Оцінка впливу поліорганосилоксанів на властивості пожежобезпечних полімерних композицій, що не містять галогенів для кабельної продукції

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.331134

Ключові слова:

кабельна продукція, пожежобезпечні полімерні композиції, поліорганосилоксани, реологічні властивості, теплофізичні властивості

Анотація

Об’єктом дослідження є процеси формування надмолекулярної структури та теплофізичні, реологічні, фізико-механічні і електрофізичні властивості пожежобезпечних полімерних композицій, що не містять галогенів. Як уповільнювач горіння використовують тригідрат оксиду алюмінію. Дія наповнювача антипірену стає відчутною лише за умови значного наповнення (60%), коли погіршуються реологічні та експлуатаційні властивості полімерних композицій. Зменшити негативний вплив наповнювача на теплофізичні, реологічні, фізико-механічні та електрофізичні властивості дозволяє використання поліорганосилоксанів. Тому ефективне використання поліорганосилоксанів для регулювання властивостей пожежобезпечних полімерних композицій є актуальною проблемою, що вирішується.

Досліджено пожежобезпечні полімерні композиції, що не містять галогенів. Вміст наповнювача антипірену становить 60%. Досліджувані зразки додатково містять поліорганосилоксани, які використовували як модифікатори спрямованого регулювання властивостей пожежобезпечних композицій. Встановлено вплив поліорганосилоксанів на формування надмолекулярної структури наповнених полімерних композицій для кабельної продукції. За рахунок цього підвищується температури фазових переходів на 2–4 °С, температури початку розкладу на 12–17 °С та кінця розкладу на 5–6 °С. Показано ефект впливу поліорганосилоксанів в’язкістю 50–500 Па·с на зниження в’язкості розплаву пожежобезпечних полімерних композицій з 5,342 до 4,330 Па·с зі зростанням швидкості зсуву від 20 до 60 с-1.

Результати досліджень дають можливість використовувати поліорганосилоксани для направленого регулювання реологічних та експлуатаційних характеристик пожежобезпечних полімерних композицій для виготовлення ізоляції і оболонки силових кабелів

Біографії авторів

Володимир Михайлович Золотарьов, ПАТ «ЗАВОД ПІВДЕНКАБЕЛЬ»

Доктор технічних наук, професор, генеральний директор

Олена Володимирівна Чулєєва, ПАТ «ЗАВОД ПІВДЕНКАБЕЛЬ»

Доктор технічних наук, директор науково-технічного центру

Науково-технічний центр

Тарас Юрійович Антонець, ПАТ «ЗАВОД ПІВДЕНКАБЕЛЬ»

Кандидат технічних наук, заступник головного технолога

Посилання

  1. Meinier, R., Sonnier, R., Zavaleta, P., Suard, S., Ferry, L. (2018). Fire behavior of halogen-free flame retardant electrical cables with the cone calorimeter. Journal of Hazardous Materials, 342, 306–316. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2017.08.027
  2. Gupta, R., Singh, M. K., Rangappa, S. M., Siengchin, S., Dhakal, H. N., Zafar, S. (2024). Recent progress in additive inorganic flame retardants polymer composites: Degradation mechanisms, modeling and applications. Heliyon, 10 (21), e39662. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e39662
  3. Semenyuk, K. A. (2017). Tehnologicheskie aspekty v reshenii voprosa snizheniya goryuchesti kompozicionnyh materialov. Pozhezhna ta tekhnohenna bezpeka. Materialy vseukrainskoi naukovo-praktychnoi konferentsiyi kursantiv i studentiv. Cherkasy, 92–93. Available at: https://nuczu.edu.ua/images/topmenu/science/konferentsii/2017/2.pdf
  4. Lu, S.-Y., Hamerton, I. (2002). Recent developments in the chemistry of halogen-free flame retardant polymers. Progress in Polymer Science, 27 (8), 1661–1712. https://doi.org/10.1016/s0079-6700(02)00018-7
  5. Sonnier, R., Viretto, A., Dumazert, L., Longerey, M., Buonomo, S., Gallard, B. et al. (2016). Fire retardant benefits of combining aluminum hydroxide and silica in ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA). Polymer Degradation and Stability, 128, 228–236. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2016.03.030
  6. . Nazir, R., Gooneie, A., Lehner, S., Jovic, M., Rupper, P., Ott, N. et al. (2021). Alkyl sulfone bridged phosphorus flame-retardants for polypropylene. Materials & Design, 200, 109459. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2021.109459
  7. Chulieieva, O. V., Plavan, V. P. (2019). Modeliuvannia teplofizychnykh vlastyvostei napovniuvachiv pozhezhobezpechnykh polimernykh kompozytsiy. Materialy IX mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsiyi «Kompleksne zabezpechennia yakosti tekhnolohichnykh protsesiv ta system». Vol. 2. Chernihiv, 19–21. Available at: https://drive.google.com/file/d/107ctOF8LwQWSF8W2yECrxrQm9etpkMF5/view
  8. Ye, L., Miao, Y., Yan, H., Li, Z., Zhou, Y., Liu, J., Liu, H. (2013). The synergistic effects of boroxo siloxanes with magnesium hydroxide in halogen-free flame retardant EVA/MH blends. Polymer Degradation and Stability, 98 (4), 868–874. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2013.01.001
  9. VISCOSPEED in HFFR compounds: Big impact with minimal dosage (2020). Compounding World. Available at: https://viscospeed.com/wp-content/uploads/2021/05/Compounding_World_Article_VISCOSPEED.pdf
  10. El Omari, Y., Yousfi, M., Duchet-Rumeau, J., Maazouz, A. (2023). Interfacial rheology for probing the in-situ chemical reaction at interfaces of molten polymer systems. Materials Today Communications, 35, 105640. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2023.105640
  11. Xu, J., Chen, C., Li, Y., Zhou, H., Hao, X., Ou, R., Wang, Q. (2024). Optimizing the rheological and mechanical properties of ultra-highly filled wood fiber/polyethylene composites through binary alloy matrix strategy. Composites Science and Technology, 256, 110740. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2024.110740
  12. Bashirgonbadi, A., Delva, L., Caron, E., Marchesini, F. H., Van Geem, K. M., Ragaert, K. (2024). The interplay between macromolecular structure, rheology, processing condition, and morphology for (linear) low density polyethylenes in film blowing. Polymer, 290, 126566. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2023.126566
  13. Cardelli, A., Ruggeri, G., Calderisi, M., Lednev, O., Cardelli, C., Tombari, E. (2012). Effects of poly(dimethylsiloxane) and inorganic fillers in halogen free flame retardant poly(ethylene-co-vinyl acetate) compound: A chemometric approach. Polymer Degradation and Stability, 97 (12), 2536–2544. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2012.02.018
  14. Rusanova, S., Stoyanov, O., Sofina, S., Zaikov, G. (2013). IR-Study of Silanol Modification of Ethylene Copolymers. Chemistry & Chemical Technology, 7 (1), 23–26. https://doi.org/10.23939/chcht07.01.023
  15. Rueda, M. M., Auscher, M.-C., Fulchiron, R., Périé, T., Martin, G., Sonntag, P., Cassagnau, P. (2017). Rheology and applications of highly filled polymers: A review of current understanding. Progress in Polymer Science, 66, 22–53. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2016.12.007
  16. Adesina, A. A., Nasser, M. N., Teixeira, P., Hilliou, L., Covas, J. A., Hussein, I. A. (2015). Rheology of organoclay assisted extrusion of HDPE using Particle Image Velocimetry. Chemical Engineering Research and Design, 100, 113–125. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2015.05.018
  17. Faker, M., Razavi Aghjeh, M. K., Ghaffari, M., Seyyedi, S. A. (2008). Rheology, morphology and mechanical properties of polyethylene/ethylene vinyl acetate copolymer (PE/EVA) blends. European Polymer Journal, 44 (6), 1834–1842. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2008.04.002
  18. Durmus, A., Kasgoz, A., Macosko, C. W. (2007). Linear low density polyethylene (LLDPE)/clay nanocomposites. Part I: Structural characterization and quantifying clay dispersion by melt rheology. Polymer, 48 (15), 4492–4502. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2007.05.074
  19. Münstedt, H. (2021). Rheological Measurements and Structural Analysis of Polymeric Materials. Polymers, 13 (7), 1123. https://doi.org/10.3390/polym13071123
  20. Münstedt, H. (2016). Rheological and Morphological Properties of Dispersed Polymeric Materials. Rheological and Morphological Properties of Dispersed Polymeric Materials, I–XVI. https://doi.org/10.3139/9781569906088.fm
  21. Agassant, J.-F., Avenas, P., Carreau, P. J., Vergnes, B., Vincent, M. (2017). Polymer Processing. Verlag: Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG. https://doi.org/10.3139/9781569906064
  22. Zhou, C., Yi, H., Dong, X. (2017). Review of recent research towards power cable life cycle management. High Voltage, 2 (3), 179–187. https://doi.org/10.1049/hve.2017.0037
  23. Karaki, A., Hammoud, A., Masad, E., Khraisheh, M., Abdala, A., Ouederni, M. (2024). A review on material extrusion (MEX) of polyethylene - Challenges, opportunities, and future prospects. Polymer, 307, 127333. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2024.127333
  24. Morsalin, S., Phung, B. T. (2020). Dielectric response study of service-aged XLPE cable based on polarisation and depolarisation current method. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 27 (1), 58–66. https://doi.org/10.1109/tdei.2019.008306
  25. Morsalin, S., Phung, T. B., Danikas, M., Mawad, D. (2019). Diagnostic challenges in dielectric loss assessment and interpretation: a review. IET Science, Measurement & Technology, 13 (6), 767–782. https://doi.org/10.1049/iet-smt.2018.5597
  26. Holoborodko, L. V., Zhurenko, A. Yu., Kutsomelia, Yu. Yu., Litsman, Yu. V. (2007). Poliorhanosyloksany i materialy na yikh osnovi. Materialy naukovo-tekhnichnoi konferentsii vykladachiv, spivrobinykiv, aspirantiv i studentiv inzhenernoho fakultetu. Sumy, 10–11. Available at: https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/19009
  27. Schramm, G. (1994). A Practical Approach to Rheology and Rheometry. Gebrueder Haake, 290.
  28. Kuzyaev, I. M., Sviderskiy, V. A., Petuhov, A. D. (2016). Modelirovanie ekstruzii i ekstruderov pri pererabotke polimerov. Ch. 1. Kyiv: NTUU«KPI», 414. Available at: https://ela.kpi.ua/items/8bd0c55e-f776-41a9-9682-9eccc574c3fd
  29. Chulieieva, O., Zolotaryov, V. (2018). Regulation of electrophysical properties of fireproof polymer compositions filled with hydromagnesite for cable products. Technology Audit and Production Reserves, 2 (1 (46)), 21–23. https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.161856
Оцінка впливу поліорганосилоксанів на властивості пожежобезпечних полімерних композицій, що не містять галогенів для кабельної продукції

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-06-17

Як цитувати

Золотарьов, В. М., Чулєєва, О. В., & Антонець, Т. Ю. (2025). Оцінка впливу поліорганосилоксанів на властивості пожежобезпечних полімерних композицій, що не містять галогенів для кабельної продукції. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(6 (135), 6–14. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.331134

Номер

Том 3 № 6 (135) (2025): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Volodymyr Zolotaryov, Olena Chulieieva, Taras Antonets

Creative Commons License

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.