Огнезащитная композиция для изготовления самослипающихся изоляционных лент | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Кудакова А. В., Рыжова В. Н., Матвеева Л. Ю. Огнезащитная композиция для изготовления самослипающихся изоляционных лент // Молодой ученый. — 2013. — №5. — С. 185-187. — URL https://moluch.ru/archive/52/6727/ (дата обращения: 19.07.2018).

Введение

В 80-х гг. прошлого века в ФГУП «НИИСК» был разработан способ получения самослипающейся теплозащитной ленты ЛЭТСАР-3А. Лента предназначена для применения в качестве огнестойкого защитного покрытия электорожгутов и элементов электрооборудования трубчатого сечения от разрушения при пожаре. Способ основан на использовании в качестве полимерной эластичной основы ленты силоксановых каучуков с применением метода радиационной вулканизации.

Регулярное производство ленты в институте было налажено в 1997 г. Лента ЛЭТСАР-3А — это современный высокотехнологичный материал, обладающий уникальными огнезащитными свойствами. Лента очень удобна в практическом использовании и может найти широкое применение в различных областях современной техники, где требуется надежная защита оборудования и, особенно, электрокоммуникаций от воздействия огня: в авиации, судостроении, оборудовании атомных электростанций, силовых электрических коммуникаций и др.

Технология производства ленты ЛЭТСАР-3А включает в себя стадию радиационной вулканизации, которая осуществима в весьма ограниченном объеме радиационных установок, что исключает возможность крупномасштабного производства этого материала в условиях опытного производства ФГУП «НИИСК» и на других предприятиях. Кроме того, лента ЛЭТСАР-3А весьма дорогостоящий материал, так как кроме сложной технологии в ее производстве используется дорогостоящее сырье.

Применение метода радиационной вулканизации связано с необходимостью периодической замены (раз в 5–7 лет) источника гамма-излучения, вызванной естественной убылью активности источника вследствие радиоактивного распада. Работы по замене радиационных источников требуют больших финансовых затрат. К тому же, использование в технологии радиации является негативным фактором с точки зрения охраны труда и безопасности, а также экологической обстановки в черте города.

Данная работа посвящена исследованиям, направленным на поиск новой эластичной полимерной основы — каучуковой матрицы, позволяющей получать самослипающуюся теплозащитную ленту с заданными прочностными и деформационными свойствами без использования стадии радиационной вулканизации.

Создание нового способа производства ленты, исключающего радиационную опасность, даст возможность упростить технологию, улучшить экологию процесса, обеспечить безопасные условия труда, снизить себестоимость ленты и существенно расширить рынок ее сбыта.

Выбор и подготовка компонентов интумесцентной смеси.

Интумесцентная технология возникла в полимерной науке сравнительно недавно в качестве метода, обеспечивающего защиту полимера от воздействия пламени. Интумесцентные системы останавливают горение полимера на ранней стадии, то есть на стадии его термического распада, сопровождающегося выделением горючих газообразных продуктов.

В работе использована широко применяемая в настоящее время интумесцентная смесь антипиренов: аммонийная соль фосфорной кислоты — моноаммоний фосфат, пентаэритрид и меламин.

Моноаммонийфосфат (МАФ) по ГОСТ 3771–74 с содержанием основного вещества 99,8 %, по технологическим условиям получения обладает повышенной влажностью, что может иметь негативное влияние на огнезащитную эффективность композиции. Поэтому МАФ предварительно подвергали осушке в вакуумном сушильном шкафу при температуре 135º С. Контроль степени осушки проводили путем взвешивания образцов на аналитических весах. Сушку продолжали до достижения постоянного веса отобранных проб.

Пентаэритрид (ПЭР) — 2,2-бис(гидроксиметил)пропан-1,3-диол, представляет собой четырёхатомный спирт формулы C(CH2OH)4, белый кристаллический порошок импортного производства, Тпл. 263,5 °С, растворим в воде, содержание основного вещества 98,6 %.

Меламин — (1,3,5-триазино-2,4,6-триамин), малорастворимые в воде бесцветные кристаллы импортного производства (в России в настоящее время его не производят), Тпл 364 °C (с разложением, с отщеплением аммиака (NH3) и образованием мелема), содержание основного вещества 99,8 %.

Все компоненты смеси антипиренов представляют собой порошкообразные вещества. Из них, МАФ и ПЭР обладают крупнозернистой структурой. Эти компоненты подвергали дополнительному ультразвуковому измельчению до степени дисперсности 1–5 мкм. Перед смешиванием компонентов интумесцентной смеси все ее ингредиенты предварительно были размолоты и высушены до постоянного веса.

Известно, что природа связующего и его молекулярные параметры оказывают сильное влияние на характер процесса интумесцентности, влияют на образующееся количество и структуру кокса, и, в конечном счете, на огнезащитные свойства покрытий.

Приготовление экспериментальных образцов полимерной композиции.

На первом этапе работы в качестве полимерных связующих матриц были испытаны: бутилкаучук марки 1675 и хлорированный полиэтилен марки СРЕ 135А. Составы рецептур огнезащитных лент представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Рецептура на основе бутилкаучука (БК 1675).

№ п/п

Компоненты

Массовые части, %

1

БК 1675 (бутилкаучук)

25

2

ИКС (инден-кумароновая смола)

6

3

ХПж (хлорпарафин жидкий)

7

4

ХПтв. (хлорпарафин твердый)

4

5

Лецитин

2

6

ЭС-32 (этилсиликат)

1

7

Аэросил

5

8

АПГ*

50

Таблица 2

Рецептура на основе хлорированный полиэтилен (СРЕ 135А).

№ п/п

Компоненты

Массовые части, %

1

СРЕ 135А (хлорированный полиэтилен)

19,1

2

ХПж (хлорпарафин жидкий)

12,6

3

Лецитин

1,1

4

СКТВ-1

1,9

5

ПИБ (полиизобутилен)

25

6

Аэросил

2,3

7

АПГ*

38

* АПГ (антипиреновая группа) состава, массовые части, %:

МАФ — 50; ПЭР — 26; Меламин — 16; Диоксид титана — 8.

Компоненты смеси вводили в процессе перемешивания последовательно, согласно рецептуре. Высокая вязкость каучуковых связующих требует повышенной температуры для осуществления эффективного смешения. Однако в данном случае нельзя повышать температуру смешения выше 120º С, так как возможно термическое разложение компонентов антипиреновой группы. Для облегчения процесса смешения были использованы пластификаторы: хлорпарафины, лецитин, инден-кумароновая смола.

Для обеспечения качественного перемешивания компонентов использовали Брабендер PLV-151 с Z-образными лопастями и эффективной камерой смешения объемом 75 см3. Температура смешения — 80ºС. Время смешения, необходимое для равномерного распределения компонентов в смеси зависит от конкретного состава смеси. В нашем случае среднее время смешения составляло ~ 30 минут.

Режим смешения контролировали с помощью записи температуры и величины крутящего момента, начиная от времени начала смешения. На пластограмме в момент полной диспергации ингредиентов смеси наблюдается скачок изменения величины крутящего момента, что и послужило контрольной точкой для определения эффективности смешения связующего каучука и интумесцентной смеси.

Полученную таким образом композицию пропускали через лабораторные вальцы и определяли физико-механические характеристики с использованием разрывной машины. Испытания проводили на разрывной машине марки RMI-5, толщина образцов — 1,0 ± 0,2 мм, использовали вырубной нож типа А, скорость машины 500 мм/мин, температура испытания 23ºС.

Аутогезию композиции оценивали визуально по качеству слипания слоев при намотке (слои не должны расслаиваться).

Испытание экспериментальных образцов ленты на огнестойкость осуществляли в соответствии со специальной методикой, согласованной с потребителем. Огнестойкость ленты оценивали по времени достижения температуры образца 195ºС под прямым воздействием пламени в заданном диапазоне температур 1062–1100ºС. Результаты испытаний композиций на огнестойкость и физико-механические характеристики образцов представлены в таблице 3.

По результатам экспериментов (таблица 3) можно сделать вывод, что композиция на основе хлорированного полиэтилена обладает лучшими физико-механическими свойствами, чем композиция на основе бутилкаучука, при этом огнестойкость сохраняется на уровне требований, установленных заказчиком.

Таблица 3

Физико-механические характеристики, аутогезия и огнестойкость образцов самослипающейся защитной ленты

Полимерная основа композиции

Условная прочность при растяжении, МПа

Относительное удлинение при разрыве, %

Остаточное удлинение при разрыве, %

Аутогезия

Огне-стойкость, мин.

Бутилкаучук

0,37

1600

300

слабая

7

Хлорированный полиэтилен

2,93

223

13

слабая

7,40

Таким образом, для проведения дальнейших работ по совершенствованию состава композиции для огнестойкой самослипающейся ленты предпочтение в качестве полимерной основы отдано хлорированному полиэтилену по сравнению с бутилкаучуком. Недостатком обоих композиций является довольно слабая аутогезия, поэтому поиск более совершенной эластичной самослипающейся матрицы будет продолжен.

Литература:

1.         Антонов А. В., Решетников И. С., Халтуринский Н. А. Горение коксообразующих полимерных систем // Успехи химии.– 1999, № 7 — С. 633–667.

2.         Олейников К. В., Троценко П. А., Мацицкая А. В., Зыбина О. А., Мнацаканов С. С. Основные компоненты огнезащитных вспучивающихся материалов и их роль в образовании защитных пенококсовых слоев // Химическая промышленность. — 2008. — Т. 85, № 1 — С. 49–52.

Основные термины (генерируются автоматически): хлорированный полиэтилен, радиационная вулканизация, основное вещество, лента, инден-кумароновая смола, теплозащитная лента, импортное производство, температура смешения, время смешения, крутящий момент.


Похожие статьи

Получение и свойства теплоизоляционных материалов...

ИКС (инден-кумароновая смола).

Температура смешения – 80ºС. Время смешения, необходимое для равномерного распределения компонентов в смеси, зависит от конкретного состава смеси, выбрано экспериментально.

Выбор перспективного полиэтилена марки ПЭ-100 и направления...

В настоящее время основным направлением расширения ассортимента полимерных материалов

Температуру плавления и степень кристалличности исследовали методом

Смешение ингредиентов проводили на стандартном смесительном оборудовании в...

Получение антикоррозионных материалов на основе местного...

Таким образом, перед основным нефтегазовая отраслью на ближайший период времени встают

Полученные продукты сушили при температуре 50–60 0С до постоянного веса на

Основные термины (генерируются автоматически): смола, процесс, производство, отход...

Синтез наноразмерных водных дисперсий политетрафторэтилена...

Основной задачей было проведение полимеризации по традиционной эмульсионной схеме с использованием парафина в качестве стабилизатора.

Таким образом, предварительные данные по введению наноразмерного ПТФЭ в перфторэластомеры методом смешения...

Исследование механических свойств графитизированного...

Созданы различные материалы на основе полиэтилена, полипропилена, эпоксидиановых смол и других полимерных матриц и наноразмерных порошков

При использовании его в количестве 1–3 % основные механические свойства пленки примерно одинаковы: предел прочности при...

Зависимость температуры вспышки композитных материалов на...

Предложен критерий инициирования взрывного разложения композитов на основе бризантных взрывчатых веществ и наночастиц металла лазерным импульсном.

где J(t) — поглощаемая наночастицей мощность излучения лазерного импульса в момент времени t. В используемых...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Получение и свойства теплоизоляционных материалов...

ИКС (инден-кумароновая смола).

Температура смешения – 80ºС. Время смешения, необходимое для равномерного распределения компонентов в смеси, зависит от конкретного состава смеси, выбрано экспериментально.

Выбор перспективного полиэтилена марки ПЭ-100 и направления...

В настоящее время основным направлением расширения ассортимента полимерных материалов

Температуру плавления и степень кристалличности исследовали методом

Смешение ингредиентов проводили на стандартном смесительном оборудовании в...

Получение антикоррозионных материалов на основе местного...

Таким образом, перед основным нефтегазовая отраслью на ближайший период времени встают

Полученные продукты сушили при температуре 50–60 0С до постоянного веса на

Основные термины (генерируются автоматически): смола, процесс, производство, отход...

Синтез наноразмерных водных дисперсий политетрафторэтилена...

Основной задачей было проведение полимеризации по традиционной эмульсионной схеме с использованием парафина в качестве стабилизатора.

Таким образом, предварительные данные по введению наноразмерного ПТФЭ в перфторэластомеры методом смешения...

Исследование механических свойств графитизированного...

Созданы различные материалы на основе полиэтилена, полипропилена, эпоксидиановых смол и других полимерных матриц и наноразмерных порошков

При использовании его в количестве 1–3 % основные механические свойства пленки примерно одинаковы: предел прочности при...

Зависимость температуры вспышки композитных материалов на...

Предложен критерий инициирования взрывного разложения композитов на основе бризантных взрывчатых веществ и наночастиц металла лазерным импульсном.

где J(t) — поглощаемая наночастицей мощность излучения лазерного импульса в момент времени t. В используемых...

Задать вопрос