폴리염화비닐(PVC)은 열가소성 범용 플라스틱입니다. 제조업체는 우수한 기계적 특성, 우수한 내식성, 노화 방지 특성 및 난연성으로 인해 건축 자재에 널리 사용합니다. 경질 PVC는 소량의 가소제 추가적으로, 난연성과 연기 억제 측면에서 여전히 개선이 필요합니다. 이는 PVC에 염소가 포함되어 있어 연소 중에 많은 양의 유해한 산성 가스를 쉽게 생성할 수 있기 때문입니다. 대부분 난연제의 높은 가격과 복잡한 제조 공정으로 인해 대량 생산이 어려워 진정한 산업화를 달성하는 경우가 거의 없습니다. 수산화 마그네슘(MH)과 같은 무기 난연제는 보강 역할을 할 뿐만 아니라 우수한 연기 억제 특성을 나타냅니다. 분해로 생성되는 수증기와 산화 마그네슘은 각각 기체 상태와 응축 상태에서 난연제 및 연기 억제 역할을 합니다.
GY-3000, HX-3000, GY-6000 수산화 마그네슘 분말 및 삼산화 안티몬으로 구성된 상승적 난연제 시스템이 경질 PVC 소재의 기계적 및 난연 특성에 미치는 영향을 연구하기 위해 연구자들은 아래 표에 나온 공식을 설계했습니다.
| 안티모니 트리옥사이드 및 아연 산화물 시너지스틱 난연제 시스템의 제형 표 | |||||||||||
| 제형 성분 | 제형 코드 | ||||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| 비닐 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 아연가루(GY-616) | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| 산화아연 GY-3000 | – | – | 4 | 8 | 12 | – | – | – | – | – | – |
| 산화아연 HX-3000 | – | – | – | – | – | 4 | 8 | 12 | – | – | – |
| 산화아연 GY-6000 | – | – | – | – | – | – | – | – | 4 | 8 | 12 |
| 삼산화안티몬 | – | 5 | 4 | 3 | 2 | 4 | 3 | 2 | 4 | 3 | 2 |
| 아연-칼슘 복합 안정제 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 |
| 스테아르산 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
| PE왁스 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 |
| 영어: | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 |
| 감독 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| 산화 아연 GY-3000, HX-3000, GY-6000의 기본 물리적 매개변수 | |||||
| 상표 | D50(㎛) | D97(마이크로미터) | 비 표면적(m²/g) | 백색도(°) | 오일흡수율(mL/100g) |
| 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 |
연구자들은 배합표의 비율에 따라 재료를 혼합하여 압출기 배럴에 넣습니다. 그런 다음 압출기는 혼합물을 180℃-195℃에서 5mm 두께의 얇은 시트로 가공합니다. 그런 다음 연구자들은 산소 지수(80mm×10mm×5mm), 연기 밀도(25mm×25mm×3mm), 인장 강도(150mm×10mm×5mm), 충격(80mm×10mm×5mm) 샘플에 해당하는 크기로 자릅니다.
연구자들은 레이저 입자 크기 분석기를 사용하여 분말의 입자 크기와 분포를 측정합니다. 그들은 BET 표면적 측정기를 사용하여 비표면적을 테스트합니다.
흼: GB/T 5950-2008 표준에 따라 테스트되었습니다.
오일 흡수: DB/T 5211.15-2014 표준에 따라 테스트되었습니다.
실험 결과는 다음과 같습니다.
| 공식 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 인장 강도 (Mpa) | 27.35 | 28.28 | 24.71 | 18.84 | 25.33 | 27.88 | 26.95 | 27.10 | 26.02 | 28.21 | 28.93 |
| 충격 강도(Mpa) | 3.27 | 4.55 | 4.00 | 3.20 | 2.81 | 3.99 | 3.90 | 4.13 | 3.18 | 4.18 | 5.43 |
| 산소지수 LOI (%) | 36.80 | 43.80 | 46.80 | 47.60 | 46.60 | 46.20 | 46.40 | 45.60 | 45.80 | 46.80 | 47.00 |
| 최대 연기 밀도(%) | 93.61 | 84.98 | 82.45 | 75.75 | 72.48 | 80.69 | 84.29 | 75.48 | 84.14 | 89.23 | 74.64 |
| 연기 밀도 수준 | 68.25 | 64.75 | 63.52 | 61.97 | 55.31 | 62.78 | 65.48 | 61.92 | 67.24 | 64.41 | 61.74 |
산소지수: GB/T 2406.2-2009 표준에 따라 테스트되었습니다.
연기 밀도: GB/T 8627-2007 표준에 따라 테스트되었습니다.
기계적 성질: 플라스틱 인장 특성 및 지지대 빔 충격 강도 시험은 GB/T 1040.1-2006 표준 및 GB/T 1843-2008 표준에 따라 수행되었습니다.
표에서 볼 수 있듯이 난연제를 첨가하지 않은 경우의 인장강도는 27.3MPa이고, Sb₂O₃만 첨가한 PVC의 인장강도는 28.3MPa로 약간 향상되었다. GY-3000에 MH를 첨가하면 제품의 인장강도가 약간 감소한다. HX-3000의 인장강도는 감소하지 않으며, Sb₂O₃ 1부를 MH 4부로 대체한 제형 No.5의 인장강도는 27.8MPa이다. 이는 표면처리 후 HX-3000과 PVC의 상용성이 향상되어 기계적 특성이 향상되었음을 나타낸다.
MH 복합소재에 GY-6000을 4부 첨가했을 때 인장강도는 감소하지만, MH 첨가량이 증가함에 따라 인장강도는 점차 증가하여 최대 28.9MPa에 도달한다. 이는 다른 제형보다 상당히 높은 수치로, MH의 입자 크기가 작아 PVC와의 접촉 면적이 증가하여 인장성능이 향상된 것으로 보인다.
표에서 볼 수 있듯이 난연제가 없는 경우의 충격 강도는 3.27MPa이고, Sb₂O₃만 첨가한 PVC의 충격 강도는 4.55MPa로 크게 높아진다. MH 복합재에 GY-3000을 4부 첨가하면 충격 강도가 4MPa로 크게 높아진다. 그러나 함량이 계속 증가함에 따라 복합재의 충격 강도는 감소한다. 활성 HX-3000의 충격 강도는 크게 증가하여 4.13MPa에 도달하여 표면 처리가 기계적 특성을 효과적으로 개선함을 보여준다. GY-6000 MH 복합재의 충격 강도가 가장 크게 증가한다. MH를 더 많이 첨가할수록 충격 강도가 빠르게 증가하여 최대 5.42MPa에 도달하여 다른 제형보다 상당히 높다. 이는 더 미세한 입자 크기가 향상된 미세구 강화 효과로 이어져 충격 인성이 크게 향상됨을 시사한다.
표의 산소 지수 데이터는 수산화마그네슘을 첨가하면 PVC 복합재의 산소 지수가 상당히 향상됨을 보여줍니다. GY-3000을 8부 첨가하면 산소 지수가 최대 47.6%로 증가합니다. HX-3000의 산소 지수는 약간 낮았습니다. 이는 외부 표면의 계면활성제 효과 때문일 수 있지만 난연제가 없는 PVC보다 여전히 높습니다. GY-6000을 더 첨가하면 산소 지수가 증가하여 최대 47%에 도달합니다.
연기 억제 데이터는 난연제를 첨가하면 PVC 복합재의 연기 밀도 수준이 상당히 감소한다는 것을 보여줍니다. Sb₂O₃만 사용하면 최대 연기 밀도가 85%로 낮아지고 GY-3000은 가장 좋은 연기 억제 효과를 제공합니다. GY-3000의 양이 증가함에 따라 연기 억제 효과가 계속 향상되어 최소 연기 밀도가 72.5%로 감소합니다. HX-3000과 GY-6000의 연기 억제 효과는 GY-3000보다 약간 낮으며 최소 최대 연기 밀도 값은 각각 75.48%와 74.64%입니다.
결론
다양한 종류와 성분을 갖는 수산화마그네슘 복합소재의 난연성, 연기 억제성, 기계적 특성을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
수산화마그네슘을 첨가한 PVC 복합소재의 산소지수는 현저히 향상되었다. GY-3000을 8부 첨가했을 때 산소지수는 최대 47.6%에 도달했다. GY-6000을 많이 첨가할수록 산소지수가 높아지고 최대 산소지수는 47%에 도달했다.
GY-3000은 가장 좋은 연기 억제 효과를 가지고 있습니다. GY-3000의 첨가량이 증가함에 따라 연기 억제 효과는 지속적으로 향상되고 최소 연기 밀도는 72.5%로 떨어집니다. HX-3000과 GY-6000의 연기 억제 효과는 GY-3000보다 약간 낮으며 최소 최대 연기 밀도는 각각 75.5%와 74.6%입니다.
GY-6000 MH를 12부 첨가한 복합소재의 인장강도와 충격강도가 각각 28.9MPa, 5.4MPa로 가장 높았다.
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