трудногорючая полимерная композиция для производства изделий методом экструзии, литья под давлением, прессованием

Классы МПК:C09K21/14 высокомолекулярные материалы
C08L23/06 полиэтен
C08L23/08 сополимеры этена
C08L83/04 полисилоксаны
C08K3/22 металлов
C09C3/12 обработка кремнийорганическими соединениями
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Общество с ограниченной ответственностью "Ул. Полимер Композит" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-03-10
публикация патента:

Изобретение относится к самозатухающим полимерным композициям на основе полиэтилена высокого давления и может быть использовано для производства изделий, в частности, методами экструзии, литья под давлением, прессованием. Композиция включает полиэтилен высокого давления, декабромдифенилоксид, малеиновый ангидрид, а также в состав дополнительно введены сополимер этилена и винилацетата, трехокись сурьмы, гидроксид магния, модифицированный органосиланами, и модификатор пластмасс Пента® -1006. Сочетание компонентов в определенном соотношении обеспечивает повышение термостойкости полимерной композиции для производства изделий методами экструзии, литья под давлением, прессованием при сохранении ее соответствия категории стойкости к горению ПВ-0 (ГОСТ 28157-89). 2 табл., 5 пр.

Формула изобретения

Трудногорючая полимерная композиция для производства изделий методами экструзии, литья под давлением, прессованием, включающая полиэтилен высокого давления, декабромдифенилоксид, малеиновый ангидрид, отличающаяся тем, что композиция дополнительно содержит сополимер этилена и винилацетата, трехокись сурьмы, гидроксид магния, модифицированный органосиланами, и модификатор пластмасс Пента®-1006 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Полиэтилен высокого давления 20-30
Декабромдифенилоксид 6-15
Малеиновый ангидрид 2-5
Сополимер этилена и винилацетата 5-15
Трехокись сурьмы2-5
Гидроксид магния, модифицированный трудногорючая полимерная композиция для производства изделий   методом экструзии, литья под давлением, прессованием, патент № 2460756
органосиланами 40-50
Модификатор пластмасс Пента®-1006 1-3

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к самозатухающим полимерным композициям на основе полиэтилена высокого давления и может быть использовано для производства изделий, в частности, методами экструзии, литья под давлением, прессованием.

Природа большинства полимерных материалов такова, что их невозможно сделать полностью негорючими, в то же время ужесточаются требования пожарной безопасности во многих областях применения полимерных материалов: строительство, транспорт, бытовая техника, электроника. Для снижения способности полимерных материалов к возгоранию и поддержанию горения применяют добавки, затрудняющие воспламенение и снижающие скорость распространения пламени - антипирены, наиболее распространенными из которых являются галогенсодержащие добавки и гидроксиды металлов.

Галогенсодержащие добавки относятся к основным или первичным замедлителям горения. О количестве вводимых добавок судят по процентному содержанию галогена в полимере. Минимальное содержание брома, необходимое для снижения горючести полиэтилена до самозатухания должно быть 20%. Однако данная концентрация галогена в полимерном материале не является надежной гарантией эффективного снижения его горючести и повышения огнестойкости. [1]

Галогенсодержащие соединения (бромсодержащие замедлители горения в два раза эффективнее хлорсодержащих) являются эффективными замедлителями горения полимерных материалов, но высокое содержание галогена в материале стимулирует термоокислительную деструкцию материала. За счет высоких скоростей выделения галогенсодержащих частиц на поверхности материала образуются поры и трещины, а в газовую фазу выделяется много дыма и токсичных продуктов высокой плотности.

Применение гидроксидов металлов постоянно возрастает, это обусловлено их невысокой стоимостью по сравнению с системами на основе галогенов. Неорганические гидроксиды легки в обращении и нетоксичны.

Для обеспечения у полимерных композиций категории стойкости к горению ПВ-0 процентное содержание гидроксидов металлов должно составлять до 70%. [2] Однако такое высокое процентное содержание гидроксидов металлов приводит к снижению физико-механических характеристик изделия, повышению вязкости при переработке, что затрудняет применение таких композиций при экструзионном методе переработки.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому эффекту является материал биозащиты от нейтронов, включающий полиэтилен (100), аморфный бор (3-5), гидроокись алюминия (70-100), бромсодержащее ароматическое соединение - декабромдифенилоксид (10-20), поливиниловый спирт (1-2), малеиновый ангидрид (1-2) [3]. Данный материал соответствует требованиям ГОСТ 28157-89 в части стойкости к горению ПВ-0, однако он не может перерабатываться методом экструзии. Применяемая в данной композиции гидроокись алюминия имеет низкую термостойкость (до 190°С), при более высоких температурах она разлагается с выделением большого количества воды (на практике частичное разложение происходит уже при температуре от 140°С). В связи с этим указанная композиция может перерабатываться только прессованием и литьем под давлением.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение термостойкости полимерной композиции для производства изделий методами экструзии, литья под давлением, прессованием при сохранении ее соответствия категории стойкости к горению ПВ-0 (по ГОСТ 28157-89).

Указанный результат достигается тем, что в трудногорючей полимерной композиции для производства изделий методами экструзии, литья под давлением, прессованием, включающей полиэтилен высокого давления, декабромдифенилоксид с трехокисью сурьмы, малеиновый ангидрид, дополнительно содержится сополимер этилена и винилацетата, гидроксид магния, модифицированный органосиланами и модификатор пластмасс Пента® -1006 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Полиэтилен высокого давления 20-30
Декабромдифенилоксид 6-15
Малеиновый ангидрид 2-5
Сополимер этилена и винилацетата 5-15
Трехокись сурьмы2-5
Гидроксид магния, модифицированный трудногорючая полимерная композиция для производства изделий   методом экструзии, литья под давлением, прессованием, патент № 2460756
органосиланами 40-50
Модификатор пластмасс Пента®-1006 1-3

Используемый в заявленной композиции гидроксид магния, модифицированный органосиланами (например, гидроксид магния, модифицированный винилсиланами), имеет более высокую термостойкость (может перерабатываться при температуре расплава до 200°С), чем гидроксид алюминия.

Наличие в составе малеинового ангидрида повышает механические и прочностные характеристики полимерной композиции, облегчает дисперсию, регулирует вязкостные свойства. Наличие в композиции модификатора пластмасс Пента®-1006 (композиции на основе полиорганосилоксана, производства компании «Пента» по ТУ 2257-204-40245042-2007 http://www.penta-91.ru/p1006.htm) придает композиции дополнительную эластичность, а в сочетании с гидроксидом магния приводит к синергетическому эффекту при создании трудногорючих композиций, позволяет ввести в композицию большее количество наполнителя, уменьшает нагрузки на оборудование при переработке композиции. Вместо модификатора пластмасс Пента ®-1006 может быть использована иная аналогичная композиция других производителей.

Декабромдифенилоксид снижает температуру горения за счет протекания сложного комплекса радикальных реакций с участием трехокиси сурьмы - синергиста бромсодержащих антипиренов. Сама по себе трехокись сурьмы не задерживает горения, так как плавится при температурах выше температур плавления большинства полимеров. Однако в смеси с галогенсодержащими соединениями образует галогениды и оксигалогениды сурьмы, которые при температуре воспламенения находятся в газообразном состоянии и разбавляют горючие газы. Таким образом, заявленное сочетание компонентов обеспечивает новый технический эффект.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Примеры 1-5. Гранулированные компоненты загружают в агрегат для усреднения, а затем в экструзионную линию, где при помощи дозаторов в расплав подаются порошкообразные компоненты. Температура расплава в экструдере 198-200°С. Используют двухшнековый экструдер. Готовый продукт представляет собой композицию с равномерным распределением ингредиентов по объему материала. Полученный гранулят композиции перерабатывают в изделия методом экструзии, литья под давлением или прессованием на соответствующем технологическом оборудовании.

Составы трудногорючих полимерных композиций в таблице 1.

Показатели свойств трудногорючих полимерных композиций оценивали по стандартным методикам. Огнестойкость (устойчивость к горению) определяли по ГОСТ 28157-89, который соответствует международному стандарту UL-94. Стандарты ГОСТ 28157-89 и UL-94 имеют три шкалы горючести материалов: ПВ-0 (V-0), ПВ-1 (V-1), ПВ-2 (V-2). Материалы, отнесенные к ПВ-0, должны удовлетворять следующим требованиям:

- время горения не должно превышать 10 с после каждого приложения пламени;

- суммарное время горения серии из пяти образцов после двукратного приложения пламени не должно превышать 50 с;

- ни один из образцов не должен гореть или тлеть до зажима;

- гигроскопическая хирургическая вата, находящаяся на расстоянии 300 мм под образцом, не должна воспламеняться падающими частицами вещества;

- ни один образец не должен гореть и тлеть более 30 с после второго удаления пламени.

Результаты испытаний заявленной трудногорючей полимерной композиции представлены в таблице 2

Как следует из данных табл.2, заявленные составы трудногорючей полимерной композиции (составы 1-5) по горючести не уступают прототипу, но могут перерабатываться методом экструзии.

Таблица 1
Составы композиций
При

мер
Полиэтилен высокого давления Декабром - дифенил-оксид Малеиновый ангидрид Сополимер этилена и винилацетата Трехокись сурьмы Гидроксид магния, модифицированный органосиланами Модификатор пластмасс Пента®-1006
1 2815 110 540 1
2 26 152 105 402
3 2512 210 445 2
4 22 93 103 503
5 1911 310 450 3

Таблица 2
Результаты испытаний
ПримерВремя горения (t1, c) Время горения(t2, С) Время тления (t, c) Суммарное время горения (t, c) Суммарное время горения и тления (t, c) Сгорание до зажима (+/-) Горящие частицы (+/-)
11 00 01 --
2 00 00 0- -
3 1 00 11 --
4 00 00 0- -
5 0 00 00 --

Источники информации

1. Кодолов В.И. Замедлители горения полимерных материалов. М.: Химия, 1980.

2. Узденский В.Б. Трудногорючие полимерные материалы. Пластикс, 2003, № 2.

3. Патент РФ на изобретение № 2008730 (Климанова Р.С., Сеземова В.И., Русакова М.В., Васильев Г.А., Орлов Ю.В.), 30.01.1992, «Материал биозащиты от нейтронов».

Класс C09K21/14 высокомолекулярные материалы

композиция на основе жидкого низкомолекулярного силоксанового каучука для покрытия огнестойкого защитного материала -  патент 2529227 (27.09.2014)
огнестойкий декоративно-отделочный материал и способ его получения -  патент 2523330 (20.07.2014)
огнезащитная композиция по кабелю "кл-1" -  патент 2516127 (20.05.2014)
композиция на основе жидкого силоксанового каучука для покрытия текстильного материала -  патент 2512342 (10.04.2014)
огнестойкая полиметилметакрилатная формовочная масса -  патент 2503693 (10.01.2014)
связующее для стеклопластика и пултрузионный профиль из стеклопластика -  патент 2502602 (27.12.2013)
свободная от галогенов огнестойкая композиция термопластичного полиуретана -  патент 2494138 (27.09.2013)
огнезащитная композиция холодного отверждения для покрытий и способ ее получения -  патент 2492201 (10.09.2013)
огнестойкий полимерный композиционный материал и способ его получения -  патент 2491318 (27.08.2013)
огнестойкий нанокомпозит и способ его получения -  патент 2491317 (27.08.2013)

Класс C08L23/06 полиэтен

способ изготовления изделий из гранулированных полимерных материалов (варианты) -  патент 2527049 (27.08.2014)
напольное или настенное покрытие -  патент 2524310 (27.07.2014)
огнестойкая резиновая смесь -  патент 2522627 (20.07.2014)
полимерная композиция и способ получения пластмассовых бутылок в двухстадийном процессе инжекционно-раздувного формования -  патент 2520564 (27.06.2014)
ударопрочная композиция полиэтилена низкой плотности (lldpe) и изготовленные из нее пленки -  патент 2517166 (27.05.2014)
полимерная композиция, стойкая к воздействию ионизирующего излучения. -  патент 2515616 (20.05.2014)
полимерная композиция, стойкая к воздействию ионизирующего излучения. -  патент 2515558 (10.05.2014)
полимерная композиция, стойкая к воздействию ионизирующего излучения. -  патент 2515135 (10.05.2014)
способ изготовления резинополимерных изделий -  патент 2513855 (20.04.2014)
полиэтилен, имеющий повышенную скорость кристаллизации и улучшенное сопротивление растрескиванию под действием окружающей среды -  патент 2513703 (20.04.2014)

Класс C08L23/08 сополимеры этена

термоклей на основе сополимеров олефин/ -олефин, полученных на металлоценовых катализаторах -  патент 2528665 (20.09.2014)
напольное или настенное покрытие -  патент 2524310 (27.07.2014)
изоляционное покрытие металлической проволоки -  патент 2524232 (27.07.2014)
ударопрочная композиция полиэтилена низкой плотности (lldpe) и изготовленные из нее пленки -  патент 2517166 (27.05.2014)
полимерная композиция для сшитых труб -  патент 2516544 (20.05.2014)
полиэтилен, имеющий повышенную скорость кристаллизации и улучшенное сопротивление растрескиванию под действием окружающей среды -  патент 2513703 (20.04.2014)
способ получения эластичных сополимеров этилена и альфа-олефинов -  патент 2512536 (10.04.2014)
соединения термопластических полиолефинов с пониженной чувствительностью к огневой обработке -  патент 2506287 (10.02.2014)
биологически разрушаемая высоконаполненная термопластичная композиция с использованием крахмала и наномодификатора -  патент 2490289 (20.08.2013)
полиэтиленовые композиции, способ их получения, изготовленные из них изделия и способ изготовления указанных изделий -  патент 2487015 (10.07.2013)

Класс C08L83/04 полисилоксаны

Класс C08K3/22 металлов

композиция на основе жидкого низкомолекулярного силоксанового каучука для покрытия огнестойкого защитного материала -  патент 2529227 (27.09.2014)
тонкодисперсная органическая суспензия металл/углеродного нанокомопозита и способ ее изготовления -  патент 2527218 (27.08.2014)
морозостойкая резиновая смесь -  патент 2522610 (20.07.2014)
технологическая добавка для термопластичных полиуретанов -  патент 2520441 (27.06.2014)
полимерная композиция -  патент 2519402 (10.06.2014)
способ получения термопластичной эластомерной композиции -  патент 2519401 (10.06.2014)
керамообразующая резиновая смесь (варианты) -  патент 2519379 (10.06.2014)
формованные абразивные частицы с низким коэффициентом округлости -  патент 2517526 (27.05.2014)
резиновая смесь на основе бутадиен-метилстирольного каучука -  патент 2516644 (20.05.2014)
красящее многофункциональное защитное покрытие -  патент 2514940 (10.05.2014)

Класс C09C3/12 обработка кремнийорганическими соединениями

водная дисперсия силанированного диоксида кремния -  патент 2522348 (10.07.2014)
твердые частицы с покрытием -  патент 2472834 (20.01.2013)
способ приготовления слоистых наночастиц и полученные наночастицы -  патент 2429261 (20.09.2011)
антикоррозионный пигмент -  патент 2413745 (10.03.2011)
покрытые частицы и кроющие композиции, включающие покрытые частицы -  патент 2407766 (27.12.2010)
композиция для включения в полимерные материалы и способ ее получения -  патент 2370444 (20.10.2009)
масляно-силиконовый гидрофобизатор-обеспыливатель композиционных материалов -  патент 2351622 (10.04.2009)
модифицированный силаном оксидный или силикатный наполнитель, способ его получения и его применение -  патент 2326145 (10.06.2008)
способ получения пигментного диоксида титана -  патент 2314257 (10.01.2008)
модифицированный силаном оксидный или силикатный наполнитель, способ его получения и его применение -  патент 2309168 (27.10.2007)
Наверх