ОГНЕСТОЙКАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2008 года по МПК C08L11/00 C08K13/02 C08K3/20 C08K3/22 C08K5/02 

Изобретение относится к изделиям резиновой промышленности, в частности к огнестойкой полимерной композиции, применяемой в деталях резинокордных оболочек, используемых при ремонте и авариях канализационных трубопроводов, внутризаводских и магистральных нефтепроводов, во время длительного воздействия искр при сварке, пламени и открытого огня при возгораниях.

Известна полимерная композиция на основе синтетических каучуков (см. а.с. SU №514867, опубл. Бюл. №19 от 25.05.76 г.), содержащая в качестве антипирена 0,5-30,0 вес.ч. хлорбромзамещенных перхлордигомокубанов на 100 вес.ч. каучука.

Недостатком известной композиции является продолжительное тление после прогорания участков полимерной композиции, высокая пластичность, затрудняющая ее хранение и переработку в изделия, высокие значения относительного удлинения для вулканизатов, что неприемлемо для изготовления резинокордных композитов.

Известна также огнестойкая полимерная композиция (см. Н.В. Белозеров "Технология резины", М.: Химия. - 1979 г., стр.245-246), содержащая на 100 мас.ч. хлоропренового каучука 5,0 мас.ч. хлорпарафина и 3,0-5,0 мас.ч. трехокиси сурьмы.

Недостатком этой известной огнестойкой полимерной композиции является невысокая огнестойкость, в результате чего после воздействия огня образуются прогоревшие участки и продолжительное остаточное горение поверхности, что может привести к потере работоспособности изделия, выполненного на основе этой полимерной композиции.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату - прототип - является полимерная композиция для огнезащитной обуви пожарных (см. RU №2001104408/12 от 13.02.2001 г. МКИ А43B 1/10, опубл. Бюл. №14 от 20.05.2003 г.), включающая карбоцепной каучук, вулканизующую систему, наполнитель и антипирен, состоящий из комбинаций хлорпарафина и трехокиси сурьмы, отличающаяся тем, что антипирен дополнительно содержит композицию минерального кремнесодержащего соединения и гидроксида алюминия в соотношении 1:(4÷10) при следующем количестве компонентов в смеси, мас.ч.:

Карбоцепной каучук -100Вулканизующая система8-10Наполнитель30-50Хлорпарафин ХП-110010-15Трехокись сурьмы4-6Композиция90-120

Недостатком известного прототипа является невозможность использования полимерной композиции в резинокордном изделии, при эксплуатации которого после длительного воздействия искр и открытого огня, например, при сварочных работах, на поверхности изделия прожигаются различной длины и глубины участки, что может привести к выходу из строя изделия, находящегося под давлением, а также в технологическом процессе при сборке многослойных резинокордных изделий, слои которых содержат различные по составу компоненты и в дальнейшем несовместимые при вулканизации полимерные композиции.

Так, невозможно будет изготовить резинокордную оболочку из-за несовместимости состава компонентов, содержащихся в полимерных композициях покровного слоя и накладываемого сверху огнестойкого слоя из известной полимерной композиции.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, создание состава огнестойкой полимерной композиции, техническим результатом которого будет повышение огнестойкости к прогоранию участков слоя полимерной композиции при длительном воздействии искр и открытого огня на изделие, эксплуатирующееся под давлением, а также обеспечение технологических процессов дублирования, склеивания, сборки и вулканизации с различными по составу полимерными композициями при изготовлении многослойных резинокордных изделий.

Указанный технический результат достигается за счет того, что полимерная композиция, включающая хлоропреновый каучук - наирит, серу, альтакс, стеарин, диафен ФП, ацетонанил Р, дибутилфталат, технический углерод П-803, сантогард PVI, хлорпарафин, трехокись сурьмы, дополнительно содержит комбинацию активных наполнителей: оксид цинка 3,0-8,0 мас.ч., оксид магния 3,0-10,0 мас.ч., оксид титана 15,0-30,0 мас.ч., белую сажу БС-120 20,0-30,0 мас.ч., что обеспечивает достижение необходимого синергического эффекта по повышению огнестойкости при длительном воздействии искр и открытого огня и технологии изготовления резинокордных изделий из различных по составу компонентов полимерных композиций.

При этом Ацетонанил Р - полимеризованный 2,2,4-триметил 1,2-дегидрохинолин - желто-коричневый порошок, с температурой плавления ≥114°С и Диафен ФП - N-фенил-N′-изопропил-n-фенилендиамин - коричнево-серый кристаллический порошок, с температурой плавления ≥ 70°С являются наиболее эффективными антиозонантами, защищающими резины от теплового и атмосферного старения.

В качестве замедлителя подвулканизации выбран Сантогард PVI - N-циклогексилтиофталимид - порошок светло-серого цвета.

Все компоненты огнестойкой полимерной композиции производятся предприятиями химической промышленности в соответствии с требованиями государственных стандартов.

При введении и увеличении содержания до 40 об.% в полимерной композиции предлагаемой комбинации активных наполнителей уменьшается содержание каучука и создается синергический эффект сочетания огнестойкости и необходимых технологических и механических свойств полимерной композиции, что приводит к увеличению огнестойкости, уменьшению периода самозатухания за счет снижения массы каучука, увеличению объема полимерной композиции и ее теплопроводности, вследствие чего поглощается часть тепловой энергии и замедляется образование горючих газов, увеличивается механическая прочность и твердость при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Хлоропреновый каучук - наирит100Сера0,3-0,9Альтакс0,5-1,0Стеарин1,0-4,0Диафен ФП1,0-3,0Ацетонанил Р1,0-3,0Хлорпарафин10,0-15,0Трехокись сурьмы15,0-25,0Дибутилфталат7,0-25,0Сантогард PVI0,1-0,5Технический углерод П-80320,0-60,0Оксид цинка3,0-8,0Оксид магния3,0-10,0Оксид титана15,0-30,0Белая сажа БС-12020,0-30,0

Кроме того, обеспечивается технологическая совместимость при сборке и вулканизации слоя из огнестойкой полимерной композиции со слоями из полимерных композиций, содержащимися в конструкции изготавливаемых изделий.

Огнестойкую полимерную композицию изготавливают стандартным способом в резиносмесителе в две стадии.

Пример

Вначале основные ингредиенты: каучук, стеарин, диафен ФП, ацетонанил Р, белую сажу, оксид магния, оксид титана и трехокись сурьмы вводят в резиносмеситель и перемешивают в течение 2-х минут, затем загружают хлорпарафин, дибутилфталат и технический углерод П-803 и перемешивают в течение 4-х минут. В полученную первую стадию композиции добавляют оксид цинка, серу и альтакс, сантогард PVI перемешивают 1,5 минуты и после изготовления выгружают при температуре 75±5°С.

Для испытаний изготовлены составы контрольной и предлагаемой огнестойкой полимерной композиции, различающиеся количественным соотношением компонентов.

Состав контрольной и предлагаемой огнестойкой полимерной композиции

Таблица 1ИнгредиентыСодержание мас.ч. на 100 мас.ч. каучукаКонтрольная1234Хлоропреновый каучук - наирит100100100100100Сера1,00,30,50,80,9Альтакс-1,00,80,60,5Стеарин2,01,03,00,60,6Диафен ФП1,01,02,03,02,0Ацетонанил Р-1,02,03,02,0Дибутилфталат15,07,015,025,020,0Сантогард PVI-0,10,30,50,5Хлорпарафин5,010,013,015,010,0Трехокись сурьмы5,015,020,025,020,0Технический углерод П-80340,020,040,060,040,0Оксид цинка-3,05,08,05,0Оксид магния-3,06,010,07,0Оксид титана-15,025,030,020,0Белая сажа БС-120-20,025,030,020,0

Для сравнения испытаны контрольная и предлагаемая огнестойкая полимерная композиция.

Результаты испытаний представлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2ПоказателиПолимерная композицияКонтрольная1234Пластичность0,590,410,430,450,45Модуль при 300% удлинении, МПа4,86,869,0911,512,7Условная прочность при растяжении, МПа11,413,5413,514,812,7Относительное удлинение при разрыве, %750680480360580Относительная остаточная деформация после разрыва, %302071117Твердость по Шору, усл. ед.5561616562Эластичность по отскоку, %3940383438

Для испытания прочности связи между слоями взята резиновая смесь для покровного слоя следующего состава, мас.ч.:

Каучук СКИ-370,0Каучук СКД30,0Сера2,0Сульфенамид М0,8Оксид цинка5,0Стеариновая кислота2,0Канифоль2,0Технический углерод К 35430,0Технический углерод П 51420,0

Результаты испытаний

Таблица 3 ПоказателиПолимерная композицияКонтрольная1234Прочность связи между покровным слоем и огнестойким слоем, кН/м5,69,59,711,410,8

Приведенные в таблицах 2 и 3 данные оценки пластоэластических свойств вулканизатов показывают, что предлагаемая огнестойкая полимерная композиция обеспечивает необходимый комплекс физико-механических показателей и технологическую совместимость с полимерными композициями слоев, входящих в конструкцию деталей.

Огнестойкость определяют по времени горения образца полимерной композиции размером 10,0×2,5×0,2 см.

Образец выдерживают в пламени спиртовой горелки с температурой пламени 900-1000°С и удаляют из него.

Время горения и время тления после выноса образца из пламени горелки определяют секундомером и длину прогоревшего участка линейкой.

Показатели огнестойкости среднее из 10 образцов контрольной и 4-х предлагаемой полимерной композиции приведены в таблице 4.

Таблица 4ПоказателиПолимерная композицияКонтрольная1234Время горения, сек93243Время тления, сек102132Длина прогоревшего участка, см1,20,20,20,30,3

Использование предлагаемой огнестойкой полимерной композиции в многослойных резинокордных изделиях позволит повысить огнестойкость при длительном воздействии искр и открытого огня и улучшить технологию сборки и вулканизации этих изделий.

Изобретение относится к огнестойкой полимерной композиции и может быть использовано в шинной и резинотехнической промышленности, в частности в деталях резинокордных оболочек, используемых при ремонте и авариях канализационных трубопроводов, внутризаводских и магистральных нефтепроводов, во время длительного воздействия искр при сварке, пламени и открытого огня при возгораниях. Изготавливают полимерную композицию, включающую хлоропреновый каучук - найрит, серу, альтакс, стеарин, диафен ФП, ацетонанил Р, хлорпарафин, трехокись сурьмы, дибутилфталат, техуглерод П-803, сантогард PVI и комбинацию активных наполнителей, мас.ч. на 100 мас.ч. каучука - оксид цинка - 3-8, оксид магния - 3-10, оксид титана - 15-30 и белую сажу БС-120 - 20-30. Технический результат состоит в повышении огнестойкости к прогоранию участков слоя полимерной композиции при длительном воздействии искр и открытого огня на изделие, эксплуатирующееся под давлением, обеспечении технологической совместимости с полимерными композициями при изготовлении многослойных резинокордных изделий. 4 табл.

Огнестойкая полимерная композиция, включающая хлоропреновый каучук-найрит, серу, альтакс, стеарин, диафен ФП, ацетонанил Р, хлорпарафин, трехокись сурьмы, дибутилфталат, сантогард PVI, технический углерод П-803, отличающаяся тем, что дополнительно содержит комбинацию активных наполнителей - оксид цинка, оксид магния, оксид титана, белая сажа БС-120 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

хлоропреновый каучук-найрит100сера0,3-0,9альтакс0,5-1,0стеарин1,0-4,0диафен ФП1,0-3,0ацетонанил Р1,0-3,0хлорпарафин10,0-15,0трехокись сурьмы15,0-25,0дибутилфталат7,0-25,0сантогард PVI0,1-0,5технический углерод П-80320,0-60,0оксид цинка3,0-8,0оксид магния3,0-10,0оксид титана15,0-30,0белая сажа БС-12020,0-30,0