Огнестойкая полимерная композиция

Огнестойкая полимерная композиция

Реферат

Изобретение относится к изделиям резиновой промышленности, в частности к огнестойкой полимерной композиции, применяемой в деталях резинокордных оболочек, используемых при ремонте и авариях канализационных трубопроводов, внутризаводских и магистральных нефтепроводов, во время длительного воздействия искр при сварке, пламени и открытого огня при возгораниях.

Известна полимерная композиция на основе синтетических каучуков (см. а.с. SU №514867, опубл. Бюл. №19 от 25.05.76 г.), содержащая в качестве антипирена 0,5-30,0 вес.ч. хлорбромзамещенных перхлордигомокубанов на 100 вес.ч. каучука.

Недостатком известной композиции является продолжительное тление после прогорания участков полимерной композиции, высокая пластичность, затрудняющая ее хранение и переработку в изделия, высокие значения относительного удлинения для вулканизатов, что неприемлемо для изготовления резинокордных композитов.

Известна также огнестойкая полимерная композиция (см. Н.В. Белозеров "Технология резины", М.: Химия. - 1979 г., стр.245-246), содержащая на 100 мас.ч. хлоропренового каучука 5,0 мас.ч. хлорпарафина и 3,0-5,0 мас.ч. трехокиси сурьмы.

Недостатком этой известной огнестойкой полимерной композиции является невысокая огнестойкость, в результате чего после воздействия огня образуются прогоревшие участки и продолжительное остаточное горение поверхности, что может привести к потере работоспособности изделия, выполненного на основе этой полимерной композиции.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату - прототип - является полимерная композиция для огнезащитной обуви пожарных (см. RU №2001104408/12 от 13.02.2001 г. МКИ А43B 1/10, опубл. Бюл. №14 от 20.05.2003 г.), включающая карбоцепной каучук, вулканизующую систему, наполнитель и антипирен, состоящий из комбинаций хлорпарафина и трехокиси сурьмы, отличающаяся тем, что антипирен дополнительно содержит композицию минерального кремнесодержащего соединения и гидроксида алюминия в соотношении 1:(4÷10) при следующем количестве компонентов в смеси, мас.ч.:

Карбоцепной каучук -	100
Вулканизующая система	8-10
Наполнитель	30-50
Хлорпарафин ХП-1100	10-15
Трехокись сурьмы	4-6
Композиция	90-120

Недостатком известного прототипа является невозможность использования полимерной композиции в резинокордном изделии, при эксплуатации которого после длительного воздействия искр и открытого огня, например, при сварочных работах, на поверхности изделия прожигаются различной длины и глубины участки, что может привести к выходу из строя изделия, находящегося под давлением, а также в технологическом процессе при сборке многослойных резинокордных изделий, слои которых содержат различные по составу компоненты и в дальнейшем несовместимые при вулканизации полимерные композиции.

Так, невозможно будет изготовить резинокордную оболочку из-за несовместимости состава компонентов, содержащихся в полимерных композициях покровного слоя и накладываемого сверху огнестойкого слоя из известной полимерной композиции.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, создание состава огнестойкой полимерной композиции, техническим результатом которого будет повышение огнестойкости к прогоранию участков слоя полимерной композиции при длительном воздействии искр и открытого огня на изделие, эксплуатирующееся под давлением, а также обеспечение технологических процессов дублирования, склеивания, сборки и вулканизации с различными по составу полимерными композициями при изготовлении многослойных резинокордных изделий.

Указанный технический результат достигается за счет того, что полимерная композиция, включающая хлоропреновый каучук - наирит, серу, альтакс, стеарин, диафен ФП, ацетонанил Р, дибутилфталат, технический углерод П-803, сантогард PVI, хлорпарафин, трехокись сурьмы, дополнительно содержит комбинацию активных наполнителей: оксид цинка 3,0-8,0 мас.ч., оксид магния 3,0-10,0 мас.ч., оксид титана 15,0-30,0 мас.ч., белую сажу БС-120 20,0-30,0 мас.ч., что обеспечивает достижение необходимого синергического эффекта по повышению огнестойкости при длительном воздействии искр и открытого огня и технологии изготовления резинокордных изделий из различных по составу компонентов полимерных композиций.

При этом Ацетонанил Р - полимеризованный 2,2,4-триметил 1,2-дегидрохинолин - желто-коричневый порошок, с температурой плавления ≥114°С и Диафен ФП - N-фенил-N′-изопропил-n-фенилендиамин - коричнево-серый кристаллический порошок, с температурой плавления ≥ 70°С являются наиболее эффективными антиозонантами, защищающими резины от теплового и атмосферного старения.

В качестве замедлителя подвулканизации выбран Сантогард PVI - N-циклогексилтиофталимид - порошок светло-серого цвета.

Все компоненты огнестойкой полимерной композиции производятся предприятиями химической промышленности в соответствии с требованиями государственных стандартов.

При введении и увеличении содержания до 40 об.% в полимерной композиции предлагаемой комбинации активных наполнителей уменьшается содержание каучука и создается синергический эффект сочетания огнестойкости и необходимых технологических и механических свойств полимерной композиции, что приводит к увеличению огнестойкости, уменьшению периода самозатухания за счет снижения массы каучука, увеличению объема полимерной композиции и ее теплопроводности, вследствие чего поглощается часть тепловой энергии и замедляется образование горючих газов, увеличивается механическая прочность и твердость при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Хлоропреновый каучук - наирит	100
Сера	0,3-0,9
Альтакс	0,5-1,0
Стеарин	1,0-4,0
Диафен ФП	1,0-3,0
Ацетонанил Р	1,0-3,0
Хлорпарафин	10,0-15,0
Трехокись сурьмы	15,0-25,0
Дибутилфталат	7,0-25,0
Сантогард PVI	0,1-0,5
Технический углерод П-803	20,0-60,0
Оксид цинка	3,0-8,0
Оксид магния	3,0-10,0
Оксид титана	15,0-30,0
Белая сажа БС-120	20,0-30,0

Кроме того, обеспечивается технологическая совместимость при сборке и вулканизации слоя из огнестойкой полимерной композиции со слоями из полимерных композиций, содержащимися в конструкции изготавливаемых изделий.

Огнестойкую полимерную композицию изготавливают стандартным способом в резиносмесителе в две стадии.

Пример

Вначале основные ингредиенты: каучук, стеарин, диафен ФП, ацетонанил Р, белую сажу, оксид магния, оксид титана и трехокись сурьмы вводят в резиносмеситель и перемешивают в течение 2-х минут, затем загружают хлорпарафин, дибутилфталат и технический углерод П-803 и перемешивают в течение 4-х минут. В полученную первую стадию композиции добавляют оксид цинка, серу и альтакс, сантогард PVI перемешивают 1,5 минуты и после изготовления выгружают при температуре 75±5°С.

Для испытаний изготовлены составы контрольной и предлагаемой огнестойкой полимерной композиции, различающиеся количественным соотношением компонентов.

Состав контрольной и предлагаемой огнестойкой полимерной композиции

Таблица 1
Ингредиенты	Содержание мас.ч. на 100 мас.ч. каучука
Контрольная	1	2	3	4
Хлоропреновый каучук - наирит	100	100	100	100	100
Сера	1,0	0,3	0,5	0,8	0,9
Альтакс	-	1,0	0,8	0,6	0,5
Стеарин	2,0	1,0	3,0	0,6	0,6
Диафен ФП	1,0	1,0	2,0	3,0	2,0
Ацетонанил Р	-	1,0	2,0	3,0	2,0
Дибутилфталат	15,0	7,0	15,0	25,0	20,0
Сантогард PVI	-	0,1	0,3	0,5	0,5
Хлорпарафин	5,0	10,0	13,0	15,0	10,0
Трехокись сурьмы	5,0	15,0	20,0	25,0	20,0
Технический углерод П-803	40,0	20,0	40,0	60,0	40,0
Оксид цинка	-	3,0	5,0	8,0	5,0
Оксид магния	-	3,0	6,0	10,0	7,0
Оксид титана	-	15,0	25,0	30,0	20,0
Белая сажа БС-120	-	20,0	25,0	30,0	20,0

Для сравнения испытаны контрольная и предлагаемая огнестойкая полимерная композиция.

Результаты испытаний представлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2
Показатели	Полимерная композиция
Контрольная	1	2	3	4
Пластичность	0,59	0,41	0,43	0,45	0,45
Модуль при 300% удлинении, МПа	4,8	6,86	9,09	11,5	12,7
Условная прочность при растяжении, МПа	11,4	13,54	13,5	14,8	12,7
Относительное удлинение при разрыве, %	750	680	480	360	580
Относительная остаточная деформация после разрыва, %	30	20	7	11	17
Твердость по Шору, усл. ед.	55	61	61	65	62
Эластичность по отскоку, %	39	40	38	34	38

Для испытания прочности связи между слоями взята резиновая смесь для покровного слоя следующего состава, мас.ч.:

Каучук СКИ-3	70,0
Каучук СКД	30,0
Сера	2,0
Сульфенамид М	0,8
Оксид цинка	5,0
Стеариновая кислота	2,0
Канифоль	2,0
Технический углерод К 354	30,0
Технический углерод П 514	20,0

Результаты испытаний

Таблица 3
Показатели	Полимерная композиция
Контрольная	1	2	3	4
Прочность связи между покровным слоем и огнестойким слоем, кН/м	5,6	9,5	9,7	11,4	10,8

Приведенные в таблицах 2 и 3 данные оценки пластоэластических свойств вулканизатов показывают, что предлагаемая огнестойкая полимерная композиция обеспечивает необходимый комплекс физико-механических показателей и технологическую совместимость с полимерными композициями слоев, входящих в конструкцию деталей.

Огнестойкость определяют по времени горения образца полимерной композиции размером 10,0×2,5×0,2 см.

Образец выдерживают в пламени спиртовой горелки с температурой пламени 900-1000°С и удаляют из него.

Время горения и время тления после выноса образца из пламени горелки определяют секундомером и длину прогоревшего участка линейкой.

Показатели огнестойкости среднее из 10 образцов контрольной и 4-х предлагаемой полимерной композиции приведены в таблице 4.

Таблица 4
Показатели	Полимерная композиция
Контрольная	1	2	3	4
Время горения, сек	9	3	2	4	3
Время тления, сек	10	2	1	3	2
Длина прогоревшего участка, см	1,2	0,2	0,2	0,3	0,3

Использование предлагаемой огнестойкой полимерной композиции в многослойных резинокордных изделиях позволит повысить огнестойкость при длительном воздействии искр и открытого огня и улучшить технологию сборки и вулканизации этих изделий.

Огнестойкая полимерная композиция, включающая хлоропреновый каучук-найрит, серу, альтакс, стеарин, диафен ФП, ацетонанил Р, хлорпарафин, трехокись сурьмы, дибутилфталат, сантогард PVI, технический углерод П-803, отличающаяся тем, что дополнительно содержит комбинацию активных наполнителей - оксид цинка, оксид магния, оксид титана, белая сажа БС-120 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

хлоропреновый каучук-найрит	100
сера	0,3-0,9
альтакс	0,5-1,0
стеарин	1,0-4,0
диафен ФП	1,0-3,0
ацетонанил Р	1,0-3,0
хлорпарафин	10,0-15,0
трехокись сурьмы	15,0-25,0
дибутилфталат	7,0-25,0
сантогард PVI	0,1-0,5
технический углерод П-803	20,0-60,0
оксид цинка	3,0-8,0
оксид магния	3,0-10,0
оксид титана	15,0-30,0
белая сажа БС-120	20,0-30,0