Вогнетривка полімерна композиція

МПК6 С 08 L .W04. С 08 L 25/14 ВОГНЕТРИВКА ПОЛІМЕРНА КОМПОЗИЦІЯ Винахід відноситься до полімерних композицій, а саме, до вогнеірииких композиційних матеріалів, які використовуються як покривні лакофарбувальні матеріали, або заливних композицій, порошкових та електротехнічних матеріалів. Відома вогнетривка композиція, яка включає кополімер стиролу, 0,1-10 молей галогенвмісного аромаїичного діолу та 1 моля галогенвмісної епоксидної смоли, затужавленоГ у присутносгі 0.01-5% аміну, що є каталізатором реакції", иірияіливій збільшенню середньої маси кополімера стиролу (див., наприклад, з-ку Японії № 62-36443, заявл 12.08.85 № 60-175773, опубл. 17.02.87, МКИ С 08 L 25/04. С 08 G 58/20). Загальними ознаками відомої та композиції, що пропонується, г наявність в її складі кополімеру та негорючого епоксидного олігомеру. Недоліком відомої композиції є використання як негорючого компопешу кополімеру або полімеру стиролу, який не містить функціональних груп, що можуть реагувати між собою або з епоксидним олігомером. В даному випадку кополімер служить наповнювачем для епоксидного олІгомера, затужавленого аміиим отверджувачем. Цс супроводжується тільки збільшенням молекулярної маси, але кополімер в утворенні структурно полімерної сітки не бере учасіі га високі фпико-механічні властивості при цьому не досягаються. Відома також вопюіривка полімерна композиція, яка являє собою кополімер 2,4,6-трибромфенілмалеїнімиду та стиролу при молярному співвідношенні мономерів 1:1. Реакція кополімеризації проводилася у розчині різноманітних розчинниках Гциклогексанона, оцтового ангідриду, диоксану. геїрагідрофурану) в присутності комплексних онієвих каталізаторів (див., _ І наприклад, Заверач М.М., Каратєсв A.M. га ін. Кополімеризація стиролу і N грибромфешлмалеїнімидом га застосування кополімеру при мікрокапсуліруванні. Сб. науч.тр. ВНИИйодобром. Броморганические соединения антипирены. НИИТЭХИМ. М., 1988, с.30-39). Означена композиція призначається як ангипирсновий додаток у каїюуліруваному вигляді до різноманітних термопластів. Спільними ознаками аналогу та заявленої вогнетривкої полімерної композиції f наявність коиолімер) з двох мономерів і те, що як один з мономерів впкорисіаний 2,4,6-ірибромфенілмалеїнімид, а також наявність органічного розчинника та каталізаторів. Недоліком відомої композиції є використання як негорючого компонента конолімера 2,4,6-грибромфенілмалеїнімиду зі стиролом, який не містить вільних функціональних груп іа не може брати участі в утворенні тривимірної структури у випадку використання їх для лакофарбувальних матеріалів. Найбільш близькою з відомих за технічною суттєвістю до композиції, що пропонується, є композиція, яка складається з матричного полімеру і сповільнювача горіння, що являс собою чергуючий кополімер бромстиролу та бромфенілмалеїнімиду (див., наприклад, пат. США № 4607081, МКИ С 08 F 2 1 0 , 16, С08 L 39/04, ІІКИ 525-186, заяв. 5.11.84 №668458, опубл. 19.08.86). Як адитивний уповільнювач горіння до термопластичних полімерів запропоноване використати 5-40% чергуючого кополімеру (ЧКП) бромстиролу та N бромфенілмалеїнімиду. що маг ступінь полімеризації -10-2000. Запропонований склад (і): 100 - 2,4,6-ірибромашлину, 68,34 малеїнового ангідриду іа 5,16 /пС12, іцо нагріваюіь 2 юдипи при температурі І38-148°С, продукт екстрагують ксилолом, фільїрують, промивають Н2О, вихід К-2.,4,6-трибромфенілмалсїнімиду (1) - 94%, 337 (1), 216 дибромстиролу, 129 метилетилкетону, 0,2 перекису бензоіла нагрівають 23 юдини в струмі N2 при 80°С , додають 1 л тетрагідрофурану. Після цього чергуючий кополімер висаджують в пентан, промивають ацетоном, сушать в вакуумі, одержують чергуючий кополімер з молекулярною масою 150 гис. і температурою склуванші 244°С. 5,3 чергуючого кополімеру, 37 кополімеру стирол - N-фенілмалеїнімид (1:1) та 2,8 Sb2O3 перемішують при температурі 255'' С та відливають з суміші зразки, які мають горючість V-0 за методикою VL 94. Загальними ознаками прототипу та заявленої композиції є бромвмісний кополімср на основі 2А6-трибромфенілмалеїнімиду та сомономерів, які містять пемасичені подвійні зв'язки, іа оріанічний розчинник. До недоліків відомої композиції слід віднести: відсутність в її складі активних функціональних груп і а зшиваючого агента, внаслідок чого композиція залишається термопластичною, що при високих температурах може призводити до стіканню вогнетривкого покриття та знижувати ефект негорючості. Внаслідок відсутності тривимірної структури та пластифікатора відома композиція має недостатньо високі фізико-механічпі властивості. В основу винаходу поставлена задача створення вогнетривкої полімерної композиції, и якій за рахунок використання як бромвмісного кополімеру кпмолімерів 2,4,6-трибромфенілмалеїнимиду в поєднанні з алільними мономерами, які містять вільні гідроксильні групи та ненасичені подвійні зв'язки, в органічному розчиннику, а також вступу у композицію негорючого зшиваючого агеша іа пластифікатора, які містять не менш двох реакційноздатних функціональних груп, та каталізаторів при певних співвідношеннях цих компонентів, забезпечується утворення взасмопроиикпених іривимірних сітчастих структур, які покрапають фізико-механічні та захисні властивості покриттів, при цьому підвищується вогнетривкість та покращуються екологічні характеристики композиції при експлуатації. Поставлена задача досягається тим, що вогнетривка полімерна композиція, включає бромвмісний кополімср на основі 2,4,6-трибромфенілмалсїнімиду та еочопомерів. які містять ненасичені подвійні зв'язки, та органічний розчинник. ІНДІЮ з винаходом, кополімер МІСІИТЬ алільпі сполуки з вільними гідроксильними і рунами іа ненасиченими подвійними зв'язками, а у композицію введені негорючий зшиваючий агент та пластифікатор, які містять не менш двох реакційноздатних функціональних груп, а також каталізатори при слідуючих співвідношеннях комионсніів (мас. %): кополімср 20 - 45 зшиваючий агент 10-15 каталізатори 0.3 - З пластифікатор 8-15 органічний розчинник решта Крім того, як зшиваючий агент композиція містить дигліцидішй етер j с \ рабромдифенілолпропаиу, гліцидний етер фурфурилового спирту і а'або мсіилольні похідні меламіну; як каталізатори вона містить третинні аміни, комплексні опієві солі іипу Г^ЬҐМеНа1х+ь R4P+MeHalx+1, (де R- Alk, Аг), MeHalx галоіепіди меіалш, солі ііолівалепгних меіалів з органічними кислотами; як пластифікатор вона містить поціанатні олігомери, поліізоціанати, малеїнові адукти полідієнів або жирних кислот; як органічний розчинник вона місшть кетони (мстилетилкетон, циклогексапои) в поєднанні з ароматичними вуглеводами (толуол, ксилоли) та одноатомними спиртами (ізопропанол, буганол). Від проточину заявлений винахід відрізняється тим, що кополімер містить алільш снол>ки з вільними гідроксильними групами та ненасичепими подвійними ів'я-іками, а > композицію введені негорючий зшиваючий агент та пластифікатор, які містять не менш двох реакційноздатних функціональних груп, а також каіалізатори при слідуючих співвідношеннях компонентів (мас. %): кополімер 20 -45 зшиваючий агеш 10-15 каталізатори 0.3-3 пластифікатор 8-15 органічний розчинник решта s. Крім того, як зшиваючий агент композиція містить диглщидний єгер гетрабромдифенілолпропапу, глщидний етер фурфурилового спирту та/або ме'іилольиі похідні меламіну; як каталізатори вона містить третинні аміни, комплексні онісві солі гину &і>ГМеНа1х+і, R4P+MeHalx+i, (де R- AJk, Аг), МеІїа1х іалогсшди металів, солі полівалентних металів з органічними кислотами; як пласі ифікаіор вона місішь поціапаші олігомери, поліізоціанати, малеїнові адукіи полідієнів або жирних кислот; як органічний розчинник вона містить кеіони (мешлетилкетон, циклогексанон) в поєднанні з ароматичними вуглеводами (толуол, ксилоли) та одноатомними спиртами (ізопропанол, бутанол). В результаіі викорисіання заявленого винаходу забезпечується отримання технічного резулыату, який полягас в утворенні взаємопроникнених іривимірних сітчастих струкіур, які покращують фізико-механічні та захисні властивості покриттів, що підвищує вогнетривкість композиції та покращує и екологічні характеристики при експлуатації. Між суптвими ознаками заявленого винаходу та технічним результатом, що досягається, ісмупаїсий причишго-наслідковий зв'язок. Використання бромвмісного кополімеру на основі 2,4,6 ірибромфенілмалеїнімиду в поєднанні з алільними мономерами, які містять вільні гідроксильні групи та нсігасичелі подвійні зв'язки, в органічному розчиннику, а також вступ у композицію зшиваючого агента та пластифікатора, які містять не менш двох реакційноздатиих функціональних груп дозволяє одержувати зшиті, неплавкі та нерозчинні полімерні покривні лакофарбні композиції з хімічно зв'язаними вогнетривкими фраїментами у ланцюгах коиолімерів іа зшиваючих агеніах. Кфекі досягається за рахунок взаємодії функціональних і руп у гогюлімерах (гідроксильні групи, ненасичені зв'язки) з реакційноздаіпими функціональними і рунами зшиваючих агентів та пластифікаторів (епоксидна група, ненасичені подвійні зв'язки, ізоцианатна група, ангідридна група) утворюються тривимірні зшиті полімерні структури з хімічно закріпленими галогенвмісними та азотовмісними фрагментами. Заявлене співвідношення компонентів композиції дозволяє оіримати найкращий результат з вогнетривкоей. Заявлену вогнетривку полімерну композицію отримують слідуючим чином. Заздалегідь одержаний кополімер 2,4,6-трибромфенілмалеїнімиду (ГБФМІ) та алільної сполуки розчиняють в органічному розчиннику (наприклад, циклогексаноні). В розчин коїюлімеру додають негорючий зшиваючий агент (наприклад, дигліцидний етер тетрабромдифенілолпропану), пластифікатор (наприклад, малеїновий адукт полідієну), каталізатор (наприклад, опісву сілі,) та отриманий суміш ретельно перемішують. Після чого розчин наносять на дерев'яну або металеву поверхню. Сушаіь у залежності від типу зшиваючих агентів та пластифікатора від 25 ° С до 145 ° С. Суміші запропонованої вогнетривкої полімерної композиції різноманітними сполученнями компонентів у заявлених межах наведені у таблиці 1 Таблиця 1. Суміші композиції. № суміші композиції Найменування комп/п 2 понента, ваг.част. Кополімер 1 (з 31 3 4 1 42 аліловим спиртом") 4 5 6 10 25 2 1 20 2 1 20 10 12 Кополімер 2 (с диалілович стером) триметилолпропану Зшиваючий агент №1 (дигліцидило вий стер те грабромдифенілол пропану) Зшиваючий агенг №2 (метилольпі 1 1 1 0 10 з похідні меламіну) Пластифікатор №1 Я 4 8 (і юціанатний 14 олігомер) 14 5 14 І Іласт ифікатор №2 (адукт малеїновою ангідриду га полідієну) Каталізатор 1 (онкві \ 0 2 03 солі та солі 03 03 полівалентних 35.7 35 7 03 03 мсіалж іа жирних кислот) 49 75 39 7 38 7 40 7 Органічний розчинник (циклогексанон, кс гони) 100 Умови гужавшня іа фпико-мехашчні властивості заявленої вогнеірішкоі полімерної композиції наведеш у іаблиці2 Таблиця 2 Умови іужашмня та основні фізико-мехашчні власіииосп № Температу Тривалість Фізико-мехашчні властивості 100 "всього (%). 100 100 100 100 КОМПО ра гужавшня, Відносна Міцність Міцність ЗИЦІЇ гужашиня, годин твердість по при ударі при МА-1, ум од. поУ-1, виіинанні дж-см іюШМ. °С 8. мм 1 2 3 4 5 ._- і 6 5 6 140±5 1 0.68 40 3 1 24 0.73 45 50 1 18-25 120 1 0.5 0.71 35 1 120 1 0.75 0.48 45 1 18-25 2 4 140±5 1 3 24 1 24 0.76 50 40 50 1 3 1 0.53 0.73 40 3 145±5 18-25 120 1 ] Як слідує з таблиці, при означених співвідношеннях компонентів вогнетривкої композиції, забезпечується затужавіння як при підвищеній температурі у залежності від зшиваючого компоненту (120°С або 145°С) при тривалості 1 година, так і на повіїрі (при 18-25°С) на протязі 20-24 годин. Високі фізико-механічні властивості (міцність при ударі 35-50 дж*см, міцність при вигинанні 2-3 мм. відносна твердість по МА - 3, 0.48 - 0,75), що підтверджує утворення зшитої тривимірної структури взасмопроникнених сіток. Вогнетривкість нової полімерної композиції, як найбільш важливий показник, оцінювали методом займистості матеріалів у потоці нагрітого поніїря. Підготовку зразків. їхні випробування та визначення фізико-механічних властивостей покриттів проводили за стандартними методиками. Результати дослідження вогнетривкості запропонованої вогнетривкої полімерної композиції наведені у таблиці 3. Таблиця 3. Вогнетривкість композиції методом займистості матеріалу у потоці нагрітого повітря з зразка Період тура, °С 1 Темпера индукції, хв. 380 15 Стан зразка Коксовий залишок, % рясне димоутворення та 65 спінювання 2 490 180 без димоутворення 94 3 400 50 димоутворення 75 4 400 35 димоутворення без зпалаху 73 5 460 90 легке димоутворення 83 6 440 60 легке димоутворення 80 Як слідує з наведених даних, випробувані зразки тривкі до займання при іемпературі від 400 °С до 490 °С, мають тривалий індукційний період до димоуиюрешія бе1, займання від 15 до 180 хв. Після тривалої експозиції' га димоутворення зразки мають високий коксовий залишок (від 65 до 94%). При ііипробунашгі на вогнетривкість дубових зразків при температурі до 500-550"С на їхній поверхні утворюється спінений шар лаку, що запобігає займанню деревини іа рахунок ефеюіу самогасіння. Заявлена вогнетривка полімерна композиція може бути використана для шчисіу деревини, бо вона відрізняється гарною адгезією до дерева, високою ішшдкістю висихання, маг високу вогнетривкість (у межах від 400°С до 800"С) та твердістю, а також поліпшеними фізико-механічними властивостями. Композиція може буї и рекомендована для ноі нетривких покриттів для промислових об'гкііи, транспортних засобі» усі\ »идін, а іакож побутового призначення. Заявпики-автори: А. Ф. Велика Л.А.Сумцова А.М.Каратєєв В.Д.Орлов