Вся РоссияКомпании
здесь будут опции для поиска

Резиновая изоляция


В состав резиновых смесей входят каучуки, вулканизирующие вещества, ускорители вулканизации, наполнители, мягчители, противостарители, красители и другие специальные материалы. Основой резиновой смеси являются каучуки, которые в зависимости от происхождения разделяют на натуральные и синтетические. Из натуральных каучуков в кабельной промышленности применяют смокедшитс, получаемый из млечного сока (латекса) бразильской гевеи, произрастающей в странах с тропическим климатом.

Наличие двойных связей в молекуле каучука обусловливает его повышенную химическую активность к действию кислорода, озона, серы, галоидов и других химически активных веществ. Благодаря двойным связям с помощью серы и других веществ осуществляется вулканизация резиновой смеси, во время которой происходит сшивание линейных цепей молекул каучука и образование пространственной структуры. Плотность натуральных каучуков 0,91-0,93 г/см 3 ; температура стеклования-70° С, ρ V = 5-10 15 ом∙см; ε = 2,2; при 50 гц tg δ = 6,6∙10 33 и E пр = 45 кв/мм.

Резины на основе НК имеют высокую механическую прочность, мало изменяющуюся в зависимости от температуры, и сохраняют эластичность до -55° С, обладают хорошей клейкостью, малой усадкой и высокой термопластичностью. Однако эти резины имеют плохую сопротивляемость тепловому старению, быстро разрушаются под действием кислорода и озона, горючи и легко растворимы в ряде растворителей.

Синтетические бутадиеновые каучуки (марка СКВ) являются продуктом полимеризации бутадиена, получаемого из этилового спирта в присутствии натрия. В бесстержневых каучуках катализатор вводят в виде пасты, а в стержневых каучуках - в виде стержней из натрия. Кабельная промышленность применяет каучуки только бесстержневые рафинированные (обработанные на вальцах при зазоре 0,10-0,16 мм) марок СКБрд-30, СКБрд-35, СКБрд-40 и СКБМ-50. Последний обладает повышенной морозостойкостью по сравнению с каучука-ми СКВ. Цифровые обозначения в марке каучука являются верхним пределом пластичности по Карреру, умноженному на 100. Основные свойства синтетических каучуков для изоляционных резин приведены в табл. 8-5. Резины на основе СКБ с неактивными наполнителями (мел, тальк и т. п.) имеют низкие физико-химические свойства, но по тепловому старению значительно превосходят резины на основе НК. Новый тип каучука СКД, имеющий регулярную структуру, обладает более высокими свойствами, чем резины на основе СКБ.

Таблица 8-5

Основные свойства синтетических каучуков для изоляционных резин

Наименования свойств

Марки каучуков

СКБ

СКБМ

СКС-30

СКМС-10

Бутил-каучук

Плотность, г/мм 3 ......................

Удельная теплоемкость, дж/(кг-град)............................

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м-град)…………...

Температура стеклования, о С..............................................

ρ V , ом-см..................................

ε ……………………. ..............

tg δ при 50 гц...........................

Электрическая прочность, кв/мм........................................

0,90-0,92

1920

2,45∙10 -4

 

-48

2∙10 15

2,1

27∙10 -4

40

0,90-0,92

1930 2,46∙10 -4

 

-70

2∙10 15

2,1

27∙10 -4

40

0,944

1950

2,82∙10 -4

 

-50

0,77∙10 15

2,5

75∙10 -4

32

0,925

1970

2,75∙10 -4

 

-75

0,6∙10 15

2,6

85∙10 -4

--

0,91

1880

 

 

-57

5∙10 15

2,18

6∙10 -4

28

Бутадиен-стирольные и бутадиен-метилстирольные каучуки являются продуктом совместной полимеризации бутадиена со стиролом и метилстиролом. В каучуках марок СКС-30, СКС-ЗОА, СКМС-Ю, CKMC-30, СКС-30, АРМ-15 и СКС-30 АРКМ цифра означает количество стирола или метилстирола в-100 массовых частях полимера. Каучук СКС-ЗОА обладает большей механической прочностью по сравнению с каучуком СКС-30. Каучук СКС-30 АРМ-15 содержит 15% минерального масла (автол), а СКС-30 АРКМ - 30% маслоканифольного состава. Основные свойства этих каучуков приведены в табл. 8-5. Резиновые смеси на основе бутадиен-метил стирольных каучуков обладают значительно большей усадкой, чем смеси на основе СКС, достаточно стойки к действию крепких и слабых кислот и щелочей, спиртов, эфиров и кетонов, но набухают в бензине, бензоле и минеральных маслах.

Бутилкаучук является продуктом совместной полимеризации изобутилена с небольшим количеством изопрена в присутствии хлористого аммония или фтористого бора. В зависимости от относительной молекулярной массы бутилкаучук изготовляется трех основных марок: А (40 000-45000), Б (35000-39 000) и В (30 000-34 000) с не предельностями 0,8-1,0 и 1,5-1,7% молярных. С увеличением относительной молекулярной массы каучука увеличивается его предел прочности и улучшаются другие свойства резины. Для изоляции высоковольтных кабелей применяется бутилкаучук с не предельностью 0,8-1,0% молярных, а для изоляция низковольтных кабелей и проводов нагревостойкостью до + 90° С- с не предельностью 1,5-1,7% молярных. Бутил-каучук обладает наименьшей газопроницаемостью и наибольшей влагостойкостью из всех применяемых каучуков. Основные свойства бутилкаучука приведены в табл. 8-5. Вулканизация резин на основе бутилкаучука производится серой в присутствии органических ускорителей (тиурам, альтакс, цимат и др.). Без сернистая вулканизация этих смесей осуществляется с помощью парахинондиоксима в присутствии неорганических перекисей свинца и марганца или с помощью феноло-формальдегидных смол с добавкой полихлоротренового каучука или хлорсульфированного. полиэтилена. Резины на основе бутилкаучука обладают высоким сопротивлением тепловому старению, устойчивы к действию озона, влаги, кислот и щелочей, а также имеют высокие электроизоляционные свойства в широком интервале температур. Зависимости ρ V , tg δ и электрической прочности от времени увлажнения при 20° С для резин на основе бутилкаучука, СКБ, НК и СКС-ЗО приведены на рис. 8-8 - 8-10.

B качестве вулканизирующих веществ резины применяют серу и тиурам (тетраметилтиурамдисульфид). Рабочая температура токопроводящих жил кабелей и проводов с изоляцией из бессернистых резин составляет 65-75° С. Ускорители вулканизации позволяют значительно сократить процесс вулканизации резиновой изоляции и повысить ее физико-механические свойства. В качестве ускорителей вулканизации резин серой (от 1,6 до 3,5%) применяют каптакс (меркептобензотиазол), альтакс (дибензотиозолсульфид), цимат (диметилдитио карбамат цинка), ДФГ (дн-фенилгуанидин). Содержание ускорителей в резине выбирают от 0,1 до 1,7%. Для ускорения вулканизации резины тиурамом (содержание 3-4 %) применяют цимат (1,25-1,5% на каучук) и феноло-формальдегидную смолу № 18. Активаторы вулканизации (окиси цинка, кальция, магния и другие окислы двухвалентных металлов) образуют с ускорителями растворимые в каучуке соли и тем самым повышают активность ускорителей. Наиболее активное действие окислы металлов оказывают на каучук в присутствии стеариновой кислоты (1-2%), которая, соединяясь с окислами металлов, образуют стеараты, легко вступающие в реакцию с органическими ускорителями.

Рис. 8-8. Зависимость удельного объемного сопротивления изоляционных резин от времени увлажнения при 20° С.

Резины на основе: 1 - бутилкаучука; 2 - СКВ; 3 -- НК; 4 - СКС-ЗО.

Рис. 8-9. Зависимость tg δ изоляционных резин от времени увлажнения при 20° С.

Резины на основе: 1 - бутилкаучука; 2-СКБ; 3 - НК; 4 - СКС-ЗО.

Рис. 8-10. Зависимость пробивной напряженности изоляционных резин от времени увлажнения при 20° С.

Резины на основе: 1 - бутилкаучука; 2-СКВ; 3-НК: 4-CRC-30.

В целях улучшения технологических свойств резиновых смесей, уменьшения усадки и снижения их стоимости применяют наполнители. К активным наполнителям изоляционных резин, повышающим физико-механические свойства резин, относят углекислый магний, окись цинка и каолин. К неактивным наполнителям относят мел молотый, мел химический осажденный и тальк. Наивысшие электрические свойства резин получают при применении в качестве наполнителя талька.

Таблица 8-6

Физико-механические и электроизоляционные свойства изоляционных резин по ГОСТ 2068

Наименования свойств

Типы резин

РТИ-0

РТИ-1

РТИ-2

РНИ

Содержание каучука, % . . Предел прочности при разрыве не менее, н/см 2 . . Относительное удлинение при разрыве не менее, °/о Коэффициент старения:

по пределу прочности (ki) не менее .... по относительному удлинению (fe 2 ) не менее . ру не менее, ом-см ....

е не более ........

tgS не более.......

Электрическая прочность не менее, кв/мм......

       

Мягчители облегчают распределение наполнителей в резиновых смесях, улучшают технологические свойства и (придают продукции глянцевую поверхность. В качестве мягчителей применяются минеральные продукты (мазут, гудрон, парафин, петролатум, церезин, вазелин, битумы, каменноугольные смолы) растительные (льняное масло, канифоль), животные жиры (стеариновая кислота, олеиновая кислота и др.) и синтетические (дибутилфталат, трикрезилфосфат, глифталевые и другие конденсационные смолы).

Физические противостарители (парафин, церезин и другие воски) выступают на поверхность резины, образуя пленку, защищают ее от действия кислорода и озона воздуха. Химический противостаритель неозон Д (фенил - нафтиламин) реагирует с кислородом, попадающим в резину вместе с воздухом, и тем самым замедляет реакцию ее окисления. Для расцветки отдельных изолированных жил в резину вводят красители - лак бордо, лак рубиновый, пигмент голубой фтало-цианиновый, пигмент оранжевый Ж, вулкан оранжевый, пигмент зеленый фталоцианиновый, ганзу желтую и др. Для получения белого цвета резины в нее добавляют цинковые или титановые белила, для получения черного цвета - сажу.

Действующим ГОСТ 2068-81 "Резины для электрических кабелей, проводов и шнуров" предусматриваются четыре типа изоляционных резин: РТИ-0, РТИ-1, РТИ-2 и РНИ, различающиеся содержанием каучука (табл. 8-6).

Испытание резин на тепловое старение производится при температуре 120° С в течение 4 суток. Рекомендацией МЭК предусматривается испытание резины при температуре 70°С в течение 10 суток.


к содержанию