chemicallytechFine Chemical TechnologiesТонкие химические технологии2410-65932686-7575MIREA – Russian Technological University (RTU MIREA).10.32362/2410-6593-2018-13-6-35-41chemicallytech-176Research ArticleSYNTHESIS AND PROCESSING OF POLYMERS AND POLYMERIC COMPOSITESСИНТЕЗ И ПЕРЕРАБОТКА ПОЛИМЕРОВ И КОМПОЗИТОВ НА ИХ ОСНОВЕTHE THERMAL STABILITY OF POLYMER CABLE COMPOUNDS WITH A FLAME-RETARDING FILLERТЕРМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ ПОЛИМЕРНЫХ КАБЕЛЬНЫХ КОМПОЗИЦИЙ С НАПОЛНИТЕЛЕМ-АНТИПИРЕНОМСватиковА. Ю.SvatikovA. Yu.

инженер-технолог

117342, Россия, Москва, ул. Бутлерова, д. 17, комн. 115

Engineer and Technologist

17, Butlerova st., Moscow 117342, Russia

anton.svatickov@yandex.ruСимонов-ЕмельяновИ. Д.Simonov-EmelyanovI. D.

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой химии и технологии переработки пластмасс и полимерных композитов

119571, Россия, Москва, пр-т Вернадского, д. 86

D.Sc. (Engineering), Professor, Head of the Chair of Chemistry and Technology of Plastics and Polymer Composites Processing

86, Vernadskogo pr., Moscow 119571, Russia

noemail@neicon.ruООО «Адитим»РоссияLLC «Aditim»Russian FederationМИРЭА - Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова)РоссияMIREA - Russian Technological University (M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies)Russian Federation2018281220181363541Copyright © Svatikov A.Y., Simonov-Emelyanov I.D., 20182018Сватиков А.Ю., Симонов-Емельянов И.Д.Svatikov A.Y., Simonov-Emelyanov I.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.finechem-mirea.ru/jour/article/view/176

Currently, halogen-free cable compositions are becoming increasingly common in the manufacture of cable compositions. The concept of halogen-free or “zero halogen” becomes a symbol of fire resistance, low-smoke characteristics, low toxicity of volatile products of combustion, the absence of the toxic, corrosive and irritating gas - hydrogen chloride - and other hydrogen halides in the volatile products. More and more manufacturers of cable products are beginning to pay increasing attention to the problems of processing, toxicity and fire safety. It should be noted that the requirements for improving the fire safety of cable products are constantly becoming tougher, since the main problem of most of these polymeric materials is their flammability, high smoke generation and high flame spread rate. In this regard, there is a burning question to increase these characteristics and bring them to the level of compounds based on PVC. The main way to increase the flame-retardant characteristics of halogenfree cable compositions is to introduce mineral fire retardants into these compositions. The study of the composition and packaging of these mineral fillers-flame retardants makes it possible to increase the level of flame-retardant characteristics of halogen-free cable compositions. The paper presents the results of studies on the thermal stability of cable compositions based on PE + EVA mixtures containing magnesium hydroxide crystalline hydrate as a filler-flame retardant. It is shown that cable compositions containing magnesium hydroxide crystal hydrate are characterized by higher heat resistance and thermal stability (~ 2-fold) compared to a polymeric matrix based on PE + SEVA. This allows to process them at high temperatures (more than 200°C) by extrusion and pressure casting.

В настоящее время безгалогенные кабельные композиции получают все большее распространение в производстве кабельных композиций. Понятие «безгалогенный», или «ноль галогенов», становится символом трудной горючести, малодымности, малой токсичности летучих продуктов горения, отсутствия в летучих продуктах токсичного, коррозионно-активного и раздражающего дыхание газа - хлористого водорода и других галогенводородов. Все больше производителей кабельной продукции начинает уделять внимание проблемам переработки, токсичности и пожарной безопасности. Необходимо отметить, что требования по повышению пожарной безопасности кабельных изделий постоянно ужесточаются, поскольку главной проблемой большинства подобных полимерных материалов является их горючесть, высокое дымообразование и высокая скорость распространения пламени. В связи с этим стоит острый вопрос по увеличению данных характеристик и доведения их до уровня компаундов на основе ПВХ. Основным способом по увеличению огнезащитных характеристик безгалогенных кабельных композиций является ввод в эти композиции минеральных наполнителей-антипиренов. Изучение состава и возможности упаковки данных минеральных наполнителей-антипиренов дает возможность повысить уровень огнезащитных характеристик безгалогенных кабельных композиций. В работе представлены результаты исследований термостабильности кабельных композиций на основе смесей полиэтилена и сэвилена (ПЭ+СЭВА), содержащих в качестве наполнителя-антипирена кристаллогидрат гидроксида магния. Показано, что кабельные композиции, содержащие кристаллогидрат гидроксида магния, характеризуются более высокой термостойкостью и термостабильностью (примерно в 2 раза) по сравнению с полимерной матрицей на основе ПЭ+СЭВА, что позволяет их перерабатывать при высоких температурах (более 200 ºС) методами экструзии и литья под давлением.

полиэтиленсэвиленполимерные композитыантипиренкристаллогидраты металловгидроксид магниятермогравиметричекий анализpolyethyleneethylene-vinyl acetate copolymerpolymer compositionsfire retardantcrystal hydrates of metalsmagnesium hydroxidethermogravimetric analysisReferencesКац Г.С., Милевски Д.В. Наполнители для полимерных композиционных материалов. М.: Химия, 1981. С. 12-48.Katz G.S., Milevski D.V. Fillers for polymer composites. Moscow: Khimiya Publ., 1981. P. 12-48. (in Russ.)Егоров А.Н. Влияние природы минеральных наполнителей на процессы горения полимерных материалов: дис. ... канд. хим. наук. Иркутск: ИрИХ СО РАН, 2004. С. 45-103.Egorov A.N. Influence of the nature of mineral fillers on the combustion processes of polymeric materials: thesis … Ph.D. (Chem.). Irkutsk, 2004. P. 45-103. (in Russ.)Симонов-Емельянов И.Д., Кулезнев В.Н. Принципы создания композиционных материалов: учеб. пособие. М.: Изд-во МИХМ, 1986. 85 с.Simonov-Emelyanov I.D., Kuleznev V.N. Principles of creation of composite materials. Moscow: MIHM Publ., 1986. 85 p. (in Russ.)Кербер М.Л., Виноградов В.М., Головкин Г.С. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология / под ред. А.А. Берлина: учеб. пособие: 3-е изд. СПб.: Профессия, 2011. 560 с.Kerber M., Vinogradov V.M., Golovkin G.S. Polymeric composite materials: structure, properties, technology: 3rd edition. Ed. by A.A. Berlin. Saint Petersburg: Professiya Publ., 2008. 560 p. (in Russ.).Асеева Р.М., Заиков Г.Е. Горение полимерных материалов. М.: Наука, 1981. С. 23-87Aseeva R.M., Zaikov G.E. Combustion of polymeric materials. Moscow: Nauka Publ., 1981. P. 23-87. (in Russ.)Чалый В.П. Гидроокиси металлов (Закономерности образования, состав, структура и свойства). Киев: Наукова думка, 1972. 158 с.Chaly V.P. Metal hydroxides (Patterns of formation, composition, structure and properties). Kiev: Naukova dumka Publ., 1972. 256 p. (in Russ.)Todor D.N. Thermal Analysis of Minerals. Kent, UK: Abacus Press, Tunbridge Wells, 1976. 256 p.Todor D.N. Thermal Analysis of Minerals. Kent, UK: Abacus Press, Tunbridge Wells, 1976. 256 p.Li Z., Qu B. Flammability characterization and synergistic effects of expandable graphite with magnesium hydroxide in halogen-free flame-retardant EVA blends // Polymer Degradation and Stability. 2003. V. 81. № 3. Р. 401-408.Li Z., Qu B. Flammability characterization and synergistic effects of expandable graphite with magnesium hydroxide in halogen-free flame-retardant EVA blends. Polymer Degradation and Stability. 2003; 81(3): 401-408.Weil E.D., Levchik S.V. Fire protective and flame retardant coatings: A state of the art of review // J. Fire Sci. 2011. V. 29. Р. 259-296.Weil E.D., Levchik S.V. Fire protective and flame retardant coatings: A state of the art of review. J. Fire Sci. 2011; 29: 259-296.Hollingbery L.A., Hull T.R. The thermal decomposition of huntite an hydromagnesite. A review // Thermochim. Acta. 2010. V. 509 (12). P. 1-11.Hollingbery L.A., Hull T.R. The thermal decomposition of huntite an hydromagnesite. A review. Thermochim. Acta. 2010; 509(12): 1–11.Beck C.W. Differential thermal analysis curves of carbonate minerals // Am. Mineral. 1950. V. 35. P. 985-1013.Beck C.W. Differential thermal analysis curves of carbonate minerals. Am. Mineral. 1950; 35: 985-1013.Laoutid F., Lorgouilloux M., Bonnaud L., Lesueur D., Dubois P. Fire retardant of halogen-free calcium based hydrated minerals // Polymer Degradation and Stability. 2017. V. 136. P. 87-97.Laoutid F., Lorgouilloux M., Bonnaud L., Lesueur D., Dubois P. Fire retardant of halogen-free calcium based hydrated minerals. Polymer Degradation and Stability. 2017; 136: 87-97.Faust G.T. Huntite, Mg3Ca(CO3)4, a new mineral // Amer. Mineralogist. 1953. V. 38. P. 4-24.Faust G.T. Huntite, Mg3Ca(CO3)4, a new mineral. Amer. Mineralogist. 1953; 38: 4-24.Kangal O., Guney A. A new industrial mineral: Huntite and its recovery // Miner. Eng. 2006. V. 9(4). P. 376-378.Kangal O., Guney A. A new industrial mineral: Huntite and its recovery. Miner. Eng. 2006; 9(4): 376-378.Qin J., Wang N., Liu N., Li L. Synergistic effect of modified expanded graphite and zinc borate on the flammability, thermal stability and crystallization behavior of LLDPE/EVA composites with Mg(OH)2/Al(OH)3 // Polymer Composites. 2018. Aug. DOI: 10.1002/pc.24956.Qin J., Wang N., Liu N., Li L. Synergistic effect of modified expanded graphite and zinc borate on the flammability, thermal stability and crystallization behavior of LLDPE/EVA composites with Mg(OH)2/Al(OH)3. Polymer Composites. 2018; Aug. DOI: 10.1002/pc.24956.Aziz A.A., Alauddin S.M., Salteh R.M., Shueb M.I. The thermal properties of nano magnesium hydroxide blended LDPE/EVA/Irganox 1010 for insulator application // Int. J. Aerospace and Mechan. Eng. 2014. V. 8. № 12. Р. 1424-1428.Aziz A.A., Alauddin S.M., Salteh R.M., Shueb M.I. The thermal properties of nano magnesium hydroxide blended LDPE/EVA/Irganox 1010 for insulator application. Int. J. Aerospace and Mechan. Eng. 2014; 8(12): 1424-1428.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.