ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ С ПОНИЖЕННОЙ ГОРЮЧЕСТЬЮ Российский патент 1998 года по МПК C08L23/12 C08L63/02 C08K13/02 C08K13/02 C08K3/20 C08K5/30 

Изобретение относится к полимерным материалам с пониженной горючестью и может быть использовано для изготовления деталей теле-, радиотехники и электротехнического назначения.

Известна полимерная композиция с повышенной стойкостью к горению, включающая полипропилен, гексабромциклододекан и трехокись сурьмы [1].

Недостатками данной композиции являются низкие термостабильность (ТС 200^oC = 15 мин) и стойкость к термоокислительному старению при повышенных температурах (ТОС 150^oC = 3 сут).

Известна полимерная композиция [2] с повышенной стойкостью к горению, включающая полипропилен, гексабромциклододекан, трехокись сурьмы и термостабилизатор 2,4,6-триамино-симм-триазин (меламин) следующего состава, мас.%:
Гексаброциклододекан - 8,0 - 16,0
Трехокись сурьмы - 4,0 - 8,0
Меламин - 2,0 - 5,0
Полипропилен - Остальное
Недостатками данной композиции являются сравнительно низкие термостабильность (1 ч 10 мин - 1 ч 50 мин) и стойкость к термоокислительному старению (12 - 18 сут).

Техническая задача изобретения - повышение термостабильности и стойкости к термостабильному старению полимерной композиции при сохранении физико-механических, электрических и теплофизических показателей на достигнутом уровне.

Поставленная техническая задача достигается тем, что известная композиция, включающая полипропилен, гексабромциклододекан, трехокись сурьмы и термостабилизатор, в качестве термостабилизатора содержит эпоксидиановую смолу при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Гексабромциклододекан - 4,0 - 12,0
Трехокись сурьмы - 2,0 - 6,0
Эпоксидиановая смола - 1,7 - 3,5
Полипропилен - Остальное
Состав полипропиленовой композиции по изобретению отличается от известной заменой термостабилизатора: вместо меланина эпоксидиановая смола.

Для экспериментальной проверки состава полимерной композиции по изобретению с пониженной горючестью подготовлены 14 смесей, из которых 9 показали оптимальные результаты (табл. 1 и 2, пп. 4 - 12); примеры 16 - 20 - по прототипу, пример 15 - по аналогу, где представлен состав композиции без термостабилизатора.

В качестве полимерной основы композиции используют изотактический полипропилен по ГОСТ 26996-86 марки 21060 в виде гранул: в качестве антипирена - гексабромциклододекан по ТУ 6-47-06-91 в виде порошка с содержанием связанного брома 70% мас. и трехокись сурьмы в виде порошка по ТУ 48-14-2-82 как синергист антипирена.

Используемая эпоксидиановая смола - порошок с молекулярной массой 2500 - 3500, температурой размягчения 50 - 100^oC, плотностью 1,14 г/см³. Например, марки ЭД-8 по ГОСТ 10587-84 с массовой долей эпоксидных групп 8%, температурой размягчения 65^oC. Эпоксидные диановые смолы имеют формулу

Используемый в прототипе термостабилизатор - меламин по ГОСТ 8599-76 - порошок белого цвета.

Полимерные композиции готовят в роторном смесителе закрытого типа (тип "Бенбери"). Смешение компонентов производят в расплаве полипропилена при температуре 170 - 180^oC в течение 7 мин. Полученные композиции гранулируют на экструдере типа "Brabender" и отливают стандартные образцы для испытаний по ГОСТ 12019-86.

Определение предела прочности при разрыве проводят по ГОСТ 11252-80.

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

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

Пожаробезопасность композиции определяют по ГОСТ 20.57.406-81, метод 409-1.

Стойкость композиции к термоокислительному старению определяют по ГОСТ 26996-86. Сущность метода заключается в определении времени от момента помещения стандартного образца из исследуемого материала в термошкаф, нагретый до 150^oC, до момента разрушения образца под воздействием температуры и кислорода воздуха.

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

Задача повышения термостабильности и стойкости к термоокислительному старению композиций с пониженной горючестью, получаемых с использованием в качестве антипирена гексабромциклододекана, связана со сравнительно низкой температурой начала термодеструкции гексабромциклододекана (175 - 185^oC), что затрудняет его промышленное применение, так как температура переработки полипропилена для обеспечения оптимальной работы оборудования составляет 190 - 220^oC. В условиях высокотемпературного смешения ингредиентов происходит частичная термодеструкция гексабромциклододекана, сопровождающаяся выделением бромистого водорода, что приводит к ухудшению санитарно-гигиенических условий производства, изделия частично деструктируют, приобретают контрастирующие темные разводы и, как следствие, ухудшаются их физико-механические свойства.

Представленные результаты показывают, что композиция с пониженной горючестью предлагаемого состава с использованием в качестве термостабилизатора эпоксидиановой смолы (пп. 4 - 12, табл. 1 и 2) обладает более высокой термостабильностью при 200^oC, которая наблюдается от 2 ч 30 мин до 3 ч 40 мин против 1 ч 50 мин (п. 16, табл. 2) по прототипу и 15 мин (п. 15, табл. 2) по аналогу, где термостабилизатор в составе композиции отсутствует.

Введение в состав заявляемой композиции эпоксидиановой смолы в количестве 1,7 - 3,5 мас. % обеспечивает композиции термостабильность выше, чем введение 2,0 - 5,0 мас.% меламина, например 2 ч 30 мин (п.7, табл. 2) против 1 ч 50 мин (п.7, табл. 2) при одинаковом содержании термостабилизатора 2,0 мас. %. Одновременно повышается стойкость композиции к термоокислительному старению, она составляет от 30 до 36 сут (пп. 4 - 12, табл. 2) против 15 сут по прототипу (п. 16, табл.2) и 3 сут по аналогу (п. 15, табл. 2), где стабилизатор отсутствует.

Использование эпоксидиановой смолы в составе заявленной композиции позволяет снизить содержание антипирена гексабромциклододекана до 4,0 мас.% (п. 4, табл. 1 и 2) против 8,0 мас.% по прототипу (п. 16, табл. 1 и 2), что, по-видимому, связано с проявлением антипирирующих свойств эпоксидиановой смолы в данном сочетании ингредиентов.

Повышение термостабильности и стойкости к термоокислительному старению заявляемой композиции объясняется тем, что эпоксидиановая смола в данном сочетании ингредиентов проявляет свойства термостабилизатора гексабромциклододекана - предотвращает выделение бромистого водорода, который может вызвать деструкцию полимерной основы (полипропилена).

Использование заявляемого изобретения позволит:
получить самозатухающую композицию полипропилена с повышенной термостабильностью и стойкостью к термоокислительному старению, что увеличит срок службы изделий из нее;
проводить переработку самозатухающих композиций полипропилена при оптимальных режимах работы оборудования;
cнизить содержание антипирена гексабромциклододекана в составе композиции при сохранении показателя огнестойкости и пожаробезопасности на достигнутом уровне.

Использование: полимерные материалы с пониженной горючестью, применяемые для изготовления деталей теле-, радиотехники и изделий электротехнического назначения. Сущность изобретения: композиция включает, %: гексабромциклододекан 4,0 - 12,0; трехокись сурьмы 2,0 - 6,0; термостабилизатор 1,7 - 3,5; полипропилен - остальное. 2 табл.

Полимерная композиция с пониженной горючестью, включающая полипропилен, гексабромциклододекан, трехокись сурьмы и термостабилизатор, отличающаяся тем, что она в качестве термостабилизатора содержит эпоксидиановую смолу при следующем соотношении компонентов, мас.

Гексабромциклододекан 4 12
Трехокись сурьмы 2 6
Эпоксидиановая смола 1,7 3,5
Полипропилен Остальное$