Введение
Наиболее распространенным и экономичным антипиреном FR) для полимеров является тригидроксид алюминия (Al(OH)3 или, сокращенно, ATH). Он используется в пластиках, таких как полиолефины для оболочек кабелей, а также в акрилах, термореактивных смолах и ПВХ-полах. Он экологически безопасен, так как не содержит галогенов, и высокоэффективен как дымоподавляющее вещество.
Его огнестойкость* обусловлена охлаждением и образованием барьерного слоя, а также разбавлением. Способность к охлаждению обусловлена его способностью выделять воду при нагревании. Пик выделения происходит при температуре около 300°C.
Реакция, лежащая в основе, является эндотермической, что означает, что вода расходует часть выделяемого тепла на испарение.
Барьерная функциональность является результатом разложения тригидроксида алюминия. Разлагающийся слой замедляет приток кислорода к пламени и, следовательно, образование газов. Large количества (40-60 масс. %) наполнителя должны быть использованы для получения огнезащитных свойств (коэффициент разбавления). Как и в случае с большинством антипиренов (FR), добавление наполнителя также влияет на механические и реологические свойства пластмасс. Поскольку количество наполнителя должно быть высоким для обеспечения его функциональности, необходимо добавлять другие добавки, чтобы нейтрализовать его влияние. Механические свойства улучшаются за счет морфологии и поверхностного покрытия Al(OH)3 для повышения межфазной адгезии. Покрытия различаются в зависимости от используемого базового полимера. Повышение вязкости при переработке компенсируется добавками, улучшающими текучесть.
Условия измерения
В данном исследовании влияние тригидроксида алюминия (ATH) на поведение полиэтилена (ПЭ) при пожаре изучалось на приборе TCC 918 (рис. 1). Прибор позволяет определять тепловыделение, потерю массы, плотность и состав дымового газа. Для этого образцы чистого полиэтилена, а также полиэтилена с 50 весовыми процентами Al(OH)3 были отлиты под давлением в пластины размером 100 x 100 x 4 мм3.
libraПеред началом испытаний газоаналитическая система (Siemens Oxymat/Ultramat) была заполненаlibraгазами, а C-фактор был проверен с помощью метановой горелки с определенным тепловыделением. Используемый газоанализатор был оснащен опциями O2 иCO2. После нагрева конусного нагревателя затвор закрывался, и горизонтальный держатель с образцом устанавливался на опорную плиту. Затем система автоматически убирала затвор для начала измерений. Испарившиеся газы поджигались автоматической системой зажигания. Условия измерений приведены в таблице 1.
Таблица 1: Условия измерений
| Держатель образцов | Горизонтальный |
| Плотность теплового потока | 50 кВт/м² |
| Номинальный расход воздуха | 24.0 л/с |
Выделение тепла хорошо согласуется с измерениями пропускания; см. рис. 3. Общее количество выделяемого тепла smallменьше в образце с ФР. Однако барьерная функция вновь проявляется в устойчивом снижении количества выделяемого тепла.
Потеря массы, сопровождающая образование древесного угля, показана на рисунке 4. Потеря массы происходит медленнее и в меньшей степени. Если чистый образец ПЭ к концу испытания теряет почти 35 г массы, то образец с антипиреном - менее 20 г, то есть только половину. Однако здесь следует учитывать, что образец с наполнителем также содержит только половину ПЭ.
Измерения в конусном калориметре позволяют изучить влияние контролируемого воздействия огня на материал, в данном случае на пластик с антипиреном и без него. В данном примере показаны только самые важные свойства: распространение (образование дыма), выделение тепла и потеря массы. Однако в этом же испытании можно провести и другие анализы:
- Время воспламенения
- Скорость потери массы (MLR)
- Скорость выделения тепла (ARHE, MARHE)
- Эффективная теплота сгорания (EHC)
- Общее выделение тепла (THR)
- Общее выделение дыма (TSP)
- Производство дыма (SPR)
- Продукты сгорания
Выводы
Данное исследование подтверждает механизмы подавления дыма и формирования барьерного слоя наполнителя из тригидроксида алюминия во время пожара. Характеристики по передаточным свойствам, тепловыделению и потере массы сравнивались с образцом ПЭ без антипирена. Видно, что ФР эффективно работает при компаундировании в ПЭ.