plasticnewsПластические массыPlasticheskie massy0554-2901PLASTMASSY Publishing House (Moscow)10.35164/0554-2901-2022-7-8-44-47plasticnews-774Research ArticleСТРУКТУРА И СВОЙСТВАSTRUCTURE AND PROPERTIESНаполнители-антипирены на основе гидроксида магния для полимерных материалов и влияние размера частиц на процесс дегидратации при высоких температурахFMagnesium hydroxide-based flame-retardant fillers for polymer materials and the effect of particle size on the dehydration process at high temperaturesБреховаК. А.BREKHOVAK. A.

Москва

Moscow

kr-otaku@mail.ruСимонов-ЕмельяновИ. Д.SIMONOV-EMELYANOVI. D.

Москва

Moscow

kr-otaku@mail.ruМИРЭА – Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий имени М. В. Ломоносова)РоссияMIREA - Russian Technological University (Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies)Russian Federation20222710202207-84447Copyright © Брехова К.А., Симонов-Емельянов И.Д., 20222022Брехова К.А., Симонов-Емельянов И.Д.BREKHOVA K.A., SIMONOV-EMELYANOV I.D.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/774

На примере гидроксида магния различных марок, используемых в качестве безгалогенных наполнителей-антипиренов, были впервые рассмотрены закономерности процесса деструкции и дегидратации в зависимости от размера частиц дисперсной фазы – от крупных (45 мкм) до наночастиц (50-100 нм).

Методами ДТА и ТГА установлено влияние размера частиц гидроксида магния на температуру начала разложения, температурный интервал реакции дегидратации, кинетику и объемы выделения воды, тепловые эффекты реакции и формирование коксового остатка при воздействии высоких температур.

 Анализ полученных данных позволяет сделать основной вывод: размер частиц безгалогенных наполнителей-антипиренов оказывает существенное влияние на параметры и кинетику процесса разложения гидроксида магния (минерал брусит) при высоких температурах, что необходимо учитывать при создании дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов (ДНПКМ) и их переработке.

Показано, что с точки зрения процесса разложения и выделения воды наполнителями-антипиренами при высоких температурах наиболее эффективными для получения ДНПКМ являются марки на основе гидроксида магния с диаметром частиц более ~10 мкм.

Exemplifed by various grades of magnesium hydroxide used as halogen-free flame-retardant fillers, the regularities of the destruction and dehydration process depending on the size of the disperse phase particles – from large (45 microns) to nanoparticles (50–100 nm) – were considered for the first time.

By DTA and TGA methods, the effect of the size of magnesium hydroxide particles on the temperature of the beginning of decomposition, the temperature range of the dehydration reaction, the kinetics and volumes of water release, the thermal effects of the reaction and the formation of coke residue when exposed to high temperatures was established.

The analysis of the data obtained allows us to draw the main conclusion - the particle size of halogen-free fire-retardant fillers has a significant effect on the parameters and kinetics of the process of decomposition of magnesium hydroxide (the brucite mineral) at high temperatures, which must be taken into account when creating and processing dispersed-filled polymer composite materials (DFPCM).

It has been established that from the point of view of the decomposition process and the release of water by flame retardants at high temperatures, grades based on magnesium hydroxide with a particle diameter of more than ~10 μm are the most effective for the production of DFPCMs.

антипиренынаполнителигидроксид магниядеструкцияразмер частицкинетика разложенияflame retardantsfillersmagnesium hydroxidedestructionparticle sizedecomposition reaction kineticsАвторы выражают благодарность научно-исследовательскому институту ООО «НПП ПОЛИПЛАСТИК» за проведение исследований термического анализа.ReferencesКац Г.С. Наполнители для полимерных композиционных материалов / Г.С. Кац, Д.В. Милевски // М.: Химия, 1981. – С. 12–48.Кац Г.С. Наполнители для полимерных композиционных материалов / Г.С. Кац, Д.В. Милевски // М.: Химия, 1981. – С. 12–48.Каблов В.Ф. Основные способы и механизмы повышения огне-теплозащитной стойкости материалов / В.Ф. Каблов, О.М. Новопольцева, В.Г. Кочетков, А.Г. Лапина // Известия ВГТУ. – 2016. – №4. – С. 46–60.Каблов В.Ф. Основные способы и механизмы повышения огне-теплозащитной стойкости материалов / В.Ф. Каблов, О.М. Новопольцева, В.Г. Кочетков, А.Г. Лапина // Известия ВГТУ. – 2016. – №4. – С. 46–60.Никитина А.В. Безгалогенные антипирены-наполнители на основе смеси гидромагнезит+хантит для полимерных материалов / А.В. Никитина, И.Д. Симонов-Емельянов //Пластические массы. – 2018. – №7–8. – С. 37–42. DOI: 10.35164/0554-2901-2018-7-8-37-42.Никитина А.В. Безгалогенные антипирены-наполнители на основе смеси гидромагнезит+хантит для полимерных материалов / А.В. Никитина, И.Д. Симонов-Емельянов //Пластические массы. – 2018. – №7–8. – С. 37–42. DOI: 10.35164/0554-2901-2018-7-8-37-42.Сватиков А. Ю. Термическая стабильность полимерных кабельных композиций с наполнителем-антипиреном / А.Ю. Сватиков, И.Д. Симонов-Емельянов // Тонкие химические технологии. – 2018. – Т. 13. – №6. – С. 35–41. DOI: 10.32362/2410-6593-2018-13-6-35-41.Сватиков А. Ю. Термическая стабильность полимерных кабельных композиций с наполнителем-антипиреном / А.Ю. Сватиков, И.Д. Симонов-Емельянов // Тонкие химические технологии. – 2018. – Т. 13. – №6. – С. 35–41. DOI: 10.32362/2410-6593-2018-13-6-35-41.Асеева Р.М. Горение полимерных материалов / Р.М. Асеева, Г.Е. Заиков // М.: Наука, 1981. 280 с.Асеева Р.М. Горение полимерных материалов / Р.М. Асеева, Г.Е. Заиков // М.: Наука, 1981. 280 с.Егоров А.Н. Влияние природы минеральных наполнителей на процессы горения полимерных материалов: дис. канд. хим. наук: 02.00.06./ Егоров Анатолий Николаевич; науч. рук. А.К. Халиуллин; ИрИХ СО РАН. – Иркутск, 2004. – 142 с.Егоров А.Н. Влияние природы минеральных наполнителей на процессы горения полимерных материалов: дис. канд. хим. наук: 02.00.06./ Егоров Анатолий Николаевич; науч. рук. А.К. Халиуллин; ИрИХ СО РАН. – Иркутск, 2004. – 142 с.Дегтярев В.В. О специализированных гидроксидных антипиренах // Полимерные материалы – 2008. – №2. – С. 34–39.Дегтярев В.В. О специализированных гидроксидных антипиренах // Полимерные материалы – 2008. – №2. – С. 34–39.Hull R. Fire retardant action of mineral fi llers / R. Hull, A. Witkowski, L. Hollingbery // Polymer Degradation and Stability – 2011. – T. 96. – №8. – P. 1462–1469. DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2011.05.006Hull R. Fire retardant action of mineral fi llers / R. Hull, A. Witkowski, L. Hollingbery // Polymer Degradation and Stability – 2011. – T. 96. – №8. – P. 1462–1469. DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2011.05.006Innes J. Plastic Flame: Technology and Current Development / J. Innes, A. Innes // Rapra Review Reports. – 2004. – Vol. 14. – №12, – P. 148. ISBN 1859574351.Innes J. Plastic Flame: Technology and Current Development / J. Innes, A. Innes // Rapra Review Reports. – 2004. – Vol. 14. – №12, – P. 148. ISBN 1859574351.Hornsby P. R., Watson C. L. A study of the mechanism of fl ame retardance and smoke suppression in polymers fi lled with magnesium hydroxide / P. R. Hornsby, C. L. Watson // Polymer Degradation and Stability. – 1990. – Т. 30. – №1. – P. 73–87.Hornsby P. R., Watson C. L. A study of the mechanism of fl ame retardance and smoke suppression in polymers fi lled with magnesium hydroxide / P. R. Hornsby, C. L. Watson // Polymer Degradation and Stability. – 1990. – Т. 30. – №1. – P. 73–87.Харламова К.И. Оптимизация размеров частиц и параметров структуры для получения дисперсно-наполненных полимерных композитов с максимальной прочностью/ К.И. Харламова, Л.Д. Селезнева, И.Д. Симонов-Емельянов // Пластические массы. – 2020. – №9–10. – С. 13–18. DOI: 10.35164/0554-2901-2020-9-10-13-18.Харламова К.И. Оптимизация размеров частиц и параметров структуры для получения дисперсно-наполненных полимерных композитов с максимальной прочностью/ К.И. Харламова, Л.Д. Селезнева, И.Д. Симонов-Емельянов // Пластические массы. – 2020. – №9–10. – С. 13–18. DOI: 10.35164/0554-2901-2020-9-10-13-18.Mironyuk I.F. Magnesia formed on calcination of Mg(OH)2 prepared from natural bischofi te / I.F. Mironyuk, V.M. Gun'ko, M.O. Povazhnyak, V.I. Zarko, V.M. Chelyadin, R. Leboda// Applied Surface Science. – 2006. – T.252. – 12. – P. 4071–4082. DOI: 10.1016/j.apsusc.2005.06.020.Mironyuk I.F. Magnesia formed on calcination of Mg(OH)2 prepared from natural bischofi te / I.F. Mironyuk, V.M. Gun'ko, M.O. Povazhnyak, V.I. Zarko, V.M. Chelyadin, R. Leboda// Applied Surface Science. – 2006. – T.252. – 12. – P. 4071–4082. DOI: 10.1016/j.apsusc.2005.06.020.Лановецкий С.В. Влияние температурного режима и поверхностно-активных веществ на процесс формирования частиц MgO / С.В. Лановецкий, Д.И. Зыков, В.З. Пойлов // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. – 2011. – №12. – С. 21–28.Лановецкий С.В. Влияние температурного режима и поверхностно-активных веществ на процесс формирования частиц MgO / С.В. Лановецкий, Д.И. Зыков, В.З. Пойлов // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. – 2011. – №12. – С. 21–28.

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