Поливинилхлорид (ПВХ) — термопластичный пластик общего назначения. Производители широко используют его в строительных материалах из-за его превосходных механических свойств, хорошей коррозионной стойкости, антистареющих свойств и огнестойкости. Хотя жесткий ПВХ обладает лучшими огнестойкими свойствами, чем мягкие ПВХ-материалы из-за небольшого количества пластификатор добавил, что ему все еще необходимо улучшение с точки зрения огнестойкости и дымоподавления. Это связано с тем, что ПВХ содержит хлор, который может легко производить большое количество вредных кислотных газов во время горения. Высокие цены на большинство антипиренов и сложный процесс их приготовления затрудняют массовое производство, поэтому очень немногие достигают настоящей индустриализации. Неорганические антипирены, такие как гидроксид магния (МГ), не только играют армирующую роль, но и демонстрируют хорошие свойства дымоподавления. Водяной пар и оксид магния, получаемые при его разложении, играют роль антипирена и дымоподавления в газовой фазе и конденсированной фазе соответственно.
Эффекты синергетической системы огнезащиты
Для изучения влияния синергетической огнестойкой системы, состоящей из GY-3000, HX-3000, порошка гидроксида магния GY-6000 и триоксида сурьмы, на механические и огнестойкие свойства жестких ПВХ-материалов исследователи разработали формулу, представленную в следующей таблице.
| Таблица рецептур синергической огнезащитной системы на основе триоксида сурьмы и оксида цинка | |||||||||||
| Компоненты рецептуры | Код формулировки | ||||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| ПВХ | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Цинковый порошок (GY-616) | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| Оксид цинка GY-3000 | – | – | 4 | 8 | 12 | – | – | – | – | – | – |
| Оксид цинка HX-3000 | – | – | – | – | – | 4 | 8 | 12 | – | – | – |
| Оксид цинка GY-6000 | – | – | – | – | – | – | – | – | 4 | 8 | 12 |
| Триоксид сурьмы | – | 5 | 4 | 3 | 2 | 4 | 3 | 2 | 4 | 3 | 2 |
| Цинк-Кальций Композитный стабилизатор | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 |
| Стеариновая кислота | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
| ПЭ воск | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 |
| КПЭ | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 |
| ДОП | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Основные физические параметры оксида цинка GY-3000, HX-3000, GY-6000 | |||||
| Бренд | D50 (мкм) | D97 (мкм) | Удельная площадь поверхности (м²/г) | Белизна (°) | Величина абсорбции масла (мл/100г) |
| GY-3000 | 3.538 | 11.16 | 12.566 | 92 | 34 |
| НХ-3000 | 3.564 | 11.25 | 11.864 | 92 | 28 |
| GY-6000 | 1.37 | 3.596 | 20.877 | 95 | 36 |
Исследователи смешивают материалы в соответствии с пропорциями в таблице формул и помещают их в цилиндр экструдера. Затем экструдер перерабатывает смесь в тонкие листы толщиной 5 мм при температуре 180℃-195℃. Затем исследователи разрезают их на образцы соответствующих размеров для кислородного индекса (80 мм × 10 мм × 5 мм), плотности дыма (25 мм × 25 мм × 3 мм), прочности на разрыв (150 мм × 10 мм × 5 мм) и удара (80 мм × 10 мм × 5 мм).
Исследователи измеряют размер частиц и распределение порошка с помощью лазерного анализатора размера частиц. Они проверяют удельную площадь поверхности с помощью измерителя площади поверхности BET.
Белизна: Испытано в соответствии со стандартом GB/T 5950-2008.
Поглощение масла: Испытано в соответствии со стандартом DB/T 5211.15-2014.
Результаты экспериментальных испытаний следующие:
| Формула | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Прочность на растяжение (МПа) | 27.35 | 28.28 | 24.71 | 18.84 | 25.33 | 27.88 | 26.95 | 27.10 | 26.02 | 28.21 | 28.93 |
| Ударная вязкость (МПа) | 3.27 | 4.55 | 4.00 | 3.20 | 2.81 | 3.99 | 3.90 | 4.13 | 3.18 | 4.18 | 5.43 |
| Кислородный индекс LOI (%) | 36.80 | 43.80 | 46.80 | 47.60 | 46.60 | 46.20 | 46.40 | 45.60 | 45.80 | 46.80 | 47.00 |
| Максимальная плотность дыма (%) | 93.61 | 84.98 | 82.45 | 75.75 | 72.48 | 80.69 | 84.29 | 75.48 | 84.14 | 89.23 | 74.64 |
| Уровень плотности дыма | 68.25 | 64.75 | 63.52 | 61.97 | 55.31 | 62.78 | 65.48 | 61.92 | 67.24 | 64.41 | 61.74 |
Кислородный индекс: Испытано в соответствии со стандартом GB/T 2406.2-2009.
Плотность дыма: Испытано в соответствии со стандартом GB/T 8627-2007.
Механические свойства: Испытания на пластические свойства при растяжении и ударную вязкость консольной балки проводились в соответствии со стандартами GB/T 1040.1-2006 и GB/T 1843-2008.
Как видно из таблицы, предел прочности при растяжении без антипирена составляет 27,3 МПа, а предел прочности при растяжении ПВХ с добавлением только Sb₂O₃ немного улучшается до 28,3 МПа. Добавление MH к GY-3000 приводит к небольшому снижению предела прочности продукта. Прочность при растяжении HX-3000 не уменьшается, а предел прочности при растяжении формулы № 5 (которая заменяет 1 часть Sb₂O₃ на 4 части MH) составляет 27,8 МПа. Это указывает на то, что совместимость HX-3000 с ПВХ улучшается после обработки поверхности, тем самым улучшая механические свойства.
При добавлении 4 частей GY-6000 к композитному материалу MH прочность на разрыв снижается, но по мере увеличения количества добавленного MH прочность на разрыв постепенно увеличивается, достигая максимума в 28,9 МПа. Это значительно выше, чем в других формулах, что говорит о том, что меньший размер частиц MH увеличивает его площадь контакта с ПВХ, что приводит к улучшению характеристик растяжения.
Как видно из таблицы, ударная вязкость без какого-либо антипирена составляет 3,27 МПа, а ударная вязкость ПВХ с добавлением только Sb₂O₃ значительно увеличивается до 4,55 МПа. Добавление 4 частей GY-3000 к композитному материалу MH значительно увеличивает ударную вязкость до 4 МПа. Однако по мере увеличения содержания ударная вязкость композитного материала снижается. Ударная вязкость активного HX-3000 значительно увеличивается, достигая 4,13 МПа, показывая, что поверхностная обработка эффективно улучшает механические свойства. Ударная вязкость композитного материала GY-6000 MH показывает наибольший рост. При большем добавлении MH ударная вязкость быстро увеличивается, достигая максимума 5,42 МПа, что значительно выше, чем у других формул. Это говорит о том, что более мелкий размер частиц приводит к усилению эффекта упрочнения микросфер, значительно улучшая ударную вязкость.
Данные по кислородному индексу в таблице показывают, что добавление гидроксида магния значительно улучшает кислородный индекс композитного материала ПВХ. Добавление 8 частей GY-3000 увеличивает кислородный индекс до максимального значения 47,6%. Кислородный индекс HX-3000 был немного ниже. Это может быть связано с эффектом поверхностно-активного вещества на внешней поверхности, но он все равно выше, чем у ПВХ без антипирена. При добавлении большего количества GY-6000 кислородный индекс увеличивается, достигая максимального значения 47%.
Данные по подавлению дыма показывают, что добавление антипиренов значительно снижает уровень плотности дыма композитного материала ПВХ. Использование только Sb₂O₃ снижает максимальную плотность дыма до 85%, в то время как GY-3000 обеспечивает наилучший эффект подавления дыма. По мере увеличения количества GY-3000 его эффект подавления дыма продолжает улучшаться, снижая минимальную плотность дыма до 72,5%. Эффект подавления дыма HX-3000 и GY-6000 немного ниже, чем у GY-3000, при этом минимальные максимальные значения плотности дыма составляют 75,48% и 74,64% соответственно.
Заключение
Изучая огнезащитные, дымоподавляющие и механические свойства композиционных материалов на основе гидроксида магния с различными типами и компонентами, можно сделать следующие выводы:
Кислородный индекс ПВХ-композитных материалов с добавлением гидроксида магния значительно улучшается. При добавлении 8 частей GY-3000 кислородный индекс достигает максимума 47,6%. Чем больше добавляется GY-6000, тем больше кислородный индекс, при этом максимальный кислородный индекс достигает 47%.
GY-3000 имеет наилучший эффект подавления дыма. По мере увеличения количества добавленного GY-3000 эффект подавления дыма продолжает улучшаться, при этом минимальная плотность дыма падает до 72,5%. Эффект подавления дыма HX-3000 и GY-6000 немного ниже, чем у GY-3000, при минимальной максимальной плотности дыма 75,5% и 74,6% соответственно.
Прочность на растяжение и ударная вязкость композитного материала с добавлением 12 частей GY-6000 MH являются самыми высокими и достигают 28,9 МПа и 5,4 МПа соответственно.
Связаться с нами сегодня для бесплатной консультации и индивидуальных решений! Наша команда экспертов стремится предоставлять высококачественные продукты и услуги для максимизации ценности вашей обработки порошка.
Эпический порошок—Ваш надежный эксперт по обработке порошков!