ОГНЕСТОЙКАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ
FIRE-RESISTANT RUBBER MIXTURE

Изобретение относится к области химии, в частности, к резиновым кремнийорганическим смесям повышенной огнестойкости, и может применяться для изготовления огнестойких полимерных оболочек высоковольтных электротехнических изделий.
7
Известна резиновая смесь на основе высокомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука, взятого в количестве 70-80 мас.ч., дополнительно в качестве полимерной основы содержит низкомолекулярный метилвинилсилоксановый каучук в количестве 20-30 мас.ч., включает пылевидный кварц 170-200 мас.ч., аэросил 40-50 мас.ч., антиструктурирующий агент - α,ω-дигидроксидиметилсилоксан 8-10 мас.ч., органическую перекись 1,5-2,0 мас.ч. (Патент RU №2224774 С1. Резиновая смесь на основе высокомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука. - МПК: C08L 19/00, C08L 83/04, С08К 13/02, С08К 3:36, С08К 5:14. - 27.02.2004). Основным недостатком известных вулканизатов резиновой смеси является низкая огнестойкость.
7
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является композиционный материал на основе резиновой смеси, содержащей в качестве полимерной матрицы смесь высокомолекулярного полиметилвинилсилоксанового и низкомолекулярного полиметилвинилсилоксанового каучука в сочетании с возможно стеариновой кислотой, огнезащитным наполнителем, дегидратирующим агентом, аэросилом, кварцем, антиструктурирующим агентом - α,ω-дигидроксидиметилсилоксаном, органической перекисью, гидрофобизатором - кремнийорганической жидкостью. (Патент RU №2285306 С2. Огнестойкий самогасящийся электрический кабель или провод. - МПК: Н01В 13/24, C08J 5/00. - 10.10.2006). Данное изобретение принято за прототип.
Основным недостатком известного композиционного материала на основе резиновой смеси является двухстадийная вулканизация и недостаточная огнестойкость.
Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение себестоимости путем создания резиновой смеси одностадийной вулканизацией с высокой огнестойкостью.
Техническим результатом является снижение себестоимости резиновой смеси и повышение стойкости к воспламенению.
Указанный технический результат достигается тем, что предложенная огнестойкая резиновая смесь на основе высокомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука содержит тонкодисперсный диоксид кремния и/или высокодисперсный гидрофобный кремнеземный наполнитель в сочетании с возможно диоксидом титана, пылевидный кварц, цианурат меламина в сочетании с возможно гидроксидом алюминия или гидроксидом магния, α,ω-дигидроксидиметилсилоксан, органическую перекись и пигмент при следующем соотношении, мас.ч.:
высокомолекулярный метилвинилсилоксановый каучук
100
тонкодисперсный диоксид кремния и/или
высокодисперсный гидрофобный кремнеземный наполнитель
45-60
диоксид титана
возможно 10
пылевидный кварц
10-40
цианурат меламина
55-65
гидроксид алюминия или гидроксид магния
0-80
α,ω-дигидроксидиметилсилоксан
6-12
органическая перекись
2,8-5,0
пигмент
5-10;
в качестве органической перекиси смесь содержит дитретбутилпероксиизопро-пилбензол в количестве 3,7-4,3 мас.ч. или 2,5-диметил-2,5-дибутилпероксигексан в количестве 3-5 мас.ч., либо 2,4-дихлорбензоила в количестве 2,8-3,4 мас.ч. на 100 мас.ч. высокомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука.
Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленной огнестойкой резиновой смеси, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».
Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствуют условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Качество ингредиентов, используемых для приготовления огнестойкой резиновой смеси, соответствует всем требованиям нормативно-технической документации:
высокомолекулярный метилвинилсилоксановый каучук СКТВ-1, ТУ 38.103675-89;
тонкодисперсный диоксид кремния (Аэросил марки А-200), ГОСТ 14922-77;
высоко дисперсный гидрофобный кремнеземный наполнитель R812 (Degussa);
пылевидный кварц, ГОСТ 9077-82, или марки «Sicron SF 4000»;
2
диоксид титана (TiO) марки ТС, ТУ У 24.1-14005076-064-2004;
α,ω-дигидроксидиметилсилоксан (продукт НД-8), ТУ 2229-044-05766764-01;
цианурат меламина EXFLAM МСА (Китай),
3
2
гидроксид алюминия (Al(ОН)) или гидроксид магния (Mg(OH)), ГОСТ 11841-76;
пероксид дитретбутилпероксиизопропилбензола (Пероксимон F-40, Китай),
пероксид 2,5-диметил-2,5-третбутилпероксигексана (МБПГА, Китай),
пероксид 2,4-дихлорбензоила (Паста перекиси 2,4-ДХБ, Польша);
железоокисный пигмент марки К, ТУ У 6-05766356.034-96;
оксид цинка (ZnO), ГОСТ 202-94.
Примеры.
3
2
Огнестойкую резиновую смесь с определенной рецептурой компонентов, указанной в табл.1, готовили в резиносмесителе типа Бенбери путем последовательного смешения, сначала высокомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука СКТВ-1 с аэросилом А-200 в сочетании с высокодисперсным гидрофобным кремнеземным наполнителем R812 и продуктом НД-8 в условиях комнатной температуры 20-30°С до однородной массы, затем смеситель обогревали до температуры 150-160°С, в которую последовательно вводили Sicron SF 4000, цианурат меламина EXFLAM МСА и, при необходимости, диоксид титана марки ТС и гидроксиды металлов: Al(ОН) и Mg(OH), затем всю массу перемешивали до образования однородной структуры смеси, после чего охлаждали до комнатной температуры." Пасту перекиси 2,4-ДХБ в качестве органической перекиси и пигмент, например, красного цвета - железоокисный марки К или белого цвета - оксид цинка (ZnO), для придания резине требуемой окраски, вводили в вальцах.
В табл.2 приведены показатели физико-механических, электрических и технических свойств полученного вулканизата предложенной огнестойкой резиновой смеси.
Свойства вулканизата огнестойкой резиновой смеси определялись по методикам следующих стандартов:
ГОСТ 269-66. Резина. Общие требования к проведению физико-механических испытаний.
ГОСТ 270-75. Резина. Метод определения упруго-прочностных свойств при растяжении.
ГОСТ 263-75. Резина. Метод определения твердости по Шору А.
ГОСТ 267-73. Резина. Метод определения плотности.
ГОСТ 6433.2-71. Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения электрического сопротивления при постоянном напряжении.
ГОСТ 6433.3-71. Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения электрической прочности при переменном (частота 50 Гц) и постоянном напряжении.
ГОСТ 6433.4-71. Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения тангенса угла диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости при частоте 50 Гц.
ГОСТ 27474-87. Материалы электроизоляционные. Методы испытания на сопротивление образованию токопроводящих мостиков и эрозии в жестких условиях окружающей среды.
ГОСТ 28779-90 (МЭК 707-81). Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения воспламеняемости под воздействием источника зажигания.
Таблица 1
Наименование компонентов
Количество исходных компонентов, г/мас.ч.
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Каучук СКТВ-1
100
100
100
Аэросил А-200
-
60
20
Наполнитель R-812 (Degussa)
45
-
30
Sicron SF 4000
40
30
10
Продукт НД-8
6
12
8
Цианурат меламина EXFLAM МСА
65
60
55
Пероксид 2,5-диметил-2,5-дибутилпероксигексана МБПГА
-
-
5,0
Пероксимон F-40
3,9
-
-
Паста перекиси 2,4-ДХБ
-
2,8
-
Гидроксиды металлов: Al(ОН)<sub>3</sub> или Mg(OH)<sub>2</sub>
-
30
80
Диоксид титана (TiO<sub>2</sub>)
10
-
-
Железоокисный пигмент
-
10
-
Оксид цинка (ZnO)
-
-
5
Предложенная рецептура резиновой смеси позволяет значительно снизить себестоимость готовой продукции, повысить стойкость к воспламенению и иметь хорошие электроизоляционные и трекинг-эрозионно-стойкие показатели.
Таблица 2.
Показатели
Значения
Способность к вальцеванию, мин., не более
4,5-5
Плотность, г/см<sup>3</sup>, не более
1,45
Условная прочность при растяжении, МПа, не менее
3,8-4,0
Относительное удлинение при разрыве, %, не менее
280-300
Твердость по Шору А, усл. ед. в пределах
58-70
Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом·см, не менее
1·10<sup>14</sup>
Тангенс угла диэлектрических потерь, не более
0,04
Электрическая прочность при частоте 50 Гц, кВ/мм, не менее
18
Диэлектрическая проницаемость, не более
5,0
Стойкость к воспламеняемости
Класс FV (ПВ) 0
Трекинг-эрозионная стойкость
Класс 1А4,5