danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2025-69-6-513-520dan-1287Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИTECHNICAL SCIENCESРоль компатибилизирующего агента в формировании структуры, огнезащитных и механических свойств полиэтилена высокой плотностиThe role of compatibilizing agent in the formation of structure, fire-retardant and mechanical properties of high-density polyethylenehttps://orcid.org/0000-0002-1182-6938КривогузЮ. М.KrivoguzYu. M.

Кривогуз Юрий Михайлович – д-р техн. наук, доцент, заведующий отделом

ул. Кирова, 32а, 246050, Гомель 

Krivoguz Yuri M. – D. Sc. (Engineering), Associate Professor, Head of the Department

32a, Kirov Str., 246050, Gomel 

yurikriv@tut.byИнститут механики металлополимерных систем имени В. А. Белого Национальной академии наук БеларусиV. A. Belyi Metal-Polymer Research Institute of the National Academy of Sciences of Belarus202505012026696513520Copyright © Кривогуз Ю.М., 20262026Кривогуз Ю.М.Krivoguz Y.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/1287

Настоящая работа посвящена исследованию влияния компатибилизирующего агента на основе функционализированного полиэтилена марки ПФ-1, разработанного и выпускаемого в ИММС НАН Беларуси, на формирование структуры, огнезащитные свойства и механические характеристики полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), содержащего азотфосфорсодержащий антипирен (АФА). С помощью ИК-спектроскопии установлено образование межфазных взаимодействий между ПФ-1 и АФА, что обусловливает повышение совместимости компонентов в матрице ПЭВП. Анализ микрофотографий, полученных методом сканирующей электронной микроскопии (CЭМ), показал, что введение ПФ-1 в композит ПЭВП/АФА приводит к существенной модификации морфологии, характеризующейся уменьшением среднего размера частиц диспергированного АФА и улучшением адгезии между частицами АФА и полимерной матрицей. Дифференциальная сканирующая калориметрия выявила снижение энтальпий плавления и кристаллизации композита ПЭВП/ПФ-1/АФА, что свидетельствует об усилении межфазного взаимодействия компонентов. Показано, что антипирированная ПЭВП композиция, содержащая АФА совместно с ПФ-1, обладает пониженной скоростью горения, что связано с более равномерным распределением антипирена в полимерной матрице. Результаты механических испытаний указывают на увеличение модуля упругости при растяжении и предела текучести для композита ПЭВП/АФА при добавлении компатибилизатора ПФ-1.

The present work is devoted to the study of the influence of a compatibilizing agent based on functionalized polyethylene grade PF-1, developed and produced at the MPRI of NAS of Belarus, on the formation of the structure, fireretardant properties and mechanical characteristics of high-density polyethylene (HDPE) containing a nitrogen-phosphorus flame retardant (NPFR). Using IR spectroscopy, the formation of interfacial interactions between PF-1 and NPFR was established, which causes an increase in the compatibility of components in the HDPE matrix. Analysis of micrographs obtained by scanning electron microscopy (SEM) showed that the introduction of PF-1 into the HDPE/NPFR composite leads to a significant modification of the morphology, characterized by a decrease in the average particle size of the dispersed NPFR and an improvement in the adhesion between the NPFR particles and the polymer matrix. Differential scanning calorimetry revealed a decrease in the enthalpies of melting and crystallization of the HDPE/PF-1/NPFR composite, indicating an increase in the interfacial interaction of the components. It was shown that the flame-retardant HDPE composition containing NPFR together with PF-1 has a reduced combustion rate, which is due to a more uniform distribution of the flame retardant in the polymer matrix. The results of the mechanical tests indicate an increase in the tensile modulus and yield strength for the HDPE/NPFR composite with the addition of the PF-1 compatibilizer.

полиэтилен высокой плотностиазотфосфорсодержащий антипиренкомпатибилизаторсовместимостьогнестойкостьhigh density polyethylenenitrogen-phosphorus-containing flame retardantcompatibilizercompatibilityfire resistanceРабота выполнена при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (грант № Т25В-005).The work was carried out with the financial support of the Belarusian Republican Foundation for Fundamental Research (grant No. T25B-005).ReferencesАсеева, P. M. Горение полимерных материалов / P. M. Асеева, Г. Е. Зайков. – М., 1981. – 280 с.Aseyeva P. M., Zaykov G. Ye. Combustion of Polymeric Materials. Moscow, 1981. 280 p. (in Russian).Сравнительный анализ свойств полимеризационно наполненных полиэтиленовых композиций пониженной горючести / И. Н. Мешкова, А. И. Петросян, В. М. Лалаян, И. Л. Дубникова // Высокомолекулярные соединения. Серия Б. – 2008. – Т. 50, № 5. – С. 918–924.Meshkova I. N., Petrosyan A. I., Lalayan V. M., Dubnikova I. L. A comparative analysis of polymerization filled polyethylene composites with reduced flammability. Polymer Science, Series B, 2008, vol. 50, no. 5–6, pp. 111–116.Кодолов, В. И. Замедлители горения полимерных материалов / В. И. Кодолов. – М., 1980. – 242 с.Kodolov V. I. Flame Retardants for Polymeric Materials. Moscow, 1980. 242 p. (in Russian).Boryniec, S. Polymer Combustion Processes. 3. Flame Retardants for Polymeric / S. Boryniec, W. Przygocki // Progress in Rubber Plastics and Recycling Technology. – 2001. – Vol. 17. – P. 127–148.Boryniec S., Przygocki W. Polymer Combustion Processes. 3. Flame Retardants for Polymeric. Progress in Rubber Plastics and Recycling Technology, 2001, vol. 17, pp. 127–148.Antonov, A. V. Combustion of char-forming polymeric systems / A. V. Antonov, I. S. Reshetnikov, N. A. Khalturinskij // Russian Chemical Reviews. – 1999. – Vol. 68, N 7. – P. 605–614. https://doi.org/10.1070/rc1999v068n07abeh000408Antonov A. V., Reshetnikov I. S., Khalturinskij N. A. Combustion of char-forming polymeric systems. Russian Chemical Reviews, 1999, vol. 68, no. 7, pp. 605–614. https://doi.org/10.1070/rc1999v068n07abeh000408Михайлин, Ю. А. Тепло-, термо- и огнестойкость полимерных материалов / Ю. А. Михайлин. – СПб., 2011. – 416 с.Mikhaylin Yu. A. Heat, Thermal and Fire Resistance of Polymeric Materials. Saint Petersburg, 2011. 416 p. (in Russian).Studies on compatibilization of intumescent flame-retardant/PP composites based on etched PP / Z.-L. Ma, X.-Y. Pang, J. Zhang, H.-T. Ding // Journal of Applied Polymer Science. – 2002. – Vol. 84, N 3. – P. 522–527. https://doi.org/10.1002/app.10261Ma Z.-L., Pang X.-Y., Zhang J., Ding H.-T. Studies on compatibilization of intumescent flame-retardant/PP composites based on etched PP. Journal of Applied Polymer Science, 2002, vol. 84, no. 3, pp. 522–527. https://doi.org/10.1002/app.10261Microencapsulated fire retardants for polyolefins / I. S. Reshetnikov, N. S. Zubkova, A. V. Antonov [et al.] // Materials Chemistry and Physics. – 1998. – Vol. 52, N 1. – P. 78–82. https://doi.org/10.1016/s0254-0584(98)80010-2Reshetnikov I. S., Zubkova N. S., Antonov A. V., Potapova E. V., Svistunov V. S., Tuganova M. A., Khalturinskij N. A. Microencapsulated fire retardants for polyolefins. Materials Chemistry and Physics, 1998, vol. 52, no. 1, pp. 78–82. https://doi.org/10.1016/s0254-0584(98)80010-2Microencapsulated ammonium polyphosphate with boron-modified phenolic resin / W. Gao, Sh. Wang, F. Meng [et al.] // Journal of Applied Polymer Science. – 2016. – Vol. 133, N 30. – Art. 43720. https://doi.org/10.1002/app.43720Gao W., Wang S., Meng F., Wang Y., Ma H. Microencapsulated ammonium polyphosphate with boron-modified phenolic resin. Journal of Applied Polymer Science, 2016, vol. 133, no. 30, art. 43720. https://doi.org/10.1002/app.43720Chung, T. C. M. Functionalization of Polyolefins / T. C. M. Chung. – San Diego, 2002. – 274 р. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-174651-3.X5000-9Chung M. T. C. Functionalization of Polyolefins. San Diego, 2002. 274 р. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-174651-3.X5000-9Jurkowski, B. Functionalization of olefin polymer and copolymer blends in the melt / B. Jurkowski, S. S. Pesetskii, Y. M. Krivoguz // Polyolefin Blends / eds.: D. Nwabunma, T. Kyu. – New York, 2008. – Ch. 10. – P. 273–308. https://doi.org/10.1002/9780470199008.ch10Jurkowski B., Pesetskii S. S., Krivoguz Y. M. Functionalization of olefin polymer and copolymer blends in the melt. Nwabunma D., Kyu T. Polyolefin Blends. New York, 2008, ch. 10, pp. 273–308. https://doi.org/10.1002/9780470199008.ch10Песецкий, С. С. Функционализация полиолефинов: тенденции и перспективы исследований / С. С. Песецкий, Ю. М. Кривогуз // Полимерные материалы и технологии. – 2018. – Т. 4, № 2. – С. 5.Pesetskii S. S., Krivoguz Yu. M. Functionalization of polyolefins: trends and prospects for research. Polimernye materialy i tekhnologii [Polymer materials and technologies], 2018, vol. 4, no. 2, pp. 5 (in Russian).In situ synthesized and dispersed melamine polyphosphate flame retardant epoxy resin composites / T. Zhou, W. Chen, W. Duan [et al.] // Journal of Applied Polymer Science. – 2019. – Vol. 136, N 11. – Art. 47194. https://doi.org/10.1002/app.47194Zhou T., Chen W., Duan W., Liu Y., Wang Q. In situ synthesized and dispersed melamine polyphosphate flame retardant epoxy resin composites. Journal of Applied Polymer Science, 2019, vol. 136, no. 11, art. 47194. https://doi.org/10.1002/app.47194Смит, А. Прикладная ИК-спектроскопия / А. Смит. – М., 1982. – 328 с.Smit A. L. Applied Infrared Spectroscopy. New York, 1982. 328 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.