Спосіб одержання стабілізатора і термостабільний вогнестійкий композиційний матеріал

1 Спосіб одержання стабілізатора для термостабільного вогнестійкого композиційного матеріалу, що включає обробку гідраргіліту або ВІДХОДІВ трипдрату алюмінію, який відрізняється тим, що обробку провадять шляхом вібронавантаження до початку переходу його в аморфний стан 2 Термостабільний вогнестійкий композиційний матеріал, що включає полівінілхлорид, пластифікатор, стабілізатор, який відрізняється тим, що як стабілізатор уведений трипдрат алюмінію або гідраргіліт або їх комплексне сполучення при наступних співвідношеннях компонентів (мас %) стабілізатор (трипдрат алюмінію, гідраргіліт або їх комплексне сполучення) 6-7 пластифікатор 39,8-40,1 полівінілхлорид решта Винахід відноситься до області одержання добавок-стабілізаторів для композиційних матеріалів, а також переробки термопластів і стосується одержання термостійких і вогнестійких ПОЛІВІНІЛхлоридних композицій, використовуваних у виробництві труб, у кабельній промисловості, у будівництві, у виробництві плівок Відомий спосіб одержання широко застосовуваного неорганічного стабілізатора - трипдрату оксиду алюмінію, що включає хімічну обробку бокситів при одержанні глинозему способом Байера або способом спікання [Химические добавки к полимерам Справочник — 2-е изд , перераб — М Химия, 1981 —264 с ] Недоліком цього способу одержання трипдрату оксиду алюмінію є відносно низька ефективність процесу, а також низька ефективність самого стабілізатора, тому його КІЛЬКІСТЬ у композиційних матеріалах повинна складати 50 - 60 % (мас ) Відомий КОМПОЗИЦІЙНИЙ матеріал на основі полівінілхлориду, що містить як стабілізатор сполуки металів Zn, Са, Ва, АІ [Минскер К С , Колосов С В , Заиков ГЕ Старение и стабилизация полимеров на основе винилхлорида — М Наука, 1982 — 2 7 2 с ] Для зниження горючості полімерів у композиції на їхній основі вводять спеціальні добавки й активатори типу гідроксиду алюмінію (антипірени), що впливають на фізичні умови процесу горіння [Зильберман Е Н Одержання і вла стивості полівінілхлориду — М Химия, 1968 — 432с] Недоліком таких композиційних матеріалів є невисока термостабільність, крім того, утворена фізична суміш гідроксиду алюмінію з полімером, негативно впливає на фізико-механічні показники матеріалів Найближчим технічним рішенням є спосіб одержання стабілізатора на основі трипдрату алюмінію, що має квазибемітну структуру, шляхом змішування водяного розчину нітрату алюмінію з водяною суспензією карбонату калію при 85°С [Полимерные материалы с пониженной горючестью/ Копылов В В , Новиков С Н , Оксентьевич Л А , Гефтер Е Л , Короткевич С X , Рило Р П — М Химия, 1986 —224 с ] Спосіб має наступні недоліки 1) велика витрата не регенерируємих кислот і лугів, 2) дорога і громіздка апаратура, що вимагає великих витрат енергії, 3) використання величезної КІЛЬКОСТІ ВОДИ ДЛЯ відмивання осаду і необхідність її утилізації, що надзвичайно складна Найбільш близьким технічним рішенням є композиційний матеріал, що містить полівінілхлорид, пластифікатор і стабілізатор - ацетат-ді-3(5)метилпіразоліній металу Як метал використовують Zn, Cu, Pb [а с 707274 СССР, МКИ 3 08 L ю 59929 27/06,3 08 до 3/34 Полимерная композиция/ Ю В Светкин, Л Г Рудь (СССР) № 2676064/23-05, Заявлено 19 10 78] Недоліком даного композиційного матеріалу є те, що матеріал має недостатньо високу вогнестійкість В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу одержання стабілізатора для термостабільного композиційного матеріалу, у якому шляхом вібронавантаження забезпечують механоактивацію поверхні, одержання особливої аморфної квазибемітної структури з можливістю регулювання КІЛЬКОСТІ включень аморфної фази і, за рахунок цього, підвищення вогнестійкості композиційного матеріалу Задача віршується тим, що у відомому способі одержання стабілізатора для термостабільного і вогнестійкого композиційного матеріалу, що включає обробку пдрарплліту або ВІДХОДІВ трипдрату алюмінію, ВІДПОВІДНО до винаходу, обробку ведуть шляхом вібронавантаження до початку переходу його в аморфний стан В основу винаходу поставлена задача удосконалення композиційного термостабільного матеріалу, у якому шляхом уведення стабілізатора іншої аморфної квазибемітної структури забезпечується вогнестійкість без зниження фізико-хімічних властивостей матеріалу і, за рахунок цього, поліпшуються експлуатаційні характеристики, а саме мається можливість застосування в процесах високотемпературної переробки, каландрування, екструзії Задача віршується тим, що у відомий композиційний термостабільний і вогнестійкий матеріал, що включає полівінілхлорид, пластифікатор, ВІДПОВІДНО до винаходу як стабілізатор уведений трипдрат алюмінію (пдрарплліт) або його комплексне з'єднання при наступних співвідношеннях компонентів (мас %) стабілізатор 6 - 7% пластифікатор 40 % полівінілхлорид інше Виходячи зі структурної будови гідроксиду алюмінію, найбільш доцільним є застосування а , ю - триетіленглюкольдіметакрилат ЛТМ-3) як пластифікатор, що утворює трьохмірну структуру при отвердінні матеріалу При використанні як пластифікатора ТГМ-3 необхідно вводити в композицію наступні компоненти ініціатор отвердіння 2,0 мас % від ваги ТГМ-3, інгібітор отвердіння 0,2 мас % від ваги ТГМ-3 Спосіб одержання стабілізатора для термостабільний вогнестійких композиційних матеріалів реалізується в такий спосіб 1 Вихідний пдрарплліт або відходи трипдрату алюмінію піддають здрібнюванню у вертикальному вібраційному млині з енергонапруженістю помольної камери в межах 1,4-1,6-105Вт/м3, переважно з 1,5-105Вт/м3 2 Матеріал пропускають через помольну камеру, заповнену кулями зі сталі ШХ15 діаметром 9мм, визначену КІЛЬКІСТЬ разів 3 Вибирають шлях здрібнювання L, у межах 1, 2 і Зм Якщо І_3м, то починається утворення агрегатів, що знижують ефективність стабілізатора 4 У процесі вібронавантаження відбувається механоактивація не тільки поверхневого шару, але утворення активних центрів по всьому об'єму 5 Контроль долі кристалічної фази активованого порошку проводиться періодично за допомогою рентгенофазного аналізу 6 Початок переходу в аморфний стан визначають по початку зменшення інтенсивності ПІКІВ 7 Механоактивований стабілізатор додають до складу композиції для одержання термостабільних вогнестійких композиційних матеріалів 8 Для збереження і поліпшення механічних властивостей термостабільних вогнестійких композиційних матеріалів до складу додають попередньо приготовлені комплексні сполуки на основі активованого стабілізатора 9 Комплексний стабілізатор наготовлюють за наступною методикою у 100г киплячої води розчиняють 10г гідроксиду алюмінію (пдрарплліту), активованого методом вібраційного навантаження і додають 10г 3(5) метіл-піразолу Осад випарюють насухо, потім висушують до постійної ваги у вакуум-змішувачі (6 годин) 10 Утворення комплексних сполук на основі активованого пдрарплліту або ВІДХОДІВ трипдрату алюмінію підтверджували ІК-спетрами Даний матеріал виготовляють за наступною методикою 1 Усі компоненти, що входять у термостабільний вогнестійкий композиційний матеріал змішують у вакуум-змішувачі при температурі 20 ± 2°С, час змішання 50 - 60 хвилин 2 Зразки для ІСПИТІВ наготовлюють методом заливання з наступним отвердінням Процес отвердіння проводять при температурі 160 ± 5°С протягом ЗО - 60 хвилин Нижче наведено приклади сполук термостабільних вогнестійких композиційних матеріалів (мас %) Сполука 1 1 ТГМ-3 39,00 2 Перекис дікумілу 0,77 3 Гідрохінон 0,07 4 Активований гідроксид алюмінію при І_=1м, (доля кристалічної фази 65%) 6,00 5 Полівінілхлорид емульсійний пастоутворюючий Е-66П інше Сполука 2 1 ТГМ-3 39,00 2 Перекис дікумілу 0 77 3 Гідрохінон 0,07 4 Активований гідроксид алюмінію при І_=2м, (частка кристалічної фази 40%) 6 00 5 Полівінілхлорид емульсійний пастоутворюючий Е-66П інше Сполука З 1 ТГМ-3 39,00 2 Перекис дікумілу 0,77 3 Гідрохінон 0,07 4 Активований гідроксид алюмінію при І_=3м (частка кристалічної фази 5 -10%) 6 00 5 Полівінілхлорид емульсійний пастоутворюючий Е-66П інше Сполука 4 59929 1 ТГМ-3 2 Перекис дікумілу 3 Гідрохінон 4 Активований гідроксид алюмінію при І_=3м (частка кристалічної фази 5 -10%) 5 Полівінілхлорид емульсійний пастоутворюючий Е-66П Сполука 5 1 ТГМ-3 2 Перекис дікумілу 3 Гідрохінон 4 Активований гідроксид алюмінію при І_=3м, (частка кристалічної фази 5 10%) 5 Полівінілхлорид емульсійний пастоутворюючий Е-66П Сполука 6 1 ТГМ-3 2 Перекис дікумілу 3 Гідрохінон 4 Активований гідроксид алюмінію при І_=3м (частка кристалічної фази 5 -10%) 5 Полівінілхлорид емульсійний пастоутворюючий Е-66П Сполука 7 1 ТГМ-3 2 Перекис дікумілу 3 Гідрохінон 4 Трипдроксо-ді-3(5)метілпіразолшій алюмінію (комплекси сполучення, отримане на основі активованого гідроксиду алюмінію при І_=3м (частка крис 39,00 0,77 0,07 5,00 інше 39,00 0,77 0,07 6,00 інше 39,00 0,77 0,07 7,5 інше 39,00 0,77 0,07 талічної фази 5 -10%)) 5 Полівінілхлорид емульсійний пастоутворюючий Е-66П інше Сполука 8 1 ТГМ-3 39,00 2 Перекис дікумілу 0,77 3 Гідрохінон 0,07 4 Трипдроксо-ді-3(5)метілпіразолшій алюмінію (комплексне з'єднання, отримане на основі активованого гідроксиду алюмінію при І_=3м, (доля кристалічної фази 5-10%) 6,00 5 Полівінілхлорид емульсійний пастоутворюючий Е-66П інше Сполука 9 1 ТГМ-3 39,00 2 Перекис дікумілу 0,77 3 Гідрохінон 0,07 4 Трипдроксо-ді-3(5)метілпіразолшій алюмінію (комплексне з'єднання, отримане на основі активованого гідроксиду алюмінію при І_=3м, (доля кристалічної фази 5-10%)) 7,50 5 Полівінілхлорид емульсійний пастоутворюючий Е-66П інше Для порівняльної оцінки у таблиці наведені властивості відомого термостабільного вогнестійкого композиційного матеріалу № 10 (прототип) 5,00 Таблиця № Температура розложення в струмі повітря, °С 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 194 200 220 215 220 220 225 240 240 230 Вогнестійкість по Індукційний період до нача- методу вогневої труРуйнівне напруВідносне лу виділення хлористого би ження при роз- подовження, водороду в струмі повітря, 2 час % втрата у тяганні, кг/м хв ВІЛЬНОГО вазі, % горіння, с 38 14 50 150 12 47 12 55 155 11 55 10 50 185 14 45 12 5,5 180 1,1 55 10 50 187 14 50 11 49 180 12 90 6 3,0 220 2,5 110 СЗ* 2,5 250 4,0 110 СЗ* 2,4 220 2,5 100 6 3,1 92 263 - самозагасаючии Основною перевагою, як видно з таблиці, є підвищення термостабільності і вогнестійкості композиційних матеріалів, виготовлених на основі активованого пдрарплліту або ВІДХОДІВ трипдрату оксиду алюмінію до 230 - 250°С, збільшення індукційного періоду до початку виділення хлористого водню до 110 - 120 хв у току повітря при збереженні фізико-механічних властивостей матеріалу Слід зазначити, що 3(5)-метілпіразол і гідроксид алюмінію є відходами ХІМІЧНОГО виробництва Наведені композиції легко переробляються на існуючому устаткуванні Одержання термостабільних композицій на основі полівінілхлориду дозволяє розширити народногосподарську галузь застосування цих матеріалів і реалізувати процеси високотемпературної переробки, каландрування, екструзії й ш 59929 Комп'ютерна верстка А Крулевський Підписано до друку 06 10 2003 Тираж 39 при м Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна