Визначення термічних та вогнезахисних властивостей нанокомпозитів співполімеру етилену з вінілацетатом
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.154676Ключові слова:
органомодифікований монтморилоніт, терморозширений графіт, нанокомпозит, інтумесцентне покриття, вуглеводнева пожежаАнотація
Для створення вогнезахисного покриття, що може бути застосоване в умовах вуглеводневої пожежі, синтезовано нанокомпозити співполімера етилену з вінілацетатом (EVA) з монтморилонітом (MMT), терморозширеним графітом (EG) та досліджено структуру, фізико-хімічні та термічні властивості. Методами ІЧ-спектроскопії та рентгенофазового аналізу встановлено, що нанокомпозити EVA з монтморилонітом та графітом, отримані в розчині та розплаві, мають ідентичну структуру.
Досліджена термоокислювальна деструкція співполімеру EVA та нанокомпозитів на його основі в інтервалі температур 100–700 оС. Доведено, що наноглина та нанографіт у складі нанокомпозитів підвищують теплові характеристики вихідних полімерів. Термічна стабільність досліджених сполук підвищується у ряду: полімер < полімер-EG < полімер-MMT < полімер-ММТ-EG. Показано, що присутність в полімерній матриці наночастинок знижує швидкість термічного розпаду EVA при температурі вище за 450 оС та підвищує масу коксового залишку після температури початку деструкції вихідного співполімеру EVA – 250 оС. Встановлено синергічну дію суміші MMT/EG на процеси уповільнення термічної деградації співполімера EVA.
Вивчено вплив графіту та органомодифікованого монтморилоніту у складі нанокомпозитів EVA на термодеструкцію інтумесцентної системи поліфосфат амонію/меламін/пентаеритрит. Встановлена синергічна дія суміші наночастинок глини та графіту в гібридному нанокомпозиті. Синергізм полягає у підвищенні межі вогнестійкості металевих конструкцій майже на 20 % в порівнянні з покриттям, що містить нанокомпозит полімер/наноглина чи полімер/нанографіт.
На основі отриманих результатів розроблено інтумесцентну основу вогнезахисної фарби для сталевих конструкцій, яка рекомендується до застосування для підвищення межі вогнестійкості металу в умовах вуглеводневої пожежі
Посилання
- Mariappan, T. (2016). Recent developments of intumescent fire protection coatings for structural steel: A review. Journal of Fire Sciences, 34 (2), 120–163. doi: https://doi.org/10.1177/0734904115626720
- Puri, R. G., Khanna, A. S. (2016). Intumescent coatings: A review on recent progress. Journal of Coatings Technology and Research, 14 (1), 1–20. doi: https://doi.org/10.1007/s11998-016-9815-3
- Anees, S. M., Dasari, A. (2017). A review on the environmental durability of intumescent coatings for steels. Journal of Materials Science, 53 (1), 124–145. doi: https://doi.org/10.1007/s10853-017-1500-0
- Rossi, S., Fedel, M., Petrolli, S., Deflorian, F. (2016). Accelerated weathering and chemical resistance of polyurethane powder coatings. Journal of Coatings Technology and Research, 13 (3), 427–437. doi: https://doi.org/10.1007/s11998-015-9764-2
- Hazer, S., Coban, M., Aytac, A. (2017). Effects of the Nanoclay and Intumescent System on the Properties of the Plasticized Polylactic Acid. Acta Physica Polonica A, 132 (3), 634–637. doi: https://doi.org/10.12693/aphyspola.132.634
- Hu, Y., Wang, X., Li, J. (2016). Regulating Effect of Exfoliated Clay on Intumescent Char Structure and Flame Retardancy of Polypropylene Composites. Industrial & Engineering Chemistry Research, 55 (20), 5892–5901. doi: https://doi.org/10.1021/acs.iecr.6b00480
- Ustinov, A., Zybina, O., Tanklevsky, L., Lebedev, V., Andreev, A. (2018). Intumescent coatings with improved properties for high-rise construction. E3S Web of Conferences, 33, 02039. doi: https://doi.org/10.1051/e3sconf/20183302039
- Yew, M. C., Ramli Sulong, N. H., Yew, M. K., Amalina, M. A., Johan, M. R. (2014). Investigation on solvent-borne intumescent flame-retardant coatings for steel. Materials Research Innovations, 18 (sup6), S6-384–S6-388. doi: https://doi.org/10.1179/1432891714z.0000000001026
- Md Nasir, K., Ramli Sulong, N. H., Johan, M. R., Afifi, A. M. (2018). An investigation into waterborne intumescent coating with different fillers for steel application. Pigment & Resin Technology, 47 (2), 142–153. doi: https://doi.org/10.1108/prt-09-2016-0089
- Kiliaris, P., Papaspyrides, C. D. (2010). Polymer/layered silicate (clay) nanocomposites: An overview of flame retardancy. Progress in Polymer Science, 35 (7), 902–958. doi: https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2010.03.001
- Wang, J. (2015). The protective effects and aging process of the topcoat of intumescent fire-retardant coatings applied to steel structures. Journal of Coatings Technology and Research, 13 (1), 143–157. doi: https://doi.org/10.1007/s11998-015-9733-9
- Mochane, M. J., Luyt, A. S. (2015). Synergistic effect of expanded graphite, diammonium phosphate and Cloisite 15A on flame retardant properties of EVA and EVA/wax phase-change blends. Journal of Materials Science, 50 (9), 3485–3494. doi: https://doi.org/10.1007/s10853-015-8909-0
- Dittrich, B., Wartig, K.-A., Mülhaupt, R., Schartel, B. (2014). Flame-Retardancy Properties of Intumescent Ammonium Poly(Phosphate) and Mineral Filler Magnesium Hydroxide in Combination with Graphene. Polymers, 6 (11), 2875–2895. doi: https://doi.org/10.3390/polym6112875
- Aziz, H., Ahmad, F. (2016). Effects from nano-titanium oxide on the thermal resistance of an intumescent fire retardant coating for structural applications. Progress in Organic Coatings, 101, 431–439. doi: https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2016.09.017
- Duquesne, S., Bachelet, P., Bellayer, S., Bourbigot, S., Mertens, W. (2013). Influence of inorganic fillers on the fire protection of intumescent coatings. Journal of Fire Sciences, 31 (3), 258–275. doi: https://doi.org/10.1177/0734904112467291
- Wu, H., Krifa, M., Koo, J. H. (2014). Flame retardant polyamide 6/nanoclay/intumescent nanocomposite fibers through electrospinning. Textile Research Journal, 84 (10), 1106–1118. doi: https://doi.org/10.1177/0040517513515314
- Newton, A., Kwon, K., Cheong, D.-K. (2016). Edge Structure of Montmorillonite from Atomistic Simulations. Minerals, 6 (2), 25. doi: https://doi.org/10.3390/min6020025
- Vakhitova, L., Drizhd, V., Тaran, N., Кalafat, K., Bessarabov, V. (2016). The effect of organoclays on the fire-proof efficiency of intumescent coatings. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (10 (84)), 10–16. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.84391
- Wang, X., Kalali, E. N., Wang, D.-Y. (2016). Two-Dimensional Inorganic Nanomaterials: A Solution to Flame Retardant Polymers. Nano Advances. doi: https://doi.org/10.22180/na155
- Nwabueze, D. O. (2016). Liquid Hydrocarbon Storage Tank Fires – How Prepared is your Facility? Сhemical Engineering Transactions, 48, 301–306. doi: http://doi.org/10.3303/CET1648051
- Han, Z., Fina, A., Malucelli, G., Camino, G. (2010). Testing fire protective properties of intumescent coatings by in-line temperature measurements on a cone calorimeter. Progress in Organic Coatings, 69 (4), 475–480. doi: https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2010.09.001
- Ucankus, G., Ercan, M., Uzunoglu, D., Culha, M. (2018). Methods for preparation of nanocomposites in environmental remediation. New Polymer Nanocomposites for Environmental Remediation, 1–28. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-12-811033-1.00001-9
- Müller, K., Bugnicourt, E., Latorre, M., Jorda, M., Echegoyen Sanz, Y., Lagaron, J. et. al. (2017). Review on the Processing and Properties of Polymer Nanocomposites and Nanocoatings and Their Applications in the Packaging, Automotive and Solar Energy Fields. Nanomaterials, 7 (4), 74. doi: https://doi.org/10.3390/nano7040074
- Dabrowski, F., Le Bras, M., Cartier, L., Bourbigot, S. (2001). The Use of Clay in an EVA-Based Intumescent Formulation. Comparison with the Intumescent Formulation Using Polyamide-6 Clay Nanocomposite As Carbonisation Agent. Journal of Fire Sciences, 19 (3), 219–241. doi: https://doi.org/10.1106/wb1v-x0c6-g5eb-tc3j
- Cai, Y., Hu, Y., Song, L., Lu, H., Chen, Z., Fan, W. (2006). Preparation and characterizations of HDPE–EVA alloy/OMT nanocomposites/paraffin compounds as a shape stabilized phase change thermal energy storage material. Thermochimica Acta, 451 (1-2), 44–51. doi: https://doi.org/10.1016/j.tca.2006.08.015
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Lubov Vakhitova, Volodymyr Bessarabov, Nadezhda Тaran, Andrey Redko, Victor Anishchenko, Glib Zagoriy, Anatolii Popov
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
