Badania nad zmniejszeniem palności polistyrenu metodą modyfikacji bezhalogenowej

EWA KICKO-WALCZAK*, PIOTR JANKOWSKI, IZABELLA LEGOCKA Instytut Chemii Przemysłowej im. prof. Ignacego Mościckiego, Warszawa Badania nad zmniejszeniem palności polistyrenu metodą modyfikacji bezhalogenowej Study on reduction of flammability of polystyrene by a halogen-free modification Opracowano kompozycje polistyrenowe o ograniczonej palności metodą modyfikacji bezhalogenowymi antypirenami płomienia (FR), głównie związkami fosforo-organicznymi. Określono wpływ takiej modyfikacji na poziom palności kompozytów. Wykonano podstawowe badania termograwimetryczne pirolizy wytypowanych kompozytów. Zwrócono uwagę na istotną rolę sposobu wprowadzania antypirenów do matrycy polistyrenu oraz na wpływ modyfikatorów (inhibitorów płomienia i kopolimerów węglowodorowych) na właściwości wytrzymałościowe produktów. Polystyrene and its blends with styrene/alpha-methylstyrene and styrene/dicyclopentadiene copolymers were modified by addition of Ph 3 P or Bu 3 PO flame retardants and optionally the montmorillonite filler via premix masterbatches in Brabender extrusion plastometer at 190 210 o C for 15 min to reduce flammability of the products. The O index of the modified polystyrene was increased from 17,2% to 22,3%. Its thermal stability was also increased. The modification resulted however in a substantial decrease in the tensile strength, stress and elongation at break and modulus of elasticity of the products. Dążenie do ograniczenia palności tworzyw sztucznych jest związane z koniecznością zapewnienia bezpieczeństwa stosowania ich w praktyce. Dlatego też jest jednym z fundamentalnych wymogów stawianych wyrobom z różnych tworzyw sztucznych, tym bardziej, że większość powszechnie stosowanych polimerów charakteryzuje się znaczną palnością, często przewyższającą palność drewna. Do najłatwiej zapalnych polimerów należą poliolefiny, poli(metakrylan metylu) oraz polistyren. Jako produkt handlowy polistyren występuje w wielu modyfikowanych odmianach. Są to homopolimery, kopolimery lub ich mieszaniny z innymi polimerami. Najważniejsze z nich to ABS (akrylonitryl/butadien/ styren) i SAN (styren/akrylonitryl) 1). Te kopolimery polistyrenowe charakteryzują się korzystnymi właściwościami wytrzymałościowymi i przetwórczymi. Warunkiem umożliwiającym aplikację wymienionych polimerów, szczególnie w przemyśle elektrycznym, elektronicznym, opakowań, transporcie lub wyposażeniu wnętrz jest ich odpowiednia modyfikacja, która pozwala na uzyskanie tworzywa niepalnego, samogasnącego lub o ograniczonej palności 2, 3). Powszechne zastosowanie produktów polistyrenowych przyczyniło się w ostatnich latach do rozwoju badań nad uniepalnieniem polistyrenu. Obserwuje się również zainteresowanie firm i korporacji chemicznych nowymi rozwiązaniami, prowadzącymi do ograniczenia palności polistyrenu, którego odbiorcą ma być głównie przemysł elektryczny, budownictwo i transport 4). W skali przemysłowej ograniczenie palności tworzyw osiąga się poprzez wprowadzenie antypirenów addytywnych i reaktywnych, które są związane z matrycą polimerową za pomocą oddziaływań typu fizycznego. Zarówno w przypadku stosowania dodatków addytywnych, jak i reaktywnych efekt ograniczenia palności polimerów zależy głównie od stężenia pierwiastków działających jako opóźniacze palenia oraz od ich współdziałania z polimerem Dr inż. Ewa KICKO-WALCZAK w roku 1971 ukończyła studia na Wydziale Chemicznym Politechniki Warszawskiej. Jest kierownikiem Zespołu Żywic Poliestrowych w Instytucie Chemii Przemysłowej im. prof. Ignacego Mościckiego w Warszawie. Posiada specjalizację zawodową inżyniera I i II stopnia oraz tytuł euroinżyniera. Specjalność chemia i technologia poliestrów i epoksydów. * Autor do korespondencji: Instytut Chemii Przemysłowej im. prof. Ignacego Mościckiego, ul. Rydygiera 8, 01-793 Warszawa, tel.: (0-22) 568-28-42, fax: (0-22) 633-95-64 Mgr inż. Piotr JANKOWSKI w roku 1995 ukończył studia na Wydziale Chemicznym Politechniki Warszawskiej (specjalizacja - Technologia Tworzyw Sztucznych). Od 1995 r. jest pracownikiem Instytutu Chemii Przemysłowej im. prof. Ignacego Mościckiego w Warszawie. Obecnie pracuje na stanowisku asystenta w Zespole Żywic Poliestrowych zakładu Poliestrów, Epoksydów i Poliuretanów. Specjalność technologia żywic poliestrowych. 86/3(2007) 203

TPP TBP Rys. 1. Trifenylofosfina (TPP) i tlenek tributylofosfiny (TBP) Fig. 1. Triphenylphosphine (TPP) and tributylphosphine oxide (TBP) lub jego elementami struktury chemicznej, często o charakterze synergizmu. W dotychczasowej praktyce przemysłowej częstym rozwiązaniem w ograniczeniu palności polistyrenu pozostaje użycie związków bromowych lub jego pochodnych 5, 6). Związki bromu są wprowadzane do polistyrenu głównie metodą in-situ, np. przez zastosowanie bromodifenylu lub bromodibenzylu 7). Do ograniczania palności polistyrenu użyto również 8) alifatycznego związku w postaci heksabromocyklododekanu oraz mieszaniny związków aromatycznych z alifatycznymi: kombinacji tetrabromobisphenolu A z heksabromocyklododekanem. Z uwagi na wykazaną szkodliwość produktów spalania tworzyw uniepalnianych dodatkami bromowymi, w praktyce przemysłowej używa się niekiedy dodatek wodorotlenku glinu, wodorotlenku magnezu 9) lub tritlenku antymonu 10). Dążność do ochrony środowiska i wymogi z tego zakresu spowodowały, że w ostatnich latach sięga się po rozwiązania związane z modyfikacją polistyrenu poprzez bezhalogenowe antypireny, w tym głównie antypireny fosforowe, zarówno o strukturze alifatycznej, jak i aromatycznej 11). Mechanizm uniepalniania polistyrenu poprzez związki fosforowe i wynikającą z tej modyfikacji efektywność uniepalniającą zaprezentowała grupa naukowców z Uniwersytetu w Samford 12). W innej pracy wykazano, że zachowanie modyfikowanego polistyrenu podczas jego depolimeryzacji termicznej zależy od grupy organicznej przyłączonej do ugrupowań fosforowych zastosowanego antypirenu 13). Ciekawą klasę bezhalogenowych modyfikatorów polistyrenu stanowią dodatki, charakteryzujące się nanometrycznymi wymiarami ziaren, z użyciem montmorylonitu 14), stosowanego w kompilacji z innymi antypirenami. Z grupy bezhalogenowych związków stosowanych do obniżenia palności polistyrenu należy również wymienić polimetakrylany zawierające ugrupowania silikonowe 15) oraz rozwiązania związane z wprowadzeniem w cykl procesu polimeryzacji styrenu grafitu ekspandującego 16) a także różnego rodzaju modyfikowane glinki zawierające fosforany 17). Publikowane prace z zakresu uniepalniania polistyrenu związkami fosforowymi dotyczą skali laboratoryjnej bez skonkretyzowanej oceny poziomu uniepalnienia w warunkach eksploatacyjnych. Celem prezentowanej pracy było ograniczenie palności polistyrenu (PS) do wartości wskaźnika tlenowego powyżej 21%, poprzez zastosowanie bezhalogenowych dodatków uniepalniających antypirenów fosforoorganicznych, zarówno o strukturze alifatycznej, jak i aromatycznej. Do modyfikacji polistyrenu użyto w pracy trifenylofosfinę (TPP) i tlenek tributylofosfiny (TBP) o uproszczonej strukturze chemicznej, przedstawionej na rys 1. Zastosowanie tych związków jako antypirenów płomienia jest uzasadnione, podobnie jak i innych związków fosforowych, wyraźnie niższą toksycznością produktów spalania w porównaniu z dodatkami halogenowymi. Sama fosfina, użyta w kompozycji polistyrenowej, nie wykazuje charakterystycznych szkodliwych cech (podrażnienia skóry, szkodliwość w razie połknięcia, szkodliwość przy wdychaniu) wynikających z jej pylistego charakteru. Ograniczenie palności polistyrenu osiągnięto wprowadzając bezhalogenowe antypireny addytywne. Natomiast użycie modyfikatorów węglowodorowych miało na celu ułatwienie uzyskania jednorodnej kompozycji oraz zminimalizowanie negatywnego wpływu antypirenów na właściwości mechaniczne. Przeprowadzone badania dotyczyły zarówno optymalizacji składu kompozytu poliestrowego pod kątem poziomu uniepalnienia, jak również oceny wpływu modyfikacji na właściwości wytrzymałościowe produktu. Część doświadczalna Materiały, surowce i środki pomocnicze Polistyren, transparentny granulat niskoudarowy typ 525 0001 TH (Firma Chemiczna Dwory SA); Trifenylofosfina TPP, 99% (Aldrich); Tlenek tributylofosfiny TBP, 95% (Aldrich); Montmorylonit MMT, niemodyfikowany; Montmorylonit (MMT93A), modyfikowany solami amoniowymi; Kopolimer S/a-MS (produkt półtechniczny IChP); Kopolimer S/a-MS*, kopolimer styrenu z a-metylostyrenem napromieniowany 60 kgy (produkt półtechniczny IChP); Uwodorniony kopolimer styrenu z dicyklopentadienem S-OL (produkt półtechniczny IChP). Metodyka badań i zastosowana aparatura Kompozyty polimerowe otrzymywano za pomocą plastografu Brabender, średnica ślimaka 42 mm, L/D=6, ślimaki przeciwbieżne. Przedmieszki wykonywano w mieszalniku firmy IKA-Labortechnik, objętość użytkowa 100 300 ml, dwie łopatki przeciwbieżne, moment obrotowy 40 Nm. Do otrzymania kształtek wykorzystano prasę hydrauliczną. Pomiar wskaźnika tlenowego (OI), pozwalającego na ocenę poziomu palnościowego polistyrenu, wykonano zgodnie z normą ASTM D 2863-97, przy użyciu aparatu FTA II, produkcji Rheometric Scientific Ltd. Badania termograwimetryczne wykonano za pomocą aparatu firmy Metler Toledo TGA/SDTA 851. Próbki w ilościach 10±2 mg umieszczano w tyglach platynowych o pojemności 150 ml. Pomiary wykonywano w atmosferze powietrza. Ogrzewanie badanych próbek realizowano w następujących cyklach: 25 100 C z szybkością ogrzewania 10 C/min, 100 400 C z szybkością ogrzewania 5 C/min, 400 800 C z szybkością ogrzewania 10 C/min. Pirolizę kompozytów prowadzono do 800 C. Badania mechaniczne właściwości wytrzymałościowych wykonano aparatem INSTRON 4505, zgodnie z obowiązującymi normami dotyczącymi poszczególnych parametrów. Wprowadzanie dodatków do polistyrenu Doc. dr hab. Izabella LEGOCKA w roku 1966 ukończyła studia na Wydziale Chemii Uniwersytetu Warszawskiego. Jest kierownikiem Zakładu Poliestrów, Epoksydów i Poliuretanów w Instytucie Chemii Przemysłowej im. prof. Ignacego Mościckiego w Warszawie. Specjalność chemia i technologia polimerów. Wszystkie dodatki wprowadzane były do polistyrenu za pomocą plastografu firmy Brabender. Przedmieszki dodatków uzyskano za pomocą mieszalnika firmy IKA-Labortechnik. Zarówno antypireny, jak i inne dodatki wprowadzano do splastyfikowanego polistyrenu w temp. 190 210 C i mieszano przez ok. 15 min. W przypadku zastosowania więcej niż jednego dodatku sporządzano ich wstępne przedmieszki poprzez homogenizację w podwyższonej temperaturze lub poprzez wzajemnie ucieranie dodatków krystalicznych. Zarówno przedmieszki, jak i końcowe kom- 204 86/3(2007)

Tabela 1. Poziom uniepalniania wybranych kompozytów polistyrenowych Table 1. Nonflammability level of selected polystyrene composites Wskaźnik tlenowy, % Rys. 2. Wyniki badań wskaźnika tlenowego Fig. 2. Oxygen index results pozycje otrzymano w postaci plastycznych mas w podwyższonej temperaturze. Wykonanie kompozycji (przedmieszki) styrenu z kopolimeru S-OL Przedmieszkę polistyrenu z S-OL wykonano w temp. 170±5 C przy całkowitym czasie mieszania 25 27 min, w tym ok. 18 min od momentu pełnego uplastycznienia polistyrenu. Stosunek polistyrenu do S-OL wynosił 9:1. Zastosowano mieszalnik firmy IKA- Labortechnik. Przygotowanie kształtek do badań wytrzymałościowych Jednolite kompozycje polistyrenowe były prasowane w prasie hydraulicznej w temp. 190 210 C przez ok. 4 min. Uzyskiwano w ten sposób płytki o wymiarach 100/160/4 mm, z których następnie, za pomocą frezarki obrotowej, wycinano kształtki o odpowiednich wymiarach. Omówienie wyników Kompozycje Uniepalnianie kompozycji polistyrenowych Przygotowane kształtki o wymaganych wymiarach, zgodnie z odnośną normą, poddano badaniom określającym ich poziom palności. Za podstawę tej oceny przyjęto metodę wskaźnika tlenowego (OI), który wskazuje głównie stopień palności lotnych produktów destrukcji termicznej polistyrenu. Badania wykonano zgodnie z normą ASTM D 2863-97. W tabeli 1 prezentowane są wyniki OI dla wytypowanych kompozytów polistyrenowych, które wybrano z wcześniej badanych kompozycji. Zestawienie uwzględnia próbę odniesienia (PS bez modyfikatorów), kompozyty z różną ilością badanych antypirenów fosforowych alifatycznych i aromatycznych oraz kompozyty z udziałem montmorylonitu i kopolimerów węglowodorowych jako środków pomocniczych. Polistyren jest tworzywem łatwopalnym, ograniczenie jego palności jest relatywnie trudne, co związane jest ze strukturą chemiczną i z cechami energetycznymi tego tworzywa. W pracy założono, że uzyskanie wartości wskaźnika tlenowego OI nie mniejszego niż 21% pozwoli na zakwalifikowanie kompozycji polistyrenowej jako trudnopalnej lub o ograniczonej palności. Wyniki uzyskanych wyników OI potwierdziły efektywność uniepalniającą PS w odniesieniu do zastosowanych antypirenów TPP i TBP w ilości 10 22%. Użyte w pracy antypireny TPP i TBP wykazują zbliżoną efektywność, z zauważoną tendencją zwiększonego efektu uniepalniającego w przypadku stosowania TBP, co jak należy przypuszczać jest związane z większą zawartością fosforu w cząsteczce antypirenu w odniesieniu do TPP (14% P w TBP, 12% P w TPP). Symbol kompozycji Sk³ad kompozycji uniepalnionej, % OI, % PS PS 100 17,2 PS-1 PS 78 TPP 22 22,2 PS-2 PS 72 TPP 20 22,1 S/a-MS 8 PS-3 PS 70 TPP 20 22,4 S/a-MS 10 PS-4 PS 76 TPP 14 21,2 S/a-MS 10 PS-5 PS 80 21,3 M1 5 PS-6 PS 69 22,1 M1 16 PS-7 PS 46 22,3 M1 39 PS-8 PS 85 TBP 15 21,3 PS-9 PS 73 TPP 10 M1 15 20,3 MM 93A 2 PS-10 PS 75 22,3 S/a-MS * 10 W wybranych kompozycjach, obok głównego antypirenu, zastosowano montmorylonit w celu sprawdzenia ewentualnego współdziałania uniepalniającego polimer. Wpływ montmorylonitu typu MM i MM 93A na wartość wskaźnika tlenowego kompozytów jest w tej serii badań znikomy. Nie jest to spójne z doniesieniami literaturowymi z tego zakresu, jednak nasze obserwacje odnoszą się tylko do prezentowanej serii wyników. Ta część badań będzie kontynuowana w planowanych pracach dotyczących polistyrenu wysokoudarowego. Zasadniczą trudnością techniczną podczas otrzymywania poszczególnych kompozytów polistyrenowych jest sam proces wprowadzania antypirenów do PS. Aby ułatwić ten proces i otrzymać homogenne kompozycje zastosowano modyfikatory stosowane dla tworzyw termoplastycznych 18) w postaci kopolimerów węglowodorowych. Użyto kopolimer styrenu z a-metylostyrenem (S/ a-ms i S/a-MS*) oraz kopolimer uwodornionego styrenu z dicyklopentadienem (S-OL). Zastosowano również, odrębnie wykonaną, mieszaninę polistyrenu z S-OL (M1). Żaden z modyfikatorów węglowodorowych nie wpłynął na zmianę wartości OI, a więc nie miał wpływu na poziom palności kompozytów polistyrenowych. W celu uzyskania jednorodnego kompozytu najbardziej skuteczny wydaje się być modyfikator oznaczony symbolem M1. Otrzymano go poprzez homogenizację styrenu z S-OL, prowadzoną w mieszalniku dwuślimakowym w temp. 170±5 C. Zastosowanie tego modyfikatora, wraz z antypirenem fosforoorganicznym przyczyniło się do ograniczenia niekorzystnego wpływu uniepalniacza na właściwości fizyko-mechaniczne tworzywa. Gdy jako modyfikator zastosowano S/a-MS w ilości do 10% wag. ułatwione było wprowadzenie do kompozycji polistyrenowej antypirenu w ilościach do 20% wag. Korzystnie sprawdziła się 86/3(2007) 205

kompozycja, gdy jako modyfikator zastosowano S/a-MS* w ilości 10% wag. na 15% wag. TPP. Uzyskano jednolity uniepalniony produkt o wskaźniku tlenowym 22,3%. Jak należy przypuszczać, zastosowanie modyfikatora S/a-MS* po aktywacji kopolimeru węglowodorowego za pomocą napromieniowania spowodowało utworzenie wiązań fizyko-chemicznych, które obok oddziaływań typu fizycznego ułatwiły homogenizację kompozytu. Stosunkowo łatwo daje się wprowadzić do masy polistyrenu dodatek uniepalniający TBP bez żadnych modyfikatorów. Uzyskano w ten sposób wskaźnik tlenowy gotowego wyrobu o wartości 21,4%. Odporność cieplna Badaniom termograwimetrycznym (TG) poddano sproszkowane próbki z wybranych kompozytów polistyrenowych. W celach porównawczych zbadano również analogicznie przygotowaną próbkę polistyrenu bez żadnych modyfikatorów. Do badań TG wybrano kompozyt polistyrenowy z udziałem 15% TPP oraz odpowiednio 16% M1 i 39% M1. Wyniki badań termograwimetrycznych przedstawione na rys 3. potwierdzają, że początek rozkładu próbki zawierającej mieszaninę dodatków uniepalniających (krzywe PS-6 i PS-7) rozpoczyna się w temp. ok. 200 C i następuje wcześniej niż początek rozkładu próbki kontrolnej (krzywa wzorzec ). Zjawisko to należy przypisać procesowi dekompozycji samego antypirenu fosforowego. W dalszym etapie spalania (powyżej 370 C) krzywa pirolizy PS niemodyfikowanego charakteryzuje się szybkim i gwałtownym rozkładem oraz większym ubytkiem masy w zestawieniu z ubytkami masy próbek kompozytów po modyfikacji (zakres 380 420 C). Zatem zakładając jednakowy ubytek masy każdej z badanych próbek, w przypadku kompozytu z inhibitorami płomienia osiąga się go w wyższej temperaturze. Można zatem uporządkować próbki w kolejności wzrostu temperatury w celu osiągnięcia jednakowego ubytku masy: wzorzec, PS-6, PS-7. Potwierdza się tym samym korzystny efekt działania antypirenów. Właściwości mechaniczne uniepalnionych kompozytów polistyrenowych Stwierdzono znaczący wpływ sposobu przygotowania kształtek na powtarzalność wyników badań mechanicznych, dlatego otrzymane wyniki można porównywać jedynie z wynikami badań wykonanymi wg procedury opisanej wcześniej. Po analizie wartości wskaźnika tlenowego, który był podstawą wytypowania kompozycji, wykonano mieszaniny, z których następnie sporządzono kształtki poddane badaniom mechanicznym. Zbadano wytrzymałość na rozciąganie, naprężenie przy zerwaniu, wydłużenie względne przy zerwaniu, strzałkę ugięcia, wytrzymałość na zginanie, moduł sprężystości przy zginaniu oraz HDT. W tabeli 2 przedstawiono wybrane właściwości mechaniczne dla danych kompozycji, których wyboru dokonano na podstawie wcześniejszych, szerszych badań. Wyniki badań wytrzymałościowych sygnalizują wpływ modyfikacji polistyrenu dodatkiem uniepalniającym na pogorszenie właściwości mechanicznych, niezależnie od rodzaju zastosowanego antypirenu. Dlatego też w pracy uwzględniono taką modyfikację tworzywa, aby zminimalizować te niekorzystne wpływy. Zastosowanie modyfikatora S/a-MS nie wpłynęło korzystnie na właściwości kompozycji. Było to efektem utrudnionego jak należy sądzić wzajemnego mieszania się wszystkich jej składników w mieszalniku Brabender. Nie zaobserwowano wpływu montmorylonitu na właściwości mechaniczne kompozycji (użytym głównie w celu polepszenia właściwości palnościowych). Wniosek ten, jak wspomniano powyżej, dotyczy jedynie stosowanej metody wprowadzania dodatków do polistyrenu. W przypadku zastosowania kompozycji antypirenu z S/aMS* udało się zmniejszyć niekorzystny wpływ osłabiający właściwości wytrzymałościowe produktów. Spadek ich jest mniejszy niż w przypadku prób z samym TPP lub TPP użytym wraz z modyfikatorem S/aMS. Stosując modyfikator M1 (mieszanina uzyskana z polistyrenu i S-OL w stosunku wagowym 9:1) uzyskano znacząco mniejsze ob- wzorzec Ubytek masy, % Temperatura, C Rys. 3. Krzywe termograwimetryczne badanych próbek Czas, min Fig. 3. Thermogravimetric curves 206 86/3(2007)

Tabela 2. Podstawowe właściwości mechaniczne wytypowanych kompozycji Table 2. Basic mechanical properties of selected compositions Kompozycja Sk³ad kompozycji uniepalnionej, % Wytrzyma³oœæ na rozci¹ganie ISO 527, Naprê enie przy zerwaniu ISO 527, Wyd³u enie wzglêdne przy zerwaniu ISO 527-2, % PS PS 100 25,9 25,9 1,08 PS-1 PS 78 18,5 18,5 0,71 TPP 22 PS-2 PS 72 TPP 20 S/a-MS 8 15,9 15,9 0,62 PS-4 PS 76 TPP 14 S/a-MS 10 PS-5 PS 80 M1 5 PS-6 PS 69 M1 16 PS-7 PS 46 M1 39 PS-8 PS 85 TBP 15 PS-9 PS 73 TPP 10 M1 15 MM 93A 2 PS-10 PS 75 S/a-MS * 10 12,3 12,3 0,5 13,6 13,6 0,55 21,3 21,3 0,88 21,3 21,3 0,86 18,5 18,5 1,05 16,1 16,1 0,66 21,0 21,0 0,87 Tabela 3. Wpływ przetwórstwa na właściwości mechaniczne polistyrenu Table 3. Effect of polystyrene processing on its mechanical properties Próba Wytrzyma³oœæ na rozci¹ganie ISO 527, Naprê enie przy zerwaniu ISO 527, Wyd³u enie wzglêdne przy zerwaniu wg PN-EN ISO 527-2, % Strza³ka ugiêcia ISO 178: 2003, s Wytrzyma³oœæ na zginanie ISO 178: 2003, Modu³ sprê ystoœci przy zginaniu ISO 178: 2003, HDT wg PN-EN-ISO 75-2, C A 35,7 35,7 1,5 5,5 77,5 3180 89,0 B 25,9 25,9 1,08 n.o. n.o. 2900 n.o. wnr wytrzymałość na rozciąganie npz naprężenie przy zerwaniu Kompozycje Rys. 4. Wpływ przetwórstwa na właściwości mechaniczne polistyrenu Fig. 4. Efect of polystyrene processing on its mechanical properties niżenie właściwości mechanicznych, w odniesieniu do polistyrenu niemodyfikowanego. Rezultaty te wraz z uzyskanymi wynikami wskaźnika tlenowego omawianych kompozycji są zadowalające i mogą znaleźć praktyczne zastosowanie. Wpływ przetwarzania na wyniki badań mechanicznych modyfikowanego polistyrenu Podczas realizacji badań stwierdzono istotny wpływ sposobu wykonania kształtek z polistyrenu na wyniki badań mechanicznych. Problem ten pojawia się już na etapie przetwarzania polistyrenu w mieszalniku Brabender w celu uzyskania jednolitej kompozycji z wprowadzanymi dodatkami. W tabeli 3 przykładowo zaprezentowano dwie próby. Próba A dotyczy kształtek z PS poddanych obróbce jedynie w prasie hydraulicznej (w celu uzyskania płytki do wycięcia kształtek). Próba B odnosi się do kształtek, które poddane zostały cyklowi przetwórczemu polegającemu na mieszaniu w mieszalniku Brabender w temp. 190 210 C przez ok. 15 min a następnie kształtowaniu pod prasą hydrauliczną w temp. 190 210 C przez 4 min. Zestawienie powyższych wyników potwierdza, jak istotna jest obrana metoda przetwarzania badanego tworzywa. Można przypuszczać, że sposób dodawania antypirenu do polistyrenu może mieć bardziej niekorzystny wpływ na końcowe parametry produktu niż sam antypiren lub też antypiren wprowadzany z odpowiednim modyfikatorem. Ta obserwacja nasuwa sugestię o korzyściach wynikających z użycia np. wytłaczarki ślimakowej, aby było możliwe włączenie procesu uniepalniania w węzeł produkcyjny polistyrenu i tym samym zmniejszenie wpływu 86/3(2007) 207

przetwórstwa polistyrenu, związanego z dodawaniem antypirenu na właściwości końcowego wyrobu. Podsumowanie i wnioski Opracowano kompozycje polistyrenowe charakteryzujące się wskaźnikiem tlenowym OI nie mniejszym niż 21%, co jest podstawą zakwalifikowania kompozytów do wyrobów o ograniczonej palności. Modyfikację prowadzono w stopie w podwyższonej temperaturze przy użyciu bezhalogenowych antypirenów fosforowych. Wytypowano kompozycje, które wraz z korzystną wartością wskaźnika tlenowego charakteryzują się relatywnie najmniejszym pogorszeniem właściwości mechanicznych. Zaproponowano metody wprowadzania antypirenów do polistyrenu przy współudziale kopolimerów węglowodorowych. Oceniono wpływ tych modyfikatorów zarówno w odniesieniu do poziomu uniepalnienia, jak i w kwestii zmian właściwości wytrzymałościowych produktów. Zwrócono uwagę na istotną rolę sposobu przetwarzania polistyrenu związanego z metodą wprowadzania dodatków uniepalniających na jego właściwości wytrzymałościowe. Otrzymano: 22-02-2006 LITERATURA 1. Praca zbiorowa, Chemia polimerów, (red. Z. Florjańczyk, S. Penczek), Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1997 r., t. 2, 99. 2. W. Szlezyngier, Tworzywa sztuczne, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej 1997 r., t. 1, 141. 3. P. Svec, L. Rosik, Z. Horak, F. Vecerka, Styrene-based plastics and their modification, (red. Kemp TJ., Kennedy J.F.), E.Harwood, Nowy Jork 1989. 4. Anonim, Plastics Additive & Compounding 2004, 3-4, 16. 5. Anonim, Additives for Polymers 2004, 3, 2. 6. Anonim, Plastics Additive & Compounding 2003, 3-4, 21. 7. E. Jakab, M.A. Uddin, J. Anal. Appl. Pyrolysis 2003, 68-69, 83. 8. J. Kaspersma, C. Doumen, Polym. Deg. Stab. 2002, 77, 325. 9. J. Garbarski, M. Fabijański, Mat. VII Konf. Modyfikacja Polimerów, Kudowa, wrzesień 2005, 187. 10. S. Hamm, M. Strikkeling i in., Chemosphere 2001, 44, 1353. 11. A. Tahon i in., Plastics Additive & Compounding 2004, 3-4, 32. 12. D. Price i in., Mat. Konf. Recent Advances in FR Polymers, Stamford, 2-4 czerwca 2003 r., 47. 13. T. Muraki, U. Masahiro, Polym. Deg. Stab. 2004, 84, 87. 14. N.Nassar, L.A.Utracki, M.R. Kamal, Intern. Polymer Processing 2005, 4, 423. 15. J.R. Ebdon, J.H. Barry, Polym. Deg. Stab. 2004, 83, 181. 16. F.M. Uhl, C.A.Wilkie, Polym. Deg. Stab. 2003, 81, 539. 17. X. Zheng, A. Charles, Polym. Deg. Stab. 2002, 76, 111. 18. E.Kowalska, I. Legocka, S. Gałka, M. Żubrowska, Mat. VII Konf. Modyfikacja Polimerów, wrzesień 2005, 408. XII Profesorskie Warsztaty Naukowe PRZETWÓRSTWO TWORZYW POLIMEROWYCH Toruń-Bachotek, 4 6 czerwca 2007 r. Prof.. zw.. dr hab. inż. Robert Sikora (Politechnika Lubelska) Przewodniczący Warsztatów, a także prof.. zw.. dr hab. inż. Marian Żenkiewicz (Uniwersytet Kazimierza Wielkiego, Bydgoszcz) przewodniczący Komitetu Naukowego i dr inż. Bogusław Królikowski (Instytut Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych Metalchem ) przewodniczący Komitetu Organizacyjnego, zapraszają do czynnego udziału w Warsztatach: profesorów, doktorów habilitowanych i doktorów, a także osoby z uczelni, placówek naukowych, badawczo-rozwojowych, przemysłu i jednostek związanych z przetwórstwem tworzyw polimerowych. Wystąpienia są przewidziane w formie wykładu i dyskusji w czasie 45 min. Celem naukowym Warsztatów jest tworzenie metodologicznej szkoły przetwórstwa tworzyw polimerowych, kształtowanie osobowości twórców, wskazywanie obszarów rozwoju, kierunków integracyjnych oraz aspektów ekologicznych procesów przetwórstwa tworzyw polimerowych, rozwój i metodyka rozpraw doktorskich oraz habilitacyjnych, a także wymiana poglądów na wiodące i bieżące problemy gospodarcze związane z przetwórstwem tworzyw polimerowych. Zagadnienia problemowe Warsztatów obejmować będą: Ø Podstawy przetwórstwa tworzyw polimerowych, Ø Nowe tworzywa polimerowe, napełniacze i środki pomocnicze oraz ich zastosowania, Ø Rozwój maszyn, narzędzi i oprzyrządowania technologicznego przetwórstwa, Ø Problemy teoretyczne i aplikacyjne nowych technologii wtórnego wykorzystania tworzyw, Ø Metodologię inżynierii przetwórstwa, Ø Uzupełnienie wiedzy o nowe i dotąd nieznane lub mało rozpoznane zagadnienia, Ø Jakość, efektywność i ekologiczność działań w przetwórstwie, Ø Ocenę rozpraw doktorskich i habilitacyjnych obronionych w ostatnich latach, Ø Edukację na studiach inżynierskich, magisterskich, podyplomowych i doktoranckich, oraz Ø Projekty naukowo-badawcze i inne, a także wydawnictwa naukowo-techniczne. Opłata za uczestnictwo wynosząca 800,- zł obejmuje koszty pobytu, wyżywienia, materiały konferencyjne oraz udział w imprezach towarzyszących. Wpłaty należy dokonać na konto: Bank Zachodni WBK I O/Toruń 15 1090 1506 0000 0000 5002 0189 z dopiskiem: Warsztaty profesorskie. Zgłoszenia udziału w Warsztatach należy przesyłać na adres e-mail: d.skowronska@ipts.pl lub adres: Instytut Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych Metalchem ul. M. Skłodowskiej-Curie 55, 87-100 Toruń 208 86/3(2007)