Підвищення ефективності протипожежного захисту деревини з використанням епоксидних композицій зі зниженим димоутворенням - Автореферат

Завдяки такій обробці деревина переводиться у важкозаймистий стан, однак при цьому деякі засоби вогнезахисту підвищують димоутворюючу здатність продуктів горіння. Перспективним напрямком досліджень є здійснення протипожежного захисту деревини за допомогою епоксидних композицій, модифікованих мінеральними дисперсними наповнювачами, антипіренами та добавками, які зменшують димоутворення, а також визначення закономірностей, що дозволять регулювати горючість та димоутворюючу здатність, технологічні та експлуатаційних властивості епоксиполімерів. На даний момент недостатньо вивчені залежності показників горючості та димоутворюючої здатності епоксиполімерів від природи добавок, що сповільнюють горіння та зменшують димовиділення, їхній вплив на технологічні й експлуатаційні властивості композицій. · дослідження впливу мінеральних наповнювачів, антипіренів і добавок, що знижують димоутворення, на горючість і димоутворюючу здатність епоксиполімерів; · визначення раціонального вмісту наповнювачів та добавок, що знижують димоутворення, в епоксиполімерах зі зниженими горючістю та димоутворюючою здатністю;У результаті аналізу механізмів димоутворення при горінні й тлінні полімерних матеріалів було встановлено, що основним чинником димоутворення є структура полімеру, яка визначає характер та механізм термічного розкладання при горінні та шляхи перетворення продуктів термічної та термоокиснювальної деструкції. На основі літературних джерел визначено методи зниження горючості та димоутворюючої здатності епоксидних полімерних матеріалів. У другому розділі обґрунтовано вибір матеріалів та методів досліджень; обґрунтовано необхідність отримання закономірностей спрямованого регулювання горючості наповнених епоксиполімерів при зміні кількості антипірену та наповнювача, а також горючості та димоутворюючої здатності в залежності від вмісту добавок, що знижують димоутворення. У результаті теоретичного аналізу механізмів димоутворення полімерів при горінні показано, що найкращими методами зниження димоутворюючої здатності епоксидних полімерних матеріалів є методи, спрямовані на збільшення виходу коксового залишку й окиснення продуктів деструкції, що досягається застосуванням стимуляторів коксоутворення або їхніх сумішей з агентами, що спінюють, а також регуляторами структури полімерної матриці та пінококсу. На композиції ЕКПГ проведені дослідження впливу добавок, що знижують димоутворення, на горючість та димоутворюючу здатність (при тлінні) епоксиполімерів.У роботі отримані науково обґрунтовані результати, що в сукупності на підставі теоретичних і експериментальних досліджень дозволяють вирішити важливу науково-практичну задачу розробки епоксидних композицій зниженої горючості та димоутворюючої здатності для підвищення ефективності протипожежного захисту деревини. Показано, що зі збільшенням основності оксидів збільшується стійкість до термічної деструкції епоксиполімеру, підвищується швидкість розкладання й зменшується вихід карбонізованого залишку. При термоокиснювальній деструкції спостерігається зворотна залежність, тобто зі збільшенням основності оксидів знижується енергія активації й швидкість розкладання епоксиполімеру. Встановлено, що визначальний вплив на зниження димоутворення й горючість епоксиполімерів мають поверхні кислотно-основні властивості оксидів перехідних металів і їх здатність до нейтралізації кислих продуктів деструкції. Установлено, що найбільш ефективною добавкою для зниження димоутворення серед оксидів металів є оксид міді (II), який дозволяє знизити на 20 - 25 % коефіцієнт димоутворення, підвищити на 40°С температуру самозаймання, збільшити більш ніж в 2,5 рази величину коксового залишку при деструкції в інертному середовищі у порівнянні з іншими добавками, забезпечити високу швидкість вигоряння нелетючих продуктів деструкції з утворенням максимальної концентрації негорючих газоподібних продуктів.

2. Основний зміст роботи

У роботі отримані науково обґрунтовані результати, що в сукупності на підставі теоретичних і експериментальних досліджень дозволяють вирішити важливу науково-практичну задачу розробки епоксидних композицій зниженої горючості та димоутворюючої здатності для підвищення ефективності протипожежного захисту деревини.

1. У дисертації представлене теоретичне узагальнення механізмів димоутворення при горінні полімерів і нове рішення науково-практичної задачі підвищення пожежної безпеки деревини завдяки використанню епоксидних композицій зі зниженою димоутворюючою здатністю, модифікованих фосфоразотовмісними добавками в поєднанні з оксидами перехідних металів.

2. Показано, що зі збільшенням основності оксидів збільшується стійкість до термічної деструкції епоксиполімеру, підвищується швидкість розкладання й зменшується вихід карбонізованого залишку. При термоокиснювальній деструкції спостерігається зворотна залежність, тобто зі збільшенням основності оксидів знижується енергія активації й швидкість розкладання епоксиполімеру.

3. Встановлено, що визначальний вплив на зниження димоутворення й горючість епоксиполімерів мають поверхні кислотно-основні властивості оксидів перехідних металів і їх здатність до нейтралізації кислих продуктів деструкції. Ефективність оксидів металів зростає зі зменшенням їх основності й розташовується в ряд: ZNO < CUO < V2O5.

4. Встановлено, що підвищення вогнезахисних властивостей епоксиполімерів повязане з підвищенням температури їх самозаймання і залежить від властивостей добавок оксидів металів, що застосовуються для зниження димоутворення. За ефективністю використовувані оксиди металів можна розташувати в послідовності: ZNO < V2O5 < CUO, що співпадає зі збільшенням концентрації негорючих газів при термодеструкції. Ефективність зниження димоутворення й горючості епоксиполімерів у присутності оксидів металів зростає зі зменшенням основності оксидів.

5. Установлено, що найбільш ефективною добавкою для зниження димоутворення серед оксидів металів є оксид міді (II), який дозволяє знизити на 20 - 25 % коефіцієнт димоутворення, підвищити на 40°С температуру самозаймання, збільшити більш ніж в 2,5 рази величину коксового залишку при деструкції в інертному середовищі у порівнянні з іншими добавками, забезпечити високу швидкість вигоряння нелетючих продуктів деструкції з утворенням максимальної концентрації негорючих газоподібних продуктів.

6. Показано, що спільне застосування як наповнювачі амофосу, активованої базальтової луски й добавки оксиду міді (II) дозволяє одержати “самозгасаючу” епоксидну композицію (КІ = 29 %) зі зменшеним до 25 % коефіцієнтом димоутворенням. Це дозволяє зменшити індекс потенційної небезпеки в 1,4-3,6 рази при горінні й 1,1-3,4 - при тлінні в порівнянні з ненаповненою, бромовмісною і фосфоразотовмісною композиціями.

7. Визначено пожежну небезпеку епоксиполімерів за стандартами для електротехнічних виробів і встановлено, що використання розробленої епоксидної композиції ЕКПДГ, у порівнянні з ненаповненою композицією дозволяє знизити час самостійного горіння зразка до 4,1 секунди при випробуванні голчастим полумям і перевести матеріал із групи ПГ-3-75 у групу ПВ-0 при випробуванні пальником Бунзена.

8. Установлено, що епоксидна композиція зі зниженим димоутворенням при її нанесенні забезпечує І групу вогнезахисної ефективності для деревини із втратою маси зразка 2,21 %. Розроблено проект технічних умов (№ ТУ У02071174.034-2006) та технологічну інструкцію на виготовлення й застосування ЕКПДГ. Результати роботи впроваджені ТОВ “РОСТА” (м.Харків) у якості вогнезахисного покриття для деревини, що дозволило знизити пожежну небезпеку обєктів підприємства, та в навчальний процес Університету цивільного захисту України.

1. Яковлєва Р.А., Попов Ю.В., Григоренко О.М. Основні шляхи зниження горючості та димоутворюючої здатності епоксидних полімерів // Проблемы пожарной безопасности: Сб. науч. трудов АГЗ Украины. - Харьков: Фолио, 2005. - Вып. 17. - С. 209-214.

2. Яковлєва Р.А., Попов Ю.В., Новак С.В., Довбиш О.В., Григоренко О.М. Вплив добавок на процеси термоокиснювальної деструкції та димоутворюючу здатність епоксиполімерів // Проблемы пожарной безопасности: Сб. науч. трудов АГЗ Украины. - Харьков: Фолио, 2005. - Вып. 18. - С. 202-206.

3. Яковлєва Р.А., Попов Ю.В., Корнієнко Р.В., Григоренко О.М. Визначення димоутворюючої здатності будівельних матеріалів // Проблемы пожарной безопасности: Сб. науч. трудов АГЗ Украины. - Харьков: Фолио, 2005. - Вып. 19. - С. 193-197.

4. Яковлева Р.А., Григоренко А.Н., Безуглый А.М. Влияние добавок на процессы термоокислительной деструкции наполненных эпоксиполимеров // Вісник КНУТД. Зб. наук. праць. - Київ, 2005. - Вип. 5 (25). Т.2. - С. 192 - 196.

5. Яковлєва Р.А., Григоренко О.М., Довбиш А.В. Пожежна небезпека епоксидних матеріалів, що містять оксиди перехідних металів // Проблемы пожарной безопасности: Сб. науч. трудов УГЗ Украины. - Харьков: УГЗУ, 2006. - Вып. 20. - С. 266-271.

6. Григоренко О.М., Дмітрієва Н.В., Шевцова К.Ю., Абрамова О.А. Вплив добавок на димоутворюючу здатність епоксиполімерів зниженої горючості // Тези доповідей ІІ Міжнародної наук.-техн. конф. студентів і аспірантів та молодих вчених “Хімія і сучасні технології”. - Дніпропетровськ, 2005. - С. 119.

7. Яковлева Р.А., Григоренко А.Н., Абрамова Е.А., Шевцова Е.Ю. Влияние природы минеральных наполнителей на величину кислородного индекса эпоксиполимеров // “Розвиток наукових досліджень-2005”: Матеріали Міжнародної наук.-практ. конф. - Полтава: “ІНТЕРГРАФІКА”, 2005. - Т.8. - С. 150-151.

8. Яковлева Р.А., Попов Ю.В., Григоренко А.Н. Основные пути снижения дымообразующей способности полимерных строительных материалов // Живучесть корабля и безопасность на море: Тезисы докладов III международной научн.-техн. конф. - Севастополь: СВМИ им П.С. Нахимова, 2005. - С. 27-30.

9. Яковлева Р.А., Попов Ю.В., Харченко И.А., Довбыш А.В., Олейник В.В., Григоренко А.Н. Методы снижения дымообразующей способности эпоксиполимеров пониженной горючести // Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация: Сборник тезисов докладов III Международной науч.-практ. конф. - Минск, 2005. - Т.3. - С. 332-333.

10. Яковлева Р.А., Попов Ю.В., Семкив О.М., Олейник В.В., Григоренко А.Н., Харченко И.А., Новак С.В., Довбыш А.В. Методы снижения дымообразующей способности эпоксиполимеров пониженной горючести // Пожежна безпека та аварійно-рятувальна справа: стан проблеми і перспективи: Матеріали VII Всеукраїнської науково-практичної конференції рятувальників (Пожежна безпека-2005).-Київ, 2005.-С. 365-367.

11. Яковлева Р.А., Дмитриева Н.В., Попов Ю.В., Григоренко А.Н., Андронов В.А. Регулирования свойств многофункциональных эпоксиполимеров // Моделирование и оптимизация в материаловедении: Материалы к 44-му международному семинару по моделировании и оптимизации композитов. - Одесса: “Астропринт”, 2005. - С.48.

12. Григоренко О.М., Левенцов П.О., Журавльов О.Ю. Димоутворююча здатність полімерних композиційних матеріалів // Тези доповідей І Всеукраїнської науково-практичної конференції з хімії та хімічної технології студентів, аспірантів та молодих вчених. - Київ, 2006. - С. 70.

13. Яковлева Р.А., Попов Ю.В., Семкив О.М., Олейник В.В., Григоренко А.Н., Харченко И.А., Новак С.В., Довбыш А.В. Методы снижения дымообразующей способности эпоксиполимеров пониженной горючести // Пожарная безопасность многофункциональных и высотных зданий и сооружений: Материалы ХІХ науч.-практ. конф.- Москва, 2005. - Ч.I. - С. 169-171.

14. Григоренко А.Н. Токсикологическая опасность эпоксиполимеров пониженной горючести и дымообразующей способности // Актуальні проблеми пожежної профілактики: Матеріали наук.-практ. конф. - Харків: АЦЗ України, 2006. - С. 31-32.

15. Григоренко О.М., Левенцов П.О., Журавльов О.Ю. Дослідження димоутворення на стадії створення нових полімерних матеріалів // Природничі науки та їх застосування в діяльності служби цивільного захисту: Матеріали міжнародної наук.-практ. конф. - Черкаси: ЧІПБ ім. Героїв Чорнобиля, 2006. - С. 42-43.

Размещено на .ru