CC BY
3
УДК 678 : 621.315.616
РАЗРАБОТКА ЭЛАСТОМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ
ТОКОПРОВОДЯЩИХ ЖИЛ
*
В. Р. Пен, С. И. Левченко
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: [email protected]
В работе исследованы различные вулканизующие системы и наполнители для производства электроизоляционных композиций на основе этилен-пропиленовых каучуков
Ключевые слова: изоляция токопроводящих жил, этилен-пропиленовые каучуки, вулканизующая группа, наполнители, теплостойкость
DEVELOPMENT OF ELASTOMER COMPOSITIONS FOR INSULATION
OF CONDUCTING CORE
V. R. Pen, S. I. Levchenko*
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation * Е-mail: [email protected]
The paper studies various vulcanizing systems and fillers for the production of electrical insulating compositions based on ethylene-propylene rubbers
Keywords: conductor insulation, ethylene-propylene rubbers, vulcanizing group, fillers, heat resistance
Развитие современных средств связи, транспорта, энергоснабжения техники неразрывно связано с выпуском кабельной продукции. Эксплуатационные параметры силовых кабелей во многом определяются изоляцией токопроводящих жил. Поэтому электротехническая промышленность уделяет большой внимание как подбору материалов изоляции из имеющихся, так и разработке новых составов.
Наряду с пластиком, силовые кабели с резиновой изоляцией получили особое применение в промышленности. Основным преимуществом таких кабелей является возможность допускать малые радиусы изгибов при эксплуатации. Температурные пределы практического использования кабельных резин во многом определяются их стойкостью к различным видам старения, в том числе и к действию высоких температур [1, 2].
В качестве изолирующих материалов для токопроводящих жил известны резины на основе этиленпропиленовых каучуков. Этиленпропиленовая резина как материал хорошо пригодна для использования в качестве изоляции жил кабеля с рабочим напряжением вплоть до 35 кВ. Обращение к ней обеспечивает кабельному изделию хорошую гибкость. химическая стабильность материала, высокой стойкостью по отношению к кислороду, озону и УФ-излучению, повышенной температуре, позволяет гарантировать по меньшей мере 5-летий срок эксплуатации даже в тяжелых условиях промышленного предприятия, туннелях метрополитена, строительных площадок и объектов горнодобывающей промышленности [3, 4].
Секция «Перспективные материалы и технологии»
Расширение температурных режимов эксплуатации резин на основе этиленпропиленовых каучуков возможно за счет повышения термостойкости эластомерных материалов путем создания теплостойкой пространственной структуры вулканизата и введения различных активных добавок и наполнителей [5, 6].
Целью работы являлось разработка эластомерных композиций для изоляции токоведущих жил. С учетом того, что этилен - пропиленовые каучуки обладают комплексом необходимых свойств и относятся к числу наименее дорогих каучуков специального назначения, проведено исследование различных по составу резин типа РТЭПИ-1 на диэлектрические, физико-механические свойства, а также на стойкость к термическому старению. Изучаемые композиции включали различные соотношения вулканизующих агентов и наполнителей, а также стабилизаторы, пластификаторы, красители, ингибиторы. В качестве вулканизующих систем изучены наиболее распространенные для кабельной изоляции -серная, перекисная (пероксимон Р-40), а также хиноидная - хиноловый эфир п-бензохинондиоксима (ЭХ-1), как самостоятельно, так и взятые в различных комбинациях и соотношениях.
Технологические и технические свойства резиновых смесей, изготовленных на лабораторных вальцах при температуре 70 0С, и резин оценивали стандартными методами (ГОСТ 23016-78, ГОСТ 263-75, ГОСТ 69-50, ГОСТ 270-75). Результаты проведенных исследований приведены в табл. 1.
Таблица 1
Технологические и технические свойства изоляционных резин_
Компоненты резиновой смеси
Вулканизующая Сера+ Пероксимон Хиноловый Хиноловый эфир
группа пероксимон Б-40 Б-40 эфир+ пероксимон Б-40
Наполнитель Мел+ Каолин+ Пылевидный Мел+
микротальк пылевидный кварц кварц белая сажа БС-50
Показатели резиновых смесей и резин
Пластичность по
Карреру: -исходная 0,53 0,49 0,46 0,51
-после прогрева при
100 оС в течении
30 минут 0,57 0,54 0,50 0,56
50 минут 0,59 0,58 0,54 0,59
Условная прочность
при растяжении, МПа 4,0 4,8 6,2 6,8
Относительное
удлинение при разрыве, % 550 510 500 520
Снижение показателя после термического старения, 168 часов:
при 125 оС :
-прочности, % 19 10 8 4
-относительного
удлинения, % 30 20 16 8
при 135 оС :
-прочности, % 14 12 7 6
-относительного
удлинения, % 33 16 8 7
В работе были также проведены исследования по влиянию типа наполнителя на свойства резиновых смесей и резин. В качестве наполнителей применяли пылевидный кварц, мел, белую сажу, каолин, микротальк, взятые в различных количествах. Анализ полученных результатов показал, что резина, содержащая в качестве наполнителей белую сажу и пылевидный кварц, обладает более высокими показателями устойчивости к термическому старению по прочности и относительному удлинению, без снижения электроизоляционных свойств изучаемых резин, которые находились в пределах требуемых нормативных показателей.
Выбраны наиболее эффективной системы вулканизации и наполнения для электроизоляционных резин, Методом ортогонального композиционного планирования по двум переменным проведена работа по оптимизации соотношения компонентов в рецептурах изоляционных резин.
На основе полученных данных, можно сделать вывод, что применение исследуемых наполнителей, перекисных и хиноидных вулканизующих агентов в композициях из этиленпропиленовых каучуков при создании электроизоляционных резин позволяет получить материалы с хорошим набором специальных характеристик. Использование результатов приведенного исследования позволит расширить возможности их применения в кабельной промышленности, повысить надежность эксплуатации и срок службы кабелей с теплостойкой изоляцией за счет повышения прочности и диэлектрических характеристик изоляционных покрытий.
Библиографические ссылки
1. Глупушкин П. М., Саакян А. Е., Щербаков Д. П. Кабельные резины. М. : Энергия, 1986. 356 с.
2. Григорьян А. Г., Дикерман Д. Н., Пешков И. Б. Технология производства кабелей и проводов с применением пластмасс и резин / Под ред. И. Б. Пешкова: Учебн. пособие для вузов. М. : Машиностроение, 2011. 368 с.,
3. Григорьян А. Г., Дикерман Д. Н. Технология производства кабелей и проводов с применением пластмасс и резин. М. : Машиностроение, 2010. 307 с.
4. Кабели с изоляцией из этиленпропиленовой резины // Мир современных материалов [Электронный ресурс]. М., 2014. URL: http://worldofmaterials.ru/spravochnik/primenenie/28-silovye-kabeli/65-kabelis-izolyatsiej-izetilenpropilenovoj-reziny. 1.04.2015.
5. Жданов Ю. С., Попов О. А. Применение этиленпропиленовых резин в кабельной технике / Ю. С. Жданов, О. А. Попов // Вестник ПНИПУ. 2014. № 10. С. 70-79.
6. Генкина Ю. М. Этилен-пропиленовые каучуки KELTAN - новые технологии, отвечающие современным требованиям // Каучук и резина. 2010. № 2. С. 8-11.
© Пен В. Р., Левченко С. И., 2022
