ОГНЕСТОЙКАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ Российский патент 2013 года по МПК C08L83/04 C08K5/3492 C08K3/36 C08K5/14 

Изобретение относится к области химии, в частности к резиновым кремнийорганическим смесям повышенной огнестойкости, и может применяться в электротехнической промышленности, в частности, для изготовления полимерных оболочек высоковольтных кабелей и изоляторов.

Известна резиновая композиция на основе бутилкаучука, содержащая в качестве ускорителя вулканизации белила цинковые и тиурам «Д», в качестве вулканизующего агента - серу техническую, в качестве регулятора скорости вулканизации - 2-меркапто-бензтиазол, в качестве наполнителя - сажу белую и углерод технический, в качестве пластификатора - кислоту стеариновую, хлорпарафин, нетоксол, жидкость ПМС-400 и стеарат цинка, в качестве антипиренов - трехокись сурьмы, хлорпапафин и цианурат меламина, в качестве пигмента - титановые белила, в качестве антиадгезива - парафин, при следующем соотношении компонентов на 100 мас.ч. бутилкаучука: ускоритель вулканизации - 3,8-4,2; вулканизующий агент - 2,2-2,5; регулятор скорости вулканизации - 0,8-1,1; наполнитель - 33,0-34,1; пластификатор - 18,8-22,9; антипирены - 55-59; пигмент - 9-10 и антиадгезив - 1,9-2,1. Антипирены включают, мас.ч.: трехокись сурьмы - 4-6; хлорпарафин - 7,0-7,5 и цианурат меламина - 44-46, дающие синергический эффект повышения огнестойкости (Патент RU №2388608 С1. Композиционный слоистый резинотканевый защитный материал. - МПК В32В 25/10, C08K 7/02. - 10.05.2010). Вулканизат данной композиции содержит углеводородный каучук общего назначения, группы НС. Недостатком известного вулканизата композиции является наличие в нем хлорпарафина, который выделяет в окружающую среду хлор, вредный и опасный для здоровья человека и всего живого, с одной стороны, а с другой - такой вулканизат не может использоваться в кабельной промышленности, т.к. при нем происходит усиленное окисление металлических проводников. В настоящее время резинотехническая промышленность отказывается от применения в резиновых композициях галогенорганических антипиренов.

Известна резиновая смесь на основе высокомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука, взятого в количестве 70-80 мас.ч., дополнительно в качестве полимерной основы содержит низкомолекулярный метилвинилсилоксановый каучук в количестве 20-30 мас.ч., включает пылевидный кварц 170-200 мас.ч., аэросил 40-50 мас.ч., антиструктурирующий агент - α,ω-дигидроксидиметилсилоксан 8-10 мас.ч., органическую перекись 1,5-2,0 мас.ч. (Патент RU №2224774 С1. Резиновая смесь на основе высокомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука. - МПК⁷ C08L 19/00, C08L 83/04, С08K 13/02, С08K 3/36, С08K 5/14. - 27.02.2004). Данная резиновая смесь содержит кремнийорганический каучук группы SiO. Основным недостатком известной резиновой смеси является низкая огнестойкость.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является композиционный материал на основе резиновой смеси, содержащей в качестве полимерной матрицы смесь высокомолекулярного полиметилвинилсилоксанового и низкомолекулярного полиметилвинилсилоксанового каучука, в сочетании с возможно стеариновой кислотой, огнезащитным наполнителем, дегидратирующим агентом, аэросилом, кварцем, антиструктурирующим агентом - α,ω-дигидроксидиметилсилоксаном, органической перекисью, гидрофобизатором - кремнийорганической жидкостью. В качестве огнезащитного наполнителя композиционный материал может содержать, например, гидратированные гидроксиды кальция, магния, алюминия, карбонат кальция, карбонат магния. Данная резиновая смесь содержит кремнийорганический каучук группы SiO и экологически безопасен (Патент RU №2285306 С2. Огнестойкий самогасящийся электрический кабель или провод. - МПК⁷ Н01В 13/24, C08J 5/00. - 10.10.2006). Данное изобретение принято за прототип.

Основным недостатком известного композиционного материала на основе резиновой смеси является ее двустадийная вулканизация и недостаточная огнестойкость.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание резиновой смеси одностадийной вулканизацией с повышенной огнестойкостью и безопасной для окружающей среды.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленного изобретения, является снижение себестоимости за счет одностадийной вулканизации и повышение стойкости к воспламенению при экологической безопасности ее применения.

Указанный технический результат достигается тем, что известная огнестойкая резиновая смесь на основе высокомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука содержит тонкодисперсный диоксид кремния, пылевидный кварц, α,β-дигидроксидиметилсилоксан, органическую перекись, цианурат меламина, причем последний в соотношении 55-80 мас.ч. на 100 мас.ч. высокомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука, и, при необходимости, пигмент;

в качестве органической перекиси содержит:

дитретбутилпероксиизопропилбензол или

2,5-диметил-2,5-дибутилперокси-гексан либо

2,4-дихлорбензоила.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленной огнестойкой резиновой смеси на основе высокомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствуют условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Качество ингредиентов, используемых для приготовления огнестойкой резиновой смеси одностадийной вулканизации, соответствует требованиям, заложенным в следующей нормативно-технической документации:

высокомолекулярный метилвинилсилоксановый каучук, СКТВ-1, - ТУ 38.103675-89;

тонкодисперсный диоксид кремния (Аэросил марки А-300, ГОСТ 14922-77);

пылевидный кварц, ГОСТ 9077-82, или марки «Sicron SF 4000»;

α,ω-дигидроксидиметилсилоксан (продукт НД-8, ТУ 2229-044-05766764-01);

пероксид дитретбутилпероксиизопропилбензола (Пероксимон F-40, Китай);

пероксид 2,5-диметил-2,5-третбутилпероксигексана (МБПГА, Китай);

пероксид 2,4-дихлорбензоила (Паста перекиси 2,4-ДХБ, Польша);

цианурат меламина EXFLAM МСА (Китай);

пигмент красный железоокисный марки К, ТУ У 6-05766356.034-96.

Огнестойкую резиновую смесь одностадийной вулканизации с определенной рецептурой компонентов, указанной в табл.1, готовили в смесителе PC-250 путем последовательного смешения, сначала высокомолекулярный метилвинилсилоксановый каучук (СКТВ-1) с тонкодисперсным диоксидом кремния (аэросил А-300) и α,ω-дигидроксидиметилсилоксаном (продукт НД-8) в условиях комнатной температуры 20-30°С, до однородной массы, затем выполняли обогрев смесителя до температуры, превышающей комнатную температуру, в которую последовательно вводили пылевидный кварц Sicron SF 4000 и цианурат меламина EXFLAM МСА в качестве антипирена, затем всю массу перемешивали до образования однородной структуры смеси, после чего охлаждали до комнатной температуры. Пероксид дитретбутилпероксиизопропилбензола (Пероксимон F-40) или пероксид 2,5-диметил-2,5-дибутилпероксигексана (МБПГА) либо пероксид 2,4-дихлор-бензоила (Паста перекиси 2,4-ДХБ) в качестве органической перекиси, а также, при необходимости, пигмент, например, красный железоокисный марки К, для придания резине требуемой окраски, вводили в вальцах.

Таблица 1 Наименование компонентов Количество исходных компонентов, г/мас.ч. Пример 1 Пример 2 Пример 3 Каучук СКТВ-1 100 100 100 Аэросил А-200 47 52 55 Sicron SF 4000 40 25 10 Продукт НД-8 10 10 8 Цианурат меламина EXFLAM МСА 55 65 80 Пероксид 2,5-диметил-2,5-дибутилпероксигексана МБПГА - - 3,5 Пероксимон F-40 3,3 - - Паста перекиси 2,4-ДХБ - 2,5 - Пигмент красный железоокисный марки К - 2,0 2,0

В табл.2 приведены показатели электрофизических свойств полученного вулканизата огнестойкой резиновой смеси одностадийной вулканизации.

Таблица 2 Показатели Значения Способность к вальцеванию, мин, не более 5 Плотность, г/см³, не более 1,45 Условная прочность при растяжении, МПа, не менее 4,0 Относительное удлинение при разрыве, %, не менее 300 Твердость по Шору А, усл. ед. в пределах 58-70 Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом·см, не менее 1·10¹⁴ Тангенс угла диэлектрических потерь, не более 0,04 Электрическая прочность при частоте 50 Гц, кВ/мм, не менее 18 Диэлектрическая проницаемость, не более 5.0 Стойкость к воспламеняемости Класс FV (ПВ) 0 Трекинг-эрозионная стойкость Класс 1А4,5

Свойства вулканизата огнестойкой резиновой смеси определялись по методикам следующих стандартов.

ГОСТ 269-66. Резина. Общие требования к проведению физико-механических испытаний.

ГОСТ 270-75. Резина. Метод определения упруго-прочностных свойств при растяжении.

ГОСТ 263-75. Резина. Метод определения твердости по Шору А.

ГОСТ 267-73. Резина. Метод определения плотности.

ГОСТ 6433.2-71. Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения электрического сопротивления при постоянном напряжении.

ГОСТ 6433.3-71. Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения электрической прочности при переменном (частота 50 Гц) и постоянном напряжении.

ГОСТ 6433.4-71. Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения тангенса угла диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости при частоте 50 Гц.

ГОСТ 27474-87. Материалы электроизоляционные. Методы испытания на сопротивление образованию токопроводящих мостиков и эрозии в жестких условиях окружающей среды.

ГОСТ 28779-90 (МЭК 707-81). Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения воспламеняемости под воздействием источника зажигания.

Введение в рецептуру резиновой смеси одного цианурата меламина в качестве антипирена в количестве 55-80 мас.ч. на 100 мас.ч. высокомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука позволяет значительно снизить себестоимость готовой продукции, повысить стойкость к воспламенению, эластичность и иметь хорошие электроизоляционные показатели без вредного воздействия на окружающую среду обитания.

Изобретение относится к области химии, в частности к резиновым кремнийорганическим смесям повышенной огнестойкости, и может применяться для изготовления огнестойких полимерных оболочек высоковольтных электротехнических изделий, например изоляторов. Огнестойкая резиновая смесь содержит высокомолекулярный метилвинилсилоксановый каучук, тонкодисперсный диоксид кремния, пылевидный кварц, α,ω-дигидроксидиметилсилоксан, органическую перекись и цианурат меламина в соотношении 55-80 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука, и, при необходимости, пигмент. В качестве органической перекиси смесь может содержать дитретбутилпероксиизопропилбензол, 2,5-диметил-2,5-дибутилпероксигексан либо пероксид 2,4-дихлорбензоила. Изобретение позволяет снизить себестоимость материала на основе резиновой смеси за счет одностадийной вулканизации, повысить огнестойкость при экологической безопасности ее применения. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Огнестойкая резиновая смесь на основе высокомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука, содержащая тонкодисперсный диоксид кремния, пылевидный кварц, α,ω-дигидроксидиметилсилоксан органическую перекись, цианурат меламина, причем последний в соотношении 55-80 мас.ч. на 100 мас.ч. высокомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука, и при необходимости пигмент.

2. Резиновая смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве органической перекиси содержит дитретбутилпероксиизопропилбензол.

3. Резиновая смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве органической перекиси содержит 2,5-диметил-2,5-дибутилпероксигексан.

4. Резиновая смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве органической перекиси содержит перекись 2,4-дихлорбензоила.