ПОЛИЭТИЛЕНОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТРУДНОГОРЮЧИХ МАТЕРИАЛОВ ОБЩЕТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
POLYETHYLENE COMPOSITION FOR PRODUCTION OF LOW-COMBUSTIBILITY GENERAL-PURPOSE MATERIALS

Изобретение относится к разработке композиционных полимеров на основе полиэтилена, удовлетворяющих требованиям конструкционных материалов общетехнического и инженерно-технического назначения.
Известна композиция па основе полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) наполненного хлорпарафином в качестве замедлителя горения и карбонатом кальция или древесной золой в качестве наполнителя [1]. Однако разработанные материалы: обладают низкой ударной вязкостью и разрушающим напряжением при изгибе.
Известна также композиция на основе ПЭВП и полиакрилонитрильного (ПАН) волокна. Чтобы обеспечить лучшее распределение волокна в полимере, на гранулы полиэтилена наносили полиэтиленсилоксановую жидкость [2]. Недостатком указанной композиции является то, что необходимо дополнительно проводить модифицированирование ПАН-волокна пирофаксом при 200°С в течение 10 мин. а затем осуществлять его резку.
Известна полиэтиленовая композиция на основе полиэтилена высокой плотности, и полифосфата аммония следующего состава, масс. ч. [3]:
полиэтилен высокой плотности - 100,
полифосфат аммония - 30.
Полиэтиленовая композиция получена методом литья под давлением при температуре 190°С и давлении 100 МПа. Недостатком этой полиэтиленовой композиции являются низкие выход коксового остатка при 600°С, теплостойкость по Вика, температура начала деструкции, ударная вязкость, прочность при изгибе, а также высокие потери массы при горении.
Наиболее близкой по составу к предлагаемой полиэтиленовой композиции является композиция на основе полиэтилена высокой плотности содержащая полиэтилен высокой плотности в количестве 100 масс. ч. и наполнитель, в качестве наполнителя содержит смесь измельченного базальта и измельченной базальтовой ваты с размерами частиц 0,125-0,315 мм. при следующем соотношении компонентов, масс.ч.: полиэтилен высокой плотности - 100,
смесь измельченного базальта и измельченной базальтовой ваты - 30-50 [4].
Недостатком этой полиэтиленовой композиции являются низкие: выход коксового остатка при 600°С, теплостойкость по Вика, температура начала деструкции, ударная вязкость, прочность при изгибе, а также высокая потеря массы при горении.
Техническая проблема заключается в необходимости повышения кислородного индекса, температуры начала деструкции, ударной вязкости, прочности при изгибе, а также снижение потерь массы при горении.
Новым в данной композиции является использование в качестве наполнителя измельченного базальта и модифицирующей добавки -декабромдифенилоксида. За счет содержания молекул брома в составе модифицирующей добавки - ДБДФО при воздействии высоких температур модифицирующая добавка разлагается с выделением паров брома, что затрудняет процесс горения содержащих его композиций.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение кислородного индекса, температуры начала деструкции, ударной вязкости, прочности при изгибе, а также снижение потерь массы при горении.
Полимерный композиционный материал получают методом литья под давлением при температуре 190°С и давлении 100 МПа.
Поставленная проблема решается тем, что полиэтиленовая композиция, включающая в себя полиэтилен высокой плотности в количестве 52,7-66,8 масс. %, наполнитель, в качестве наполнителя базальт в количестве 21-26,6 масс. % и модифицирующую добавку, в качестве модифицирующей добавки - декабромдифенилоксид в количестве 6,6-26,3 масс. %.
Полиэтилен высокой плотности в количестве 62,5 масс. %, данное количество полиэтилена высокой плотности является минимальным расчетным количеством для получения композиций на его основе, наполняют измельченным базальтом и модифицирующей добавкой - декабромдифенилоксидом. При введении менее или более 25 масс. % наполнителя и менее 12,5 масс. % модификатора в композицию весь комплекс характеристик ухудшается.
Определение свойств показало, что при введении наполнителя и модификатора в ПЭВП повышаются все свойства по сравнению с прототипом. Так, кислородный индекс по сравнению с прототипом повышается на 16%, температура начала деструкции - на 2%, ударная вязкость - на 48%, прочность при изгибе - на 33%, а также снижаются потери массы при горении на 32%. По значению кислородного индекса разработанные композиции относятся к трудногорючим. При выборе эффективного состава изучены свойства полиэтиленовых композиций содержащих 6,6-26,3 масс. % модифицирующей добавки - ДБДФО.
При введении модифицирующей добавки в количестве от 6,6-26,3 масс. % практически все свойства превосходят свойства прототипа. Наиболее высокие показатели достигаются при использовании модифицирующей добавки в количестве 12,5 масс. %.
Разработанные полиэтиленовые композиции могут применяться для изготовления деталей при производстве пассажирского транспорта, так как полиэтиленовая композиция, содержащая смесь измельченного базальта и модифицирующей добавки - декабромдифенилоксида, не поддерживает горения на воздухе и относится к трудногорючей. Также ведение природных материалов, к которым относятся базальт, не ухудшает экологических свойств полиэтиленовой композиции, т.к. данный наполнитель безвреден для человека.
В таблице 1 представлены основные свойства предлагаемой полиэтиленовой композиции и прототипа.
Это связано с введением в композицию наполнителя - измельченного базальта и модифицирующей добавки. По значению кислородного индекса разработанный композиционный материал относится к трудногорючим.
Пример 1. Для получения композиции готовят смесь при следующем соотношении компонентов, масс. %:
полиэтилен высокой плотности - 66,8,
наполнитель: измельченный базальт - 26,6,
модифицирующая добавка - декабромдифенилоксид - 6,6.
Пример 2. Для получения композиции готовят смесь при следующем соотношении компонентов, масс. %:
полиэтилен высокой плотности - 62,5,
наполнитель: измельченный базальт - 25,
модифицирующая добавка - декабромдифенилоксид - 12,5.
Пример 3. Для получения композиции готовят смесь при следующем соотношении компонентов, масс %:
полиэтилен высокой плотности - 58,9,
наполнитель: измельченный базальт - 23,5,
модифицирующая добавка - декабромдифенилоксид - 17,6.
Пример 4. Для получения композиции готовят смесь при следующем соотношении компонентов, масс %:
полиэтилен высокой плотности - 55,6,
наполнитель: измельченный базальт - 22,2,
модифицирующая добавка - декабромдифенилоксид - 22,2.
Пример 5. Для получения композиции готовят смесь при следующем соотношении компонентов, масс. %:
полиэтилен высокой плотности - 52,7,
наполнитель: измельченный базальт - 21,
модифицирующая добавка - декабромдифенилоксид - 26,3.