огнестойкая полимерная композиция

Классы МПК:C08L11/00 Композиции гомополимеров или сополимеров хлоропрена
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Трибельский Иосиф Александрович (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2006-08-23
публикация патента:

Изобретение относится к огнестойкой полимерной композиции и может быть использовано в шинной и резинотехнической промышленности, в частности в деталях резинокордных оболочек, используемых при ремонте и авариях канализационных трубопроводов, внутризаводских и магистральных нефтепроводов, во время длительного воздействия искр при сварке, пламени и открытого огня при возгораниях. Изготавливают полимерную композицию, включающую хлоропреновый каучук - найрит, серу, альтакс, стеарин, диафен ФП, ацетонанил Р, хлорпарафин, трехокись сурьмы, дибутилфталат, техуглерод П-803, сантогард PVI и комбинацию активных наполнителей, мас.ч. на 100 мас.ч. каучука - оксид цинка - 3-8, оксид магния - 3-10, оксид титана - 15-30 и белую сажу БС-120 - 20-30. Технический результат состоит в повышении огнестойкости к прогоранию участков слоя полимерной композиции при длительном воздействии искр и открытого огня на изделие, эксплуатирующееся под давлением, обеспечении технологической совместимости с полимерными композициями при изготовлении многослойных резинокордных изделий. 4 табл.

Формула изобретения

Огнестойкая полимерная композиция, включающая хлоропреновый каучук-найрит, серу, альтакс, стеарин, диафен ФП, ацетонанил Р, хлорпарафин, трехокись сурьмы, дибутилфталат, сантогард PVI, технический углерод П-803, отличающаяся тем, что дополнительно содержит комбинацию активных наполнителей - оксид цинка, оксид магния, оксид титана, белая сажа БС-120 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

хлоропреновый каучук-найрит 100
сера0,3-0,9
альтакс0,5-1,0
стеарин1,0-4,0
диафен ФП1,0-3,0
ацетонанил Р1,0-3,0
хлорпарафин10,0-15,0
трехокись сурьмы15,0-25,0
дибутилфталат7,0-25,0
сантогард PVI0,1-0,5
технический углерод П-803 20,0-60,0
оксид цинка 3,0-8,0
оксид магния 3,0-10,0
оксид титана 15,0-30,0
белая сажа БС-120 20,0-30,0

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к изделиям резиновой промышленности, в частности к огнестойкой полимерной композиции, применяемой в деталях резинокордных оболочек, используемых при ремонте и авариях канализационных трубопроводов, внутризаводских и магистральных нефтепроводов, во время длительного воздействия искр при сварке, пламени и открытого огня при возгораниях.

Известна полимерная композиция на основе синтетических каучуков (см. а.с. SU №514867, опубл. Бюл. №19 от 25.05.76 г.), содержащая в качестве антипирена 0,5-30,0 вес.ч. хлорбромзамещенных перхлордигомокубанов на 100 вес.ч. каучука.

Недостатком известной композиции является продолжительное тление после прогорания участков полимерной композиции, высокая пластичность, затрудняющая ее хранение и переработку в изделия, высокие значения относительного удлинения для вулканизатов, что неприемлемо для изготовления резинокордных композитов.

Известна также огнестойкая полимерная композиция (см. Н.В. Белозеров "Технология резины", М.: Химия. - 1979 г., стр.245-246), содержащая на 100 мас.ч. хлоропренового каучука 5,0 мас.ч. хлорпарафина и 3,0-5,0 мас.ч. трехокиси сурьмы.

Недостатком этой известной огнестойкой полимерной композиции является невысокая огнестойкость, в результате чего после воздействия огня образуются прогоревшие участки и продолжительное остаточное горение поверхности, что может привести к потере работоспособности изделия, выполненного на основе этой полимерной композиции.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату - прототип - является полимерная композиция для огнезащитной обуви пожарных (см. RU №2001104408/12 от 13.02.2001 г. МКИ А43B 1/10, опубл. Бюл. №14 от 20.05.2003 г.), включающая карбоцепной каучук, вулканизующую систему, наполнитель и антипирен, состоящий из комбинаций хлорпарафина и трехокиси сурьмы, отличающаяся тем, что антипирен дополнительно содержит композицию минерального кремнесодержащего соединения и гидроксида алюминия в соотношении 1:(4÷10) при следующем количестве компонентов в смеси, мас.ч.:

Карбоцепной каучук -100
Вулканизующая система 8-10
Наполнитель 30-50
Хлорпарафин ХП-1100 10-15
Трехокись сурьмы 4-6
Композиция 90-120

Недостатком известного прототипа является невозможность использования полимерной композиции в резинокордном изделии, при эксплуатации которого после длительного воздействия искр и открытого огня, например, при сварочных работах, на поверхности изделия прожигаются различной длины и глубины участки, что может привести к выходу из строя изделия, находящегося под давлением, а также в технологическом процессе при сборке многослойных резинокордных изделий, слои которых содержат различные по составу компоненты и в дальнейшем несовместимые при вулканизации полимерные композиции.

Так, невозможно будет изготовить резинокордную оболочку из-за несовместимости состава компонентов, содержащихся в полимерных композициях покровного слоя и накладываемого сверху огнестойкого слоя из известной полимерной композиции.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, создание состава огнестойкой полимерной композиции, техническим результатом которого будет повышение огнестойкости к прогоранию участков слоя полимерной композиции при длительном воздействии искр и открытого огня на изделие, эксплуатирующееся под давлением, а также обеспечение технологических процессов дублирования, склеивания, сборки и вулканизации с различными по составу полимерными композициями при изготовлении многослойных резинокордных изделий.

Указанный технический результат достигается за счет того, что полимерная композиция, включающая хлоропреновый каучук - наирит, серу, альтакс, стеарин, диафен ФП, ацетонанил Р, дибутилфталат, технический углерод П-803, сантогард PVI, хлорпарафин, трехокись сурьмы, дополнительно содержит комбинацию активных наполнителей: оксид цинка 3,0-8,0 мас.ч., оксид магния 3,0-10,0 мас.ч., оксид титана 15,0-30,0 мас.ч., белую сажу БС-120 20,0-30,0 мас.ч., что обеспечивает достижение необходимого синергического эффекта по повышению огнестойкости при длительном воздействии искр и открытого огня и технологии изготовления резинокордных изделий из различных по составу компонентов полимерных композиций.

При этом Ацетонанил Р - полимеризованный 2,2,4-триметил 1,2-дегидрохинолин - желто-коричневый порошок, с температурой плавления огнестойкая полимерная композиция, патент № 2333226 114°С и Диафен ФП - N-фенил-Nогнестойкая полимерная композиция, патент № 2333226 -изопропил-n-фенилендиамин - коричнево-серый кристаллический порошок, с температурой плавления огнестойкая полимерная композиция, патент № 2333226 70°С являются наиболее эффективными антиозонантами, защищающими резины от теплового и атмосферного старения.

В качестве замедлителя подвулканизации выбран Сантогард PVI - N-циклогексилтиофталимид - порошок светло-серого цвета.

Все компоненты огнестойкой полимерной композиции производятся предприятиями химической промышленности в соответствии с требованиями государственных стандартов.

При введении и увеличении содержания до 40 об.% в полимерной композиции предлагаемой комбинации активных наполнителей уменьшается содержание каучука и создается синергический эффект сочетания огнестойкости и необходимых технологических и механических свойств полимерной композиции, что приводит к увеличению огнестойкости, уменьшению периода самозатухания за счет снижения массы каучука, увеличению объема полимерной композиции и ее теплопроводности, вследствие чего поглощается часть тепловой энергии и замедляется образование горючих газов, увеличивается механическая прочность и твердость при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Хлоропреновый каучук - наирит 100
Сера0,3-0,9
Альтакс0,5-1,0
Стеарин1,0-4,0
Диафен ФП1,0-3,0
Ацетонанил Р1,0-3,0
Хлорпарафин10,0-15,0
Трехокись сурьмы15,0-25,0
Дибутилфталат7,0-25,0
Сантогард PVI0,1-0,5
Технический углерод П-803 20,0-60,0
Оксид цинка 3,0-8,0
Оксид магния 3,0-10,0
Оксид титана 15,0-30,0
Белая сажа БС-120 20,0-30,0

Кроме того, обеспечивается технологическая совместимость при сборке и вулканизации слоя из огнестойкой полимерной композиции со слоями из полимерных композиций, содержащимися в конструкции изготавливаемых изделий.

Огнестойкую полимерную композицию изготавливают стандартным способом в резиносмесителе в две стадии.

Пример

Вначале основные ингредиенты: каучук, стеарин, диафен ФП, ацетонанил Р, белую сажу, оксид магния, оксид титана и трехокись сурьмы вводят в резиносмеситель и перемешивают в течение 2-х минут, затем загружают хлорпарафин, дибутилфталат и технический углерод П-803 и перемешивают в течение 4-х минут. В полученную первую стадию композиции добавляют оксид цинка, серу и альтакс, сантогард PVI перемешивают 1,5 минуты и после изготовления выгружают при температуре 75±5°С.

Для испытаний изготовлены составы контрольной и предлагаемой огнестойкой полимерной композиции, различающиеся количественным соотношением компонентов.

Состав контрольной и предлагаемой огнестойкой полимерной композиции

Таблица 1
ИнгредиентыСодержание мас.ч. на 100 мас.ч. каучука
Контрольная 12 34
Хлоропреновый каучук - наирит100 100100100 100
Сера1,0 0,30,5 0,80,9
Альтакс -1,0 0,80,60,5
Стеарин2,0 1,03,00,6 0,6
Диафен ФП 1,01,02,0 3,02,0
Ацетонанил Р-1,0 2,03,02,0
Дибутилфталат15,0 7,015,0 25,020,0
Сантогард PVI-0,1 0,30,50,5
Хлорпарафин5,0 10,013,015,0 10,0
Трехокись сурьмы 5,015,0 20,025,020,0
Технический углерод П-803 40,020,040,0 60,040,0
Оксид цинка- 3,05,08,0 5,0
Оксид магния -3,06,0 10,07,0
Оксид титана-15,0 25,030,020,0
Белая сажа БС-120 -20,025,0 30,020,0

Для сравнения испытаны контрольная и предлагаемая огнестойкая полимерная композиция.

Результаты испытаний представлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2
ПоказателиПолимерная композиция
Контрольная1 23 4
Пластичность 0,590,410,43 0,450,45
Модуль при 300% удлинении, МПа 4,86,869,09 11,512,7
Условная прочность при растяжении, МПа11,4 13,5413,514,8 12,7
Относительное удлинение при разрыве, %750 680480360 580
Относительная остаточная деформация после разрыва, %30 20711 17
Твердость по Шору, усл. ед. 5561 616562
Эластичность по отскоку, % 394038 3438

Для испытания прочности связи между слоями взята резиновая смесь для покровного слоя следующего состава, мас.ч.:

Каучук СКИ-370,0
Каучук СКД30,0
Сера2,0
Сульфенамид М0,8
Оксид цинка5,0
Стеариновая кислота2,0
Канифоль2,0
Технический углерод К 35430,0
Технический углерод П 51420,0

Результаты испытаний

Таблица 3
 
Показатели Полимерная композиция
Контрольная1 234
Прочность связи между покровным слоем и огнестойким слоем, кН/м5,69,5 9,711,4 10,8

Приведенные в таблицах 2 и 3 данные оценки пластоэластических свойств вулканизатов показывают, что предлагаемая огнестойкая полимерная композиция обеспечивает необходимый комплекс физико-механических показателей и технологическую совместимость с полимерными композициями слоев, входящих в конструкцию деталей.

Огнестойкость определяют по времени горения образца полимерной композиции размером 10,0×2,5×0,2 см.

Образец выдерживают в пламени спиртовой горелки с температурой пламени 900-1000°С и удаляют из него.

Время горения и время тления после выноса образца из пламени горелки определяют секундомером и длину прогоревшего участка линейкой.

Показатели огнестойкости среднее из 10 образцов контрольной и 4-х предлагаемой полимерной композиции приведены в таблице 4.

Таблица 4
ПоказателиПолимерная композиция
Контрольная1 23 4
Время горения, сек 932 43
Время тления, сек102 132
Длина прогоревшего участка, см 1,20,20,2 0,30,3

Использование предлагаемой огнестойкой полимерной композиции в многослойных резинокордных изделиях позволит повысить огнестойкость при длительном воздействии искр и открытого огня и улучшить технологию сборки и вулканизации этих изделий.

Класс C08L11/00 Композиции гомополимеров или сополимеров хлоропрена

способ получения полимерной дисперсии на основе полихлоропрена и установка для получения полимерной дисперсии на основе полихлоропрена -  патент 2529519 (27.09.2014)
композиционный материал для изготовления защитной одежды -  патент 2521043 (27.06.2014)
клеевая композиция -  патент 2479612 (20.04.2013)
клеевая композиция -  патент 2479611 (20.04.2013)
композиционный слоистый резинотканевый защитный материал на основе хлоропренового каучука с барьерным слоем -  патент 2457953 (10.08.2012)
клеевая композиция -  патент 2435816 (10.12.2011)
клеевая композиция -  патент 2435805 (10.12.2011)
клеевая композиция -  патент 2435804 (10.12.2011)
клеевая композиция -  патент 2434031 (20.11.2011)
огнезащитная полимерная композиция -  патент 2425086 (27.07.2011)
Наверх