СОСТАВ ДЛЯ ОГНЕЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ РЕЗИН
COMPOSITION FOR FIRE-RETARDANT RUBBER COATINGS

Изобретение относится к области получения огнезащитных покрытий на основе полимерного связующего и может найти применение в резинотехнической промышленности.
Известно теплозащитное покрытие, содержащее раствор хлорсульфированного полиэтилена и стеариновой кислоты, гранулы графита, химически окисленного, аммонийные соли, или буру, или борную кислоту, или окись сурьмы, или их смеси, окись магния, окись цинка и дифенилгуанидин (Пат. RU 2210582, C09D 123/34, C09D 5/18; Опубл. 20.08.2003).
Однако данное теплозащитное покрытие не предназначено для огнезащиты резин.
Известен состав для теплозащитных покрытий, который включает внешний слой хлорсульфированного полиэтилена и по крайней мере один слой состава из жидкого натриевого стекла отвердителя - кремнефтористого натрия, наполнителя - шамота, аэросила и стеклянных нитей длиной 5-10 мм, пигмента неорганического и кристаллогидратов. (Пат. RU 2162871, C09D 123/34, C09D 1/02, C09D 5/18; Опубл. 10.02.2001).
Однако указанный состав не обладает необходимой эластичностью и имеет сложный состав.
Известна композиция на основе хлорсульфированного полиэтилена, включающая наполнитель, отвердитель и растворитель, и дополнительно фосфорсодержащий диметакрилат (Пат. RU 2171269, C09D 123/34; Опубл. 27.07.2001).
Однако указанная композиция предназначена для получения твердых покрытий для полов и кровли.
Известен состав для теплозащитных покрытий, содержащий хлорсульфированный полиэтилен, толуол, терморасширяющийся графит, окись цинка, окись магния, стеариновую кислоту, дифенилгуанидин, фосфаты аммония и алюминиевую пасту. (Пат. RU 2186813, C09D 123/34; Опубл. 10.08.2002).
Однако данный состав имеет более сложную рецептуру, что затрудняет его приготовление.
Известен состав для огнезащитных покрытий, включающий хлорсульфированный полиэтилен, толуол, фосфорсодержащее соединение, причем он в качестве фосфорсодержащего соединения содержит фосфорборазотсодежащий олигомер, предварительно полученный в результате взаимодействия бората метилфосфита, эпоксидной смолы ЭД-20 и анилина (Пат. RU 2540645, C09D 123/34; Опубл. 10.02.2015).
Однако данный состав не обеспечивает высокой огнетеплозащиты и адгезии к резине.
Известна теплостойкая клеевая композиция, включающая среднекристаллизующийся хлоропреновый каучук, окись цинка, окись магния, вулканизующую группу, коллоидную кислоту, модификатор адгезии, канифоль, смесь растворителей, которая дополнительно содержит высококристаллизующийся хлоропреновый каучук и бутадиен-нитрильный каучук с поливинилхлоридом БНК-ПВХ (Пат. RU 2492203, C09J 111/00; Опубл. 02.04.2012).
Однако данная клеевая композиция не обеспечивает огнезащитных свойств.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является полимерная композиция для огнезащитного вспенивающегося покрытия, включающая хлорсодержащее связующее - однокомпонентный клей на основе хлоропренового каучука, аммоний фосфорнокислый двузамещенный и вспенивающую добавку - параформ и мочевину (Пат. RU 2103300, C09D 111/00, C09D 5/18; Опубл. 27.01.1998).
Однако данная композиция относится к вспучивающимся составам и не дает улучшенных адгезионных показателей.
Задача: получение состава на основе полихлоропрена для огнезащитного покрытия резин, обладающего повышенной адгезией к резинам.
Техническим результатом является повышение огнезащитных свойств покрытия и его адгезии к резине.
Поставленный технический результат достигается тем, что состав для огнезащитных покрытий резин, включающий связующее на основе хлоропренового каучука и технологическую добавку, при этом в качестве связующего содержит композицию из полихлоропренового каучука наирита НТ, бутилфенолформальдегидной смолы 101К, тиурама, оксида цинка, оксида магния, органического растворителя, представляющего собой смесь равных массовых частей этилацетата и нефраса, а в качестве технологической добавки содержит диспергированное углеродное волокно со средневзвешенной длиной около 200 микрон, при следующем соотношении компонентов, масс. ч.: полихлоропреновый каучук наирит НТ - 100,0, бутилфенолформальдегидная смола 101К - 90,0, тиурам - 2,0, оксид цинка - 5,0, оксид магния - 12,0, указанный органический растворитель - 800,0, указанные углеродные волокна - 5,0-15,0.
Наличие в составе в качестве технологической добавки диспергированных углеродных волокон придает покрытию на основе хлоропренового каучука огнестойкость и повышает его адгезионные свойства и термостойкость. Повышение адгезионной прочности связи с резиной происходит за счет повышения когезионной прочности пленки самого покрытия, т.к. при разрушении адгезионного соединения разрыв может носить когезионный характер (по пленке покрытия). Кроме того, повышение прочности сцепления покрытия с резиной происходит за счет эффекта «механического заклинивания» углеродных волокон в массиве защищаемых вулканизованных резин.
Данный состав позволяет получать покрытия на основе хлоропренового каучука с повышенной огнезащитой и адгезией к вулканизованной резине.
Полихлоропреновый каучук наирит НТ (ТУ-601781-73) является основным пленкообразующим в клеях-растворах.
Бутилфенолформальдегидная смола 101К (ТУ-60004691277193-97).
Вулканизующая группа: оксид цинка (белила цинковые), оксид магния (жженная магнезия ГОСТ 844-79) использовались ранее в клеевых композициях (Кардашов Д.А., Петрова А.В. Полимерные клеи. М.: Химия, 1983), тиурам Д (ТУ 6-14-943-79).
Органический растворитель: смесь равных массовых частей этилацетата (ГОСТ 8981-78) и нефраса (ГОСТ 3840167109-92).
3
Углеродные волокна представляют собой волокнистый материал в виде дисперсного порошка с цветом от темно-серого до черного. Средневзвешенная длина около 200 микрон. Аспектное соотношение порядка 30. Прочность 3.8-4 ГПа. Модуль упругости 230 ГПа. Диаметр 7 микрон. Плотность 1.8 г/см. Фактическая влажность, масс. %, не более - 1,0.
Уменьшение содержания углеродных волокон приводит к снижению огнестойкости и адгезии, а повышение их содержания способствует ухудшению адгезии к вулканизованной резине.
Огнезащитную композицию приготавливают следующим образом.
Вначале приготавливают резиновую смесь (смесь наирита НТ, оксида магния, оксида цинка, тиурама) в резиносмесителе в течение 10 мин, при этом температура смесителя постепенно повышается (по мере ввода компонентов смеси) от 50°С до 85°С. После выгрузки смеси при температуре 105°С осуществляют ее листование в течение 5 мин. Затем разогретая резиновая смесь с частью растворителя (около 0,1 части от общего количества растворителя) загружается в клеемешалку. Остальное количество растворителя вместе с другими ингредиентами композиции, бутилфенолформальдегидной смолой, указанными углеродными волокнами загружаются порциями в клеемешалку по мере набухания резиновой смеси. Общее время смешения составляет 4,5-5 ч, при этом введение измельченного углеродного волокна может быть осуществлено после приготовления композиции на основе остальных компонентов.
Изобретение иллюстрируется следующим примером.
В колбу, содержащую приготовленный известным способом наиритовый клей 88НТ (ТУ-2252-033-45539771-2000), включающий в себя полихлоропреновый каучук наирит НТ, бутилфенолформальдегидную смолу 101К, тиурам, оксид цинка, оксид магния и указанный органический растворитель, вводят диспергированные углеродные волокна и перемешивают содержимое 3-5 минут до получения однородной массы.
Для проведения сравнительных испытаний было приготовлено 3 варианта композиций (по способу, описанному в примере) и композиция по прототипу, рецептуры которых представлены в табл. 1.
Композиция представляет собой жидкость бежевого цвета. Хорошо наносится на поверхность резины.
Заявленные пределы углеродных волокон обусловлены тем, что при увеличении указанных дозировок снижается адгезия к вулканизованной резине, а при уменьшении - снижается адгезия к вулканизованной резине и уменьшается огнезащита.
Были исследованы свойства покрытий при различном содержании указанных углеродных волокон. Сравнительные испытания адгезионных свойств покрытий по всем вариантам заявленной композиции и по примеру к вулканизованной резине на основе хлоропренового каучука (Неопрен АС) и этиленпропиленового каучука (СКЭПТ-40) приведены в табл. 2.
Предлагаемые покрытия исследовались на адгезионную прочность при сдвиге, достигаемую при выдерживании под грузом 2 кг, при комнатной температуре (20°С) в течение 24 часов. Данные представлены в таблице 2, из которой видно, что все покрытия предлагаемого состава по огнезащитным и адгезионным характеристикам превосходят огнезащитное покрытие по прототипу, наилучшие результаты получены при использовании состава композиции 2-3.
Адгезионную прочность при сдвиге определяли на разрывной машине МРС-250 (РТМ 12126-88). Технология склеивания образцов следующая. Одноразовое нанесение приготовленного покрытия на подготовленную поверхность, сушка пленки при комнатной температуре (20°С) в течение 1-2 минут, после чего производилось плотное прижатие склеиваемых поверхностей.
Предлагаемое покрытие обеспечивает значительное увеличение адгезионных свойств к вулканизованной резине по сравнению с контрольным примером.
С целью определения эффективности разработанных огнезащитных составов проведены испытания покрытий путем воздействия на обработанный образец вулканизованной резины источника открытого огня. Установка для испытаний собрана на базе лабораторного химического штатива и установлена в хорошо вентилируемом помещении. Образцы для измерений имеют следующие размеры: длина - 50 мм, ширина - 50 мм, толщина - 1,8-2 мм. Толщина огнезащитного покрытия 1,0 мм. Заявленная толщина покрытия объясняется тем, что при уменьшении толщины покрытия не достигаются необходимые огнезащитные свойства, а увеличение толщины покрытия ведет к возрастанию времени отверждения композиции. Перед измерениями покрытые образцы высушиваются при комнатной температуре не менее 24 часов.
Перед измерениями покрытые образцы высушиваются при комнатной температуре не менее двух суток. 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 вулканизата. Подачу воздуха регулируют до тех пор, пока не исчезнет желтый кончик пламени.
Измерения температуры проводятся прибором - пирометром 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 вулканизата. За предельное состояние материала было принято появление прожога на необогреваемой стороне опытного образца - потеря целостности покрытия.
Полученные результаты приведены в табл. 2.
Исследование стойкости к воздействию огня показывает, что введение в состав в качестве технологической добавки диспергированных углеродных волокон в совокупности с указанным связующим способствует обеспечению высокой огнестойкости покрытия.
Таким образом, огнезащитные покрытия резин, содержащие композицию из полихлоропренового каучука наирита НТ, бутилфенолформальдегидной смолы 101К, тиурама, оксида цинка, оксида магния, органического растворителя, а также технологическую добавку - диспергированные углеродные волокна, обладают высокой огнестойкостью и повышенной адгезией к резинам на основе различных каучуков.