Огнестойкое стекло «Пиран»

Существует способ получения органического стекла, включающий заливку исходной мономерной смеси в полимеризационную емкость, содержащую две пластины и размещенный между ними длинномерный Т-образный в сечении уплотнитель расположен по периметру пластин и содержащий перпендикулярно размещенные окантовывающий и разделяющий элементы, причем разделяющий элемент размещен между пластинами, а окантовывающий элемент установлен примыкающим к торцам пластины.

Получение окрашенного огнестойкого органического стекла осуществляется путем полимеризации 5-метилен – 1,3 – диоксолан-4-она или его смеси с винильными мономерами, в массе при температуре 40–150^oС в присутствии радикального инициатора, антипирена и красителя; причем краситель и / или пигмент предварительно растворяют или перетирают с антипиреном и полученный раствор или пасту вводят в исходную смесь.

Листового органическое стекло получают в вертикально расположенных формах путем блочной полимеризации метилметакрилата или его смеси с другими мономерами в присутствии радикального инициатора и органических добавок и в условиях теплообмена с теплоносителем. Технологический процесс включает в себя подготовку форм, заливку и вакуумирование исходной смеси, полимеризацию, дополимеризацию, охлаждение и извлечение листов из форм. Полимеризацию проводят при температуре теплоносителя 65–70^oС в течение 30–40 мин, а затем при температуре теплоносителя 20–45^oС до конверсии мономера 80–85% и дополимеризацию проводят при температуре теплоносителя 75–80^oС до конверсии мономера 92–96%. Состав для получения листового органического стекла, включает метилметакрилат, метакриловую кислоту, радикальный инициатор и фенилсалицилат в качестве стабилизатора. В качестве радикального инициатора азодинитрил изомасляной кислоты. Соотношении компонентов следующее, мас.%: Метакриловая кислота – 0,1 – 15, фенилсалицилат – 0,2, азодинитрил изомасляной кислоты – 0,005–0,1, метилметакрилат – остальное.

Получение полимерных продуктов  для изготовления органического  стекла включает радикальную полимеризацию  систем метилметакрилата или его смеси с другими акриловыми мономерами или винилацетатом в присутствии инициатора радикальной полимеризации с образованием систем полимер-мономер, с последующим физико-механическим воздействием и деполимеризацией. В качестве физико-механического воздействия на систему применяют экструдирование, осуществляемое одновременно с деполимеризацией.

Получен прозрачный и теплостойкий материал: высокотермостойкое органическое стекло. Получают его полимеризацией метакрила с метиламином получают полиметакрилметилимид с кольцевыми структурами имида. Для технического применения фирма Röhm имеет два материала типа Pleximid VST-B/50 с теплостойкостью по Вика 150 и 170ºС. С увеличением степени имидизации повышается модуль упругости, плотность, вязкость, показатель преломления и водопоглощения. Высокий модуль упругости 4200 МПа делает этот полимер интересным конструкционным материалом. В то же время структура ПММИ обусловливает высокую вязкость расплава, но за счет повышения температуры расплава при хорошей термической стойкости ПММИ вязкость при переработке можно понизить до уровня ПММА.

Предлагаемое органическое стекло на основе СПЛ, полученного из 40–80 % диаллилфталатного мономера, 10–35 % аллилбензоатного мономера, 5–50 % гликольбис мономера, любым методом сополимеризации в присутствии инициаторов. Полученное изобретение применяют для изготовления оптических деталей, обладающих высокими показателем преломления, ударной прочностью, стабильностью размеров, механическими и технологическими свойствами, хорошей окрашиваемостью, большой поверхностной твердостью.

Разработаны композиции для формования прозрачных в толстом слое изделий  содержат ароматические ди акрилаты или полиалкиленгликольди акрилаты и в качестве инициаторов фотополимеризации 0,01–1а-дикетонов, имеющих максимум абсорбции лучей длиной 420–500 нм. Также композиции содержат 0,1–0,5% органических пероксидов. При формовании проводят фотополимеризацию под действием лучей видимого света и УФ-лучей в области, ближней к области видимого света.

Разрабатываются новые  составы для получения органических стекол, относящихся к классу трудносгораемых. Это обусловило выбор компонентов, содержащих в составе фосфор, галогены и азот, а также способных полимеризоваться в присутствии фотоинициатора. В качестве таких компонентов использовались: имеющий способные к полимеризации ненасыщенные метакриловые группы фосфорсодержащий метилакрилат, P-DMA Fyrol-DMMP и эфиры различных кислот, вводимых в качестве пластификатора полифункционального действия. Полимеризация составов осуществлялось методом УФ-инициирования мономеров между силикатными стеклами. Исследовали поведение применяемых компонентов при воздействии на них повышенных температур с применением метода термогравиметрического анализа.

При исследовании горючести  образцов PDMA и многокомпонентного состава определяли кислородный индекс и потери массы при поджигании их на воздухе. Образцы при поджигании на воздухе горение не поддерживают, возникающие потери массы от 19 до 10%, соответственно, связаны с выделением летучих продуктов в процессе термоокислительной деструкцией образцов, КИ возрастает от 24,0 для P-DMA до 31% об. Снижение горючести связано с влиянием P и Cl, содержащихся в составе макромолекул заполимеризованных полимерных композиций на основе P-DMA и Р-DМА+ Fyrol-DMMP + ПХРС. Фосфор, в соответствие с данными ТГА инициирует коксообразование и влияет на физико-химические процессы в конденсированной фазе, а галоген в газовой, за счет разбавления горючих летучих продуктов деструкции, а также связывания радикалов Н, участвующих в процессе горения.

С целью получения  УФ-отверждаемых огнестойких смол в  работе, метакрилированные фосфаты смешивали в определенных пропорциях с промышлеными эпоксиакрилатами. Огнестойкость и термические свойства к исследовали при горении, определяли предельное значение кислородного индекса и температуры стеклования и термической деструкции. Было установлено, что пик и средняя скорость выделения тепла снижались при добавлении до 17% МАФ. Предельное значение кислородного индекса увеличивалось с увеличением содержания МАФ, а общее выделение тепла снижалось, также как и выделение дыма, потеря массы и температура стеклования благодаря снижению жесткости цепей полимера и плотности поперечных связей отвержденных пленок.

Исследователями было изучено влияние количества и химической структуры Р-, Br- и / или С1-содержащих антипиренов на технологические, физико-химические свойства и горючесть полимеров, полученных отверждением олигоэфирметакрилатов. Содержание Р, Br и С1 в Ан варьировали соответственно в пределах 6,6–13,3, 25,6–51 и 15,1–30,4. влияние химической структуры Ан на горючесть полимеров определяли методом «огневой трубы» и по величине кислородного индекса. Величину кислородного индекса повысили до 29% и снизили потери массы при испытании методом «огневой трубы» до 5–8%. Полимеризационные Ан не оказывают существенного пластифицирующего влияния и мало влияют на физико-механические свойства.

Изобретение применяется в приборо-, самолето-, ракетостроении, строительстве и т.д., где требуется оптически прозрачный полимерный материал с высокой огнестойкостью и низким дымовыделением. Композиция включает поликарбонат или полиэфиркарбонат и 0,005–1,0 мас. ч. соли щелочного или щелочно-земельного металла перфтороксиалкансульфокислоты общей формулы: MeSO₃-CF₂-CF₂-O – R-O – CF_{2 –} – CF₃, где R=-CF₂ – CF, R=F, CF₃; Мещелочной или щелочноземельный; n=0–4. Композиция также может содержать целевые добавки в количестве до 0,5 мас. ч. на 100 мас. ч. полимера. Соль вводят в композицию в суспензии полимера при его выделении из раствора, после чего суспензию обрабатывают на распылительной сушке и поликарбонат гранулируют или готовят концентрат сухим смешиванием соли и порошка полимера с последующим гранулированием.

Разработан состав для получения оргстекла, который содержит 100 мономерной смеси метилметакрилата и метакриловой кислоты, 0,01–1 антиоксиданта фенольного типа, 0,05–3 органической гидроперекиси, 0,03–1 замещенной тиомочевины. Состав может дополнительно содержать УФ-стабилизаторов в количестве 0,1–2 на 100 мономерной смеси, УФ-абсорбер в количестве 0,005–0,5 на 100 мономерной смеси, а также сшивающий агент – полифункциональный акриловый эфир в количестве 0,1–15 на 100 мономерной смеси.

Листовое органическое стекло применяется для нейтральных светофильтров. Его получают путем полимеризации в массе эфиров метакриловой кислоты в присутствии УФ-абсорбера, инициатора радикальной полимеризации и светопоглощающей добавки, включающую форполимеризацию мономера и последующую деполимеризацию смеси в плоскопараллельной форме. В качестве эфиров метакриловой кислоты используют метилметакрилат или смесь метилметакрилата с акриловой кислотой или их эфирами, а в качестве светопоглощающей добавки используют продукт разложения метана в плазме высоковольтного разряда атмосферного давления с насыпной плотностью 0,65–0,85 г./см³ и удельным объемом пор 0,4–0,5 см/см³ в количестве 0,001–0,01 на 100 мономера. Добавку смешивают с предварительно полученным форполимером, воздействуют на полученную смесь ультразвуком и затем полимеризуют её в плоскопараллельной форме до полной конверсии. Изобретение позволяет улучшить оптические характеристики листового стекла за счет более равномерного светопропускания стекла в видимой части спектра.

Разработана композиция, обладающая хорошей прозрачностью, атмосферостойкостью, повышенными механическими свойствами и огнестойкость. В её состав входит: СПЛ, состоящий из 40–88 метилметакрилата, 1–15а-метилстирола, 5–15 метакриловой кислоты; 3–40 галогенсодержащего фосфата и 0,1–8 кислого алкилфосфата.

Для понижения горючести в прозрачные полимеры вводят 10–40% полигалогенированного триметилфенилиндана, содержащего 3–9 атомов брома или брома и хлора. Полученная композиция имеет класс горючести на образцах толщиной 3,2 и 1,6 мм v-0. КМ сохраняет прозрачность вплоть до содержания 40% ПММА и 15% ПС и имеют класс горючести v-2.

В работе термической и радиационной полимеризацией был получен ПММА, модифицированный ионами металлов редкоземельных элементов. В результате исследований было установлено, что термическая устойчивость материалов повышается на 10–15ºС в присутствии модификаторов.

Исследована полимеризация  метилметакрилата в присутствии Р-Н-кислот, а также этилен-бис-тио а. Выяснено, что участие фосфора в инициировании полимеризации позволяет вводить его фрагменты в полимерную молекулу, что сказывается на термостабильности полимера. При инициировании полимеризации ДАК в присутствии исследованных в данной работе соединений происходит образование более термостабильного ПММА.

Фотополимеризация метилметакрилата в присутствии ДАК и 4-азидобензола приводит к получению полимера с повышенной термоокислительной стабильностью.

Изучены процессы деструкции ПММА, содержащего различные соединения фосфора, и связанные с этим процессом величины скорости газовыделения и температуры поверхностного слоя полимеров в зависимости от содержания в них фосфора. Показано ингибирующее действие фосфора на процесс высокотемпературного пиролиза ПММА, что выражается в снижении скорости газовыделения с введением фосфора при реализации на поверхности полимеров одинаковых температурных режимов.

Изучена зависимость молекулярно-массовых характеристик и термостойкости ПММА от содержания ферроцена в полимеризующейся системе. Обнаружено, что влияние ферроцена на термостойкость ПММА определяется природой применяемого инициатора. Температура начала разложения ПММА, полученного в присутствии пероксида бензоила, с ростом концентрации ферроцена увеличивается.

В работе исследованы однородность, светостойкость, термостойкость, радиационная стойкость и антистатические свойства полиметилметакрилата, синтезированного в присутствии сульфокидных комплексов металлов, полученные в присутствии добавок оптически однородное листовое и блочное органические стекла имеют физико-механические характеристики, не уступающие стандартным требованиям для соответствующих стекол. термостойкость полученных стекол увеличивается на 20–50ºС.

Был синтезирован новый  полимерный антипирен на основе третичного фосфина. Паратрисфосфаталлилтрифенилфосфонийгалогениды были синтезированы взаимодействием трифенилфосфина с аллилгалогенидом в среде инертного растворителя, дальнейшим фосфорилированием катализаторами Фриделя-Крафтса. Синтезированный продукт очищали перекристаллизацией. Введение его небольшого количества в состав ПММА, ЭД-20, АВС-пластики – заметно увеличивается значение кислородного индекса. Кроме того, было выявлено, что одновременно с понижением горючести снижается дымообразование при горении. Также установлено, что ингибирование процесса горения полимеров обусловлено проявлением огнезащитных характеристик в основном в газовой фазе, и возможность синтеза и радикальной полимеризации нового аллилфосфониевого мономера с высокими огнезащитными характеристиками.

В работе исследовано влияние природы антипирена на водостойкость образцов ПММА, модифицированных высокомолекулярными и низкомолекулярными антипиренами. Антипирены вводили в состав промышленного полимера в количестве от 0,5 до 3 вес.%. Анализ результатов показал, что при модифицировании полимерным антипиреном ПММА достигается повышение водостойкости промышленного полимера, за счет повышения плотности упаковки надмолекулярной структуры макромолекул, а также локализацией дефектных участков, который отсутствует в случае применения низкомолекулярных антипиренов.

Исследования авторов направлены на снижение горючести промотированием обугливания поверхности изделий из полимеров. Образования обугленной корки при горении снижает количество летучих и горючих продуктов пиролиза, раздувающих пламя в газовой фазе. Корка также препятствует подводу тепловой энергии полимеру, является барьером передвижения массы и разложения путем химических реакций. Физическая структура корки играет важную роль. Толстый, пористый, обугленный слой оказывает более сильное сопротивление горению, чем тонкий и хрупкий процесс обугливания появляется при температуре выше температуры переработки полимера и ниже, или при температуре, когда происходит быстрая газификация полимера. Утверждают, что силикагель в комбинации с карбонатом калия является эффективным антипиреном для ПП, ПА-6.6, ПММА, ПВС и в меньшей степени для ПС и СПЛ стирола и акрилонитрила. С таким антипиреном при горении полимеров мало выделяется дыма и угарного газа, а антипирен действует в конденсационной, а не в газовой фазе, при пониженной скорости массопотерь.

Существует установка для изготовления многослойного стекла, содержащая разъемный в горизонтальной плоскости корпус, нижняя половина которого подвижна; вакуум- и пневмопроводы, систему обогрева. Вакуумная камера снабжена пневмокамерами, обращенными внутрь стенки, которые имеют вид эластичных диафрагм. Разъём половин вакуумной камеры имеет уплотнение, а нагреватели для поддержания температуры пакетов смонтированы в корпусе половин вакуумной камеры. Недостатком этого устройства является низкая его надежность, обусловленная повышенными требованиями к герметичности. Наличие сдвига нижней половины камеры значительно усложняет конструкцию, учитывая, что вес сдвигаемой половины очень значителен. Кроме того, отсутствие в устройстве средств загрузки пакетов стекла и их выгрузки ведет к необходимости использования ручного труда. Повышение надежности реализуется тем, что в устройстве для изготовления многослойного стекла, содержащем корпус, герметичные дверки, вакуум- и пневмоприводы, диафрагмы и средства для загрузки и выгрузки пакетов, корпус выполнен из двух фасонных плит по конфигурации стекла, образующих проходную щель в виде вакуум-камеры, снабженную снизу по краям двумя впадинами, причём герметичные дверки снабжены фигурными выступами, повторяющими конфигурацию проходной щели, закреплены на шарнирах, а средства для загрузки и выгрузки пакетов имеют вид двух штанг, установленных в эксцентричных втулках с возможностью совместного поворота и одновременного передвижения по впадинам вакуум-камеры. В устройстве для изготовления многослойного стекла поверхности фасонных плит обрезинены и имеют вид диафрагм, что дает возможность осуществитть прессование при подаче в зазор между плитами и резиной высокого давления и возможность плотного прилегания к плитам при образовании в зазорах вакуума.