Огнепреграждающий композиционный материал на основе пенополиуретана

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ОГНЕПРЕГРАЖДАЮЩИЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ПЕНОПОЛИУРЕТАНА(71) Заявитель Учреждение Белорусского государственного университета Научно-исследовательский институт физико-химических проблем(72) Авторы Богданова Валентина Владимировна Бурая Оксана Николаевна Тихонов Максим Михайлович(73) Патентообладатель Учреждение Белорусского государственного университета Научно-исследовательский институт физико-химических проблем(57) Огнепреграждающий композиционный материал на основе пенополиуретана, содержащий пенополиуретан и систему замедлителей горения, отличающийся тем, что система замедлителей горения включает трихлорэтилфосфат, одно- или двухзамещенный фосфат аммония или их смесь, красный фосфор, однозамещенный фосфат кальция и стеарат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.пенополиуретан 70,0-86,8 трихлорэтилфосфат 3-5 одно- или двухзамещенный фосфат аммония или их смесь 7-10 красный фосфор 3-5 однозамещенный фосфат кальция 0,1-5,0 стеарат кальция 0,1-5,0. Изобретение относится к производству огнепреграждающих композиционных материалов на основе пенополиуретана (далее - ППУ), которые могут быть использованы в качестве активного и пассивного способа ограничения распространения пожара по технологическим коммуникациям зданий и сооружений, как составляющий элемент для изготовления конструкционных изделий различного назначения и как материал, позволяющий сохранить предел огнестойкости строительных конструкций при заполнении зазоров между ними. 17148 1 2013.06.30 Пожаробезопасность ППУ повышают путем введения различных антипиренов (далее АП). Эффект введения зависит при этом как от химической природы и количества вводимого АП, так и от целого ряда других факторов, например типа исходного полиола, эквивалентности отношения - и -групп во вспениваемой композиции (далее - КМ) 1. Возможно введение неорганических соединений в качестве АП во вспенивающуюся КМ, например 50-60 мас.тонкодисперсного гипса или доломитовой муки 2 или до 85 мас. . керамзита или вакулита 3. Однако такие неорганические порошки неизбежно ведут к повышению вязкости КМ, влияют на реакционные параметры (время старта и гелеобразования), вспениваемость КМ, а это, в свою очередь, сказывается на качестве получаемого продукта и технологии его получения. В настоящее время для придания негорючести пенополиуретанам в промышленности наиболее широко используется трихлорэтилфосфат (далее - ТХЭФ). Однако исследования показывают, что использование галогенсодержащих антипиренов приводит к образованию канцерогенных соединений при горении. Во-вторых, изучение длительного старения образцов, содержащих трихлорэтилфосфат, выявило процесс деструкции и улетучивания огнегасящей добавки 4. Также эффективным способом снижения горючести является создание полиизоциануратных пенопластов, которые получают за счет введения специальных катализаторов. Однако такие пены имеют большую себестоимость по сравнению с традиционными,поскольку при их получении увеличивается расход изоцианата, который является наиболее дорогостоящим компонентом синтеза. При этом пены обладают худшими прочностными показателями 5. Существуют промышленные разработки по синтезу и использованию в процессе получения пенополиуретанов фосполиолов. Но для этого требуется создание их производства. Кроме того, пенополиуретаны на основе фосполиолов обладают повышенным влагопоглощением, что не позволяет их использование для низкотемпературной теплоизоляции 6. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и решаемой задаче является полиольный компонент для получения изоцианатных пенопластов с пониженной горючестью. Известный компонент содержит, мас.ч. полиольная смесь на основе продукта этерификации таллового масла 43,3 кремнийсодержащее поверхностно-активное вещество 1,4 вспениватель - трихлорфторметан (фреон-11) 22,0 4,0 ацетат калия в виде 30 ного раствора в этиленгликоле трихлорэтилфосфат 29,4 (компонент А). Полиольный компонент дополнительно содержит синергическую антипиреновую смесь, включающую продукт взаимодействия моноаммонийфосфата, диаммонийфосфата или их смесей с мочевиной в массовом соотношении соответственно 1-2,31, имеющий температуру плавления в интервале 102-106 С, диаммонийфосфат и трехокись сурьмы в массовом соотношении соответственно 7,5-10,02,5-5,01-2 и поверхностно-активное вещество смесь алкилдиметилбензиламмонийхлоридов с 10-18 в алкиле при массовом соотношении синергическая антипиреновая смесь-смесь алкилдиметилбензиламмонийхлоридов с 10-18 в алкиле, равном 110-2901, при следующем соотношении компонентов (мас.ч) компонент А 100 синергическая антипиреновая смесь 7,5-14,5 смесь алкилдиметилбензиламмоний хлоридов с 10-18 в алкиле 0,05-0,10 7. Для получения ППУ компонент А смешивали с полиизоционатом марки Б (ТУ Латв ССР-067-87) в известных соотношениях. Недостатком ППУ, получаемого из известного материала, является его способность к образованию канцерогенных соединений при горении, а также повышенное содержание ТХЭФ приводит к процессу деструкции и улетучиванию огнегасящей добавки. Кроме того, данный материал относится к классу трудновоспламеняемых по ГОСТ 12.1.044-89, что исключает возможность его использования в качестве активного и пассивного ограничения распространения пожара по технологическим коммуникациям зданий и сооружений,как составляющий элемент для изготовления конструкционных изделий различного 2 17148 1 2013.06.30 назначения и как материал, позволяющий сохранить предел огнестойкости строительных конструкций при заполнении зазоров между ними. Задача, решаемая предлагаемым изобретением, - создание огнепреграждающего композиционного материала на основе пенополиуретана, обладающего удовлетворительными реакционными параметрами и физико-механическими свойствами. Поставленная задача достигается тем, что огнепреграждающий композиционный материал, содержащий пенополиуретан и систему замедлителей горения, в качестве системы замедлителей горения содержит трихлорэтилфосфат, одно- или двухзамещенный фосфат аммония или их смесь, красный фосфор, однозамещенный фосфат кальция, стеарат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.пенополиуретан 70,0-86,8 трихлорэтилфосфат 3-5 одно- или двухзамещенный фосфат аммония или их смесь 7-10 красный фосфор 3-5 однозамещенный фосфат кальция 0,1-5,0 стеарат кальция 0,1-5,0. В качестве ППУ используется система компонентов А и Б для получения напыляемого ППУ марки Изолан-125. В ППУ марки Изолан-125 компонент А представляет собой смесь полиэфиров и специальных добавок. Компонент Б для ППУ марки Изолан-125 представляет собой полимерный дифенилметандиизоцианат. Установлено, что предельным содержанием ТХЭФ для данной марки ППУ является 3-5 мас. , после чего происходит резкая потеря физико-химических свойств огнестойкого материала. В системе замедлителей горения могут использоваться как индивидуальные первичный, вторичный фосфат аммония, однозамещенный фосфат кальция, так и их смесь. В качестве смеси может быть использован дешевый промышленный продукт суперфосфат. Огнепреграждающий композиционный материал на основе пенополиуретана изготавливают по следующей технологии. В компонент А для получения огнепреграждающего напыляемого ППУ марки Изолан-125 добавляют порциями в требуемом количестве систему замедлителей горения,перемешивая до однородной массы. Затем модифицированный компонент А вводится в компонент Б и перемешивается до начала вспенивания. Для определения группы горючести композиционных материалов на основе пенополиуретанов готовили по три образца каждой композиции длиной 601 мм, высотой 1503 мм и толщиной 10-15 мм. Образцы подвергали кондиционированию, после чего образцы подвергали огневым испытаниям на определение группы горючести по п. 4.3 ГОСТ 12.1.044-89. Составы используемых смесей представлены в табл. 1, свойства трудногорючих композиций представлены в табл. 2. Из представленных в таблицах данных видно, что предлагаемое изобретение позволяет получать огнепреграждающий композиционный материал на основе ППУ, обладающий удовлетворительными реакционными параметрами и физико-механическими свойствами,что дает возможность его использования в качестве активного и пассивного ограничения распространения пожара по технологическим коммуникациям зданий и сооружений, как составляющий элемент для изготовления конструкционных изделий различного назначения и как материал, позволяющий сохранить предел огнестойкости строительных конструкций при заполнении зазоров между ними. 17148 1 2013.06.30 Таблица 1 Одно-, двухзаКомпо- КомКрасОднозамеКомпомещенный фосзиция, понент ТХЭФ ный щенный фоснент Б фат аммония или номер А фосфор фат кальция их смесь 1 35 35 5 10 5 5 2 39,25 39,25 4 8,5 4 2,5 3 43,4 43,4 3 7 3 0,1 Изолан 50 50 125 Метод определения группы трудногорючих и горючих ППУ композиций по ГОСТ 12.1.044 п. 4.3. Источники информации 1., Огнестойкость жестких пенополиуретанов различных рецептур. - М. Химия, 1987. 2. Патент РФ 2169741, 27.06.2001. 3. Фахрисламов Ф.З., Филин Л.Г. Использование пенопластов в легких конструкциях. М., 1985. 4. Дементьев А.Г., Дроздова Т.Ю., Болдузев А.И. Влияние старения на горючесть эластичного ППУ с трихлорэтилфосфатом // Пластмассы. - 1987. -2. - С. 50-51. 5. Бьюист Дж.М. Композиционные материалы на основе полиуретанов. - М. Химия,1982. - 240 с. 5. Ушков В.А., Асеева Р.М., Калинин В.И. и др. Эксплуатационные свойства и горючесть фосфорсодержащих жестких ППУ // Пластмассы. - 1984. -9. - С. 21-23. 6. Патент РФ 2098432, 1997. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4