Flame retardants of polymeric materials – calculation of the oxygen index

Beata Anioł,

Dawid Jankowski

Abstrakt

W pracy przedstawiono problematykę związaną z palnością materiałów polimerowych, powszechnie stosowanych w wielu gałęziach przemysłu (PP, PE, PVC, PS, PET). W pierwszej części artykułu omówiono i scharakteryzowano sposoby zmniejszania palności materiałów polimerowych, poprzez ich modyfikację odpowiednio dobranym antypirenem. W drugiej części przedstawiono możliwość oceny palności tworzyw polimerowych, bez wykonywania badań laboratoryjnych, za pomocą metody indeksu tlenowego (OI). W obliczeniach wykorzystano dwa równania Johnsona oraz równanie van Krevelena. Największą zgodność wyników OI z wartościami eksperymentalnymi otrzymano z równania Johnsona dla PE i PP, a dla PS z równania van Krevelena. 

This work presents problems associated with the flammability of polymeric materials which are widely used in many industries (PP, PE, PVC, PS, PET). The first part of the article discusses and characterises the methods of flame retarding polymeric materials, through their modification with a suitably selected fire retardant. The second part of the work presents the possibility of assessing the flammability of polymer materials, without performing laboratory tests, using the oxygen index method (OI). A two Johnson equations and the van Krevelen equation were used in the calculations. The strongest agreement between the results of OI and experimental values was obtained from the Johnson equation for PE and PP, and for PS from the van Krevelen equation.

Słowa kluczowe: materiały polimerowe, antypireny, indeks tlenowy , polymeric materials, flame retardants, oxygen index
References

[1]   Borkowski K., Przemysł tworzyw sztucznych – materiałów XXI wieku, Mechanik 4/2015, 278–282 .

[2]   Janowska G., Przygocki W., Włochowicz A., Palność polimerów i materiałów polimerowych, WNT, Warszawa 2007.

[3]   Chemia i biznes- chemiczny portal informacyjny, Rynek uniepalniaczy ma się dobrze, www.chemiaibiznes.com.pl(access: 6.01.2018).

[4]    Americ Research Inc., Flame Retardant Market Outlook To 2024, https://www.ameriresearch.com/product/flame-retardant-market-outlook-2024-key-product-categories-chlorinated-antimony-oxide-phosphorus-brominated-alumina-trioxide-application-upr-epoxy-pvc-end-use-transportation-construc (access: 5.01.2015).

[5]    Riegert D., Sposoby modyfikowania właściwości palnych tworzyw sztucznych,Bezpieczeństwo i technika pożarnicza3/2013, 51–57 .

[6]    Iwko J., Zachowanie się tworzyw sztucznych w warunkach pożarowych. Część II – pomiary palności oraz metody uniepalniania tworzyw sztucznych, Tworzywa Sztuczne i Chemia 6/2009, 24–29 .

[7]    Wiącek M, Schab-Balcerzak E., Metody uniepalniania polistyrenu uwzględniające istotną rolę modyfikacji chemicznej. Cz. I. Mechanizm palenia polimerów, metody badania palności oraz modyfikacje fizyczne polistyrenu,Polimery 3/2013, 181–187 .

[8]    Wiącek M., Modyfikacja chemiczna polistyrenu w celu ograniczenia jego palności, Rozprawa doktorska, Wydział Matematyki, Fizyki i Chemii Uniwersytetu Śląskiego, Katowice 2015 .

[9]    Gajlewicz I., Lenartowicz M., Nowe kierunki uniepalniania tworzyw polimerowych, Przetwórstwo Tworzyw 3/2014, 216–223 .

[10]  Chen J., Gao X., Review on the Fundamentals of Polymer Combustion and Flammability Characteristics for Hybrid Propulsion, Journal of Polymer and Biopolymer Physics Chemistry 4/2014, 78–83 .

[11]  Habibi S., Rashidi A., Bazgir S., Katab A.A., Montazer M., Preparation and Flame Retardancy of Poly(ethylene terephthalate)/Montmorillonite Nanocomposites, Asian Journal of Chemistry 6/2009, 4881–4888.

[12]  Mihajlović E., Cvetanović S., Đorđević A., Krstić I., Popović D., PVC Material fire retardants , Working and Living Environmental Protection 7/2010, 1–11 .