Огнестойкая термопластичная композиция и изделие, выполненное из нее

Огнестойкая термопластичная композиция и изделие, выполненное из нее

Реферат

Изобретение относится к огнестойким слабодымящим термопластичным композициям на основе поликарбоната, предназначенным для получения литьем под давлением, экструзией и формованием изделий декоративно-конструкционного назначения, применяемых в авиа- и автомобилестроении и других отраслях промышленности.

Известна термопластичная полимерная композиция с повышенной текучестью расплава и высокими физико-механическими свойствами, содержащая поликарбонат, полиэтилентерефталат и гомо- или сополимер олефина (патент РФ №2057152).

Недостатками данной композиции и изделий из нее являются низкая огнестойкость и сильное дымообразование при горении.

Известна пламестойкая литьевая поликарбонатная композиция, модифицированная графт-полимером, содержащая поликарбонат, графт-полимер, фосфорное соединение и смесь фторированного полиолефина с полиалкиленметакрилатом (Заявка США №2004039091).

Недостатками данной композиции и изделий из нее являются невысокие значения теплостойкости и относительного удлинения при разрыве.

Известна термопластичная усиленная композиция с повышенной огнестойкостью, включающая термопластичный полимер (поликарбонат, полибутилентерефталат), усы бората алюминия, галогенсодержащий антипирен и синергическую добавку - соединения сурьмы (патент США №6221947).

Указанная полимерная композиция и изделия из нее являются огнестойкими, обладают высокой механической прочностью и теплостойкостью, однако имеют низкие значения ударной вязкости и относительного удлинения при разрыве. Кроме того, за счет наличия наполнителя (усы бората алюминия) эта композиция имеет высокое значение плотности, является нетехнологичной и перерабатывается при температурах ≥300°С, при этом вызывает значительный износ технологического оборудования.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению, принятой за прототип, является огнестойкая формовочная композиция следующего состава, мас.ч.:

Поликарбонат	40-95
Полиалкилентерефталат	0,5-30
Графт-полимер	0,5-30
Антипирен - олигомерное фосфорное соединение	0,5-25
Фторированный полиолефин	0-1

(заявка США №2004039090).

Указанная композиция и изделия из нее имеют невысокую теплостойкость, низкие деформационные свойства (ударную вязкость и относительное удлинение при разрыве), а также недостаточную огнестойкость.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка огнестойкой термопластичной композиции с повышенными теплостойкостью, деформационными свойствами (ударной вязкостью и относительным удлинением при разрыве), обеспечивающей пожаробезопасность (высокую огнестойкость и низкое дымообразование) изготавляемых из нее изделий при сохранении высокого уровня декоративных свойств.

Для решения поставленной технической задачи предложены:

Огнестойкая термопластичная композиция, включающая поликарбонат, полиалкилентерефталат и антипирен, которая в качестве полиалкилентерефталата содержит модифицированный полибутилентерефталат, а в качестве антипирена - декабромдифенилоксид, модифицированный терефталевой кислотой, при следующих соотношениях компонентов, мас.ч.:

Поликарбонат	81-92
Модифицированный полибутилентерефталат	7-15
Указанный антипирен	1-4

и изделие, выполненное из нее.

Композиция может дополнительно содержать диоксид титана в количестве 0,01-0,5 мас.ч.

Повышение текучести расплава и деформативности огнестойкой термопластичной композиции достигается за счет введения в рецептуру модифицированного полибутилентерефталата.

При модифицировании терефталевой кислотой антипирена - декабромдифенилоксида - органическая молекула терефталевой кислоты «прививается» на поверхность твердого тела при сохранении его структуры, что способствует повышению адгезионного взаимодействия антипирена и полимерной матрицы и повышению пожаробезопасных свойств при минимальном введении антипирена.

Модифицированный декабромдифенилоксид получают путем взаимодействия декабромдифенилоксида и терефталевой кислоты при следующих условиях: смесь декабромдифенилоксида и терефталевой кислоты в соотношениях 95:5 вес.% перемешивают в высокоэнергетической мельнице-активаторе планетарного типа в течение нескольких минут при комнатной температуре.

В предлагаемой композиции были использованы:

- поликарбонат марок ПК-ЛЭТ-7,0 и ПК-ЛЭ-7,0 по ТУ 6-06-68-89 с показателем текучести расплава (при t=280°С) 3,6-7 г/10 мин;

- модифицированный полибутилентерефталат с повышенной деформативностью марки В-005М по ТУ 2226-001-45372259-2003 с показателем текучести расплава (при t=230°С) 30-40 г/10 мин;

- декабромдифенилоксид по ТУ 2494-451-04872688-2003 с массовой долей связанного брома не менее 81,0% и температурой плавления не ниже 290°С;

- терефталевая кислота по ТУ 6-02-896-88 с массовой долей летучих не более 0,1%, с массовой долей п-карбоксибензальдегида 0,03-1,0% и кислотным числом 675 мг КОН/г.

С целью улучшения окрашиваемости и получения изделий с высоким уровнем декоративных свойств предлагаемая композиция может дополнительно содержать диоксид титана (ТУ 6-10-1252-86).

Из предлагаемой огнестойкой термопластичной композиции можно получить методами литья под давлением и экструзии такие изделия, как корпуса приборов, штепсельные разъемы, панели, каркасы, колодки, детали пассажирских кресел, профили крепления, облицовочные листы и другие. Все указанные детали могут быть окрашены в различные, в том числе и светлые, тона. Из листов методами пневмо- и вакуумформования могут быть получены детали различной конфигурации и степени вытяжки.

Примеры осуществления

Пример 1.

81 мас.ч поликарбоната, 15 мас.ч. модифицированного полибутилентерефталата марки В-005М и 4 мас.ч модифицированного декабромдифенилоксида тщательно перемешали в смесителе и подали в загрузочную камеру экструдера, где смесь гомогенизировалась и превратилась после измельчения в гранулы.

Температурный режим экструдирования 220°С-240°С.

Образцы для испытаний полимерной композиции изготовили литьем под давлением на стандартном термопластавтомате при температурах 220-265°С.

Из предложенной огнестойкой поликарбонатной композиции по примеру 1 для испытаний были изготовлены образцы в виде дисков (ГОСТ 18616-80), лопаток (ГОСТ 11262-80) и брусков (ГОСТ 4647-69).

Методом экструзии из композиции по примеру 1 были изготовлены изделия-профили крепления.

Примеры 2-4.

Получение огнестойкой поликарбонатной композиции осуществляли по технологии, аналогичной примеру 1, но при соотношениях компонентов, указанных в таблице 1.

Из предложенных огнестойких поликарбонатных композиций по примерам 2-4 были изготовлены образцы для испытаний аналогично примеру 1.

Методом литья под давлением из композиций по примеру 2-3 были изготовлены изделия - детали каркаса, колодки, детали пассажирских кресел, штепсельные разъемы.

Из композиции по примеру 4 были изготовлены окрашенные детали корпуса приборов (методом литья под давлением) и облицовочные листы (методом экструзии).

Свойства огнестойкой поликарбонатной композиции по сравнению с прототипом приведены в таблице 2.

Таблица 1
Наименование компонентов	Состав, мас.ч., по примерам	Прототип
1	2	3	4
Поликарбонат	81	87	92	91	40-95
Полибутилентерефталат	15	10	7	7	0,5-30
Антипирен	4	3	1	1,5	0,5-25
Диоксид титана	-	-	-	0,5	-
Графт-полимер	-	-	-	-	0,5-30
Фторированный полиолефин	-	-	-	-	0-1

Таблица 2
Наименование свойств	Состав, мас.ч., по примерам	Прототип
1	2	3	4
Физико-механические свойства
Относительное удлинение при разрыве, %	105	110	115	105	85
Ударная вязкость с надрезом, кДж/м2	39	49	55	57	16
Теплостойкость, °С	120	123	135	135	92
Пожаробезопасные свойства
Горючесть, τост., с	4,5	5,0	5,0	5,0	25,0
Дымообразование,
Д2	20	15	15	15	20
Дмакс.	115	115	123	120	125
Технологические свойства
Вязкость расплава, сантипуаз (при Т=250°С)	942	1157	2169	2170	3182
Примечание:τост. - время остаточного горения (тления) после воздействия газовой горелки в течение 12 с на вертикально расположенных образцах.Д2, Дмакс - удельная оптическая плотность дыма за 2 мин и максимальная соответственно (усл.ед.).

Физико-механические свойства композиций определялись по стандартным методикам, горючесть - по ОСТ 1 90094-79, дымообразование - по ГОСТ 24632-81.

Из таблицы следует, что предлагаемая огнестойкая термопластичная композиция на основе поликарбоната обладает по сравнению с прототипом более высокой огнестойкостью (время остаточного горения составляет 5 с, у прототипа - 25 с) и более высокими значениями относительного удлинения при разрыве (на 23-35%), ударной вязкости (в 2,5-3,5 раза) и теплостойкости.

Таким образом, предлагаемая огнестойкая термопластичная композиция сочетает в себе низкие горючесть, дымообразование и вязкость расплава наряду с высокими значениями деформационных свойств (относительное удлинение при разрыве и ударная вязкость), при этом обладает возможностью переработки всеми методами, применяемыми при переработке термопластов (экструзией, литьем под давлением, формованием), при переработке не вызывает износа оборудования.

Изделия, изготовленные из предлагаемой огнестойкой термопластичной композиции, обеспечивают необходимый уровень пожаробезопасных, физико-механических и декоративных свойств.

1. Огнестойкая термопластичная композиция, включающая поликарбонат, полиалкилентерефталат и антипирен, отличающаяся тем, что в качестве полиалкилентерефталата она содержит модифицированный полибутилентерефталат, а в качестве антипирена - декабромдифенилоксид, модифицированный терефталевой кислотой, при следующих соотношениях компонентов, мас.ч.:

Поликарбонат	81-92
Модифицированный полибутилентерефталат	7-15
Указанный антипирен	1-4

2. Огнестойкая термопластичная композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит диоксид титана в количестве 0,01-0,5 мас.ч.

3. Изделие, отличающееся тем, что оно выполнено из огнестойкой термопластичной композиции по пп.1 и 2.