ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ С ПОНИЖЕННОЙ ГОРЮЧЕСТЬЮ Российский патент 1995 года по МПК C08L23/12 C08L75/02 C08K13/02 C08K13/02 C08K3/20 C08K5/02 C08K5/13 

Изобретение относится к полимерным материалам с повышенной стойкостью к горению и термоокислительному старению и может быть использовано при изготовлении деталей теле-, радио- и светотехники, изделий электротехнического назначения.

Известно использование циклоалифатического броморганического замедлителя горения гексабромциклододекана, в частности 3 мас. гексабромциклододекана в сочетании с 1-2 мас. трехокиси сурьмы, способны обеспечить материалу полипропилену класс горючести V-2 по UL-94 [1]
Недостатком данной композиции является то, что материал не может быть отнесен к классу V-0 или V-1 из-за каплепадения.

Известна полимерная композиция с повышенной стойкостью к горению, включающая полипропилен, гексабромциклододекан и трехокись сурьмы [2]
Недостатком данной композиции является сравнительно низкая стойкость к горению, составляющая класс V-2 по методу UL-94.

Известна полимерная композиция с пониженной горючестью, включающая полипропилен, гексабромциклододекан, трехокись сурьмы и химическую добавку 2,4,6-триамино-симм-триазин следующего состава, мас. гексабромциклододекан 8,0-16,0; трехокись сурьмы 4,0-8,0; 2,4,6-триамино-симм-триазин (меламин) 2,0-5,0; полипропилен остальное [3]
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является полимерная композиция с пониженной горючестью, включающая, мас. полипропилен (стабилизированный по 16 рецептуре (Ирганокс) 86,0; гексабромциклододекан 8,0; трехокись сурьмы 4,0 и химическая добавка меламин 2,0 [4]
Недостатками данных композиций являются низкая стойкость к горению, составляющая класс ПВ-2 (по принятому в 1989 году методу определения стойкости к горению по ГОСТ 28157-89); низкая стойкость к термоокислительному старению (ТОС), составляющая от 0,5 до 6 сут при 150^оС (по ГОСТ 26996-86 п. 5.12) в зависимости от содержания фенольного термостабилизатора, а следовательно, невозможность использования данных композиций в изделиях электротехнического назначения, где стойкость ТОС должна быть не менее 7 сут, и в конденсаторах, где ТОС не менее 15 сут.

Технической задачей изобретения является повышение стойкости композиции к горению и термоокислительному старению при сохранении физико-механических, тепло-физических и электрических показателей композиции на должном уровне.

Поставленная техническая задача обеспечивается тем, что известная композиция, включающая полипропилен, фенольный термостабилизатор, гексабромциклододекан, трехокись сурьмы и химическую добавку полиметиленкарбамид, при следующем соотношении компонентов, мас. Гексабромциклододекан 6,0-16,0 Трехокись сурьмы 3,0-8,0 Фенольный термо- стабилизатор 0,2-1,5 Полиметиленкарбамид 4,0-14,0 Полипропилен Остальное
Для экспериментальной проверки заявляемого состава композиции были подготовлены 12 смесей ингредиентов, из которых 6 показали оптимальные результаты (см. табл.1,2, пример 13 по прототипу, примеры 14-17 по аналогу).

В качестве компонентов используют: изотактический полипропилен по ГОСТ 26996-86, в качестве антипиренов гексабромциклододекан в виде порошка с содержанием связанного брома не менее 70% по ТУ 6-47-06-89 и трехокись сурьмы в виде порошка по ТУ 48-14-2-82.

Используемая химическая добавка полиметиленкарбамид (ПМК) побочный продукт производства карбосмол (по ТУ 6-05-211-1448-87), представляет собой белый порошок с насыпной массой 460-520 г/л, средний размер частиц 40 мкм.

ПМК имеет следующую структурную формулу:
NH₂-NH-CH₂- CH OH где n 2-50.

Содержание азота в ПМК ≈ 35 мас. показатель белизны ПМК ≈ 90-95 усл.ед.

В качестве термостабилизатора используют эфир 3,5-ди-трет-бутил-4-гидрооксифенилпропионовой кислоты и пентаэритрита (Ирганокс 1010-импорт) или ди-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-оксифенил)пропилфталат (Фенозан-43) по ТУ 88-15326-03-90 (ПО "Алтайхимпром"). Композиции готовят в смесителе типа Бенбери при температуре 160-180^оС в течение 10 мин. Полученные композиции гранулируют на экструдере типа "Brabender" и отливают из нее образцы для испытаний. Определение предела текучести при растяжении проводят по ГОСТ 11262-80 и п. 4.4 ТУ 301-05-35-90. Электрическую прочность при частоте 50 Гц определяют по ГОСТ 6433-71 и п. 4.5 ТУ 301-05-35-90. Показатель белизны определяют на фотоэлектрическом блескомере типа ФБ-2 по ГОСТ 896-69. Термостабильность при 200^оС определяют по ГОСТ 14041-68. Устойчивость композиции к термоокислительному старению определяют по ГОСТ 26996-86. Определение стойкости композиции к горению определяют по ГОСТ 28157-89 и п. 4.7 ТУ 301-05-35-90.

Представленные результаты показывают, что композиция предлагаемого состава (примеры 2-7 табл.1,2) на основе полипропилена с использованием в качестве химической добавки полиметиленкарбамида обладает повышенной стойкостью к горению и составляет ПВ-0, кроме того, повышается стойкость к термоокислительному старению и составляет 170 ч (пример 5 табл.2), 540 ч (пример 7 табл. 2), при сохранении других показателей композиции на должном уровне. Повышение стойкости композиции к горению объясняется вероятно тем, что химическая добавка полиметиленкарбамид в данном сочетании ингредиентов проявляет антипирирующий эффект, который можно вероятно объяснить усиленным коксообразованием на поверхности горящего материала, а также выделением негорючего газа азота при термическом разложении полиметиленкарбамида.

Эффект повышения стойкости заявляемой композиции к термоокислительному старению при введении в нее полиметиленкарбамида обусловлен тем, что ПМК является более эффективным акцептором HBr и других продуктов разложения гексабромциклододекана, чем меламин, поскольку обладает более развитой структурой поверхности и наряду с чисто химическим взаимодействием проявляется сильное адсорбционное взаимодействие.

Использование изобретения позволит получить композицию полипропилена, имеющую стойкость к горению класса ПВ-0 и стойкость к термоокислительному старению более 170 ч и до 540 ч.

Использование: изготовление деталей теле-, радио- и светотехники и электротехнического назначения из полимерного материала с повышенной стойкостью к горению и термоокислительному старению. Сущность изобретения: полимерная композиция, включающая полипропилен, гексабромциклододекан, трехокись сурьмы, фенольный термостабилизатор и химическую добавку, в качестве химической добавки содержит полиметиленкарбамид при следующем соотношении компонентов, мас. гексабормциклододекан 6,0 16,0; трехокись сурьмы 3,0 8,0; фенольный термостабилизатор 0,2 15; полиметиленкарбамид 4,0 14,0; полипропилен
остальное. Использование композиции полипропилена указанного состава позволяет изготавливать различные детали, имеющие стойкость к горению класса ПВ О и стойкость к термоокислительному старению более 170 и до 540 ч. 2 табл.

ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ С ПОНИЖЕННОЙ ГОРЮЧЕСТЬЮ, включающая полипропилен, гексабромциклододекан, трехокись сурьмы, фенольный термостабилизатор и химическую добавку, отличающаяся тем, что она в качестве химической добавки содержит полиметиленкарбамид при следующем соотношении компонентов, мас.

Гексабромциклододекан 6,0 16,0
Трехокись сурьмы 3,0 8,0
Фенольный термостабилизатор 0,2 15,0
Полиметиленкарбамид 4,0 14,0
Полипропилен Остальное