Патент на изобретение №2350642

(54) ОГНЕСТОЙКИЙ МАТЕРИАЛ

(57) Реферат:

Изобретение относится к конструкционным композиционным материалам на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), используемым для промышленного производства огнестойких изделий широкого назначения методом прессования. Огнестойкий материал содержит сверхвысокомолекулярный полиэтилен, взятый в порошкообразном виде с размером частиц порошка 20-50 мкм и с молекулярной массой от 1,0 до 25,0 млн, и полифосфат аммония с размером частиц порошка не более 10 мкм и степенью полимеризации не менее 1200. При этом материал создан путем сухого перемешивания смеси взятых в порошкообразном виде СВМПЭ и полифосфата аммония при следующем соотношении компонентов, мас.%: сверхвысокомолекулярный полиэтилен – 80, полифосфат аммония – 20. Полученный огнестойкий материал характеризуется категорией огнестойкости ПВ-0 и обеспечивает уменьшение степени горючести конструкционным композиционным материалам. 1 табл.

Изобретение относится к конструкционным композиционным материалам на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), используемым для промышленного производства огнестойких изделий широкого назначения методом прессования.

Известен полимерный материал с пониженной горючестью, используемый для изготовления деталей теле-, радио- и светотехники и изделий электротехнического назначения и включающий в себя гексабромциклогексан – 4,0-12,0%; трехокись сурьмы 2,0-6,0%; термостабилизатор 1,7-3,5%, остальное полипропилен (патент РФ №2079521, публикация 1997 г.).

Формование изделий из известного материала затруднено из-за большого содержания наполнителя.

Известен состав для теплозащитных покрытий, включающий фосфаты аммония (степень полимеризации менее 10), хлорсульфированный полиэтилен, толуол, терморасширяющийся графит, окись цинка, окись магния, стеариновую кислоту и дифенилгуанидин (патент РФ №2186813, публикация 2002 г.), причем хлорсульфированный полиэтилен и толуол приготавливаются в виде раствора, что непригодно для переработки порошкообразного СВМПЭ.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание огнестойкого материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена с категорией огнестойкости ПВ-0.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.

Огнестойкий материал содержит в качестве компонентов матрицы сверхвысокомолекулярный полиэтилен и полифосфат аммония, при этом матрица создана путем сухого перемешивания смеси взятых в порошкообразном виде сверхвысокомолекулярного полиэтилена с размером частиц порошка 20-50 мкм и с молекулярной массой от 1,0 до 25,0 млн и полифосфата аммония с размером частиц порошка не более 10 мкм и степенью полимеризации не менее 1200, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

сверхвысокомолекулярный полиэтилен – 80

полифосфат аммония – 20.

Огнестойкий композиционный материал получается методом сухого перемешивания компонент в порошкообразном виде на трехлопастном смесителе, при скорости перемешивания не менее 2400 об/мин. Время перемешивания 10-15 мин.

Пример.

Огнестойкость материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) в зависимости от степени полимеризации полифосфата аммония оценивалась по ГОСТ 28157-89. Для этого в порошкообразном виде приготавливались смеси СВМПЭ с массой 7,3 млн (известно, что свойства сверхмолекулярного полиэтилена с молекулярной массой в пределах от 1,0 до 25,0 млн (промышленные марки) одинаковы; поэтому выбранное Заявителем значение в 7,3 млн обладает теми же свойствами), (ф.Ticona) с 5% соответствующей добавки. Из этих смесей были приготовлены стержни длинной 130 мм, диаметром 8 мм, которые и вносились затем вертикально в открытое пламя. В таблице приведены характеристики горения и огнестойкости сырья СВМПЭ, там же приведены категории огнестойкости (по ГОСТ 28157-89).

Таблица. Характеристики горения и категории огнестойкости (по ГОСТ 28157-89) образцов СВМПЭ с использованием огнестойких добавок типа полифосфат аммония разной степени полимеризации.

Наиболее высокая степень полимеризации для полифосфата аммония, которая была получена: n=1200.

Из таблицы также видно, что для достижения необходимой степени перемешивания порошкообразных компонент рассматриваемых смесей размеры частиц полифосфата аммония должны быть не более 10 мкм, в то время как у частиц СВМПЭ (независимо от его молекулярной массы) не более 20-50 мкм.

С другой стороны, с увеличением n – степени полимеризации полифосфата аммония от 14 до 1200 – содержание Р205 (а следовательно, и фосфора в частице, контактирующей с частицей СВМПЭ) растет от 45-50 до 72,5 (%; мол.), а это характеризует эффективность частиц материала, что и выражается в уменьшении степени горючести всей смеси.

Полученные результаты показывают, что образцы СВМПЭ без добавок воспламеняются в пламени и горят коптящим пламенем, образуя горящие падающие капли. Введение в СВМПЭ рассмотренных добавок полифосфата аммония уменьшают степень горючести – нет горящих капель материала и нет копоти. Однако категория огнестойкости ПВ-0 (по ГОСТ 28157-89) была получена только в случае, если полифосфат аммония имел степень полимеризации не менее 1200.

Формула изобретения

Огнестойкий материал, содержащий в качестве компонентов полиэтилен и фосфат аммония, отличающийся тем, что в качестве полиэтилена материал содержит сверхвысокомолекулярный полиэтилен, взятый в порошкообразном виде с размером частиц порошка 20-50 мкм и с молекулярной массой от 1,0 млн до 25,0 млн, а в качестве фосфата аммония материал содержит полифосфат аммония с размером частиц порошка не более 10 мкм и степенью полимеризации не менее 1200, при этом материал создан путем сухого перемешивания смеси взятых в порошкообразном виде сверхвысокомолекулярного полиэтилена и полифосфата аммония при следующем соотношении компонентов, мас.%: