Композиция на основе жидкого низкомолекулярного силоксанового каучука для огнестойкого материала

Изобретение относится к химической промышленности и касается изготовления огнестойких материалов. Композиция содержит жидкий низкомолекулярный силоксановый каучук, этилсиликат-40, тетрабутоксититан, борную кислоту, фталоцианин кобальта. Изобретение позволяет повысить огнестойкость и устойчивость к истиранию материала с покрытием, обеспечивает месту соединения деталей из этого материала одновременно стойкость к воздействию открытого огня, высокую прочность и эластичность в течение длительного времени. 1 табл.

 

Введение

Изобретение относится к химической промышленности, в частности, к композиции на основе жидкого низкомолекулярного силоксанового каучука для изготовления огнестойкого материала.

Уровень техники.

Известны отверждаемые композиции на основе жидких низкомолекулярных силоксановых каучуков СКТН различных марок, содержащих отвердитель (тетраэтоксисилан, этилсиликат-40, этилсиликат-32), а также катализаторы, в качестве которых используются, как правило, оловоорганические соединения (О.Н. Долгов, М.Г. Воронков, М.П. Гринблат «Кремнийорганические жидкие каучуки и материалы на их основе». Химия, 1975 г.). Эти композиции широко используются в электро- и радиотехнической промышленности, в авиационной и космической технике, в автомобильной промышленности, в медицине, в производстве рулонных текстильных материалов с силоксановым покрытием и других отраслях.

Общим недостатком всех композиций на основе жидких низкомолекулярных силоксановых каучуков СКТН, содержащих структурирующие агенты, т.е. отвердители и оловоорганические катализаторы, является малая физико-механическая прочность получаемых силоксановых покрытий, в частности, устойчивость к истиранию, а также малое время стабильности при комнатной температуре - 5-15 минут, так как далее из-за структурирования она загустевает и становится не пригодной для технологического процесса производства рулонных текстильных материалов с силоксановым покрытием.

Известна также описанная в патенте России №2203933, 2003 г., композиция на основе жидкого низкомолекулярного силоксанового каучука СКТН, используемая для изготовления огнестойкого материала на капроновой ткани. Она содержит низкомолекулярный силоксановый каучук марок А, Б, В, Г, в качестве отвердителя - тетраэтоксисилан или этилсиликат - 40, а в качестве катализатора- октоат олова (катализатор 230-19, ТУ 6-02-539-75) или катализатор №18 (ТУ 6-02-805-78), представляющий собой раствор диэтилдикаприлата олова в этилсиликате - 32 в весовом соотношении 1:4.

Однако, эта композиция имеет следующие недостатки: низкая устойчивость покрытий на ее основе к истиранию (~ 500 г/кВт час), низкая огнестойкость материала, покрытого этой композицией - при выдержке в открытом пламени не более 25 сек, малое время стабильности композиции при комнатной температуре (10-15 мин), так как далее из-за структурирования она загустевает и становится не пригодной для технологического процесса производства рулонных текстильных материалов с силоксановым покрытием.

Наиболее близким техническим решением является композиция на основе жидкого низкомолекулярного силоксанового каучука для огнестойкого материала (Патент РФ №2394858, 2010 г., бюл. №20 от 20.07.2010 г.). Композиция содержит низкомолекулярный сиолоксановый каучук СКТН, отвердители - этилсиликат-40 и олеиновую кислоту и катализатор - один из металлофталоцианинов: олова, железа, кобальта или меди. Огнестойкость материала с покрытием из этой композиции достаточно высокая (до 65 сек при выдержке в открытом пламени). Композиция стабильна при хранении и обеспечивает хорошую устойчивость к истиранию.

Однако, огнестойкость и устойчивость к истиранию материалов с покрытием из этой композиции недостаточно высоки. Кроме того, композиция обладает еще одним серьезным недостатком, который проявляется при изготовлении изделий из огнестойкого материала с покрытием из этой композиции.

При изготовлении изделий из огнестойкого материала, а именно защитной одежды, чрезвычайно важным является огнестойкость мест соединения деталей изделия, чтобы при воздействии огня изделие не развалилось на детали и не потеряло способности защищать объект.

Известно, что полимерные материалы можно соединять различными способами, например, склеиванием при использовании термореактивных, термопластичных клеев и клеев на основе эластомеров. Однако, при этом невозможно получить шов одновременно и эластичный и прочный, а главный недостаток таких швов в том, что они не стойки в огне. Полимерные материалы можно соединять сварными швами (полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и т.п.), но материалы с вулканизованным силоксановым покрытием соединить сварным швом не удается.

Невысокие клеящие свойства известной композиции приводят к невысокой механической прочности получаемых швов. Так, разрушающее напряжение при сдвиге шовных соединений не превышает 0,5 МПа.

Таким образом, в настоящее время не известна композиция на основе жидкого низкомолекулярного силоксанового каучука для огнестойкого материала, обеспечивающая повышение огнестойкости и устойчивости к истиранию и одновременно обладающая высокими клеящими свойствами.

Сущность изобретения

Изобретательская задача состояла в поиске композиции на основе жидкого низкомолекулярного силоксанового каучука для огнестойкого материала, включающей этилсиликат-40 в качестве отвердителя, фталоцианин кобальта в качестве катализатора и кислоту, которая обеспечила бы повышение огнестойкости и устойчивости к истиранию материала с покрытием из этой композиции и одновременно имела бы высокие клеящие свойства по отношению к материалам с вулканизованным силоксановым покрытием.

Поставленная задача решена композицией на основе жидкого низкомолекулярного силоксанового каучука, включающей этилсиликат-40 в качестве отвердителя, фталоцианин кобальта в качестве катализатора и кислоту, которая в качестве отвердителя дополнительно содержит тетрабутоксититан, а в качестве кислоты - борную кислоту при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

жидкий низкомолекулярный силоксановый каучук	100
этилсиликат-40	12-17
тетрабутоксититан	13-18
борная кислота	4-6
фталоцианин кобальта	0,5-1,5

Изобретение позволяет повысить огнестойкость и устойчивость к истиранию материала с покрытием из этой композиции и получить место соединения, стойкое к действию открытого пламени, высокой прочности и эластичности в течение длительного времени.

Сведения, подтверждающие возможность воспроизведения изобретения.

Для осуществления изобретения используют следующие материалы:

- низкомолекулярные жидкие силоксановые каучуки СКТН марок А, Б, В и Г (ГОСТ 13835-73 изм 1-4);

- в качестве отвердителя - этилсиликат-40 (ГОСТ 26371-84, изм 1-2) и тетрабутоксититан (ТУ 6-09-2738-89);

- борная кислота (ГОСТ 18704-78, изм 1-3);

- в качестве катализатора - фталоцианин кобальта, который может быть получен сплавлением фталонитрила с хлоридом кобальта (Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry/Ed. A.B.P. Lever: Cambridge, England. 1965. Vol.7. P.28-105).

Заявленную композицию готовят путем смешения жидкого силоксанового каучука СКТН, этилсиликата-40, фталоцианина кобальта и предварительно измельченной борной кислоты до полного ее растворения, приблизительно в течение 4-х часов. После этого в смесь вводят тетрабутоксититан и композицию перемешивают еще 10-15 минут.

Для получения огнестойкого материала композицию наносят ножевой раклей на капроновую ткань, например, арт., 56007, двумя штрихами с термообработкой после нанесения каждого штриха при 160-165°C в термокамере в течение 2-3 минут.

Склеивание деталей из этого материала с вулканизованным силоксановым покрытием производят обычным образом. Отверждается клеевая композиция через ~2 часа при комнатной температуре. Максимальная прочность клеевого шва достигается через 1 сутки.

Качественные показатели материалов, изготовленных с использованием заявленной композиции и композиции по прототипу, и клеевых швов при соединении деталей из этих материалов определяли одинаково:

- огнестойкость - по ГОСТ 12.1.1004-91;

- устойчивость к истиранию - по ГОСТ 8975-75 с изм. 1, 2, 3;

- прочность клеевого шва - по ГОСТ 29151-91, раздел 5.15 по методике оценки прочности сварного шва тентовых материалов;

- эластичность клеевого шва - по его устойчивости к многократному изгибу по ГОСТ 8978-75.

Композиция на основе жидкого низкомолекулярного силоксанового каучука для огнестойкого материала, включающая этилсиликат-40 в качестве отвердителя, фталоцианин кобальта в качестве катализатора и кислоту, отличающаяся тем, что она в качестве отвердителя дополнительно содержит тетрабутоксититан, а в качестве кислоты - борную кислоту при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

жидкий низкомолекулярный силоксановый каучук	100
этилсиликат-40	12-17
тетрабутоксититан	13-18
борная кислота	4-6
фталоцианин кобальта	0,5-1,5