфт, включающем смешение компонентов компаунда - полимера, наполнителя и отвердителя и заливку в корпус муфты или съемную форму, отвердитель предварительно смешивают до однородного состояния с частью наполнителя в соотношении по массе 1:1, оставшуюся часть наполнителя смешивают с остальными компонентами, обе смеси перемешивают перед заливкой, при этом в качестве полимера используют олигобутадиенпипериленовый гидроксилсодержащий каучук СКДП-Н, в качестве отвердителя - полиизоцианат-Д, в качестве наполнителя - отходы содового производства - обожженные при 900-1000^oС твердые остатки шлама дистиллерной жидкости и дополнительно - дибутилдилауринат олова, хлорированные жидкие парафины ХП-470, уайт-спирит и ионол при следующем соотношении компонентов, мас.%: Олигобутадиенпипериленовый гидроксилсодержащий каучук СКДП-Н - 49,4 - 52,2
Полиизоцианат-Д - 6,5 - 11,5
Дибутилдилауринат олова - 0,1 - 0,4
Хлорированные жидкие парафины ХП-470 - 2,5 - 2,6
Уайт-спирит - 2,5 - 2,6
Ионол - 0,5 - 0,6
Отходы содового производства- обожженные при 900-1000^oС твердые остатки шлама дистиллерной жидкости - 33,2 - 35,2
Предлагаемый полимерный компаунд получают следующим образом. Обожженные при 900-1000^oС твердые остатки шлама дистиллерной жидкости смешивают до однородного состояния с полиизоцианатом-Д в соотношении по массе 1:1. Оставшуюся часть указанных твердых остатков смешивают с остальными компонентами -каучуком СКДП-Н, хлорированными жидкими парафинами ХП-470, растворенным в уайт-спирите ионолом, дибутилдилауринатом олова до однородного состояния. Обе смеси перемешивают и полученный компаунд заливают в корпус муфты или съемную форму без дополнительного подогрева. При температуре окружающей среды от - 40^oС до 5^oС осуществляют однократный нагрев до 40-60^oС в течение 5 мин без внешнего обогрева муфты.

В опытно-промышленных условиях были получены предлагаемые полимерные компаунды при различном содержании компонентов (примеры 1-5). Составы компаундов и их показатели качества представлены в табл. 1,2.

Для сравнения в таблицах приведены данные по прототипу. При заливке муфты полученными по примерам 1-5 компаундами дозаливка не потребовалась из-за отсутствия усадки.

Как видно из табл. 2, использование предлагаемого компаунда (примеры 1-5) по сравнению с прототипом позволит повысить твердость покрытия и отливки из полимерного компаунда до 54-75 усл. ед. По показателям эластичности и температуры хрупкости предлагаемый компаунд не уступает прототипу. Следует отметить значительное сокращение времени отверждения предлагаемого компаунда (в 2,4-24 раза по сравнению с прототипом), что особенно важно при возникновении аварийной ситуации (например, пробой кабеля). Важным преимуществом предлагаемого компаунда является то, что в нем используются отходы содового производства, основная масса которых в настоящее время подвергается длительному накоплению или захоронению, что в значительной мере вызывает загрязнение окружающей среды. Использование указанных отходов обеспечит расширение сырьевой базы и снизит потребление товарных наполнителей.

Использование предлагаемого способа исключает искусственный подогрев или охлаждение, а также повторную заливку муфт, что делает способ более технологичным и приводит к снижению капитальных и эксплуатационных затрат, а также упрощению способа.

Получение и использование предлагаемого компаунда экологически безвредно вследствие сокращения расхода растворителя в 2 раза по сравнению с прототипом и исключения использования эпоксидной смолы.

Важным преимуществом заявляемого компаунда является способность выдерживать повышение напряжения в пределах 60 кВ, что свидетельствует об их высоких электроизоляционных свойствах и приводит к повышению срока службы кабельных муфт.

Формула изобретения

1. Полимерный компаунд на основе олигобутадиенпипериленового гидроксилсодержащего каучука СКДП-Н, содержащий дибутилдилауринат олова, уайт-спирит, наполнитель, пластификатор, отвердитель, отличающийся тем, что компаунд дополнительно содержит ионол, при этом он в качестве наполнителя содержит отходы содового производства - обожженные при 900-1000^oС твердые остатки шлама дистиллерной жидкости, в качестве пластификатора - хлорированные жидкие парафины ХП-470, в качестве отвердителя - полиизоцианат-Д при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Олигопипериленовый гидроксилсодержащий каучук СКДП-Н - 49,4 - 52,2
Полиизоцианат-Д - 6,5 - 11,5
Дибутилдилауринат олова - 0,1 - 0,4
Хлорированные жидкие парафины ХП-470 - 2,5 - 2,6
Уайт-спирит - 2,5 - 2,6
Ионол - 0,5 - 0,6
Отходы содового производства - обожженные при 900-1000^oС твердые остатки шлама дистиллерной жидкости - 33,2 - 35,2
2. Способ заливки кабельных муфт, включающий смешение компонентов компаунда - полимера, наполнителя и отвердителя и заливку в корпус муфты или съемную форму, отличающийся тем, что отвердитель предварительно смешивают до однородного состояния с частью наполнителя в соотношении по массе 1: 1, оставшуюся часть наполнителя смешивают с остальными компонентами, обе смеси перемешивают перед заливкой, при этом в качестве полимера используют олигобутадиенпипериленовый гидроксилсодержащий каучук СКДП-Н, в качестве отвердителя - полиизоцианат-Д, в качестве наполнителя - отходы содового производства - обожженные при 900-1000^oС твердые остатки шлама дистиллерной жидкости и дополнительно - дибутилдилауринат олова, хлорированные жидкие парафины ХП-470, уайт-спирит и ионол при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Олигобутадиенпипериленовый гидроксилсодержащий каучук СКДП-Н - 49,4 - 52,2
Полиизоцианат-Д - 6,5 - 11,5
Дибутилдилауринат олова - 0,1 - 0,4
Хлорированные жидкие парафины ХП-470 - 2,5 - 2,6
Уайт-спирит - 2,5 - 2,6
Ионол - 0,5 - 0,6
Отходы содового производства - обожженные при 900-1000^oС твердые остатки шлама дистиллерной жидкости - 33,2 - 35,2

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2