RU2154074C1 - Fireproof polymeric composition - Google Patents
Fireproof polymeric composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2154074C1 RU2154074C1 RU99107376A RU99107376A RU2154074C1 RU 2154074 C1 RU2154074 C1 RU 2154074C1 RU 99107376 A RU99107376 A RU 99107376A RU 99107376 A RU99107376 A RU 99107376A RU 2154074 C1 RU2154074 C1 RU 2154074C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- polyamide
- filler
- carbon
- polymer
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims abstract description 40
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims abstract description 39
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 31
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N silanamine Chemical compound [SiH3]N FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 20
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 claims description 6
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- RYYKJJJTJZKILX-UHFFFAOYSA-M sodium octadecanoate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O RYYKJJJTJZKILX-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 19
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 5
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 4
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000135 prohibitive effect Effects 0.000 description 4
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-YPZZEJLDSA-N carbon-10 atom Chemical compound [10C] OKTJSMMVPCPJKN-YPZZEJLDSA-N 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N aluminum;trihydroxy(trihydroxysilyloxy)silane;hydrate Chemical compound O.[Al].[Al].O[Si](O)(O)O[Si](O)(O)O HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 1
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910052631 glauconite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052621 halloysite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к композициям на основе высокомолекулярных соединений, в частности к полиамидным композициям, применяемым для получения огнестойких полимерных материалов, и может быть использовано в электротехнике, транспортном машиностроении и др. The invention relates to compositions based on macromolecular compounds, in particular to polyamide compositions used to produce flame retardant polymeric materials, and can be used in electrical engineering, transport engineering, etc.
Одной из основных проблем полимерного материаловедения является проблема получения пластмассовых изделий, которые, являясь огнестойкими, сохраняли бы достаточно высокие физико-механические свойства в условиях экстремальных термических нагрузок [Наполнители для полимерных композиционных материалов. Под ред. Г.С.Каца и Д.В.Малевски, М., Химия, 1981, С. 76] [1]. One of the main problems of polymer materials science is the problem of obtaining plastic products, which, being fire resistant, would retain rather high physical and mechanical properties under extreme thermal loads [Fillers for polymer composite materials. Ed. G.S. Katz and D.V. Malevsky, M., Chemistry, 1981, S. 76] [1].
Известна полиамидная композиция с улучшенными механическими и диэлектрическими свойствами для изготовления корпусов электроприборов [Япония, заявка 1-213356, C 08 L 77/00, C 08 K 3/22, опубл. 28.08.89] [2]. Known polyamide composition with improved mechanical and dielectric properties for the manufacture of cases of electrical appliances [Japan, application 1-213356, C 08
Композиция содержит 5-40 (10-20)% полиамида (ПА) и 60-95 (80-90)% антипирена - порошка оксида магния (MgO), в котором фракция частиц со средним диаметром 0,5-70 (2-25) мкм составляет > 90 (> 95)%. Композицию готовят путем тщательного перемешивания расплава полиамида в двухшнековом экструдере при 280oC с антипиреном - порошком оксида магния. Из полученной массы литьем под давлением формируют образцы. Полученный полимерный материал является огнестойким: огнестойкость по VL-94. Скорость распространения пламени V = 0 c; показатель горючести Kг = 0,3.The composition contains 5-40 (10-20)% polyamide (PA) and 60-95 (80-90)% flame retardant - magnesium oxide (MgO) powder, in which the fraction of particles with an average diameter of 0.5-70 (2-25 ) μm is> 90 (> 95)%. The composition is prepared by thoroughly mixing the polyamide melt in a twin-screw extruder at 280 ° C with a flame retardant - magnesium oxide powder. Samples are formed from the resulting mass by injection molding. The resulting polymer material is fire resistant: fire resistance according to VL-94. Flame propagation velocity V = 0 c; the combustibility index K g = 0.3.
Согласно нашим данным полимерный материал на основе композиции [2] характеризуется следующими показателями: ударная вязкость по Изоду (U) равна U = 1,41 кДж/м, деформационная теплостойкость при нагрузке 1,82 МПа (D) D = 64oC. Начало каплепадения материала наблюдается при T = 280oC, т.е. при температуре плавления полиамида.According to our data, the polymer material based on the composition [2] is characterized by the following indicators: Izod impact strength (U) is U = 1.41 kJ / m, deformation heat resistance at a load of 1.82 MPa (D) D = 64 o C. dropping material is observed at T = 280 o C, i.e. at the melting point of polyamide.
Известная композиция с пониженной горючестью [ЧССР, А.с. N 266515, кл. C 08 L 77/00, опубл. 13.07.90] [3] состоит из полиамида, наполнителя-антипирена и добавки. В качестве наполнителя композиция содержит 30-70% полуобожженного гидратированного доломита с размером частиц < 30 мкм, а в качестве добавки - до 5% жирных кислот C12 - C22 и/или их эфиров с многоатомными спиртами.Known composition with reduced flammability [Czechoslovakia, A.S. N 266515, cl. C 08
Композицию получают путем введения в расплав полиамида антипирена и добавки. Из полученной смеси формируют образцы. Полимерный материал, полученный из композиции [3], относится к огнестойким: показатель горючести Kг = 0,25, огнестойкость по VL-94 V = 0 c.The composition is obtained by introducing a flame retardant and additives into the melt of the polyamide. Samples are formed from the resulting mixture. The polymer material obtained from the composition [3], refers to fire resistance: the combustibility index K g = 0.25, fire resistance according to VL-94 V = 0 c.
Как показали наши исследования, физико-механические характеристики и начало каплепадения полимерного материала имеют следующие показатели: U = 1,35 кДж/м; D = 62oC; T = 280oC соответственно.As our studies have shown, the physicomechanical characteristics and the onset of dropping of the polymer material have the following indicators: U = 1.35 kJ / m; D = 62 ° C; T = 280 o C, respectively.
Также известна полиамидная композиция, содержащая 60 - 80% полиамида и в качестве наполнителя - антипирена - 20 - 40% тонко измельченного прокаленного силиката алюминия с размером частиц 0,8 - 1,2 мкм, обработанного 0,5 - 2% аминосилана [США, патент N 4314929, кл. C 08 K 9/06, опубл. 09.02.82] [4] . Also known polyamide composition containing 60 - 80% polyamide and as a filler - flame retardant - 20 - 40% finely ground calcined aluminum silicate with a particle size of 0.8 - 1.2 μm, treated with 0.5 - 2% aminosilane [USA, patent N 4314929, class C 08
Для получения композиции предварительно силикат алюминия аппретируют аминосиланом, а затем вводят в расплав полиамида. Из полученной массы литьем под давлением получают образцы. To obtain a composition, aluminum silicate is preliminarily treated with an aminosilane, and then polyamide is introduced into the melt. Samples are obtained from the resulting mass by injection molding.
Как и предыдущие полимерные изделия [2] и [3], данный полимерный материал [4] характеризуется высокой огнестойкостью: V = 0 с по VL-94 и Kг = 0,15.Like the previous polymer products [2] and [3], this polymer material [4] is characterized by high fire resistance: V = 0 s according to VL-94 and K g = 0.15.
Значения ударной вязкости по Изоду, деформационной теплостойкости и температуры начала каплепадения, согласно нашим данным, достигают величин U = 1,37 кДж/м; D = 66oC; T = 280oC соответственно.The Izod impact strength, heat resistance, and dropping point, according to our data, reach U = 1.37 kJ / m; D = 66 ° C; T = 280 o C, respectively.
Из анализа характеристик полимерного материала на основе известных композиций [2, 3 и 4] следует, что данные полиамидные композиции обеспечивают достаточно высокую огнестойкость изделий. From the analysis of the characteristics of the polymeric material based on the known compositions [2, 3 and 4] it follows that these polyamide compositions provide a sufficiently high fire resistance of the products.
Однако полученные (достаточно) низкие значения ударной вязкости по Изоду (U), деформационной теплостойкости при нагрузке 1,82 МПа (D) и температуры начала каплепадения (T) свидетельствуют о потере полимерным материалом физико-механических свойств при экстремальных термических нагрузках, например пожаре: полимер начинает плавиться, что сопровождается изменением формы изделия и резким уменьшением прочности. However, the obtained (sufficiently) low Izod impact strength (U), heat resistance at a load of 1.82 MPa (D), and dropping point (T) indicate a loss of physical and mechanical properties of the polymer material under extreme thermal loads, such as fire: the polymer begins to melt, which is accompanied by a change in the shape of the product and a sharp decrease in strength.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является (трудногорючая) огнестойкая полимерная композиция [США, патент N 4879332, кл. C 08 R 3/12, C 08 L 101/00, опубл. 07.11.89] [5]. Безгалогенная трудногорючая композиция содержит 70-30 г термопласта с ИР 0,2-10 г/мин (полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП), полиамид (ПА-6) и др.); а в качестве наполнителя - антипирена композиция содержит 30 - 70 г гидроксида магния со средним размером частиц 0,6 - 0,008 мкм и 0,5 - 15 г синтетического силиката, содержащего 40 - 70% SiO2, 10-45% смеси MgO и CaO.Closest to the invention in technical essence and the achieved result is a (slow-burning) fire-resistant polymer composition [USA, patent N 4879332, class. C 08
Композицию готовят следующим образом. Предварительно получают силикат путем термообработки под давлением (в автоклаве) смеси силикатов кремния, магния и кальция. Полученный продукт после охлаждения дробят и размалывают до получения частиц с размером не более 20 мкм, затем смешивают с порошком гидроксида магния. Полученную смесь антипирена вводят в расплав термопласта. Из полученной композиции методом литья под давлением готовят полимерные изделия. Полимерный материал, полученный нами на основе термопласта, - полиамида ПА-6, характеризуется высокой огнестойкостью: V = 0 c по VL-94 и Kг = 0,15, что подтверждается и данными, изложенными в [5]. Дополнительно были определены также основополагающие характеристики материала, как ударная вязкость по Изоду, деформационная теплостойкость и температура начала каплепадения, значения которых составляют: U = 154 кДж/м; D = 78oC; T = 280oC соответственно.The composition is prepared as follows. Preliminarily, silicate is obtained by heat treatment under pressure (in an autoclave) of a mixture of silicates of silicon, magnesium and calcium. After cooling, the obtained product is crushed and ground to obtain particles with a size of not more than 20 μm, then mixed with magnesium hydroxide powder. The resulting flame retardant mixture is introduced into the thermoplastic melt. Polymer products are prepared from the resulting composition by injection molding. The polymer material obtained on the basis of thermoplastic, polyamide PA-6, is characterized by high fire resistance: V = 0 s according to VL-94 and K g = 0.15, which is also confirmed by the data set forth in [5]. Additionally, fundamental characteristics of the material were also determined, such as Izod impact strength, deformation resistance, and dropping point, the values of which are: U = 154 kJ / m; D = 78 ° C; T = 280 o C, respectively.
Основным недостатком огнестойкой композиции [5] является невысокое качество полимерных изделий на ее основе в основном за счет низких значении физико-механических характеристик. Полимерные изделия не выдерживают экстремальных термических нагрузок: при температуре выше 280oC плавятся, теряют форму, прочность.The main disadvantage of the fire-resistant composition [5] is the low quality of polymer products based on it, mainly due to the low value of physical and mechanical characteristics. Polymer products do not withstand extreme thermal loads: at a temperature above 280 o C they melt, lose their shape, strength.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать огнестойкую полиамидную композицию путем использования наполнителя - антипирена рационального состава с учетом термофизических характеристик компонентов наполнителя, что обеспечило бы повышение качества материала на основе предложенной полиамидной композиции за счет исключения каплепадения, повышения ударной вязкости и деформационной теплостойкости в условиях длительных термических нагрузок при одновременном достижении неизменно высокой огнестойкости. The basis of the invention is the task to improve the fire-resistant polyamide composition by using a filler — a flame retardant of rational composition, taking into account the thermophysical characteristics of the filler components, which would improve the quality of the material based on the proposed polyamide composition by eliminating dropping, increasing toughness and deformation heat resistance under long-term thermal loads while achieving consistently high fire resistance.
Для решения поставленной задачи предложена полимерная композиция на основе полиамида, включающая наполнитель, которая согласно изобретению дополнительно содержит добавку, а в качестве наполнителя - углерод-алюмосиликатный материал, и компоненты берут в следующем соотношении (в мас.%):
Углерод-алюмосиликатный материал - 10 - 50
Добавка - 0,1 - 5,0
Полиамид - Остальное
Причем углерод-алюмосиликатный материал содержит природный углерод и алюмосиликат при следующем соотношении компонентов (в мас.%):
Природный углерод - 10 - 20
Алюмосиликат - 80 - 90
Известно, что традиционно используемые в огнестойких полимерных композициях наполнители-антипирены являются материалами, которые имеют высокий процент потери массы в пределах температуры деструкции полимерной матрицы. Это не влияет на теплофизические и термические свойства самого полимера, т. е. свойства полимерной композиции определяются указанными характеристиками полимера.To solve this problem, a polyamide-based polymer composition is proposed, including a filler, which according to the invention additionally contains an additive, and carbon-aluminosilicate material as a filler, and the components are taken in the following ratio (in wt.%):
Carbon aluminosilicate material - 10 - 50
Additive - 0.1 - 5.0
Polyamide - Else
Moreover, the carbon-aluminosilicate material contains natural carbon and aluminosilicate in the following ratio of components (in wt.%):
Natural carbon - 10 - 20
Aluminosilicate - 80 - 90
It is known that the filler-flame retardants traditionally used in flame-retardant polymer compositions are materials that have a high percentage of weight loss within the degradation temperature of the polymer matrix. This does not affect the thermophysical and thermal properties of the polymer itself, i.e., the properties of the polymer composition are determined by the indicated characteristics of the polymer.
Наличие в заявляемой полимерной композиции наполнителя-антипирена в виде углерод-алюмосиликатного материала обеспечивает, как мы полагаем, устранение трековости теплопереноса по массе композиции, что приводит к повышению эффекта коксования органической части композиции и связыванию основной части полимерной матрицы на поверхности заявляемого наполнителя. И, следовательно, полученная полимерная композиция приобретает свойства термической устойчивости наполнителя. Выявленный нами эффект является новым, нетрадиционным, с помощью которого эффективно решается задача повышения качества изделий на основе огнестойкой полимерной композиции: полимерный материал огнестойкий (V = 0 c по VL-94; Kг = 0,03 - 0,1); обладает высокими физико-механическими свойствами (ударная вязкость по Изоду равна U = 1,57 - 1,70 кДж/м; деформационная теплостойкость при нагрузке 1,82 МПа D больше 100oC) и характеризуется отсутствием каплепадения, вплоть до полного разрушения образца.The presence in the inventive polymer composition of a filler-flame retardant in the form of a carbon-aluminosilicate material ensures, as we believe, the elimination of heat transfer tracking by weight of the composition, which leads to an increase in the coking effect of the organic part of the composition and the binding of the main part of the polymer matrix on the surface of the claimed filler. And, therefore, the resulting polymer composition acquires the properties of thermal stability of the filler. The effect revealed by us is new, non-traditional, with the help of which the task of improving the quality of products based on a flame-retardant polymer composition is effectively solved: flame-retardant polymer material (V = 0 s according to VL-94; K g = 0.03 - 0.1); possesses high physical and mechanical properties (Izod impact strength is equal to U = 1.57 - 1.70 kJ / m; deformation heat resistance at a load of 1.82 MPa D more than 100 o C) and is characterized by the absence of dropping, up to the complete destruction of the sample.
Для получения полимерной композиции предварительно готовят наполнитель - углерод-алюмосиликатный материал. В смеситель помещают алюмосиликат с размером частиц не более 40 мкм и природный углерод с размером частиц не более 5 мкм. В качестве алюмосиликата берут каолин [ГОСТ 19609.0-89] или глауконит [ТУ-21-25-194-86] , или галлуазит [ТУ-21-25-194-86], а в качестве природного углерода - коллоидный графит [ОСТ 6-08-431-75] или шунгит [ОСТ 6-08-431-75]. Смешивание указанных компонентов проводят в течение 10 - 20 мин. To obtain a polymer composition, a filler, a carbon-aluminosilicate material, is preliminarily prepared. Aluminosilicate with a particle size of not more than 40 microns and natural carbon with a particle size of not more than 5 microns are placed in the mixer. As aluminosilicate, kaolin [GOST 19609.0-89] or glauconite [TU-21-25-194-86] or halloysite [TU-21-25-194-86] are taken, and colloidal graphite [OST 6 as natural carbon] -08-431-75] or shungite [OST 6-08-431-75]. The mixing of these components is carried out for 10 to 20 minutes
Алюмосиликат и природный графит берут в количествах, обеспечивающих заявляемое соотношение компонентов в наполнителе (мас.%):
Природный углерод - 10 - 20
Алюмосиликат - 80 - 90
В приготовленный таким образом наполнитель вводят добавку, в которой используют натриевую соль стеариновой кислоты (ГОСТ 5821-89] или аминосилан [ТУ-38-103211- 89], перемешивают в течение времени, обеспечивающего получение однородного порошка; затем в двухшнековом экструдере тщательно перемешивают полученный порошок наполнителя и добавки с расплавом полиамида - ПА-6 [ТУ-6-05-964-89]; ПА-6/12 [ТУ-6-05-1011-89]; ПА-66/6 [ТУ-6-05-408-89]. Добавку можно вводить непосредственно в экструдер при подаче в расплав полиамида порошка наполнителя. Расчетное количество компонентов обеспечивает заявляемый состав композиции (мас.%):
Наполнитель - 10 - 50
Добавка - 0,1 - 5,0
Полиамид - Остальное
Из полученной композиции методом литья под давлением формируют полимерные изделия - пластины.Aluminosilicate and natural graphite are taken in amounts that provide the claimed ratio of components in the filler (wt.%):
Natural carbon - 10 - 20
Aluminosilicate - 80 - 90
An additive is added to the filler prepared in this way, in which the sodium salt of stearic acid (GOST 5821-89] or aminosilane [TU-38-103211- 89] is used, mixed for a time to obtain a homogeneous powder; then, the obtained mixture is thoroughly mixed in a twin-screw extruder filler powder and additives with polyamide melt - PA-6 [TU-6-05-964-89]; PA-6/12 [TU-6-05-1011-89]; PA-66/6 [TU-6- 05-408-89]. The additive can be introduced directly into the extruder when filler powder is fed into the polyamide melt. espechivaet claimed the composition (wt.%):
Filler - 10 - 50
Additive - 0.1 - 5.0
Polyamide - Else
From the obtained composition by injection molding form polymer products - plates.
Основные показатели качества полимерного материала:
- физико-химические характеристики:
- огнестойкость; это свойство характеризуется двумя показателями:
- коэффициент горючести, Kг [ГОСТ 12.1.044-84]
- скорость распространения пламени V, c по VL-94 [ASTM D2115]
- температура начала каплепадения T, oC [ГОСТ 12.1.044-89]
- физико-механические характеристики:
- ударная вязкость по Изоду [U], кДж/м [ГОСТ 11529-86]
- деформационная теплостойкость [D], oC [ASTM D 256; ASTM D 2115].The main indicators of the quality of the polymer material:
- physico-chemical characteristics:
- fire resistance; This property is characterized by two indicators:
- flammability coefficient, K g [GOST 12.1.044-84]
- flame propagation speed V, c according to VL-94 [ASTM D2115]
- dropping point temperature T, o C [GOST 12.1.044-89]
- physical and mechanical characteristics:
- Izod impact strength [U], kJ / m [GOST 11529-86]
- deformation heat resistance [D], o C [ASTM D 256; ASTM D 2115].
Пример реализации по изобретению
Для получения наполнителя - углерод-алюмосиликатного материала в миксер загружают 20 г каолина с размером частиц не более 40 мкм и 5 г коллоидного графита с размером частиц не более 5 мкм, смесь перемешивают в течение 15 мин. Получен наполнитель следующего состава (мас.%):
Коллоидный графит - 20
Каолин - 80
В экструдер помещают 74 г полиамида (ПА-6), расплавляют при температуре 280oC и вводят 25 г полученного наполнителя и 1 г натриевой соли стеариновой кислоты. Компоненты перемешивают до получения гомогенной массы. Полученная полиамидная композиция соответствует составу (мас.%):
Углерод-алюмосиликатный материал - 25
Добавка - 1
Полиамид - 74
Из данной композиции методом литья под давлением формируют пластины, основные характеристики полимерного материала отражены в таблице 1, пример 2.An example implementation of the invention
To obtain a filler, a carbon-aluminosilicate material, 20 g of kaolin with a particle size of not more than 40 μm and 5 g of colloidal graphite with a particle size of not more than 5 μm are loaded into the mixer, the mixture is stirred for 15 minutes. Received the filler of the following composition (wt.%):
Colloidal Graphite - 20
Kaolin - 80
74 g of polyamide (PA-6) are placed in an extruder, melted at a temperature of 280 ° C. and 25 g of the obtained filler and 1 g of stearic acid sodium salt are introduced. The components are mixed until a homogeneous mass is obtained. The resulting polyamide composition corresponds to the composition (wt.%):
Carbon aluminosilicate material - 25
Additive - 1
Polyamide - 74
From this composition, plates are formed by injection molding, the main characteristics of the polymer material are shown in table 1, example 2.
Получен огнестойкий полимерный материал (V = 0 с по VL- 94 и Kг = 0,05) с высокими физико-механическими свойствами (U = 1,65 кДж/м; D > 100oC), у которого отсутствует каплепадение.A flame-retardant polymer material was obtained (V = 0 s according to VL-94 and K g = 0.05) with high physical and mechanical properties (U = 1.65 kJ / m; D> 100 o C), which does not drop.
В таблице 1 отражены составы полимерной композиции, полученные с использованием полиамида и добавки, имеющими различную природу, и содержащие наполнитель - углерод-алюмосиликатный материал, количество которых находится как в заявляемом диапазоне, так и за его пределами. Table 1 shows the compositions of the polymer composition obtained using polyamide and additives of different nature and containing a filler - carbon-aluminosilicate material, the amount of which is both in the claimed range and beyond.
Установлено, что количественный и качественный состав полимерной композиции выбран из условий, обеспечивающих высокое качество изделий на ее основе: изделие обладает высокими значениями огнесойкости и физико-механических показателей, характеризуется отсутствием каплепадения (таблица 1, примеры 1-13). It was found that the quantitative and qualitative composition of the polymer composition is selected from conditions that ensure high quality products based on it: the product has high values of fire resistance and physical and mechanical properties, characterized by the absence of dropping (table 1, examples 1-13).
При запредельном снижении содержания наполнителя и добавки, возможном при запредельном повышении содержания полиамида в композиции, т.е. когда углерод-алюмосиликатного наполнителя недостаточно для структурирования всей массы полимера, такой состав композиции не обеспечивает высокое качество получаемых полимерных изделий: снижаются огнестойкость (V = 3 с; Kг = 0,17) и физико-механические показатели (U = 1,51 кДж/м, D = 77oC).With a prohibitive decrease in the content of filler and additive, possible with a prohibitive increase in the content of polyamide in the composition, i.e. when the carbon-aluminosilicate filler is not enough to structure the entire mass of the polymer, this composition does not provide high quality polymer products: fire resistance (V = 3 s; K g = 0.17) and physical and mechanical properties (U = 1.51 kJ / m, D = 77 ° C).
Это приводит к деформации изделий и проявлению эффекта каплепадения уже при температуре плавления полиамида (T = 280oC) (таблица 1, пример 14).This leads to deformation of the products and the manifestation of the dropping effect even at the melting temperature of the polyamide (T = 280 o C) (table 1, example 14).
При запредельном повышении содержания наполнителя и добавки, возможном при запредельном снижении содержания полиамида в композиции, невозможно осуществить гомогенизацию порошкообразных компонентов с расплавом полиамида в экструдере, что и обуславливает затем снижение качества полиамидных изделий на основе такой композиции: все показатели ухудшаются и достигают практически уровня известного технического решения (таблица 1, пример 15). With a prohibitive increase in the content of filler and additive, possible with a prohibitive decrease in the content of polyamide in the composition, it is impossible to homogenize the powdered components with the polyamide melt in the extruder, which then leads to a decrease in the quality of polyamide products based on such a composition: all indicators worsen and reach almost the level of the known technical solutions (table 1, example 15).
Использование в полиамидной композиции в качестве наполнителя углерод-алюмосиликатного материала заявляемого состава, придает композиции термофизические свойства, обеспечивающие получение огнестойких полимерных изделий с высокими физико-механическими характеристиками и отсутствием каплепадения (таблица 2, примеры 1-8). The use of the claimed composition in the polyamide composition as a filler of the carbon-aluminosilicate material gives the composition thermophysical properties that provide flame retardant polymer products with high physical and mechanical characteristics and the absence of dropping (table 2, examples 1-8).
В условиях повышенного содержания в наполнителе алюмосиликата (каолин) (таблица 2, пример 9) или природного углерода (коллоидный графит) (таблица 2, пример 10) использование таких составов в полимерной композиции приводит к изменению коэффициента трековости теплопереноса по массе композиции, что обуславливает снижение качества полномерных изделий до уровня прототипа. Under conditions of increased content in the filler of aluminosilicate (kaolin) (table 2, example 9) or natural carbon (colloidal graphite) (table 2, example 10), the use of such compositions in the polymer composition leads to a change in the heat transfer coefficient of heat transfer by weight of the composition, which leads to a decrease the quality of full-sized products to the level of the prototype.
Преимущества предложенной огнестойкой полимерной композиции по сравнению с известной состоят в следующем:
количественный и качественный состав предложенной композиции, с учетом заявляемого состава наполнителя, обеспечивает получение огнестойких полимерных изделий с высокими физико-механическими свойствами:
- скорость распространения пламени V = 0 с по VL-94;
- коэффициент горючести Kг = 0,03 - 0,1;
- ударная вязкость по Изоду U = 1,57 - 1,70 кДж/м;
- деформационная теплостойкость при нагрузке 1,82 МПа D > 100oC;
- отсутствует каплепадение вплоть до разрушения образца.The advantages of the proposed flame retardant polymer composition in comparison with the known are as follows:
the quantitative and qualitative composition of the proposed composition, taking into account the claimed composition of the filler, provides flame retardant polymer products with high physical and mechanical properties:
- flame propagation velocity V = 0 s according to VL-94;
- flammability coefficient K g = 0.03 - 0.1;
- Izod impact strength U = 1.57 - 1.70 kJ / m;
- deformation heat resistance at a load of 1.82 MPa D> 100 o C;
- there is no dropping down to the destruction of the sample.
Полученные значения физико-химических и физико-механических свойств полимерных изделий на основе предложенной композиции свидетельствуют о сохранении физико-химических и физико-механических свойств изделиями в экстремальных условиях, например при пожаре. The obtained values of the physicochemical and physico-mechanical properties of polymer products based on the proposed composition indicate the preservation of physico-chemical and physico-mechanical properties of products in extreme conditions, for example, in case of fire.
Достоинством предложенной композиции является снижение себестоимости получаемых полимерных изделий, экономия энергоресурсов и улучшение экологической ситуации в производстве. The advantage of the proposed composition is to reduce the cost of polymer products obtained, save energy and improve the environmental situation in production.
Claims (1)
Углерод-алюмосиликатный материал - 10 - 50
Добавка - 0,1 - 5,0
Полиамид - ОстальноеFire-resistant polymer composition comprising a polyamide and a filler based on silicate material, characterized in that it contains carbon-aluminosilicate material as a filler, which is a mixture of natural carbon and aluminosilicate, taken in a ratio of 10: 90 to 20: 80, respectively, and additionally contains as an additive the sodium salt of stearic acid or aminosilane in the following ratio, wt.%:
Carbon aluminosilicate material - 10 - 50
Additive - 0.1 - 5.0
Polyamide - Else
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA98041808 | 1998-04-09 | ||
| UA98041808 | 1998-04-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2154074C1 true RU2154074C1 (en) | 2000-08-10 |
Family
ID=21689258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99107376A RU2154074C1 (en) | 1998-04-09 | 1999-04-07 | Fireproof polymeric composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2154074C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2335516C1 (en) * | 2007-02-19 | 2008-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" | Thermoelastic polymer composition for articles and method of its obtaining |
| RU2346017C1 (en) * | 2004-10-29 | 2009-02-10 | Сэнт-Гобэн Керамикс Энд Пластикс, Инк. | Fire-resistant composite material (versions) and method of obtaining it |
| RU2394868C1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") | Thermostabilising one-time use material |
| RU2402588C2 (en) * | 2008-10-06 | 2010-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") | Thermostabilising one-time use material |
| RU2533137C1 (en) * | 2013-03-27 | 2014-11-20 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Биохимической Физики Им. Н.М. Эмануэля Российской Академии Наук (Ибхф Ран) | Olefin-based polymer composition, characterised by reduced combustibility |
| RU2540338C2 (en) * | 2009-09-14 | 2015-02-10 | Мицубиси Гэс Кемикал Компани, Инк. | Composition of fire-resistant polyamide resin |
| RU2637955C1 (en) * | 2016-12-20 | 2017-12-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Fluorine-containing polyamide composition with reduced combustibility |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2499581A1 (en) * | 1981-02-11 | 1982-08-13 | Du Pont | ALUMINUM SILICATE-REINFORCED POLYAMIDE COMPOSITION, PROCESS FOR PREPARING THE SAME, AND MOLDING METHOD USING THE SAME |
| US4879332A (en) * | 1986-08-09 | 1989-11-07 | Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co. Ltd. | Halogen-free flame resisting synthetic resin composition |
| RU2063406C1 (en) * | 1993-02-24 | 1996-07-10 | Акционерное общество открытого типа Научно-исследовательский институт пластических масс им.Г.С.Петрова с опытным московским заводом пластмасс | Polyamide composition |
-
1999
- 1999-04-07 RU RU99107376A patent/RU2154074C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2499581A1 (en) * | 1981-02-11 | 1982-08-13 | Du Pont | ALUMINUM SILICATE-REINFORCED POLYAMIDE COMPOSITION, PROCESS FOR PREPARING THE SAME, AND MOLDING METHOD USING THE SAME |
| US4879332A (en) * | 1986-08-09 | 1989-11-07 | Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co. Ltd. | Halogen-free flame resisting synthetic resin composition |
| RU2063406C1 (en) * | 1993-02-24 | 1996-07-10 | Акционерное общество открытого типа Научно-исследовательский институт пластических масс им.Г.С.Петрова с опытным московским заводом пластмасс | Polyamide composition |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2346017C1 (en) * | 2004-10-29 | 2009-02-10 | Сэнт-Гобэн Керамикс Энд Пластикс, Инк. | Fire-resistant composite material (versions) and method of obtaining it |
| RU2335516C1 (en) * | 2007-02-19 | 2008-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" | Thermoelastic polymer composition for articles and method of its obtaining |
| RU2402588C2 (en) * | 2008-10-06 | 2010-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") | Thermostabilising one-time use material |
| RU2394868C1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") | Thermostabilising one-time use material |
| RU2540338C2 (en) * | 2009-09-14 | 2015-02-10 | Мицубиси Гэс Кемикал Компани, Инк. | Composition of fire-resistant polyamide resin |
| RU2533137C1 (en) * | 2013-03-27 | 2014-11-20 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Биохимической Физики Им. Н.М. Эмануэля Российской Академии Наук (Ибхф Ран) | Olefin-based polymer composition, characterised by reduced combustibility |
| RU2637955C1 (en) * | 2016-12-20 | 2017-12-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Fluorine-containing polyamide composition with reduced combustibility |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8202450B2 (en) | Flame retardant thermoplastic resin composition | |
| Kim et al. | Effects of wool fibres, ammonium polyphosphate and polymer viscosity on the flammability and mechanical performance of PP/wool composites | |
| Arjmandi et al. | Effects of ammonium polyphosphate content on mechanical, thermal and flammability properties of kenaf/polypropylene and rice husk/polypropylene composites | |
| Elsabbagh et al. | Towards selection chart of flame retardants for natural fibre reinforced polypropylene composites | |
| CN101659779B (en) | Halogen-free flame-retardant ABS resin and preparation method thereof | |
| Cavdar et al. | Ammonium zeolite and ammonium phosphate applied as fire retardants for microcrystalline cellulose filled thermoplastic composites | |
| CN112250935A (en) | High-flame-retardant-grade low-smoke halogen-free material and preparation method and application thereof | |
| Albite-Ortega et al. | Influence of keratin and DNA coating on fire retardant magnesium hydroxide dispersion and flammability characteristics of PE/EVA blends | |
| CN110054807B (en) | Phosphorus-nitrogen halogen-free flame retardant composition using inorganic metal phosphite to improve thermal stability and its application | |
| CN100467530C (en) | Environment-friendly flame-retardant ABS special material and preparation method thereof | |
| EP2118187B1 (en) | Polylactide-based compositions | |
| WO2003082965A1 (en) | Flame retardant polymer compositions comprising a particulate clay mineral | |
| CN110964259B (en) | Efficient halogen-free flame-retardant master batch with polypropylene carrier and preparation method thereof | |
| CN102863691A (en) | Polypropylene composite material and preparation method thereof | |
| RU2154074C1 (en) | Fireproof polymeric composition | |
| JPH08239516A (en) | Cold-resistant halogen-free flame-retardant polyolefin resin composition | |
| Avci et al. | The effects of various boron compounds on the thermal, microstructural and mechanical properties of PLA biocomposites | |
| CN108034126A (en) | Non halogen flame retardant polyolefin composite and preparation method thereof | |
| US6162851A (en) | Flame retardant polyolefins for molding applications | |
| CN101864137B (en) | High-impact-resistance anti-smoldering polystyrene resin composition and preparation method thereof | |
| JP2796836B2 (en) | Flame retardant resin composition | |
| CN104250433A (en) | Flame retardant and toughening agent for PBT and high strength flame retardant PBT material prepared from the same | |
| CN115975296A (en) | A kind of halogen-free flame-retardant polyolefin composition and preparation method thereof | |
| CN116023744A (en) | A kind of halogen-free flame-retardant polyolefin composition and preparation method thereof | |
| CN103254506B (en) | A kind of polypropylene composition for outdoor communication cabinet of improvement |