Результат интеллектуальной деятельности: Полимерная электроизоляционная композиция пониженной горючести

Изобретение относится к кабельной промышленности, а именно к полимерным композициям на основе пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ) с пониженной горючестью, предназначенным для изоляции внутренних и наружных оболочек проводов и кабелей, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности.

Известна полимерная композиция на основе суспензионного поливинилхлорида с пониженным дымовыделением (патент РФ №2271589, 2006 г.).

Указанная композиция содержит в мас. ч.:

Данная композиция характеризуется невысоким кислородным индексом (КИ 27-29%), не обеспечивает достаточной степени снижения дымообразования при горении (максимальная плотность дыма при горении 180-250), а также характеризуется низким показателем текучести расплава (ПТР). ПТР при температуре 190°С составляет 31-35 г/10 мин,

что создает в расплаве полимера значительные усилия сдвига и приводит к его перегреву в экструдерах и, как следствие, ухудшению физико-механических свойств получаемых изделий.

Известна электроизоляционная композиция (патент РФ № 2402084, 2010 г.), содержащая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, стабилизатор, карбонатный наполнитель, трехокись сурьмы, окись цинка, дифенилолпропан, добавку 1,3,5-трис-(2,3-дибромизопропил)-изоцианурат (FR-930), кальций-цинковый стабилизатор, эпоксидированное соевое масло, хлористый цинк, борную кислоту, полиэтиленовый воск при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Данная электроизоляционная поливинилхлоридная композиция имеет недостаточно высокий кислородный индекс (КИ) 28-30. Кроме того, для переработки данной композиции с высокой степенью наполнения дополнительно требуется введение ряда компонентов (борная кислота, эпоксидированное соевое масло, полиэтиленовый воск), что значительно усложняет состав композиции, не обеспечивает равномерность перемешивания компонентов и ухудшает качество получаемой продукции.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является полимерная электроизоляционная композиция (патент РФ №2321090, 2006 г.). на основе суспензионного поливинилхлорида, характеризующаяся невысокой горючестью и содержащая, мас. ч:

Композиция характеризуется довольно низкой горючестью, однако имеет недостаточно низкий уровень выделения дыма при горении, при этом композиция имеет довольно сложный многокомпонентный состав, что может вызвать технологические трудности при переработке и ухудшить технические свойства получаемой продукции. В качестве антипирена в данной композиции используют тонкодисперсный гидроксид алюминия или гидроксид магния со средним размером частиц не более 5 мкм импортного производства, что приводит к значительному удорожанию композиции. Использование в качестве антипирена трехокиси сурьмы (2-ой класс опасности) значительно увеличивает токсичность композиции.

Целью изобретения является снижение горючести композиции, при сохранении технологических характеристик. В данном предполагаемом изобретении предлагается решение и другой технической задачи - безопасной утилизации гальванического шлама.

Эта цель достигается тем, что полимерная композиция, включающая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, стабилизаторы трехосновный сульфат свинца и стеарат кальция, антипиреновую добавку и пигмент, в качестве антипиреновой добавки содержит тонкоизмельченный гальванический шлам, полученный после реагентной обработки сточных вод гальванического производства.

В данной композиции используется суспензионный поливинилхлорид марки ПВХ-С-7058-М по ГОСТ 14332-78.

В качестве сложноэфирного пластификатора композиция может содержать: диоктилфталат (ДОФ), диизооктилфталат (ДИОФ), диизононилфталат (ДИНФ), диалкилфенилфосфат (ДАФФ), трикрикрезилфосфат (ТКФ), диоктилсебацинат (ДОС) по ГОС Т 8728-88 или их смеси.

В качестве антипиреновой добавки предлагается использовать тонкоизмельченный гальванический шлам, полученный после реагентной обработки сточных вод гальванического производства гидроксидом кальция. В состав гальванического шлама входят гидроксиды металлов: Zn(OH)₂, Ni(OH)₂, Cu(OH)₂, Fe(OH)₃, Са(OH)₂, оксиды CaO, SiO₂. Гальванический шлам перед использованием просушивается при Т=130°С и подвергается тонкому помолу на шаровой мельнице. Полученный продукт имеет степень перетира не более 40 мкм (по ГОСТ 6589-74).

Использование тонкоизмельченного гальванического шлама, содержащего гидроксиды металлов, в качестве антипиреновой добавки предполагает увеличение огнестойкости композиции за счет поглощения большого количества тепла, возможность нейтрализации кислых газов (хлористого водорода, который выделяется при горении поливинилхлорида), что приводит к снижению дымообразования, а также дает возможность удешевить и снизить токсичность композиции (гальванический шлам имеет 3 класс опасности), при этом эксплуатационные характеристики изделий не ухудшаются.

Кроме перечисленных компонентов предлагаемая композиция может содержать другие целевые добавки, например пигмент диоксид титана, концентраты красителей, сажу в количестве 0,5-2 мас. ч. и др.

Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими примерами. 1. В смеситель, нагретый до 90°С, загружают сыпучие компоненты, мас. ч.: суспензионный поливинилхлорид - 100, трехосновный сульфат свинца - 5, стеарат кальция - 1,5, гальванический шлам, полученный после реагентной обработки сточных вод гальванического производства - 5, сажу - 1, перемешивают в течение 3-5 мин, вводят ДОФ - 70, перемешивают в течение 20-25 минут. Полученную смесь охлаждают до комнатной температуры и вальцуют при температуре 155-165°С в течение 4-10 мин. Из вальцованного образца прессуют образцы для испы таний при температуре 160-170°С в течение 3 мин под давлением 120 кгс/см².

2. В смеситель, нагретый до 90°С, загружают сыпучие компоненты, мас.ч.: суспензионный поливинилхлорид - 100, трехосновный сульфат свинца - 7, стеарат кальция - 2, гальванический щлам, полученный после реагентной обработки сточных вод гальванического производства - 15, сажу - 2, перемешивают в течение 3-5 мин, вводят ДОФ - 45, перемешивают в течение 20-25 минут. Полученную смесь охлаждают до комнатной температуры и вальцуют при температуре 155-165°С в течение 4-10 мин. Из вальцованного образца прессуют образцы для испытаний при температуре 160-170°С в течение 3 мин под давлением 120 кгс/см².

3. В смеситель, нагретый до 90°С, загружают сыпучие компоненты, мас. ч.: суспензионный поливинилхлорид - 100, трехосновный сульфат свинца - 6, стеарат кальция - 1, гальванический щлам, полученный после реагентной обработки сточных вод гальванического производства - 10, сажу - 0,5, перемешивают в течение 3-5 мин, вводят ДОФ - 55, перемешивают в течение 20-25 минут. Полученную смесь охлаждают до комнатной температуры и вальцуют при температуре 155-165°С в течение 4-10 мин. Из вальцованного образца прессуют образцы для испытаний при температуре 160-170°С в течение 3 мин под давлением 120 кгс/см²

Характеристики образцов, полученных с использованием известной и предлагаемой композиции, приведены в таблице 1.