DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2019.45.25

Дослідження впливу інгредієнтів на електрофізичні властивості наномодифікованих пожежобезпечних полімерних композицій з дигідратами оксиду магнію

Olena Chulieieva, Volodymyr Zolotaryov

Анотація


Метою статті є визначення впливу фізико-хімічних властивостей та концентрації модифікаторів, типу і дисперсності дигідратів оксиду магнію та полімерної матриці на електрофізичні властивості пожежобезпечних композиційних матеріалів кополімеру етилену з вінілацетатом. Досліджували композиції кополімеру з показником плинності розплаву 2,5 г/10 хв та 5 г/10 хв., дигідрати оксиду магнію з середнім медіаннім діаметром часточок 3 мкм та 3,7 мкм, аміносилани з динамічною в’язкістю 2 МПа ∙ с та 2,5 МПа ∙ с. Для проведення досліджень використовували методи визначення електричної міцності, об’ємного електричного опору, тангенсу кута діелектричних втрат, діелектричної проникності. Для цього використовували апарат випробування ізоляції, вимірювач електричного опору ізоляції, міст змінного струму. З метою порівняння для кожної полімерної композиції будували графіки залежності цих показників від вмісту інгредієнтів. Отримано електрофізичні характеристики, які дозволяють визначити склад, що забезпечує оптимальні значення для ізоляційних матеріалів з підвищеними вимогами пожежної безпеки. Вперше використано методи електрофізичних досліджень з метою визначення впливу властивостей інгредієнтів полімерних композицій на електричну міцність, питомий об’ємний електричний опір, тангенс кута діелектричних втрат, діелектричну проникність. Електрична міцність підвищується з 25,5 кВ/мм до 30 кВ/мм, питомий об’ємний електричний опір підвищується від 4 ∙ 1012 Ом ∙ см  до 6 ∙ 1014 Ом ∙ см, діелектрична проникність зменшується до 3,8, а тангенс кута діелектричних втрат до 0,0055. Результати досліджень доцільно використовувати для розробки складу пожежобезпечних полімерних композицій для кабельної продукції. 

Ключові слова


композиційні матеріали; модифікатор; кополімер етилену з вінілацетатом; дигідрат оксиду магнію; електрофізичні властивості

Повний текст:

PDF

Посилання


Tirelli, Diyego. Antipireny dlya kompozitov [Flame retardants for composites]. The Chemical Journal, 2013, 1-2, 42-45.

Vasilets, L. G., Chulieieva, E. V., Zolotaryov, V. M. Pozharobezopasnyye polimernyye kompozitsionnyye materialy na osnove olefinovykh sopolimerov. Regulirovaniye tekhnologicheskikh, fiziko-mekhanicheskikh i teplofizicheskikh svoystv [Fireproof polymer composite materials based on olefin copolymers. Regulation of technological, physicomechanical and thermophysical properties]. Zhurnal dlya proizvoditeley i potrebiteley «Kabeli i provoda», 2018, 3(371), 20-28.

Ableyev, R. Aktual'nyye problemy v razrabotke i prooizvodstve negoryuchikh polimernykh kompaundov dlya kabel'noy industrii [Actual problems in the development and production of non-combustible polymeric compounds for the cable industry]. Kabel'-news, 2009, 6–7, 64-69.

Obzor mineral'nykh antipirenov-gidroksidov dlya bezgalogennykh kabel'nykh kompozitsiy [Review of mineral fire retardant-hydroxides for halogen-free cable compositions]. Kabel'-news, 2009, 8, 41–43.

Peshkov, I. B. Materialy kabel'nogo proizvodstva [Materials cable production]. M.: Mashinostroyeniye, 2013, 456.

Laoutid, F., Marion, L., Didier, L., Leila, B. Calcium-based hydrated minerals: Promising halogen-free flame retardant and fire resistant additives for polyethylene and ethylene vinyl acetate copolymers. Polymer Degradation and Stability, 2013, 98, 9, 1617–1625, doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2013.06.020.

Lujan-Acosta, R., Sanchez-Valdes, S., Ramirez-Vargas, E., Ramos-DeValle, L. F. Effect of Amino alcohol functionalized polyethylene as compatibilizer for LDPE/EVA/clay/flame-retardant nanocomposites. Materials Chemistry and Physics, 2014, 146, 14, 437-445, doi: 10.1016/j.matchemphys.2014.03.050.

Sonnier, R., Viretto, A., Dumazert, LoYc. Fire retardant benefits of combining aluminum hydroxide and silica in ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA). Polymer Degradation and Stability, 2016, 128, 228–236, doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2016.03.030.

Chulieieva, O. Effect of fire retardant fillers on thermophysical properties of composite materials of ethylene-vinyl acetate copolymer. Eastern-European journal of enterprise technologies, 2017, 6/12 (90), 58-64, doi: 10.15587/1729-4061.2017.119494.

Chulieieva, O., Zolotaryov, V. Effect of modifier on the thermophysical properties of fireproof ethylene-vinyl acetate copolymer composition materials. Technology audit and production reserves, 2018, 6/1(44), 23–28, doi:10.15587/2312-8372.2018.150294.

Jeencham, R., SuppaRarn, N., Jarukumjorn, K. Effect of flame retardants on flame retardant, mechanical, and thermal properties of sisal fiber/polypropylene composites. Composites Part B: Engineering, 2014, 56, 249–253, doi: 10.1016/j.compositesb.2013.08.012.

Valadez-Gonzalez, A., Cervantes-Uc, J., Olayo, R. Chemical modification of heneque´n fibers with an or-ganosilane couplingagent. Composites Part B, 1999, 30, 321–331.

Jesionowski, T., Pokoraa, M., Tylus, W. Effect of N-2-(aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane surface modification and C.I. Acid Red 18 dye adsorption on the physico-chemical properties of silica precipitated in an emulsion route, used as a pig-ment and a filler in acrylic paints. Dyes and Pigments, 2003, 57, 29–41.

Makarova, N. V.,. Trofimets, V. Ya. Statistika v Excel [Excel statistics]: Ucheb. Posobiye. M.: Finansy i statistika, 2002, 368.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Тирелли, Д. Антипирені для композитов / Д. Тирелли // The Chemical Journal. – 2013. – no.1-2. – p. 42-45.
  2. Василец, Л. Г. Пожаробезопасные полимерные композиционные материалы на основе олефиновых сополимеров. Регулирование технологических, физико-механических и теплофизических свойств / Л. Г. Василец, В. М. Золотарев, Е. В Чулеева // Журнал для производителей и потребителей «Кабели и провода». – 2018. – № 3(371). – С. 20-28.
  3. Аблеев, Р. Актуальные проблемы в разработке и прооизводстве негорючих полимерных компаундов для кабельной индустрии / Р. Аблеев // Кабель-news. – 2009. – №6–7. – С. 64-69.
  4. Обзор минеральных антипиренов-гидроксидов для безгалогенных кабельных композиций // Кабель-news. – 2009. – № 8. – C. 41–43.
  5. Пешков, И. Б. Материалы кабельного производства / И. Б.  Пешков. – М.: Машиностроение, 2013. – 456 с.
  6. Laoutid, F. Calcium-based hydrated minerals: Promising halogen-free flame retardant and fire resistant additives for polyethylene and ethylene vinyl acetate copolymers / F. Laoutid, L. Marion, L. Didier, B. Leila // Polymer Degradation and Stability. – 2013. – Vol. 98. – Issue 9. – P. 1617–1625. – doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2013.06.020.
  7. Lujan-Acosta, R. Effect of Amino alcohol functionalized polyethylene as compatibilizer for LDPE/EVA/clay/flame-retardant nanocomposites / Lujan-Acosta R., Sanchez-Valdes S., Ramirez-Vargas E., Ramos-DeValle L.F. // Materials Chemistry and Physics. – 2014. – Vol. 146. – Issues 14. – P. 437-445. – doi: 10.1016/j.matchemphys.2014.03.050.
  8. Sonnier, R. Fire retardant benefits of combining aluminum hydroxide and silica in ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) / R. Sonnier, A. Viretto, LoYc Dumazert // Polymer Degradation and Stability. – 2016. – Vol. 128. – P. 228–236. – doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2016.03.030.
  9. Chulieieva, O. Effect of fire retardant fillers on thermophysical properties of composite materials of ethylene-vinyl acetate copolymer / O. Chulieieva // Eastern-European journal of enterprise technologies. – 2017. – No. 6/12 (90). – P. 58-64. doi: 10.15587/1729-4061.2017.119494.
  10. Chulieieva, O. Effect of modifier on the thermophysical properties of fireproof ethylene-vinyl acetate copolymer composition materials / O. Chulieieva, V. Zolotaryov // Technology audit and production reserves. – 2018. – № 6/1(44). – Р. 23–28. – doi:10.15587/2312-8372.2018.150294.
  11. Jeencham, R. Effect of flame retardants on flame retardant, mechanical, and thermal properties of sisal fiber/polypropylene composites / R. Jeencham, N. SuppaRarn, K. Jarukumjorn // Composites Part B: Engineering. – 2014. – Vol. 56. – P. 249–253. – doi: 10.1016/j.compositesb.2013.08.012.
  12. Valadez-Gonzalez, A. Chemical modification of heneque´n fibers with an or-ganosilane couplingagent / A. Valadez-Gonzalez, J. Cervantes-Uc, R. Olayo // Composites Part B. – 1999. – № 30. – P. 321–331.
  13. Jesionowski, T. Effect of N-2-(aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane surface modification and C.I. Acid Red 18 dye adsorption on the physico-chemical properties of silica precipitated in an emulsion route, used as a pig-ment and a filler in acrylic paints / T. Jesionowski, M. Pokoraa, W. Tylus // Dyes and Pigments. – 2003. – №57. – P. 29–41.
  14. Макарова, Н. В. Статистика в Excel: Учеб. пособие / Н. В. Макарова, В. Я. Трофимец.М.: Финансы и статистика, 2002. – 368 с.