ПОЛИМЕРНАЯ ОГНЕЗАЩИТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННОГО ПЕНОПЛАСТА
POLYMER FIRE-RETARDANT COMPOSITION FOR PRODUCING STRUCTURAL FOAM PLASTIC

Изобретение относится к производству материалов, используемых для защиты объектов от огня, а именно к полимерным композициям для получения конструкционного пенопласта на основе эпоксидно-фенолформальдегидных смол, которые могут быть использованы в областях техники, где необходимы облегченные негорючие теплоизоляционные конструкционные материалы, устойчивые к длительным воздействиям высоких температур и агрессивных газовых сред, например, авиации, космонавтики, судостроения, машиностроения, транспорта, гражданского и промышленного строительства.
При прохождении огня через пенопласт на основе эпоксидно-фенолформальдегидных смол, содержащего антипирены, вспененный материал расширяется с выделением негорючих компонентов, которые препятствуют горению и дальнейшему распространению огня на другие конструкции и объекты.
Известна заливочная полимерная композиция из вспенивающегося пенопласта на основе резольных фенолформальдегидных смол холодного отверждения (Патент РФ №2576640), которая может быть использована для получения негорючих теплоизоляционных радиозащитных материалов, устойчивых к длительным воздействиям высоких температур. Композиция содержит углеродсодержащий радиопоглощающий наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
фенолформальдегидная смола резольного типа ФРВ-1А
100
кислотный катализатор ВАГ-3
40-80
углеродсодержащий радиопоглощающий наполнитель
30-70
Недостатком данной композиции является то, что при действии пламени газовой горелки с температурой 600-900°С на изделии прожигается сквозная дырка с обугленными краями и поэтому при использовании данного материала для защиты конструкций оно непригодно.
Известна порошковая композиция для пенопласта (Патент РФ №2043374), включающая следующие компоненты, мас. ч.:
Эпоксидно-новолачный блоксополимер (ЭНБС)
100
Отвердитель 4,4'-бис(N,N-диметилуреидо)ди-фенилметан
2,3-3,0
Кремнийорганический стабилизатор пены КЭП-2
1,5-3,0
Азодиизобутиронитрил
4,0-8,0
Параформальдегид
3,0-5,0
Триметилолпропан
0,7-2,1
или
Продукт взаимодействия простого олигоэфира и эпихлоргидрина
2,5-5,0
Блок-сополимер полиорганосилоксана и полиоксиалкилена
1,5-3,0
Изделия из этого пенопласта имеют высокие механические прочностные характеристики, но пенопласт из этой композиции горит при внесении в пламя газовой горелки, не затухает при удалении пламени.
Для придания негорючести полимерным композициям обычно в них вводят специальные добавки - антипирены, например, фосфаты аммония, галогенсодержащие продукты, терморасширяющийся графит и др.
В соответствие с заявкой US 2009036561 предлагается огнезащитная композиция для покрытий, заполнителей, герметиков на основе полимеров, отверждаемых изоцианатами в присутствии алифатического полиэфира гликоля, содержащая полифосфат аммония, терморасширяющийся графит и тригидрат алюминия.
Защитные покрытия (РФ №2186813) от пожара строительных конструкций, кабельной продукции и подвижных объектов содержат хлорсульфированный полиэтилен, толуол, терморасширяющийся графит, окись цинка, окись магния, стеариновую кислоту, дифенилгуанидин, фосфаты аммония и алюминиевую пасту.
Огнестойкая резиновая композиция для покрытия строительных материалов по заявке JP 10195251 содержит фосфорный компаунд, терморасширяющийся графит и углеводородный компаунд. Композицию получают добавлением 50-900 частей фосфорного компаунда, графита и углеводородного компаунда, содержащего гидроксильные группы в молекуле, на 100 частей каучуковой основы.
Огнестойкая окрасочная композиция по заявке СА 058455 предназначена для окраски строительных материалов, чувствительных к огню (дерево и металл). Она содержит расширяющийся от 10 до 40 раз графит, в количестве 100 частей.
Полихлоропреновый каучук и/или хлорированный полиолефин, а также термопластичная фенольная смола берутся в пропорции от 10 до 50 частей, по отношению к графиту. Для защиты стен здания при пожаре предлагается использовать герметик на основе терморасширяющегося графита (DE 102007019232).
Огнезащитное покрытие (JP 2006249925) обеспечивает снижение горючести за счет композиции из не вулканизированного каучука, содержащего соединение фосфора, терморасширяющийся графит и неорганический наполнитель, который содержит карбонат магния или кальция. Содержание фосфора и терморасширяющегося графита находится в диапазоне от 20 до 200 весовых частей, и неорганического наполнителя в диапазоне от 50 до 500 весовых частей, относительно 100 весовых частей каучука. Соотношение терморасширяющегося графита к составу фосфора находится в диапазоне от 9:1 до 1:9.
Состав для получения огнезащитных покрытий по патенту РФ №2272057 предназначен для повышения огнестойкости, эластичности, водостойкости и адгезии покрытия к различным типам оболочек кабеля. Композиция содержит терморасширяющийся графит 10-30, окись магния 10-20, окись сурьмы 5-10, бораты 5-10, соли фосфорной кислоты 10-35, дисперсии акриловых полимеров в воде 40-80, консервирующие и биоцидные добавки.
В соответствии с патентами JP 9176498, TW 515818 огнестойкие композиции на основе смол с длительным сроком хранения могут быть использованы в качестве преграды огню. Эти вспенивающиеся смоляные композиции готовят смешением неорганического вспенивающегося агента и/или органического вспенивающегося агента и смолы, в качестве смолы могут быть использованы поликарбонаты, полифениленсульфид и полифениленовый эфир. В качестве вспенивающего агента используется терморасширяющийся графит.
В качестве прототипа выбрана порошковая полимерная композиция для пенопласта на основе новолачных фенолформальдегидных смол марки ТИЛЕН (Пенопласты на основе порошковых композиций / А.Ф. Николаев, В.В. Барсова, Т.К. Иванова, Т.Г. Анисимова // Пенопласты, их свойства и применение в промышленности: 1980. - Л., ЛДНТП, 1980. - 26 с.), которая может быть использована для получения малогорючих теплоизоляционных материалов, устойчивых к кратковременному воздействию высоких температур. Недостатком данной композиции является то, что при действии пламени газовой горелки с температурой 600-900°С изделие из ТИЛЕНа горит (ФИГ. 1), но затухает при вынесении из пламени. (ФИГ. 2). Материал ТИЛЕН нашел применение при изготовлении поплавкого датчика уровня топливных систем (Патент РФ №2109195). Для устранения этого недостатка нами впервые предлагается использовать смесь антипиренов в рецептуре горючего пенопласта в процессе его получения.
Целью изобретения является получение полимерной огнезащитной композиции для получения конструкционного пенопласта на основе эпоксидно-фенолформальдегидных смол с применением антипиреновых добавок, которые могут быть использованы в областях техники, где требуются облегченные негорючие теплоизоляционные материалы, устойчивые к длительным воздействиям высоких температур.
Задача решается тем, что полимерная огнезащитная вспенивающаяся композиция для получения конструкционного пенопласта на основе эпоксидно-новолачного блоколигомера, порофора - азодиизоизобутиронитрила, блок-сополимера полиорганосилоксана и полиоксиалкилена, дополнительно содержит терморасширяющийся графит, полифосфат аммония, хлорпарафин с содержанием хлора не менее 70%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Эпоксидно-новолачный блоколигомер
30-60
Азодиизоизобутиронитрил
5-25
Блок-сополимер полиорганосилоксана и полиоксиалкилена
1,5-3,0
Хлорпарафин
5-25
Полифосфат аммония
5-30
Терморасширяющийся графит
20-45
Предлагаемую полимерную композицию получают путем смешения порошков в шаровой мельнице при измельчении и перемешивании исходных компонентов в течение 5-10 ч. Полученная порошковая композиция засыпается в форму, вспенивание и отверждение композиции проводят в термошкафу при 65-120°С в течение 5-10 ч.
Огнезащитные свойства негорючей композиции оценивались на кубических образцах размером 30×30×30 мм при действии открытого пламени газовой горелки с температурой 600-900°С (ФИГ. 3). Образец пенопласта не горит, а выделяющиеся газы при испарении антипиренов сразу гасят пламя.
Состав и свойства (плотность и прочность при сжатии) негорючих пенопластов по примерам приведены в Таблице.
ПРИМЕРЫ 1-6. Готовят композицию смешением порошков в шаровых мельницах при измельчении и перемешивании исходных компонентов эпоксидно-новолачнного блоколигомера, порофора, блок-сополимера полиорганосилоксана и полиоксиалкилена, терморасширенного графита, хлорпарафина, полифосфата аммония в течение 5-10 ч. Полученная порошковая композиция засыпается в форму, вспенивание и отверждение композиции проводят в термошкафу при 65-120°С в течение 5-10 ч.
Таким образом, предлагаемая полимерная композиция по сравнению с известными составами обладает пониженной горючестью, что дает возможность защитить здания и конструкции при пожаре от воздействия температур 600-900°С. Огнезащитный пенопласт на основе ЭНБО при введении в его состав терморасширяющегося графита, полифосфата аммония и хлорпарафина сохраняет прочностные свойства, что позволяет использовать данные материалы для защиты от огня любых элементов конструкции путем наклеивания на них конструкционных элементов из данной композиции.