63 / 88
EuroWire –
июль
2010
г.
61
Техническая статья
Улучшение физико-
механических свойств
негалогенизированных
огнестойких компаундов
Джереми Р. Остин, Герберт С.-И. Чао (компания «Сартомер»)
Аннотация
Традиционно огнестойкость изделий из
пластмассы обеспечивается введением
галогенизированных
соединений,
таких как тетрабромобисфенол-A, или
ТББФ-А. В последнее время в центре
научных и промышленных исследований
оказались
вопросы
перехода
к
использованию негалогенизированных
ингибиторов горения, однако эти более
безопасные альтернативные технологии
отрицательно сказываются на физико-
механическихсвойствах.Длявыполнения
требований
к
распространению
пламени концентрация минеральных
наполнителей, используемых в качестве
ингибиторов горения, должна составлять
более 60 массовых долей.
В
настоящем
исследовании
для
улучшения
характеристик
относительного удлинения и прочности
при растяжении в сополимерах этилена
и винилацетата (ЭВА), наполненных
тригидратом
алюминия
(ТГА),
используются функционализированные
жидкие
полибутадиены
(ПБДЖ).
Предварительное
диспергирование
связующих агентов с ТГА привело к
увеличению относительного удлинения
более чем на 200 %. Было доказано, что
низкие концентрации функциональных
групп, включая функциональные группы
малеинового ангидрида, эпоксидные
и
аминовые
группы,
являются
наиболее эффективными. Включение
диакрилового
ионного
мономера
обеспечило
увеличение
модуля
упругости при растяжении, не доступное
для материалов на основе ПБДЖ.
1 Введение
Научные исследования показали, что
галогенизированные
ингибиторы
горения
(ИГГ)
–
это
широко
распространенные вещества, которые
загрязняют окружающую среду. Вредные
выбросы, образующиеся в результате
производства, утилизации и вторичной
переработки изделий из пластмасс,
содержащихИГГ,представляютнастолько
серьезную угрозу, что некоторые типы
ИГГужеизъятыизэлектронныхустройств
и бытовых товаров, а Европейский
Союз ратифицировал нормативные
акты, регламентирующие производство
пластмасс,
с
целью
запрещения
использования этих веществ. С учетом
предстоящего принятия аналогичных
законодательных
норм
на
всех
континентах производители пластмасс
на отдельных рынках в настоящее
время заняты поиском альтернативных
технологий.
К настоящему времени выделен ряд
негалогенизированных ингибиторов
горения (ИГНГ), таких как фосфаты
аммония, меламиновые компаунды,
наноглины
и
гидратированные
минералы. Тригидрат алюминия (ТГА)
является признанным антипиреновым
наполнителем для полимеров и не
содержит галогенов. Как правило,
действие
ингибиторов
горения
заключается в задержке воспламенения
за счет перекрытия доступа к огню
топлива или подавления воспламенения.
Между тем, при разложении ТГА
происходит высвобождение водяных
паров, что, как считается, отводит тепло
от субстрата иразрежает подачу топлива.
После образования коксового слоя
остаток Al
2
O
3
препятствует миграции
высвобождаемыхизполимеракислорода
и летучих соединений, которые могут
способствовать
распространению
экзотермической реакции.
В большинстве областей применения
можно использовать простой метод
замены, когда один ИГНГ может заменить
ИГГ. В отдельных случаях, например, с
гидратированными минералами, такими
как тригидрат алюминия или гидроксид
магния, переход сопряжен с бóльшими
сложностями. Для того чтобы обеспечить
требуемую огнестойкость необходимы
высокие концентрации ТГА, нередко
составляющие более 60 массовых
долей. После того как объемная доля
неорганического наполнителя превысит
50%, отмечается выраженное ухудшение
физических свойств компаунда. Plentz
et al
1
продемонстрировали, что в
полипропиленовых (ПП) компаундах,
содержащих
ТГА,
существует
взаимосвязь между концентрацией
и крупностью наполнителя. Этот факт
стал свидетельством не только того, что
повышенная концентрация наполнителя
отрицательносказываетсянафизических
свойствах, но и того, что ТГА также
должен агрегироваться с увеличением
концентрации.
Исследования
показывают,
что
добавление функционализированного
полимера
является
эффективным
методом модифицирования межфазной
адгезии на границе раздела между
органической
и
неорганической
фазами в полимерных композитах
2, 3, 4
. Mai et al
5
продемонстрировали,
что включение в компаунды на
основе ПП-ТГА модифицированной
прививкой
акриловой
кислоты
вызывает химическую реакцию между
карбоксильными и гидроксильными
группами соответственно в полимере
и наполнителе. Было установлено,
что улучшение межфазной адгезии
повышает как термические, так ифизико-
механические свойства.
Аналогичным образом Wang et al
6
ввели в компаунд на основе ПП-Mg(OH)
2
привитый малеиновым ангидридом
ЭПК и установили, что ЭПК-пр-
МАН локализуется исключительно
на межфазной границе раздела.
Капсулирование Mg(OH)
2
повысило
дисперсию наполнителя, что проявилось
в повышении ударной вязкости. Plentz et
al
1
ввели в исследуемую ими систему
ПП-ТГА
функционализированный