Состав для получения покровного материала

 

Использование: в покровных материалах на полимерной основе в качестве кровельного рулонного материала. Сущность изобретения: долговечность и огнестойкость материала достигается его составом, включающим следующие компоненты мас. хлорсульфированный полиэтилен 25-70; наполнитель 6-40; хлорсодержащий парафин 10-30; оксид магния 2-4; стеариновая кислота 0,5-0,8; антипиреновый стабилизатор 2-14. 5 з. п.ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к покровным материалам на полимерной основе, преимущественно для сельскохозяйственных технологий, и в том числе для получения кровельного материала.

Изобретение может быть использовано в качестве рулонного материала для широкого распространения, например, в виде однослойной, в том числе кровельной мембраны различных сооружений, в качестве облицовочного гидроизоляционного материала для шламоотвалов, различных резервуаров для сельскохозяйственных продуктов, гидросооружений и т.д.

Известен состав для получения упомянутого материала, включающий полиэтилен высокого давления, а в качестве пластифицирующей добавки 0,5-1,0 мас. (на 100 мас. композиции) остатка дистилляции генераторной сланцевой смолы состава, мас.

Алкилароматические соединения 14,6-17,74 Полициклические ароматические соединения 15,7-19,1 Соединения, содер- жащие эфирные группы 31,1-37,7 Фенолы 28,8-35,1 Потери после прокали- вания Остальные Указанный состав может быть использован в качестве гидроизоляционных или кровельных покрытий.

Основой данного материала служит полиэтилен высокого давления, который относится к термопластикам. Это полностью насыщенный полиолефин с линейными, повторяющимися метиленовыми группами -СН-, что придает указанному материалу высокую степень кристалличности. Для уменьшения степени кристалличности в него вводят пластификаторы мономерного типа.

Изначальные физико-механические свойства (прочность при растяжении и относительное удлинение при разрыве) данного материала, в основном хорошие. Но при эксплуатации указанного материала пластификаторы выщелачиваются под воздействием воды, а воздействие тепла приводит к их испарению. Потеря пластификатора приводит к уменьшению относительного удлинения материала при разрыве, что приводит к усадке кровельного материала, потере им эластичности и, как результат, происходит его растрескивание и разрушение в процессе эксплуатации.

Наиболее близким по составу и достигаемому техническому результату является известный состав для получения рулонного материала, включающий, мас.ч: Бутилкаучук 90-50 Этиленпропиленовый каучук 10-50 Наполнитель 80-120 Стеариновая кислота 0,5-1,5 Пластификатор 4,0-7,0 Окись цинка 3,0-8,0 Тиурам 0,5-2,0 Каптакс 0,5-2,0 Сульфид 3,6-ди-трет-бутил- пирокатехина или фосфит бис 3,6-ди-трет-бутилпиро- катехина 0,05-0,1.

Этот состав может быть использован для создания рулонного материала, который подвергается вулканизации в процессе производства, в результате чего происходит процесс образования у каучуков поперечных связей, которые и придают материалу желаемые эластомерные свойства, то есть наилучшее сочетание предела прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве и теплостойкости.

Образование поперечных связей происходит за счет реакции вулканизирующегося вещества в местах двойных связей и точках ненасыщенности в главной цепи полимера. Эти двойные связи, являющиеся результатом химического состава мономера и процесса полимеризации, представляют собой места присущей реакционной способности. В результате вулканизации вулканизирующее вещество сера реагирует с некоторыми из этих двойных связей, образуя поперечные связи между поляpными молекулами. Непрореагированные двойные связи остаются на месте, где в процессе старения происходят химические реакции, такие как агрессивное окисление. Это окисление или искусственное старение материала на основе бутилкаучука ускоряется в процессе эксплуатации в результате каталитического воздействия солнечного тепла и ультрафиолетовых лучей. Данный материал на основе бутилкаучука окисляется быстро, что ведет к потере прочности при растяжении и относительного удлинения. В реальных условиях на кровле происходит быстрая деструкция материала (появление микротрещин, изменение цвета, выкрашивание материала).

Таким образом указанный материал, имея хорошие изначальные физико-механические показатели, имеет низкие эксплуатационные характеристики, то есть срок эксплуатации материала не превышает пяти лет.

Кроме того, отсутствие хлора и антипиренов в данном кровельном материале делают его не стойкостным к воздействию огня. Материал относится к группе сгораемых материалов.

Целью изобретения является создание состава, который позволил бы увеличить долговечность и огнестойкость получаемого материала.

Поставленная задача решена созданием состава для получения материала, включающего полимерную основу, наполнитель, пластификатор, тепловой стабилизатор, стеариновую кислоту, который, согласно изобретению, дополнительно содержит антипиреновый стабилизатор, при этом в качестве полимерной основы он содержит хлорсульфидный полиэтилен, в качестве пластификатора он содержит хлорсодержащий парафин, в качестве теплового стабилизатора он содержит оксид магнита при следующем соотношении компонентов, мас.

Хлорсульфированный полиэтилен 25-70 Наполнитель 6-40 Хлорсодержащий парафин 10-30 Оксид магния 2-4 Стеариновая кислота 0,5-0,8 Антипиреновый стабилизатор 2-14.

Предлагаемый состав для получения материала на основе хлорсульфированного полиэтилена уникален тем, что соединяет в себе лучшие качества как термопластика, так и вулканизированного материала. Как вулканизированный материал он имеет высокие физико-механические свойства, как термопластик он легко обеспечивает надежные швы методом тепловой сварки.

Материал на основе хлорсульфированного полиэтилена долговечен, срок его эксплуатации не менее двадцати лет. Это обусловлено тем, что под воздействием атмосферных факторов: озона, кислорода, солнечных лучей и влажности, в материале на основе хлорсульфированного полиэтилена происходит долговременный программирующий процесс вулканизации, так как хлорсульфированный полиэтилен представляет собой частично хлорированный полиэтилен, к которому присоединены сульфоновые группы.

Главная цепь полиэтилена полностью насыщена, и двойные связи отсутствуют. Его поперечные связи образуются за счет химических реакций, в которых участвуют сульфоновые группы.

Сульфоновые группы участвуют в процессе образования поперечных связей или вулканизации следующим образом: наиболее простой реакцией при образовании поперечных связей является ионная связь, при которой полимер превращается в соль. Сначала гидролизуется сульфонилхлоридная группа, образуя кислый сульфонат и хлорводород. Затем кислый сульфонат реагирует с двухвалентным оксидом магния, образуя поперечную связь сульфоната металла между молекулами хлорсульфированного полиэтилена. Хлорводород (побочный продукт первой реакции) также реагирует с оксидом магния, образуя его хлорид и воду. При этом воды образуется такое количество, которого достаточно для образования новых сульфонилхлоридных групп и продолжения реакции образования поперечных связей.

Под действием солнечных лучей материал на основе хлорсульфированного полиэтилена претерпевает постепенную (растянутую во времени) вулканизацию, что в долгосрочной перспективе способствует повышению его прочности при растяжении, то есть предлагаемый материал с течением времени становится более прочным.

Отсутствие ненасыщенности в главной цепи хлорсульфированного полиэтилена и стабильность его поперечных связей являются основными причинами высокой теплостойкости, химической стойкости и атмосферостойкости предлагаемого материала на основе хлорсульфированного полиэтилена, то есть не происходит окисление (искусственное старение) материала под воздействием солнечного тепла и ультрафиолетовых лучей при эксплуатации.

Кроме долговечности этот материал на основе хлорсульфированного полиэтилена имеет высокую сопротивляемость к распространению огня. Это обусловлено тем, что хлорсульфированный полиэтилен содержит хлор в виде полимерной смолы, а хлор препятствует распространению огня. Эта характеристика повышается путем введения в предлагаемый состав антипиренового стабилизатора.

Кроме того, предлагаемый материал на основе хлорсульфированного полиэтилена характеризуется следующими достоинствами: универсальностью, так как он применим для кровель разнообразных геометрических форм и применяемых покрытий, энергетической эффективностью, так как он может иметь отражающие светлые тона,
способностью образовывать качественные швы, уникальные для материалов на основе каучуков,
стойкостью к деструкции под воздействием различных масел и углеводородов.

Наличие в предлагаемом составе хлорсульфированного полиэтилена в указанном количестве обеспечивает получаемому кровельному материалу:
стойкость к атмосферным воздействиям и озоностойкость;
стойкость к деструкции под действием различных масел и углеводородов,
эластичность при низких температурах;
теплостойкость до 150^оС;
стойкость к ударным нагрузкам и сопротивление истиранию;
стойкость против распространения пламени;
возможность подвергаться компаундированию для получения высокопрочного кровельного покрытия без вулканизации.

При уменьшении в составе хлорсульфированного полиэтилена менее 25 мас. прочность и удлинение кровельного материала уменьшатся, что будет приводить к разрушению предлагаемого материала в эксплуатационных условиях. Увеличение количества хлорсульфированного полиэтилена более 70 мас. приведет к невозможности его смешения с другими компонентами предлагаемого состава и снижению технологических свойств кровельного материала при его промышленном производстве.

Наполнитель в предлагаемом составе служит для повышения его вязкости и увеличения продолжительности вулканизации получаемого материала. В качестве наполнителя может быть использована, например, глина. Уменьшение количества наполнителя менее 6 мас. приводит к уменьшению вязкости состава, что технологически затрудняет промышленное изготовление предлагаемого материала. Увеличение количества наполнителя более 40 мас. приводит к присутствию в данном материале избыточного количества химически не связанного с хлорсульфированным полиэтиленом компонента, который при эксплуатации будет разрушаться и образовывать в кровельном материале микротрещины.

Наличие в предлагаемом составе в указанном количестве хлорсодержащего парафина увеличивает внутреннюю адгезионную смазку состава. Кроме того, благодаря высокому содержанию хлора указанный парафин одновременно является антипиреновым стабилизатором, то есть придает получаемому кровельному материалу высокую стойкость против распространения пламени. Уменьшение количества хлорсодержащего парафина менее 10 мас. приведет к нехватке в составе внутренней адгезионной смазки, что ухудшит технологические свойства кровельного материала при его промышленном производстве. Избыток внутренней адгезионной смазки в составе (то есть увеличение содержания хлорсодержащего парафина более 30 мас.) приведет к ухудшению технологического процесса формообразования кровельного материала при его промышленном производстве.

Введение в предлагаемый состав оксида магния в указанном количестве осуществляют для увеличения стабильности получаемого материала против тепловой деструкции и разрушения под действием ультрафиолетовых лучей, а также против разбухания под действием воды в процессе эксплуатации, так как оксид магния участвует в процессе вулканизации как вещество, образующее поперечные связи с хлорсульфированным полиэтиленом. Если оксид магния в составе будет меньше 2 мас. то его количества будет недостаточно для осуществления процесса образования поперечных связей (вулканизации) в хлорсульфированном полиэтилене, то есть состав не достигнет необходимых механических свойств. При увеличении количества оксида магния более 4 мас. процесс образования поперечных связей не будет растянут во времени, а произойдет быстро, что приведет к уменьшению срока эксплуатации получаемого материала.

Наличие стеариновой кислоты в указанном количестве препятствует слипанию материала в процессе его хранения или транспортировке, например, в виде рулонов. Уменьшение количества стеариновой кислоты менее 0,5 мас. приведет к слипанию кровельного материала в рулонах, а увеличение ее количества более 0,8 мас. приведет к тому, что состав не будет прокатываться через валки каландра при получении кровельного материала.

Для повышения стойкости против распространения пламени в смесь вводят антипиреновые стабилизаторы. Антипиреновыми стабилизаторами могут служить оксиды, гидрооксиды и фталаты металлов в указанном выше количестве.

Уменьшение количества антипиренового стабилизатора менее 2 мас. приведет к тому, что материал потеряет свойства стойкости к распространению огня. При увеличении количества антипиренового стабилизатора более 14 мас. резко возрастет прочность при растяжении материала, уменьшится его относительное удлинение, то есть материал потеряет свою эластичность.

Целесообразно, чтобы предлагаемый состав в качестве антипиренового стабилизатора содержал гидрооксид алюминия, двухосновной фталат свинца и трехосновный оксид сурьмы, взятые порознь или в сочетании.

Данные антипиреновые стабилизаторы придают материалу большую стойкость против распространения пламени, одновременно совместно с магнезией участвуют в образовании поперечных связей, то есть выполняют роль стабилизатора против тепловой деструкции. Данные антипиреновые стабилизаторы при реакции образования поперечных связей не образуют веществ, которые отрицательно сказываются на физико-механических свойствах материала.

Кроме того, органические соли свинца, такие как двухосновный фталат свинца, используются в композиции в качестве свинцового компонента для повышения водостойкости.

Желательно, чтобы предлагаемый состав в качестве наполнителя содержал мел и каолин, взятые порознь или в сочетании.

Порошкообразные мел и каолин являются дешевыми наполнителями, обладающими хорошим цветом. У них меньшая тенденция прилипания к валкам каландра, чем, например, у глины. Они также придают кровельному материалу повышенную стойкость к образованию микротрещин.

Благоприятно, чтобы предлагаемый состав дополнительно содержал синтетический каучук дивиниловый и полиэтиленглюколь, взятые порознь или в сочетании, в количестве 1,5-3,2 мас. В сочетании с хлорпарафином указанные компоненты повышают внутреннюю адгезионную смазку смеси и одновременно являются технологической смазкой для валков каландра при получении кровельного материала. Уменьшение их количества менее 1,5 мас. приведет к увеличению адгезии состава на валках каландра, что затруднит промышленное производство материала. Увеличение их количества более 3,2 мас. приведет к тому, что материал невозможно будет отформовать на валках каландра, то есть невозможно будет придать ему желаемую форму, так как в этом случае состав приобретет высокие когезионные свойства по отношению к валкам каландра.

Целесообразно, чтобы предлагаемый материал дополнительно содержал цветовой пигмент в количестве 0,1-0,2 мас. в качестве которого может быть использован технический углерод (сажа), который придает получаемому кровельному материалу серебристый цвет и одновременно служит наполнителем, который повышает вязкость состава и участвует в процессе вулканизации. Уменьшение цветового пигмента менее 0,1 мас. не создаст цветового эффекта, а его увеличение более 0,2 мас. не создаст светоотражающего эффекта.

Таким образом, использование предлагаемого состава позволяет получить кровельный материал, обладающий высокой долговечностью и огнестойкостью.

В таблицах приведены четыре конкретные примера выполнения изобретения.

Приведенные в табл. 1 компоненты подают в резиносмеситель, в котором при температуре порядка 100^оС в течение 4-6 мин осуществляют их смешение. Полученную резиновую смесь обрабатывают на вальцах и подают для дальнейшей обработки на разогретые каландры. Откаландрированное полотно заданной толщины и ширины закатывают в рулоны с прокладочным материалом, в качестве которого используют полиэтиленовую пленку.

В табл. 2 приведены физико-механические свойства материала предлагаемого в примерах 1-4 состава.

Как видно из табл. 2 материал на основе хлорсульфированного полиэтилена сохраняет свои эластомерные свойства при воздействии как высоких, так низких температур, что очень важно для материалов. Кислородный индекс, равный 35-36, означает, что предлагаемый материал относится к группе трудносгораемых, то есть обладает высокой огнестойкостью.

Испытания на искусственное старение, проведенные при интенсивном воздействии на предлагаемый материал ультразвукового излучения в три миллиона Лэнгли (что соответствует 25 годам эксплуатации кровельного материала в климатических условиях района г. Сочи и 42 годам эксплуатации этого материала в климатических условиях района г. Петербурга), показали отсутствие деструкции предлагаемого материала.

Формула изобретения

1. СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРОВНОГО МАТЕРИАЛА, включающий полимерную основу, наполнитель, пластификатор, тепловой стабилизатор, стеариновую кислоту, отличающийся тем, что он дополнительно содержит антипиреновый стабилизатор, при этом в качестве полимерной основы он содержит хлорсульфированный полиэтилен, в качестве пластификатора хлорсодержащий парафин, а в качестве теплового стабилизатора оксид магния при следующем соотношении компонентов, мас.

Хлорсульфированный полиэтилен 25 70
Наполнитель 6 40
Хлорсодержащий парафин 10 30
Оксид магния 2 4
Стеариновая кислота 0,5 0,8
Антипиреновый стабилизатор 2 14
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве антипиренового стабилизатора он содержит гидрооксид алюминия, двухосновный фталат свинца и трехосновной оксид сурьмы, взятые порознь или в сочетании.

3. Состав по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве наполнителя он содержит мел и каолин, взятые порознь или в сочетании.

4. Состав по п.3, отличающийся тем, что он дополнительно содержит синтетический каучук дивиниловый и полиэтиленглюколь, взятые порознь или в сочетании в количестве 1,5 3,2 мас.

5. Состав по пп. 1 4, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цветовой пигмент в количестве 0,1 0,2 мас.

6. Состав по п.5, отличающийся тем, что в качестве цветового пигмента он содержит технический углерод.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 13.01.2006

Извещение опубликовано: 27.02.2007        БИ: 06/2007

---