ОГНЕСТОЙКИЙ ПОЛИМЕРНЫЙ МНОГОСЛОЙНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 1998 года по МПК C09K21/14 B32B27/00 B32B27/18 

Изобретение относится к производству полимерных материалов для средств защиты от факторов термического поражения - открытого пламени и интенсивных тепловых потоков.

Наиболее распространенными источниками термических поражений являются, как известно, воздействия открытого пламени и облучение лучистыми потоками тепловой энергии различной интенсивности. В связи с этим придание материалам, используемым при создании средств защиты от термического поражения, защитных свойств от этих факторов является весьма актуальным.

Известны полимерные материалы для средств защиты от факторов термического поражения, в составе которых содержатся специальные огнестойкие добавки - антипирены (Кодолов В.И. Замедлители горения полимерных материалов. - М.: Химия, 1980, Конкин А.А. Углеродные и другие жаростойкие волокнистые материалы. - М.: Химия, 1974; Патент Франции N 1524502, 1968).

Такие материалы, обладая высокой огнестойкостью (время остаточного горения равно 0), тем не менее не имеют достаточных термозащитных свойств от воздействия интенсивных тепловых потоков, так как под воздействием последних происходит разрушение огнезащитного материала и как следствие - сквозное прогорание, приводящее к термическому поражению защищаемого объекта.

Эти материалы не обладают также достаточной огнестойкостью и термозащитными свойствами к воздействию горящих каучукоподобных веществ при пожарах на предприятиях шинной, резинотехнической промышленности и промышленности синтетического каучука.

Некоторое повышение термозащитных свойств достигается при использовании многослойных полимерных материалов. Однако и они при попадании на них горячих каучукоподобных веществ прогорают в течение 10-15 с (Справочник по искусственным кожам и пленочным материалам. Под ред. Михайлова В.А. и Кипниса Б. Я. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982, с. 39, 46, 254).

Наиболее близким по техническому существу является огнестойкий полимерный трехслойный армированный тентовый материал - искусственная тентовая кожа "Теза" (Справочник по искусственным кожам и пленочным материалам. Под ред. Михайлова В.А. и Кипниса Б.Я. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982 г, с. 39, 46, 254).

Он состоит из трех слоев:
1. Лицевой огнезащитный слой полимерный на основе пластифицированного суспензионного и эмульсионного поливинилхлорида, включающий антипирен, стабилизаторы, фосфорсодержащей пластификатор и пигменты. Пластифицирующая группа содержит три пластификатора, один из которых является фосфорсодержащим - диалкилфенилфосфат (ДАФФ).

2. Следующий за лицевым слой представляет собой полиэфирную тентовую ткань арт. 56239 или полиэфирную тентовую облегченную арт. 56387, на которую на каландре нанесен грунт - слой пластифицированного эмульсионного и суспензионного поливинилхлорида с антипиреном, стабилизаторами и пигментами. В этом слое смола эпоксидно-диановая ЭД-16 выполняет функцию адгезива и стабилизатора. Каучук СКН-26 является высокомолекулярным пластификатором. Сантанокс R, стеарат кадмия, Бензон ОА, Эстабекс и Фосфит ОФ являются термо- и светостабилизаторами.

3. Изнаночный слой на основе пластифицированного эмульсионного поливинилхлорида с антипиреном, стабилизаторами и пигментами. Состав смеси для слоев приведен в табл. 1.

Однако, имея некоторую огнестойкость, материал обладает недостаточными термозащитными свойствами от воздействия интенсивных тепловых потоков и недостаточной стойкостью к воздействию горящих каучукоподобных веществ, под действием которых в течение 15 с происходит сквозное прожигание материала. К тому же этот материал нельзя использовать повторно.

Таким образом, в настоящее время не известны огнестойкие материалы, обеспечивающие термозащиту от воздействия интенсивных тепловых потоков и горящих каучукоподобных веществ.

Изобретательная задача состояла в поиске огнестойкого полимерного многослойного материала, обладающего высокими термозащитными свойствами при воздействии интенсивных тепловых потоков, а также обеспечивающего защиту от воздействия горящих каучукоподобных материалов.

Изобретательская задача решена огнестойким полимерным многослойным материалом с лицевым огнезащитным полимерным слоем на основе пластифицированного суспензионного и эмульсионного поливинилхлорида, включающим антипирен, стабилизаторы и фосфорсодержащий пластификатор, и слоем, следующим за лицевым, содержащим в качестве полимерного связующего пластифицированные эмульсионный поливинилхлорид или перхлорвиниловую смолу и антипирен, в котором следующий за лицевым слой дополнительно содержит соединение, выбранное из группы, включающей диамид азодикарбоновой кислоты, 2,2'-азо-бис-(изобутиронитрил), N,N'-динитрозопентаметилентетрамин, метиловый эфир n-гидразиносульфонилкарбаминовой кислоты, диазоаминобензол, малеиновую кислоту, малоновую кислоту, при следующем соотношении компонентов, мас.ч. на 100 мас. ч. полимера:
Полимерное связующее - 100
Пластификатор - 30-60
Антипирен - 10-30
Соединение, выбранное из группы, включающей диамид азодикарбоновой кислоты, 2,2'-азо-бис-(изобутиронитрил), N, N'-динитрозопентаметилентетрамин, метиловый эфир n-гидразиносульфонилкарбаминовой кислоты, диазоаминобензол, малеиновую кислоту, малоновую кислоту - 10-30
Этот материал обладает высокими огне- и термозащитными свойствами при воздействии интенсивных тепловых потоков и горящих каучукоподобных веществ, а также дает возможность многократного использования. Так, материал может наклеиваться на защищаемый объект, например, на тентовый, чехольный, укрывной материал, на поверхность техники различных видов. При воздействии открытого пламени и интенсивных тепловых потоков происходят процессы вспенивания следующего за лицевым слоя и коксования лицевого слоя. Это приводит к появлению на границе раздела: полимерный материал - защищаемая поверхность газового слоя, что, в свою очередь, ведет к резкому повышению теплового сопротивления в системе и, как следствие, обеспечивается защита поверхности от перегрева.

Устойчивость к прогоранию двухслойного материала, изготовленного по данному изобретению, в 17,3-23,3 раза превышает устойчивость к прогоранию прототипа. Этот материал можно использовать с дополнительным изнаночным слоем из армированного и неармированного полимерного материала. Такие трехслойные материалы насквозь не прогорают под действием горящих каучукоподобных веществ и изнаночный слой остается неповрежденным. При этом прогорают только лицевой и следующий за лицевым слой. После удаления сгоревших и закоксовавшихся слоев на лежащий под ними изнаночный слой может быть наклеен новый слой двухслойного защитного материала.

Многослойный полимерный материал представляет собой следующее.

1. Лицевой огнезащитный полимерный слой содержит пластифицированный суспензионный и эмульсионный поливинлхлорид с антипиреном, огнестойкими фосфор- и/или хлорсодержащими пластификаторами и стабилизаторами. Природа антипирена и стабилизатора не влияет на достижение технического результата, поэтому могут быть использованы любые известные антипирены и стабилизаторы. Пластифицирующая группа лицевого слоя должна обязательно содержать, как и в прототипе, хотя бы один фосфорсодержащий пластификатор, например, диалкилфенилфосфат (ДАФФ), трихлорэтилфосфат, трикрезилфосфат.

2. Слой, следующий за лицевым, содержит полимерное связующее, антипирен и специальную добавку. В качестве полимерного связующего он содержит пластифицированные эмульсионный поливинилхлорид или перхлорвиниловую смолу. В качестве антипирена могут быть использованы трехокись сурьмы, бура, гидроокись алюминия, тетрабромфталевый ангидрид, трис-(2,3-дибромпропил)-фосфат, хлорпарафин ХП-1100. В качестве специальных добавок могут быть использованы: диамид азодикарбоновой кислоты ЧХЗ-21, ТУ 6-03-408-76; 2,2'-азо-бис-(изобутиронитрил) - ЧХЗ-57, ТУ 6-03-365-78; N,N'-динитрозопентаметилентетрамин ЧХЗ-18, ТУ 7510900-13-91; метиловый эфир n-гидразиносульфонилкарбаминовой кислоты ЧХЗ-5, ТУ 84-394-73; диазоаминобензол, ТУ 6-14-167-76; малеиновая кислота, ГОСТ 9803-75; малоновая кислота, ТУ 6-09-2608-77.

Материал изготавливают следующим образом.

Вначале изготавливают лицевой огнезащитный полимерный слой, состав которого идентичен составу лицевого слоя материала "Теза", известным каландровым способом на основе пластифицированного суспензионного и эмульсионного поливинилхлорида с антипиреном, стабилизаторами и огнестойкими фосфор- и/или хлорсодержащими пластификаторами. Затем приготавливают композицию для слоя, следующего за лицевым. С этой целью в пластификатор вносят полимерное связующее, антипирен и специальную добавку. Смесь перемешивают 2 ч. и оставляют на вызревание в течение суток. Приготовленную таким образом клеевую массу наносят на лицевой огнезащитный слой ножевой раклей. Полученный таким образом материал при необходимости может подвергаться термообработке при температурах до 100^oC в течение 5-10 мин и может наклеиваться на изнаночный слой из армированного или неармированного материала.

Огнезащитные свойства прототипа и заявленного двухслойного материала при различных составах слоя, следующего за лицевым, при воздействии на них горящих каучукоподобных веществ приведены в табл. 2.

Согласно изобретению предложен огнестойкий полимерный многослойный материал с лицевым огнезащитным слоем на основе пластифицированного суспензионного или эмульсионного поливинилхлорида с добавлением антипирена, стабилизаторов и фосфорсодержащего пластификатора. Слой, следующий за лицевым, содержит, мас.ч.: эмульсионный поливинилхлорид или перхлорвиниловую смолу 100; пластификатор 30 - 60; aнтипирен 10 - 30; cоединение, выбранное из группы, включающей диамид азодикарбоновой кислоты, 2,2'-азо-бис-(изобутиронитрил), N, N'-динитрозопентаметилентетрамин, метиловый эфир n-гидрозиносульфонилкарбаминовой кислоты, диазоаминобензол, малеиновую кислоту и малоновую кислоту, 10 - 30. Материал может наклеиваться на изнаночный слой из армированного или неармированного другого материала или на поверхность защищаемого объекта. Он обладает высокими огне- и термозащитными свойствами при воздействии интенсивных тепловых потоков и горящих каучукоподобных веществ и может быть использован многократно. 2 табл.

Огнестойкий полимерный многослойный материал с лицевым огнезащитным слоем на основе пластифицированного суспензионного или эмульсионного поливинилхлорида, включающим антипирен, стабилизаторы и фосфорсодержащий пластификатор, и слоем, следующим за лицевым, содержащим полимерное связующее, пластификатор и антипирен, отличающийся тем, что слой, следующий за лицевым, содержит в качестве полимерное связующего эмульсионный поливинилхлорид или перхлорвиниловую смолу и дополнительно содержит соединение, выбранное из группы, включающей диамид азодикарбоновой кислоты, 2,2'-азо-бис-(изобутиронитрил),N,N'-динитрозопентаметилентетрамин, метиловый эфир n-гидразиносульфонилкарбаминовой кислоты, диазоаминобензол, малеиновую кислоту и малоновую кислоту, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Эмульсионный поливинилхлорид или перхлорвиниловая смола - 100
Пластификатор - 30 - 60
Антипирен - 10 - 30
Соединение, выбранное из группы, включающей диамид азодикарбоновой кислоты, 2,2'-азо-бис-(изобутиронитрил), N,N'-динитрозопентаметилентетрамин, метиловый эфир n-гидразиносульфонилкарбаминовой кислоты, диазоаминобензол, малеиновую кислоту и малоновую кислоту - 10 - 30д