Повышение огнестойкости полиэтилена

Органические карбоновые кислоты препятствуют воспламенению линейного полиэтилена. В огнезащитных составах органические кислоты, как правило, сочетают с другими антипиренами.

На повышение огнестойкости линейного полиэтилена влияют некоторые карбоновые кислоты в сочетании с гексабром-бензолом и трис-фосфатом.

Синергическое действие гексабромбензола в сочетании с карбоновой кислотой оценивают по величине отклонения экспериментально найденного кислородного индекса (АКИ) от расчетного аддитивного значения. Величина синергического эффекта при использовании гексабромбензола в сочетании с карбоновой кислотой не уступает этому показателю для известного состава сурьмы и возрастает при уменьшении содержания в смеси кислоты. Для усиления синергического эффекта температура термического разложения кислоты и способность кислоты выделять при разложении инертные газообразные продукты (диоксид углерода и воду) должны быть ниже, чем гексабромбензола. При увеличении числа атомов углерода в молекуле кислоты и уменьшении содержания карбоксильных групп синергический эффект уменьшается.

Органическая кислота не влияет на скорость выделения галогенов при нагревании огнестойкого линейного полиэтилена. По данным термогравиметрического анализа, взаимное влияние компонентов при термической деструкции смеси порошков гексабромбензола и кислоты отсутствует. Можно предположить, что наблюдаемое усиление пламягасящего действия с применением синергиста не связано с его химическим взаимодействием с антипиреном. Очевидно, диоксид углерода и вода, выделяющиеся из кислоты, облегчая поступление тяжелых галогенированных частиц из конденсированной фазы в зону пламени, способствуют его затуханию.

Бинарные составы трис-фосфата с органическими кислотами также обладают синергическим действием. В качестве синергиста более предпочтительно, применять янтарную кислоту. В ее присутствии в процессе горения огнестойкого линейного полиэтилена разложение фосфата существенно ускоряется. Температура начала потери массы, по данным термогравиметрического анализа, снижается от 180 до 50 °С, а разложение смеси антипиренов практически завершается при 300 °С. По данным газожидкостной хроматографии, ИК- и ЯМР-спектроскопии, с использованием резонансного поглощения ядер возрастает скорость образования продуктов термического разложения трис-фосфата — кислот фосфора и 2,3-дибромпропена.

Образующиеся кислые соединения фосфора являются эффективными антипиренами в конденсированной фазе полимера, а 2,3-дибромпропен ингибирует горение в зоне пламени.

Установлено также, что янтарная кислота замедляет выделение галогена при разложении трис-фосфата. Так, температура начала выделения брома повышается от 140-150 до 190-220 °С. Возможно, связывание выделяющегося галогена кислотой осуществляется по известной реакции Гелля-Фольгарда-Зелинского. Из бромянтарной кислоты галоген выделяется при более высокой температуре (230-250 °С), что способствует подавлению пламени при горении огнестойкого линейного полиэтилена  вследствие уменьшения примерно до 70 °С разности температур разложения полимерного связующего (300—320 °С) и выделения галогена.

Таким образом, огнезащитные составы с заданными свойствами для огнестойкого линейного полиэтилена разработаны на основе органических кислот, галогенированных ароматических и фосфорорганических антипиренов.