Doklady ChemistryDoklady ChemistryДоклады Российской академии наук. Химия, науки о материалах2686-95353034-5111The Russian Academy of Sciences68326810.31857/S2686953525010077AVXQWDPHYSICAL CHEMISTRYФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯResearch ArticleImpact resistance of epoxy composites of reduced flammability with organobentonite nanoparticlesУдаропрочность эпоксидных композитов пониженной горючести с наночастицами органобентонитаYevtushenkoYu. M.ЕвтушенкоЮ. М.
Russian Federation
sh.toirov@ispm.ruToirovS. Kh.ТоировС. Х.
Russian Federation
sh.toirov@ispm.ruAleksandrovA. I.АлександровА. И.
Russian Federation
sh.toirov@ispm.ruShevchenkoV. G.ШевченкоВ. Г.
Russian Federation
sh.toirov@ispm.ruN.S. Enikolopov Institute of Synthetic Polymer Materials of the Russian Academy of SciencesИнститут синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН150220255201606407062025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/2686-9535/article/view/683268

For the first time, the maximum synergistic effect of reducing the flammability of epoxy resin according to the oxygen index was established using a non-stoichiometric mixture of melamine and ammonium hydrophosphate. The synergetics of the mixture is due to the formation of heat-resistant ceramic-like structures as a result of thermal degradation of the components. In the present work, the effect of increasing the resistance up to (80 ± 10)% to impulse loads followed by rapid failure (mechanical or rheological explosion) was established for the first time for a polymer composite based on cured epoxy resin with 20% content of phosphorus-nitrogen-containing flame retardants (P,N-antipyrenes) due to the introduction of 0.5–1.5% organobentonite nanoparticles. It is also recorded that the electric current pulses arising from the ultrafast destruction of the “matrix” composite differ in frequency characteristics from the composite with the introduced nanoparticles of organobentonite. For a polymeric composite, one band of radio frequency radiation with a maximum at 2.4 MHz is fixed, and for a composite with introduced organobentonite nanoparticles, bands of radio frequency radiation with maxima at 2.4, 20.9 and 25.3 MHz. A probable mechanism of the observed effect is proposed.

Впервые установлен максимальный синергетический эффект снижения горючести эпоксидной смолы по кислородному индексу с использованием нестехиометрической смеси меламина и гидрофосфата аммония. Синергетика смеси обусловлена образованием термостойких керамоподобных структур в результате термодеструкции компонентов. В настоящей работе впервые установлен эффект увеличения стойкости до (80 ± 10)% к импульсным нагрузкам с последующим быстрым разрушением (реологический взрыв) для полимерного композита на основе отвержденной эпоксидной смолы с 20%-м содержанием фосфор-азотсодержащих антипиренов (P,N-антипиренов) за счет введения 0.5–1.5% наночастиц органобентонита. Впервые зафиксировано, что импульсы электрического тока, возникающие при сверхбыстром разрушении композита без наночастиц органобентонита, отличаются по частотным характеристикам от композита с введенными наночастицами органобентонита. Для композита без наночастиц органобентонита фиксируется одна полоса радиочастотного излучения с максимумом при 2.4 МГц, а для композита с введенными наночастицами органобентонита – полосы радиочастотного излучения с максимумами при 2.4, 20.9 и 25.3 МГц. Предложен вероятный механизм наблюдаемого эффекта.

compositepolymermechanicalactivationfrequencycurrentкомпозитполимермеханическаяактивациячастотатокМинистерство науки и высшего образования Российской ФедерацииMinistry of Science and Higher Education of the Russian Federation075-03-2024-411Zhi M., Yang X., Fan R., Yue S., Zheng L., Liu Q., He Y. // Polym. Degrad. Stab. 2022. V. 201. 109976. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2022.109976Kamalipour J., Beheshty M.H., Zohuriaan-Mehr M.J. // Iran J. Polym Sci. 2021. V. 34. P. 3–27. https://doi.org/10.22063/jipst.2021.1790Zaghioul M.M.Y., Zaghioul M.M.Y., Fuseini M. // Polym. Adv. Technol. 2023. V. 34. № 11. P. 3438–3472. https://doi.org/10.1002/pat.6144Ткачук А.И., Терехов И.В., Афанасьева Е.А. // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2020. № 3 (87). https://doi.org/10.18577/2307-6046-2020-0-3-41-48Ткачук А.И., Афанасьева Е.А. // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2020. № 4–5 (88). https://doi.org/10.18577/2307-6046-2020-0-45-13-21Bifulco A., Vargnici C.-D., Rosu L., Mustata F., Rosu D., Gaan S. // Polym. Degrad. Stab. 2022. V. 200. 109962. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2022.109962Барботько С.Л., Вольный О.С., Боченков М.М., Коробейничев О.П., Шмаков А.Г., Тужиков О.О., Буравов Б.А., Аль-Хамзави А., Тужиков О.И., Соснин Е.А., Палецкий А.А., Чернов А.А., Сагитов А.Р., Куликов И.В., Карпов Е.В., Трубачев С.А. // Химическая физика и мезоскопия. 2024. Т. 26. № 1. С. 69–84. https://doi.org/10.62669/17270227.2024.1.7Evtushenko Yu.M., Goncharuk G.P., Grigoriev Yu.A., Kuchkina I.O., Shevchenko V.G. // Inorg. Mater. Appl. Res. 2021. V. 11. № 5. P. 65–75. http://dx.doi.org/10.30791/1028-978X-2021-5-65-75Evtushenko Yu.M., Grigoriev Yu.A., Rudakova T.A., Ozerin A.N. // J. Coat. Techn. Res. 2019. V. 16. № 5. P. 1389–1398. https://doi.org/10.1007/s11998-019-00221-6Александров А.И., Александров И.А., Прокофьев А.И. // Письма в ЖЭТФ. 2013. Т. 97. № 9–10. С. 630–633. https://doi.org/10.7868/S0370274X13090105Александров А.И., Шевченко В.Г., Александров И.А. // Письма в ЖТФ. 2020. Т. 46. № 7. С. 43–47. https://doi.org/10.21883/PJTF.2020.07.49220.18119Broadband dielectric spectroscopy. Kremer F., Schonhals A. (Eds.). New York: Springer International Publishing, 2003. 739 p.Havriliak S., Negami S.A. // Polymer. 1967. V. 8. P. 161–216. https://doi.org/10.1016/0032-3861(67)90021-3Gade S., Weiss U., Peter M., Sause M. // J. Nondestr. Eval. 2014. V. 33. № 4. P. 711–723. https://doi.org/10.1007/s10921-014-0265-5Dickinson J., Jensen L., Jahan-Latibari A. // J. Mater. Sci. 1984. V. 19. № 5. P. 1510–1516. https://doi.org/10.1007/BF00563046