Способ определения кислородного индекса

 

Союз Советсиик

Социалистичвскик

Республик (iii 994983

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{6I ) Дополнительное к авт. санд-ву

{22) Заявлено 27. 03. 81 {21) 3270831/23-05 с присоединением заявки М "

{23) П риоритет

Опубликовано 07.02,83. Бюллетень М 5

Дата опубликования описания 09.02.83 (5!)М. Кл.

G 01 М 31/12Гееудерстеелеый кеяктет ео делан кзееретеией в втерытий (53) ЛК 537.272 °. 51 (088.8) „В.Н. Викторов, A.Ô, Жевлаков, В.С. Шитов, А.

О.А. Иудров, И,С. Ермакова и А.п. Селивано (72) Авторы изобретения

{7I) Заявитель

1 а я Я (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДНОГО

ИНДЕКСА

Изобретение относится к способам сравнительной оценки горючести полимерных материалов, в частности определения кислородного индекса полиме" ров и может найти применение в строt

5 ительстве, судостроении и др. облас" тях промышленности, предъявляющих повышенные требования к пожаробезопасности материалов.

Известен способ определения кисло--1о родного индекса (КИ) пластмасс, вклю чающий закрепление образца (размерами 120 х 10 х 4 мм) в вертикальном положении в кварцевой трубе, продув" ку системы смесью кислорода с азотом со скоростью потока смеси 4+1 см/с, поджигание образца и замер минимальной начальной концентрации кислорода в смеси с азотом, которая поддерживает горение образца в течение 180+3 с 2о (1З.

Такой способ пригоден для сравни- тельной оценки способности к горению неплавящихся полимерных материалов.

При горении плавящихся материалов об-. разуется расплав, который стекает по образцу, в результате чего для таких материалов получаются завышенные значения КИ. В случае определения поданному способу КИ для плавящихся полимерных композиций, содержащим анти" пирены, получаемый результат характе. ризует суммарное действие добавки на процесс горения и образования капель расплава и часто, в результате этого он противоречит теоретическим предпосылкам.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому, является способ определения кислородного индекса полимера путем закрепления образца полимера на горизонтальной подложке, помещенной в горизонтально расположенную кварцевую трубу, продувку системы смесью кислорода с азотом, поджигание образца и замер мини". мальной начальной концентрации кисло" рода в смеси с азотом, которая поддерживает горение образца в — å÷åíèå

180+3 с (2 g.

Однако этот способ дает завышенные результаты, так как испытываемый образец контактирует с теплосъемной поверхностью асбоцемента и подложка исключает горение образца с нижней стороны, Для различных материалов степень завышения результатов испытаний неодинакова, что обусловлено )0 различием условий теплообмена между образцом и подложкой. Поэтому, при испытании по данному предлагаемому

1 способу плавящихся полимерных материалов, содержащих антипирены, полу- 15 чаемый результат будет характеризовать влияние добавки на процесс горения и на процесс теплообмена между . образцом и подложкой. Из этого следует,что данный способ также не позво- 20 ляет объективно оценить действие антипирена на горение плавящихся поли". меров.

Таким образом, в настоящее время отсутствует способ определения КИ,. 25 применимый для плавящихся полимеров, что исключает объективную оценку эффективности действия на них антипиренов.

Целью изобретения является создание возможности получения сравнимых характеристик кислородных индексов различных по природе полимеров.

Указанная цель достигается тем

З5 что при определении кислородного ин" декса полимера путем закрепления образца полимера на горизонтальной под ложке, помещенной в горизонтально расположенную кварцевую трубу, про 0 дувки системы смесью кислорода с азотом, поджигания образца и замера минимальной начальной концентрации кис" лорода в смеси с азотом, которая поддерживает горение образца в течение

180+3 с, в качестве подло>кки используют стеклоткань с массой 1 м 192380 г, а скорость потока смеси кислорода с азотом поддерживают в пределах 5-10 см/с.

Предлагаемыи способ может быть при

50 меним для определения КИ плавящихся при горении материалов. Способность полимеров к плавлению в нижеприведенных примерах характеризуется величиной температуры каплепадения. При исследовании по предлагаемому способу огнезащищенности неплавящихся полимеров образцы располагаются в центре трубы

3 4 на подложку из стеклоткани или без нее.

Пример 1, Исследуемый материал - уретановый эластомер с температурой каплепадения 204 С. Он является продуктом взаимодействия

100 мас.ч; форполимера с концевыми изоцианатными группами (NCG = 5,83) и 30 мас.ч. жидкого отвердителя, представляющего собой раствор экви> > молярной смеси 3,3 -дихлор-4,4 -диаминодифенилметана и 3, 3 -дихлор-4,4 -диаминотрифенилметана в простом полиэфире (лапроле 1052), В качестве форполимера использован продукт взаимодействия полифурита с 2,4-толуилендиизоцианатом.

Образец уретанового эластомера размерами 120 х 10 х 4 мм закрепляют на горизонтальной подло>кке - стекло-, ткани с массой 1 .м 192 r, помещают образец с подложкой в середину кварцевой трубы, продувают систему смесью кислорода с азотом со скоростью потока 5 см/с, замеряют минимальную концентрацию кислорода в смеси с азотом КИ, которая поддерживает горение образца в течение 180+3 с КИ = 16174 °

Пример 2„ Образец уретаноеого эластомера, описанного в примере 1„ закрепляют на горизонтальной подложке - стеклоткани с массой

1 м 266 г, помещают образец с горизонтальной подложкой в кварцевую тру6у, продувают систему смесью кислоро. да с азотом со скоростью потока

10 см/с, замеряют КИ, который равен

16-173.

Пример 3. Образец уретанового эластомера, описанного в примере 1, закрепляют на горизонтальной подложке - стеклоткани с массой 1 м 2 380 r, помещают образец с горизонтальной подложкой в кварцевую трубу, продувают систему смесью кислорода с азотом со скоростью потока 8 см/с, замеряют

КИ, который равен 16-174.

Пример 4 (контрольнь>й j. Образец уретанового эластомера, описанного в примере 1, закрепляют на гори« зонтальной подложке из асбоцемента, помещают образец с подложкой в кварцевую трубу, продувают систему смесью кислорода с азотом со скоростью потока 4 см/с, замеряют КИ, который равен

403.

П р и м е. р 5. Исследуемый матери"i ал - уретановый эластомер с температу.

- .--.". 99Э498 рой каплепадения 191 С. Он являетаяпродуктом взаимодействия 100 мас,ч;. форполимера с концевыми изоцианатны"

„ми группами (ИСО = 6,23 J и 2б. мас.ч. жйдкога отвердителя, представляющего; 3 собой раствор полиамина "Х" в фосдиоле. В качестве форполимера испопъзуют продукт взаимодействия полифурита с. 2,4-толуилендиизоцианатом.

Образец уретанового эластомера размерами 120 х 10 х 4 мм номещают в вертикальном положении в кварцевую трубу, продуваемую смесью кислорода и азота со скоростью потока 4 см/с, поджигают и замеряют минимальную начальную концентрацию кислорода в смеси с азотом (КИ.Р, которая поддерживает горение образца в течение

180+3 с, КИ = 414.

П р и и е р б. Исследуемый мате".. 2î риал - уретановый эластомер, описанный в примере 5, но содержащий

10 мас.ч . антипирена " мелема на

100 мас,ч, композиции и имеющий .температуру каплепадения 210 С. о 25

Образец уретанового эластомера испытывают в вертикальном положении также, как в примере 5.

КИ равен 354. и р и м е р 7. исследуемый матери.30 ал - уретановый эластомер, описанный в примере 6, но содержащий 15 мас.м. антипирена - мелема на l00 мас.ч. композиции и имеющий температуру кап« лепадения 240 С. о

3$

Образец уретанового эластомера испытывают в вертикальном положении также, как в примере 5. КИ равен 313.

Пример 8. Исследуемый мате" риал " уретановый эластомер, описан" 4о ный в примере 5, но содержащий -"

30 мас.ч. антипирена - мелема не100 мас.ч. композиции и имекщий -тем" пературу каплепадения выше 450 С. а

Образец уретанового эластомера ис-fs пытывают в вертикальном положении .также, как в примере 5. КИ равен

21,53.

Пример 9. Исследуеиюй мате- о риал - уретановый эластомер, описанный в примере 5 и имеющий темпера-. туру .каплепадения 210 С.

- о

Образец уретанового эластомера помещают на горизонтальной подложке - стеклоткани с массой 1 м2 266 г в кварцевую горизонтально расположен. ную трубу, продувает систему смесью кислорода с азотом со скоростью-,.по3 6 тока 8 см/с, замеряют КИ, который ра" вен 21ь.

Пример 10., Исследуемый материал - уретановый эластомер, описанный в примере 5, но содержащий

10 мас,ч. антипирена - мелема на

100 мас.ч. композиции также, как в примере-б.

Образец уретанового эластомера испытывают в горизонтальном положении также, как в примере 9. КИ равен

22Ô.

Пример 11, Исследуемый материал - уретановый эластомер, описанный в примере 5, но содержащий

15 мас.ч. антипирена - мелема на

100 мас.ч. композиции также, как в примере 7.

Образец уретанового эластомера испытывают в горизонтальном положении также, как в примере 9. КИ равен,:22,54.

Пример 12. Исследуемый мате-риал - уретановый эластомер, описан" ный в примере 5, но содержащий

30 мас.ч. антипирена - мелема на

100 мас.ч. композиции также, как в примере 8.

Образец уретанового эластомера испытывают s горизонтальном положении также, как в примере 9. КИ равен

243.

Пример 13. Исследуемый материал " силоксановый эластомер на основе синтетического каучука СКТВ-1.

Образец силоксанового эластомера размерами 120 х 10 х 4 мм помещают в вертикальном положении в кварцевую трубу, продуваемую смесью кислорода и азота со скоростье потока 4 см/с, поджигают и замеряют минимальную начальную концентрацию кислорода в сме" си с азотом КИ, которая поддерживает горение образца в течение 180+3 с, КИ = 2Я.

П р и и е р 14. Исследуемый материал - силоксановый эластомер на основе синтетического каучука СКТВ-1 содержащий 25 мас.ч. антипиренамелема на 100 мас;ч. каучука СКТВ-1, Образец испытывают в вертикальном положении также, как в примерах 5 и

13. KN равен 253.

П р и и е р l5. Исследуемый материал - силоксановый эластомер на основе синтетического каучука

1СКТВ-,1), содержащий 50 мас,ч. антипирена - мелема на 100 мас.ч. каучука

СКТ В" 1

7 994983 8

Образец испвтывают в;вертикальном положении также, как в примерах 5

КИ 27З.

П р и и е р 16. Исследуемый материал - силоксановый эластомер на осно- g ве синтетического каучука (iCKTB-1) „ содержащий 75 мас.ч. антипирена - мелема на 100 мас,ч, каучука СКТВ;1

Образец испытывают в вертикальном положении также, как в примерах 5 и .tÎ

13. КИ = 29 °

Il р и м е р t7. Исследуемый материал - силоксановый эластомер на осно-, ве синтетического каучука (СКТВ-1, содержащий 100 мас.ч. антипирена - ме.15 лема на 100 мас.ч. каучука (СКТБ»1 ).

Образец испытывают в вертикальном положении также, как в примерах 5 и

13 K = 3И.

Пример 18. Исследуемый мате" рв риал - силоксановый эластомер на основе синтетического каучука (СКТВ-1) .

Образец силоксанового эластомера размерами 120 х 10 х 4 мм помещают на горизонтальной подложке - стекло- 25 ткани с массой 1 м 266 r в кварце2 вую горизонтально расположенную трубу, продувают систему смесью кис" лорода с азотом со скоростью потока

8 см/с, замеряют КИ, который равен зв

28,5Ф.

Пример 19. Исследуемый мате. риал " силоксановый эластомер на основе синтетического каучука СКТ8-1, содержащий 25 мас.ч. антипирена " 35 мелема на 100 мас.ч. каучука СКТ8-1.

Образец испытывают в горизонтальном положении также, как в примерах 9 и 18. КИ = 28,54

Пример 20. Исследуемый мате- 4О риал - силоксановый эластомер на ос1 нове. синтетического каучука СКТВ-1, содержащий 50 мас.ч антипирена " ме" лема на 100 мас.ч. каучука СКТ8-1.

Образец испытывают в горизонталь" ном положении также, как в примерах 9 и 18. КИ = 31,04.

Пример 21. Исследуемый материал " силоксановый эластомер Hà oc" нове синтетического каучука СКТВ-1, содержащий t00 мас.ч. антипирена - мелема на 100 мас.ч. каучука СКТ8-1.

Образец испытывают в горизонталь" ном положении также, как в примерах 9 — 34, 5:0 °

Кроме того, в таблице приводятся результаты испытаний КИ по ГОСТ 2179376 и по предлагаемому способу, проведенные для полимерных материалов с антипиренами - наполнителями и с введением огнезамедляющих элементов в цепь полимера. Представлены данные определения горючести различных по природе полимеров: интенсивно - плавящегося - дивинил-пиперилен-уретановый эластомер, незначительно плавящийся - бутадиенуретановый эластомер и неплавящиеся - нитрильный каучук, фторкаучук и эпоксидно - полиэфирное свя зующее.

Испытание по .ГОСТ 21793-76 интенсивно - плавящегося дивинйл-пипер иленово ro эластомера (У 3 ) дает завышенное значение КИ = 393, введение антипирена - тетрабромфталевого ангидрида снижает значение КИ до 3М, что противоречит теории.

Испыта Ья по предлагаемому -способу не дают завышенных результатов (23,5/ ), а введение антипирена повышает значение КИ до 25,5/, т.е. снижает горючесть. Результаты определения

КИ по ГОСТ 21793-76 и по предлагаемому способу у незначительно плавящегося бутадиенуретанового эластомера (М 2) почти не отличаются между собой, однако, введение гидроксида алю", миния снижает значение КИ, определен" ное по стандартной методике, а по данному способу повышает КИ с 24 до

253, Испытания неплавящихся полимерных материалов на основе нитрильного каучука, фторкаучука и эпоксидно - поли" эфирного свя зующего (У l, 4, 5 ) по

ГОСТ 21793-76 и по предлагаемвиу способу хорошо коррелируют между собой и также соответствуют теории.

994983

° в«

Н М

n/è

К", 3

Антипирен

Количест" во анти» пирена

° »»»

По предлагаемому способу

По ГОСТ

21793-76 на

100 мас.ч. компоэи» ции у мас.ч, 1

18,0

20,0

24,5

Гидро ксид 60 алюминия

25 >5

24,0

25,0

23,0

23,5

39.0

Тетра- 30 бромфталевый ан-. гидрид

34,0

25,5

28,0

30,0

28,0

30,0

Полимерная основа

1 Зластомер на основе жидкого нитрильного каучука с карбоксильными группами, вулканизованного оксидом магния и

1,4-бутандиолом

2. Диенуретановый эяастомер, полученный на основе продукта взаимодействия олигобутадиендиола с

2,4-толуилендиизоцианатом, отвержденный 42,7Ф р-ром аро" матического диамина

304 в фосдиоле

3 Диенуретановый эластомер, полученный на основе продукта вза:имодействия дивинилпипериленового олиго" мерного диола с.2,4толуилендиизоцианатом, отвержденный

42,74 ароматического диамина 304 в Фосдиоле

4 Зпоксид нсполиэфир" ное связующее: эпоксидный хлорсо" держащий олигомер

ЭХД - 604, хлорсодержащая полиэфирная смола НПС"609-27 404

ЭХД - 594 НПС-609"27 - 383 полиарилФосфонитрильная кислота ПАФН - 33

««»»»»»»»«»«»

«««« » » Ф»»»

Гидроксид 20 алюминия

994983

Продолжение таблицы

КН, 3

»»

Ю

Al n

Коли чест" во анти»

Антипирен

Полимерная основа

По предла" гаемому способу

По ГОСТ

21793-76 пирена на

100 мас. ч, композиции, мас,ч.

ЭХД " 403

НПС-609"27 - 504

ПАФН - 10ь

30,5

28,5

44,5 47 5

5 Эластомер на основе фторкаучука

Дифенам-.06 15 46,0 49,0 (СКФ-26 ) формула изобретения

Составитель C. Пурина

Редактор А. Шандор Техред И. Гайду Корректор Е, Рошко

Заказ 630/28 Тираж 71 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Носква Ж"35 Раушская наб. д. 4/5

Я«у „«„««д

ФилиаГППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, Способ определения кислородного индекса полимера путем закрепления образца полимера на горизонтальной подложке, помещенной в горизонтально . расположенную кварцевую трубу, продувки системы смесью кислорода с азо. том, поджигания образца и замера минимальной начальной концентрации кислорода в смеси с азотом, которая поддерживает горение образца s те- з чение 180+3 с, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью создания воз- можности получения сравнимых характеристик кислородных индексов различ. ных по природе полимеров, в качестве подложки используют стеклоткань с массой 1 м 192-380 r а скорость потока смеси кислорода с азотом поддержи вают в пр еделах 5-10 см/с.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. ГОСТ 21793-76 Пластмассы. Ие" тод определения кислородного индек». са. Издательство стандартов, 1976.

2. Лалаян В.М., Халтуринский Н.А., Берлин А.А. Влияние теплофизинеских свойств полимеров на скорость распространения пламени по поверхности.—

"Высокомолекулярные соединения", 1979, ХХ1, М 4, с. 825 (прототип ).