Самозгасаюча полімерна композиція

1 Самозгасаюча полімерна композиція, що включає поліпропілен, антипіренові, мінеральні добавки, термостабілізатор, яка відрізняється тим, що як мінеральну добавку було обрано база льтове волокно, при цьому компоненти взяті в таких співвідношеннях, % мас Поліпропілен 48-68 Мінеральна добавка 15-25 Антипіренова добавка 15-24 Термостабілізатор 2-3 Даний винахід відноситься до хімічної промисловості, у якій виробляють самозгасаючі полімерні КОМПОЗИЦІЙНІ матеріали, призначені для виготовлення реле атомних станцій, холодильників, деталей автомобілів і інш Відома самозгасаюча полімерна композиція на основі поліпропілена (ПП) із добавкою синергічної суміші антипіренів октабромдифенілоксида (ОБДФО) і триоксида сурми (БЬгОз) і мінеральної складової, що включає азбестове волокно, диоксид титану (ТЮг), солі цирконію, термостабілізатор діафен (ТУ 301-05-34-94 "Самозгасаючі композиції, на основі поліпропілена і мінеральної складової для телевізійних деталей") Проте наявність азбестового волокна погіршує екологічні властивості композиції, а переробка такого волокна призводить до різноманітних захворювань Відома самозгасаюча композиція із подібним складом, але замість азбестового волокна в ній використовується тальк (Злобина В А , Румянцева Е И , Лонь Н Б Новые композиции наполненных пол иол ефи нов// Пластические массы 1984 №9 - С 19-20) Ця композиція при забезпеченні таких якостей, як мала розмірна усадка та естетичні вимоги, усе ж не дозволяє поліпшити фізико-механічні характеристики і зробити композицію більш дешевою Останнім часом до самозгасаючих композицій на основі полімерної складової, наприклад, поліпропілена подаються більш жорсткі вимоги, такі як підвищення фізико-механічних характеристик, здешевлення й одночасно забезпечення в мінімально-короткий термін самозгасання і зниження вмісту небезпечних складових.як у процесі експлуатації під час загоряння, так і на стадії переробки Відома також самозгасаюча полімерна композиція, що включає поліпропілен, антипіренову, мінеральну добавки (Забава Л К Розробка технологи термостійких композитів електротехнічного призначення, наповнених волокнами з гірничих порід Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук Київ КДУТД 1999 146 с ) У якості антипіренової добавки використана синергічна суміш октабромдифенілоксида і триоксида сурми (ОБДФО + БЬгОз) у співвідношенні 3 2 і добавка термостабілізатора-диафена No'N' , а у якості мінеральної добавки використовували азбестове волокно, а також диоксид титану Склад найближчого аналога в мас % 2 Самозгасаюча полімерна композиція по п 1,яка відрізняється тим, що базальтове волокно має довжину 1-3 мм 3 Самозгасаюча полімерна композиція по п 1,яка відрізняється тим, що базальтове волокно оброблено силіконовим замаслювачем Поліпропілен - 58 Октабродифенілоксид -9 Триоксид сурми -6 Азбестове волокно - 20 Диоксид титану -4 Термостабілізатор -З Мінеральна складова, що входить до складу полімерної композиції у вигляді азбестового волокна складає значну частку, приблизно 20% мас хоча і зменшує усадку, але такі показники ,як руй СО 47311 нуюча напруга при розтягу і відносне подовження, змінює вкрай незначно, до того ж це волокно є канцерогенною речовиною Використання азбестового волокна не дозволяє забезпечити самозгасання з одночасним підвищенням фізикомеханічних характеристик, а також екологічну безпеку В основу винаходу покладена задача створити таку самозгасаючу полімерну композицію, у котрій шляхом зміни інгредієнтів і складу композиції було б забезпечено зниження горючості і підвищення фізико-механічних властивостей матеріалу, отриманого із запропонованої композиції Поставлена задача досягається тим, що самозгасаюча полімерна композиція включає поліпропілен, антипіренову, мінеральну добавки і термостабілізатор, ВІДПОВІДНО ДО винаходу в якості мінеральної добавки було обрано базальтове волокно, при цьому компоненти узяті в таких співвідношеннях, % мас Поліпропилен - 48 - 68 антипіренова добавка -17 - 27 Змм базальтове волокно -15 - 24 термостабилизатор -2 - З Застосоване базальтове волокно довжиною 1 Крім того, доцільно, щоб базальтове волокно було оброблено силіконовим замаслювачем Використання в якості мінеральної добавки базальтового волокна при заявленому співвідношенні компонентів дозволяє підвищити МОНОЛІТНІСТЬ композиції, що забезпечує зниження горючості і підвищує фізико-механічні властивості матеріалу Вибір базальтового волокна з довжиною 1 Змм підвищує дисперсність волокна в композиції, що також забезпечує підвищення фізикомеханічних властивостей матеріалу Обробка базальтового волокна силіконовим замаслювачем дозволяє підвищити адгезію між поліпропіленом і базальтовим волокном, що призводить до підвищення МІЦНОСТІ матеріалу (див табл 1) Таблиця 1 Фізико-механічні властивості базальтонаповненої* поліпропіленової композиції в залежності від типу замаслювана Показники Склад ПП композиції і тип за№ ПТР**Р=2,16кг, 3 маслювана Густина, кг/м °Р, МПа є, % ЕУпр МПа Т=230°С 1 Поліпропілен ПП21060 22,4 1090 30,0 226,0 750 Поліпропілен ПП+15%мас 2 16,2 1130 32,0 30,0 800 Бальтове волокно з парафіновими замаслювачами ПП+15%мас Базальтове во3 локно з ПАВ севілен (30% 17,8 1130 41,8 40,0 1048 ВА) ПП + 15% мас базальтове 4 волокно з силіконовими за16,1 1130 43,6 28,0 1090 маслювачами */Довжина базальтового волокна 1,0-3,0мм **/Діаметр капіляра 3,5мм В таблиці 1 приведені дані для композицій ПП + БВ без антипіреновихта інших добавок В залежності від вида замаслювача базальтового наповнювача МІЦНОСТІ характеристики поліпропіленової композиції збільшуються у порівнянні з композицією без замаслювача При використанні базальтового волокна в КІЛЬКОСТІ 15-20% із силіконовим замаслювачем розривна напруга підвищується на 45-65% у порівнянні з аналогом Технологічний процес одержання самозгасаю чоі полимерної композиції, що характеризується складним складом, здійснювався по каскадній схемі з використанням каскадного двухщільового черв'ячно-дискового екструдера в такій ПОСЛІДОВНОСТІ 1 Підготовка сировини до переробки і її дозування ВІДПОВІДНО до рецептурного складу 2 Механічне змішування компонентів і базальтового волокна довжиною 1-Змм, пластикація і гомогенізація і екструдування композиції 3 Охолодження стренг в холодній ванні 4 Грануляція самозгасаючої полімерної композиції Таблиця 2 Склад та фізико-механічні властивості аналога і полимерної композиції, що заявлено 1 2 3 4 5 6 Склад та показники Вміст складових в мас % ПП 48 60 68 45 70 58 Базальтове волокно 15 20 24 10 26 15 Антипіренова добавка 15 20 24 10 26 15 ОБДФО 9 12 14,4 6 15,6 9 6 8 9,6 4 10,4 6 Sb 2 O 3 47311 1220 Продовження 4 1270 таблиці 2 3 20 1250 43,0 31,5 38,0 27,0 28,0 22,0 34,0 23,0 20,0 33,8 3,0 2,0 4,0 0,8 4,5 ЗО 38 40 25 42 28 2 1230 2,5 1250 3 1260 40,8 41,8 31,0 Приклад 1 Оптимальний склад самозгасаючої композиції приведений у таблиці 2, номер складу 2 У цьому випадку вміст поліпропілена складає бОмас %, а базальтового волокна дискретністю частинок 2мм 20масс % Температурні режими по зонах черв'ячно-дискового екструдера Дискова зона 160 - 200°С Черв'ячна зона 200 - 230°С Одержаний матеріал мав такі властивості Межа текучості при розтягу, МПа 41,8 Відносне подовження, % 28,0 Кисневий індекс, % 38,0 Таким чином, горючість в порівнянні з найближчим аналогом (приклад 6) збільшилась на 10 одиниць, при цьому МІЦНОСТНІ властивості також збільшились Приклад 2 Склад самозгасаючої композиції передбачає мінімальнийвміст поліпропілена - 48,0 мас % и базальтового волокна дискретністю 1мм - 15,0 мас % (таблиця 2, номер складу 1) Температурні режими по зонах черв'ячно-дискового екструдера Дискова зона 160 - 200°С Черв'ячна зона 200 - 230°С Одержаний матеріал мав Межа текучості при розтягу, МПа 40,8 Відносне подовження, % 31,0 Кисневий індекс, % 30,0 Приклад 3 Склад самозгасаючої композиції передбачає максимальний вміст поліпропілена 68,0 мас % и базальтового волокна дискретністю Змм 24,0 мас % (таблиця 2, номер складу 3) Температурні режими по зонах черв'ячнодискового екструдера Дискова зона 170 - 210°С Черв'ячна зона 210 - 230°С Одержаний матеріал мав Межа текучості при розтягу, МПа 43,0 "ел Термостабілізатор Азбест 5 Густина,кг/м' Межа текучості при розтязі, Мпа Відносне подовження, % Показник течи розплаву, ПТР, г/Юхв Кисневий індекс, % Відносне подовження, % 22,0 Кисневий індекс, % 40,0 Приклад 4 Склад самозгасаючої композиції передбачає вміст поліпропілена - 45,0мас % і базальтового волокна дискретністю 0,5мм Ю.Омас %, - менше за мінімально допустиме значення (таблиця 2, номер складу 4) Температурні режими по зонах черв'ячнодискового екструдера Дискова зона 160 - 200°С Черв'ячна зона 200 - 220°С Одержаний матеріал мав Межа текучості при розтягу, МПа 31,5 Відносне подовження, % 34,0 Кисневий індекс, % 25,0 При збільшенні фізико-механічних показників знизилась горючість композиції у порівнянні з найближчим аналогом Приклад 5 Склад самозгасаючої композиції передбачає вміст поліпропілена - 70,0мас % і базальтового волокна дискретністю 4мм ЗО.Омас %, - більше за максимально допустиме значення (таблиця 2, номер складу 5) Температурні режими по зонах черв'ячнодискового екструдера Дискова зона 170 - 210°С Черв'ячна зона 210 - 230°С Одержаний матеріал мав Межа текучості при розтягу, МПа 38,0 Відносне подовження, % 20,0 Кисневий індекс, % 42,0 Фізико-механічні показники та горючість збільшуються, але ця композиція стає важко переробною.тобто різко збільшується в'язкість при його переробці (знижуються показники течи розплаву) ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71