Разработка состава композиций с пониженной горючестью на основе полипропилена
,
Кузбасский государственный технический университет
8; E – mail: tnt. *****@***ru
Полимеры относятся к органическим материалам, одним из недостатков которых является горючесть. Снижение горючести достигается введением антипиреновых добавок, содержание которых изменяется от 10 до 60 %, поэтому полученные материалы правомернее называть композитами на основе полимеров [1].
Целью работы является обоснование состава негорючих композиций на основе полипропилена.
Объектами исследования явились:
- Полипропилен (ПП) марок 21030 и 21060, различающиеся показателем текучести расплава (ПТР) 2,5-4,0 и 4,1-8,0 соответственно; Антипиреновые добавки для полипропилена:
- «Антифлейм ППКД» – концентрат антипирена, рекомендуемая добавка в ПП марок 01030 и 01060 – от 10 до 15 % (А);
- FR 0E360 LD FR MB – антипиреновый концентрат на базе полиэтилена высокого давления (низкой плотности) – бромсодержащий антипирен с трёхокисью сурьмы в соотношении 3:1, добавка, препятствующая каплепадению, термостабилизаторы, процессинговые добавки, рекомендуемое количество добавки от 15 до 25% (FR);
- «Экопирен-5» – минеральный порошок гидроокиси магния, рекомендаций по содержанию добавки в полимерных композициях не приводится (Э).
Получили композиции на основе ПП 21030 с содержанием добавки А – 10%, 15%; с содержанием добавки FR – 15%, 20%, 25% и с содержанием добавки Э – 10%. Композиции на основе ПП 21060 с содержанием добавки А – 10%, 15%; с содержанием добавки FR – 15%, 20%, 25% и с содержанием добавки Э – 20%. Композиты получили экструзионным смешением.
Горючесть пластмасс определяется способностью гореть после пребывания образца в пламени горелки (спиртовки) [2]. Степень горючести характеризуется тремя показателями: временем начала горения образца, с; длительностью горения образца после извлечения из пламени, с; длиной выгорания образца через 30 с горения вне пламени спиртовки.
Испытания проводились на цилиндрических образцах (диаметр от 1 до 4 мм) длиной 120 мм. Анализ исследований показал, что введение антипиренов приводит к уменьшению времени начала горения образцов. Добавки А и FR, существенно снижают время горения образца после вынесения его из пламени, либо образцы ПКМ прекращают горение. Введение в ПП третьего исследованного антипирена (Э) в количествах до 20 % масс практически не вызывает изменения характеристик горения. Наиболее чувствительным показателем из исследованных является продолжительность горения, которая изменяется в наиболее широких пределах.
Рис. 1. Зависимость времени горения образцов ПКМ вне пламени.
Как видно из рис. 1, наиболее эффективным антипиреном является FR особенно в композиции с ПП 21060, а антипирен А наиболее эффективен в композиции с ПП 21030.
Также исследовали влияние содержания наполнителя на плотность ПКМ. Плотность определяли пикнометрическим методом. Исследования показали, что с увеличением концентрации антипиреновой добавки плотность композиций возрастает.
Основываясь на полученных результатах, мы получили 6 новых композиций на основе ПП и смеси антипиреновых добавок. В этих композициях содержание антипирена А фиксировано и составляет 15%, а содержание добавки FR изменяется от 5% до 15% (общее содержание антипиреновых добавок в композиции изменяется в интервале от 20% до 30%). Для полученных композиций определили характеристики горения и плотность.
Рис. 2. Зависимость времени горения образцов ПКМ вне пламени спиртовки.
Введение смеси антипиреновых добавок также приводит к уменьшению времени начала горения образцов. Смесь добавок А и FR, введённая в рекомендованных дозах, существенно снижает время горения образца после вынесения его из пламени для композиций на основе ПП 21030, а образцы ПКМ на основе ПП 21060 не горят после вынесения из пламени.
Анализ результатов полученных при определении плотности показывает, что с увеличением концентрации антипиреновых добавок до 25% плотность композиций возрастает, а далее снижается.
Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что из рассмотренных антипиреновых добавок наиболее эффективными являются концентрат антипирена «Антифлейм ППКД» и антипиреновый концентрат FR 0E360 LD FR MB. Но наилучший результат достигается при комплексном введение этих добавок.
Следовательно можно рекомендовать следующие композиции на основе ПП, которые не горят после вынесения из пламени:
- ПП марки 21030 со смесью антипиреновых добавок А 15% и FR 15%. ПП марки 21060 со смесью антипиреновых добавок А 15% и FR 10%.
Литература:
1. Берлин, полимеров. // Соросовский образовательный журнал, 1996, №9, с. 57-63.
2. Гурова, контроль производства пластмасс и изделий из них. – М. Высш. шк., 1991. – 255 с.
