Трудногорючий полимерный композитный материал

Авторы патента:

C09K21/14 - высокомолекулярные материалы

C08K3/016 - Использование неорганических компонентов

C08K2003/2227 - Использование неорганических или низкомолекулярных органических веществ в качестве компонентов для композиций на основе высокомолекулярных соединений (пестициды, гербициды A01N; лекарственные препараты, косметические средства A61K; взрывчатые вещества C06B; краски, чернила, лаки, красители, полировальные составы, клеящие вещества C09; смазочные вещества C10M; моющие средства C11D; химические волокна или нити D01F; средства для обработки текстильных изделий D06)

Владельцы патента RU 2770071:

Общество с ограниченной ответственностью «РОСИЗОЛИТ» (RU)

Изобретение относится к композициям или материалам на основе высокомолекулярных соединений, в частности к стекломинералосодержащим полимерным композициям, применяемым для получения огнестойких конструкций и изделий из полимерных материалов, и может быть использовано, например, в строительстве, электротехнике, транспортном машиностроении. Задачей изобретения является создание трудногорючего полимерного материала с возможностью придания ему произвольной формы при сохранении его стабильных физических свойств. Поставленная задача решается трудногорючим полимерным композитным материалом, представляющим собой трудногорючий пластик, в состав которого входят ненасыщенная полиэфирная смола на ортофталевой основе, гидроксид алюминия в качестве антипирена, гидроксид магния, реологические добавки, пигментная паста, отверждающая система, включающая органический пероксид и ускоритель, а также армирующий наполнитель, представляющий собой нетканый материал из неориентированных стеклянных волокон, расположенных в хаотическом порядке в объеме материала, масс. %: ненасыщенная полиэфирная смола на ортофталевой основе в количестве 20-30, гидроксид алюминия в количестве 40-49, армирующий наполнитель в количестве 16-38, гидроксид магния в количестве 0-3, реологические добавки в количестве 0,2-0,5, пигментная паста в количестве 0,5-0,7, органический пероксид в количестве 0,5-1, ускоритель в количестве 0,3. 2 табл.

Изобретение относится к композициям или материалам на основе высокомолекулярных соединений, в частности, к стекло-минералосодержащим полимерным композициям, применяемым для получения огнестойких конструкций и изделий из полимерных материалов, и может быть использовано, например, в строительстве, электротехнике, транспортном машиностроении.

Известны традиционные слоистые пластики, в которых роль армирующего материала выполняет стеклоткань, уложенная слоями, например, стеклотекстолит ГОСТ 12652-74 (http://docs.cntd.ru/document/gost-12652-74). Однако, эти материалы имеют неоднородную структуру, существенно различающиеся значения физико-механические характеристики в направлениях перпендикулярно и параллельно плоскости укладки слоев.

Известен многослойный комбинированный теплоизоляционный пожарозащитный материал (патент РФ № 2611942, 2017 г.), используемый в текстильной промышленности и содержащий слои тканых и нетканых материалов, отличающийся тем, что тканые и нетканые материалы выполнены из аморфных штапелированных стеклянных волокон и супер-, ультратонких кристаллических керамических волокон. Однако, описанному материалу также не придать произвольную форму ввиду того, что материал получают путем прошивки (без пропитки связующим), поэтому материал не имеет достаточной жесткости.

Известен принятый за ближайший аналог огнестойкий стеклопластик (патент РФ №2015927, 1994 г.), 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. Применение гидроксида алюминия в качестве огнеупорной добавки позволяет описанному изделию снизить свою горючесть и избежать при возгорании выделению коррозионно-активных газов. Однако, такому изделию невозможно придать произвольную форму с обеспечением стабильности физических свойств в независимости от направления воздействия на стеклопластик, а наличие в составе такого стеклопластика галогеносодержащего антипирена ограничивает его широкое применение из-за токсичности газов, выделяемых при горении материала.

Задачей изобретения является создание трудногорючего полимерного материала с возможностью придания ему произвольной формы при сохранении его стабильных физических свойств.

Поставленная задача решается трудногорючим полимерным композитным материалом, представляющем собой трудногорючий пластик, в состав которого входят ненасыщенная полиэфирная смола, гидроксид алюминия в качестве антипирена и армирующий наполнитель, отличающийся тем, что представляет собой нетканый материал из неориентированных стеклянных волокон, расположенных в хаотическом порядке в объеме материала, содержащий отверждающую систему на основе органических пероксидов, масс. %:

Ненасыщенная полиэфирная смола	20-30
Гидроксид алюминия	40-70
Армирующий материал	10-40
Гидроксид магния	<5
Реологические добавки	<1
Ускоритель	0,1-0,5
Пигментная паста	0,1-1
Органический пероксид	0,5-1

Для получения заявленного компаунда были использованы следующие компоненты:

- ненасыщенные полиэфирные смолы с вязкость от 150 до 350 мПа*с, на ортофталевой, изофталевой и дициклопентадиенвой основе (например Камфест 0103RTM, Polipol 3382, Aropol S60INF60);

- гидроксид алюминия дисперсностью Д50=8-20 мкм;

- гидроксид магния Д50=8-20 мкм;

- реологическая добавка BYK560 (производитель BYK Additives & Instruments);

- армирующий материал представляющий нетканый материал из неориентированных стеклянных волокон (CSM 450, одним слоем комбинированного трехслойного стекломата плотностью 450х500х450 г/м)

- пигментные пасты (производитель ООО «Новый Дом»);

- органический пероксид (Butanox производитель AkzoNobel);

- ускоритель (октоат кобальта 1%).

Составы заявленного компаунда для получения трудногорючего пластика приведены в таблице 1:

№	Состав композита, масс. %:
Смола	Гидроксид алюминия	Гидроксид магния	Техническая добавка	Пигментная паста	Ускоритель	Армирующий материал	Органический пероксид
1	20	40	-	0,5	0,7	0,3	40	0,5
2	20	40	5	0,3	0,5	0,3	35	0,5
3	30	50	3	0,2	0,5	0,3	17	0,5
4	30	60	1	-	1	0,5	10	1
5	20	70	-	-	0,7	0,5	10	0,5

Стеклопластик на основе заявленных составов (Таблица 1) отличается трудногорючестью, которая достигается путем введения в композитный материал гидроксида алюминия в качестве антипирена в количестве 40-70 масс %. Приведенная рецептура позволяет применять технологию инжекции с вакуумированием (метод RTM) для изготовления композитных изделий произвольной формы при сохранении высокой электроизоляционной характеристики изделий, обычно получаемых методом горячего прессования SMC и BMC.

Стоит отметить, что рецептуры в Таблице 1 можно использовать для производства композитных изделий без изготовления полуфабрикатов в виде SMC или BMC препрегов в стадии «B», без применения высоких давлений и температур, что, в свою очередь, необходимо для обычной технологии прямого горячего прессования. Например, для изготовления из SMC требуется давление 5-10 МПа и температура 130-160°С., в случае указанных рецептур достаточно давление 0,1-1 МПа при температуре 25-100°С.

Предложенный композиционный материал имеет повышенные электроизоляционные характеристики благодаря свойствам применяемой ненасыщенной полиэфирной смолы вместо эпоксидных смол, а также повышенную огнестойкость, пониженное дымообразование и низкую токсичность за счет применения минерального наполнителя - антипирена (гидроксида алюминия), в отличие от обычно применяемых в материалах данного типа галогенов.

Примененный в композите армирующий наполнитель в виде нетканого материала с хаотическим расположением волокон (например, стекломат) приводит к появлению качественно новых физико-механических свойств материала. Широко варьировать свойства материала позволяет изменение ориентации размера и концентрации волокон. Кроме того, армирование хаотично расположенными волокнами придает материалу анизотропию свойств, что обуславливает стабильные физические свойства в независимости от направления воздействия к плоскости поверхности изделия, что в последствии дает возможно придавать произвольную форму изделию из композитного материала, например, в виде листа, стержня или криволинейной поверхности.

Технический результат заключается в возможности разнообразить виды огнестойких полимерных изделий, придавая им форму в процессе самого производства без потери их физическо-механических свойств.

Данная рецептура и соответствующая технология производства была реализована в промышленном производстве в виде промышленного выпуска композитных изделий по ТУ 22.21.42-010-96763961-2018 «Изделия из полиэфирного трудногорючего стеклопластика. Марка ДЮРОПЛАСТИК.»

Примеры реализации данного изобретения:

Пример 1 (составы1, 2, 3).

Получение композита указанной рецептуры в виде листа электроизоляционного пластика.

Компаунд для изготовления трудногорючего пластика готовят смешением расчетных количеств полиэфирной смолы с технологической добавкой и пигментной пастой, а также введением ускорителя полимеризации в высокоскоростном смесителе при 500-1500 об/мин. Далее в готовую смесь дозируют порционно тонкодисперсный наполнитель согласно рецептура в Таблице 1. Компаунд продолжают совмещать до однородного распределения порошка в объеме смолы.

Компаунд перед заливкой совмещают органической перекисью. Готовая смесь помещается в нагнетательный бак под давлением до 5 бар и заливается в жесткую форму с рабочей частью в форме параллелепипеда 2500х1500х10 мм, с заранее уложенными слоями стекломата (например, CSM 450) плотностью 450 г/м². Количество слоев стекломатериала зависит от толщины изделия.

Пример 2 (составы 4, 5).

Получение композита указанной рецептуры в виде корпусных элементов электрооборудования (например, защитной крышки электрораспределительного шкафа).

Компаунд готовят как в Примере 1 на высокоскоростной смесителе. В полиэфирную смолу вводят ускоритель, а после пигментную пасту. Далее дозируют порошок. Совмещают до однородного распределения. На последнем этапе вводят органическую перекись

Компаунд заливают в жесткую форму сложной трехмерной конфигурации, размерами 500х500х3, с заранее уложенным слоями (количество слоев рассчитывают) комбинированного трехслойного стекломата плотностью 450х500х450 г/м², под давлением до 2 бар, и температурой до 50°C.

Характеристики получаемых изделий приведены в таблице №2

Таблица №2

Показатель	Стандарт	Состав 1	Состав 2	Состав 3	Состав 4	Состав 5	Состав 6
Изделие	-	Лист	Лист	Лист	Крышка электрического ящика	Крышка электрического ящика	Лист
Цвет	-	Белый	Белый	Красный	Синий	Синий	Красный
Воспламеняемость	ГОСТ 28157	ПВ-0	ПВ-0	ПВ-0	ПВ-0	ПВ-0	ПВ-0
Плотность	ГОСТ 15139	1.8	1.7	1,85	1,7	1,8	1,9
Предел прочности при изгибе	ГОСТ 4648	190	140	130	150	130	120
Предел прочности при растяжении	ГОСТ 11262	90	70	70	90	90	80
Предел прочности при сжатии	ГОСТ 4651	250	240	300	250	250	220
Электрическая прочность, перпендикулярно поверхности	ГОСТ 6433.3	12	12	12	10	10	10
Водопоглощение	ГОСТ 4650	0.1%	0.1%	0.15%	0.2%	0.2%	0.25%

Таким образом, по предложенным рецептурам возможно получать трудновоспламеняющиеся материалы с различными характеристиками и заданной криволинейной формы без использования энергоемкого дорогостоящего оборудования, высоких давлений или температур в процессе изготовления композита.

Трудногорючий полимерный композитный материал, предназначенный для изготовления огнестойких конструкций и изделий методом инжекции с вакуумированием, представляющий собой трудногорючий пластик, в состав которого входят ненасыщенная полиэфирная смола на ортофталевой основе, гидроксид алюминия в качестве антипирена, гидроксид магния, реологические добавки, пигментная паста, отверждающая система, включающая органический пероксид и ускоритель, а также армирующий наполнитель, представляющий собой нетканый материал из неориентированных стеклянных волокон, расположенных в хаотическом порядке в объеме материала, масс. %:

Ненасыщенная полиэфирная смола на ортофталевой основе	20-30
Гидроксид алюминия	40-49
Армирующий наполнитель	16-38
Гидроксид магния	0-3
Реологические добавки	0,2-0,5
Пигментная паста	0,5-0,7
Органический пероксид	0,5-1
Ускоритель	0,3

Изобретение относится к способу создания огнезащитного покрытия на поверхности горючих и негорючих материалов. Способ термозащиты пожарных переборок заключается в том, что переборку оснащают по крайней мере с одной стороны многослойным огнезащитным покрытием, отличается тем, что в качестве огнезащитного покрытия используют термоизолирующие плиты, включающие сеть из негорючего материала и порошок из природных минеральных компонентов, объединенные негорючим и не разрушающимся при изгибах и ударах связующим, при этом термоизолирующие плиты, между которыми размещают разделительную негорючую ткань, закрепляют на переборке, а в качестве внешнего покрытия используют жесткий негорючий прокат, покрытый с внешней стороны огнезащитной краской, при этом сеть из негорючего материала выполнена из асбестовых нитей, порошок из природных минеральных компонентов обладает теплоемкостью не менее чем в 5 раз выше, чем теплоемкость листа из жесткого негорючего проката, а теплопроводностью не менее чем в 4 раза ниже, чем у негорючего проката, в качестве жесткого негорючего проката применяют лист из нержавеющей стали.

Теплостойкий плёночный клей // 2760127

Настоящее изобретение относится к теплостойкому пленочному клею. Теплостойкий пленочный клей содержит армирующий наполнитель с нанесенной на него полимерной основой.

Системы эпоксидных смол // 2749320

Изобретение относится к двум вариантам системы эпоксидной смолы для использования в производстве изделий. Система по существу состоит из a) смеси эпоксидной смолы, состоящей по существу из эпоксидной смолы, которая представляет собой ароматическую эпоксидную смолу на основе ароматических соединений, выбранных из группы, состоящей из бисфенола F, бисфенола A, 1,1-бис(4-гидроксифенил)этана, 1,1-дихлор-2,2-бис(4-гидроксифенил)этена, фенольных новолаков, фенольных резолов или их комбинаций, первого отвердителя, выбранного из группы полиариленалкилфосфоната, полиариленарилфосфоната и их комбинаций, необязательной монофункциональной эпоксидной добавки и добавки, выбранной из группы, состоящей из дополнительного соединения фосфора, разбавителя и их комбинаций, и b) второго отвердителя, выбранного из группы, состоящей из соединения, имеющего имидазольную группу, соединения, имеющего конденсированное имидазольное кольцо, амина и их комбинаций.

Ячеистая негорючая эпоксидная композиция // 2747941

Изобретение относится к созданию пористых полимерных композиционных материалов для строительства и предназначено для ремонта и устранения дефектов строительных конструкций. Негорючая эпоксидная композиция содержит смесь фосфазенсодержащей эпоксидной смолы с жидким отвердителем и вспенивающий агент, представляющий из себя смесь алюминиевой пудры и воды.

Композиционный материал с микрокапсулированным огнетушащим веществом // 2745357

Изобретение относится к автономным средствам пожаротушения, не требующим применения автоматизации и участия человека. Композиционный материал содержит следующие компоненты, мас.%: полимерная матрица - нитроцеллюлоза марки коллоксилин с содержанием азота 10,7-12,2% - 20-50; микрокапсулы с ядром из огнетушащего вещества - 50-80; стабилизатор - 1-2; пластификатор - 0-25.

Огнестойкий вязаный материал // 2744425

Огнестойкий вязаный материал, имеющий толщину 0,08 мм или более, согласно методике по стандарту JIS L 1096-A (2010), и состоящий из пряжи, где пряжа содержит: неплавящееся волокно A, обладающее усадкой при высокой температуре, составляющей 3% или менее; и термопластичное волокно B, обладающее величиной LOI, составляющей 25 или более согласно JIS K 7201-2 (2007), и обладающее температурой плавления, более низкой, чем температура воспламенения неплавящегося волокна A; где пряжа обладает разрывным удлинением, превышающим 5%; и где в площади проекции раппорта огнестойкого вязаного материала доля площади, занимаемая неплавящимся волокном A, составляет 10% или более, а доля площади, занимаемая термопластичным волокном B, составляет 5% или более.

Огнезащитный вспучивающийся материал // 2743701

Изобретение относится к огнетеплозащитному материалу, который может использоваться в качестве противопожарных штор. Описан огнезащитный вспучивающийся материал, выполненный в виде ткани с нанесенным на нее полимерным покрытием из поливинилхлоридной композиции, включающей производное фосфорной кислоты и диоктилфталат, при этом композиция дополнительно содержит хлорпарафин, гидроксид алюминия, борат цинка и фосфорборсодержащий олигомер, в качестве производного фосфорной кислоты композиция содержит трихлорпропилфосфат, а в качестве ткани используют керамическую ткань при следующем массовом соотношении компонентов композиции, мас.ч.: поливинилхлорид 10,0, диоктилфталат 5,0, трихлорпропилфосфат 35,0, хлорпарафин 9,0-14,0, гидроксид алюминия 22,0, борат цинка 13,0, фосфорборсодержащий олигомер ФБО 1,0-6,0.

Огнезащитный вспучивающийся материал // 2738367

Изобретение относится к огнетеплозащитному материалу, который может использоваться в качестве противопожарных штор. Предложен огнезащитный вспучивающийся материал, выполненный в виде ткани с нанесенным на нее полимерным покрытием из поливинилхлоридной композиции, включающей производное фосфорной кислоты и диоктилфталат, при этом композиция дополнительно содержит хлорпарафин, гидроксид алюминия, борат цинка и фосфорборсодержащий олигомер, в качестве производного фосфорной кислоты композиция содержит трихлорпропилфосфат, а в качестве ткани используют базальтовую ткань при следующем массовом соотношении компонентов композиции, мас.ч.: поливинилхлорид 10,0, диоктилфталат 5,0, трихлорпропилфосфат 35,0, хлорпарафин 9,0-14,0, гидроксид алюминия 22,0, борат цинка 13,0, фосфорборсодержащий олигомер ФБО 1,0-6,0.

Огнезащитный вспучивающийся материал // 2738116

Изобретение относится к огнетеплозащитному материалу, который может использоваться в качестве противопожарных штор. Предложен огнезащитный вспучивающийся материал, выполненный в виде ткани из стекловолокна с нанесенным на нее полимерным покрытием из поливинилхлоридной композиции, включающей производное фосфорной кислоты и диоктилфталат, при этом композиция дополнительно содержит хлорпарафин, гидроксид алюминия, борат цинка и фосфорборсодержащий олигомер, а в качестве производного фосфорной кислоты композиция содержит трихлорпропилфосфат при следующем массовом соотношении компонентов, мас.ч.: поливинилхлорид 10,0, диоктилфталат 5,0, трихлорпропилфосфат 35,0, хлорпарафин 9,0-14,0, гидроксид алюминия 22,0, борат цинка 13,0, фосфорборсодержащий олигомер ФБО 1,0-6,0.

Огнезащитный вспучивающийся материал // 2738111

Изобретение относится к огнетеплозащитному материалу, который может использоваться в качестве противопожарных штор. Предложен огнезащитный вспучивающийся материал, выполненный в виде полиэфирной ткани с нанесенным на нее полимерным покрытием из поливинилхлоридной композиции, включающей трихлоралкилфосфат и наполнитель, при этом композиция дополнительно содержит хлорпарафин, диоктилфталат и фосфорборсодержащий олигомер, в качестве наполнителя композиция содержит гидроксид алюминия и борат цинка, а в качестве трихлоралкилфосфата - трихлорпропилфосфат при следующем массовом соотношении компонентов, мас.ч.: поливинилхлорид 10,0, диоктилфталат 5,0, трихлорпропилфосфат 35,0, хлорпарафин 9,0-14,0, гидроксид алюминия 22,0, борат цинка 13,0, фосфорборсодержащий олигомер ФБО 1,0-6,0.

Декоративное покрытие, имитирующее природный камень, и способ его получения // 2765443

Изобретение относится к способу получения декоративного покрытия, имитирующего природный камень, применяемым при внутренней и внешней отделке зданий промышленного и гражданского назначения, в строительстве, архитектуре малых форм, дизайне и декоративно прикладном искусстве. Способ получения декоративного покрытия заключается в том, что смешивают стиролакриловую дисперсию 10-23 мас.%, микрокальцит размером фракций от 1 до 100 мк 55-70%, масло 2-5 мас.%, и воду остальное до однородной массы.