RU2627363C2 - Огнестойкий материал, содержащий биополимер - Google Patents
Огнестойкий материал, содержащий биополимер Download PDFInfo
- Publication number
- RU2627363C2 RU2627363C2 RU2012134473A RU2012134473A RU2627363C2 RU 2627363 C2 RU2627363 C2 RU 2627363C2 RU 2012134473 A RU2012134473 A RU 2012134473A RU 2012134473 A RU2012134473 A RU 2012134473A RU 2627363 C2 RU2627363 C2 RU 2627363C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- material according
- flame retardant
- matrix
- eva
- binder
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 115
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 title claims abstract description 29
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 title description 7
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims abstract description 52
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 32
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 25
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 24
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 claims abstract description 23
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 49
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 claims description 34
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims description 32
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 24
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 20
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 16
- -1 polypropylenes Polymers 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N O.O.O.[Al] Chemical group O.O.O.[Al] MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 5
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 5
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 3
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 2
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 2
- ZIWYFFIJXBGVMZ-UHFFFAOYSA-N dioxotin hydrate Chemical compound O.O=[Sn]=O ZIWYFFIJXBGVMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000009429 electrical wiring Methods 0.000 claims 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract description 3
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 abstract description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 abstract description 2
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 10
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 10
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 10
- 229920002961 polybutylene succinate Polymers 0.000 description 9
- 239000004631 polybutylene succinate Substances 0.000 description 9
- 229920000704 biodegradable plastic Polymers 0.000 description 8
- 101100389815 Caenorhabditis elegans eva-1 gene Proteins 0.000 description 7
- 229920003232 aliphatic polyester Polymers 0.000 description 7
- JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N L-lactic acid Chemical compound C[C@H](O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 5
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 5
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 4
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 4
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 4
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical group CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 229920003317 Fusabond® Polymers 0.000 description 3
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 3
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 3
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 3
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 3
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 3
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N (+/-)-1,3-Butanediol Chemical compound CC(O)CCO PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LEJBBGNFPAFPKQ-UHFFFAOYSA-N 2-(2-prop-2-enoyloxyethoxy)ethyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCCOCCOC(=O)C=C LEJBBGNFPAFPKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930182843 D-Lactic acid Natural products 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UWTATZPHSA-N D-lactic acid Chemical group C[C@@H](O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UWTATZPHSA-N 0.000 description 2
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 229920000229 biodegradable polyester Polymers 0.000 description 2
- 239000004622 biodegradable polyester Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 229940022769 d- lactic acid Drugs 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 2
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 2
- 229960000448 lactic acid Drugs 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 229920001432 poly(L-lactide) Polymers 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- KUAZQDVKQLNFPE-UHFFFAOYSA-N thiram Chemical compound CN(C)C(=S)SSC(=S)N(C)C KUAZQDVKQLNFPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960002447 thiram Drugs 0.000 description 2
- UKRDPEFKFJNXQM-UHFFFAOYSA-N vinylsilane Chemical compound [SiH3]C=C UKRDPEFKFJNXQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WGACMNAUEGCUHG-VYBOCCTBSA-N (2s)-2-[[(2s)-2-[[(2s)-2-acetamidopropanoyl]amino]propanoyl]amino]-n-[(2s)-6-amino-1-[[(2s)-1-[(2s)-2-[[(2s)-1-[[(2s)-5-amino-1-[[(2s)-1-[[(2s)-1-[[(2s)-6-amino-1-[[(2s)-1-amino-3-(4-hydroxyphenyl)-1-oxopropan-2-yl]amino]-1-oxohexan-2-yl]amino]-3-hydroxy- Chemical compound CC(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](CCCN=C(N)N)C(=O)N1CCC[C@H]1C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CCCN=C(N)N)C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@H](C(N)=O)CC1=CC=C(O)C=C1 WGACMNAUEGCUHG-VYBOCCTBSA-N 0.000 description 1
- RBMHUYBJIYNRLY-UHFFFAOYSA-N 2-[(1-carboxy-1-hydroxyethyl)-hydroxyphosphoryl]-2-hydroxypropanoic acid Chemical group OC(=O)C(O)(C)P(O)(=O)C(C)(O)C(O)=O RBMHUYBJIYNRLY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004114 Ammonium polyphosphate Substances 0.000 description 1
- 208000034530 PLAA-associated neurodevelopmental disease Diseases 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 239000012963 UV stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N acrylic acid methyl ester Natural products COC(=O)C=C BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RREGISFBPQOLTM-UHFFFAOYSA-N alumane;trihydrate Chemical compound O.O.O.[AlH3] RREGISFBPQOLTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019826 ammonium polyphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229920001276 ammonium polyphosphate Polymers 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- QYMGIIIPAFAFRX-UHFFFAOYSA-N butyl prop-2-enoate;ethene Chemical group C=C.CCCCOC(=O)C=C QYMGIIIPAFAFRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 229920005570 flexible polymer Polymers 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 150000003893 lactate salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 108010074544 myelin peptide amide-12 Proteins 0.000 description 1
- 108010074682 myelin peptide amide-16 Proteins 0.000 description 1
- UFMBFIIJKCBBHN-MEKJRKEKSA-N myelin peptide amide-16 Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](C)C(N)=O)NC(=O)[C@H](CCCCN)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CCCNC(N)=N)NC(=O)[C@H](CCC(N)=O)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H]1N(CCC1)C(=O)[C@H](CCCNC(N)=N)NC(=O)[C@H](CCCCN)NC(=O)[C@H](CCC(N)=O)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@H](C)NC(C)=O)C1=CC=C(O)C=C1 UFMBFIIJKCBBHN-MEKJRKEKSA-N 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N pent‐4‐en‐2‐one Natural products CC(=O)CC=C PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052628 phlogopite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229920000118 poly(D-lactic acid) Chemical group 0.000 description 1
- 229920001434 poly(D-lactide) Chemical group 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007142 ring opening reaction Methods 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 230000002087 whitening effect Effects 0.000 description 1
- DXZMANYCMVCPIM-UHFFFAOYSA-L zinc;diethylphosphinate Chemical compound [Zn+2].CCP([O-])(=O)CC.CCP([O-])(=O)CC DXZMANYCMVCPIM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
- C08L33/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к огнестойкому материалу, предназначенному для изготовления изделий в электротехнической промышленности, в частности корпусов электрических приборов или труб для электрических кабелей. Огнестойкий материал содержит матрицу, образованную по меньшей мере одним органическим полимером, огнестойкую добавку, выбранную среди гидроксидов металлов, и связующее, образующее границу раздела между матрицей и огнестойкой добавкой. Причем органический полимер в матрице содержит по меньшей мере 50 мас.% одного биополимера. Связующее представляет собой сополимер этилена и винилацетата, содержащий по меньшей мере 40 мас.% винилацетата, привитого малеиновым ангидридом. Полученный материал является гибким и ударопрочным и может быть переработан формованием или экструзией, в частности литьем под давлением. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил., 7 табл.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение касается огнестойкого материала, содержащего биополимер, точнее, термопластичный биополимер, называемый также биопластиком.
Точнее, целью изобретения является огнестойкий материал, который может быть подвергнут формованию или экструдированию. Этот материал содержит органическую матрицу, имеющую в своем составе по меньшей мере 50% мас. по меньшей мере одного биополимера, огнестойкую добавку, выбранную среди металлических гидроксидов (гидроксидов металлов), и связующее, образующее поверхность раздела между матрицей и огнестойкой добавкой.
Материал согласно изобретению находит себе применение, в частности, в электрических приборах, таких как корпуса устройств и системы управления кабельными сетями.
ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Пластмассы, или, более точно, термопластичные полимеры применяют во многих отраслях промышленности и, в частности, в электротехнической промышленности; свойства этих пластмасс оказывают значительное влияние на экологические характеристики продукта, в частности на выброс СО2 и его последствия для потепления климата.
Кроме того, эти пластмассы, как полиэтилен (ПЭ) (РЕ), поливинилхлорид (ПВХ) (PVC) и полипропилен (ПП) (РР), большей частью получают из нефти, и возникают многочисленные проблемы, связанные, в частности, с истощением запасов нефти и переработкой содержащих нефть отходов.
Следовательно, применение биополимеров, биопластиков, которые не создают никаких из указанных выше проблем, значительно увеличивается. Напомним, что под биополимером подразумевают полимер, полученный исключительно из живых организмов, обычно растительных, или полимер, синтезированный исходя из возобновляемых источников, обычно растительных. Биополимеры, биопластики, обычно являются биоразлагаемыми и компостируемыми, и их отходы могут быть легко удалены.
Примером такого биопластика является полимолочная кислота, которая представляет собой пластмассу, полученную полимеризацией лактатов, которые образуются, в частности, в результате брожения крахмала.
Хотя в настоящее время стоимость биопластиков будет выше стоимости пластмасс, произведенных из нефти, можно ожидать, что в будущем их стоимость станет конкурентоспособной.
Для множества применений пластмасс, будь они биоразлагаемые или нет, в них необходимо вводить огнестойкую добавку.
Итак, огнестойкие свойства, которым должны удовлетворять пластмассы, применяемые в электрических приборах, определены стандартами МЭК (IEC) («Международная электротехническая комиссия»), как стандарт IEC 60695-2-1.
Наиболее широко используемыми огнестойкими добавками являются галогенсодержащие огнестойкие добавки; однако эти галогенсодержащие огнестойкие добавки представляют основное неудобство, заключающееся в генерации вызывающих коррозию и токсичных соединений, таких как диоксины, при их горении, например, при сжигании отходов их содержащих, и, следовательно, от них надо избавляться.
Огнестойкими добавками, которые не содержат галогенов, являются, в частности, полифосфат аммония и гидроксиды металлов, как тригидроксид алюминия ТГА (АТН). По сравнению с галогенсодержащими огнестойкими добавками, гидроксиды металлов, как ТГА, выделяют мало дыма и являются нетоксичными. Однако полимерные композиции, которые содержат эти соединения, даже в очень небольших количествах, обладают весьма недостаточными механическими свойствами, а именно, очень низкой механической прочностью и модулем изгиба меньше 1000 МПа, что делает их непригодными для многих применений.
Документ US 4525494 касается применения тригидроксида алюминия (ТГА), покрытого оболочкой из жирной кислоты, в полимерных композициях, имеющих высокий модуль изгиба. Однако эта покрытая огнестойкая добавка имеет высокую стоимость. Кроме того, покрытые огнестойкие добавки вызывают в полимерных композициях, их содержащих, значительное явление беления под напряжением («stress whitening»).
Чтобы устранить это неудобство, в документе WO 01/51554 описана огнестойкая полимерная композиция, состоящая из полиэтилена, одного или нескольких связующих, огнестойкая добавка которой представляет собой тригидрат алюминия. По меньшей мере 5% мас. полимеров модифицированы малеиновым ангидридом. Эту полимерную композицию используют в электротехнической промышленности.
В документах ЕР 1544250, ЕР 674627, ЕР 1795561, US 2008/0108729, ЕР 1816169, ЕР 1361039 и WO 2008/058020 описаны композиции, содержание не полимерного наполнителя в которых больше 30%; их твердость высокая, но их гибкость очень низкая, с удлинением при разрыве меньше 3%.
Такая гибкость является определенно недостаточной для того, чтобы эти композиции могли быть использованы в способах формования или экструдирования, в частности, для получения изделий, подходящих для применения в электротехнической промышленности.
Таким образом, существует потребность в огнестойком материале, то есть удовлетворяющем стандарту МЭК (CEI) IEC-60695-2-1, введенному в действие 30 марта 2011, содержащем полимерную матрицу, образованную, частично или полностью, биополимером, и огнестойкую добавку, выбранную среди гидроксидов металлов, таких как тригидроксид алюминия (ТГА), который обладает улучшенной гибкостью с увеличенным удлинением при разрыве.
Существует также потребность в таком материале, который бы имел помимо увеличенного удлинения при разрыве хорошие механические свойства, представленные, например, высокими модулем упругости Юнга («E-modulus») и максимальным напряжением («Maximum strength»), (соответствующими ISO 527-1 и следующим).
Затем, существует потребность в таком материале, который мог бы быть легко отформован или экструдирован с целью изготовления простым, надежным и незагрязняющим способом, при низкой стоимости, изделий даже сложных форм и, в частности, изделий, применяемых в электротехнической промышленности, таких как монтажные коробки, системы управления кабельными сетями и.т.д., причем эти изделия являются твердыми и ударопрочными.
Целью изобретения является представление огнестойкого материала, который отвечает, между прочим, потребностям, перечисленным выше. Целью изобретения является также представление огнестойкого материала, который не имеет неудобств, дефектов, ограничений и недостатков композиций известного уровня техники.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Эта цель и другие тоже достигнуты согласно изобретению огнестойким материалом, содержащим:
- матрицу, содержащую предпочтительно образованную по меньшей мере одним органическим полимером;
- огнестойкую добавку, выбранную среди гидроксидов металлов; и
- связующее, образующее поверхность раздела между матрицей и огнестойкой добавкой;
в котором матрица содержит по меньшей мере 50% мас. по меньшей мере одного биополимера, и связующее представляет собой сополимер этилена и винилацетата (ЭВА) (EVA), содержащий по меньшей мере 40% мас. винилацетата (ВА) (VA), привитого малеиновым ангидридом.
Этот сополимер, более не обладающий свойствами, типичными для ЭВА, и имеющий высокое содержание винилацетата, может быть равным образом обозначен ЭВМ (EVM), согласно терминологии эластомеров.
Под огнестойким материалом с точки зрения настоящего изобретения подразумевают обычно, что этот материал удовлетворяет стандарту IEC-60695-2-1, введенному в действие 30 марта 2011 (с нитью накаливания при 850°С на толщине пластины больше 1,5 мм).
Предпочтительно материал имеет удлинение при разрыве, измеренное способом, уточненным в стандарте ISO 527, введенном в действие 30 марта 2011, больше 4,5%.
Предпочтительно сополимер этилена и винилацетата содержит от 55% до 75% мас., например 60% мас., винилацетата. Пример такого сополимера представляет собой сополимер, имеющийся в распоряжении от фирмы LANXESSTM под названием LevameltTM 600.
Предпочтительно сополимер этилена и винилацетата привит малеиновым ангидридом способом, известным специалистам в данной области, из расчета, например, от 0,1% до 10% мас.
Предпочтительно огнестойкая добавка выбрана среди тригидроксида алюминия (ТГА), гидроксида магния, гидрата кальция/алюминия, гидрата окиси олова или флогопита и их смесей (смотри EP 1544250 и WO 01/51554).
Обычно огнестойкая добавка находится в форме частиц, имеющих средний диаметр (d50) в интервале от 0,1 до 10 мкм, предпочтительно в интервале от 0,5 до 8 мкм, более предпочтительно в интервале от 1 до 5 мкм.
Предпочтительно биополимер выбран среди полимолочной кислоты (PLA) и полиэфирных биополимеров, отличных от полимолочной кислоты.
Под полимолочной кислотой подразумевают все виды полимолочной кислоты. Термин полимолочная кислота охватывает: поли(L-молочную кислоту) или PLLA, состоящую из структурных звеньев L-молочной кислоты, поли(D-молочную кислоту) или PDLA, состоящую из структурных звеньев D-молочной кислоты, или поли(DL-молочную кислоту), состоящую из структурных звеньев D-молочной кислоты и L-молочной кислоты, и смеси двух или большего числа из них.
Содержание D-изомеров и L-изомеров в полимолочной кислоте, используемой согласно изобретению, обычно такое, что соотношение между обоими изомерами составляет предпочтительно от 100:0 до 90:10, более предпочтительно это соотношение составляет от 0,5:99,5 до 6:94.
Под полимолочной кислотой подразумевают также сополимеры молочной кислоты с другим мономером, выбранным, например, среди α-гидроксикарбоновых кислот, алифатических диолов и алифатических дикарбоновых кислот.
Биоразлагаемые полимеры, называемые также полиэфирными биопластиками, отличные от полимолочной кислоты, могут быть выбраны среди биоразлагаемых алифатических полиэфиров и биоразлагаемых ароматических алифатических полиэфиров, отличных от полимолочной кислоты. Примеры биоразлагаемых алифатических полиэфиров, отличных от полимолочной кислоты, включают в себя алифатические полиэфиры, полученные конденсацией алифатического диола и алифатической дикарбоновой кислоты, полиэфиры, полученные полимеризацией циклических лактонов с раскрытием цикла, синтетические алифатические полиэфиры и аналогичные соединения. Особым примером такого биразлагаемого полиэфира или полиэфирного биопластика является полибутиленсукцинат (ПБС) (PBS).
Примеры биоразлагаемых ароматических алифатических полиэфиров включают в себя ароматические алифатические полиэфиры, содержащие компонент ароматической дикарбоновой кислоты, компонент алифатической дикарбоновой кислоты и компонент алифатического диола.
Предпочтительно биополимер матрицы представляет собой полимолочную кислоту.
Благоприятно, матрица содержит по меньшей мере 60% мас. по меньшей мере одного биополимера, предпочтительно матрица содержит по меньшей мере 90% мас. по меньшей мере одного биополимера, даже образована одним биополимером или несколькими биополимерами, таким как полимолочная кислота.
Альтернативно, матрица может содержать, кроме того, один другой или несколько других полимеров, которые не являются биополимерами, для того чтобы уменьшить биоразлагаемый характер материала и/или улучшить некоторые из характеристик материала. Примерами таких полимеров являются поликарбонаты, сополимеры акрилонитрила, бутадиена и стирола (АБС) (ABC), полистиролы и полипропилены.
Благоприятно, матрица составляет от 35% до 75% мас., предпочтительно от 50% до 65% мас. от общей массы материала.
Благоприятно, огнестойкая добавка составляет от 25% до 65% мас., предпочтительно от 35% до 50% мас. от общей массы материала.
Благоприятно, связующее составляет от 1% до 25% мас., предпочтительно от 4% до 10% мас. от общей массы материала.
Помимо огнестойкой добавки материал согласно изобретению может содержать одну или несколько добавку(ок) и/или наполнитель(ей). Таким образом, материал согласно изобретению может, кроме того, содержать по меньшей мере один УФ-стабилизатор, такой как ChimassorbTM от фирмы Ciba Specialty Chemicals.
Материал согласно изобретению может, кроме того, содержать по меньшей мере одно красящее вещество, выбранное среди красителей и пигментов, чтобы придать материалу желаемый цвет.
Материал согласно изобретению может, кроме того, содержать по меньшей мере одну добавку, препятствующую гидролизу, чтобы избежать гидролиза материала и улучшить его стабильность на длительное время. Такая добавка, препятствующая гидролизу, может быть выбрана, например, среди поликарбодиимидов, как StabaxolTM или RHENOGRANTM от фирмы Rhein-ChemieTM.
Разумеется, что наполнители и добавки, указанные выше, приведены только в качестве примеров. Другие наполнители и добавки могут быть включены в материал согласно изобретению и могли бы быть легко выбраны специалистами в данной области в соответствии со свойствами, которые желают видеть в наличии у этого материала.
Благоприятно, материал согласно изобретению может содержать, в % мас., от 45% до 65% по меньшей мере одного биополиэфира, такого как полимолочная кислота, от 30% до 45% по меньшей мере одного гидроксида металла, такого как тригидроксид алюминия, от 6% до 8% связующего и, возможно, одну или несколько добавку(ок) и/или наполнитель(ей), при этом сумма массовых процентных содержаний биополиэфира, гидроксида металла, связующего и одной или нескольких добавки(ок) и/или наполнителя(ей) составляет 100% мас.
Благоприятно, материал согласно изобретению может быть получен при гомогенном перемешивании органического полимера, огнестойкой добавки, связующего и, возможно, одной или нескольких добавок и/или наполнителей, предпочтительно способом смешения экструзией.
Огнестойкий материал согласно изобретению никогда не был описан в известном уровне техники; он отличается, в частности, от огнестойких материалов известного уровня техники тем, что он содержит специфическое связующее, представляющее собой сополимер этилена и винилацетата, содержащий по меньшей мере 40% мас. винилацетата, привитый малеиновым ангидридом. Как указано выше, предпочтительный сополимер ЭВА содержит от 55% до 75% винилацетата, например, 60% винилацетата. Это содержание винилацетата определенно больше содержания винилацетата в обычных сополимерах ЭВА, которые содержат только около 30% ВА.
Материал согласно изобретению не обладает неудобствами, дефектами, ограничениями и недостатками огнестойких материалов известного уровня техники, в частности огнестойких материалов известного уровня техники на основе биополимеров, содержащих гидроксиды металлов в качестве огнестойких добавок.
Материал согласно изобретению решает фундаментальную проблему огнестойких материалов известного уровня техники, которой является их недостаточная гибкость. Точнее, удлинение при разрыве огнестойкого материала согласно изобретению значительно улучшено по сравнению с удлинением при разрыве огнестойких материалов известного уровня техники. Неожиданным образом было установлено, что материал согласно изобретению показывал обычно удлинение при разрыве больше 4,5%, что весьма определенно выше величин удлинения при разрыве материалов известного уровня техники.
Помимо этой отличной и удивительной гибкости материал согласно изобретению обладает в целом отличными механическими свойствами, например, модулем упругости Юнга (“E-modulus”), больше 1900 МПа и максимальным напряжением больше 20 МПа.
Отличная и удивительная гибкость материала согласно изобретению показана в примерах, приведенных ниже, в которых было испытано более 15 составов, среди которых многочисленные составы, описанные в заявках на патент и в литературе, и четыре состава согласно изобретению. Удивительным образом оказалось, что среди всех испытанных составов, только составы согласно изобретению позволяли получить отличную гибкость с удлинением при разрыве больше 4,5%.
Не желая быть связанным какой-либо теорией, можно оценить, что согласно изобретению было возможно получить удивительно гибкий огнестойкий материал, благодаря применению в этом материале специфического связующего, которое в результате его состава и его особенной структуры сообщало отличную гибкость органическому материалу и одновременно обеспечивало связь между матрицей и минеральной огнестойкой добавкой, которая согласно изобретению была необработанной.
В самом деле, в связующем согласно изобретению оказалось, что сополимер ЭВА придает отличную гибкость органической матрице и, в частности, биополимерам, которые ее образуют, как PLA, тогда как прививка малеиновым ангидридом обеспечивает хорошее сцепление с гидроксидом металла.
Подобные результаты могут быть получены с другими полярными сополимерами, типа сополимеров этилена и бутил-, метил- или этилакрилата (ЭБА, ЭМА, ЭЭА) (EBA, EMA, EEA), привитых малеиновым ангидридом.
Кроме того, высокое содержание винилацетата, который является полярным компонентом ЭВА, обеспечивает отличную смешиваемость с органической матрицей и, в частности, с биополимерами, которые ее образуют как ЭВА.
В материале согласно изобретению, во время смешивания разных компонентов материала, например, экструзией, связующее закрепляется на поверхности огнестойкой добавки посредством функциональных групп малеинового ангидрида связующего.
Связующее образует, таким образом, гибкую границу раздела между огнестойкой добавкой и матрицей из органического полимера, точнее, между каждой из частиц огнестойкой добавки и матрицей из органического полимера. Кроме того, связующее придает свойства гибкости матрице. Например, материал согласно изобретению имеет удлинение при разрыве отчетливо более высокое, чем удлинение при разрыве чистого PLA (приблизительно 3%), даже несмотря на то, что он может содержать значительные количества огнестойкой добавки на основе гидроксида металла, которые могут доходить, например, до 40%, даже до 50% мас.
Исходные продукты для материала согласно изобретению являются легкодоступными и их стоимость умеренная. Материал согласно изобретению является нетоксичным, в частности, благодаря тому, что огнестойкая добавка, которую он содержит, выбрана среди гидроксидов металлов, таких как ТГА, который не содержит галогенов и не генерирует токсичных газов.
Исходный продукт для матрицы является полностью или в основном биологического происхождения (биополимер) и со слабым ударом по выбросу парникового газа. В результате того что биопластики материала согласно изобретению являются биоразлагаемыми и что гидроксиды металлов являются нетоксичными, материал согласно изобретению может быть квалифицирован как возобновляемый.
Материал согласно изобретению позволяет изготовлять продукты, огнестойкие изделия с разумной стоимостью и способом, не загрязняющим и сохраняющим окружающую среду, в частности с пониженным выбросом парниковых газов.
Благодаря его отличным механическим характеристикам и, в частности, его отличной гибкости, с материалом согласно изобретению можно изготовлять формованные изделия литьем под давлением и/или экструзией, такие как корпуса электрических приборов или приспособления для электропроводки, как кабельная канализация и системы управления кабельными сетями, которые обладают огнестойкими свойствами и которые являются гибкими и ударопрочными.
Материал согласно изобретению может быть получен, смешивая исходные продукты, предназначенные для образования материала, а именно органический полимер, огнестойкую добавку и связующее, обычно при температуре выше температуры размягчения полимеров, вплоть до получения гомогенной смеси этих исходных материалов.
Предпочтительно все компоненты перед трансформированием были высушены, например, в вакуумном сушильном шкафу при 60°С в течение 6 часов.
Обычно прежде всего перемешивают полимер или полимеры, затем к ним добавляют другие исходные продукты. Это смешение может быть осуществлено в смесителе любого типа, например, в экструдере или смесителе периодического действия (“batch blender”). Это смешение может быть осуществлено предпочтительно способом смешения экструзией (на английском “extrusion mixing”) в экструдере, таком как экструдер, представленный на фиг. 1.
Этот экструдер содержит первый бункер (1), через который осуществляют загрузку полимера или полимеров материала согласно изобретению. Этот бункер (1) открывается в первую зону питания (2) корпуса (3) экструдера, в котором вращается бесконечный шнек (4) экструдера.
Корпус (3) экструдера обычно нагрет до температуры, выше температуры размягчения полимера(ов), например, до температуры в интервале от 150°С до 190°С.
Полимер, или полимеры, перемещаются шнеком экструдера и подвергаются, последовательно, сжатию в первой зоне сжатия (5), затем первому перемешиванию в первой зоне перемешивания (6) перед поступлением во вторую зону загрузки (7), которая загружается из второго бункера (8) наполнителем, или наполнителями, предназначенным(и) для введения в матрицу согласно изобретению.
Материал, который содержит, таким образом, полимер, или полимеры, с введенным(и) в него наполнителем, или наполнителями, перемещается шнеком экструдера (4) во вторую зону сжатия (9), затем во вторую зону перемешивания (10), затем в третью зону сжатия (11), перед тем, как выйти из экструдера через фильеру (12).
Вакуум создается в корпусе экструдера посредством канала (13).
Гидроксид металла обычно вводят в бункер (8), а связующее - в бункер (1). Добавки могут быть введены либо в бункер (1), либо в бункер (8) в зависимости от природы добавки.
На выходе из этого экструдера материал согласно изобретению находится обычно в форме гранул или таблеток. Затем он может быть использован для изготовления различных изделий, которые могут быть любых размеров и форм. Эти изделия неотъемлемо обладают всеми полезными свойствами материала, из которого они изготовлены.
Эти изделия могут быть получены любым способом переработки пластмасс, например, формованием или экструзией, в частности литьем под давлением или экструдированием профилированных изделий. В частности, возможно использование этих изделий в электротехнической промышленности, в применениях, для которых огнестойкие свойства являются важными. Такими изделиями могли бы быть, например, изделия, также являющиеся объектами согласно изобретению, для применения в системах управления кабельными сетями, такие как монтажные коробки и электрические щиты, трубы для кабеля или корпуса или оболочки электрических приборов, такие как розетки, выключатели, рубильники или электронные приборы, такие как счетчики и регуляторы.
Итак, целью изобретения равным образом является корпус электрического прибора или средства для электропроводки, содержащие материал согласно изобретению, такой, как описанный выше.
За счет использования этого материала согласно изобретению, эти изделия имеют значительно улучшенный экологический профиль, чем изделия, изготовленные из материалов известного уровня техники, и являются рециклизуемыми или компостируемыми.
Таким образом, изобретение касается, кроме того, применения материала согласно изобретению для изготовления корпусов электрических приборов или труб для электрических кабелей.
Изобретение будет более понятным при чтении описания способов осуществления изобретения, которое следует ниже, сделанного в форме примеров, описывающих материалы согласно изобретению, и сравнительных примеров, описывающих материалы, полученные не согласно изобретению, и дающего результаты испытаний, в частности испытаний на удлинение при разрыве, проведенных на этих материалах согласно изобретению и не согласно изобретению.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
Фиг. 1, уже описанная, представляет собой вид сбоку в разрезе экструдерного смесителя, использованного для получения материалов согласно изобретению.
Фиг. 2 представляет собой график, который показывает удлинение при разрыве (в %) четырех материалов не согласно изобретению, полученных исходя из составов, обозначенных А015, А018, А020 и А028 (смотри таблицу 7), которые содержат 6% ЭВА и BiomaxTM Strong 120, имеющийся в распоряжении от фирмы DuPontTM, который представляет собой модификатор гибкости.
Фиг. 3 представляет собой график, который показывает удлинение при разрыве (в %) четырех материалов согласно изобретению, полученных исходя из составов, обозначенных А048, А049, А050, А051 (смотри таблицу 6).
Для каждого из четырех материалов А048, А049, А050 и А051 три столбца (I+2 дней; I+12 дней; и I+1 месяц) дают величины удлинения при разрыве во время испытаний удлинения, проводившихся соответственно через 2 дня, 12 дней и один месяц после изготовления материала.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ОСОБЫХ СПОСОБОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Примеры.
В том, что следует ниже, получали материалы, исходя из композиций, составов, идентифицированных обозначением АХХ.
Эти материалы получали экструзией смеси, как это было описано выше, находящейся в форме гранул. Для получения нормализованных свойств высушенные гранулы превращали в образцы, стержни для растяжения, типа, определенного в стандарте ISO 527-1А (введен в действие 30 марта 2011).
Прежде всего, материалы получали просто, исходя из составов, образованных PLA и АТГ (ATH) в качестве добавки, придающей огнестойкость, в переменном содержании, изменяющемся в интервале от 10% до 40% мас.
На этих материалах проводили механические испытания (ISO 527) и испытания на огнестойкость (IEC-60695-2-1, введен в действие 30 марта 2011) при 850°С с толщиной пластинки 1 мм и 2 мм: материал, содержащий 30% мас. АТГ, обладал самогасящими свойствами; однако полученные материалы были очень хрупкими и имели удлинение при разрыве меньше 1%.
Сополимер (ЭВА 1: ЭВА с содержанием ВА 27,5%), имевшийся в наличии под названием EscoreneTM 02528 CC от фирмы Exxon Mobil) и привитой сополимер (ЭВА-МАН1: ЭВА с содержанием ВА 28%, привитый малеиновым ангидридом, %, имевшийся в наличии под названием FusabondTM C 190 от фирмы DuPontTM) добавляли в состав для того, чтобы улучшить гибкость материала. Это относится к технологии, известной в этой области техники для того, чтобы иметь хорошее взаимодействие между матрицей из пластмассы и наполнителем на основе гидроксида металла.
Оба сополимерных материала испытывали каждый независимо и в сочетании с процентными содержаниями в составе, изменявшимися в интервале от 3% до 20% мас.
Материалы, которые были испытаны таким образом, представляли собой материалы, полученные исходя из составов, обозначенных А016, А014, А013 и А018.
Составы и результаты механических испытаний и испытаний огнестойкости, проведенных на материалах, полученных исходя из этих составов, даны в таблице 1, следующей ниже.
| Таблица 1 | ||||
| А016 | А014 | А013 | А018 | |
| PLA | 57% | 60% | 65% | 54% |
| ТГА 1 | 40% | 30% | 30% | 40% |
| ЭВА 1 | 3% | 5% | 0% | 6% |
| ЭВА - МАН | 0% | 5% | 5% | 0% |
| Удлинение при разрыве | 0,76% | 1,55% | 1,13% | 0,93% |
| («Er») | ||||
| Модуль Юнга | 7722 МПа | 2584 МПа | 3826 МПа | 6570 МПа |
| (“E-Modulus”) | ||||
| Максимальное напряжение | 56 МПа | 25 МПа | 35 МПа | 51 МПа |
| (“Maximum strength”) | ||||
| Проба на сжигание | Согласно | Не согласно | Не согласно | Согласно |
| PLA: NatureplastTM PLI003 от NatureplastTM ТГА 1: AloltTM 59AF, от Magyar AluminaTM ЭВА 1: EscoreneTM 02528CC от Exxon MobilTM, ЭВА с содержанием ВА 27,5%. ЭВА - МАН 1: FusabondTM C190 от DuPontTM, ЭВА с содержанием ВА 28%, привитый малеиновым ангидридом МАН. |
||||
Наилучшие результаты в терминах гибкости были получены с материалом, приготовленным исходя из состава (А014), состоящего из 5% ЭВА, 5% ЭВА, привитого малеиновым ангидридом, 30% ТГА и 60% PLA, с величиной удлинения при разрыве 1,55%, который, однако, еще не был удовлетворительным.
Вывод заключается в том, что ЭВА 1 и ЭВА - МАН 1 еще не придают достаточной гибкости составу (составы А013, А014, А016, А018).
Чтобы иметь более гибкий полимер, были испытаны известные добавки, придающие гибкость, как Biomax StrongTM 120, имеющийся в распоряжении от фирмы DuPontTM, а также PBS (PBS 1), имеющийся в распоряжении от фирмы NatureplastTM SA под названием NatureplastTM PBI 003, но существуют и другие добавки, известные в промышленности.
Материалами, испытанными таким образом, были материалы, приготовленные исходя из составов, обозначенных А022, А019, А020 и А035.
Составы и результаты механических испытаний и испытаний огнестойкости, проведенных на материалах, полученных исходя из этих составов, даны в таблице 2, следующей ниже.
| Таблица 2 | ||||
| А022 | А019 | А020 | А035 | |
| PLA | 95% | 57% | 54% | 45% |
| ТГА 1 | 0% | 40% | 40% | 40% |
| Biomax StrongTM 120 | 5% | 3% | 6% | 0% |
| PBS 1 | 0% | 0% | 0% | 15% |
| Удлинение при разрыве | 127% | 0,81% | 0,76% | 0,85% |
| («Er») | ||||
| Модуль Юнга (“E-Modulus”) |
3033 МПа | 8704 МПа | 7120 МПа | 6391 МПа |
| Максимальное напряжение | 56 МПа | 56 МПа | 49 МПа | 45 МПа |
| (“Maximum strength”) | ||||
| PBS 1: Биоразлагаемый сложный полиэфир NatureplastTM PBI 003 от NatureplastTM SA | ||||
Было показано, что добавление Biomax StrongTM 120 к PLA увеличивает удлинение при разрыве материала, полученного исходя из этого состава, с 3% до 127% (А022). Однако добавление гидроксида металла к PLA, содержащему известные добавки, придающие гибкость, например, PLA с добавкой Biomax StrongTM 120, разрушает все характеристики гибкости материала и удлинение при разрыве уменьшается в огромной степени, вплоть до менее 1% (А019-А020 и А035).
Сочетание известных добавок, придающих гибкость (Biomax StrongTM 120, PBS) со связующими, привитыми малеиновым ангидридом (ЭВА - МАН 1:FusabondTM C190), в PLA также не решает проблему (Составы А021, А028: смотри таблицу 3, приведенную ниже).
Biomax StrongTM был также испытан в сочетании со StabaxolTM P, добавкой, препятствующей гидролизу, описанной в патенте ЕР-В1-1544250. Хотя уменьшение молекулярной массы было немного снижено, материал оставался еще хрупким (состав А024: смотри таблицу 3, приведенную ниже).
| Таблица 3 | |||
| А021 | А028 | А024 | |
| PLA | 54% | 48% | 52% |
| ТГА 1 | 40% | 40% | 40% |
| Biomax StrongTM 120 | 3% | 6% | 3% |
| ЭВА-МАН 1 | 3% | 6% | 0% |
| StabaxolTM P | 0% | 0% | 5% |
| Удлинение при разрыве | 1,14% | 1,32% | 1,22% |
| («Er») | |||
| Модуль Юнга | 3109 МПа | 1438 МПа | 2670 МПа |
| (“E-Modulus”) | |||
| Максимальное напряжение | 27 МПа | 17 МПа | 23 МПа |
| (“Maximum strength”) | |||
| Проба на сжигание | Не согласно | Не согласно | Не согласно |
| StabaxolTM P, RHENOGRANTM PCD-50/EVA от фирмы Rhein-Chemie, поликарбодиимидная добавка, препятствующая гидролизу. | |||
Различные сорта ТГА, среди которых продукты субмикронного размера (ApiralTM 200SM фирмы NabaltecTM), которые были осаждены (ApiralTM 60CD, ApiralTM 200SM от NabaltecTM), из раствора, скорее, чем были измельчены, были испытаны без какого-либо положительного влияния на удлинение при разрыве (Составы А030-А033: смотри таблицу 4, приведенную ниже).
| Таблица 4 | ||||
| А028 | А031 | А033 | А036 | |
| PLA | 48% | 48% | 48% | 54% |
| ТГА 1 | 40% | 0% | 0% | 0% |
| ТГА 2 | 0% | 40% | 33% | 0% |
| ТГА 3 | 0% | 0% | 7% | 0% |
| ТГА 4 | 0% | 0% | 0% | 40% |
| Biomax StrongTM 120 | 6% | 6% | 6% | 6% |
| ЭВА-МАН 1 | 6% | 6% | 6% | 0% |
| Удлинение при разрыве | 1,32% | 1,13% | 0,57% | 0,31% |
| («Er») | ||||
| Модуль Юнга (“E-Modulus”) |
1439 МПа | 1621 МПа | 2836 МПа | 4556 МПа |
| Максимальное напряжение | 17 МПа | 15 МПа | 12 МПа | 16 МПа |
| (“Maximum strength”) | ||||
| ТГА 2: ApiralTM 60CD от NabaltecTM ТГА 3: ApiralTM 200SM от NabaltecTM ТГА 4: ApiralTM 60 VS1 от NabaltecTM, ТГА с покрытием из винилсилана |
||||
Затем покрытые гидроксиды металлов (как гидроксиды, описанные в патенте ЕР 1544250) и известные добавки, придающие гибкость (Biomax StrongTM 120, PBS) были испытаны с PLA, чтобы преодолеть проблему.
Итак, состав А036, указанный в таблице 4, содержал APIRALTM 60 VS 1 от NABALTECTM, который представляет собой ТГА, обработанный винилсиланом. Удлинение при разрыве материала, полученного исходя из этого состава, было ниже 0,5%.
Другой ТГА (ТГА 5), снабженный другим покрытием (жирной кислотой), имевшийся в распоряжении от фирмы HUBERTM из США под названием HymodTM SB-432 ST1, тоже давал плохие результаты (Состав А041 в таблице 5, приведенной ниже).
Хотя эти гидроксиды металлов, подвергнутые обработке поверхности, давали хорошую поверхность раздела между матрицей и покрытым гидроксидом металла, они не позволяли придать матрице желаемую гибкость.
| Таблица 5 | ||
| А028 | А041 | |
| PLA | 48% | 54% |
| ТГА 1 | 40% | 0% |
| ТГА 5 | 0% | 40% |
| Biomax StrongTM 120 | 6% | 6% |
| ЭВА-МАН 1 | 6% | 0% |
| Удлинение при разрыве | 1,32% | 0,91% |
| («Er») | ||
| Модуль Юнга | 1439 МПа | 4751 МПа |
| (“E-Modulus”) | ||
| Максимальное напряжение | 17 МПа | 24 МПа |
| (“Maximum strength”) | ||
| ТГА 5: HymodTM SB-432 ST1 от HuberTM, ТГА с покрытием на основе жирной кислоты. | ||
Таким образом, в соответствии с результатами испытаний, изложенными выше, констатируют, что все способы, описанные выше и известные в уровне техники, были не способны придать достаточную гибкость композиции.
LevameltTM 600 представляет собой ЭВА с содержанием ВА 60%. Это содержание больше содержания ВА в обычном ЭВА, который имеет содержание ВА 30%; в каучуковой промышленности это соединение называют ЭВМ из-за его каучукоподобных свойств.
Добавление из расчета 6% мас. или 8% мас. LevameltTM 600, привитого малеиновым ангидридом, в составы А048-А051 (смотри таблицу 6, приведенную ниже) давало материал согласно изобретению с удлинением при разрыве, которое было удивительно хорошим.
| Таблица 6 | ||||
| А048 | А049 | А050 | А051 | |
| PLA | 51,5% | 49,0% | 49,5% | 47% |
| ТГА 1 | 42,5% | 45% | 42,5% | 45% |
| ЭВА-МАН 2 | 6% | 6% | 8% | 8% |
| Удлинение при разрыве (“Er”) |
4,69% | 5,01% | 6,97% | 6,74% |
| Модуль Юнга | 2153 МПа | 2401 МПа | 2012 МПа | 1996 МПа |
| (“E-Modulus”) | ||||
| Максимальное напряжение | 26 МПа | 24 МПа | 24 МПа | 22 МПа |
| (“Maximum strength”) | ||||
| Проба на сжигание | Согласно | Согласно | Согласно | Согласно |
| ЭВА-МАН 2: LevameltTM 600 от LanxessTM, ЭВА с содержанием ВА 60%, привитый малеиновым ангидридом МАН. | ||||
Чтобы провести сравнение, осуществляли испытания механической прочности и испытания огнестойкости на 4 материалах, не соответствующих изобретению, полученных исходя из составов А015, А018, А020 и А028.
Составы и результаты испытаний представлены в таблице 7, следующей ниже.
| Таблица 7 | ||||
| А015 | А018 | А020 | А028 | |
| PLA | 64% | 54% | 54% | 48% |
| ТГА 1 | 30% | 40% | 40% | 40% |
| ЭВА 1 | 6% | 6% | 0% | 0% |
| ЭВА - МАН 1 | 0% | 0% | 0% | 6% |
| Biomax StrongTM 120 | 0% | 0% | 6% | 6% |
| Удлинение при разрыве (“Er”) |
1,03% | 0,93% | 0,76% | 1,32% |
| Модуль Юнга | 5505 МПа | 6570 МПа | 7120 МПа | 1438 МПа |
| (“E-Modulus”) | ||||
| Максимальное напряжение | 52 МПа | 51 МПа | 49 МПа | 17 МПа |
| (“Maximum strength”) | ||||
| Проба на сжигание | Согласно | Согласно | Не согласно | Не согласно |
| PLA: NatureplastTM PLI003 от NatureplastTM ТГА 1: AloltTM 59AF от Magyar AluminaTM ЭВА 1: EscoreneTM 02528CC от Exxon MobilTM, ЭВА с содержанием ВА 27,5% ЭВА-МАН 1: FusabondTM C190 от DuPontTM, ЭВА с содержанием ВА 28%, привитый малеиновым ангидридом МАН. Biomax StrongTM 120 от DuPontTM. |
||||
Хотя содержание огнестойкого наполнителя (ТГА) в составах А015, А018 и А020 было ниже, чем в составах А048-А051 согласно изобретению, удлинение при разрыве оставалось очень низким для этих составов, которые давали хрупкий «пластик» (смотри фиг. 2).
Зато ЭВА-МАН 2 оказывал удивительно сильное воздействие на удлинение при разрыве, так как материал, полученный исходя из составов А048-А051, содержащих ЭВА-МАН 2, показывал увеличение удлинения при разрыве приблизительно на 500%, как это можно видеть на фиг. 3.
С составами А048-А051, содержащими ЭВА-МАН 2, материалы (согласно изобретению) являются совсем не хрупкими.
Claims (19)
1. Огнестойкий материал, содержащий:
- матрицу, образованную, по меньшей мере, одним органическим полимером;
- огнестойкую добавку, выбранную среди гидроксидов металлов; и
- связующее, образующее границу раздела между матрицей и огнестойкой добавкой;
в котором матрица содержит по меньшей мере 50 мас.%, по меньшей мере, одного биополимера, где указанный по меньшей мере один органический полимер содержит по меньшей мере 50 мас.% по меньшей мере одного биополимера и связующее представляет собой сополимер этилена и винилацетата (ЭВА) (EVA), привитый малеиновым ангидридом, причем сополимер EVA включает по меньшей мере 40 мас.% винилацетата.
2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что он удовлетворяет стандарту IEC 60695-2-1.
3. Материал по п. 1 или 2, который имеет удлинение при разрыве, измеренное способом, уточненным в стандарте ISO 527, больше 4,5%.
4. Материал по п. 1 или 2, в котором сополимер этилена и винилацетата содержит от 55 мас.% до 75 мас.%, например 60 мас.% винилацетата.
5. Материал по п. 1 или 2, в котором огнестойкая добавка выбрана среди тригидроксида алюминия (ТГА) (АТН), гидроксида магния, гидрата кальция/алюминия, гидрата оксида олова и их смесей.
6. Материал по п. 1 или 2, в котором биополимер выбран среди полимолочной кислоты (PLA) и полиэфирных биополимеров, отличных от полимолочной кислоты.
7. Материал по п. 1 или 2, в котором матрица содержит по меньшей мере 60 мас.% по меньшей мере одного биополимера, предпочтительно матрица содержит по меньшей мере 90 мас.% по меньшей мере одного биополимера.
8. Материал по п. 1 или 2, в котором матрица содержит, кроме того, один другой полимер или несколько других полимеров, которые не являются биополимерами, выбранный(ые) предпочтительно среди поликарбонатов, сополимеров акрилонитрила, бутадиена и стирола, полистиролов и полипропиленов.
9. Материал по п. 1 или 2, в котором матрица составляет от 35 мас.% до 75 мас.%, предпочтительно от 50 мас.% до 65 мас.% от общей массы материала.
10. Материал по п. 1 или 2, в котором огнестойкая добавка составляет от 25 мас.% до 65 мас.%, предпочтительно от 35 мас.% до 50 мас.% от общей массы материала.
11. Материал по п. 1 или 2, в котором связующее составляет от 1 мас.% до 25 мас.%, предпочтительно от 4 мас.% до 10 мас.% от общей массы материала.
12. Материал по п. 1 или 2, который содержит, помимо огнестойкой добавки, одну или несколько добавку(ок) и/или наполнитель(ей).
13. Материал по п. 1 или 2, который содержит, мас.%: от 45% до 65% по меньшей мере одного биополиэфира, такого как полимолочная кислота, от 30% до 45% по меньшей мере одного гидроксида металла, такого как тригидроксид алюминия, от 6% до 8% связующего и, возможно, одну или несколько добавку(ок) и/или наполнитель(ей), причем сумма массовых процентных содержаний биополиэфира, гидроксида металла, связующего и одной или нескольких возможной(ых) добавки(ок) и/или наполнителя(ей) составляет 100 мас.%.
14. Корпус электрического прибора или средство для электропроводки, изготовленный из материала по любому из предыдущих пунктов.
15. Применение материала по любому из пп. 1-13 для изготовления корпусов для электрических приборов или труб для электрических кабелей.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1157327 | 2011-08-12 | ||
| FR1157327A FR2978966B1 (fr) | 2011-08-12 | 2011-08-12 | Materiau ignifuge comprenant un biopolymere. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012134473A RU2012134473A (ru) | 2014-02-20 |
| RU2627363C2 true RU2627363C2 (ru) | 2017-08-07 |
Family
ID=46583907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012134473A RU2627363C2 (ru) | 2011-08-12 | 2012-08-10 | Огнестойкий материал, содержащий биополимер |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8927655B2 (ru) |
| EP (1) | EP2557113B1 (ru) |
| CN (1) | CN102952384B (ru) |
| BR (1) | BR102012019990B1 (ru) |
| ES (1) | ES2533353T3 (ru) |
| FR (1) | FR2978966B1 (ru) |
| RU (1) | RU2627363C2 (ru) |
| ZA (1) | ZA201205947B (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2741986C1 (ru) * | 2020-05-12 | 2021-02-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Биоразлагаемый материал |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103275385B (zh) * | 2013-05-23 | 2015-12-02 | 宝胜科技创新股份有限公司 | 核电用无卤低烟阻燃电缆护套料及其制备方法 |
| FR3024388B1 (fr) * | 2014-07-31 | 2016-08-26 | Schneider Electric Ind Sas | Pieces extrudees en matiere plastique comprenant un revetement ignifuge adherent et leur procede de preparation. |
| US11613682B2 (en) * | 2016-07-21 | 2023-03-28 | Sika Technology Ag | Flame-retardant adhesive and sealant with improved mechanical properties |
| CN107780041A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-03-09 | 芜湖缆胜电缆新材料有限公司 | 一种阻燃型聚丙烯网状填充绳及其制备方法 |
| CN111891051A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-11-06 | 上海元一电子有限公司 | 一种线束保护件及线束 |
| CN114350118B (zh) * | 2022-01-17 | 2023-06-09 | 成都金发科技新材料有限公司 | 一种tpee/ema组合物及其应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1361039A1 (en) * | 2002-05-10 | 2003-11-12 | Board of Trustees of Michigan State University | Environmentally friendly polylactide-based composite formulations |
| US6753372B1 (en) * | 1997-07-25 | 2004-06-22 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Flame retardant polyolefin compositions |
| US20080153941A1 (en) * | 2006-12-26 | 2008-06-26 | Jerome Fournier | Biopolymer-based composition for a power and/or telecommunications cable |
| RU2007109599A (ru) * | 2004-08-16 | 2008-09-27 | Альбемарл Корпорейшн (Us) | Огнезащитная композиция с мономодальным распределением частиц по размерам, основанная на гидроокиси металла и глине |
| US7736560B2 (en) * | 2006-11-02 | 2010-06-15 | Diaserve, Inc. | Biological polymeric compositions and methods related thereto |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4525494A (en) | 1981-06-09 | 1985-06-25 | Robert Andy | High strength flame resistant poly-olefins comprising surface coated alumina hydrate plus organic titanate and methods of making the same |
| EP0674627A1 (en) | 1992-12-18 | 1995-10-04 | The Wellcome Foundation Limited | Pyrimidine, pyridine, pteridinone and indazole derivatives as enzyme inhibitors |
| AU2663601A (en) | 2000-01-12 | 2001-07-24 | Nkt Research Center A/S | A flame-retardant polymer composition |
| TW200404859A (en) | 2002-09-06 | 2004-04-01 | Mitsubishi Plastics Inc | Flame-retardant resin composition and flame-retardant injection molding |
| US7863382B2 (en) * | 2004-09-17 | 2011-01-04 | Toray Industriés, Inc. | Resin composition and molded article comprising the same |
| JP2006089643A (ja) | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Mitsubishi Plastics Ind Ltd | 樹脂組成物およびその成形体 |
| JP5036318B2 (ja) | 2004-11-15 | 2012-09-26 | ユニチカ株式会社 | 難燃性ポリ乳酸樹脂組成物、その製造方法、及びそれより得られる成形体 |
| WO2006054493A1 (ja) | 2004-11-19 | 2006-05-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 難燃性樹脂組成物、その製造方法およびその成形方法 |
-
2011
- 2011-08-12 FR FR1157327A patent/FR2978966B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2012
- 2012-08-03 EP EP12179266.7A patent/EP2557113B1/fr active Active
- 2012-08-03 ES ES12179266.7T patent/ES2533353T3/es active Active
- 2012-08-07 ZA ZA2012/05947A patent/ZA201205947B/en unknown
- 2012-08-09 US US13/570,627 patent/US8927655B2/en active Active
- 2012-08-10 BR BR102012019990-4A patent/BR102012019990B1/pt active IP Right Grant
- 2012-08-10 RU RU2012134473A patent/RU2627363C2/ru active
- 2012-08-13 CN CN201210287202.XA patent/CN102952384B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6753372B1 (en) * | 1997-07-25 | 2004-06-22 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Flame retardant polyolefin compositions |
| EP1361039A1 (en) * | 2002-05-10 | 2003-11-12 | Board of Trustees of Michigan State University | Environmentally friendly polylactide-based composite formulations |
| RU2007109599A (ru) * | 2004-08-16 | 2008-09-27 | Альбемарл Корпорейшн (Us) | Огнезащитная композиция с мономодальным распределением частиц по размерам, основанная на гидроокиси металла и глине |
| US7736560B2 (en) * | 2006-11-02 | 2010-06-15 | Diaserve, Inc. | Biological polymeric compositions and methods related thereto |
| US20080153941A1 (en) * | 2006-12-26 | 2008-06-26 | Jerome Fournier | Biopolymer-based composition for a power and/or telecommunications cable |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КАЛИНЧЕВ В.Б. и др. Эффективный подход к созданию современных полимерных композиционных материалов. Пластические массы, 2008. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2741986C1 (ru) * | 2020-05-12 | 2021-02-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Биоразлагаемый материал |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2978966A1 (fr) | 2013-02-15 |
| ES2533353T3 (es) | 2015-04-09 |
| ZA201205947B (en) | 2013-05-29 |
| US8927655B2 (en) | 2015-01-06 |
| EP2557113B1 (fr) | 2014-12-31 |
| BR102012019990A2 (pt) | 2014-07-08 |
| BR102012019990B1 (pt) | 2020-07-14 |
| CN102952384A (zh) | 2013-03-06 |
| CN102952384B (zh) | 2016-11-23 |
| RU2012134473A (ru) | 2014-02-20 |
| EP2557113A1 (fr) | 2013-02-13 |
| FR2978966B1 (fr) | 2013-09-27 |
| US20130203925A1 (en) | 2013-08-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2627363C2 (ru) | Огнестойкий материал, содержащий биополимер | |
| US9093197B2 (en) | Composition for wire coating member, insulated wire, and wiring harness | |
| CN102369243B (zh) | 生物基聚合物组合物 | |
| CN1982362B (zh) | 非卤素阻燃树脂组合物 | |
| KR101765349B1 (ko) | 팽창성 난연제 및 비-인-기재 난연성 상승작용제를 포함하는 열가소성 엘라스토머 조성물 | |
| KR101769178B1 (ko) | 난연성 수지 조성물 | |
| KR20120120932A (ko) | 열가소성 폴리우레탄 매트릭스 중 가교된 극성 올레핀 중합체를 포함하는 열가소성 중합체 블렌드 | |
| MX2012013563A (es) | Composicion retardante de flama, libre de halogeno, que comprende silano-g-eva reticulado. | |
| JPH0348947B2 (ru) | ||
| WO2008082135A1 (en) | Flame retardant thermoplastic polyester resin composition | |
| CN102838859A (zh) | 纳米膨润土复合阻燃聚乳酸生物塑料及其制备方法 | |
| EP4090706A1 (en) | Polylactic acid flame resistant blend | |
| JP5151096B2 (ja) | ポリ乳酸樹脂を含む樹脂組成物、絶縁材、それを用いた電線／ケーブルならびに電子又は電気機器 | |
| US9000300B2 (en) | Insulated wire | |
| WO2017021800A1 (en) | Oil and mud resistant sheathing composition | |
| JP2017206632A (ja) | 難燃性樹脂組成物 | |
| JP2006225492A (ja) | 電線被覆用難燃性樹脂組成物 | |
| CN112778710B (zh) | 一种高pti高韧性pbt组合物及其制备方法与应用 | |
| KR100423234B1 (ko) | 고강도 난연 고분자 조성물 |