ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ С ПОНИЖЕННОЙ ГОРЮЧЕСТЬЮ Российский патент 1997 года по МПК C08L23/12 C08K13/02 C08K13/02 C08K3/20 C08K3/32 C08K5/02 

Описание патента на изобретение RU2079521C1

Предполагаемое изобретение относится к полимерным материалам с пониженной горючестью и может быть использовано при изгоnовлении деталей теле-, радио и светотехники и изделий электротехнического назначения.

Известны полимерные композиции с пониженной горючестью на основе полиолефина, включающие для повышения огнестойкости металлы, в частности сурьму, в сочетании с нетеплостойкими галоидзамещенными соединениями, например хлорпарафином /1/.

Сочетание галоидзамещенного соединения с металлом дает удовлетворительные результаты в отношении приобретения полимерами самогасящих характеристик, но при этом наблюдается значительное увеличение токсичных дымов и газов в случае возникновения пожара. Кроме того, удовлетворительная степень самогашения достигается только при высокой концентрации подобных добавок.

Известны полимерные композиции с повышенной стойкостью к горению, включающие полипропилен, гексабромциклододекан и трехокись сурьмы, в частности 3 мас. гексабромциклододекана в сочетании с 1 2 мас. трехокиси сурьмы, способны обеспечить материалу класс горючести V-2 по Ul-94/2.

Недостатком данной композиции является то, что материал не может быть отнесен к классу V-0 или V-1 из-за каплепадения, а также низкие термостабильность и стойкость к термоокислительному старению при повышенных температурах.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является полимерная композиция с повышенной стойкостью к горению, включающая полипропилен, гексабромциклододекан, трехокись сурьмы и термостабилизатор - меламин, следующего состава, мас. /3/.

Пропилен 86,0
Гексабромциклододекан 8,0
Трехокись сурьмы 4,0
Меламин 2,0
Недостатками данной композиции являются сравнительно низкие термостабильность и стойкость к термоокислительному старению при относительно большом расходе термостабилизатора.

Целью настоящего изобретения является повышение термостабильности и стойкости к термоокислительному старению полимерной композиции при снижении расхода термостабилизатора и сохранении физико-механических, электрических и теплофизических показателей на достигнутом уровне.

Поставленная цель достигается тем, что в известную композицию, включающую полипропилен, гексабромциклододекан и трехокись сурьмы, в качестве термостабилизатора вводим полифосфат аммония (ПФА) при следующем соотношении компонентов, мас.

Гексабромциклододекан 6,0 16,0
Трехокись сурьмы 3,0 8,0
ПФА 1,0 3,0
Полипропилен Остальное
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав полипропиленовой композиции отличается от известной введением нового компонента, а именно в качестве термостабилизатора вводим полифосфат аммония. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "Новизна".

Анализ известных композиций на основе полипропилена показал, что введеный полифосфат аммония известен в качестве антипирена, оlнако его применение в известных композициях в сочетании с другими компонентами не обеспечивает композиции таких свойств, которые проявляются в заявляемом техническом решении (в композиции с пониженной горючестью включающей полипропилен, гексабромциклододекан и трехокись сурьмы), где полифосфат аммония проявляет свойства термостабилизатора-акцептора бромистого водорода, выделяющегося при разложении гексабромциклододекана.

Таким образом, сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями, показывает, что нами необнаружены технические решения, обладающие сходными признаками. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "Изобретательский уровень".

Для экспериментальной проверки заявляемого состава полимерной композиции с пониженной горючестью были подготовлены 12 смесей ингредиентов, из которых 10 показали оптимальные результаты (см. табл. 1 и 2 п.п.2 11).

Пример N 14 по прототипу.

Примеры N 15 18 по аналогу, пример N 13 по аналогу, где представлен состав композиции без термостабилизатора.

В качестве ингредиентов используют: изотактический полипропилен по ГОСТ 26996-86, в качестве антипиренов гексабромциклододекан в виде порошка с содержанием связанного брома не менее 70% по ТУ6-47-06-89 и трехокись сурьмы в виде порошка по ТУ48-14-2-82.

Используемый термостабилизатор полифосфат аммония, порошок белого цвета (по ТУ 6-47-75-90), содержание азота в ПФА не менее 13 мас. содержание оксида фосфора не менее 69 мас. Полифосфат аммония имеет общую формулу (NH4)n+2PnO3n+1, где n 50 100.

Используемый в прототипе термостабилизатор Меламин порошок белого цвета по ГОСТ 7599-76.

Полимерные композиции готовили в роторном смесителе закрытого типа (тип "бенбери"). Смешение компонентов производят в расплаве полипропилена при температуре 170 180oC в течение 7 мин. Полученные композиции гранулируют на экструдере типа "Brabender" и отливают стандартные образцы для испытаний по ГОСТ 12019-66.

Определение предела прочности при разрыве проводят по ГОСТ 11262-80.

Электрическую прочность при переменном напряжении частоты 50 Гц определяют по ГОСТ 6433.3-71.

Категорию стойкости композиции к горению определяют по ГОСТ 28157-89.

Стойкость композиций к термоокислительному старению определяли по ГОСТ 26996-86.

Сущность метод заключается в определении времени от момента помещения стандартного образца из исследуемого материала в термошкаф, нагретый до 150oC, до момента разрушения образца, происходящего под воздействием температуры и кислорода воздуха.

Термостабильность при 200oC определяем по ГОСТ 14041-68. Сущность метода заключается в определении времени от момента погружения пробирки с исследуемым материалом (исследуемой композицией) в диатермическое масло, нагретое до 200oC, до момента посинения индикаторной бумаги (тип "Конго"), расположенной над исследуемым материалом. Посинение индикаторной бумаги происходит под действием бромистого водорода, выделяющегося при разложении гексабромциклодекана при повышенной температуре.

Вопрос повышения термостабильности и стойкости к термоокислительному старению композиций с пониженной горючестью, наработанных с использованием в качестве антипирена гексабромциклододекана и трехокиси сурьмы, связан с сравнительно низкой температурой начала термодеструкции гексабромциклододекана (175 185oC), что затрудняет его промышленное применение, так как температура переработки полипропилена для обеспечения оптимальной работы оборудования составляет 175 210oC. В условиях высокотемпературного смешения ингредиентов и гранулирования полученной композиции происходит частичная термодеструкция гексабромцилододекана, сопровождающаяся выделением бромистого водорода (HBr), что приводит к ухудшению санитарно-гигиенических условий производства, изделия могут приобретать темную окраску и контрастирующие разводы и, как следствие, ухудшение физико-механических свойств материала.

Представленные результаты показывают, что композиция с пониженной горючестью предлагаемого состава, с использованием в качестве термостабилизатора полифосфата аммония (п.п. 2 11 табл. 1 и 2) обладает более высокой термостабильностью при 200oC и составляет от 2 ч.10 мин (п. 3 табл. 2) до 3 ч.50 мин (п. 2 и п. 8 табл. 2), против 1 ч. 50 мин (п. 14 табл. 2) по прототипу и 15 мин (п. 13 табл. 2) по аналогу, где термостабилизатор в составе композиции отсутствует.

Введение в состав заявляемой композиции полифосфат аммония в количестве 1,0 мас. обеспечивает композиции термостабильность выше, чем введение 2 мас. меламина (3 ч. 50 мин. п. 2 табл. 2 против 1 ч. 50 мин п. 14 табл. 2). Одновременно повышается стойкость композиции к термоокислительному старению и составляет от 30 суток до 36 и 37 суток (п. 9 и п. 3 и п. 4 табл. 2) против 15 суток по прототипу (п. 14 табл. 2) и 3 суток по аналогу (п. 13 табл. 3), где стабилизатор отсутствует.

Введение в состав заявляемой композиции полифосфата аммония в количестве 1,0 мас. обеспечивает композиции стойкость к термоокислительному старению 36 суток (п. 3 табл. 2), т.е. выше, чем введение 2 мас. меламина 15 суток (п. 14 табл. 2).

Повышение термостабильности и стойкости к термоокислительному старению заявляемой композиции по-видимому объясняется тем, что введенный в композицию в качестве добавки полифосфат аммония проявляет свойства термостабилизатора гексабромциклододекана.

Эффект повышения термостабильности и стойкости к термоокислительному старению заявляемой композиции при введении в нее полифосфата аммония обусловлен на наш взгляд тем, что полифосфат аммония является более эффективным термостабилизатором-акцептором бромистого водорода и других продуктов разложения гексабромциклододекана, чем меламин (в прототипе), и наряду с чисто химическим взаимодействием проявляется сильный удерживающий эффект.

Использование заявляемого изобретения позволит:
проводить переработку полипропилена при форсированных режимах работы оборудования;
получать композицию с пониженной горючестью, повышенной термостабильностью и стойкостью к термоокислительному старению;
широкое использование гексабромциклододекана в промышленном использовании при сравнительно низком расходе полифосфата аммония;
повысить срок службы изделий из заявленной композиции при повышенных температурах эксплуатации;
отказаться от импорта меламина (производство которого в СНГ отсутствует).

Источники информации:
1. Производство и применение огнестойких материалов в СССР и за рубежом, М. НИИТЭХИМ, вып. 6, стр. 13.

2. Полимерные материалы с пониженной горючестью. Под редакцией А.Н. Праведникова, М. Химия, 1986, стр. 137.

3. Технологическая карта по наработке полипропилена с пониженной горючестью", утв. 1990 (прототип).

Похожие патенты RU2079521C1

название год авторы номер документа
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ С ПОНИЖЕННОЙ ГОРЮЧЕСТЬЮ 1995
  • Раткевич Леонид Иванович[Ru]
  • Нелюбин Борис Викторович[Ua]
  • Строков Вадим Константинович[Ru]
  • Кузьмин Анатолий Георгиевич[Ru]
  • Иванчура Валерий Львович[Ru]
  • Кудинов Сергей Александрович[Ru]
RU2103285C1
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ С ПОНИЖЕННОЙ ГОРЮЧЕСТЬЮ 1993
  • Раткевич Л.И.
  • Иволгин В.Я.
  • Алексеев В.Е.
  • Снегирев В.И.
  • Братчиков А.В.
  • Гилимьянов Ф.Г.
  • Юртаев О.Н.
  • Кудинов С.А.
  • Попова Н.И.
  • Колесниченко М.В.
  • Максимова Н.В.
  • Волков А.М.
  • Рыжикова И.Г.
RU2039771C1
ОГНЕСТОЙКАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 1998
  • Графкин Б.Н.
  • Батурина Е.Н.
  • Сиротинин А.С.
  • Пономарев А.Н.
  • Пиняев А.Ф.
RU2145968C1
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2000
  • Архиреев В.П.
  • Кочнев А.М.
  • Галибеев С.С.
  • Шкаликова Р.Р.
RU2177012C1
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ САМОЗАТУХАЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2008
  • Мещанов Геннадий Иванович
  • Пешков Изяслав Борисович
  • Васильев Евгений Борисович
  • Паверман Наталия Григорьевна
  • Каменский Михаил Кузьмич
  • Зайцева Тамара Леонидовна
  • Козельцев Вадим Львович
  • Завадский Федор Юрьевич
  • Виноградов Алексей Валентинович
  • Кузнецов Виктор Степанович
RU2369931C1
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2011
  • Кузнецов Владимир Михайлович
  • Ельцов Сергей Яковлевич
  • Кармов Хабас Амерханович
  • Виндижева Алина Суадиновна
  • Хаширова Светлана Юрьевна
  • Борукаев Тимур Абдулович
  • Микитаев Абдулах Касбулатович
  • Сапаев Хусейн Хамзатович
RU2469055C1
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2002
  • Гафаров А.М.
  • Галибеев С.С.
  • Кочнев А.М.
  • Архиреев В.П.
RU2233297C1
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2012
  • Кузнецов Владимир Михайлович
  • Ельцов Сергей Яковлевич
  • Кармов Хабас Амерханович
  • Хаширова Светлана Юрьевна
  • Микитаев Абдулах Касбулатович
  • Сапаев Хусейн Хамзатович
  • Виндижева Амина Суадиновна
  • Мусов Исмел Вячеславович
RU2500048C2
СОСТАВ КОМПОЗИЦИОННОГО ТЕРМОПЛАСТИЧНОГО МАТЕРИАЛА 2006
  • Струк Василий Александрович
  • Кравченко Виктор Иванович
  • Костюкович Геннадий Александрович
  • Авдейчик Сергей Валентинович
  • Чекель Александр Владимирович
RU2309964C1
СОСТАВ ПОЛИМЕРНОГО ТЕРМОПЛАСТИЧНОГО МАТЕРИАЛА 2006
  • Струк Василий Александрович
  • Кравченко Виктор Иванович
  • Костюкович Геннадий Александрович
  • Авдейчик Сергей Валентинович
  • Чекель Александр Владимирович
  • Овчинников Евгений Витальевич
RU2305117C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 079 521 C1

Реферат патента 1997 года ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ С ПОНИЖЕННОЙ ГОРЮЧЕСТЬЮ

Изобретение относится к полимерным материалам с пониженной горючестью и может быть использовано при изготовлении деталей теле-, радио- и светотехники и изделий электротехнического назначения. Целью изобретения является повышение стойкости к термоокислительному старению и термостабильности полимерной композиции при снижении расхода термостабилизатора и сохранение физико-механических, электрических теплофизических показателей на достигнутом уровне. Полимерная композиция с пониженной горючестью включает полипропилен, гексабромциклододекан, трехокись сурьмы и термостабилизатор. Новым в композиции является то, что в качестве термостабилизатора используется полифосфат аммония в количестве 1,0 - 3,0 мас.% 2 табл.

Формула изобретения RU 2 079 521 C1

Полимерная композиция с пониженной горючестью, включающая полипропилен, гексабромциклододекан, трехокись сурьмы и термостабилизатор, отличающаяся тем, что в качестве термостабилизатора она содержит полифосфат аммония общей формулы
(NH4)n+2 PnO3n+1,
где n 50 100,
при следующем соотношении компонентов, мас.

Гексабромциклододекан 6,0 16,0
Трехокись сурьмы 3,0 8,0
Полифосфат аммония 1,0 3,0
Полипропилен Остальное

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2079521C1

Патент США N 3810862, кл
Прибор для периодического прерывания электрической цепи в случае ее перегрузки 1921
  • Котомин А.А.
  • Пашкевич П.М.
  • Пелуд А.М.
  • Шаповалов В.Г.
SU260A1
Полимерная композиция 1977
  • Гвидо Бертелли
  • Пьерпаоло Рома
  • Ренато Локателли
SU795496A3
Топка с несколькими решетками для твердого топлива 1918
  • Арбатский И.В.
SU8A1
Технологическая карта по наработке полипропилена с пониженной горючестью
Способ приготовления консистентных мазей 1919
  • Вознесенский Н.Н.
SU1990A1

RU 2 079 521 C1

Авторы

Раткевич Л.И.

Чернов А.Е.

Строков В.К.

Даты

1997-05-20Публикация

1993-11-22Подача