Wyszukiwanie artykułów

Szczegóły artykułu

  • Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials
  • Tom: 69, Nr: 1, 2017
  • Str. 33-39

do pobrania: artykuł (PL)

Synteza i charakterystyka hydrożeli krzemianowo-polimerowych z wybranymi retardantami palenia

Mastalska-Popławska J., Ryś S., Izak P.

Streszczenie (PL)

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących otrzymywania hydrożeli krzemianowo-poliakrylanowych z dodatkiem różnych retardantów palenia, mających na celu poprawę ich właściwości ognioochronnych. Polimery były syntetyzowane na drodze polimeryzacji rodnikowej z wykorzystaniem układu redox substancji inicjujących - tiosiarczan sodu / nadsiarczan potasu (NTS/KPS) - i N,N'-metylenobisakryloamidu (NNMBA) jako monomeru sieciującego. Część krzemianową opisywanego materiału hybrydowego stanowiło szkło wodne sodowe o module molowym (M) mieszczącym się w zakresie 2,0-3,32 i symbolu handlowym R-137, R-145 lub R-150. Jako substancje poprawiające właściwości ognioochronne, tzw. opóźniacze palenia, zastosowano nanokrzemionkę, mocznik oraz sole takie jak chlorek glinu i octan sodu. Otrzymane hydrożele scharakteryzowano pod kątem ich właściwości reologicznych, termicznych i ognioochronnych. Pozwoliło to na określenie wpływu modułu krzemianowego na szybkość żelowania syntetyzowanych mieszanin, a także wpływu składu mieszaniny na jej właściwości lepkosprężyste oraz zachowanie w trakcie kontaktu z ogniem.

Wyniki badań reologicznych, wykonanych na mieszaninach utworzonych na bazie szkła wodnego sodowego R-150, dla którego otrzymywano substancje o najlepszej transparentności, wykazały, że dodatek octanu sodu, siarczanu sodu oraz mocznika powodują szybsze żelowanie, natomiast wraz ze wzrostem zawartości nanokrzemionki, mieszanina ulega polimeryzacji w dłuższym czasie, czego powodem jest zmiana modułu molowego. Dodatkowo, mocznik oraz octan sodu powodują słabsze związanie powstałego żelu i jego większą elastyczność, podczas gdy wprowadzenie do mieszaniny nanokrzemionki skutkuje otrzymaniem bardziej wytrzymałego materiału. Analiza termiczna przeprowadzona w celu określenia degradacji termicznej hydrożeli wykazała, że hydrożel w porównaniu do czystego szkła wodnego przejawia większą stabilność termiczną, co pozwala uznać za słuszne ich zastosowanie w aplikacjach ogniochronnych. Ponadto, najlepszą trwałość w wysokich temperaturach ujawnia próbka hydrożelu z octanem sodu, co dowodzi, iż wprowadzenie odpowiednich dodatków powoduje zwiększenie ogniotrwałości powstałego żelu.

Słowa kluczowe (PL): hydrożele krzemianowo-polimerowe, retardanty palenia, ognioochronność, szkło wodne sodowe, moduł molowy

Synthesis and characterization of polymer-silicate hydrogels with selected fire retardants

Streszczenie (EN)

The results of research are described, concerning the synthesis of polyacrylate-silicate hydrogels with different fire retardants added for improving their thermal properties. Polymers were synthesized with the use of radical polymerization in the presence of redox initiators, i.e. sodium tiosulphate/potassium persulphate (NTS/KPS), and N,N'-methylenebisacrylamide (NNMBA) as a cross-linking monomer. Sodium water glasses with a silicate modulus (M) in the range 2,00-3,32 and trade names R-137, R-145 and R-150 were providers of silicate species. Nanosilica, urea, aluminum chloride and sodium acetate were the fire retardants. The obtained hydrogels were characterized towards their rheological, thermal and fireproof properties. This helped to determine the influence of silicate modulus on the gelling time as well as the impact of mixture composition on the viscoelastic and fireproof properties of the tested hydrogels.

The results of rheological measurements, that were made in case of the mixtures based on sodium water glass R-150 giving the best transparency, revealed that the addition of sodium acetate, sodium sulphate and urea caused faster gellation, while the increasing of nanosilica content entailed elongation of polymerization what was caused by the change of molar modulus. Additionally, urea and sodium acetate caused weaker cross-linking of the gel and its higher elasticity, whereas the incorporation of nanosilica resulted in a more durable material. Thermal analysis carried out to determine thermal degradation of the gels showed that hydrogel had better thermal stability in comparison to the pure water glass, what could substantiate their use in fireproof applications. Moreover, the hydrogel sample with sodium acetate showed the best stability at high temperatures. This proves that the application of proper additives causes higher fire resistance of the synthesized hydrogel.

Słowa kluczowe (EN): Polymer-silicate hydrogels, Fire retardants, Fire protection, Sodium water glass, Molar modulus

powrót…