Способ получения композиционного радиационно-сшитого пенополиэтилена с пониженной горючестью
Владельцы патента RU 2295547:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я.Карпова" (RU)
Изобретение относится к термо- и шумоизолирующим материалам с пониженной горючестью, а именно к материалам на основе радиационно-сшитого пенополиэтилена. Понижение горючести достигается путем введения антипиренов радикально-ингибиторного типа, в качестве которых используют бромсодержащие соединения с добавками или без добавок окиси сурьмы, между фрагментами измельченного радиационно-сшитого пенополиэтилена путем нанесения клеевого слоя, включающего антипирен, с последующим ламинированием обработанных таким образом фрагментов измельченного пенополиэтилена. Полученный материал на основе радиационно-сшитого пенополиэтилена обладает пониженной горючестью, малым удельным весом и низким коэффициентом теплопроводности. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к термо-, и шумоизолирующим материалам с пониженной горючестью, более детально к материалам на основе радиационно-сшитого пенополиэтилена, и может найти применение в строительной индустрии, самолетостроении и автомобильной промышленности, кораблестроении.
Радиационно-сшитый пенополиэтилен ППЭ-р выделяется среди других материалов высокими показателями термо- и шумоизоляции, малым удельным весом. Кроме того, он имеет закрытопористую структуру и гидрофобен [1-2].
Однако высокая горючесть ППЭ-р существенно ограничивает возможности его использования, особенно в таких областях как авиа- и автомобильная промышленность. Существует метод получения химически сшитого пенополиэтилена с пониженной горючестью [3]. Однако его характеристики (большой размер пор и, как следствие, меньшая термо-, шумоизолирующая эффективность, механическая прочность и термостойкость) значительно уступают характеристикам ППЭ-р.
Поскольку основной ППЭ-р является высоко горючий полиэтилен, единственным способом понижения горючести изделий из него является введение антипиренов.
Последние по механизму действия могут быть разделены на две группы [4]:
1. Экранирующие антипирены, действующие по механизму ускорения образования коксообразной массы на поверхности полимера, которая препятствует доступу кислорода к горящему полимеру (фосфаты, силикаты) или соединения, изолирующие поверхность полимера вследствие выделения воды при горении (гидроокись алюминия).
2. Ингибирующие антипирены, действующие по механизму ингибирования образования радикалов цепной реакции горения (ингибирование передачи цепи). Обычно атипирены этого типа требуются в значительно меньших количествах по сравнению с антипиренами первого типа.
Полиэтилен, как известно, относится к полимерам, не образующим при горении коксообразную массу. Поэтому попытки введения антипиренов типа фосфатов и силикатов (антипирены 1 группы) не приводят к понижению горючести ППЭ-р. Антипирены второй группы, введенные на стадии получения ППЭ-р, подавляют процесс сшивки полиэтилена, поскольку ингибируют радикалы, участвующие и в процессе сшивки, и в процессе горения, что не позволяет получить радиационно-сшитый пенополиэтилен.
Введение гидроокиси алюминия позволяет получить ППЭ-р с пониженной горючестью [5] - прототип. Но поскольку при этом требуется очень большое количество гидроокиси (более 40 весовых %), характеристики материала, определяющиеся свойством пенополиэтилена (термо-, вибро- и шумоизоляция, удельный вес), резко уступают характеристикам ППЭ-р.
В патенте [6], где раскрыта разработка водоотталкивающих покрытий на вспененные полимеры (полиэтилен и полипропилен), указывается на возможность введения в адгезионный слой покрытия антипиренов, но не приводится никаких конкретных данных для этого предположения и не раскрыт вопрос об объемном введении антипирена в измельченный пенополиэтилен. К тому же в этом патенте не рассматривается именно радиационно-сшитый пенополиэтилен, который обладает повышенной горючестью по сравнению с обычным пенополиэтиленом.
Задача изобретения - получение радиационно-сшитого пенополиэтилена с пониженной горючестью (ППЭ-р-ПГ) с сохранением высоких термо-, вибро- и шумоизолирующих свойств и малого удельного веса.
Данная задача решается путем введения антипиренов радикально-ингибиторного типа между фрагментами измельченного ППЭ-р. При этом низкий процент содержания антипирена в такой композиции позволяет сохранить основные свойства ППЭ-р.
Для введения антипиренов между измельченными фрагментами использовался измельченный ППЭ-р с размером частиц, величина которых не превышала 4 мм. На их поверхность наносился клеевой слой на основе клеев типа бутадиен-нитрильных каучуков (КР-18, ВКР-7, ВКР-17), полихлоропрена-88 или 88 НП, фенолформальдегидных олигомеров БФ или ИС-10Т, ПВА, эпоксидной смолы и антипирена радикально-ингибиторного типа (бромсодержащие соединения с добавками или без добавок окиси сурьмы). Затем обработанные таким образом измельченные фрагменты формируются в листы ППЭ-р-ПГ путем склеивания
Испытания на горючесть проводили в соответствии с ГОСТ-17088-71 по методу огневой трубы. Образцы поджигали спиртовой горелкой. Время поджигания образцов составляло не менее 2.5 мин. В соответствии с ГОСТом, горючими считаются материалы с продолжительностью самостоятельного горения (тления) более 60 сек.
На этом пути был получен композиционный материал с пониженной горючестью, сохранивший все остальные эксплуатационные характеристики ППЭ-р.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
На измельченный ППЭ-р с размером частиц, величина которых не превышала 4 мм, плотностью 47 кг/м3 наносится клеевой состав типа «Момент» или «ПВА», содержащий 47,5% мелкодисперсного (4-7 мкм) бромсодержащего антипирена (АП) «Бромат» Д-15-43 в количестве 50 г/м2. Из обработанных таким образом измельченных частиц ППЭ-р формируется пакет толщиной 10-12 мм, который помещается в пресс и выдерживается при комнатной температуре и давлении 0,1 МПа в течение 5 часов. При поджигании в огневой трубе образец плавится в области действия пламени, но не загорается.
В примерах 1, 2 (Таблица 1) использовались образцы из рубленого ламинированного описанным способом ППЭ-р с толщиной составляющих фрагментов 2-4 мм. В примере 3 приведен результат испытания ламинированного ППЭ-р без антипирена.
Результаты приведены в таблице 1.
Из них видно, что предложенный способ решает поставленную задачу.
В таблице 2 приведены сравнительные физические характеристики ППЭ-р и ППЭ-р-ПГ. Видно, что введение антипирена не ухудшает характеристик материала.
Таким образом, предлагаемый способ осуществим, и позволяет получить листовой и объемный композиционный радиационно-сшитый пенополиэтилен с пониженной горючестью ППЭ-р-ПГ, сохраняющий все свойства ППЭ-р.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Sagane S. Japanese Patent Publication 9955/73.
2. Пикаев А.К. Современная радиационная химия. Твердое тело и полимеры. Прикладные аспекты. Москва: Наука, 1987, с.320-323.
3. Финкель Э.Э., Карпов В.Л., Берлянт С.М. Технология радиационного модифицирования полимеров. Москва: Атомэнергоиздат, 1983, с.8.
4. Копылов В.В. и др. Полимерные материалы с пониженной горючестью. Москва. Издательство "Химия", 1986, с.14-22.
5. Hisashi N., Takafami S., Shuichi S. JP 000008025540 AA, 30.01.1996.
6. Georges Proux, FR 2698152 A.
| Таблица 1 Условия получения и результаты испытаний композиционного ППЭ-р с пониженной горючестью. | ||||||
| № п/п | Марка ППЭ-р | Плотность, кг/м3 | Толщина листов,MM | % АП в композиции в расчете на сухой вес | Тип клея | Результаты испытаний |
| 1 | 2002 | 47 | 2 | 25 | ПВА | Не |
| воспламеняется, не тлеет | ||||||
| 2 | 3003 | 33 | 3 | 15 | «-« | «-« |
| 3 | 2002 | 47 | 4 | 0 | «-« | Горюч, сгорает за 20 сек |
| Таблица 2 Физические характеристики ППЭ-р и ППЭ-р-ПГ | ||||||
| Характеристика | ППЭ-р | ППЭ-р-ПГ | ||||
| Плотность, кг/м3 | 33 | 35 | ||||
| Коэффициент теплопроводности, Вт/м К | 0,031 | 0,033 | ||||
| Динамический модуль упругости при нагрузке 2000 н/м2, МПа | 0,6 | 0,61 | ||||
| Водопоглощение, % | <1 | 1 | ||||
| Рабочий интервал температур, °С | -60-+110 | -60-+110 |
1. Способ получения композиционного радиационно-сшитого пенополиэтилена с пониженной горючестью, включающий введение антипирена, отличающийся тем, что антипирен вводят на поверхность измельченного пенополиэтилена путем нанесения клеевого слоя, включающего антипирен радикально-ингибиторного типа, с последующим ламинированием обработанных таким образом фрагментов измельченного пенополиэтилена.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вводят антипирен, включающий бромсодержащие соединения с добавками или без добавок окиси сурьмы.
