RU2616074C1 - Состав для огнезащитных покрытий резин - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области получения огнезащитных покрытий на основе полимерного связующего и может найти применение в резинотехнической промышленности. Состав для огнезащитных покрытий резин, включающий связующее на основе хлоропренового каучука и технологическую добавку, в качестве связующего содержит композицию из полихлоропренового каучука наирита ДП, бутилфенолформальдегидной смолы 101К, воды, оксида цинка, оксида магния, органического растворителя, представляющего собой смесь равных массовых частей этилацетата и нефраса, а в качестве технологической добавки содержит диспергированное углеродное волокно со средневзвешенной длиной около 200 микрон. Техническим результатом является повышение огнезащитных свойств покрытия и его адгезии к резине. 2 табл.

Description

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. RU 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. RU 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. RU 2171269, C09D 123/34; Опубл. 27.07.2001).

Однако указанная композиция предназначена для получения твердых покрытий для полов и кровли.

Известен состав для теплозащитных покрытий, содержащий хлорсульфированный полиэтилен, толуол, терморасширяющийся графит, окись цинка, окись магния, стеариновую кислоту, дифенилгуанидин, фосфаты аммония и алюминиевую пасту. (Пат.RU 2186813, C09D 123/34; Опубл. 10.08.2002).

Однако данный состав имеет более сложную рецептуру, что затрудняет его приготовление.

Известен состав для огнезащитных покрытий, включающий хлорсульфированный полиэтилен, толуол, фосфорсодержащее соединение, причем он в качестве фосфорсодержащего соединения содержит фосфорборазотсодежащий олигомер, предварительно полученный в результате взаимодействия бората метилфосфита, эпоксидной смолы ЭД-20 и анилина (Пат. RU 2540645, C09D 123/34; Опубл. 10.02.2015).

Однако данный состав не обеспечивает высокой огнетеплозащиты и адгезии к резине.

Известна теплостойкая клеевая композиция, включающая среднекристаллизующийся хлоропреновый каучук, окись цинка, окись магния, вулканизующую группу, коллоидную кислоту, модификатор адгезии, канифоль, смесь растворителей, которая дополнительно содержит высококристаллизующийся хлоропреновый каучук и бутадиен-нитрильный каучук с поливинилхлоридом БНК-ПВХ (Пат. RU 2492203, C09J 111/00; Опубл. 02.04.2012).

Однако, данная клеевая композиция не обеспечивает огнезащитных свойств.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является полимерная композиция для огнезащитного вспенивающегося покрытия, включающая хлорсодержащее связующее - однокомпонентный клей на основе хлоропренового каучука, аммоний фосфорнокислый двузамещенный и вспенивающую добавку - параформ и мочевину (Пат. RU 2103300, C09D 111/00, C09D5/18; Опубл. 27.01.1998).

Однако данная композиция относится к вспучивающимся составам и не дает улучшенных адгезионных показателей.

Задача: получение состава на основе полихлоропрена для огнезащитного покрытия резин, обладающих повышенной адгезией к резинам.

Техническим результатом является повышение огнезащитных свойств покрытия и его адгезии к резине.

Поставленный технический результат достигается тем, что состав для огнезащитных покрытий резин, включающий связующее на основе хлоропренового каучука и технологическую добавку, при этом в качестве связующего содержит композицию из полихлоропренового каучука наирита ДП, бутилфенолформальдегидной смолы 101 К, воды, оксида цинка, оксида магния, органического растворителя, представляющего собой смесь равных массовых частей этилацетата и нефраса, а в качестве технологической добавки содержит диспергированное углеродное волокно со средневзвешенной длиной около 200 микрон, при следующем соотношении компонентов, масс. ч.: полихлоропреновый каучук наирит ДП - 90,0; бутилфенолформальдегидная смола 101К - 90,0; вода - 3,0; оксид цинка - 5,0; оксид магния - 11,0; указанный органический растворитель - 800,0; указанные углеродные волокна - 5,0-15,0.

Наличие в составе в качестве технологической добавки диспергированных углеродных волокон придает покрытию на основе хлоропренового каучука огнестойкость и повышает его адгезионные свойства и термостойкость. Повышение адгезионной прочности связи с резиной происходит за счет повышения когезионной прочности пленки самого покрытия, т.к. при разрушении адгезионного соединения разрыв может носить когезионный характер (по пленке покрытия). Кроме того, повышение прочности сцепления покрытия с резиной происходит за счет эффекта «механического заклинивания» углеродных волокон в массиве защищаемых вулканизованных резин.

Данный состав позволяет получать покрытия на основе хлоропренового каучука с повышенной огнезащитой и адгезией к вулканизованной резине.

Полихлоропреновый каучук наирит ДП (ТУ-6-01-1319-85) является основным пленкообразующим в клеях-растворах.

Бутилфенолформальдегидная смола 101К (ТУ-60004691277193-97).

Вулканизующая группа: оксид цинка (белила цинковые ГОСТ 202-84), оксид магния (жженная магнезия ГОСТ 844-79) использовались ранее в клеевых композициях (Кардашов Д.А., Петрова А.В. Полимерные клеи. М.: Химия, 1983).

Органический растворитель: смесь равных массовых частей этилацетата (ГОСТ 8981-78) и нефраса (ГОСТ 3840167109-92).

Углеродные волокна представляют собой волокнистый материал в виде дисперсного порошка с цветом от темно-серого до черного. Средневзвешенная длина около 200 микрон. Аспектное соотношение порядка 30. Прочность 3.8-4 ГПа. Модуль упругости 230 ГПа. Диаметр 7 микрон. Плотность 1.8 г/см³. Фактическая влажность, масс. %, не более - 1,0.

Уменьшение содержания углеродных волокон приводит к снижению огнестойкости и адгезии, а повышение их содержания способствует ухудшению адгезии к вулканизованной резине.

Огнезащитную композицию приготавливают следующим образом.

Вначале приготавливают резиновую смесь 31С-1-ДП - смесь наирита ДП, оксида магния, оксида цинка (ЕТР 8857-91) в резиносмесителе в течение 10 мин, при этом температура смесителя постепенно повышается (по мере ввода компонентов смеси) от 50°С до 85°С. После выгрузки смеси при температуре 105°С осуществляют ее листование в течение 5 мин. Затем разогретая резиновая смесь с частью растворителя (около 0,1 части от общего количества растворителя) загружается в клеемешалку. Остальное количество растворителя вместе с другими ингредиентами композиции бутилфенолформальдегидной смолой, водой, указанными углеродными волокнами загружаются порциями в клеемешалку по мере набухания резиновой смеси. Общее время смешения составляет 4,5-5 час, при этом введение измельченного углеродного волокна может быть осуществлено после приготовления композиции на основе остальных компонентов.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

В колбу, содержащую приготовленный известным способом наиритовый клей 88СА (ТУ 381051760-89), включающий в себя полихлоропреновый каучук наирит ДП, бутилфенолформальдегидную смолу 101К, оксид цинка, оксид магния, воду и указанный органический растворитель, вводят диспергированные углеродные волокна и перемешивают содержимое 3-5 минут до получения однородной массы.

Для проведения сравнительных испытаний было приготовлено 3 варианта композиций (по способу, описанному в примере) и композиция по прототипу, рецептуры которых представлены в табл. 1.

Композиция представляет собой жидкость бежевого цвета. Хорошо наносится на поверхность резины.

Заявленные пределы углеродных волокон обусловлены тем, что при увеличении указанных дозировок снижается адгезия к вулканизованной резине, а при уменьшении снижается адгезия к вулканизованной резине и уменьшается огнезащита.

Были исследованы свойства покрытий при различном содержании указанных углеродных волокон. 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. 2.

Предлагаемые покрытия исследовались на адгезионную прочность при сдвиге, достигаемую при выдерживании под грузом 2 кг, при комнатной температуре (20°С) в течение 24 часов. Данные представлены в таблице 2, из которой видно, что все покрытия предлагаемого состава по огнезащитным и адгезионным характеристикам превосходят огнезащитное покрытие по прототипу, 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°С) 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.

С целью определения эффективности разработанных огнезащитных составов проведены испытания покрытий путем воздействия на обработанный образец вулканизованной резины источника открытого огня. Установка для испытаний собрана на базе лабораторного химического штатива и установлена в хорошо вентилируемом помещении. Образцы для измерений имеют следующие размеры: длина - 50 мм, ширина - 50 мм, толщина - 1,8-2 мм. 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.

Перед измерениями покрытые образцы высушиваются при комнатной температуре не менее двух суток. Подготовленный к испытанию образец закрепляют в штативе строго вертикально. Используют универсальную газовую горелку Бунзена, снабженную насадкой с диаметром отверстия 7 мм. Газовую горелку (используют бытовой газ), находящуюся в горизонтальном положении на расстоянии не менее 200 мм от образца, зажигают и регулируют так, чтобы высота пламени составляла 150-180 мм. Пламя направляют точно в центр закрепленного образца вулканизата. Подачу воздуха регулируют до тех пор, пока не исчезнет желтый кончик пламени.

Измерения температуры проводятся прибором - пирометр С-300.3 (ГОСТ 28243-96 «Пирометры. Общие технические требования»). Принцип работы пирометра основан на измерении мощности теплового излучения объекта измерения преимущественно в диапазонах инфракрасного излучения и видимого света.

С помощью пирометра регистрируют изменение температуры на необогреваемой поверхности опытного образца с течением времени до момента достижения предельного состояния опытного образца вулканизата. За предельное состояние материала было принято появление прожога на необогреваемой стороне опытного образца - потеря целостности покрытия.

Полученные результаты приведены в табл. 2.

Исследование стойкости к воздействию огня показывает, что введение в состав в качестве технологической добавки диспергированных углеродных волокон в совокупности с указанным связующим способствует обеспечению высокой огнестойкости покрытия.

Таким образом, огнезащитные покрытия резин, содержащие композицию из полихлоропренового каучука наирита ДП, бутилфенолформальдегидной смолы 101К, воды, оксида цинка, оксида магния, органического растворителя, а также технологическую добавку - диспергированные углеродные волокна, обладают высокой огнестойкостью и повышенной адгезией к резинам на основе различных каучуков.

Claims (8)

1. Состав для огнезащитных покрытий резин, включающий связующее на основе хлоропренового каучука и технологическую добавку, отличающийся тем, что в качестве связующего содержит композицию из полихлоропренового каучука наирита ДП, бутилфенолформальдегидной смолы 101К, воды, оксида цинка, оксида магния, органического растворителя, представляющего собой смесь равных массовых частей этилацетата и нефраса, а в качестве технологической добавки содержит диспергированное углеродное волокно со средневзвешенной длиной около 200 микрон, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
2. Полихлоропреновый каучук наирит ДП 90,0
3. Бутилфенолформальдегидная смола 101К 90,0
4. Вода 3,0
5. Оксид цинка 5,0
6. Оксид магния 11,0
7. Указанный органический растворитель 800,0
8. Указанные углеродные волокна 5,0-15,0