plasticnewsПластические массыPlasticheskie massy0554-2901PLASTMASSY Publishing House (Moscow)10.35164/0554-2901-2025-06-3-8plasticnews-1188Research ArticleСТРУКТУРА И СВОЙСТВАSTRUCTURE AND PROPERTIESИзменение физико-механических свойств интумесцентных полимерных материалов на основе пластифицированного поливинилхлорида при введении твердофазных антипиреновThe influence of solid-phase fire retardants on the physical and mechanical properties of intumescent polymer materials based on plasticized polyvinyl chlorideГалигузовА. А.GaliguzovA. A.agaliguzov@yandex.ruСердан (младш.)А. А.Serdan (jr.)A. A.ЯшинН. В.YashinN. V.АвдеевВ. В.AvdeevV. V.МГУ имени М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian Federation2025251220250638Copyright © Галигузов А.А., Сердан (младш.) А.А., Яшин Н.В., Авдеев В.В., 20252025Галигузов А.А., Сердан (младш.) А.А., Яшин Н.В., Авдеев В.В.Galiguzov A.A., Serdan (jr.) A.A., Yashin N.V., Avdeev V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.plastics-news.ru/jour/article/view/1188

В работе представлены результаты исследования изменения физико-механических свойств полимерных материалов на основе пластифицированного поливинилхлорида различного состава при введении твердофазных антипиренов в процессе переработки экструзией. В качестве комплексного антипирена была использована смесь окисленного графита и ультрадисперсного гидроксида алюминия. Установлено влияние нескольких факторов на изменение физико-механических свойств: молекулярной массы полимера, содержания низко- и высокомолекулярного пластификатора, гранулометрического состава окисленного графита в составе комплексного антипирена.

The paper presents the results of a study of changes in the physical and mechanical properties of polymer materials based on plasticized polyvinyl chloride of various compositions with the introduction of solid-phase flame retardants during extrusion processing. A mixture of oxidized graphite and ultrafine aluminum hydroxide was used as a complex flame retardant. Several key factors influencing the changes in physical and mechanical properties have been identified: the molecular weight of the polymer, the content of low and high molecular weight plasticizer, and the granulometric composition of oxidized graphite in a complex flame retardant.

поливинилхлоридпластификаторантипиренокисленный графитпрочность при растяжениитвердостьплотностьИК-спектроскопиясканирующая электронная микроскопияинтумесцентные материалыpolyvinyl chlorideplasticizerfire retardantexpandable graphitetensile strengthhardnessdensityIR spectroscopyscanning electron microscopyintumescent materialsБлагодарности Исследование выполнено в рамках государственного задания МГУ имени М.В. Ломоносова, регистрационный номер AAAA-A21-121011590086-0.ReferencesГалигузов А.А., Яшин Н.В., Авдеев В.В. Термостойкость огне защитных материалов на основе ПВХ-пластикатов различного состава // Пластические массы. 2023. №11–12. С. 21–25. DOI: 10.35164/0554-2901-2023-11-12-21-25.Галигузов А.А., Яшин Н.В., Авдеев В.В. Термостойкость огне защитных материалов на основе ПВХ-пластикатов различного состава // Пластические массы. 2023. №11–12. С. 21–25. DOI: 10.35164/0554-2901-2023-11-12-21-25.Галигузов А.А., Сердан (младш.) А.А., Яшин Н.В., Авдеев В.В. Влияние состава ПВХ-пластиката на эксплуатационные свойства и огнезащитную эффективность полимерных материалов на его основе // Пожаровзрывобезопасность. 2023. Т. 32, №5. С. 26–39. DOI: 10.22227/0869-7493.2023.32.05.26-39.Галигузов А.А., Сердан (младш.) А.А., Яшин Н.В., Авдеев В.В. Влияние состава ПВХ-пластиката на эксплуатационные свойства и огнезащитную эффективность полимерных материалов на его основе // Пожаровзрывобезопасность. 2023. Т. 32, №5. С. 26–39. DOI: 10.22227/0869-7493.2023.32.05.26-39.Focke W.W., Muiambo H., Mhike W. Flexible PVC flame retarded with expandable graphite // Polymer Degradation and Stability. 2014. N100. P. 63–69. DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2013.12.024.Focke W.W., Muiambo H., Mhike W. Flexible PVC flame retarded with expandable graphite // Polymer Degradation and Stability. 2014. N100. P. 63–69. DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2013.12.024.Lagreve C., Ferry L., Lopez-Cuesta J.-M. Flame Retardant Polymer Materials Design for Wire and Cable Applications. In: Flame Retardant Polymeric Materials. A Handbook. Ed. by Hu Y., Wang X. Boca Raton: Taylor and Francis Group. 2020. P. 294. DOI: 10.1201/b22345-14.Lagreve C., Ferry L., Lopez-Cuesta J.-M. Flame Retardant Polymer Materials Design for Wire and Cable Applications. In: Flame Retardant Polymeric Materials. A Handbook. Ed. by Hu Y., Wang X. Boca Raton: Taylor and Francis Group. 2020. P. 294. DOI: 10.1201/b22345-14.Carty P., White S. The effect of DOP plasticizer on smoke formation in poly(vinyl chloride) // Polymer. 1992. V. 33, N5. P. 1110–1111. DOI: 10.1016/0032-3861(92)90033-S.Carty P., White S. The effect of DOP plasticizer on smoke formation in poly(vinyl chloride) // Polymer. 1992. V. 33, N5. P. 1110–1111. DOI: 10.1016/0032-3861(92)90033-S.Levchik S.V., Weil E.D. Overview of the recent literature on flame retardancy and smoke suppression in PVC // Polymers for Advanced Technologies. 2005. V.16, N10. P. 707–716. DOI: 10.1002/pat.645.Levchik S.V., Weil E.D. Overview of the recent literature on flame retardancy and smoke suppression in PVC // Polymers for Advanced Technologies. 2005. V.16, N10. P. 707–716. DOI: 10.1002/pat.645.Архангельский И.В., Годунов И.А., Яшин Н.В., Нагановский Ю.К., Шорникова О.Н. Кинетика вспенивания терморасширяющихся огнезащитных составов // Пожаровзрывобезопасность. 2020. Т. 29, №5. С. 71–81. DOI: 10.22227/PVB.2020.29.05.71-81.Архангельский И.В., Годунов И.А., Яшин Н.В., Нагановский Ю.К., Шорникова О.Н. Кинетика вспенивания терморасширяющихся огнезащитных составов // Пожаровзрывобезопасность. 2020. Т. 29, №5. С. 71–81. DOI: 10.22227/PVB.2020.29.05.71-81.Yadav R., Singh M., Shekhawat D., Lee S.-Y., Park S.-J. The role of fillers to enhance the mechanical, thermal, and wear characteristics of polymer composite materials: A review // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2023. V. 175. P. 107775. DOI: 10.1016/j.compositesa.2023.107775.Yadav R., Singh M., Shekhawat D., Lee S.-Y., Park S.-J. The role of fillers to enhance the mechanical, thermal, and wear characteristics of polymer composite materials: A review // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2023. V. 175. P. 107775. DOI: 10.1016/j.compositesa.2023.107775.Park S.-J., Seo M.-K. Element and Processing. In: Interface Science and Technology. Ed. by Ma M., Ji X.-X. 2011. V. 18. P. 431–499. DOI: 10.1016/B978-0-12-375049-5.00006-2.Park S.-J., Seo M.-K. Element and Processing. In: Interface Science and Technology. Ed. by Ma M., Ji X.-X. 2011. V. 18. P. 431–499. DOI: 10.1016/B978-0-12-375049-5.00006-2.Verma R., Rathod M.J., Goyal R.K. A review on the effect of processing techniques and functionalization of filler on mechanical properties of polymer nanocomposites // IOP Conference Series Materials Science and Engineering. 2020. V. 798, N1. P. 012031. DOI: 10.1088/1757-899X/798/1/012031.Verma R., Rathod M.J., Goyal R.K. A review on the effect of processing techniques and functionalization of filler on mechanical properties of polymer nanocomposites // IOP Conference Series Materials Science and Engineering. 2020. V. 798, N1. P. 012031. DOI: 10.1088/1757-899X/798/1/012031.Машляковский Л.Н., Лыков А.Д., Репин В.Ю. Органические покрытия пониженной горючести. Л.: Химия. 1989. 184 с. ISBN 5-7245-0304-2.Машляковский Л.Н., Лыков А.Д., Репин В.Ю. Органические покрытия пониженной горючести. Л.: Химия. 1989. 184 с. ISBN 5-7245-0304-2.Glazkov S.S. A model of thermodynamic compatibility of the filler with the polymeric matrix in a composite // Russian Journal of Applied Chemistry. 2007. V. 80, P. 1594–1597. DOI: 10.1134/S1070427207090297.Glazkov S.S. A model of thermodynamic compatibility of the filler with the polymeric matrix in a composite // Russian Journal of Applied Chemistry. 2007. V. 80, P. 1594–1597. DOI: 10.1134/S1070427207090297.Coaker A.W. Fire and flame retardants for PVC // Journal of Vinyl and Additive Technology. 2003. V. 9, N3. P. 108–115. DOI: 10.1002/vnl.10072.Coaker A.W. Fire and flame retardants for PVC // Journal of Vinyl and Additive Technology. 2003. V. 9, N3. P. 108–115. DOI: 10.1002/vnl.10072.Guler S.H., Simsek T., Guler O., Dikici B. Possible Interaction of PVC with Micro and Nano-fillers. In: Poly(Vinyl Chloride) Based Composites and Nanocomposites. Ed. by Akhina H., Sabu T. Cham: Springer. 2024. P. 335–360. DOI: 10.1007/978-3-031-45375-5_16.Guler S.H., Simsek T., Guler O., Dikici B. Possible Interaction of PVC with Micro and Nano-fillers. In: Poly(Vinyl Chloride) Based Composites and Nanocomposites. Ed. by Akhina H., Sabu T. Cham: Springer. 2024. P. 335–360. DOI: 10.1007/978-3-031-45375-5_16.Липатов Ю.С. Физическая химия наполненных полимеров. М.: Химия, 1977. С. 254.Липатов Ю.С. Физическая химия наполненных полимеров. М.: Химия, 1977. С. 254.Bi Q., Lu Y., Zhao C., Ma X., Khanal S., Xu S. A facile approach to prepare anhydrous MgCO3 and its effect on the mechanical and flame retardant property of PVC composites // Journal of Applied Polymer Science. 2021. V. 138. N45. P. 51349. DOI: 10.1002/app.51349.Bi Q., Lu Y., Zhao C., Ma X., Khanal S., Xu S. A facile approach to prepare anhydrous MgCO3 and its effect on the mechanical and flame retardant property of PVC composites // Journal of Applied Polymer Science. 2021. V. 138. N45. P. 51349. DOI: 10.1002/app.51349.Lu Y., Jiang N., Li X., Xu S. Effect of inorganic–organic surface modification of calcium sulfate whiskers on mechanical and thermal properties of calcium sulfate whisker/poly(vinyl chloride) composites // RSC Advances. 2017. N7. P. 46486–46498. DOI: 10.1039/C7RA09193A.Lu Y., Jiang N., Li X., Xu S. Effect of inorganic–organic surface modification of calcium sulfate whiskers on mechanical and thermal properties of calcium sulfate whisker/poly(vinyl chloride) composites // RSC Advances. 2017. N7. P. 46486–46498. DOI: 10.1039/C7RA09193A.Gong J., Guo W., Wang K., Xiong J. Surface modification of magnesium hydroxide sulfate hydrate whiskers and its toughness and reinforcement for polyvinyl chloride // Polymer Composites. 2017. V. 39. N 10. P. 3676–3685. DOI: 10.1002/pc.24396.Gong J., Guo W., Wang K., Xiong J. Surface modification of magnesium hydroxide sulfate hydrate whiskers and its toughness and reinforcement for polyvinyl chloride // Polymer Composites. 2017. V. 39. N 10. P. 3676–3685. DOI: 10.1002/pc.24396.Huang X.D., Goh S.H. Miscibility of C60-end-capped poly(ethylene oxide) with poly(vinyl chloride) // Polymer. 2002. V. 43. N4. P. 1417–1421. DOI: 10.1016/S0032-3861(01)00705-4.Huang X.D., Goh S.H. Miscibility of C60-end-capped poly(ethylene oxide) with poly(vinyl chloride) // Polymer. 2002. V. 43. N4. P. 1417–1421. DOI: 10.1016/S0032-3861(01)00705-4.Pan N., Guan D., He T., Wang R., Wyman I., Jin Y., Xia C. Remo val of Th4+ ions from aqueous solutions by graphene oxide // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2013. V. 298. P. 1999–2008. DOI: 10.1007/s10967-013-2660-2.Pan N., Guan D., He T., Wang R., Wyman I., Jin Y., Xia C. Remo val of Th4+ ions from aqueous solutions by graphene oxide // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2013. V. 298. P. 1999–2008. DOI: 10.1007/s10967-013-2660-2.Salvatore M., Carotenuto G., De Nicola S., Camerlingo C., Ambrogi V., Carfagna C. Synthesis and Characterization of Highly Intercalated Graphite Bisulfate // Nanoscale Research Letters. 2017. V. 12. P. 167. DOI: 10.1186/s11671-017-1930-2.Salvatore M., Carotenuto G., De Nicola S., Camerlingo C., Ambrogi V., Carfagna C. Synthesis and Characterization of Highly Intercalated Graphite Bisulfate // Nanoscale Research Letters. 2017. V. 12. P. 167. DOI: 10.1186/s11671-017-1930-2.Rimkute G., Gudaitis M., Barkauskas J., Zarkov A., Niaura G., Gaidukevic J. Synthesis and Characterization of Graphite Intercalation Compounds with Sulfuric Acid // Crystals. 2022. V. 12, N3. P. 421. DOI: 10.3390/cryst12030421.Rimkute G., Gudaitis M., Barkauskas J., Zarkov A., Niaura G., Gaidukevic J. Synthesis and Characterization of Graphite Intercalation Compounds with Sulfuric Acid // Crystals. 2022. V. 12, N3. P. 421. DOI: 10.3390/cryst12030421.Madejova J., Gates W.P., Petit S. IR-Spectra of Clay Minerals. In: Developments in Clay Science. Ed. by Zhuang G., Yuan P. 2017. V. 8. P. 107–149. DOI: 10.1016/B978-0-08-100355-8.00005-9.Madejova J., Gates W.P., Petit S. IR-Spectra of Clay Minerals. In: Developments in Clay Science. Ed. by Zhuang G., Yuan P. 2017. V. 8. P. 107–149. DOI: 10.1016/B978-0-08-100355-8.00005-9.Лавров Н.А., Белухичев Е.В. Полимерные смеси на основе по ливинилхлорида (обзор) // Пластические массы. 2020. №3–4. С. 55–59. DOI: 10.35164/0554-2901-2020-3-4-55-59.Лавров Н.А., Белухичев Е.В. Полимерные смеси на основе по ливинилхлорида (обзор) // Пластические массы. 2020. №3–4. С. 55–59. DOI: 10.35164/0554-2901-2020-3-4-55-59.Milner P.W. Modification of PVC with NBR. In: Developments in Plastics Technology-4. Ed. by Whelan A., Goff J. P. Dordrecht: Springer. 1989. P. 99–137. DOI: 10.1007/978-94-009-1101-7_3.Milner P.W. Modification of PVC with NBR. In: Developments in Plastics Technology-4. Ed. by Whelan A., Goff J. P. Dordrecht: Springer. 1989. P. 99–137. DOI: 10.1007/978-94-009-1101-7_3.Серенко О.А., Насруллаев И.Н., Баженов С.Л. Деформационные свойства полиэтилена средней плотности, наполненного частицами резины // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 2003. Т. 45, №5. С. 759–766.Серенко О.А., Насруллаев И.Н., Баженов С.Л. Деформационные свойства полиэтилена средней плотности, наполненного частицами резины // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 2003. Т. 45, №5. С. 759–766.Серенко О.А., Баженов С.Л., Насруллаев И.Н., Берлин А.А. Влияние размера частиц на форму образующихся дефектов в дисперсно-наполненном композите // Высокомолекулярные со единения. Серия А. 2005. Т. 47, №1. С. 64–72. EDN: HSAFLN.Серенко О.А., Баженов С.Л., Насруллаев И.Н., Берлин А.А. Влияние размера частиц на форму образующихся дефектов в дисперсно-наполненном композите // Высокомолекулярные со единения. Серия А. 2005. Т. 47, №1. С. 64–72. EDN: HSAFLN.Гузеев В.В. Структура и свойства наполненного ПВХ. СПб.: Научные основы и технологии, 2012. С. 95–130. ISBN 978-5-91703-024-1.Гузеев В.В. Структура и свойства наполненного ПВХ. СПб.: Научные основы и технологии, 2012. С. 95–130. ISBN 978-5-91703-024-1.Краускопф Л.Г., Годвин А. Получение, добавки и наполнители, сополимеры, свойства, переработка. Под ред. Саммерс Д., Уилки Ч., Даниэлс Ч. СПб.: Профессия, 2007. С. 218–220. ISBN 978-5-93913-153-7.Краускопф Л.Г., Годвин А. Получение, добавки и наполнители, сополимеры, свойства, переработка. Под ред. Саммерс Д., Уилки Ч., Даниэлс Ч. СПб.: Профессия, 2007. С. 218–220. ISBN 978-5-93913-153-7.Manohar D.M., Chakraborty B.C., Begum S.S. Hardness–Elastic Modulus Relationship for Nitrile Rubber and Nitrile Rubber Polyvinyl Chloride Blends. In: Advances in Design and Thermal Systems. Select Proceedings of ETDMMT 2020. Ed. by Ganippa L., Karthikeyan R., Muralidharan V. Singapore: Singapore Pte Ltd. 2021. P. 301–314. DOI: 10.1007/978-981-33-6428–8_24.Manohar D.M., Chakraborty B.C., Begum S.S. Hardness–Elastic Modulus Relationship for Nitrile Rubber and Nitrile Rubber Polyvinyl Chloride Blends. In: Advances in Design and Thermal Systems. Select Proceedings of ETDMMT 2020. Ed. by Ganippa L., Karthikeyan R., Muralidharan V. Singapore: Singapore Pte Ltd. 2021. P. 301–314. DOI: 10.1007/978-981-33-6428–8_24.Liu J., Pang X., Shi X., Xu J. Expandable Graphite in Polyethylene: The Effect of Modification, Particle Size and the Synergistic Effect with Ammonium Polyphosphate on Flame Retardancy, Thermal Stability and Mechanical Properties // Combustion Science and Technology. 2020. V. 192. P. 575–591. DOI: 10.1080/00102202.2019.1584797.Liu J., Pang X., Shi X., Xu J. Expandable Graphite in Polyethylene: The Effect of Modification, Particle Size and the Synergistic Effect with Ammonium Polyphosphate on Flame Retardancy, Thermal Stability and Mechanical Properties // Combustion Science and Technology. 2020. V. 192. P. 575–591. DOI: 10.1080/00102202.2019.1584797.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.