КИНЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЫСОКОПЛОТНОГО ПОЛИЭТИЛЕНА С ДОБАВЛЕНИЕМ ХРОМ-ШПИНЕЛЬНОГО ПОРОШКА

Аннотация

В статье представлены результаты прогнозирования кинетических свойств композитных материалов на основе высокоплотного полиэтилена с добавлением металлургических отходов — хром-шпинельного порошка (HDPE/10%, 20%, 30% ХШП) с использованием программы Netzsch Kinetics Neo. В качестве исходных данных использованы результаты термогравиметрического анализа (ТГА). Установлено, что протекающая при ТГА реакция соответствует простой реакции первого порядка (Fn). На основе ТГА-данных определены значения энергии активации образцов.

Выполнено моделирование изотермических кривых, кривых времени службы в изотермическом режиме, а также динамических кривых, что позволило спрогнозировать ряд кинетических параметров. В динамическом режиме при различных скоростях нагрева получены и сопоставлены характеристики поведения системы в условиях, моделирующих пожарную ситуацию.

Изменение термической стабильности в зависимости от концентрации ХШҰносит немонотонный характер. Для образца с 10% наполнителя наблюдается существенное снижение остаточной массы при заданной температуре и смещение интенсивной деградации в область более низких температур. При увеличении концентрации до 20% остаточная масса возрастает по сравнению с чистым образцом, что свидетельствует о стабилизирующем эффекте наполнителя и формировании защитного слоя. Для образцов с 20% и 30% наполнителя различия в остаточной массе незначительны, что указывает на достижение предельной концентрации наполнителя.

Согласно результатам моделирования времени службы, по сравнению с чистым образцом материалы с добавлением ХШҰдемонстрируют повышение термической устойчивости с ростом концентрации, при этом наиболее выраженный положительный эффект наблюдается для образца с 20% наполнителя.

В динамическом режиме при увеличении концентрации наполнителя температура и время достижения степени разложения 0,7 возрастают. При низких скоростях нагрева зависимость температуры и времени достижения степени разложения 0,7 от концентрации выражена слабо.

Полученные результаты открывают возможности для разработки новых огнестойких материалов с управляемыми функциональными свойствами.