Огнестойкая композиция на основе эпоксидной диановой смолы

Изобретение относится к области получения огнестойких композиций на основе полимерного связующего и может найти применение в производстве деталей и изделий в электротехнике, радиотехнике и других отраслях промышленности. Огнестойкая композиция на основе эпоксидной диановой смолы содержит отвердитель полиэтиленполиамин и наполнитель. При этом композиция в качестве наполнителя содержит сшитый полиакриламид POLYSWELL, предварительно набухший в нейтрализованном аммиаком 20%-ном водном растворе фосфорборсодежащего метакрилата ФБМ при массовом отношении POLYSWELL: нейтрализованный раствор ФБМ, равном 1:10. Композиция содержит компоненты при следующем соотношении (масс.ч.): эпоксидная диановая смола 100,0; полиэтиленполиамин 15,0; указанный наполнитель, предварительно набухший в нейтрализованном аммиаком 20%-ном водном растворе ФБМ 5,0-20,0. Изобретение позволяет повысить огнестойкость композитов на основе эпоксидной диановой смолы. 2 табл.

 

ОГНЕСТОЙКАЯ КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ЭПОКСИДНОЙ ДИАНОВОЙ СМОЛЫ

Изобретение относится к области получения огнестойких композиций на основе полимерного связующего и может найти применение в качестве клеевых составов и защитных покрытий.

Известна огнестойкая композиция, содержащая эпоксидную диановую смолу, полиэтиленполиамин, низкомолекулярный полибутадиеновый каучук, трихлорцифенил, хлорпарафин, хлоргидриновый эфир тетрабромфенола, α-ферроцен и минеральный наполнитель (Авторское свидетельство СССР 1543196, C08DL 63/02; Опубл. 1990).

Однако данная композиция многокомпонентна, что усложняет процесс приготовления. Огнезащитную роль играют хлорсодержащие соединения, действие которых проявляется в газовой фазе. При этом возможно образование летучих галогенсодержащих токсичных продуктов.

Известна огнестойкая композиция, включающая эпоксидную диановую смолу, пластификатор - дибутилфталат, отвердитель - полиэтиленполиамин, наполнитель, продукт взаимодействия гидрооксида магния и диметилфосфита, с содержанием фосфора (16,1-24,1%) (Пат. 2056444 Россия, C08L 63/02, С08К 13/02; опубл. 20.03.1996).

Однако эффективность указанной огнестойкой композиции подтверждается только при нанесении последней на стеклоткань, которая является дополнительным компонентом, повышающим огнестойкость.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является огнестойкая композиция, включающая эпоксидную диановую смолу, пластификатор - дибутилфталат, отвердитель - полиэтиленполиамин, наполнитель - продукт взаимодействия гидрооксида алюминия и диметилфосфита с содержанием фосфора (6,4-19,4%) (Пат. 2056445 Россия, C08L 63/02, C08К 13/02; опубл. 20.03.1996).

Эффективность указанной огнестойкой композиции подтверждается только при нанесении последней на стеклоткань, которая является дополнительным компонентом, повышающим огнестойкость.

Задачей изобретения является разработка огнестойкой композиции на основе эпоксидной смолы.

Техническим результатом является повышение огнестойкости композитов на основе эпоксидной диановой смолы.

Поставленный технический результат достигается в огнестойкой композиции на основе эпоксидной диановой смолы, содержащей отвердитель - полиэтиленполиамин и наполнитель, при этом композиция в качестве наполнителя содержит сшитый полиакриламид POLYSWELL, предварительно набухший в нейтрализованном аммиаком 20%-ном водном растворе фосфорборсодежащего метакрилата ФБМ при массовом отношении POLYSWELL: нейтрализованный раствор ФБМ, равном 1:10, при следующем соотношении компонентов композиции, масс.ч.: эпоксидная диановая смола - 100,0; полиэтиленполиамин - 15,0; указанный наполнитель, предварительно набухший в нейтрализованном аммиаком 20%-ном водном растворе ФБМ - 5,0-20,0.

Эпоксидная диановая смола марки ЭД-20 является основным вяжущим в композиции (ГОСТ 10587-84).

Полиэтиленполиамин является отвердителем эпоксидных композиций (ТУ 6-02-594-75).

В качестве наполнителя используется сшитый полиакриламид POLYSWELL, предварительно набухший в нейтрализованном аммиаком 20%-ном водном растворе фосфорборсодежащего метакрилата ФБМ при массовом отношении POLYSWELL: нейтрализованный раствор ФБМ, равном 1:10.

Сшитый полиакриламид POLYSWELL представляет собой гранулы белого цвета, хорошо набухающие в воде, плотностью - 0,8-1,0 г/см³. Полиакриламид марки GLO POLYSWELL LCM используется для борьбы с потерей циркуляции бурового раствора и изготавливается Global Drilling Fluids and Chemical Limited Global: [GLO POLYSWELL [электронный ресурс] // GLOBAL DRILLING FLUIDS & CHEMICALS LTD. Режим доступа: http://www.globaldrillchem.com/ products/index/polyacrylamide-lcm_3951.html (дата обращения 18.07.2014)].

Фосфорборсодежащий метакрилат ФБМ повышает огнестойкость, термостойкость, стойкость к термоокислительной деструкции синтетических волокон (Пат. №2435890 Россия, D06M 13/282; опубл. 10.12.11).

Для нейтрализации 20%-ного раствора фосфорборсодежащего метакрилата ФБМ использовался аммиак (ГОСТ-6221 -90) при массовом отношении 20%-ный раствор фосфорборсодежащего метакрилата ФБМ: аммиак 10:1,3.

Пропитанный нейтрализованным аммиаком 20%-ным водным раствором фосфорборсодежащего метакрилата ФБМ POLYSWELL придает повышенную огнестойкость композиции на основе эпоксидной диановой смолы. При воздействии пламени на наполнитель происходят своеобразные микровзрывы и вброс воды в зону пламени, а также интенсивное коксообразование, что приводит к замедлению горения и прогревания материала за счет поглощения значительного количества тепла. Применение аммиака - нейтрализация 20%-ного водного раствора ФБМ - позволяет повысить огнестойкость композиции, за счет присутствия атомов азота, которые также способствуют повышению огнестойкости.

Заявленный состав позволяет получать композиты на основе эпоксидной диановой смолы с повышенной огнестойкостью. Использование 5-20 масс. ч. наполнителя наиболее оптимально. При увеличении содержания наполнителя снижается равномерность распределения наполнителя в композиции, и повышается время отверждения, что создает технологические трудности при изготовлении эпоксидного композита. Использование меньшего содержания наполнителя приводит к снижению огнестойкости.

Огнезащитную композицию приготавливают следующим образом.

Эпоксидная диановая смола и отвердитель - полиэтиленполиамин загружаются в емкости и перемешиваются 5-10 минут. Затем осуществляется введение сшитого полиакриламида POLYSWELL, предварительно набухшего в нейтрализованном аммиаком 20%-ном водном растворе фосфорборсодежащего метакрилата ФБМ при массовом отношении POLYSWELL: нейтрализованный раствор ФБМ, равном 1:10. Общее время приготовления составляет 20 минут.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Вначале готовят 20%-ный водный раствор фосфорборсодержащего метакрилата ФБМ, который затем нейтрализуют аммиаком до pH 7 при массовом отношении 20%-ный раствор фосфорборсодежащего метакрилата ФБМ: аммиак 10:1,3.

Для приготовления наполнителя в лабораторный стакан загружают 1 масс.ч. гранул сшитого полиакриламида POLYSWELL и 10,0 масс.ч. нейтрализованного аммиаком 20%-ного водного раствора фосфорборсодежащего метакрилата ФБМ, перемешивают до получения однородной массы. Затем выдерживают при температуре 23°C в течение 20 минут.

В емкость, содержащую 100,0 масс.ч. эпоксидной диановой смолы и 15 масс.ч. отвердителя - полиэтиленполиамина, вводят предварительно набухший сшитый полиакриламид POLYSWELL, и перемешивают содержимое 10-15 минут до получения однородной массы, затем проводят отверждение композиции в течение 24 часов при комнатной температуре 23°C.

Для проведения сравнительных испытаний было приготовлено 4 варианта композиций (по способу, описанному в примере) и композиция по контрольному примеру, рецептуры которых представлены в табл. 1.

Композиция представляет собой вязкую жидкость бежевого цвета.

С целью определения эффективности разработанных огнезащитных композиций проведены их испытания путем воздействия на образец источника открытого огня. Установка для испытаний собрана на базе лабораторного химического штатива и установлена в хорошо вентилируемом помещении. Образцы для измерений имеют следующие размеры: диаметр - 50 мм, толщина - 5 мм. Подготовленный к испытанию образец закрепляют в штативе строго вертикально. Используют универсальную газовую горелку Бунзена, снабженную насадкой с диаметром отверстия 7 мм. Газовую горелку (используют бытовой газ), находящуюся в горизонтальном положении на расстоянии не менее 200 мм от образца, зажигают и регулируют так, чтобы высота пламени составляла 150-180 мм. Пламя направляют точно в центр закрепленного образца. Подачу воздуха регулируют до тех пор, пока не исчезнет желтый кончик пламени.

Предлагаемые композиции исследовались на горючесть в соответствии с ГОСТ 28157-89 методом оценки скорости горизонтального распространения пламени по поверхности.

Измерения температуры проводятся прибором - пирометр С-300.3 (ГОСТ 28243-96 «Пирометры. Общие технические требования»). Принцип работы пирометра основан на измерении мощности теплового излучения объекта измерения преимущественно в диапазонах инфракрасного излучения и видимого света.

С помощью пирометра регистрируют изменение температуры на необогреваемой поверхности опытного образца с течением времени до момента достижения предельного состояния опытного образца. За предельное состояние материала было принято появление черного пятна на необогреваемой стороне опытного образца - потеря целостности материала.

Были исследованы различные содержания сшитого полиакриламида POLYSWELL, предварительно набухшего в нейтрализованном аммиаком 20%-ном водном растворе ФБО. Результаты исследований приведены в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что предлагаемые композиции проявляют большую огнестойкость и обеспечивают значительное увеличение огнестойкости по сравнению с контрольным примером. Например, время достижения предельного состояния опытных образцов увеличивается в 10 раз. Скорость линейного горения по контрольному примеру составляет 18 мм/мин, а с использованием указанного наполнителя 1,18 мм/мин (состав 3).

Таким образом, введение в композиции на основе эпоксидной смолы в качестве наполнителя, предварительно набухшего в нейтрализованном аммиаком 20%-ном водном растворе фосфорборсодежащего метакрилата, сшитого полиакриламида POLYSWELL позволяет повысить огнестойкость эпоксидных композитов.

Огнестойкая композиция на основе эпоксидной диановой смолы, содержащая отвердитель - полиэтиленполиамин и наполнитель, отличающаяся тем, что композиция в качестве наполнителя содержит сшитый полиакриламид POLYSWELL, предварительно набухший в нейтрализованном аммиаком 20%-ном водном растворе фосфорборсодежащего метакрилата ФБМ при массовом отношении POLYSWELL : нейтрализованный раствор ФБМ, равном 1:10, при следующем соотношении компонентов композиции, масс.ч.:

Эпоксидная диановая смола	100,0
Полиэтиленполиамин	15,0
Указанный наполнитель, предварительно набухший
в нейтрализованном аммиаком
20%-ном водном растворе ФБМ	5,0-20,0