Трудногорючий низкотоксичный стеклопластик и способ его изготовления
Владельцы патента RU 2286881:
Общество с ограниченной ответственностью "Лапласт" (RU)
Изобретение относится к области производства трудногорючих низкотоксичных стеклопластиков и может быть использовано для изготовления внутренней облицовки вагонов пассажирских поездов, вагонов метро, в судостроении, транспорте и пр. Трудногорючий низкотоксичный стеклопластик сформирован из слоев стекловолокнистого наполнителя в количестве 10-20 мас.ч., пропитанного ненасыщенным полиэфирным связующим. Связующее представляет собой 100 мас.ч. раствора ненасыщенного полиэфира в диметакрилате триэтиленгликоля, 7-10 мас.ч. оксида сурьмы, 250-300 мас.ч. гидроксида алюминия, 3-4 мас.ч. перекисного инициатора, 2-3 мас.ч. ускорителя нафтената кобальта, 5-9 мас.ч. продукта взаимодействия моноэтилового эфира этиленгликоля, борной кислоты и диметиланилина при их массовом соотношении 90:6,3:2,0-80:5,6:1,2 и 20-30 мас.ч. органического антипирена. Способ изготовления стеклопластика включает следующие стадии: приготовления связующего, выклейку заготовки контактным способом на форме с разделительным слоем параллельными слоями стекловолокнистого наполнителя с пропиткой связующим, уплотнение каждого слоя и отверждение связующего. Связующее готовят смешением ненасыщенной полиэфирной смолы с гидроксидом алюминия, оксидом сурьмы, перекисным инициатором и ускорителем. При этом перед приготовлением связующего готовят продукт взаимодействия моноэтилового эфира этиленгликоля, борной кислоты и диметиланилина при их массовом соотношении 90:6,3:2,0-80:5,6:1,2, который вместе с органическим антипиреном дополнительно вводят в связующее. Гидроксид алюминия и оксид сурьмы предварительно перед введением в связующее смешивают до состояния пасты. А инициатор вводят в связующее непосредственно перед пропиткой стекловолокнистого наполнителя. Изобретение обеспечивает снижение максимального дымовыделения при горении и тлении стеклопластика, а также снижение температуры газообразования продуктов его горения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к области производства трудногорючих низкотоксичных стеклопластиков и может быть использовано для изготовления внутренней облицовки вагонов пассажирских поездов, вагонов метро, в судостроении, транспорте и других изделий, к которым предъявляются жесткие требования трудногорючести, умеренного дымовыделения и умеренной токсичности при горении.
Известен огнестойкий стеклопластик, выполненный из слоев стекловолокнистого наполнителя, пропитанного отверждаемым связующим на основе полиэфирмалеинатной смолы, галогенсодержащего антипирена в сочетании с гидроксидом алюминия, трехоксидом сурьмы, оксидом цинка или железа (патент РФ №2015927, В 32 В 17/04, 1994 г.).
Данный стеклопластик имеет низкую температуру отходящих газов, но при этом обладает повышенным дымовыделением и поэтому не может быть использован для внутренней облицовки пассажирских транспортных средств.
К наиболее близкому техническому решению к заявляемому относится огнестойкий малотоксичный стеклопластик, сформированный из слоев стекловолокнистого наполнителя, пропитанного ненасыщенным полиэфирным связующим, содержащим оксид сурьмы, гидроксид алюминия, инициатор перекисный, ускоритель нафтената кобальта (патент РФ №1552518, B 32 B 27/36, 1995 г. - прототип).
Известен способ изготовления стеклопластика, включающий приготовление связующего путем смешивания ненасыщенной полиэфирной смолы с гидроксидом алюминия, оксидом сурьмы, инициатором перекисным и ускорителем, выклейку заготовки контактным способом на форме с разделительным слоем параллельными слоями стекловолокнистого наполнителя с пропиткой связующим и уплотнением каждого слоя и отверждение связующего (патент РФ №1552518, В 32 В 27/36, 1995 г. - прототип).
Недостатками стеклопластика по прототипу являются обладание токсикологическим действием и повышенное дымовыделение при горении.
Хотя данный стеклопластик и рекомендован для отделки закрытых помещений, однако он не соответствует тем требованиям, которые предъявляются в настоящее время по пожаробезопасности и дымовыделению к материалам, используемым для отделки вагонов метро и пассажирских вагонов.
Целью настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа. Поставленная цель достигается тем, что в трудногорючем низкотоксичном стеклопластике, сформированном из слоев стекловолокнистого наполнителя, пропитанного ненасыщенным полиэфирным связующим, содержащим оксид сурьмы, гидроксид алюминия, перекисный инициатор, ускоритель нафтената кобальта, в качестве ненасыщенного полиэфирного связующего использован раствор ненасыщенного полиэфира в диметакрилате триэтиленгликоля, при этом связующее дополнительно содержит продукт взаимодействия моноэтилового эфира этиленгликоля, борной кислоты и диметиланилина при их массовом соотношении 90:6,3:2,0-80:5,6:1,2 и органический антипирен, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Раствор ненасыщенного полиэфира | |
| в диметакрилате триэтиленгликоля | 100 |
| Органический антипирен | 20-30 |
| Гидроксид алюминия | 250-300 |
| Оксид сурьмы | 7-10 |
| Продукт взаимодействия моноэтилового эфира | |
| этиленгликоля, борной кислоты и диметиланилина | 5-9 |
| Инициатор перекисный | 3-4 |
| Ускоритель | 2-3 |
| Стекловолокнистый наполнитель | 10-20 |
Поставленная задача решается также тем, что в известном способе, включающем приготовление связующего путем смешивания ненасыщенной полиэфирной смолы с гидроксидом алюминия, оксидом сурьмы, инициатором перекисным и ускорителем нафтената кобальта, выклейку заготовки контактным способом на форме с разделительным слоем параллельными слоями стекловолокнистого наполнителя с пропиткой связующим и уплотнением каждого слоя и отверждение связующего, перед приготовлением связующего предварительно готовят продукт взаимодействия моноэтилового эфира этиленгликоля, борной кислоты и диметиланилина при их массовом соотношении 90:6,3:2,0-80:5,6:1,2, который вместе с органическим антипиреном дополнительно вводят в связующее, перед введением в связующее гидроксид алюминия и оксид сурьмы предварительно смешивают до состояния пасты, инициатор перекисный вводят в связующее перед пропиткой стекловолокнистого наполнителя.
Целесообразно полученную пасту из антипиренов гомогенизировать.
Целесообразно выклейку заготовки произвести двумя слоями стекловолокнистого наполнителя.
Технический эффект при использовании стеклопластика достигается за счет наличия продукта взаимодействия, который в совокупности с органическим и пастообразным антипиренами проявляет свойства, позволяющие повысить смачиваемость стекловолокнистого наполнителя и диспергируемость наполнителя в раствор связующего. Следствием данного обстоятельства является снижение вязкости раствора связующего, что позволяет увеличить количество гидроксида алюминия до 300 мас.ч., что приводит к повышению огнестойкости, снижению дымовыделения и токсичности стеклопластика.
Кроме того, введение в связующее антипиренов в виде пасты, которая может быть гомогенизирована, позволяет получить технологическую вязкость, обеспечивающую также хорошую смачиваемость стекловолокна и получение качественного стеклопластика.
Пример 1.
В первый реактор, снабженный мешалкой, загружают моноэтиловый эфир этиленгликоля (ГОСТ 8313-88) в количестве 90 мас.ч., борную кислоту (ГОСТ 9656-75) в количестве 6,3 мас.ч. и перемешивают в течение 1 часа при температуре 70°С. Полученную смесь охлаждают до температуры 23°С и добавляют в нее при перемешивании 2,0 мас.ч. диметиланилина (ГОСТ 5855-78). В результате взаимодействия компонентов образуется продукт со следующими характеристиками:
| Плотность при 20°С | 90 г/мл |
| Показатель преломления | 1505 |
| Точка воспламенения | 27°С |
Полученный продукт взаимодействия загружают во второй реактор, снабженный мешалкой, в котором приготавливают связующее следующим образом.
В реактор при температуре 20°С загружают 100 мас.ч. ненасыщенной полиэфирной смолы марки ПН-609-21М (ГОСТ 27952-88), 9,0 мас.ч. продукта взаимодействия, 30 мас.ч. органического антипирена - трихлорэтилфосфата (ТУ 6-06-241-92) и перемешивают в течение 15 мин до получения однородной массы. Затем при работающей мешалке вводят предварительно приготовленную в мельнице и гомогенизированную в универсальном плавителе пасту, состоящую из 300 мас.ч. гидроксида алюминия (ТУ 6-22-11-86-86) и 10 мас.ч. оксида сурьмы (ТУ 48-14-1-82) и продолжают перемешивание в течение 30 мин. После чего вводят 3,0 мас.ч. ускорителя нафтената кобальта (ТУ 6-051075-76) и перемешивают 5 мин.
Стеклопластик формируют контактным способом путем параллельного укладывания на форму с разделительным гелькоутслоем двух слоев стекловолокнистого наполнителя в виде стекломата марки МБ 10(40)-450(120)-9(ОСТ 6-11-82-79). Перед пропиткой слоев связующим в последнее вводят 4,0 мас.ч. перекиси метилэтилкетона (ТУ 6-01-465-80) и перемешивают в течение 10 мин. При этом каждый слой стекломата пропитывают и уплотняют валиками. Количество стеклонаполнителя соответствует 20 мас.ч. Отверждение связующего осуществляют при комнатной температуре или в термокамере.
Пример 2
Осуществляют аналогично примеру 1, но при получении продукта взаимодействия количественное соотношение компонентов составляет 80:5,6:1,2.
Полученный продукт имеет следующие характеристики:
| Плотность | 80 г/мл |
| Показатель преломления | 1484 |
| Точка воспламенения | 26,5°С |
При этом гомогенизированная паста состоит из 250 мас.ч. гидроксида алюминия и 7,0 мас.ч. оксида сурьмы.
Остальные компоненты взяты в следующем соотношении, мас.ч.:
| Раствор ненасыщенного полиэфира | |
| в диметакрилате триэтиленгликоля | 100 |
| Трихлорэтилфосфат | 20 |
| Продукт взаимодействия моноэтилового эфира | |
| этиленгликоля, борной кислоты и диметиланилина | 5 |
| Инициатор перекисный | 3 |
| Ускоритель | 2 |
| Стекловолокнистый наполнитель | 10 |
Пример 3
Осуществляют аналогично примеру 1, но при получении продукта взаимодействия количественное соотношение компонентов составляет 85:5,9:1,6.
Полученный продукт имеет следующие характеристики:
| Плотность | 84 г/мл |
| Показатель преломления | 1493 |
| Точка воспламенения | 26,7°С |
При этом паста состоит из 275 мас.ч. гидроксида алюминия и 8,0 мас.ч. оксида сурьмы.
Остальные компоненты взяты в следующем отношении, мас.ч.:
| Раствор ненасыщенного полиэфира | |
| в диметакрилате триэтиленгликоля | 100 |
| Трихлорэтилфосфат | 25 |
| Продукт взаимодействия моноэтилового эфира | |
| этиленгликоля, борной кислоты и диметиланилина | 7 |
| Инициатор перекисный | 3 |
| Ускоритель | 2 |
| Стекловолокнистый наполнитель | 15 |
Пример 4
Осуществляют аналогично примеру 1, но в реактор загружают 100 мас.ч. раствора ненасыщенного полиэфира в диметакрилате триэтиленгликоля марки «Акролат ТС-2» (ТУ 2225-358-10488057-2000, изменение №3).
Пример 5
Осуществляют аналогично примеру 2, но в реактор загружают 100 мас.ч. раствора ненасыщенного полиэфира в диметакрилате триэтиленгликоля марки «Акролат ТС-2».
Пример 6
Осуществляют аналогично примеру 1, но в качестве стекловолокнистого наполнителя используют 20 мас.ч. стеклоткани марки Т11-76 (ГОСТ 19170-73).
Пример 7
Осуществляют аналогично примеру 1, но в качестве стекловолокнистого наполнителя используют два слоя стеклоткани марки ТР-03-30А (ТУ РБ 300059047.009-2003).
Количество стекловолокнистого наполнителя соответствует 20 мас.ч.
Пример 8
Осуществляют аналогично примеру 1, но в качестве органического антипирена используют 30 м.ч. трикрезилфосфата (ГОСТ 572878).
Пример 9
Осуществляют аналогично примеру 1, но содержание продукта взаимодействия составляет 3,0 мас.ч., содержание гидроксида алюминия составляет 200 мас.ч. Такой состав композиции приводит к тому, что стеклопластик становится горючим со средней воспламеняемостью.
Пример 10
Осуществляют аналогично примеру 5, но содержание продукта взаимодействия составляет 11 мас.ч., содержание гидроксида алюминия составляет 350 мас.ч. Состав данной композиции приводит к тому, что из-за высокой вязкости связующего невозможно пропитать стекловолокнистый наполнитель и получить качественный стеклопластик. Технический результат от использования изобретения по отношению к прототипу выражается в снижении температуры газообразования продукта горения в 1,6 раза, снизить максимальное дымовыделение при горении в 8,3 раза, снизить максимальное дымовыделение при тлении в 5,8 раз. Свойства стеклопластиков по примерам представлены в таблице.
| Таблица | |||||||||||
| Показатели | Примеры | ||||||||||
| Прототип | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| Изгибающее напряжение при разрушении, МПа | 138,5 | 110 | 112 | 111,5 | 140 | 145 | 160 | 150 | 100 | 120 | 95 |
| Температура газообразных продуктов горения, °С | 390 | 244 | 250 | 260 | 230 | 7,35 | 240 | 245 | 270 | 320 | 210 |
| Максимальное дымовыделение при горении, Д макс. | 240 | 29 | 31 | 40 | 25 | 27 | 28 | 30 | 45 | 80 | 29 |
| Максимальное дымовыделение при тлении, Д макс. | 350 | 60 | 62 | 80 | 52 | 55 | 58 | 61 | 84 | 120 | 60 |
1. Трудногорючий низкотоксичный стеклопластик, сформированный из слоев стекловолокнистого наполнителя, пропитанного ненасыщенным полиэфирным связующим, содержащим оксид сурьмы, гидроксид алюминия, инициатор перекисный, ускоритель нафтената кобальта, отличающийся тем, что в качестве ненасыщенного полиэфирного связующего использован раствор ненасыщенного полиэфира в диметакрилате триэтиленгликоля, при этом связующее дополнительно содержит продукт взаимодействия моноэтилового эфира этиленгликоля, борной кислоты и диметиланилина при их массовом соотношении 90:6,3:2,0-80:5,6:1,2 и органический антипирен при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Раствор ненасыщенного полиэфира | |
| в диметакрилате триэтиленгликоля | 100 |
| Органический антипирен | 20-30 |
| Гидроксид алюминия | 250-300 |
| Оксид сурьмы | 7-10 |
| Продукт взаимодействия моноэтилового эфира | |
| этиленгликоля, борной кислоты и диметиланилина | 5-9 |
| Инициатор перекисный | 3-4 |
| Ускоритель | 2-3 |
| Стекловолокнистый наполнитель | 10-20 |
2. Способ изготовления стеклопластика по п.1, включающий приготовление связующего путем смешивания ненасыщенной полиэфирной смолы с гидроксидом алюминия, оксидом сурьмы, инициатором перекисным и ускорителем нафтената кобальта, выклейку заготовки контактным способом на форме с разделительным слоем параллельными слоями стекловолокнистого наполнителя с пропиткой связующим и уплотнением каждого слоя и отверждение связующего, отличающийся тем, что перед приготовлением связующего предварительно готовят продукт взаимодействия моноэтилового эфира этиленгликоля, борной кислоты и диметиланилина при их массовом соотношении 90:6,3:2,0-80:5,6:1,2, который вместе с органическим антипиреном дополнительно вводят в связующее, перед введением в связующее гидроксид алюминия и оксид сурьмы предварительно смешивают до состояния пасты, инициатор перекисный вводят в связующее перед пропиткой стекловолокнистого наполнителя.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что пасту гомогенизируют.
4. Способ по пп.2 и 3, отличающийся тем, что выклейку заготовки осуществляют двумя слоями стекловолокнистого наполнителя.
