Облегченный морозостойкий материал с пониженной горючестью

Облегченный морозостойкий материал с пониженной горючестью

Реферат

1. Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области переработки полимеров, в частности, к производству искусственных кож, которые могут быть использованы для изделий технического и специального назначения.

2. Уровень техники

Известен термостойкий материал, полученный по способу изготовления, изложенному в Патенте РФ 2034874, С 081 27/06 от 30.06.1992 г. Указанный материал не может быть использован для изготовления облегченных средств индивидуальной защиты (СИЗ) по причине недостаточной огнестойкости и эластичности, повышенной массы 1 м².

Известен также термостойкий материал, полученный по способу изготовления, изложенному в Патенте РФ 2210647 С1, от 20.06.2003 г., однако указанный материал недостаточно огнестоек, т.к. кислородный индекс (КИ) равен 28% кислорода (O₂), что существенно снижает защитные свойства СИЗ, кроме того, он имеет высокую массу 1 м² - 600 г/м², увеличенную жесткость - 14÷18 cH (таблица 2).

3. Раскрытие изобретения

Задачей данного изобретения является создание облегченного морозостойкого полимерного материала с пониженной горючестью, пригодного для использования в качестве изделий технического и специального назначения для средств индивидуальной защиты.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в качестве основы для облегченного материала, состоящего из полиэфирной ткани с полимерным покрытием, используют ткань полотняного переплетения с поверхностной плотностью - 70 г/м², при этом соотношение полиэфирной основы и поливинилхлоридного покрытия составляет: 1:4,5.

Для достижения статической морозостойкости полимерное покрытие на основе суспензионного поливинилхлорида дополнительно содержит смесь пластификаторов - диоктилфталат (ДОФ), диоктилсебацинат (ДОС) и бутадиен-нитрильный каучук синтетический марки БНКС-28 в соотношении: 1:1:0,8 соответственно. В качестве стабилизатора используется комплексный барий, кадмий, цинксодержащий стабилизатор марки Вигостаб БКЦ.

Антипирирующая добавка выполнена в виде смеси триоксида сурьмы, хлорированного парафина марки ХП-470, гидроксида магния марки «Экопирен 5С» и оксида цинка в соотношении 1:1:5:0,5 соответственно.

4. Осуществление изобретения

Облегченный полимерный материал включает полиэфирную основу и поливинилхлоридное покрытие. Материал отличается тем, что основа выполнена из нити полиэфирной текстурированной с пневмосоединениями линейной плотности 16,7 текс f 48 в основе и нити полиэфирной текстурированной с пневмосоединениями линейной плотности 33,3 текс f 96 в утке, при этом массовое соотношение слоев составляет:

лицевой: промежуточный (частично армированная основа): изнаночный 3,7:1:0,8 соответственно, а массовое соотношение слоев - полиэфирная основа: полимерное покрытие 1:4,5, полученный на основе суспензионного поливинилхлорида и дополнительно содержащий смесь пластификаторов - диоктилфталата, диоктилсебацината и бутадиен-нитрильного каучука синтетического марки БНКС-28 в соотношении 1:1:0,8 соответственно, в качестве стабилизатора используется барий, кадмий, цинксодержащий комплексный стабилизатор марки Вигостаб БКЦ, в качестве антипирирующих добавок - триоксид сурьмы, хлорпарафин марки ХП-470, гидроксид магния марки «Экопирен 5С» и оксид цинка в соотношении 1:1:5:0,5 соответственно, в качестве наполнителя мел, в качестве диспергатора антипирирующих добавок используется этиленбисстеарамид, для окрашивания композиции применяются пигменты, а количественный состав поливинилхлоридной композиции выбран при следующем соотношении, мас.ч.:

1. Поливинилхлорид марки С-7059М	100,0
2. Диоктилфталат (ДОФ)	25,0
3. Диоктилсебацинат (ДОС)	25,0
4. Бутадиен-нитрильный каучук синтетический марки БНКС-28	20,0
5. Барий, кадмий, цинксодержащий комплексный стабилизатор марки Вигостаб БКЦ	3,0
6. Триоксид сурьмы	10,0
7. Хлорпарафин марки ХП-470	10,0
8. Гидроксид магния марки «Экопирен 5С»	50,0
9. Оксид цинка	5,0
10. Мел	10,0
11. Этиленбисстеарамид	0,5
12. Пигменты	0,8
Итого:	259,3

В качестве сырья используются компоненты, приведенные в таблице 4.

В качестве основы при изготовлении облегченного морозостойкого материала с пониженной горючестью используется полиэфирная ткань суровая ТЕНТ 17/33П (ТО 8201-372900001148-059-2011). Физико-механические показатели полиэфирной ткани приведены в таблице 3.

При изготовлении облегченного морозостойкого материала с пониженной горючестью соблюдается следующая последовательность технологических операций:

1) приготовление полимерной композиции в двухстадийном турбосмесителе;

2) обработка в интенсивном смесителе;

3) обработка на вальцах;

4) обработка в экструдере;

5) нанесение полимерного покрытия на основу на трехвалковом каландре.

Реализация изобретения с разными конкретными значениями отличительных признаков показана в примерах 1÷8 (таблицы 1, 2).

Пример 1

Поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ С-7059М, ди-(2-этилгексил)фталат (ДОФ), ди-(2-этилгексил)себацинат (ДОС), хлорпарафин марки ХП-470, барий, кадмий, цинксодержащий комплексный стабилизатор марки Вигостаб БКЦ, взятые в соотношении 100:25:25:10:3 соответственно, обрабатываются в двухстадийном смесителе при температуре 110°С÷120°С в течение 7÷10 минут.

В интенсивный смеситель, нагретый до 150°С, загружаются предварительно развальцованный бутадиен-нитрильный каучук синтетический марки БНКС-28, набухшая ПВХ - композиция из двухстадийного смесителя, предварительно затертые в пасты с диоктилфталатом - триоксид сурьмы в соотношении (3:1), гидроксид магния марки «Экопирен 5С» - (2:1), диоксид цинка - (2:1), мел - (1,5:1), пигменты - (1:0,8). Полученная смесь обрабатывается в течение 3 минут.

Соотношение пластифицирующих добавок (ДОФ, ДОС, бутадиен-нитрильный каучук) марки БНКС-28 составляет 1:1:0,8 соответственно.

ПВХ - пластикат после интенсивного смесителя обрабатывается на вальцах и в экструдере.

На полиэфирную основу с техническими показателями, приведенными в таблице 3, на каландре наносится полимерное покрытие таким образом, чтобы соотношение слоев по массе составляло:

лицевой: промежуточный (основа): изнаночный (3,7:1:0,8).

Пример 2

Аналогичен примеру 1, но соотношение пластифицирующих добавок составляет 1:0,43:0,43 соответственно.

Соотношение антипирирующих добавок составляет 1:1:3:0,3 соответственно.

Пример 3

Аналогичен примеру 1, но соотношение пластифицирующих добавок составляет 1:1,5:1,25, соответственно.

Соотношение антипирирующих добавок составляет 1:1:3:0,5 соответственно.

Пример 4

Аналогичен примеру 1, но соотношение антипирирующих добавок составляет 1:1:7: 0,7 соответственно.

Содержание мела, этиленбисстеарамида, пигмента составляет соответственно 10; 0,7; 1 мас.ч. на 100 мас.ч. поливинилхлорида.

Пример 5

Аналогичен примеру 1, но соотношение антипирирующих добавок составляет 1:1:4,3:0,7 соответственно.

Содержание мела - 7 мас.ч. на 100 мас.ч. поливинилхлорида. Масса полимерного покрытия составляет 290 г/м².

Соотношение полиэфирной основы и поливинилхлоридного покрытия составляет 1:4,1.

Пример 6

Аналогичен примеру 1, но соотношение антипирирующих добавок составляет 1:1:2:0,33 соответственно.

Содержание мела - 7 мас.ч. на 100 мас.ч. поливинилхлорида. Масса полимерного покрытия составляет - 350 г/м².

Соотношение полиэфирной основы и поливинилхлоридного покрытия составляет 1:5.

Пример 7

Аналогичен примеру 1, но соотношение слоев по массе составляет:

лицевой: промежуточный (основа): изнаночный - 3,2:1:1,3.

Пример 8

Аналогичен примеру 1, но соотношение слоев по массе составляет:

лицевой: промежуточный (основа): изнаночный - 4:1:0,5.

Полученный материал испытывался на физико-механические показатели в соответствии с действующими ГОСТами (таблицы 2, 3).

Как видно из данных, приведенных в таблице 2, пример 1, количественный состав поливинилхлоридной композиции для покрытия является оптимальным и позволяет получить заявленный в описании облегченный материал, соответствующий современным требованиям.

Технический результат выражается в использовании в качестве основы полиэфирной ткани полотняного переплетения с поверхностной плотностью 70 г/м², при соотношении полиэфирной основы и поливинилхлоридного покрытия 1:4,5, что позволяет значительно повысить защитные свойства материала.

При использовании предложенной поливинилхлоридной композиции облегченный материал дает надежные физико-механическими показатели, за счет использования эффективных пластифицирующих и антипирирующих добавок обеспечивается морозостойкость до минус 50°С и пониженная горючесть (КИ равен 32% О₂) при массе 1 м² не более 385 г.

Таблица 1
Состав полимерного покрытия (в массовых частях)
№№ п/п	Наименование компонентов	Прототип	Примеры
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ С-7059М	100	100	100	100	100	100	100	100	100
2	Пластификатор:	55÷65
Диоктилфталат		25	35	20	25	25	25	25	25
Диоктилсебацинат		25	15	30	25	25	25	25	25
Бутадиен-нитрильный каучук синтетический марки БНКС-28		20	15	25	20	20	20	20	20
3	Стабилизатор комплексный барий, кадмий, цинксодержащий марки Вигостаб БКЦ	2÷4	3	2,5	4	3	3	3	3	3
4	Триоксид сурьмы	14÷18	10	10	10	10	7	15	10	10
5	Хлорпарафин марки ХП-470	-	10	10	10	10	7	15	10	10
6	Гидроксид магния марки Экопирен 5С	-	50	30	30	70	30	30	50	50
7	Оксид цинка	-	5	3	5	7	5	5	5	5
8	Мел	9÷11	10	10	15	10	7	7	10	10
9	Этиленбисстеарамид	-	0,5	0,5	0,3	0,7	0,5	0,5	0,5	0,5
10	Пигменты	5÷9	0,8	0,8	0,5	1,0	0,8	0,8	0,8	0,8
11	Стеариновая кислота	0,5÷1,5	-	-	-	-	-	-	-	-
12	Эпоксидный олигомер	1÷2	-	-	-	-	-	-	-	-
13	Смесь диалюминий-тетраоксид кальция с окисью алюминия	10÷15	-	-	-	-	-	-	-	-
	Итого:		259,3	225,8	259,8	281,7	239,3	239,3	256,3	256,3

Таблица 2
Физико-механические показатели
№№ п/п	Наименование показателей	Прототип	Примеры
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Масса 1 м2, г	590÷620	385	390	390	380	360	420	385	385
2	Разрывная нагрузка полоски 50×200 мм, даН
в продольном направлении	59÷60	75	75	74	72	74	72	74	72
в поперечном направлении	45÷50	60	60	58	57	59	58	59	58
3	Жесткость, cH	14÷18	4,2	4,5	4,4	5,2	4,0	5,0	4,0	5,0
4	Морозостойкость, °C	минус 50	50	40	55	45	55	55	50	50
5	Кислородный индекс, % O2	28	33	30	30	33	30	33	33	31
6	Огнестойкость - время самостоятельного горения, с	-	0	0	0	0	0	0	0	0
7	Привес полимерного покрытия, г/м2	410-440	315	320	320	310	290	350	315	315
8	Воздухопроницаемость, см3/см2·сек, при давлении (P) 5 атм	-	0	0	0	0	0	-	0	0
9	Водопроницаемость при давлении (P) 10 метров водяного столба	-	0	0	0	0	0	0	0	0

Таблица 3
Физико-механические показатели полиэфирной ткани
№№ п/п	Наименование показателей	Факт
1	Поверхностная плотность, г/м2	70÷75
2	Разрывная нагрузка полоски 50×200 мм, даН
- в продольном направлении	71,2
- в поперечном направлении	60
3	Удлинение при разрыве, %
- в продольном направлении	25
- в поперечном направлении	20
4	Переплетение	Полотняное
5	Число нитей на 10 см
- в продольном направлении	220
- в поперечном направлении	110
6	Ширина, см	150

Таблица 4
Характеристика используемых компонентов
№№ п/п	Наименование	Основные качественные показатели	Значение
1	2	3	4
1	Поливинилхлорид суспензионный	1. Агрегатное состояние	Порошок
ПВХС-7059М,	2. Количество загрязнений и посторонних включений, шт, не более
ГОСТ 14332-78	16
3. Значение K	70-72
4. Насыпная плотность, г/см3	0,45-0,55
5. Остаток после просева
на сите №0315, %, не более	0,5
на сите №0063, %, не более	95
2	Бутадиен-нитрильный синтетический каучук марки БНКС-28,	1. Агрегатное состояние	твердое аморфное вещество от желтого до коричневого цвета
ТУ 38.30313-98	2. Вязкость по Муни (100°С)
марка А	45-65
марка Б	58-68
3	Пластификатор - диоктилфталат, ГОСТ 8728-88	1. Агрегатное состояние	прозрачная маслянистая жидкость без механических примесей
2. Кислотное число, мг КОН/г, не более	0,07
3. Температура кипения, °С	231
4. Температура вспышки, °С	205
4	Пластификатор - диоктилсебацинат, ГОСТ 8728-88	1. Агрегатное состояние	прозрачная маслянистая жидкость без механических примесей
2. Кислотное число, мг КОН/г, не более	0,12
3. Температура кипения, °С	222-248
4. Температура вспышки, °С	215

продолжение таблицы 4
1	2	3	4
5	Комплексный стабилизатор, торговая марка Вигостаб БКЦ, механическая смесь барий-кадмий-цинковых солей 2-этилгексановой и стеариновой кислот в диоктилфталате с добавлением дифенилолпропана, эпоксидированного соевого масла и фосфита НФ, ТУ 2492-410-04872688-99	1. Агрегатное состояние	однородная пастообразная масса от кремового до светло-коричневого цвета, без посторонних включений
2. Массовая доля бария, %	3,4-4,0
3. Массовая доля цинка, %	0,03-0,10
4. Массовая доля кадмия, %	6,8-7,9
5. Массовая доля фосфора, %	0,7-1,2
6	Триоксид сурьмы - Sb2O3,	1. Агрегатное состояние	порошок белого цвета,
ТУ 48-14-1-88	2. Массовая доля основного вещества, %,	твердое вещество
не менее	98,0
7	Гидроксид магния,	1. Агрегатное состояние	порошок белого цвета без посторонних включений
торговая марка Экопирен - 5С,
ТУ 1517-003-59074732-2007	2. Насыпная масса, г/л	300-450
3. Гранулометрическое распределение (Д 50%), мкм	3-4,5
4. Гранулометрическое распределение (Д 90%), мкм	10,5-12
5. Потеря массы при прокаливании, %, не менее	30-33
8	Хлорированный парафин,	1. Агрегатное состояние	прозрачная маслянистая жидкость без механических примесей
торговая марка ХП-470,
ТУ 6-01-16-90 с изм. №1	2. Кислотность (HCl), %, не более	0,005
3. Температура вспышки, °C, не менее	225
9	Мел природный обогащенный,	1. Агрегатное состояние	порошок белого цвета
ГОСТ 12085-73	2. Массовая доля карбоната кальция, %	97-99
3. Массовая доля влаги, %, не более	0,15
10	Цинка оксид,	1. Агрегатное состояние	порошок белого цвета
ГОСТ 202-84	2. Массовая доля соединений цинка в пересчете на оксид цинка, %, не менее
99,7
3. Потери массы при прокаливании, %, не более	0,2
11	Этиленбисстеарамид (импортный)	1. Агрегатное состояние	порошок белого цвета
2. Температура плавления, °C	140-147

Облегченный полимерный материал, включающий полиэфирную основу полотняного переплетения с поверхностной плотностью 70 г/м² и поливинилхлоридное покрытие, отличающийся тем, что основа выполнена из нити полиэфирной текстурированной с пневмосоединениями линейной плотности 16,7 текс f 48 в основе и нити полиэфирной текстурированной с пневмосоединениями линейной плотности 33,3 текс f 96 в утке, при этом массовое соотношение слоев составляет лицевой: промежуточный (частично армированная основа): изнаночный 3,7:1:0,8 соответственно, а массовое соотношение слоев полиэфирная основа: полимерное покрытие 1:4,5, полученный на основе суспензионного поливинилхлорида и дополнительно содержащий смесь пластификаторов - диоктилфталата, диоктилсебацината и бутадиен-нитрильного каучука синтетического марки БНКС-28 в соотношении 1:1:0,8 соответственно, в качестве стабилизатора используется барий, кадмий, цинксодержащий комплексный стабилизатор марки Вигостаб БКЦ, в качестве антипирирующих добавок - триоксид сурьмы, хлорпарафин марки ХП-470, гидроксид магния марки «Экопирен 5С» и оксид цинка в соотношении 1:1:5:0,5 соответственно, в качестве наполнителя мел, в качестве диспергатора антипирирующих добавок используется этиленбисстеарамид, для окрашивания композиции применяются пигменты, а количественный состав поливинилхлоридной композиции выбран при следующем соотношении, мас.ч.:

Поливинилхлорид марки С-7059М	1000
Диоктилфталат (ДОФ)	25,0
Диоктилсебацинат (ДОС)	25,0
Бутадиен-нитрильный каучук синтетический марки БНКС-28	20,0
Барий, кадмий, цинксодержащий комплексный стабилизатор
марки Вигостаб БКЦ	3,0
Триоксид сурьмы	10,0
Хлорпарафин марки ХП-470	10,0
Гидроксид магния марки «Экопирен 5С»	50,0
Оксид цинка	5,0
Мел	10,0
Этиленбисстеарамид	0,5
Пигменты	0,8