СОСТАВ ДЛЯ ОГНЕЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ РЕЗИН
COMPOSITION FOR FIREPROOF RUBBERS 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. России 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. России 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. России 2171269, C09D 123/34; опубл. 27.07.2001).
Однако указанная композиция предназначена для получения твердых покрытий для полов и кровли.
Известен огнезащитный состав для горючих материалов, который включает раствор хлорсульфированного полиэтилена в органическом растворителе и жидкого стекла в виде водного раствора силикатов металлов или четвертичного аммония (пат. России 2202577, C09D 5/18, C09D 1/04, C09D 123/34; опубл. 20.04.2003).
Однако указанный состав предназначен для огнезащиты древесины.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является состав для теплозащитных покрытий, содержащий хлорсульфированный полиэтилен, толуол, терморасширяющийся графит, окись цинка, окись магния, стеариновую кислоту, дифенилгуанидин, фосфаты аммония и алюминиевую пасту (пат. России 2186813, C09D 123/34; опубл. 10.08.2002).
Однако данный состав имеет более сложную рецептуру.
Задача - получение состава на основе хлорсульфированного полиэтилена для огнезащитного покрытия резин.
Техническим результатом является обеспечение высокой огнезащиты покрытия и повышенной адгезии к резине.
Поставленный технический результат достигается тем, что состав для огнезащитных покрытий, включающий хлорсульфированный полиэтилен, толуол, фосфорсодержащее соединение, в качестве фосфорсодержащего соединения содержит фосфорборазотсодержащий олигомер, предварительно полученный в результате взаимодействия бората метилфосфита, эпоксидной смолы ЭД-20 и анилина в массовом соотношении 2,5:1:2,5, при следующем соотношении компонентов, масс.ч.: хлорсульфированный полиэтилен - 15,0, толуол - 85,0, указанный фосфорборазотсодержащий олигомер - 0,5-3,0.
Хлорсульфированный полиэтилен является основным пленкообразующим в лакокрасочных антикоррозионных покрытиях (ТУ 6-55-9-90).
Толуол является органическим растворителем (ГОСТ 14710-78).
В качестве фосфорсодержащего соединения используется фосфорборазотсодержащий олигомер (ФЭДА), предварительно полученный в результате взаимодействия бората метилфосфита, эпоксидной смолы ЭД-20 и анилина в массовом соотношении 2,5:1:2,5. Борат метилфосфита использовался ранее для огнезащитной модификации целлюлозных материалов (пат. РФ 2254341 C1, C08B 15/05, опубл. 20.06.05).
Для приготовления ФЭДА в мешалку загружают 1 масс.ч. эпоксидной смолы ЭД-20 и 2,5 масс.ч. анилина, перемешивают до получения однородной массы. Затем медленно по каплям добавляют 2,5 масс.ч. бората метилфосфита, не допуская разогрева реакционной массы выше 25°C. Синтез ведется при постоянном перемешивании. Время приготовления ФЭДА составляет 2,5-3 часа. Некоторые физические свойства олигомера представлены в таблице 1.
Таблица 1
Физические свойства
Значение
Относительная плотность, г/см<sup>3</sup>
1,4914-1,5478
Показатель преломления
1,461-1,496
Наличие в составе фосфорборазотсодержащего олигомера атомов фосфора, бора и азота, являющихся ингибиторами процессов горения и окисления, придает огнестойкость композиции на основе хлорсульфированного полиэтилена. Кроме того, значительное содержание фосфора и бора в структуре вещества способствует достижению максимального результата, не прибегая к использованию больших концентраций.
Данный состав позволяет получать покрытия на основе хлорсульфированного полиэтилена с повышенной огнезащитой и адгезией к вулканизованной резине. Использование 15%-ных растворов хлорсульфированного полиэтилена наиболее оптимально. При увеличении концентрации повышается вязкость растворов, что создает технологические трудности при нанесении покрытий и приводит к ухудшению огнезащитных свойств покрытия.
Использование растворов меньшей концентрации приводит к увеличению объема составов для получения покрытия необходимой толщины. Уменьшение содержания ФЭДА приводит к снижению огнестойкости, а повышение его содержания способствует увеличению времени отверждения композиции и снижению адгезии к вулканизованной резине.
Огнезащитную композицию приготавливают следующим образом.
Вначале приготавливают раствор хлорсульфированного полиэтилена. Хлорсульфированный полиэтилен и растворитель - толуол загружаются в колбу с мешалкой и перемешивают 4,5 часа до полного растворения. Затем осуществляется введение ФЭДА. Общее время приготовления составляет 5 часов.
Изобретение иллюстрируется следующим примером.
В колбу, содержащую раствор хлорсульфированного полиэтилена в толуоле, вводят ФЭДА и перемешивают содержимое 3-5 минут до получения однородной массы.
Для проведения сравнительных испытаний было приготовлено 4 варианта композиций (по способу, описанному в примере) и композиция по контрольному примеру, рецептуры которых представлены в таблице 2.
Композиция представляет собой жидкость бежевого цвета. Хорошо наносится на поверхность резины.
Были исследованы различные содержания ФЭДА. Результаты исследований приведены в таблице 3.
Заявленные пределы ФЭДА обусловлены тем, что при увеличении указанных дозировок снижается адгезия к вулканизованной резине, а при уменьшении - снижается адгезия к вулканизованной резине и уменьшается огнезащита.
Сравнительные испытания адгезионных свойств покрытий по всем вариантам заявленной композиции и по примеру к вулканизованной резине на основе бутадиеннитрильного каучука (СКН-18) и хлоропренового каучука (Неопрен АС) и этиленпропиленового каучука (СКЭПТ-40) приведены в табл.3.
Предлагаемые покрытия исследовались на адгезионную прочность при сдвиге, достигаемую при выдерживании под грузом 2 кг, при комнатной температуре (20°C) в течение 24 часов. Данные представлены в таблице 3, из которой видно, что 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°C) 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. Так, адгезионная прочность при сдвиге покрытия к вулканизованной резине на основе Неопрена АС по контрольному примеру составляет 0,22 МПа, а с использованием ФЭДА 0,39 МПа (состав 3).
С целью определения эффективности разработанных огнезащитных составов проведены испытания покрытий путем воздействия на обработанный образец вулканизованной резины источника открытого огня. 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.
Полученные образцы подвергают исследованию на стойкость к горению (ОСТ 1 90094-79), стойкость к термоокислительной деструкции (исследования проводились при температуре 500°C в течение 10-30 минут). Полученные результаты приведены в таблице 3.
Таблица 2
Компонент
Контрольный пример
Содержание компонентов в композиции, масс.ч.
1
2
3
4
Хлорсульфированный полиэтилен
15,0
15,0
15,0
15,0
15,0
Толуол
85,0
85,0
85,0
85,0
85,0
ФЭДА
-
0,5
1,0
2,0
3,0
Из таблицы 3 видно, что предлагаемые покрытия проявляют большую стойкость к термоокислительной деструкции. Например, наличие коксового остатка 32% при 500°C у состава по рецепту 4 свидетельствует об эффективном огнезащитном действии.
Исследование стойкости к воздействию огня показывает, что пленки покрытий затухают после вынесения из источника пламени.
Таблица 3
Испытания
Показатель для композиции
Контрольный пример
1
2
3
4
Адгезия к резине на основе СКЭПТ-40, МПа
0,39
0,44
0,49
0,45
0,41
Адгезия к резине на основе СКН-18,МПа
0,34
0,40
0,38
0,36
0,35
Адгезия к резине на основе Неопрен, МПа
0,22
0,34
0,35
0,39
0,34
Коксовый остаток при температуре пиролиза 500°C, %
- 10 минут
33
38
43
55
69
- 20 минут
24
27
31
48
56
- 30 минут
5
7
11
19
32
Огнестойкость
Горит
Затухает
Затухает
Затухает
Затухает
Таким образом, введение в композиции ФЭДА обеспечивает высокую огнестойкость покрытия и улучшенную адгезию к резинам на основе различных каучуков.
Технико-экономический эффект, полученный от применения данного состава, заключается в том, что его применение позволяет повысить огнестойкость резин на основе различных каучуков.