ОБЛЕГЧЕННЫЙ МОРОЗОСТОЙКИЙ МАТЕРИАЛ С ПОНИЖЕННОЙ ГОРЮЧЕСТЬЮ Российский патент 2012 года по МПК C08L27/06 C08K13/02 D06N3/00 

1. Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области переработки полимеров, в частности, к производству искусственных кож, которые могут быть использованы для изделий технического и специального назначения.

2. Уровень техники

Известен термостойкий материал, полученный по способу изготовления, изложенному в Патенте РФ 2034874, С 081 27/06 от 30.06.1992 г. Указанный материал не может быть использован для изготовления облегченных средств индивидуальной защиты (СИЗ) по причине недостаточной огнестойкости и эластичности, повышенной массы 1 м².

Известен также термостойкий материал, полученный по способу изготовления, изложенному в Патенте РФ 2210647 С1, от 20.06.2003 г., однако указанный материал недостаточно огнестоек, т.к. кислородный индекс (КИ) равен 28% кислорода (O₂), что существенно снижает защитные свойства СИЗ, кроме того, он имеет высокую массу 1 м² - 600 г/м², увеличенную жесткость - 14÷18 cH (таблица 2).

3. Раскрытие изобретения

Задачей данного изобретения является создание облегченного морозостойкого полимерного материала с пониженной горючестью, пригодного для использования в качестве изделий технического и специального назначения для средств индивидуальной защиты.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в качестве основы для облегченного материала, состоящего из полиэфирной ткани с полимерным покрытием, используют ткань полотняного переплетения с поверхностной плотностью - 70 г/м², при этом соотношение полиэфирной основы и поливинилхлоридного покрытия составляет: 1:4,5.

Для достижения статической морозостойкости полимерное покрытие на основе суспензионного поливинилхлорида дополнительно содержит смесь пластификаторов - диоктилфталат (ДОФ), диоктилсебацинат (ДОС) и бутадиен-нитрильный каучук синтетический марки БНКС-28 в соотношении: 1:1:0,8 соответственно. В качестве стабилизатора используется комплексный барий, кадмий, цинксодержащий стабилизатор марки Вигостаб БКЦ.

Антипирирующая добавка выполнена в виде смеси триоксида сурьмы, хлорированного парафина марки ХП-470, гидроксида магния марки «Экопирен 5С» и оксида цинка в соотношении 1:1:5:0,5 соответственно.

4. Осуществление изобретения

Облегченный полимерный материал включает полиэфирную основу и поливинилхлоридное покрытие. Материал отличается тем, что основа выполнена из нити полиэфирной текстурированной с пневмосоединениями линейной плотности 16,7 текс f 48 в основе и нити полиэфирной текстурированной с пневмосоединениями линейной плотности 33,3 текс f 96 в утке, при этом массовое соотношение слоев составляет:

лицевой: промежуточный (частично армированная основа): изнаночный 3,7:1:0,8 соответственно, а массовое соотношение слоев - полиэфирная основа: полимерное покрытие 1:4,5, полученный на основе суспензионного поливинилхлорида и дополнительно содержащий смесь пластификаторов - диоктилфталата, диоктилсебацината и бутадиен-нитрильного каучука синтетического марки БНКС-28 в соотношении 1:1:0,8 соответственно, в качестве стабилизатора используется барий, кадмий, цинксодержащий комплексный стабилизатор марки Вигостаб БКЦ, в качестве антипирирующих добавок - триоксид сурьмы, хлорпарафин марки ХП-470, гидроксид магния марки «Экопирен 5С» и оксид цинка в соотношении 1:1:5:0,5 соответственно, в качестве наполнителя мел, в качестве диспергатора антипирирующих добавок используется этиленбисстеарамид, для окрашивания композиции применяются пигменты, а количественный состав поливинилхлоридной композиции выбран при следующем соотношении, мас.ч.:

1. Поливинилхлорид марки С-7059М 100,0 2. Диоктилфталат (ДОФ) 25,0 3. Диоктилсебацинат (ДОС) 25,0 4. Бутадиен-нитрильный каучук синтетический марки БНКС-28 20,0 5. Барий, кадмий, цинксодержащий комплексный стабилизатор марки Вигостаб БКЦ 3,0 6. Триоксид сурьмы 10,0 7. Хлорпарафин марки ХП-470 10,0 8. Гидроксид магния марки «Экопирен 5С» 50,0 9. Оксид цинка 5,0 10. Мел 10,0 11. Этиленбисстеарамид 0,5 12. Пигменты 0,8 Итого: 259,3

В качестве сырья используются компоненты, приведенные в таблице 4.

В качестве основы при изготовлении облегченного морозостойкого материала с пониженной горючестью используется полиэфирная ткань суровая ТЕНТ 17/33П (ТО 8201-372900001148-059-2011). Физико-механические показатели полиэфирной ткани приведены в таблице 3.

При изготовлении облегченного морозостойкого материала с пониженной горючестью соблюдается следующая последовательность технологических операций:

1) приготовление полимерной композиции в двухстадийном турбосмесителе;

2) обработка в интенсивном смесителе;

3) обработка на вальцах;

4) обработка в экструдере;

5) нанесение полимерного покрытия на основу на трехвалковом каландре.

Реализация изобретения с разными конкретными значениями отличительных признаков показана в примерах 1÷8 (таблицы 1, 2).

Пример 1

Поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ С-7059М, ди-(2-этилгексил)фталат (ДОФ), ди-(2-этилгексил)себацинат (ДОС), хлорпарафин марки ХП-470, барий, кадмий, цинксодержащий комплексный стабилизатор марки Вигостаб БКЦ, взятые в соотношении 100:25:25:10:3 соответственно, обрабатываются в двухстадийном смесителе при температуре 110°С÷120°С в течение 7÷10 минут.

В интенсивный смеситель, нагретый до 150°С, загружаются предварительно развальцованный бутадиен-нитрильный каучук синтетический марки БНКС-28, набухшая ПВХ - композиция из двухстадийного смесителя, предварительно затертые в пасты с диоктилфталатом - триоксид сурьмы в соотношении (3:1), гидроксид магния марки «Экопирен 5С» - (2:1), диоксид цинка - (2:1), мел - (1,5:1), пигменты - (1:0,8). Полученная смесь обрабатывается в течение 3 минут.

Соотношение пластифицирующих добавок (ДОФ, ДОС, бутадиен-нитрильный каучук) марки БНКС-28 составляет 1:1:0,8 соответственно.

ПВХ - пластикат после интенсивного смесителя обрабатывается на вальцах и в экструдере.

На полиэфирную основу с техническими показателями, приведенными в таблице 3, на каландре наносится полимерное покрытие таким образом, чтобы соотношение слоев по массе составляло:

лицевой: промежуточный (основа): изнаночный (3,7:1:0,8).

Пример 2

Аналогичен примеру 1, но соотношение пластифицирующих добавок составляет 1:0,43:0,43 соответственно.

Соотношение антипирирующих добавок составляет 1:1:3:0,3 соответственно.

Пример 3

Аналогичен примеру 1, но соотношение пластифицирующих добавок составляет 1:1,5:1,25, соответственно.

Соотношение антипирирующих добавок составляет 1:1:3:0,5 соответственно.

Пример 4

Аналогичен примеру 1, но соотношение антипирирующих добавок составляет 1:1:7: 0,7 соответственно.

Содержание мела, этиленбисстеарамида, пигмента составляет соответственно 10; 0,7; 1 мас.ч. на 100 мас.ч. поливинилхлорида.

Пример 5

Аналогичен примеру 1, но соотношение антипирирующих добавок составляет 1:1:4,3:0,7 соответственно.

Содержание мела - 7 мас.ч. на 100 мас.ч. поливинилхлорида. Масса полимерного покрытия составляет 290 г/м².

Соотношение полиэфирной основы и поливинилхлоридного покрытия составляет 1:4,1.

Пример 6

Аналогичен примеру 1, но соотношение антипирирующих добавок составляет 1:1:2:0,33 соответственно.

Содержание мела - 7 мас.ч. на 100 мас.ч. поливинилхлорида. Масса полимерного покрытия составляет - 350 г/м².

Соотношение полиэфирной основы и поливинилхлоридного покрытия составляет 1:5.

Пример 7

Аналогичен примеру 1, но соотношение слоев по массе составляет:

лицевой: промежуточный (основа): изнаночный - 3,2:1:1,3.

Пример 8

Аналогичен примеру 1, но соотношение слоев по массе составляет:

лицевой: промежуточный (основа): изнаночный - 4:1:0,5.

Полученный материал испытывался на физико-механические показатели в соответствии с действующими ГОСТами (таблицы 2, 3).

Как видно из данных, приведенных в таблице 2, пример 1, количественный состав поливинилхлоридной композиции для покрытия является оптимальным и позволяет получить заявленный в описании облегченный материал, соответствующий современным требованиям.

Технический результат выражается в использовании в качестве основы полиэфирной ткани полотняного переплетения с поверхностной плотностью 70 г/м², при соотношении полиэфирной основы и поливинилхлоридного покрытия 1:4,5, что позволяет значительно повысить защитные свойства материала.

При использовании предложенной поливинилхлоридной композиции облегченный материал дает надежные физико-механическими показатели, за счет использования эффективных пластифицирующих и антипирирующих добавок обеспечивается морозостойкость до минус 50°С и пониженная горючесть (КИ равен 32% О₂) при массе 1 м² не более 385 г.

Таблица 1 Состав полимерного покрытия (в массовых частях) №№ п/п Наименование компонентов Прототип Примеры 1 2 3 4 5 6 7 8 1 Поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ С-7059М 100 100 100 100 100 100 100 100 100 2 Пластификатор: 55÷65                 Диоктилфталат   25 35 20 25 25 25 25 25 Диоктилсебацинат   25 15 30 25 25 25 25 25 Бутадиен-нитрильный каучук синтетический марки БНКС-28   20 15 25 20 20 20 20 20 3 Стабилизатор комплексный барий, кадмий, цинксодержащий марки Вигостаб БКЦ 2÷4 3 2,5 4 3 3 3 3 3 4 Триоксид сурьмы 14÷18 10 10 10 10 7 15 10 10 5 Хлорпарафин марки ХП-470 - 10 10 10 10 7 15 10 10 6 Гидроксид магния марки Экопирен 5С - 50 30 30 70 30 30 50 50 7 Оксид цинка - 5 3 5 7 5 5 5 5 8 Мел 9÷11 10 10 15 10 7 7 10 10 9 Этиленбисстеарамид - 0,5 0,5 0,3 0,7 0,5 0,5 0,5 0,5 10 Пигменты 5÷9 0,8 0,8 0,5 1,0 0,8 0,8 0,8 0,8 11 Стеариновая кислота 0,5÷1,5 - - - - - - - - 12 Эпоксидный олигомер 1÷2 - - - - - - - - 13 Смесь диалюминий-тетраоксид кальция с окисью алюминия 10÷15 - - - - - - - -   Итого:   259,3 225,8 259,8 281,7 239,3 239,3 256,3 256,3

Таблица 2 Физико-механические показатели №№ п/п Наименование показателей Прототип Примеры 1 2 3 4 5 6 7 8 1 Масса 1 м², г 590÷620 385 390 390 380 360 420 385 385 2 Разрывная нагрузка полоски 50×200 мм, даН                   в продольном направлении 59÷60 75 75 74 72 74 72 74 72 в поперечном направлении 45÷50 60 60 58 57 59 58 59 58 3 Жесткость, cH 14÷18 4,2 4,5 4,4 5,2 4,0 5,0 4,0 5,0 4 Морозостойкость, °C минус 50 50 40 55 45 55 55 50 50 5 Кислородный индекс, % O₂ 28 33 30 30 33 30 33 33 31 6 Огнестойкость - время самостоятельного горения, с - 0 0 0 0 0 0 0 0 7 Привес полимерного покрытия, г/м² 410-440 315 320 320 310 290 350 315 315 8 Воздухопроницаемость, см³/см²·сек, при давлении (P) 5 атм - 0 0 0 0 0 - 0 0 9 Водопроницаемость при давлении (P) 10 метров водяного столба - 0 0 0 0 0 0 0 0

Таблица 3 Физико-механические показатели полиэфирной ткани №№ п/п Наименование показателей Факт 1 Поверхностная плотность, г/м² 70÷75 2 Разрывная нагрузка полоски 50×200 мм, даН   - в продольном направлении 71,2 - в поперечном направлении 60 3 Удлинение при разрыве, %   - в продольном направлении 25 - в поперечном направлении 20 4 Переплетение Полотняное 5 Число нитей на 10 см   - в продольном направлении 220 - в поперечном направлении 110 6 Ширина, см 150

Таблица 4 Характеристика используемых компонентов №№ п/п Наименование Основные качественные показатели Значение 1 2 3 4 1 Поливинилхлорид суспензионный 1. Агрегатное состояние Порошок ПВХС-7059М, 2. Количество загрязнений и посторонних включений, шт, не более   ГОСТ 14332-78 16 3. Значение K 70-72 4. Насыпная плотность, г/см³ 0,45-0,55 5. Остаток после просева   на сите №0315, %, не более 0,5 на сите №0063, %, не более 95 2 Бутадиен-нитрильный синтетический каучук марки БНКС-28, 1. Агрегатное состояние твердое аморфное вещество от желтого до коричневого цвета ТУ 38.30313-98 2. Вязкость по Муни (100°С)   марка А 45-65 марка Б 58-68 3 Пластификатор - диоктилфталат, ГОСТ 8728-88 1. Агрегатное состояние прозрачная маслянистая жидкость без механических примесей 2. Кислотное число, мг КОН/г, не более 0,07 3. Температура кипения, °С 231 4. Температура вспышки, °С 205 4 Пластификатор - диоктилсебацинат, ГОСТ 8728-88 1. Агрегатное состояние прозрачная маслянистая жидкость без механических примесей 2. Кислотное число, мг КОН/г, не более 0,12 3. Температура кипения, °С 222-248 4. Температура вспышки, °С 215

продолжение таблицы 4 1 2 3 4 5 Комплексный стабилизатор, торговая марка Вигостаб БКЦ, механическая смесь барий-кадмий-цинковых солей 2-этилгексановой и стеариновой кислот в диоктилфталате с добавлением дифенилолпропана, эпоксидированного соевого масла и фосфита НФ, ТУ 2492-410-04872688-99 1. Агрегатное состояние однородная пастообразная масса от кремового до светло-коричневого цвета, без посторонних включений 2. Массовая доля бария, % 3,4-4,0 3. Массовая доля цинка, % 0,03-0,10 4. Массовая доля кадмия, % 6,8-7,9 5. Массовая доля фосфора, % 0,7-1,2 6 Триоксид сурьмы - Sb₂O₃, 1. Агрегатное состояние порошок белого цвета, ТУ 48-14-1-88 2. Массовая доля основного вещества, %, твердое вещество не менее 98,0 7 Гидроксид магния, 1. Агрегатное состояние порошок белого цвета без посторонних включений торговая марка Экопирен - 5С, ТУ 1517-003-59074732-2007 2. Насыпная масса, г/л 300-450 3. Гранулометрическое распределение (Д 50%), мкм 3-4,5 4. Гранулометрическое распределение (Д 90%), мкм 10,5-12 5. Потеря массы при прокаливании, %, не менее 30-33 8 Хлорированный парафин, 1. Агрегатное состояние прозрачная маслянистая жидкость без механических примесей торговая марка ХП-470, ТУ 6-01-16-90 с изм. №1 2. Кислотность (HCl), %, не более 0,005 3. Температура вспышки, °C, не менее 225 9 Мел природный обогащенный, 1. Агрегатное состояние порошок белого цвета ГОСТ 12085-73 2. Массовая доля карбоната кальция, % 97-99 3. Массовая доля влаги, %, не более 0,15 10 Цинка оксид, 1. Агрегатное состояние порошок белого цвета ГОСТ 202-84 2. Массовая доля соединений цинка в пересчете на оксид цинка, %, не менее   99,7 3. Потери массы при прокаливании, %, не более 0,2 11 Этиленбисстеарамид (импортный) 1. Агрегатное состояние порошок белого цвета 2. Температура плавления, °C 140-147

Изобретение относится к области переработки полимеров, в частности к производству искусственных кож, которые могут быть использованы для изделий технического и специального назначения. Композиция содержит пленкообразующее - поливинилхлорид суспензионный; пластификаторы - диоктилфталат, диоктилсебацинат, бутадиен-нитрильный каучук синтетический марки БНКС-28; стабилизатор-барий, кадмий, цинксодержащий комплексный марки Вигостаб БКЦ; антипирирующие добавки - триоксид сурьмы, гидроксид магния марки «Экопирен 5С», хлорированный парафин марки ХП-470, оксид цинка; диспергатор - этиленбисстеарамид; наполнитель - мел; пигменты. Полученный материал характеризуется невысокой массой 1 м², эластичностью, морозостойкостью, воздухонепроницаемостью, водоупорностью, огнестойкостью (не поддерживает горение, не образует капель при горении). 4 табл., 7 пр.

Облегченный полимерный материал, включающий полиэфирную основу полотняного переплетения с поверхностной плотностью 70 г/м² и поливинилхлоридное покрытие, отличающийся тем, что основа выполнена из нити полиэфирной текстурированной с пневмосоединениями линейной плотности 16,7 текс f 48 в основе и нити полиэфирной текстурированной с пневмосоединениями линейной плотности 33,3 текс f 96 в утке, при этом массовое соотношение слоев составляет лицевой: промежуточный (частично армированная основа): изнаночный 3,7:1:0,8 соответственно, а массовое соотношение слоев полиэфирная основа: полимерное покрытие 1:4,5, полученный на основе суспензионного поливинилхлорида и дополнительно содержащий смесь пластификаторов - диоктилфталата, диоктилсебацината и бутадиен-нитрильного каучука синтетического марки БНКС-28 в соотношении 1:1:0,8 соответственно, в качестве стабилизатора используется барий, кадмий, цинксодержащий комплексный стабилизатор марки Вигостаб БКЦ, в качестве антипирирующих добавок - триоксид сурьмы, хлорпарафин марки ХП-470, гидроксид магния марки «Экопирен 5С» и оксид цинка в соотношении 1:1:5:0,5 соответственно, в качестве наполнителя мел, в качестве диспергатора антипирирующих добавок используется этиленбисстеарамид, для окрашивания композиции применяются пигменты, а количественный состав поливинилхлоридной композиции выбран при следующем соотношении, мас.ч.:
Поливинилхлорид марки С-7059М 1000 Диоктилфталат (ДОФ) 25,0 Диоктилсебацинат (ДОС) 25,0 Бутадиен-нитрильный каучук синтетический марки БНКС-28 20,0 Барий, кадмий, цинксодержащий комплексный стабилизатор   марки Вигостаб БКЦ 3,0 Триоксид сурьмы 10,0 Хлорпарафин марки ХП-470 10,0 Гидроксид магния марки «Экопирен 5С» 50,0 Оксид цинка 5,0 Мел 10,0 Этиленбисстеарамид 0,5 Пигменты 0,8