PL227972B1 - Zastosowanie termotopliwych i termoplastycznych zywic silikonowych do wytwarzania ceramizujacych kompozytów silikonowych na osłony przewodów elektrycznych - Google Patents

Zastosowanie termotopliwych i termoplastycznych zywic silikonowych do wytwarzania ceramizujacych kompozytów silikonowych na osłony przewodów elektrycznych

Info

Publication number
PL227972B1
PL227972B1 PL398215A PL39821512A PL227972B1 PL 227972 B1 PL227972 B1 PL 227972B1 PL 398215 A PL398215 A PL 398215A PL 39821512 A PL39821512 A PL 39821512A PL 227972 B1 PL227972 B1 PL 227972B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
silicone
thermoplastic
weight
composites
ceramic
Prior art date
Application number
PL398215A
Other languages
English (en)
Other versions
PL398215A1 (pl
Inventor
Jan Dul
Grzegorz Parys
Zbigniew Pędzich
Zbigniew Pedzich
Dariusz Bieliński
Dariusz Bielinski
Original Assignee
Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanisława Staszica W Krakowie
Inst Inżynierii Materiałow Polimerowych I Barwnikow
Politechnika Łodzka
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanisława Staszica W Krakowie, Inst Inżynierii Materiałow Polimerowych I Barwnikow, Politechnika Łodzka filed Critical Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanisława Staszica W Krakowie
Priority to PL398215A priority Critical patent/PL227972B1/pl
Publication of PL398215A1 publication Critical patent/PL398215A1/pl
Publication of PL227972B1 publication Critical patent/PL227972B1/pl

Links

Landscapes

  • Insulated Conductors (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie termotopliwych i termoplastycznych żywic silikonowych o uziarnieniu poniżej 15 µm do wytwarzania ceramizujących kompozytów silikonowych na osłony przewodów elektrycznych, zastępujących w kompozycie od 3 do 25 części wagowych aktywnej ceramicznie fazy mineralno-nieorganicznej, ulegających ceramizacji w czasie pożaru.

Description

Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie termotopliwych i termoplastycznych żywic silikonowych do wytwarzania ceramizujących kompozytów silikonowych na osłony przewodów elektrycznych.
Stosowanie w przemyśle kablowym kompozytów silikonowych ulegających ceramizacji w czasie pożaru jest ogólnie znane. Ma to na celu wytworzenie ognioodpornych kabli elektrycznych umożliwiających zasilanie instalacji i urządzeń w budynkach lub obiektach o podwyższonych wymaganiach przeciwpożarowych, zwiększając bezpieczeństwo w czasie pożaru.
Sposób wytwarzania ognioodpornych kompozytów silikonowych opisany jest w wielu ogólnie dostępnych publikacjach (np. J. Mansouri, R. P. Burford, Y. B. Cheng, L. Hanu, Journal of Materials Science 40, 2005, 5741-5749) oraz w szeregu opisach patentowych.
Kompozyty takie składają się z fazy polimerowej, w postaci elastomeru metylowinylosilikonowego o stopniu polimeryzacji (dp) rzędu 15 000-20 000, średniej wagowo masie cząsteczkowej (Mw) rzędu 550 000-750 000 i molowej zawartości grup winylowych rzędu 0,07-0,8% i aktywnej ceramicznie fazy mineralno-nieorganicznej zawierającej takie składniki jak krzemionka pirogeniczna o powierzchni właściwej co najmniej 150 m /g oraz związki mineralne i nieorganiczne, o wielkości ziaren poniżej 30 μm, takie jak tlenki i wodorotlenki glinu, wapnia, magnezu, kwarc mielony, kaolin, mika, sorbenty diatomitowe, krzemian wapnia (wollastonit), a także dodatki, jak prekursory ceramizacji (nanokrzemionka, tlenki i nanotlenki magnezu i tytanu, polimery i oligomery silseskwioksanowe) i różnego rodzaju niskotopliwe szkliwa i fryty ceramiczne, które po stopieniu w czasie pożaru ułatwiają ceramizację osłony kabla w kompozytach ulegających ceramizacji w czasie palenia. Na 100 części wagowych fazy polimerowej stosuje się od 70 do 150 części wagowych fazy mineralno-nieorganicznej.
Wraz ze wzrostem zawartości fazy mineralno-nieorganicznej w elastomerze metylowinylosilikonowym, rośnie odporność ogniowa kompozytu i jego podatność na ceramizację, z utworzeniem dobrze wykształconej osłony ceramicznej kabla, maleje rozprzestrzenianie się ognia i zadymienie, w ulegającej wypaleniu się części organicznej osłony kabla, ale jednocześnie pogarszają się właściwości przerobowe kompozytu to jest podatność mieszanki kompozytowej na bardzo szybkie wytłaczanie osłony kabla stosowane w przemyśle kablowym. Mogą również ulec pogorszeniu właściwości fizyczne osłony kabla po procesie wulkanizacji.
Znany z opisu patentowego US6239378 B1 utwardzalny kompozyt silikonowy zawiera: 30-90% wagowych termoutwardzalnego organosiloksanowego polimeru, zawierającego co najmniej 2 grupy alkenylowe na cząsteczkę, 1-65% wagowych wypełniacza w postaci krzemionki oraz 5-70% wagowych wollastonitu o średniej wielkości cząstek od 2 do 30 μm. Z kolei opisu US6051642 znany jest silikonowy kompozyt odporny na wysokie temperatury zawierający: przynajmniej jeden rozdrobniony minerał krzemianowy, przynajmniej jeden rozdrobniony minerał krzemianowy zawierający pirofilit i polimer silikonowy, przy czym stosunek przynajmniej jednego składnika krzemianowego do polimeru silikonowego wynosi przynajmniej 20% wagowych, ponad to kompozycja zawiera przynajmniej jeden dodatek wypełniający i stabilizujący cieplnie, który występuje w postaci proszku i jest homogenicznie wymieszany z przynajmniej jednym polimerem silikonowym.
Z polskiego opisu patentowego PL 97290 B1 znany jest sposób wytwarzania termotopliwych i termoplastycznych żywic silikonowych stosowanych w podwyższonej temperaturze, przeznaczonych głównie do wykonywania izolacji elektrycznych. Żywice te posiadają postać twardej, szklistej i przeźr oczystej masy topiącej się i upłynniającej się w temperaturze 40-150°C, w zależności od rodzaju i stosunków molowych użytych w syntezie substratów.
Istotę wynalazku stanowi zastosowanie termotopliwych i termoplastycznych żywic silikonowych otrzymanych z fenylotrichlorosilanu i winylotrichlorosilanu, użytych w stosunku molowym od 10 : 1 do 10 : 0,1, o średnim wagowo ciężarze cząsteczkowym od 2 500 do 4 000 i temperaturze topnienia od 40°C do 150°C oraz o uziarnieniu poniżej 15 μm, do wytwarzania ceramizujących kompozytów silikonowych na osłony przewodów elektrycznych, zastępujących w kompozycie, który zawiera elastomer dimetylowinylosilikonowy, pirogeniczną krzemionkę i aktywną ceramicznie fazę mineralno-nieorganiczną, 3 do 25 części wagowych aktywnej ceramicznie fazy mineralno-nieorganicznej.
W klasycznym przemyśle ceramicznym powszechnie znaną praktyką jest stosowanie fryt, które są sproszkowanymi spiekami ceramicznymi odznaczającymi się szczególną właściwością, a mianowicie topią się w bardzo niskich jak na procesy ceramiczne temperaturach. Właściwość ta ma bardzo duże znaczenie technologiczne i ekonomiczne. Przede wszystkim fryty dodane do urobku ceramicznego topią się w zależności od składu w temperaturach od 550 do 800°C, tworząc tak zwaną fazę
PL 227 972 Β1 ciągłą, znakomicie przyspieszającą proces ceramizacji, który najczęściej prowadzony jest w temperaturze 1200°C. Takie przyspieszenie obniża koszty produkcji, poprzez zwiększenie wydajności pracy, oszczędność energii, a w wielu przypadkach również poprzez obniżenie temperatury, w której zachodzi ceramizacja. W przypadku silikonowych kompozytów ceramizujących proces ceramizacji musi zachodzić błyskawicznie. Zastosowane według wynalazku żywice w tych kompozytach spełniają podobną rolę jak fryty w przemyśle ceramicznym. Żywice po stopieniu tworzą w kompozycie fazę ciągłą ułatwiającą podatność kompozytu na błyskawiczną ceramizację.
Powszechnie wiadomo, iż produktem termicznego rozkładu polimerów krzemoorganicznych, do których należą żywice według wniosku jest pirogeniczna krzemionka identyczna co do składu i budowy strukturalnej z komercyjną krzemionką pirogeniczną stosowaną w ceramizujących kompozytach silikonowych. W czasie ceramizacji kompozytu zastosowane według wynalazku żywice ulegają termicznej degradacji, z wytworzeniem pirogenicznej krzemionki identycznej z komercyjną krzemionką pirogeniczną.
Zastąpienie krzemionki komercyjnej krzemionką z termicznego rozkładu żywic ma jeszcze jedną istotną zaletę. Pirogeniczna krzemionka komercyjna, ze względu na dużą zawartość grup hydroksylowych jest napełniaczem silnie polarnym, o wysokiej wartości energii powierzchniowej. Krzemionka ta bardzo trudno dysperguje się w wybitnie polarnym polimerze siloksanowym i wprowadzenie jej do polimeru wymaga dużego nakładu energii i odpowiednio długiego czasu, w procesie wytwarzania kompozytu ceramizującego. Natomiast krzemionka wytworzona z żywic wprowadzona według wynalazku nie posiada takich wad. W żywicy hydrofobowe rodniki organiczne związane z krzemem ułatwiają dyspersję żywicy w polimerze, a tym samym w łatwy sposób, energetycznie oszczędny i bardzo szybki, umożliwiają zastąpienie części krzemionki komercyjnej, krzemionką z termicznego rozkładu żywic.
Przykład
Do 100 części wagowych elastomeru dimetylowinylosilikonowego o średniej wagowo masie cząsteczkowej Mw = 710 000 i molowej zawartości grup winylowych 0,1%, dodaje się 80 ppm platyny w postaci platynianu 1,3-diwynylo-1,1,3,3-tetrametylodiwinylosiloksanowego oraz 45 części wagowych pirogenicznej krzemionki o powierzchni właściwej 200 m2/g. Po dokładnym zdyspergowaniu krzemionki w elastomerze kolejno dodaje się 15 części wagowych mielonego kwarcu, 20 części wagowych wodorotlenku glinu, 10 części wagowych miki, 10 części wagowych tlenku magnezu, 2 części wagowe dwutlenku tytanu i 15 części wagowych termotopliwej i termoplastycznej żywicy silikonowej o średniej wagowo masie cząsteczkowej Mw = 3 800 i temperaturze topnienia 90°C±15°C, otrzymanej z fenylotrichlorosilanu i winylotrichlorosilanu użyte w stosunku molowym 10 : 0,5. Termotopliwa i termoplastyczna żywica silikonowa została otrzymana sposobem opisanym w zgłoszeniu patentowym PL97290 B1.
Otrzymany kompozyt miesza się z 0,7% wagowymi nadtlenku bis(2,4 dichlorobenzoilu) i wulkanizuje się przez 15 minut w temperaturze 120°C. Otrzymany wulkanizat posiada następujące właściwości:
Wyniki Wymagania przemysłu kablowego
Wytrzymałość na zerwanie przy rozciąganiu [MPa] 7,7 minimum 5,0
Wydłużenie przy zerwaniu [%] 234 minimum 150
Wytrzymałość na rozdzieranie [kN/m] 16 minimum 12
Twardość [°ShA] 71 70 ±5
Szybkość ceramizacji wulka- nizatu kompozytowego w płomieniu palnika gazowego w temperaturze 1050°C [s] poniżej 60

Claims (1)

1. Zastosowanie termotopliwych i termoplastycznych żywic silikonowych otrzymanych z fenylotrichlorosilanu i winylotrichlorosilanu użytych w stosunku molowym od 10 : 1 do 10 : 0,1, o średnim wagowo ciężarze cząsteczkowym od 2 500 do 4 000 i temperaturze topnienia od 40°C do 150°C, o uziarnieniu poniżej 15 μm do wytwarzania ceramizujących kompozytów silikonowych na osłony przewodów elektrycznych, zastępujących w kompozycie, który zawiera elastomer dimetylowinylosilikonowy, pirogeniczną krzemionkę i aktywną ceramicznie fazę mineralno-nieorganiczną, 3 do 25 części wagowych aktywnej ceramicznie fazy mineralno-nieorganicznej.
PL398215A 2012-02-23 2012-02-23 Zastosowanie termotopliwych i termoplastycznych zywic silikonowych do wytwarzania ceramizujacych kompozytów silikonowych na osłony przewodów elektrycznych PL227972B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL398215A PL227972B1 (pl) 2012-02-23 2012-02-23 Zastosowanie termotopliwych i termoplastycznych zywic silikonowych do wytwarzania ceramizujacych kompozytów silikonowych na osłony przewodów elektrycznych

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL398215A PL227972B1 (pl) 2012-02-23 2012-02-23 Zastosowanie termotopliwych i termoplastycznych zywic silikonowych do wytwarzania ceramizujacych kompozytów silikonowych na osłony przewodów elektrycznych

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL398215A1 PL398215A1 (pl) 2013-09-02
PL227972B1 true PL227972B1 (pl) 2018-02-28

Family

ID=49036175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL398215A PL227972B1 (pl) 2012-02-23 2012-02-23 Zastosowanie termotopliwych i termoplastycznych zywic silikonowych do wytwarzania ceramizujacych kompozytów silikonowych na osłony przewodów elektrycznych

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL227972B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL398215A1 (pl) 2013-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102033211B1 (ko) 특히 전선 또는 전기 케이블의 제조에 사용하기 위한 고온-가황성 폴리오가노실록산 조성물
Li et al. Study of flame‐retarded silicone rubber with ceramifiable property
JP5000706B2 (ja) 電気ケーブル又は電線の製造に特に有用な熱架橋可能なポリオルガノシロキサン組成物
Hu et al. The ceramifying process and mechanical properties of silicone rubber/ammonium polyphosphate/aluminium hydroxide/mica composites
CN107286636B (zh) 一种低烟阻燃可陶瓷化热塑性聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法和应用
EP1918320B1 (en) Flame retardant polymer compositions
Guo et al. Effect of glass frit with low softening temperature on the properties, microstructure and formation mechanism of polysiloxane elastomer-based ceramizable composites
US5034056A (en) Fire protectants
EP2779177A1 (en) Ceramizable silicone composites destined for covers of electrical cables
CN107286518A (zh) 一种低烟阻燃可陶瓷化pvc材料及其制备方法和应用
CN112111159A (zh) 兼顾导电性与可陶瓷化高温硫化硅橡胶及其制备方法
Anyszka et al. Effect of mineral filler additives on flammability, processing and use of silicone-based ceramifiable composites
CN105295379B (zh) 一种可陶瓷化硅橡胶复合材料及其制备方法
KR20010048946A (ko) 화재시 기능을 유지한 케이블 또는 프로파일의 제조용실리콘러버 조성물
CN107936566A (zh) 一种用于阻燃电缆的可陶瓷化硅橡胶复合材料及其制造方法
CN110396297B (zh) 一种防火耐高温有机硅橡胶料及其制备方法
GB2360780A (en) Silicone Rubber Composition containing Wollastonite
US5256486A (en) Heat-vulcanizable organopolysiloxane compositions and protective sheathing of electrical conductors therewith
PL227972B1 (pl) Zastosowanie termotopliwych i termoplastycznych zywic silikonowych do wytwarzania ceramizujacych kompozytów silikonowych na osłony przewodów elektrycznych
KR100952160B1 (ko) 실리콘 난연 내화 케이블의 제조방법
PL219849B1 (pl) Zastosowanie układu hybrydowego MgO.SiO<sub>2</sub>/wielościenne oligomeryczne silseskwioksany jako promotora ceramizacji w kompozytach silikonowych przeznaczonych na osłony przewodów elektrycznych
KR100694556B1 (ko) 전선 및 전기 케이블을 제조하는데 매우 유용한 열 가황성폴리오르가노실록산 조성물
CN113234324B (zh) 一种阻燃可陶瓷化有机硅材料及其制备方法
Rafal et al. Introduction to ceramizable polymer composites
Kopylov et al. The Thermal stabilisation and ceramifying of silicone rubbers