Как минеральные антипирены регулируют сжигание полиэтилена: исследование конического измерения тепла и термического анализа

Предыстория исследования и экспериментальный дизайн

С ростом спроса на огнестойкие полимерные материалы в области строительства и домашней одежды, как улучшить поведение горения высоковоспламеняющихся полимеров, таких как полиэтилен (ПЭ), стало важным направлением исследований материалов. В исследовании, опубликованном в Fire and Materials, в качестве отправной точки для экологически устойчивых минеральных антипиренов рассматривается влияние двух огнестойких порошков гидроксида магния (Mg (OH)) и гидроксида алюминия (Al (OH)) на тепловую стабильность и сжигание матрицы PE. В исследовании два минеральных антипирена были добавлены в PE – матрицу в процентах от 60%, 70% и 80% веса, соответственно, и были подготовлены композиционные материалы разных составов, которые были представлены вокруг теплового и пожарного поведения.

Метод тестирования и ключевые выводы

Исследование использует различные комбинации методов тестирования для оценки характеристик образца. Для оценки параметров горения, таких как скорость высвобождения тепла и образование дыма, используется метод конического измерения температуры; Дифференциальный сканирующий термометрический метод (DSC) проводится в атмосфере воздуха и азота, соответственно, для получения информации о тепловом переходе и стабильности окисления; Термогравиметрический анализ с FTIR (TG – FTIR) используется для идентификации летучих продуктов, образующихся в процессе разложения; Для количественной оценки остаточного содержания энергии используется количество кислорода в твердых остатках после сжигания. Результаты исследования показали, что минеральные антипирены оказывают значительное влияние на динамику сгорания, которая смягчает нестабильность ПЭ – смеси, и в ходе эксперимента были изучены эффекты масштаба. Благодаря сравнительному анализу различных смесей с чистым ПЭ, исследование количественно оценило влияние типов антипиренов и пропорций добавления на изменение тепловой реакции материала.

Значение полимерных добавок и строительных материалов

С точки зрения строительных и бытовых материалов, исследование предлагает эталонный экспериментальный путь для проектирования огнестойких полиолефиновых составов. ПЭ широко используется в трубах, профилях и некоторых строительных конструкциях, и его тепловое высвобождение при сжигании и образование дыма напрямую связаны с пожарной безопасностью. Минеральные антипирены действуют через такие механизмы, как термопоглощающее разложение и разбавление горючих летучих веществ, а анализ устойчивости окисления DSC и продуктов разложения TG – FTIR в исследовании также обеспечивает поддержку данных для понимания стабильности материала в условиях теплового воздействия. Для строительных изделий, таких как профили ПВХ, устойчивость к погоде и огнестойкость часто требуют совместного рассмотрения, антиоксиданты и фотостабилизаторы помогают поддерживать свойства материала при долгосрочном наружном использовании, в то время как идеи исследования минеральных антипиреновых систем могут служить основой для сбалансированного проектирования многокомпонентных вспомогательных составов. Тенденции в области строгого контроля за образованием дыма и выделением тепла в секторе строительных материалов также делают такие экспериментальные методы оценки, основанные на конусном тепловом и тепловом анализе, более актуальными.

Изучение границ и подлежащих уточнению

Исследование фокусируется на характеристиках горения и теплового поведения смеси PE. Экспериментальные выводы основаны на конкретных типах минеральных антипиренов и пропорциях добавления и не связаны с долгосрочной стойкостью к старению, текучестью обработки или инженерными характеристиками реальных строительных изделий. Резюме исследования не содержит конкретных числовых и статистических выводов, и соответствующая оптимизация формулы все еще нуждается в дальнейшей проверке в сочетании со сценарием применения.

Источник: Experimental Characterization of the Effects of Mineral‐Based Fire‐Retardant Admixtures on the Combustion Properties of Polyethylene Blends， Обработано химикатами Herun.