СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОГНЕСТОЙКОЙ ПОЛИМЕРНОЙ КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ ПОЛИДИЦИКЛОПЕНТАДИЕНА Российский патент 2021 года по МПК C08F232/06 C08F2/44 

Изобретение относится к получению трудногорючих полимерных композиций на основе реактопластов, в частности полидициклопентадиена, и может быть использовано при изготовлении деталей для электроники, автомобильных и авиационных деталей, поделочных конструкционных материалов и т.д.

Известен способ получения огнестойкой композиции на основе полидициклопентадиена [CN 102199252 В, МПК C08F 2/44, C08F 232/08, опубл. 31.07.2013 г.], в котором используют антипирены на основе гидроксидов алюминия и магния в сочетании с бромированными ароматическими соединениями.

Известен способ получения огнестойкой полимерной композиции на основе полидициклопентадиена [CN 102675801 A, МПК С08А 132/08, С08F 4/69, опубл. 19.09.2012 г.], выбранный в качестве прототипа, который включает смешивание и полимеризацию следующих основных компонентов (весовые части):

1) в 100 частях дициклопентадиена растворяют около 10 частей галогенированного полиолефина, содержащего более 40 % галогена, при этом галогенированный полиолефин представляет собой хлорированный полиэтилен, хлорированный полипропилен, хлорированный этиленпропиленовый каучук, хлорированный хлоропреновый каучук, бромированный природный каучук, при этом средняя молекулярная масса галогенированного полиолефина составляет 10⁵ - 10⁶ Dа. Затем добавляют 10,0 частей оксида сурьмы, 0,5-10 частей антиоксидантов, где антиоксидант - 2,4-диэтил-6-третбутил-фенол или 2,6-дитретбутил-фенол, или N,N-дифенил-п-фенилендиамин, и 0-2,0 части пигмента, где пигмент - сажа или азо-пигмент;

2) полученную на стадии 1 смесь делят на две части, в одну из которых под защитой инертного газа добавляют основной катализатор - нонил-феноксихлорид вольфрама в количестве 1⋅⋅10^-4 - 0,7⋅10^-4, а во вторую - сокатализатор, которым может быть диэтилалюминий-хлорид, этилалюминий-дихлорид, триэтилалюминий, дипропилалюминий хлорид, диизобутилалюминий хлорид или диэтилцинк.

Далее обе части перемешивают и заливают в форму, где полимерная композиция отверждается при температурах 50-70°С в течение 5-10 мин. Пресс-форму перед заливкой полимерной композиции нагревают до 50-100°С.

Полученная композиция обеспечивает огнестойкость, оцениваемую по величине кислородного индекса, равной 29,3 % и прочность при растяжении 39-44 МПа.

Техническим результатом изобретения является разработка способа получения полимерной композиции с улучшенной огнестойкостью и удовлетворительными физико-механическими характеристиками.

Способ получения огнестойкой полимерной композиции на основе полидициклопентадиена, также как в прототипе, включает растворение в дициклопентадиене полимерных хлорпарафинов и антиоксидантов, добавление триоксида сурьмы, катализатора полимеризации, заливку в предварительно нагретую до 80°C металлическую форму и полимеризацию в ней.

Согласно изобретению в дициклопентадиене растворяют 0,1 мас.% фенольного и 0,1 мас. % фосфитного антиоксидантов по отношению к общей реакционной массе. При перемешивании добавляют в полученный раствор хлорированный поливинилхлорид в количестве 2,0-3,0 мас.%, предварительно растворенный в ацетоне или в ароматическом растворителе, удаляют ацетон или растворитель нагревом в вакууме. При перемешивании добавляют 12,5-15,0 мас.% поливинилхлорида, 6 мас.% триоксида сурьмы и 0,01 мас.% катализатора полимеризации Граббса второго поколения. Полученную смесь заливают в предварительно нагретую металлическую форму и выдерживают в ней при 180°С в течение 2 часов.

В качестве ароматического растворителя используют или толуол или ксилол.

Введение в композицию поливинилхлорида совместно с хлорированным поливинилхлоридом в предложенном соотношении обеспечивает их совместимость с дициклопентадиеном и достаточную растворимость в нем для достижения максимального значения кислородного индекса полимерной композиции. Триоксид сурьмы использован в качестве синергиста.

Полученная огнестойкая композиция на основе полидициклопентадиена обеспечивает огнестойкость, оцениваемую показателем кислородного индекса, равным 32,5-33,5 %.

В таблице 1 (см. графическую часть) приведены составы полимерных композиций на основе полидициклопентадиена, параметры процесса их получения и характеристики полученных композиций.

Ниже приведен пример синтеза полимерного композиционного материала.

Пример

В очищенном от примесей кипячением с металлическим натрием дициклопентадиене, взятом в количестве 75,8 г, растворяли 0,2 г бинарного ингибитора окисления, состоящего из смеси фенольного ингибитора Ирганокс 1010 (0,1 г) и фосфитного ингибитора Иргафос 168 (0,1 г). Хлорированный поливинилхлорид, предварительно растворенный в ацетоне, в количестве 3,0 г, вносили в дициклопентадиен и перемешивали полученную смесь в течение 10 мин с помощью роторного диспергатора. Удаление ацетона проводили при температуре 60°C в вакууме 10-30 mBar на роторном испарителе. В полученную смесь при интенсивном перемешивании добавляли 15,0 г поливинилхлорида-порошка и 6,0 г триоксида сурьмы (Sb₂O₃) и перемешивали в течение 5 мин. Затем добавляли 0,01 г катализатора Граббса второго поколения в толуоле и заливали в металлическую форму при температуре 80°С. Температуру формы с реакционной массой поддерживали в течение 30 минут. Затем нагревали до 180°С со скоростью 4°С/мин, выдерживали при данной температуре в течение 2,0 часов. Затем композицию охлаждали до температуры 20-25°С и вынимали из формы.

Полученный материал имеет следующие показатели.

1. Кислородный индекс 33,5 %.

2. Ударная вязкость по Изоду 1,78 кДж/м².

3. Прочность при изгибе 78,6 МПа.

4. Прочность при растяжении 55,0 МПа.

В таблице 1 представлены рецептуры синтезов, условия синтезов и характеристики полимерных композиций на основе полидициклопентадиена, хлорированных полимеров, триоксида сурьмы и антиоксидантов.

Изобретение относится к области огнестойких материалов. Способ получения огнестойкой полимерной композиции на основе полидициклопентадиена включает растворение в дициклопентадиене фенольного и фосфитного антиоксидантов. В полученную смесь при перемешивании добавляют предварительно растворенный в ацетоне или в ароматическом растворителе хлорированный поливинилхлорид, после чего удаляют растворитель нагревом в вакууме. Затем добавляют поливинилхлорид, триоксид сурьмы и катализатор полимеризации Граббса второго поколения. Полученную смесь заливают в предварительно нагретую металлическую форму и выдерживают в ней при 180°С в течение 2 часов. Технический результат заключается в улучшении огнестойкости материала. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения огнестойкой полимерной композиции на основе полидициклопентадиена, включающий растворение в дициклопентадиене полимерных хлорпарафинов и антиоксидантов, добавление триоксида сурьмы, катализатора полимеризации, заливку в предварительно нагретую до 80°С металлическую форму и полимеризацию в ней, отличающийся тем, что в дициклопентадиене растворяют 0,1 мас.% фенольного и 0,1 мас.% фосфитного антиоксидантов по отношению к общей реакционной массе, при перемешивании добавляют в полученный раствор хлорированный поливинилхлорид в количестве 2,0-3,0 мас.%, предварительно растворенный в ацетоне или в ароматическом растворителе, удаляют ацетон или растворитель нагревом в вакууме, при перемешивании добавляют 12,5-15,0 мас.% поливинилхлорида, 6 мас.% триоксида сурьмы и 0,01 мас.% катализатора полимеризации Граббса второго поколения, полученную смесь заливают в предварительно нагретую металлическую форму и выдерживают в ней при 180°C в течение 2 часов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве ароматического растворителя используют или толуол или ксилол.