EA031761B1 - Polyolefin-based fire-resistant structural polymer composition - Google Patents
Polyolefin-based fire-resistant structural polymer composition Download PDFInfo
- Publication number
- EA031761B1 EA031761B1 EA201700047A EA201700047A EA031761B1 EA 031761 B1 EA031761 B1 EA 031761B1 EA 201700047 A EA201700047 A EA 201700047A EA 201700047 A EA201700047 A EA 201700047A EA 031761 B1 EA031761 B1 EA 031761B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- fire
- polypropylene
- polyolefin
- richvin
- melamine
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Fireproofing Substances (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к огнезащищенным композициям, предназначенным для изготовления прочных и твердых полимерных материалов, обладающих несущей способностью. Задачей заявляемого технического решения является разработка огнестойкой конструкционной полимерной композиции на основе полиолефинов, имеющей категорию стойкости к горению ПВ-0 с сохранением физико-механических характеристик. Поставленная задача достигается тем, что в огнестойкой конструкционной полимерной композиции на основе полиолефинов, содержащей полиэтилен высокой плотности или полипропилен, а в качестве замедлителя горения полифосфат аммония, замедлитель горения дополнительно содержит меламин, пентаэритрит, гидроксид магния, в качестве модификатора содержит стеариновую кислоту, а в качестве термостабилизатора Ричвин 944 при следующем соотношении компонентов, мас.%: полифосфат аммония - 15-25, гидроксид магния - 1-10, меламин - 2-6,5, пентаэритрит - 1,5-6, стеариновая кислота - 0,5-1, термостабилизатор (Ричвин 944) - 0,5-1, полиэтилен высокой плотности или полипропилен остальное.The invention relates to flame retardant compositions intended for the manufacture of durable and solid polymeric materials with bearing capacity. The objective of the proposed technical solution is to develop a fire-resistant structural polymer composition based on polyolefins, having the category of resistance to combustion PV-0 while maintaining physical and mechanical characteristics. This object is achieved in that in a fire-retardant structural polymer composition based on polyolefins containing high density polyethylene or polypropylene, and as a combustion retardant, ammonium polyphosphate, the combustion retardant additionally contains melamine, pentaerythritol, magnesium hydroxide, contains stearic acid as a modifier, and in as thermostabilizer Richvin 944 in the following ratio of components, wt.%: ammonium polyphosphate - 15-25, magnesium hydroxide - 1-10, melamine - 2-6.5, pentaerythritol - 1.5-6, stear oic acid - 0.5-1, a heat stabilizer (944 Richvin) - 0,5-1, high density polyethylene or polypropylene rest.
031761 В1031761 B1
Изобретение относится к огнезащищенным композициям, предназначенным для изготовления прочных и твердых полимерных материалов, обладающих несущей способностью.The invention relates to flame retardant compositions intended for the manufacture of durable and solid polymeric materials with bearing capacity.
Композиция представляет собой гранулы и изготавливается на основе полиэтилена высокой плотности или полипропилена с введением модифицирующих добавок, регулирующих огнестойкость и физико-механические свойства.The composition is granules and is made on the basis of high density polyethylene or polypropylene with the introduction of modifying additives that regulate fire resistance and physico-mechanical properties.
Материалы на основе полиэтилена и полипропилена являются наиболее широко используемыми полимерными материалами. Они обладают высокой механической прочностью, высоким сопротивлением ударным нагрузкам, стойкостью к действию агрессивных сред и влаги, электроизоляционными свойствами. Одним из основных недостатков, сдерживающих применение полиолефиновых материалов, является их высокая горючесть. Горят эти полимеры, образуя расплав, который может разбрызгиваться в виде горящих капель. В соответствии с современными требованиями необходимо использовать материалы с пониженной горючестью, не образующие токсичных продуктов термического разложения и горения. В качестве замедлителей горения для изготовления конструкционных материалов, как правило, применяются органические и неорганические соединения азота и фосфора, оксиды и гидроксиды двух- и трехвалентных металлов [1].Materials based on polyethylene and polypropylene are the most widely used polymeric materials. They have high mechanical strength, high resistance to shock loads, resistance to aggressive media and moisture, electrical insulation properties. One of the main disadvantages that inhibit the use of polyolefin materials is their high combustibility. These polymers burn, forming a melt, which can be sprayed in the form of burning droplets. In accordance with modern requirements, it is necessary to use materials with reduced flammability, not forming toxic products of thermal decomposition and combustion. As combustion retardants for the manufacture of structural materials, as a rule, organic and inorganic compounds of nitrogen and phosphorus, oxides and hydroxides of divalent and trivalent metals are used [1].
Однако применение дорогостоящих органических соединений приводит к резкому удорожанию материалов, а введение неорганических замедлителей горения приводит к снижению физико-механических характеристик.However, the use of expensive organic compounds leads to a sharp rise in the cost of materials, and the introduction of inorganic flame retardants leads to a decrease in physical and mechanical characteristics.
Известна формовочная композиция и изделия из нее, изготавливаемые методом экструзионного формования [2], относящаяся к полимерным материалам с пониженной горючестью, на основе полипропилена. Снижение горючести полипропилена без ухудшения физико-механических свойств получаемого полипропиленового гранулята с пониженной горючестью обеспечивает следующее содержание компонентов (мас.%): гранулят полипропилена - 85,2; м-фенилендиамин - 0,24; SiO2 - 0,45; Fe2O3 - 0,35; CaO 0,80; MgO - 0,79; Na2O - 0,70; K2O - 0,75; Sb2O3 - 0,41; парафин - 1,03; сажа - 2,44; антиоксидант - 1,0; краситель - 4,0; тальк - остальное. Недостатком данной композиции является использование оксида сурьмы, который в прогретом слое полимера при огневом воздействии образует токсичные продукты. Эффективность снижения горючести определяется по значению кислородного индекса, полученному при испытаниях материала, изготовленного методом экструзионного формования из полипропиленового гранулята. Данный метод является недостаточно показательным для получения огнезащитных характеристик испытуемого материала из-за склонности к образованию расплава и затуханию его за счет скапывания.Known molding composition and products made of it, manufactured by extrusion molding [2], relating to polymeric materials with reduced combustibility, based on polypropylene. Reducing the flammability of polypropylene without compromising the physicomechanical properties of the resulting polypropylene granulate with reduced flammability provides the following content of components (wt.%): Polypropylene granulate - 85.2; m-phenylenediamine - 0.24; SiO 2 0.45; Fe 2 O 3 - 0.35; CaO 0.80; MgO - 0.79; Na 2 O - 0.70; K 2 O - 0.75; Sb 2 O 3 - 0.41; paraffin - 1.03; soot - 2.44; antioxidant - 1.0; dye 4.0; talc - the rest. The disadvantage of this composition is the use of antimony oxide, which in a heated polymer layer forms toxic products when exposed to fire. The efficiency of reducing combustibility is determined by the value of the oxygen index obtained during testing of a material made by extrusion molding of polypropylene granulate. This method is not indicative enough to obtain the fire retardant characteristics of the test material due to the tendency to melt formation and its attenuation due to entrapment.
Известен огнестойкий материал [3], относящийся к конструкционным композиционным материалам, на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, используемый для промышленного производства огнестойких изделий методом прессования. Огнестойкий материал содержит сверхвысокомолекулярный полиэтилен (80 мас.%), взятый в порошкообразном виде с размером частиц порошка 20-50 мкм, и полифосфат аммония (20 мас.%) с размером частиц порошка не более 10 мкм. Изготовление огнестойкого материала является технологически трудоемким и дорогостоящим процессом из-за необходимости получения полиэтилена в порошкообразном виде. Кроме того, он не обеспечивает равномерности получаемого композита.Known fire-resistant material [3] related to structural composite materials based on ultra-high molecular weight polyethylene used for industrial production of fire-resistant products by pressing. The fire-resistant material contains ultra-high molecular weight polyethylene (80 wt.%), Taken in powder form with a powder particle size of 20-50 microns, and ammonium polyphosphate (20 wt.%) With a powder particle size of not more than 10 microns. The manufacture of fire-resistant material is a technologically laborious and expensive process due to the need to obtain polyethylene in powder form. In addition, it does not ensure uniformity of the resulting composite.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является огнестойкая композиция [4] на основе полиолефинов (ПЭВД, ПЭНД или полипропилена), содержащая в качестве замедлителя горения полифосфат аммония и блок-сополимер мочевины с диэтиленгликоль-бис-(4-метил-3изоцианатофенил)карбаматом, дополнительно содержит полиамид и бутадиен-стирольный термоэластопласт с содержанием связанного стирола 27-47%. Оценка стойкости к горению для категории ПВ-0 заключается в определении времени самостоятельного горения образца, которое не должно превышать 10 с. Недостатком данной композиции является низкий уровень огнестойкости получаемых полипропиленовых и полиэтиленовых композиций - в основном ПВ-2. Согласно ГОСТ 28157 при такой категории огнестойкости допускается образование горящих капель, а время самостоятельного горения образца после приложения пламени может составлять 30 с. Для применения конструкционных полимерных материалов в изделиях различного назначения требуются материалы с категорией огнестойкости ПВ-0 - отсутствие образования горящих капель, время самостоятельного горения образца не должно превышать 10 с.The closest technical solution to the claimed invention is a flame retardant composition [4] based on polyolefins (HDPE, HDPE or polypropylene), containing ammonium polyphosphate and urea block copolymer with diethylene glycol bis (4-methyl-3-isocyanatophenyl) carbamate, additionally contains polyamide and styrene-butadiene thermoplastic elastomer with a content of bound styrene of 27-47%. Assessment of resistance to burning for the PV-0 category consists in determining the time of self-combustion of the sample, which should not exceed 10 s. The disadvantage of this composition is the low fire resistance of the resulting polypropylene and polyethylene compositions - mainly PV-2. According to GOST 28157, with this category of fire resistance, the formation of burning droplets is allowed, and the time of self-burning of the sample after application of the flame can be 30 s. For the use of structural polymer materials in products for various purposes, materials with a fire resistance category PV-0 are required - the absence of burning droplets, the time of self-burning of the sample should not exceed 10 s.
Задачей заявляемого технического решения является разработка огнестойкой конструкционной полимерной композиции на основе полиолефинов, имеющей категорию стойкости к горению ПВ-0 с сохранением физико-механических характеристик.The objective of the proposed technical solution is to develop a fire-resistant structural polymer composition based on polyolefins, having the category of resistance to combustion PV-0 while maintaining physical and mechanical characteristics.
Поставленная задача достигается тем, что огнестойкая конструкционная полимерная композиция на основе полиолефинов, содержащая полиэтилен высокой плотности или полипропилен, в качестве замедлителя горения - полифосфат аммония, замедлитель горения дополнительно содержит меламин, пентаэритрит, гидроксид магния, в качестве модификатора содержит стеариновую кислоту, а в качестве термостабилизатора - Ричвин 944 при следующем соотношении компонентов, мас.%:This object is achieved in that the fire-resistant structural polymer composition based on polyolefins containing high density polyethylene or polypropylene, as a moderator of combustion - ammonium polyphosphate, a moderator of combustion additionally contains melamine, pentaerythritol, magnesium hydroxide, as a modifier contains stearic acid, and as thermostabilizer - Richvin 944 in the following ratio of components, wt.%:
- 1 031761- 1 031761
или полипропиленor polypropylene
Пример 1. Огнестойкую конструкционную полимерную композицию готовят смешением порошкообразных компонентов с размером частиц, не превышающих 100 мкм, при следующем содержании, мас.%: полифосфат аммония - 25 (ТУ 6-47-15); гидроксид магния - 1 (ТУ 6-09-3759); меламин - 6,5 (ГОСТ 7579); пентаэритрит - 6 (ГОСТ 9286), стеариновая кислота - 1 (ГОСТ 6484) и термостабилизатор (Ричвин 944 - поли[[6-[(1,1,3,3-тетраметилбутил)амино]-1,3,5-триазин-2,4-диил][(2,2,6,6-тетраметил-4пиперидинил)имино]-1,6-гександиил[(2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинил)имино]]-0,5 (Rich Yu Chemical Co., Ltd., Тайвань) на любом смесительном оборудовании, например бетономешалке, при скорости перемешивания 40 об/мин - время перемешивания 5-10 мин и последующим совмещением полученной смеси с расплавом полипропилена 60 (ГОСТ 26996) в двухшнековом экструдере. Дальнейшую переработку композиции осуществляют в экструдере в интервале температур 190-210°С в течение 5-7 мин. Полученная композиция представляет собой однородную по всему объему массу материала, который на выходе из экструдера подвергают грануляции. Для определения категории стойкости к горению готовили образцы имеющие форму бруска длиной 125 мм, шириной 10 мм и толщиной 3 мм.Example 1. A fire-resistant structural polymer composition is prepared by mixing powdered components with a particle size not exceeding 100 microns, with the following content, wt.%: Ammonium polyphosphate - 25 (TU 6-47-15); magnesium hydroxide - 1 (TU 6-09-3759); melamine - 6.5 (GOST 7579); pentaerythritol - 6 (GOST 9286), stearic acid - 1 (GOST 6484) and heat stabilizer (Richvin 944 - poly [[6 - [(1,1,3,3-tetramethylbutyl) amino] -1,3,5-triazine- 2,4-diyl] [(2,2,6,6-tetramethyl-4piperidinyl) imino] -1,6-hexanediyl [(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl) imino]] - 0, 5 (Rich Yu Chemical Co., Ltd., Taiwan) on any mixing equipment, such as a concrete mixer, at a stirring speed of 40 rpm - the mixing time is 5-10 minutes and then combining the resulting mixture with a polypropylene melt 60 (GOST 26996) in a twin-screw extruder Further processing of the composition is carried out in an ex ruder in the temperature range 190-210 ° C for 5-7 minutes, the resulting composition is a uniform throughout the volume of the mass of material that is subjected to granulation at the exit of the extruder. 10 mm wide and 3 mm thick.
Другие примеры рецептур полимерных композиций, получаемых аналогично примеру 1, представлены в табл. 1.Other examples of formulations of polymer compositions obtained analogously to example 1 are presented in table. one.
Таблица 1Table 1
Категорию стойкости к горению полимерных композиций определяли по ГОСТ 28157 (метод Б).The burning resistance category of polymer compositions was determined according to GOST 28157 (method B).
Материалы, отнесенные к категории ПВ-0 по ГОСТ 28157 (метод Б), должны удовлетворять следующим требованиям:Materials classified as PV-0 according to GOST 28157 (method B) must satisfy the following requirements:
время горения образца не должно превышать 10 с после каждого приложения пламени;the burning time of the sample should not exceed 10 s after each application of the flame;
суммарное время горения серии из пяти образцов после двукратного приложения пламени не должно превышать 50 с;the total burning time of a series of five samples after a double application of flame should not exceed 50 s;
ни один из образцов не должен гореть или тлеть до зажима;none of the samples should burn or smolder before clamping;
гигроскопическая хирургическая вата, находящаяся на расстоянии 300 мм под образцом, не должнаAbsorbent surgical cotton wool 300 mm below the specimen must not
- 2 031761 воспламеняться падающими частицами вещества;- 2 031761 ignited by falling particles of a substance;
ни один образец не должен гореть и тлеть более 30 с после второго удаления пламени.no sample should burn or smolder for more than 30 s after the second removal of the flame.
Результаты определения категории стойкости к горению и физико-механических характеристик полимерных композиций представлены в табл. 2.The results of determining the category of resistance to burning and physico-mechanical characteristics of polymer compositions are presented in table. 2.
Данные, представленные в табл. 2, подтверждают, что предлагаемая огнестойкая конструкционная композиция на основе полиолефинов по стойкости к горению относится к категории ПВ-0 по ГОСТ 28157 (метод Б).The data presented in table. 2, confirm that the proposed fire-resistant structural composition based on polyolefins in terms of resistance to combustion belongs to the category PV-0 according to GOST 28157 (method B).
Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет изготовить композицию, отвечающую категории стойкости к горению ПВ-0 с сохранением физико-механических характеристик (предел текучести при растяжении и относительное удлинение).Thus, the claimed technical solution allows to produce a composition that meets the category of resistance to combustion PV-0 while maintaining physical and mechanical characteristics (yield strength under tension and elongation).
Источники информации.Information sources.
1. Асеева P.M. Горение полимерных материалов/Р.М. Асеева, Г.Е. Заиков//М. Наука, 1981, стр. 255, 259.1. Aseeva P.M. Combustion of polymer materials / R.M. Aseeva, G.E. Zaikov // M. Science, 1981, p. 255, 259.
2. Патент RU № 2483922, МПК B29C 70/62, C09K 21/14, B29C 47/00, 10.06.2013.2. Patent RU No. 2483922, IPC B29C 70/62, C09K 21/14, B29C 47/00, 06/10/2013.
3. Патент RU № 2350642, МПК C09K 21/14, C09K 21/04, C08L 23/06, 27.03.2009.3. Patent RU No. 2350642, IPC C09K 21/14, C09K 21/04, C08L 23/06, 03/27/2009.
4. Патент BY № 5296. МПК C08L 23/06, 23/12, 75/02, 77/00, C09K 21/14, 30.06.2003 (прототип).4. Patent BY No. 5296. IPC C08L 23/06, 23/12, 75/02, 77/00, C09K 21/14, 06/30/2003 (prototype).
Таблица 2table 2
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EA201700047A EA031761B1 (en) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | Polyolefin-based fire-resistant structural polymer composition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EA201700047A EA031761B1 (en) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | Polyolefin-based fire-resistant structural polymer composition |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201700047A1 EA201700047A1 (en) | 2018-06-29 |
EA031761B1 true EA031761B1 (en) | 2019-02-28 |
Family
ID=62684514
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201700047A EA031761B1 (en) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | Polyolefin-based fire-resistant structural polymer composition |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA031761B1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7138448B2 (en) * | 2002-11-04 | 2006-11-21 | Ciba Specialty Chemicals Corporation | Flame retardant compositions |
US20100298474A1 (en) * | 2007-07-28 | 2010-11-25 | Chemische Fabrik Budenheim Kg | Halogen-free flame-proofing agent |
-
2016
- 2016-12-21 EA EA201700047A patent/EA031761B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7138448B2 (en) * | 2002-11-04 | 2006-11-21 | Ciba Specialty Chemicals Corporation | Flame retardant compositions |
US20100298474A1 (en) * | 2007-07-28 | 2010-11-25 | Chemische Fabrik Budenheim Kg | Halogen-free flame-proofing agent |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA201700047A1 (en) | 2018-06-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Stark et al. | Evaluation of various fire retardants for use in wood flour–polyethylene composites | |
CN102134352B (en) | Expansion type flame-retardant polypropylene composite material and preparation method thereof | |
Zhan et al. | Synergistic effects of sepiolite on the flame retardant properties and thermal degradation behaviors of polyamide 66/aluminum diethylphosphinate composites | |
Nazarov et al. | Research of fire resistance and physical-mechanical properties of secondary polyethylene | |
Zhao et al. | Flame retardancy and thermal degradation properties of polypropylene/wood flour composite modified with aluminum hypophosphite/melamine cyanurate | |
CN107722450A (en) | A kind of fire-retardant PP compositions of LFT D special efficients | |
WO2023179555A1 (en) | Halogen-free flame-retardant polycarbonate/styrene resin alloy, and preparation method therefor and use thereof | |
CN102229719B (en) | Nano mesoporous molecular sieve synergistic intumescent flame retardant flame-retardant polypropylene | |
KR20070091037A (en) | Fire-retardant composition | |
Liu et al. | Preparation of aluminum hydroxide/aluminum phosphinate flame‐retardant poly (vinyl alcohol) foam through thermal processing | |
Suparanon et al. | Highly impact toughened and excellent flame-retardant polylactide/poly (butylene adipate-co-terephthalate) blend foams with phosphorus-containing and food waste-derived flame retardants | |
CN105440564B (en) | A kind of halogen-free flame-retardant ABS composite material and preparation method thereof | |
CN109438852A (en) | A kind of intumescent boron-nitrogen-phosphorus compound flame retardant and preparation method thereof | |
SU462336A3 (en) | Polyolefin-based molding compound | |
EA031761B1 (en) | Polyolefin-based fire-resistant structural polymer composition | |
CN112080074A (en) | Flame-retardant polypropylene composition and preparation method and application thereof | |
CN111286169A (en) | Polylactic acid and lactic acid flame-retardant composite material containing polymer type monomolecular flame retardant and preparation method thereof | |
CN102153811B (en) | Polypropylene composite material with fire retardance and toughening performance | |
JP6816288B2 (en) | Resin composition for producing polyolefin-based flame-retardant foam and flame-retardant foam formed from the resin composition | |
CN108250573B (en) | Thermo-oxidative aging resistant halogen-free environment-friendly flame-retardant polypropylene material and preparation method thereof | |
RU2309964C1 (en) | Formula of composite thermoplastic material | |
CN113651998A (en) | Composition, flame retardant containing composition and preparation method of flame retardant | |
KR102007219B1 (en) | A thermoplastic polyurethane resin composite with flame retardancy and a method of producing the same | |
CN106554605A (en) | A kind of phosphorus bromine synergistic highly expanded flame-retardant PET material and preparation method thereof | |
Zakut et al. | Investigation of flame retardancy properties of polypropylene-colemanite and intumescent flame retardant additive blends |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU |