Гибридная смола


 


Владельцы патента RU 2558605:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ИХФ РАН) (RU)

Изобретение относится к термоотверждаемой огнестойкой гибридной смоле на основе реакционноспособных соединений, которая может применяться в качестве огнестойкого связующего в полимерных композиционных материалах. Изобретение может быть использовано в химической, строительной, авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности. Композиция на основе жидкого низкомолекулярного силоксанового полимера - олигомера силоксана [CH3SiO0.75(ОСН3)1.5], включающая борсодержащее соединение. В качестве борсодержащего соединения она содержит олигомер борной кислоты, полученный термообработкой борной кислоты при 220-230°C в течение 3-4 ч, при этом содержание олигомера борной кислоты в композиции составляет 10-20 мас.% от количества олигомера силоксана. Указанный олигомер борной кислоты растворим в олигомере силоксана [CH3SiO0.75(ОСН3)1.5]. При температуре 110-150°C композиция переходит в твердое состояние. Термоотверждаемая огнестойкая гибридная смола отличается низким содержанием органического компонента, что повышает ее термостойкость и снижает горючесть, позволяет уменьшить количество летучих продуктов термодеструкции. Кроме того, отвержденная смола отличается высокой влагостойкостью. 2 з.п. ф-лы, 2 пр.

 

Изобретение относится к термоотверждаемой гибридной смоле на основе реакционноспособных соединений, которая может применяться в качестве огнестойкого связующего в полимерных композиционных материалах. Изобретение может быть использовано в химической, строительной, авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности.

Недостатком известных органических смол (эпоксидных, фенольных, акрилатных, силоксановых) является высокая горючесть и образование большого количества экологически опасных газообразных продуктов при термической деструкции.

Проблема снижения горючести полимеров весьма актуальна. Заметное промышленное применение в качестве добавок, снижающих горючесть полимеров, нашли соединения бора, такие как борная кислота, бура, различные бораты. С их помощью получены композиционные материалы с повышенной огнестойкостью на основе фенолформальдегидных и эпоксидных смол. Известно применение в полимерных композициях различных других антипиренных добавок: например, используют трихлорэтилфосфат, трехокись сурьмы (RU 2260022, C08L 63/00, C08L 61/00, C08J 5/24, В32В 17/10, 10.09.2005); золу-унос (отход производства ТЭС) (RU 2411267, C08L 61/24, C08J 9/06, 10.02.2011) и др.

Предложен огнестойкий и биостойкий материал на основе древесины, обработанной пропиточными составами, включающими бишофит (6-водный хлорид магния MgCl2·6H2O) и борсодержащие соединения (борная кислота и тетраборат натрия), которые в определенных условиях способны образовывать нерастворимые кристаллогидраты. При последовательной вакуумной пропитке древесины бишофитом и раствором тетрабората натрия был получен материал, которому по результатам испытания на огнестойкость по ГОСТ 30028.3-93 может быть присвоен первый класс огнезащищающей способности (Тезисы 5-й Международной конференции «Полимерные материалы пониженной горючести», Волгоград, 2003, с.70).

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является композиция на основе жидкого низкомолекулярного силоксанового каучука для получения огнестойкого материала, включающая этилсиликат-40 или тетраэтоксисилан в качестве отвердителя и для повышения огнестойкости алкоксититанборат (в качестве алкокси-групп заявлены этокси-, пропокси- и бутокси-группы), при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: силоксановый каучук - 100, отвердитель - 10-30, алкоксититанборат - 10-30 (RU 2460751, C09D 183/04, D06M 15/693, D06M 15/643, C09K 21/14, D06M 101/34, 10.09.2012 - прототип).

Композиция-прототип характеризуется высокой стабильностью и хорошей адгезией вулканизованного покрытия из нее к синтетическим тканям. Защитные покрытия из этой композиции достаточно огнестойки - выдерживают до 2.5 мин в открытом пламени. Однако композиция-прототип из-за большого содержания углеродсодержащих групп в компонентах имеет относительно высокую горючесть и образует значительное количество газообразных продуктов деструкции.

Задачей предлагаемого изобретения является создание гибридной смолы с низким содержанием органического компонента, отличающейся после отверждения высокой термостойкостью, пониженной горючестью, небольшим количеством летучих продуктов термодеструкции и высокой влагостойкостью.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемой композицией на основе жидкого низкомолекулярного силоксанового полимера, включающей борсодержащее соединение, которая в качестве жидкого низкомолекулярного силоксанового полимера содержит олигомер силоксана [CH3SiO0.75(ОСН3)1.5], в качестве борсодержащего соединения - олигомер борной кислоты, полученный термообработкой борной кислоты при 220-230°C в течение 3-4 ч, при этом содержание олигомера борной кислоты в композиции составляет 10-20 мас.% от количества олигомера силоксана.

Олигомер борной кислоты, полученный термообработкой борной кислоты при 220-230°C в течение 3-4 ч, растворим в олигомере силоксана [CH3SiO0.75(ОСН3)1.5].

Предлагаемая композиция при температуре 110-150°C переходит в твердое состояние.

Олигомер силоксана [CH3SiO0.75(ОСН3)1.5], предоставленный фирмой «Пента», имеет вязкость при комнатной температуре 140-200 сП.

Олигомер борной кислоты, полученный термообработкой борной кислоты при 220-230°C в течение 3-4 ч, представляет собой прозрачный, гидролитически устойчивый на воздухе стеклообразный продукт с температурой размягчения 127-142°C и температурой текучести 160-180°C. Полимерный характер синтезированного продукта подтверждается тем, что его термомеханическая кривая имеет вид, типичный для высокомолекулярных соединений. В то же время ясно, что полученный продукт является олигомером, так как его температура размягчения (127-142°C) существенно отличается от соответствующей температуры для полимера борной кислоты - борного ангидрида, получаемого прокаливанием борной кислоты при 580°C. Борный ангидрид размягчается при 300°C, плавится при 577°C и легко поглощает влагу на воздухе.

Предлагаемую гибридную смолу получали путем тщательного перемешивания смеси олигомера борной кислоты, синтезированного термообработкой борной кислоты при 220-230°C в течение 3-4 ч, и жидкого силоксанового олигомера [CH3SiO0.75(ОСН3)1.5] при комнатной температуре до полного растворения твердого компонента. При этом вязкость гибридной смолы, содержащей 10-20 мас.% олигомера борной кислоты от количества олигомера силоксана, при 20°C возрастает за 80-90 мин от 140-200 сП до 400-1200 сП. Жизнеспособность жидкофазной гибридной смолы без доступа воздуха составляет 3-5 дней, на воздухе - 1,5-3 ч, после чего она загустевает.

Предлагаемая гибридная смола предназначается для использования в качестве огнестойкого связующего в полимерных армированных композиционных материалах.

При термообработке жидкофазная смола переходит в твердое состояние. Измерение горючести отвержденной при 110-150°C в течение 30-60 мин жидкой смолы методом кислородного индекса показало, что материал не поддерживает самостоятельного горения в чистом кислороде.

Приводим примеры получения предлагаемой гибридной смолы.

Пример 1.

0.5 г олигомера борной кислоты, синтезированного термообработкой борной кислоты при 220°C в течение 4 ч, имеющего температуру размягчения 130-142°C, и 5.0 г жидкого силоксанового олигомера [CH3SiO0.75(ОСН3)1.5] перемешивали в течение 2 ч при комнатной температуре до полного растворения твердого компонента. Вязкость полученной жидкой гибридной смолы составила 1000 сП. После термообработки при 110°C в течение 60 мин получили твердый прозрачный влагостойкий материал (при выдерживании на воздухе в течение 120 ч при 25°C вес образца увеличивается на 0,6%). Измерение горючести твердой смолы методом кислородного индекса показало, что материал не поддерживает самостоятельного горения в чистом кислороде.

Пример 2.

1,0 г олигомера борной кислоты, синтезированного термообработкой борной кислоты при 230°C в течение 3 ч, имеющего температуру размягчения 127-140°C, и 5.0 г жидкого силоксанового олигомера [CH3SiO0.75(ОСН3)1.5] перемешивали в течение 3 ч при комнатной температуре до полного растворения твердого компонента. Вязкость полученной жидкой органо-неорганической гибридной смолы составила 1200 сП. После термообработки при 150°C в течение 30 мин получили твердый прозрачный влагостойкий материал (при выдерживании на воздухе в течение 120 ч при 25°C вес образца увеличивается на 0,6%). Измерение горючести твердой смолы методом кислородного индекса показало, что материал не поддерживает самостоятельного горения в чистом кислороде.

Уменьшение в предлагаемой гибридной смоле содержания олигомера борной кислоты ниже 10 мас.% от количества олигомера силоксана приводит к снижению термостойкости и повышению горючести отвержденного материала. Если количество борсодержащего олигомера превышает 20 мас.%, растет вязкость жидкой гибридной смолы и снижается ее жизнеспособность.

Таким образом, как видно из приведенных примеров, предлагаемая термоотверждаемая гибридная смола отличается низким содержанием органического компонента, что повышает ее термостойкость и снижает горючесть, позволяет уменьшить количество летучих продуктов термодеструкции. Кроме того, отвержденная смола отличается высокой влагостойкостью.

1. Композиция огнестойкой гибридной смолы на основе жидкого низкомолекулярного силоксанового полимера, включающая борсодержащее соединение, отличающаяся тем, что в качестве жидкого низкомолекулярного силоксанового полимера она содержит олигомер силоксана [CH3SiO0.75(ОСН3)1.5], в качестве борсодержащего соединения - олигомер борной кислоты, полученный термообработкой борной кислоты при 220-230°C в течение 3-4 ч, при этом содержание олигомера борной кислоты в композиции составляет 10-20 мас.% от количества олигомера силоксана.

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что олигомер борной кислоты, полученный термообработкой борной кислоты при 220-230°C в течение 3-4 часов, растворим в олигомере силоксана [CH3SiO0.75(ОСН3)1.5].

3. Композиция по п.1 или п.2, отличающаяся тем, что при температуре 110-150°C она переходит в твердое состояние.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вспучивающимся композициям, отверждаемым при температуре окружающей среды, ее применению для защиты сооружений, и подложкам, на которые нанесена указанная композиция.

Изобретение относится к способу получения композиционных частиц, который заключается в конденсации одного или нескольких соединений кремния общей формулы , в которой R обозначает необязательно замещенный алкильный или арильный остаток с 1-20 атомами углерода или атом водорода, R1 обозначает необязательно замещенный углеводородный остаток или атом водорода и n обозначает число от 1 до 4, или одного или нескольких продуктов его конденсации в присутствии растворителя или смеси растворителей и одного или нескольких растворимых полимеров.

Изобретение относится к композициям силоксановых ПАВ. Предложена композиция ПАВ, включающая силоксан, имеющий формулу: M1DM2, где M1 = (R1)(R2)(R3)SiO1/2; M2 = (R4)(R5)(R6)SiO1/2 и D = (R7)(Z)SiO2/2, где каждый из заместителей R1, R2, R3, R4, R5, R6 и R7 независимо выбран из группы, состоящей из одновалентных углеводородных радикалов, включающих от 1 до 4 атомов углерода, арила и углеводородной группы, включающей 4-9 атомов углерода и содержащей арильную группу; Z является боковой гидрофильной ионной группой, выбранной из группы, состоящей из R8-RA, R9-RC и R10-RZ, где RA является анионным заместителем, RC является катионным заместителем или RZ является цвиттерионным заместителем группы D.

Изобретение относится к разделительным составам в виде прямых силиконовых микроэмульсий, в частности для использования в производстве и хранении резинотехнических изделий (РТИ).

Изобретение относится к улучшенным композициям нанокомпозита и способам их получения и применения. .

Изобретение относится к силиконовым композициям, используемым для уплотнений. .

Изобретение относится к гидрофобизирующим композициям на основе производных олигоорганоалкоксисилоксанов и органоалкоксисиланов. .

Изобретение относится к водоэмульсионным кремнийорганическим составам, конкретно к полупрозрачным или прозрачным составам со средним размером частиц 1 мкм на основе полиорганосилоксана, имеющего в молекуле по крайней мере одну полярную группу, связанную с атомом через -Si-C-связь, включающим эмульгатор, стабилизатор и воду.

Изобретение относится к пленке из полиариленэфиркетона, которую можно использовать в разных областях техники, например, для получения гибких печатных плат. Формовочная масса для получения пленки содержит а) 60-96 вес.

Изобретение относится к фторопластовой порообразующей композиции (ФПК) для создания надежной облегченной изоляции радиочастотных кабелей. Предложена ФПК, представляющая собой полимерную основу (ПМО) из смеси термопластичных фторопластов Ф-4МБ марок «Б» или «К» в виде гранул и «ВН» или «В» в виде порошка и регулятор порообразования (РП), причем ПМО взята в количестве 99,0-99,5 мас.% ФПК, а РП 0,5-1 мас.% ФПК.

Изобретение относится к способу получения сшивающей композиции, к композиции для покрытия, включающей в себя сшивающую композицию, а также к способу применения вышеуказанной композиции для покрытия для создания покрытия на подложке-основе.
Изобретение относится к области создания эпоксидных связующих для полимерных композиционных материалов (ПКМ) конструкционного назначения на основе волокнистых углеродных наполнителей, которые могут быть использованы в авиационной, космической промышленности, радиоэлектронике и других областях техники.
Изобретение относится к области химии, в частности к композициям на основе полиорганосилоксана для использования в качестве амортизирующего материала, поглощающего ударную механическую энергию в машинах, механизмах, аппаратах, работающих на земле, в воздушном и космическом пространствах.

Изобретение относится к многослойным формованным изделиям, которые могут быть использованы в качестве плиты, пленки для теплиц или в качестве элемента окон. Формованное изделие (1) состоит из наружного слоя (2) и находящегося ниже наружного слоя (2) внутреннего слоя (3), выполненного из термопластичного полимера.

Изобретение относится к производству композиционных материалов, в частности к волокнистым тепло- и звукоизоляционным материалам и способам их получения. Композиционный материал может быть использован для изготовления листовых отделочных и теплоизоляционных материалов в жилищном, сельскохозяйственном, промышленном строительстве, а также для производства формованных упаковочных элементов и тары, склонных к биодеградации, то есть обладающих биодеструктивными свойствами.

Изобретение относится к безгалогеновому антипирену для включения или введения в полимерную матрицу, а также к содержащим антипирен полимерам. .

Изобретение относится к композициям для полиуретановых покрытий на основе жидких углеводородных каучуков с гидроксильными реакционноспособными группами и может быть использовано для устройства покрытий пониженной горючести спортивных площадок, полов, кровельных и гидроизоляционных покрытий в строительстве.

Изобретение относится к композиции смолы для получения формованных изделий, которые эффективно блокируют тепловое излучение солнечного света и превосходны с точки зрения прозрачности, а также к формованным изделиям из нее.
Изобретение относится к области элементоорганических высокофункциональных полимеров. Предложен способ получения высокофункциональных разветвленных полиэлементоорганосилоксанов путем гидролитической поликонденсации элементоорганических соединений RxE(OZ)v-x (где E=B, Si, Ti; R=H, алкил-, галоидалкил, арил-, винил; Z=H, алкил CnH2n+1 (n=1÷4), x=0÷ν, ν - валентность элемента E), отличающийся тем, что гидролитическую поликонденсацию проводят неравновесно без применения растворителя стехиометрическим количеством воды m=0,5÷2,0 г-моля на 1 г-моль соединений RxE(OZ)v-x до заданной конверсии функциональных групп OZ, определяющей молекулярную массу полимера, путем непрерывного удаления в вакууме при 50-80°C побочных продуктов ZOH.
Наверх