ОГНЕЗАЩИТНЫЙ ВСПУЧИВАЮЩИЙСЯ МАТЕРИАЛ Российский патент 1997 года по МПК C09K21/12 C09K21/14 C08L27/06 C08K5/521 

Изобретение относится к области химии, в частности к материалу, способному защитить расположенную за ним подложку от воздействия открытого огневого пламени или высокотемпературных тепловых потоков, а более конкретно к огнезащитному вспучивающемуся материалу.

Особенностью огнезащитных материалов так называемого вспучивающегося типа является значительное увеличение их объема сразу же после воздействия огня или тепловых потоков, что приводит к резкому снижению теплопроводности материалов за счет образования пенококса и, следовательно, замедлению прогрева подложки. Защищаемая подложка может представлять собой, например, металлическую конструкцию, резинотехническое изделие, строительные изделия из дерева и тому подобное. Уязвимыми к воздействию огня являются также изделия из пластмасс, которые могут разрушаться как за счет непосредственного горения, так и вследствие термодеструктивных процессов, протекающих при температуре выше 200^oC. В связи с этим была поставлена задача получения огнезащитного вспучивающегося материала, имеющего малую толщину, например, в виде листов или рулонов, что позволило бы его монтировать на защищаемых поверхностях или производить быструю его замену, а, кроме того, данный материал должен обеспечивать защиту подложки от воздействия пламени с температурой 900-1000^oC в течение 15 мин. Температура на подложке не должна превышать 200^oC.

Известен огнезащитный вспучивающийся материал, состоящий из вспучивающейся композиции на основе пластифицированной полимерной массы, содержащей поливинилхлорид, пластификатор, фосфат аммония, пентаэритрит и амид, армированной текстильным материалом.

Соотношение между количеством фосфата аммония, пентаэритрита и амида 5 1 1 (то есть оптимальная концентрация фосфата аммония в смеси составляет 71%). Смесь фосфата аммония, спирта и амида используется в количестве 5-50 мас.ч. поливинилхлорида, а в качестве пластификатора используют фосфорсодержащие соединения.

Этот огнезащитный материал предназначен для изготовления транспортной ленты и является негорючим и характеризуется сравнительно низкими огнезащитными свойствами. Так, например, температура защищаемой поверхности через 3-5 мин огневого воздействия составляет больше 200^oC (см. примеры 7-10 в таблице). Кроме того, использование фосфоросодержащего пластификатора придает данному материалу неприятный запах и токсичность.

Цель изобретения снижение температуры защищаемой поверхности и тем самым повышение уровня огнестойкости.

Цель достигается тем, что огнезащитный вспучивающийся материал, состоящий из текстильного материала и полимерной композиции, содержащей поливинилхлорид, пентаэритрит и аммониевую соль фосфорной кислоты, выполнен в виде ткани из стекловолокна с нанесенным на нее полимерным покрытием из поливинилхлоридной композиции, содержащей в качестве аммониевой соли фосфорной кислоты двузамещенный фосфорнокислый аммоний и дополнительно в качестве пластификатора диоктилфталат при следующем массовом соотношении компонентов, мас.ч.

Поливинилхлорид 100
Диоктилфталат 100-180
Двузамещенный фосфорнокислый аммоний 100-170
Использование в качестве пластификатора диоктилфталата объясняется тем, что другие фталаты менее пригодны для этой цели, а именно, фталаты с меньшей молекулярной массой не пригодны из-за высокой летучести, а с большей молекулярной массой из-за необходимости увеличения температуры переработки и возможности при этом частичного разложения фосфата с выделением аммиака.

Использование же фосфатов в качестве пластификаторов в огнезащитном вспучивающемся материале нецелесообразно из-за их токсичности и запаха.

Целесообразно, чтобы поливинилхлоридная композиция дополнительно содержала в качестве адгезива эпоксидиановую смолу в количестве 1,5- 5,0 мас.ч. а для стабилизации поливинилхлорида свинец кремнекислый в количестве 0,3-1,5 мас.ч.

Данный огнезащитный вспучивающийся материал обладает высокими огнезащитными характеристиками, а его эластичность и огнезащитные свойства сохраняются в процессе эксплуатации. Кроме того, он хорошо приклеивается к защищаемым поверхностям и не имеет запаха.

Ниже приведены примеры, характеризующие существо данного огнезащитного вспучивающегося металла, которые сведены в таблицу.

Пример 1. Смесь пентаэритрита с диоктилфталатом (1 0,6 по массе) затирают на краскотерке. В смеситель загружают 160 мас.ч. пасты из пентаэритрита и диоктилфталата, 40 мас. ч. диоктилфталата, 100 мас.ч. поливинилхлорида. Смесь компонентов перемешивают в течение 20 мин. Затем загружают 100 мас.ч. двузамещенного фосфорнокислого аммиака, просеянного через сито, и перемешивают в течение 30 мин. Пластифицированную полимерную массу (пластизоль) с помощью ножевой ракли наносят на стеклоткань (толщина покрытия 2,0 мм), пропускают через термокамеру (температура 160-180^oC). Огнезащитные свойства данного материала оценивают путем замера температуры защищаемой поверхности образца после 15-минутного воздействия на него открытым пламенем с температурой 900-1000^oC. Пламя создавалось паяльной лампой, сопло которой находилось на расстоянии 80 мм от поверхности образца. В качестве горючего использовался бензин. Температуру защищаемой поверхности замерили с помощью термопары в паре с потенциометром.

Примеры 2-6 приведены по данному огнезащитному вспучивающемуся материалу.

Примеры 7-17 приведены для сравнения. Огнезащитный материал получают и испытывают аналогично примеру 1. Состав и свойства материала приведены в таблице.

Из таблицы видно, что полученный огнезащитный материал вспучивающегося типа имеет значительно более высокие огнезащитные свойства, чем огнезащитный материал, изготовленный по прототипу (температура на тыльной поверхности образца после 15-минутного воздействия пламени соответственно 130-145^oC и более 200^oC), смотри примеры 1-6 и 7-9.

Огнезащитные свойства материала по примеру 10 сохраняются также на низком уровне, если в качестве основы у него вместо капрона, лавсана или хлопка использовать стеклоткань.

При уменьшении содержания пластификатора (диоктилфталата) менее 100 мас. ч. огнезащитный материал не удается изготовить ввиду низкой адгезии к стеклоткани, а при увеличении содержания пластификатора более 200 мас.ч. покрытие имеет низкую прочность, в связи с чем материал не может быть использован.

При уменьшении содержания пентаэритрита иди двузамещенного фосфорнокислого аммония менее 70 мас. ч. огнезащитные свойства материала ухудшаются (примеры 11-12). Если пентаэритрита и двузамещенного фосфорнокислого аммония более 170 мас. ч. материал нельзя приготовить из-за высокой вязкости и неоднородности исходной композиции. Если в композиции отсутствует один из компонентов (пентаэритрит или двузамещенный фосфорнокислый аммоний), то огнезащитные свойства материала очень низкие (примеры 13, 14).

Высокие огнезащитные свойства в этом случае имеют место только при использовании в качестве основы стеклоткани. Если же используется капрон, лавсан или хлопок, то в этом случае огнезащитные свойства материала резко снижаются (примеры 15-17).

Использование: в производстве огнезащищенных конструкций из металла и дерева и резинотехнических изделий. Сущность изобретения: огнезащитный материал выполнен из стеклоткани с покрытием из поливинилхлоридной вспучивающейся композиции, содержащей поливинилхлорид, диоктилфталат, пентаэритрит и диаммонийфосфат в массовом соотношении, соответственно, 1 : 1-1,8 : 1-1,7 : 1-1,7. Композиция может содержать дополнительно в качестве адгезива 1,5-5,0 мас. ч. эпоксидиановой смолы и 0,3-1,5 мас.ч. кремнекислого свинца на 100 мас.ч. поливинилхлорида. Материал монтируют в виде листов или рулонов на поверхности защищаемого изделия. Свойства материала: температура на тыльной поверхности образца после 15-минутного воздействия открытым пламенем паяльной лампы с температурой 900-1000^oC на расстоянии от образца 80 мм 130-145^oC. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Огнезащитный вспучивающийся материал, выполненный из текстильного материала и полимерной композиции, содержащей поливинилхлорид, пентаэритрит и аммонивую соль фосфорной кислоты, отличающийся тем, что он выполнен в виде ткани из стекловолокна с нанесенным на нее полимерным покрытием из поливинилхлоридной композиции, содержащей в качестве аммониевой соли фосфорной кислоты двузамещенный фосфорнокислый аммоний и дополнительно в качестве пластификатора диоктилфталат при следующем массовом соотношении компонентов, мас. ч.

Поливинилхлорид 100
Диоктилфталат 100 180
Пентаэритрит 100 170
Двузамещенный фосфорнокислый аммоний 100 170
2. Материал по п.1, отличающийся тем, что поливинилхлоридная композиция дополнительно содержит в качестве адгезива эпоксидиановую смолу в количестве 1,5 5,0 мас.ч.