КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ОГНЕПРЕГРАДИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2003 года по МПК C08L61/10 C08K13/02 C09K21/00 C08L61/10 C08L9/02 C08K13/02 C08K3/06 C08K3/20 C08K3/24 C08K3/38 C08K5/47 C08K7/02 C08K7/12 

Изобретение относится к полимерным композиционным материалам на основе дивинилнитрильного карбоксилсодержащего каучука, фенолформальдегидной смолы резольного типа и неорганических наполнителей, предназначено для изготовления огнепреградительных покрытий (экранов) при высокотемпературном воздействии.

Известна полимерная композиция, содержащая в качестве связующего смесь новолачной фенолформальдегидной смолы, фенолформальдегидной резольной или анилиноформальдегидной смолы, нитрильного каучука, стеарина, а в качестве наполнителя - стекловолокно, при следующем соотношении компонентов, массовых частях:
Фенолформальдегидная смола новолачного типа - 5,0 - 12,0
Фенолформальдегидная резольного типа или анилиноформальдегидная смола - 25 - 40
Нитрильный каучук - 5 - 12,5
Стеарин - 1 - 2
Стекловолокно - Остальное
Патент РФ 896030 от 03.01.80, кл. C 08 L 61/10.

Недостатками этого материала является повышенная теплопроводность, низкая технологичность - невозможно изготовить огнепреградительное покрытие больших габаритов.

Известна также композиция, включающая неорганический наполнитель и полимерную матрицу на основе фенолформальдегидной смолы при следующем соотношении компонентов, в массовых частях:
Фенолформальдегидная смола новолачного типа - 70 - 120
Уротропин технический - 7 - 15
Азизобутиронитрил - 15 - 30
Маршалит молотый - 280 - 385
Асбест хризотиловый - 25 - 45
Акрилонитриловый каучук - 30 - 70
Стеарат кальция - 1 - 2
Алкилсульфонат натрия - 0,01 - 1,0
Патент РФ 2037504, кл. C 08 L 61/10, 1995 г.

Недостатком данной композиции является: низкая прочность, низкая технологичность.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, - композиция для изготовления огнепреградительного покрытия, включающая углеродный наполнитель, полимерную матрицу на основе фенолформальдегидной смолы новолачного типа при следующем соотношении компонентов, в массовых частях.

Фенолформальдегидная смола новолачного типа - 7,5 - 42,0
Уротропин - 0,8 - 4,8
Углеродный волокнистый материал - 2,5 - 75
Бутадиен-нитрильный каучук - 0,75 - 30,0
Этилацетат - 2 - 15
Патент РФ 2157389 С1 от 10.10.2000 г.

Недостатком данной композиции (из-за углеродного наполнителя) является высокая теплопроводность, низкая деформативность, дефицитность и дороговизна углеродного материала.

Технической задачей изобретения является повышение прочности, деформативности, снижение стоимости.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен огнепреградительный материал, включающий полимерную матрицу на основе фенолформальдегидной смолы резольного типа, акрилонитрильного карбоксилсодержащего каучука, 2-меркаптобензтиазола, в котором в качестве наполнителей приняты асбестовое волокно, хлопчатобумажное волокно, жженая магнезия, окись цинка, борная кислота, сера при следующем сочетании компонентов, в массовых частях:
Фенолформальдегидная смола резольного типа - 14 - 47
Дивинилнитрильный карбоксилсодержащий каучук - 2,5 - 20
2-Меркаптобензтиазол - 0,05 - 0,62
Асбест хризотиловый - 35 - 65
Волокно хлопчатобумажное - 7 - 20
Жженая магнезия - 0,08 - 0,5
Окись цинка - 0,05 - 0,62
Борная кислота - 0,02 - 0,075
Сера - 0,04 - 0,32
Авторами установлено, что предложенный огнепреградочный материал при заявленном соотношении ингредиентов позволяет сохранить высокие прочностные свойства, повысить деформативность, снизить теплопроводность, снизить стоимость.

Введение дивинилнитрильного карбоксилсодержащего каучука способствует химическому взаимодействию с фенолформальдегидной смолой, что положительно отражается на механических и эксплуатационных свойствах.

Примеры осуществления
Изготовление огнепреградительного материала на полимерной матрице состоит из следующих основных операций:
1. Изготовление пропиточного состава.

2. Пропитка наполнителя.

3. Сушка пропитанного наполнителя.

4. Раскрой заготовок и сборка пакета.

5. Формование заготовки и оценка качества.

Пропиточный состав изготавливается на основе растворов фенолформальдегидной смолы и раствора акрилонитрильного карбоксилсодержащего каучука.

Раствор фенолформальдегидной смолы получали в реакторе. Для чего в реактор заливали расчетное количество растворителя - спирта. Включали реактор и, не останавливая его, засыпали расчетное количество, предварительно размолотую резольную смолу. Перемешивание композиции производили до полного растворения смолы. Раствор смолы представляет собой однородную прозрачную массу коричневого цвета.

Раствор акрилонитрильной карбоксилсодержащего каучука получали в бутилацетате. Для чего в реактор заливали бутилацетат. Включали смесители реактора и не останавливая его вводили каучук. Композицию перемешивали до полного растворения каучука. Затем вводили 2 меркаптобензтиазол, жженную магнезию окиси цинка, борную кислоту, серу. Полученную смесь с каучуком перемешивали в течение 20-30 мин до получения однородной композиции, имеющей цвет от серого до коричневого. Пропиточный состав приготавливали перед пропиткой асбестохлопчатобумажного наполнителя. Для чего в чистый реактор загружали расчетное количество смеси каучука с порошкообразными наполнителями включали смеситель реактора и не выключая его вводили раствор фенолформальдегидной смолы. Композицию перемешивали в течение 20-40 мин, до получения однородного состава. Затем этот состав заливали в пропиточную ванну установки для пропитки, и путем протяжения асбестохлопчатобумажного наполнителя через пропиточную ванну, производили его пропитку. Наполнитель с нанесенным пропиточным составом пропускали через сушильную камеру. Просушенный наполнитель (полуфабрикат) направляли на приемное устройство. С приемного устройства полуфабрикат разрезали на заготовки по размерам, отвечающим требованиям изделия. Разрезанные заготовки собирали в пакет. Количество слоев, порядок укладки заготовок так же определялся требованием чертежа. Подготовленный пакет может прессоваться одним из способов или автоклавным, или пресскамерным и др., принятым для переработки сложных пластиков.

Для исследования свойств, данные приведены в таблице 2, материал прессовали в виде плоских панелей размером 500•400 мм, толщиной ≈10 мм, между жесткими обогреваемыми плитами при температуре 165-175^oС давлении 15-20 атм. Из полученных панелей механически вырезали образцы и исследовали различные свойства.

Пример 1. Для изготовления огнепреградительного материала на основе полимерной матрицы сначала были приготовлены растворы. В качестве фенолформальдегидной смолы взята смола СФ 3021 (К) ГОСТ 18694-80, фенолформальдегидной смолы и смесь акрилонитрильного карбоксилсодержащего каучука СКН-26-1,25 ГОСТ 7738-79 с порошкообразными наполнителями.

На основе полученных растворов приготавливали пропиточный состав, которым была пропитана асбестохлопчатобумажная ткань АТ-1 (ГОСТ 6102-67). Пропитанная ткань сушилась при температуре 60-80^oС до получения летучих не более 3,5%.

Из полуфабриката нарезали заготовки размером 500•400 мм. Набирали пакет из 10 заготовок. Пакет запрессовывали между обогреваемыми плитами при температуре 170±5^oС и давлении 15±2 кг/см². Время выдержки 3 часа ±15 мин. Из панелей в соответствии с требованиями ГОСТ были изготовлены образцы. Данные по составу опытных композиций приведены в таблице 1.

В таблице 2 приведены данные по результатам сравнительных испытаний комплекса характеристик, полученных на предлагаемом составе огнепреградительного материал и материала прототипа.

Из таблицы 2 видно, что предложенный материал сравним с прототипом по прочности, по деформативности выше в 2,5-3 раз и на 50-80% снижена теплопроводность, т.е. улучшены огнепреградительные свойства материала.

Материал прост в переработке, не требует сложной технологичной оснастки.

Применение предложенного огнепреградительного материала на основе полимерной матрицы позволяет изготовить изделия с высокими эксплуатационными свойствами без сложной и дорогостоящей оснастки.

Изобретение относится к полимерным композиционным материалам на основе фенолформальдегидной смолы (ФФС) резольного типа дивинилнитрильного карбоксилсодержащего каучука и неорганических наполнителей, предназначено для изготовления огнепреградительных покрытий (экранов) при высокотемпературном воздействии. Композиция содержит, мас.ч. ФФС 14-47, дивинилнитрильный карбоксилсодержащий каучук 2,5-20, 2-меркаптобензтиазол 0,05-0,62, асбест хризотиловый 35-65, волокно хлопчатобумажное 7-20, магнезия жженая 0,08-0,5, окись цинка 0,05-0,62, борная кислота 0,02-0,075, сера 0,04-0,32. Изобретение позволяет повысить прочность, относительное удлинение при растяжении, снизить теплопроводность огнепреградительного материала. 2 табл.

Композиция для огнепреградительного материала, включающая фенолформальдегидную смолу резольного типа, дивинилнитрильный карбоксилсодержащий каучук, 2-меркаптобензтиазол, асбест хризотиловый, волокно хлопчатобумажное, магнезию жженую, окись цинка, борную кислоту и серу при следующем соотношений компонентов, мас.ч.:

Фенолформальдегидная смола резольного типа 14-47

Дивинилнитрильный карбоксилсодержащий каучук 2,5-20

2-Меркаптобензтиазол 0,05-0,62

Асбест хризотиловый 35-65

Волокно хлопчатобумажное 7-20

Магнезия жженая 0,08-0,5

Окись цинка 0,05-0,62

Борная кислота 0,02-0,075

Сера 0,04-0,32