Введение 8
1. Литературный обзор 10
1.1. Полимерные материалы силовых кабелей 10
1.1.1. Поливинилхлоридный пластикат 11
1.1.2. Конструкция силовых кабелей 17
1.2. Процесс горения полимерных материалов 20
1.2.1. Горение поливинилхлорида 22
1.2.2. Дымообразование при горении ПВХ 23
1.3. Действие антипиренов 25
1.3.1 Галогеносодержащие антипирены 25
1.3.2 Фосфорсодержащие антипирены 28
1.3.3 Неорганические соединения 29
1.3.4. Микрокапсулированные антипирены 33
1.3.5 Интумесцентные системы 35
1.4. Методы испытания показателей пожаробезопасности материалов оболочек 37
1.4.1. Метод кислородного индекса 37
1.4.2. Метод дымообразования 39
1.4.3. Определение величины карбонизированного остатка 40
2 Повышение пожаробезопасности силовых кабелей 41
2.1. Исследование влияния гидроксидов металлов на свойства ПВХ - пластикатов 43
2.2. Исследование влияния смесей различных антипиренов на свойства ПВХ - пластикатов
повышенной пожаробезопасности 45
2.3. Модификация рецептур негорючести ПВХ-пластиката для кабельной изоляции,
оболочки и заполнения 49
2.4. Конструкции исследуемых кабелей 52
2.5. Результаты испытаний 52
3. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 56
4. Социальная ответственность 79
Заключение 99
Список использованных источников 100
Приложение А 105
Надежность работы электротехнических устройств зависит во многом от надежности кабельных изделий (КИ). Электрическая изоляция и защитные покровы кабелей выполняются в основном из органических полимерных композиций на основе поливинилхлорида (ПВХ), полиэтилена (ПЭ) и др. Кабели и провода по главным характеристикам, определяющим пожарную опасность, занимают первое место среди электротехнических изделий. Кабельные изделия являются причиной пожаров, а так же при прокладке в зданий и сооружений туннелях и коммуникациях быстро распространяют пламя, и способствуют распространению пожара на большие расстояния. В связи с этим, производство пожаробезопасных кабелей является предельно актуальной задачей.
Одним из самых распространенных материалов, применяющихся в качестве изоляции и оболочки КИ на среднее и низкое напряжение, является ПВХ-пластикат. По параметрам, характеризующим пожароопасность полимерных материалов, ПВХ композиции для кабелей «нг» отличаются более высокими значениями кислородного индекса, низкими значениями параметра дымообразования, выделения хлористого водорода и пониженной токсичностью продуктов горения по сравнению с ПВХ композициями для кабелей общепромышленного исполнения.
На основе обзора отечественной и зарубежной литературы видно, что на сегодняшний день имеется большой объем информации, посвященной снижению горючести полимерных материалов. в качестве антипиренов и наполнителей предложены органические и неорганические соединения, однако задача обеспечения необходимого комплекса свойств ПВХ пластикатов пониженной пожароопасности полностью не решена. Высокая степень наполнения ПВХ композиций (60% и выше) затрудняет получение материалов, отвечающих современным требованиям по технологичным и эксплуатационным характеристикам.
В этой связи, модификация рецептур кабельных пластикатов пониженной пожароопасности, с изучением влияния компонентов на эксплуатационные свойства ПВХ пластикатов, является научно и практически значимой задачей.
Целью работы является модификация кабельных ПВХ пластикатов повышенной пожаробезопасности, c учетом их эксплуатационных свойств.
В работе поставлены следующие задачи:
Изучение изменения механических и термоокислительных свойств кабельных ПВХ-пластикатов, при использовании неорганических антипиренов, воздействующих на процессы горения.
Оценка совместного воздействия дисперсных антипиренов на снижение горючести ПВХ-пластикатов.
Модификация ПВХ-пластиката. Разработка рецептур.
Испытания силовых кабелей на нераспространение горения с изоляцией и оболочкой из модифицированного ПВХ-пластиката.
Рассмотрение альтернативных способов повышения пожаробезопасности силовых кабелей.
Научная новизна работы заключается в том, что использование в ПВХ- пластикатах тройной смеси гидроксидов магния, алюминия и бората цинка с трехокисью сурьмы при соотношении в массовых долях 50:50:22, наблюдается синергический эффект, что приводит к возрастанию кислородного индекса, снижению дымообразования и выделения хлористого водорода.
Практическая значимость работы заключается в том, что определены количественные соотношения антипиренов с различными механизмами действия.
Апробация работы. Проведены натурные испытания конструкции, на основе модифицированного ПВХ-пластиката.
По результатам проведенного исследования можно сформулировать следующие выводы.
Выявлено, что при совместном использовании в качестве антипиренов гидроксидов алюминия и магния, оксида сурьмы и бората цинка значительно повышается кислородный индекс поливинилхлоридного пластиката При этом антипирены действуя по различным механизмам и проявляя синергический эффект оказывают комплексное воздействие на снижение горючести поливинилхлоридного пластиката.
Определены количественные соотношения антипиренов с различными механизмами действия, обеспечивающие высокое значение кислородного индекса для поливинилхлоридного пластиката. Использование в ПВХ- пластикатах смеси гидроксидов алюминия, магния бората цинка и трехокись сурьмы при соотношении 50:50:22 обеспечивается повышение значения КИ=30, снижение дымообразования и выделения хлористого водорода.
Проведенные натурные испытания конструкции на основе модифицированного ПВХ-пластиката подтверждают полученные результаты.
Получение материала с более высоким кислородным индексом для кабельной промышленности затруднено в связи с тем, что увеличение объемного содержание антипирена в оболочке приводит к уменьшению его относительного удлинения, поэтому необходимо рассматривать другие альтернативные пути повышения негорючести материалов. К которым в частности относится интумесцентные системы и микрокапсуилирование. С моей точки зрения микрокапсулированные системы имеют наибольший потенциал для применения в кабельной промышленности, в связи с тем, что они обладают большей технологичностью по сравнению с карбонизированной системой.
