Le polychlorure de vinyle (PVC) est un plastique thermoplastique à usage général. Les fabricants l'utilisent largement dans les matériaux de construction en raison de ses excellentes propriétés mécaniques, de sa bonne résistance à la corrosion, de ses propriétés anti-vieillissement et de son caractère ignifuge. Bien que le PVC rigide ait de meilleures propriétés ignifuges que les matériaux en PVC souple en raison de la faible quantité de plastifiant En outre, il doit encore être amélioré en termes de retardateur de flamme et de suppression de fumée. En effet, le PVC contient du chlore, qui peut facilement produire une grande quantité de gaz acides nocifs lors de la combustion. Le prix élevé de la plupart des retardateurs de flamme et leur processus de préparation complexe rendent la production de masse difficile, de sorte que très peu d'entre eux parviennent à une véritable industrialisation. Les retardateurs de flamme inorganiques, tels que l'hydroxyde de magnésium (MH), jouent non seulement un rôle de renforcement, mais présentent également de bonnes propriétés de suppression de fumée. La vapeur d'eau et l'oxyde de magnésium produits par sa décomposition jouent respectivement un rôle de retardateur de flamme et de suppression de fumée dans la phase gazeuse et la phase condensée.
Pour étudier les effets d'un système ignifuge synergique composé de poudre d'hydroxyde de magnésium GY-3000, HX-3000, GY-6000 et de trioxyde d'antimoine sur les propriétés mécaniques et ignifuges des matériaux en PVC rigide, les chercheurs ont conçu la formule présentée dans le tableau suivant.
| Tableau de formulation du système ignifuge synergique à base de trioxyde d'antimoine et d'oxyde de zinc | |||||||||||
| Composants de la formulation | Code de formulation | ||||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| PVC | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Poudre de zinc (GY-616) | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| Oxyde de zinc GY-3000 | – | – | 4 | 8 | 12 | – | – | – | – | – | – |
| Oxyde de zinc HX-3000 | – | – | – | – | – | 4 | 8 | 12 | – | – | – |
| Oxyde de zinc GY-6000 | – | – | – | – | – | – | – | – | 4 | 8 | 12 |
| Trioxyde d'antimoine | – | 5 | 4 | 3 | 2 | 4 | 3 | 2 | 4 | 3 | 2 |
| Zinc-Calcium Stabilisateur composite | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 |
| Acide stéarique | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
| Cire PE | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 |
| CPE | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 |
| DOP | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Paramètres physiques de base de l'oxyde de zinc GY-3000, HX-3000, GY-6000 | |||||
| Marque | D50 (µm) | D97 (µm) | Surface spécifique (m²/g) | Blancheur (°) | Valeur d'absorption d'huile (mL/100 g) |
| GY-3000 | 3.538 | 11.16 | 12.566 | 92 | 34 |
| HX-3000 | 3.564 | 11.25 | 11.864 | 92 | 28 |
| GY-6000 | 1.37 | 3.596 | 20.877 | 95 | 36 |
Les chercheurs mélangent les matériaux selon les proportions du tableau de formules et les placent dans le cylindre de l'extrudeuse. L'extrudeuse transforme ensuite le mélange en feuilles minces de 5 mm à 180 ℃-195 ℃. Ensuite, les chercheurs les coupent en tailles correspondantes pour les échantillons d'indice d'oxygène (80 mm × 10 mm × 5 mm), de densité de fumée (25 mm × 25 mm × 3 mm), de résistance à la traction (150 mm × 10 mm × 5 mm) et d'impact (80 mm × 10 mm × 5 mm).
Les chercheurs mesurent la taille et la distribution des particules de poudre à l'aide d'un granulomètre laser. Ils testent la surface spécifique à l'aide d'un appareil de mesure de surface BET.
Blancheur:Testé conformément à la norme GB/T 5950-2008.
Absorption d'huile:Testé conformément à la norme DB/T 5211.15-2014.
Les résultats des tests expérimentaux sont les suivants :
| Formule | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Résistance à la traction (Mpa) | 27.35 | 28.28 | 24.71 | 18.84 | 25.33 | 27.88 | 26.95 | 27.10 | 26.02 | 28.21 | 28.93 |
| Résistance aux chocs (Mpa) | 3.27 | 4.55 | 4.00 | 3.20 | 2.81 | 3.99 | 3.90 | 4.13 | 3.18 | 4.18 | 5.43 |
| Indice d'oxygène LOI (%) | 36.80 | 43.80 | 46.80 | 47.60 | 46.60 | 46.20 | 46.40 | 45.60 | 45.80 | 46.80 | 47.00 |
| Densité maximale de fumée (%) | 93.61 | 84.98 | 82.45 | 75.75 | 72.48 | 80.69 | 84.29 | 75.48 | 84.14 | 89.23 | 74.64 |
| Niveau de densité de fumée | 68.25 | 64.75 | 63.52 | 61.97 | 55.31 | 62.78 | 65.48 | 61.92 | 67.24 | 64.41 | 61.74 |
Indice d'oxygène:Testé conformément à la norme GB/T 2406.2-2009.
Densité de fumée:Testé conformément à la norme GB/T 8627-2007.
Propriétés mécaniques:Les essais de propriétés de traction plastique et de résistance aux chocs des poutres en porte-à-faux ont été réalisés conformément à la norme GB/T 1040.1-2006 et à la norme GB/T 1843-2008.
Français Comme le montre le tableau, la résistance à la traction sans aucun retardateur de flamme est de 27,3 MPa, et la résistance à la traction du PVC avec Sb₂O₃ ajouté seul est légèrement améliorée à 28,3 MPa. L'ajout de MH au GY-3000 entraîne une légère diminution de la résistance à la traction du produit. La résistance à la traction du HX-3000 ne diminue pas, et la résistance à la traction de la formule n° 5 (qui remplace 1 partie de Sb₂O₃ par 4 parties de MH) est de 27,8 MPa. Cela indique que la compatibilité du HX-3000 avec le PVC est améliorée après le traitement de surface, améliorant ainsi les propriétés mécaniques.
Lorsque 4 parties de GY-6000 sont ajoutées au matériau composite MH, la résistance à la traction diminue, mais à mesure que la quantité de MH ajoutée augmente, la résistance à la traction augmente progressivement, atteignant un maximum de 28,9 MPa. Ce chiffre est nettement supérieur à celui des autres formules, ce qui suggère que la taille plus petite des particules de MH augmente sa surface de contact avec le PVC, ce qui conduit à des performances de traction améliorées.
Français Comme le montre le tableau, la résistance aux chocs sans aucun retardateur de flamme est de 3,27 MPa, et la résistance aux chocs du PVC avec Sb₂O₃ ajouté seul devient significativement de 4,55 MPa. L'ajout de 4 parties de GY-3000 au matériau composite MH augmente considérablement la résistance aux chocs à 4 MPa. Cependant, à mesure que la teneur continue d'augmenter, la résistance aux chocs du matériau composite diminue. La résistance aux chocs du HX-3000 actif est significativement augmentée, atteignant 4,13 MPa, ce qui montre que le traitement de surface améliore efficacement les propriétés mécaniques. La résistance aux chocs du matériau composite GY-6000 MH montre la plus grande augmentation. Avec plus de MH ajouté, la résistance aux chocs augmente rapidement, atteignant un maximum de 5,42 MPa, ce qui est significativement plus élevé que les autres formules. Cela suggère que la taille plus fine des particules conduit à un effet de durcissement des microsphères amélioré, améliorant considérablement la résistance aux chocs.
Les données sur l'indice d'oxygène du tableau montrent que l'ajout d'hydroxyde de magnésium améliore considérablement l'indice d'oxygène du matériau composite PVC. L'ajout de 8 parties de GY-3000 augmente l'indice d'oxygène jusqu'à un maximum de 47,6%. L'indice d'oxygène du HX-3000 était légèrement inférieur. Cela peut être dû à l'effet du tensioactif sur la surface extérieure, mais il est toujours supérieur à celui du PVC sans aucun retardateur de flamme. En ajoutant plus de GY-6000, l'indice d'oxygène augmente, atteignant un maximum de 47%.
Français Les données de suppression de fumée montrent que l'ajout de retardateurs de flamme réduit considérablement le niveau de densité de fumée du matériau composite PVC. L'utilisation de Sb₂O₃ seul abaisse la densité de fumée maximale à 85%, tandis que le GY-3000 offre le meilleur effet de suppression de fumée. À mesure que la quantité de GY-3000 augmente, son effet de suppression de fumée continue de s'améliorer, réduisant la densité de fumée minimale à 72,5%. Les effets de suppression de fumée du HX-3000 et du GY-6000 sont légèrement inférieurs à ceux du GY-3000, les valeurs de densité de fumée maximale minimale étant respectivement de 75,48% et 74,64%.
Conclusion
En étudiant les propriétés ignifuges, de suppression de fumée et mécaniques des matériaux composites à base d'hydroxyde de magnésium avec différents types et composants, les conclusions sont les suivantes :
L'indice d'oxygène des matériaux composites PVC avec l'ajout d'hydroxyde de magnésium est considérablement amélioré. Lorsque 8 parties de GY-3000 sont ajoutées, l'indice d'oxygène atteint un maximum de 47,6%. Plus on ajoute de GY-6000, plus l'indice d'oxygène est élevé, l'indice d'oxygène maximal atteignant 47%.
Le GY-3000 présente le meilleur effet de suppression de fumée. À mesure que la quantité de GY-3000 ajoutée augmente, l'effet de suppression de fumée continue de s'améliorer, la densité de fumée minimale tombant à 72,5%. Les effets de suppression de fumée du HX-3000 et du GY-6000 sont légèrement inférieurs à ceux du GY-3000, avec des densités de fumée minimales et maximales de 75,5% et 74,6%, respectivement.
La résistance à la traction et la résistance aux chocs du matériau composite avec 12 parties de GY-6000 MH ajoutées sont les plus élevées, atteignant respectivement 28,9 MPa et 5,4 MPa.
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