Электроизоляционная композиция

Изобретение относится к электроизоляционным композициям и может быть использовано при конструировании электрических кабелей для подвижного состава метрополитена и других видов транспорта. Описывается электроизоляционная композиция на основе силоксанового каучука, содержащая органическую перекись, неорганический наполнитель, включающий аэросил, α,ω-дигидроксидиметилсилоксан, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит дифенилсиландиол, диоксид титана, оксид кадмия, а в качестве неорганического наполнителя дополнительно содержит карбонатный наполнитель, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: силоксановый каучук СКТВ - 100, карбонатный наполнитель - 30-60, аэросил - 35-50, диоксид титана - 5-20, α,ω-дигидроксидиметилсилоксан - 5-20, дифенилсиландиол - 10-20, оксид кадмия - 5-10, органическая перекись - 1,0-2,5. Техническим результатом является получение композиции, обладающей повышенной стойкостью к распространению пламени. 4 табл.

 

Изобретение относится к электроизоляционным композициям на основе силоксанового каучука и может быть использовано при конструировании электрических кабелей для подвижного состава метрополитена и других видов транспорта.

Известна композиция на основе силоксанового каучука, включающая кремнеземный наполнитель, антиструктурирующую добавку, гидроокись алюминия, диоксид титана и вулканизующий агент [Патент США №3965065, кл. 260-37, опубл. 1976].

Однако такая композиция не позволяет получить электрический кабель с достаточно высоким сопротивлением распространению пламени при прокладке в пучках.

Наиболее близкой к предлагаемой композиции на основе силоксанового каучука является композиция, содержащая кремнеземный наполнитель, α,ω-дигидроксидиметилсилоксан (диол НД-8), диоксид титана, гидроокись алюминия и органическую перекись [Авторское свидетельство СССР №689264, кл. С 08 L 83/04, 1978].

Недостатком такой композиции является то, что она также не обеспечивает в кабеле достаточного сопротивления распространению пламени в пучках.

Поставленная техническая задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в разработке композиции, обладающей повышенной стойкостью к распространению пламени.

Поставленная техническая задача решается тем, что электроизоляционная композиция на основе силоксанового каучука, содержащая органическую перекись, неорганический наполнитель, α,ω-дигидроксидиметилсилоксан, диоксид титана, согласно заявляемому изобретению дополнительно содержит дифенилсиландиол и оксид кадмия при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: силоксановый каучук СКТВ- 100, карбонатный наполнитель - 30-60, аэросил - 35-50, диоксид титана - 5-20, α,ω-дигидроксидиметилсилоксан - 5-20, дифенилсиландиол - 10-20, оксид кадмия - 5-10, перекись - 1,0-2,5.

Кроме того, в композиции в качестве неорганического наполнителя используется карбонатный наполнитель. В качестве карбонатного наполнителя могут быть использованы: карбонат берилия (ВеСО₃), карбонат магния (MgCO₃), карбонат кальция (СаСО₃), карбонат стронция (SrCO₃) и карбонат бария (ВаСО₃).

В качестве органической перекиси могут быть использованы: перекись дикумила, 1,1-дитретбутилпероксидиизопропилбензол (БПИБ-40) и 2,4 дихлорбензоилперекись (ДХЛ).

Предложенный состав композиции позволяет получить электроизоляционный материал электрического кабеля, обладающей повышенной стойкостью к распространению пламени.

Все компоненты, входящие в состав композиции, известны и являются продуктами, выпускаемыми отечественной или зарубежной промышленностью или закупаемые за рубежом. Изготовление и переработка композиции осуществляется на стандартном оборудовании.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Композиции состава, приведенного в таблице 1, готовят следующим образом. На вальцах при температуре не более 45°С развальцовывают силоксановый каучук, затем вводят часть карбонатного наполнителя и часть аэросила вместе с диолом НД-8, затем добавляют дифенилсиландиол, оксид титана, оксид кадмия и оставшуюся часть карбонатного наполнителя вместе с аэросилом, а затем перекись. Смесь перемешивают в течение 7-10 мин и вулканизуют при 70 атм в электропрессе при температуре 120°С в течение 15 мин.

Таблица 1
Состав композиций для изоляции или оболочки
Состав	Композиции	Прототип
1	2	3	4	5
Каучук СКТВ	100	100	100	100	100	100
Карбонатный наполнитель (карбонат магния)	20	30	40	60	70	-
Аэросил	30	35	45	50	60	45
Оксид титана	3	5	10	20	25	5
Диол НД-8	3	8	10	20	25	8
Дифенилсиландиол	5	10	15	20	25	-
Оксид кадмия	3	5	7	10	12	-
Перекись (ДХБ)	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2

В таблице 2 приведены результаты испытаний по стойкости к распространению пламени в кабеле, выполненном с изоляцией из предлагаемой композиции по составу, приведенному в таблице 1.

Таблица 2
Распространение пламени по вертикально расположенному пучку кабеля.
Показатели	Композиция	Норма по МЭК 60332-3-22	Прототип
1	2	3	4	5
Длина обугленной части испытуемого пучка кабеля, м	сгорел	1,2	1,05	0,94	2,0	не более 2,5	сгорел

Испытание электрического кабеля в условиях воздействия пламени проводилось по МЭК 60332-3-22. Распространение пламени по вертикально расположенным пучкам кабелей. Категория А. Испытуемый образец состоял из нескольких отрезков кабеля длиной не менее 3,5 м каждый, отобранных от одной строительной длины. Общее число отрезков кабеля в образце было таким, чтобы общий номинальный объем неметаллических материалов на длине 1 м образца составлял 7 л. Методика и результаты испытания кабеля на распространение пламени приведены в конце описания.

В таблицах 3, 4 приведены физико-механические и диэлектрические показатели предложенной электроизоляционной композиции.

Таблица 3
Физико-механические свойства композиции
Показатели	Композиции	Прототип
1	2	3	4	5
Условная прочность при растяжении, МПа	6,0	6,8	6,9	6,8	5,8	6,5
Относительное удлинение при разрыве, %	220	310	325	320	200	300

Таблица 4
Диэлектрические характеристики композиции
Показатели	Время увлажнения при 20°С, сутки	Композиция	Прототип
1	2	3	4	5
Удельное объемное сопротивление, Ом·м	1	1,4·1013	1,7·1013	1,6·1013	1,7·1013	1,2·1013	1·1013
Тангенс угла диэлектрических потерь		0,034	0,011	0,017	0,012	0,038	0,03
Диэлетрическая проницаемость		3,6	3,2	3,2	3,1	3,7	3,5
Электрическая прочность, МВ/м		21	24	25	27	21	22

Из результатов, приведенных в таблице 3 и 4, следует, что разработанная электроизоляционная композиция по комплексу физико-механических и диэлектрических свойств не уступает прототипу. В то же время, как видно из таблицы 2, разработанная композиция по стойкости к распространению пламени значительно превосходит прототип. Электрический кабель, выполненный из предложенной композиции, выдержал испытание на стойкость к распространению пламени в пучке по категории А.

Таким образом, разработанная электроизоляционная композиция позволяет получить электрический кабель с высокой стойкостью к распространению пламени.

Методика испытания кабеля на распространение пламени в пучке

Испытание электрического кабеля в условиях воздействия пламени проводится по МЭК 60332-3-22. Распространение пламени по вертикально расположенным пучкам кабелей. Категория А.

Испытуемый образец состоит из нескольких отрезков кабеля длиной не менее 3,5 м каждый, отобранных от одной строительной длины. Общее число отрезков кабеля в образце должно быть таким, чтобы общий номинальный объем неметаллических материалов на длине 1 м образца составлял 7 л.

Образец разбирают и взвешивают каждый неметаллический материал.

Число отрезков в испытуемом образце рассчитывается по формуле:

где V - объем неметаллического материала, дм³;

Mi - масса каждого неметаллического материала, кг;

ρ_I - плотность каждого материала, кг/дм³;

l - длина образца, м.

Рассчитанное количество отрезков кабеля крепится на передней стороне лестницы одним слоем с зазором между соседними отрезками, равным половине диаметра кабеля, но не более 20 мм. Максимальная ширина образца для стандартной лестницы должна быть 300 мм, а для широкой лестницы - 600 мм.

Пламя прикладывают в течение 40 мин, после чего оно должно быть потушено.

За величину распространения пламени принимают длину поврежденной части. Ее измеряют в метрах с точностью до второго десятичного знака от нижнего края горелки до конца обугленной части, определяемого следующим образом.

На поверхность кабеля нажимают острым предметом, например лезвием ножа. Место, где фиксируется изменение упругой поверхности образца на хрупкую, считают концом обугленной части.

Для категории А длина обугленной части образца, измеренная от нижнего края горелки, должна быть не более 2,5 м.

Электроизоляционная композиция на основе силоксанового каучука, содержащая органическую перекись, неорганический наполнитель, включающий аэросил, α,ω-дигидроксидиметилсилоксан, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит дифенилсиландиол, диоксид титана, оксид кадмия, а в качестве неорганического наполнителя дополнительно содержит карбонатный наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: силоксановый каучук СКТВ - 100, карбонатный наполнитель - 30-60, аэросил - 35-50, диоксид титана - 5-20, α,ω-дигидроксидиметилсилоксан - 5-20, дифенилсиландиол - 10-20, оксид кадмия - 5-10, органическая перекись - 1,0-2,5.