Graphite oxide as an intumescent flame retardant for polystyrene

M. Kędzierski; P. Jankowski; G. Jaworska; A. Niska

Data publikacji : 2012-05-30

Tom 57 Nr 5 (2012)

Tlenek grafitu jako pęczniejący antypiren stosowany do polistyrenu

M. Kędzierski P. Jankowski G. Jaworska A. Niska

Abstrakt

W ramach pracy badano możliwości wykorzystania tlenku grafitu (GO) jako antypirenu pęczniejącego dodawanego in situ w procesie syntezy polistyrenu suspensyjnego. Przeprowadzono syntezę GO wychodząc z naturalnych grafitów płatkowych różniących się zawartością węgla oraz wielkością cząstek (od 45 do 500 žm). Uzyskane produkty analizowano metodami analizy elementarnej, skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM), spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FT-IR) oraz rentgenowskiej dyfraktometrii proszkowej (XRD). Wykonano również badania stabilności termicznej metodą termograwimetrii oraz badanie zdolności ekspandujących otrzymanych tlenków grafitu. Stwierdzono, że ze wzrostem wielkości cząstek grafitu zmniejsza się stopień utlenienia GO, natomiast wzrasta temperatura maksymalnej szybkości rozkładu. Największe objętości ekspansji w temp. 600 °C wykazywały tlenki otrzymane z grafitów o dużych rozmiarach płatków (300 i 500 žm). Aby w trakcie polimeryzacji styrenu zapobiec dyspersji hydrofilowego GO w fazie wodnej, poddano go modyfikacji organofunkcyjnym silanem. Polistyren z dodatkiem 15 % mas. GO osiągnął klasę HF-1 w teście poziomego palenia się UL 94, jednak nie spełnił wymaganych kryteriów palności pionowej. Modyfikacja GO żywicą melaminowo-formaldehydową (MF) prowadziła do zwiększenia stabilności termicznej GO, a polistyren z dodatkiem 15 % mas. kompozycji GO-MF osiągał maksymalne kategorie HF-1 i V-0 w teście palności UL 94. Należy zwrócić uwagę na kwestię bezpieczeństwa stosowania GO, który jest stabilny w temperaturze pokojowej, jednak w wyniku np. oddziaływania mechanicznego może następować jego silnie egzotermiczny rozkład już w umiarkowanie podwyższonej temperaturze.

Słowa kluczowe

tlenek grafitu ; ekspansja termiczna ; antypireny pęczniejące ; polistyren graphite oxide ; thermal expansion ; intumescent flame retardants ; polystyrene

Szczegóły

Bibliografia

Wskaźniki

Autorzy

Pobierz pliki

PDF (English)

Zasady cytowania

Kędzierski, M., Jankowski, P., Jaworska, G., & Niska, A. (2012). Tlenek grafitu jako pęczniejący antypiren stosowany do polistyrenu. Polimery, 57(5), 347-353. Pobrano z http://ichp.vot.pl/index.php/p/article/view/833

Bibliografia

Brodie B. C.: Ann. Chim. Phys. 1860, 59, 466.

2. Potts J. R., Dreyer D. R., Bielawski C.W., Ruoff R. S.: Polymer 2011, 52, 5.

3. Kuilla T., Bhadra S., Dahu Y. Kim N. H., Bose S., Lee J. H.: Prog. Polym. Sci. 2010, 35, 1350.

4. Boehm H. P., Clauss A., Fischer G. O., Hofmann U. Z.: Naturforschg. 1962, 17b, 150.

5. Bourbigot S., Duquesne S.: „Intumescence-based fire retardants” in: „Fire retardancy of polymeric materials” (Eds. Wilkie C. A., Morgan A. B.), Taylor and Francis Group 2010, p. 129.

6. Rudorff W., Hofmann U.: Z. Anorg. Allg. Chem. 1938, 238, 1.

7. Duquesne S., Le Bras M., Bourbigot S., Delobel R., Camino G., Eling B., Lindsay Ch., Roels T.: Polym. Degrad. Stab. 2001, 74, 493.

8. Ye L., Meng X. Y., Ji X., Li Z. M., Tang J. H.: Polym. Degrad. Stab. 2009, 94, 971.

9. Lerf A., He H., Forster M., Klinowski J.: J. Phys. Chem. B 1998, 102, 4477.

10. Uhl F. W., Wilkie C. A.: Polym. Degrad. Stab. 2004, 84, 215.

11. Zhang R., Hu Y., Xu J., FanW., Chen Z.: Polym. Degrad. Stab. 2004, 85, 583.

12. Higginbotham A., Lomeda J., Morgan A. B., Tour J. T.: ACS Appl. Mater. Interfaces 2009, 1, 2256.

13. Wang Z., Tang X. Z., Yu Z. Z., Guo P., Song H. H., Du X. S.: Chin. J. Polym. Sci. 2011, 3, 368.

14. Wang J., Han Z.: „Comparative Study of Nanoeffect on Fire Retardancy of Polymer — Graphite Oxide Nanocomposites” in „Fire Retardancy of Polymers: New application of Mineral Fillers” (Ed. Le Bras M.), Springer Verlag 2005, chapter 12, p. 161.

15. Titelman G. I., Gelman V., Bron S., Khalfin R. L., Cohen Y., Bianco-Peled H.: Carbon 2005, 43, 641.

16. Hontoria-Lucas C., Lopez-Peinado A. J., Lopez-Gonzalez J. D. D., Rojas-Cervantes M. L., Martin-Aranda R. M.: Carbon 1995, 33, 1585.

17. Pat. Ger. (East) DD 150 739 (1981).

18. Mehta S., Biederman S., Shivkumar S.: J. Mater. Sci. 1995, 30, 2944.

19. Shulga Y. M., Martynenko V. M., Muradyan V. E., Baskakov S. A., SmirnovV. A., Gutsev G. L.: Chem. Phys. Lett. 2010, 498, 287.

20. de Farias R. F., Airoldi C.: J. Serb. Chem. Soc. 2010, 75, 497.

21. Jankowski P., Kêdzierski M.: Polimery 2011, 56, 20.

22. Chattopadhyay D. K., Webster D. C.: Prog. Polym. Sci. 2009, 34, 1068.

23. Kim F., Luo J., Cruz-Silva R., Cote L. J., Sohn K., Huang J.: Adv. Fun. Mater. 2010, 20, 2867.

24. Lerf A., He H. Y., Riedl T., Forster M., Klinowski J.: Solid State Ionics 1997, 101, 857.

25. Cote L. J., Cruz-Silva R., Huang J.: J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 11 027.

26. Marcano D. C., Kosynkin D. V., Berlin J. M., Sinitskii A., Sun Z., Slesarev A., Alemany L. B., Lu W., Tour J. M.: ACS Nano 2010, 4, 4806.

Google Scholar

Cytowania w Google Scholar

Statystyki

Total abstract views : 100

PDF Downloads : 54

M. Kędzierski polimery@ichp.pl

P. Jankowski

G. Jaworska

A. Niska