ОГНЕСТОЙКАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1995 года по МПК C08L25/06 C08K3/22 C08L25/06 C08L25/18 C08L71/12 

Изобретение относится к получению огнестойкой композиции на основе полистирола, сформованные изделия на основе которой находят применение для домашней электропроводки, деталей для электроники, автомобильных деталей, поделочных конструкционных материалов и т. д.

Полистирол не является огнестойким, изделия на его основе начинают гореть при приближении пламени и продолжают гореть даже после удаления пламени.

Наиболее близкой по технической сущности является огнестойкая полимерная композиция, включающая полистирол, полимерный антипирен и трехокись сурьмы. Композиция имеет хорошие огнезащитные свойства, однако теплостойкость и механическая прочность недостаточно высоки.

Технической задачей изобретения является повышение теплостойкости и композиции.

Данная задача решается тем, что огнестойкая полимерная композиция, включающая полистирол, полимерный антипирен и трехокись сурьмы, в качестве полистирола содержит синдиотактический полистирол или его смесь с другим термопластом и/или каучуком при массовом соотношении полистирола и термопласта или каучука (10-95): (5-90), а в качестве полимерного антипирена бромированные полистирол или полифениленоксид, при следующем соотношении компонентов композиции, мас. ч.

синдиотактический полистирол 10
или его смесь с другим
термопластом и/или каучуком 10-35
бромированные полистирол
или полифе- ниленоксид 3-8
Композиция может дополнительно содержать 0,2-1,0 мас. ч. политетрафторэтилена на 100 мас. ч. полистирола или его смеси с термопластом или каучуком, а также 15-290 мас. ч. неорганического наполнителя талька или стекловолокна. Синдиотактический полистирол имеет мол. м. 180000-80000. В качестве термопласта композиция содержит полифениленсульфид, а в качестве каучука бутадиеновый каучук с привитым стиролом или сополимер метилметакрилата, с бутилакрилатом и стиролом.

Возможно использование в качестве термопластов таких полимеров как поликарбонаты, полиэфиры, полифениленсульфид, а в качестве каучука стиролизопреновый блочный сополимер, гидрированный бутадиенстирольный каучук и т.д.

Получение синдиотактического полистирола мол. м. 800000.

В реактор помещают 2 л толуола в качестве растворителя, 5 ммолей тетраэтоксититана и 500 ммолей метилалюминоксана в качестве атома алюминия, как компонентов катализатора. При 50^оС добавляют и полимеризуют 15 л стирола в течение 4 ч.

После окончания реакции продукт промывают смесью хлористоводородной кислоты с метанолом для разложения и удаления компонентов катализатора, затем высушивают. Получают 2,5 кг полистирола. Полимер экстрагируют метилэтилкетоном в аппарате Сосклета, что приводит к остатку после экстрагирования с 95% -ным выходом. Весовый средний молекулярный вес полимера 8000000. При ¹³С-ЯМР анализе (растворитель 1,2 дихлорбензол), адсорбция, приписываемая синдиотактической конфигурации, наблюдают 145,35 ч.на 1 млн. Синдиотактичность у рацеми-пентада, вычисленная по области пика, составила 96%
Получение синдиотактического полистирола мол.м. 180000. В реактор помещают 2 л толуола в качестве растворителя, в виде компонентов катализатора 5 ммолей тетраэтоксититана и 500 ммолей в качестве атома алюминия метилалюминоксана при 55^оС помещают 15 л стирола и полимеризуют 4 ч.

После окончания реакции продукт промывают смесью хлористоводородной кислоты с метанолом для разложения и удаления компонентов катализатора. После этого высушивают, что дает 2,5 кг полистирола. Полимер экстрагируют метилэтилкетоном в аппарате Сокслета. Выход остатка после экстрагирования составил 97% Численный средний молекулярный вес полимера 180000, температура плавления полимера 269^оС.

По данным ¹³С-ЯМР анализа (растворитель: 1,2-дихлорбензол) полимера наблюдают абсорбцию 145, 35 ч. на 1 млн, что приписывают синдиотактической конфигурации. Синдиотактичность в рацеми-пентаде по анным вычисления по пощади пика составила 93%
П р и м е р ы 1-9. Синдиотактический полистирол (СПС) мол.м. 800000, термопласт, полимерный антипирен, трехокись сурьмы, минеральный наполнитель, политетрафторэтилен смешивают при 290^оС 5 мин, используя вальцы "ЛабоПласт". Затем смесь формуют под давлением при 300^оС в формовочной машине. Состав композиций приведен в табл.1, свойства в табл.2.

Полученную отливку подвергают испытанию для определения температуры деформации при нагревании, а также проводят испытание на определение теплостойкости. Одновременно с этим оценивают огнестойкость в соответствии со стандартами VL 94.

Температура деформации при нагревании.

Определяют в соответствии со стандартом JIS К 7207
Испытание на теплостойкость.

1) Определение миграции антипирена.

Условия проведения испытания: после проведения испытания на теплостойкость при 150^оС в течение 1 ч в атмосфере азота визуально определяют места выпотевания антипирена.

Сравнительные примеры 1-10.

Проводят аналогично примеру 1, используя в качестве огнестойкой добавки, наряду с трехокисью сурьмы, галогенсодержащие мономерные добавки, выбранные из группы включающей:
С антипирен на основе дифенилового простого эфира
С₁ декабромфениловый эфир (содержание галогена 83%)
С₂ октабромдифениловый простой эфир (содержание галогена 73%).

D антипирен на основе бисфеноксиэтана
D₁ бистрибромфеноксиэтан (содержание галогена 70%)
D₂ биспентабром феноксиэтан (содержание галогена 77%)
Е₁ тетрабромбисфенол А (содержание галогена 58%)
Е₂ олигомер тетрабромбисфенола (содержание галогена 55%)
Е₃ тетрабромбисфенол (содержание галогена 55%)
F гексабромбензол (содержание галогена 84%)
Сокращения, использованные в табл.1:
СПС синдиотактический полистирол;
Каучук СБ бутадиеновый каучук с привитым стиролом;
СВ стекловолокно;
КК карбонат кальция.

В примерах 8 и 9 в качестве исполнителя использована смесь СВ и КК.

Полимерные антипирены:
А бромированный полистирол-политрибромстирол с содержанием галогена 68%
В полидибромфениленоксид с содержанием галогена 62%
П р и м е р ы 10-19. Смешивают СПС мол.м. 180000, термопласт (полифениленоксид, каучук), политрибромстирол, трехокись сурьмы, политетрафторэтилен, минеральный наполнитель, и дополнительно антиоксидант: 0,7 мас. ч. (2,6-дитретбутил-4-метилфенил) пентаэритрит и 0,1 мас.ч. 2,6-дитретбутил-4-метилфенола, методом сухого смешения и гранулируют, используя двухпековый смесительный экструдер. Гранулы формуют из расплава инжекционным методом для получения образцов толщиной 0,795 мм. Образцы испытывают на ударопрочность, температуру размягчения, огнестойкость. Состав композиций приведен в табл. 3, их свойства в табл.4 и 5. Сокращения, принятые в табл.3: каучук МАС сополимер метилметакрилат-н-бутилакрилат-стирола. Термопласт: ПФО полифениленоксид, ПЭТФ полиэтилентерефталат.

Сравнительный пример 13 иллюстрирует использование в огнестойкой композиции полистирола атактической конфигурации. Теплостойкость композиции низкая (95^оС).

Таким образом, огнестойкая полимерная композиция по изобретению, включающая синдиотактический полистирол, огнестойкие добавки, обладает повышенной теплостойкостью, при этом имеет место повышение диспеpгируемости полимерного антипирена в композиции.

Использование: для получения сформованных изделий, которые находят применение для домашней электропроводки, деталей для электроники, конструкционных материалов и т.д. Сущность: огнестойкая полимерная композиция содержит 100 ч.синдиотактического полистирола или его смеси с другим термопластом и/или каучуком при массовом соотношении полистирола и термопласта или каучука (10-95):(5-90), 10-35 ч. бромированных полистирола или полифениленоксида, 3-8 ч. трехокиси сурьмы. Композиция может дополнительно содержать 0,2-1,0 ч. политетрафторэтилена и 15-290 ч. наполнителя талька или стекловолокна. Синдиотактический полистирол имеет мол. м. 180000-800000. В качестве термопласта используют полифениленсульфид, или полифениленоксид,или полиэтилентерефталат, в качестве каучука бутадиеновый каучук с привитым стиролом или сополимер метилметакрилата и н-бутилакрилатом и стиролом. Компоненты композиции смешивают и формуют под давлением. Композиция имеет повышенную теплостойкость. 4 з.п. ф-лы, 5 табл.

1. ОГНЕСТОЙКАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, включающая полистирол, полимерный антипирен и триоксид сурьмы, отличающаяся тем, что в качестве полистирола она содержит синдиотактический полистирол или его смесь с другим термопластом и/или каучуком при массовом соотношении полистирола и термопласта или каучука 10-95 5-90, а в качестве полимерного антипирена бромированные полистирол или полифениленоксид при следующем соотношении компонентов композиции, мас.ч.

Синдиотактический полистирол или его смесь с другим термопластом и/или каучуком 100
Бромированные полистирол или полифениленоксид 10-35
Триоксид сурьмы 3-8
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит 0,2-1,0 мас.ч. политетрафторэтилена на 100 мас.ч. полистирола или его смеси с другим термопластом и/или каучуком.