КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2008 года по МПК C08L27/06 C08K3/22 C08K3/32 

Изобретение относится к композициям для огнестойкого полимерного материала с пониженным выделением хлористого водорода и дыма при горении и может быть использовано для изготовления материала, служащего в качестве изоляции и защитных оболочек электрических проводов и кабелей, а также различных изделий, находящихся в условиях повышенной пожароопасности.

Известна композиция для полимерного материала, содержащая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, свинцовый стабилизатор и антипирен-дымоподавитель, включающий трехокись сурьмы, окись цинка, борную кислоту, карбонат кальция и тригидрат окиси алюминия; композиция дополнительно содержит аэросил при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

суспензионный поливинилхлорид - 100

сложноэфирный пластификатор - 45-60

свинцовый стабилизатор - 4-6

трехокись сурьмы - 6-12

окись цинка - 1,5-2,5

борная кислота - 0,1-1,0

карбонат кальция - 40-80

тригидрат окиси алюминия - 20-60

аэросил - 3-5, SU 1832700 A1.

Данная композиция не обеспечивает достаточной степени снижения дымообразования и выделения коррозионно-активных газов при горении.

Известна также композиция для полимерного материала, включающая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, стабилизатор на основе солей свинца и антипирен-дымоподавитель, который в данной композиции включает карбонат кальция, тригидрат окиси алюминия, трехокись сурьмы, окись цинка и борную кислоту, кроме того, композиция содержит ионал и дифенилпропан в соотношении 3:1-1:3 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

суспензионный поливинилхлорид - 100

сложноэфирный пластификатор - 40-80

свинцовый стабилизатор - 3-7

карбонат кальция - 30-500

тригидрат окиси алюминия - 10-100

трехокись сурьмы - 4-7,5

окись цинка - 0,7-1,9

борная кислота - 0,4-0,6

ионол - 0,1-0,6

дифенилолпропан - 0,1-0,6, RU 2195729.

Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящего изобретения.

Композиция по RU 2195729 не обеспечивает получение материала с достаточной степенью снижения выделения хлористого водорода и дыма в условиях горения и тления, огнестойкость его недостаточна. Кроме того, практически не обеспечивается снижение выделения образующихся при горении паров бензола и винилхлорида, а также окиси углерода (угарного газа). Старение материала на основе полимерной композиции-прототипа происходит относительно быстро, что существенно сокращает срок службы материала и обусловливает дополнительное выделение в окружающую среду продуктов распада полимерного материала.

Задачей настоящего изобретения является повышение огнестойкости получаемого полимерного материала и снижение выделения хлористого водорода, дыма, паров бензола, винилхлорида, а также угарного газа. Кроме того, решается задача замедления старения полимерного материала и, соответственно, продления срока его службы, а также снижения выделения продуктов распада, образующихся вследствие старения.

Согласно данному изобретению композиция для полимерного материала, включающая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, стабилизатор и антипирен-дымоподавитель, дополнительно содержит AlO(ОН), Al₂О₃ аморфный, γAl₂О₃, фосфат Са и/или Mg и фосфат Al при следующем соотношении компонентов, мас.%:

суспензионный поливинилхлорид - 15-50

сложноэфирный пластификатор - 10-40

стабилизатор - 0,5-5

AlO(ОН) - 1-10

Al₂O₃ аморфный - 0,5-10

γAl₂O₃ - 0,5-10

фосфат Са и/или Mg - 0,5-15

фосфат Al - 0,05-7

антипирен-дымоподавитель - остальное.

Благодаря реализации отличительных признаков изобретения на поверхности материала, соответствующего заявленной композиции, при горении или тлении формируется механически устойчивый и невоспламеняющийся защитный слой кокса непосредственно на поверхности полимера с почти закрытой структурной ячейкой, состоящий из соответствующих оксидов и солей металлов и препятствующий проникновению кислорода в нижележащий массив материала, уменьшающий воздействие высокой температуры, что значительно повышает его огнестойкость. В результате происходит существенное снижение образования токсичных продуктов горения.

Кроме того, введение в композицию дополнительных ингредиентов: AlO(ОН), Al₂О₃ аморфного, γAl₂О₃, фосфата Са и/или Mg и фосфата Al в указанном соотношении с другими компонентами обеспечивает замедление старения полимерного материала. Это объясняется тем, что замедляется разрушение полимерных цепей поливинилхлорида, так как указанные выше новые ингредиенты занимают в полимерных цепях свободные места, образующиеся при отщеплении молекул хлора. Тем самым сохраняется длина молекулярной цепи и общая структура полимера. В результате увеличивается срок службы полимерного материала и уменьшается выделение продуктов распада вследствие его старения.

Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию «изобретательский уровень».

В качестве суспензионного поливинилхлорида (ПВХ) во всех примерах использован ПВХ С 70 по ГОСТ 14332-78Е, в качестве сложноэфирного пластификатора использован диоктилфталат (ДОФ) - ГОСТ 8728-77.

В качестве стабилизатора могут быть использованы соединения свинца, например трехосновный сульфат свинца (ТОСС) - ТУ 6-09-098-75, или соединения кальция и цинка, например Vinstab Ca-Zn производства фирмы Hebron, Испания, или бария и цинка, например Vinstab Ba-Zn производства фирмы Hebron, Испания.

AlO(ОН) соответствует ТУ 2322-005-50898710-2004.

Al₂О₃ аморфный соответствует ТУ 2322-005-50898710-2004.

γAl₂О₃ соответствует ТУ 2322-005-50898710-2004.

Фосфат Са соответствует ТУ 2322-003-50898710-2002.

Фосфат Mg соответствует ТУ 2322-003-50898710-2002.

Фосфат Al соответствует ТУ 2322-003-50898710-2002.

В качестве антипирена-дымоподавителя может быть использована смесь карбоната кальция СаСО₃, тригидрата окиси алюминия Al(ОН)₃, трехокиси сурьмы Sb₂O₃, окиси цинка ZnO и борной кислоты Н₃ВО₃, описанные в RU 2195729.

Кроме того, в качестве антипирена-дымоподавителя (Пример 2) может быть использована смесь, содержащая СаСО₃, Mg(OH)₂, Sb₂О₃, ZnO, Н₃ВО₃, хлорированный полиэтилен при следующем соотношении, мас.%:

СаСО₃ - 15-60

Mg(OH)₂ - 5-35

Sb₂O₃ - 0,8-2,5

ZnO - 0,2-0,6

Н₃ВО₃ - 0,005-0,3

хлорированный полиэтилен - 0,2-10.

Пример 1.

В смесителе перемешивают:

25 мас.% ПВХ С70,

3 мас.% ТОСС,

5 мас.% AlO(ОН),

5 мас.% Al₂О₃ аморфного,

5 мас.% γAl₂О₃,

7 мас.% фосфата Са,

3 мас.% фосфата Al,

антипирен-дымоподавитель - остальное.

Смесь нагревается до температуры 60°С, затем через форсунки вводят предварительно нагретый до 60°С пластификатор ДОФ. Температуру смеси поднимают до 105-115°С, затем смесь охлаждают при перемешивании до 45°С и гранулируют на осциллирующих экструдерах при температуре расплава 150-170°С. Полученные гранулы охлаждают до комнатной температуры и для получения образцов для испытаний вальцуют при температуре 150-170°С в течение 6-10 минут, затем из отвальцованного листа прессуют образцы для испытаний при температуре 150-170°С в течение 3 мин под давлением 120 кгс/см². Кислородный индекс определяют по ГОСТ 12.1.044-89, максимальную плотность дыма (Д_максГ) в условиях горения и максимальную плотность дыма (Д_максТ) в условиях тления определяют по ГОСТ 24632-81. Выделение хлористого водорода при горении определяют по ГОСТ Р МЭК 60754-1-99.

Состав и свойства полимерного материала приведены в таблице 1.

Примеры 2-4.

Композиции готовятся следующим образом: в смесителе перемешивают ПВХ, ТОСС, AlO(ОН), Al₂О₃ аморфный, γAl₂О₃, фосфат Са, фосфат Al, антипирен-дымоподавитель, в соответствии с указанными в нижеприведенной таблице составами в мас.%. Смесь в примерах 2-4 нагревается до температуры 60°С, затем через форсунки вводят предварительно нагретый до 60°С пластификатор ДОФ. Температуру смеси поднимают до 105-115°С, затем смесь охлаждают при перемешивании до 45°С и гранулируют при температуре 150-170°С. Полученные гранулы охлаждают до комнатной температуры и для получения образцов для испытаний вальцуют при температуре 150-170°С в течение 6-10 минут, затем из отвальцованного листа прессуют образцы для испытаний при температуре 150-170°С в течение 3 мин под давлением 120 кгс/см². Кислородный индекс (КИ) определяют по ГОСТ 12.1.044-89, максимальную плотность дыма Д_максГ и Д_максТ определяют по ГОСТ 24632-81. Выделение хлористого водорода (А_HCl) при горении определяют по ГОСТ Р МЭК 60754-1-99. Относительное удлинение при разрыве после выдержки при (100±2)°С в течение 7 суток определяют по ГОСТ 5960-72.

Пример 5 соответствует композиции, принятой в качестве прототипа настоящего изобретения, при средних значениях, характеризующих соотношение компонентов. Состав-прототип испытан заявителем в лабораторных условиях (см. таблицу 1).

Изобретение относится к огнестойким полимерным композициям с пониженным выделением хлористого водорода и дыма при горении и может быть использовано для изготовления изоляции и защитных оболочек электрических проводов и кабелей, а также различных изделий, находящихся в условиях повышенной пожароопасности. Композиция содержит суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, стабилизатор и антипирен-дымоподавитель и дополнительно AlO(ОН), Al₂О₃ аморфный, γAl₂О₃, фосфат Са и/или Mg и фосфат Al. Технический результат - повышение огнестойкости композиции и снижение выделения хлористого водорода, дыма, паров бензола, винилхлорида, а также угарного газа. Кроме того, решается задача замедления старения полимерного материала и, соответственно, продления срока его службы, а также снижения выделения продуктов распада, образующихся вследствие старения. 1 табл.

Композиция для полимерного материала, включающая суспензионный поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, стабилизатор и антипирен-дымоподавитель, отличающаяся тем, что дополнительно содержит AlO(ОН), Al₂О₃ аморфный, γAl₂О₃, фосфат Са и/или Mg и фосфат Al при следующем соотношении компонентов, мас.%:

суспензионный поливинилхлорид15-50сложноэфирный пластификатор10-40стабилизатор0,5-5AlO(ОН)1-10Al₂О₃ аморфный0,5-10γAl₂О₃0,5-10фосфат Са и/или Mg0,5-15фосфат Al0,05-7антипирен-дымоподавительостальное