Наведення методів визначення властивостей вогнезахисних речовин, вивчення їх рецептур та шляхів зниження горючості. Виявлення впливу модифікувальних добавок на горючість і вогнезахисну ефективність епоксидних полімерів. Розробка технічної документації.
При низкой оригинальности работы "Підвищення ефективності вогнезахисних складів, що спучуються, на основі епоксиполімерів", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Таким чином підвищення ефективності ВЗР, що спучуються, на основі епоксиполімерів за рахунок введення до їх складу модифікувальних добавок, які забезпечують зниження їх горючості та необхідну атмосферостійкість, антикорозійні властивості, механічну та адгезійну міцність, є актуальною науково-технічною задачею. Для досягнення поставленої мети було визначено і вирішено такі задачі: провести аналіз застосування ВЗР, що спучуються, методів визначення їх вогнезахисних властивостей, виявити шляхи зниження їх горючості та підвищення вогнезахисної ефективності; встановити закономірності, що дозволяють спрямовано регулювати властивості ВЗР, що спучуються, і визначити їх рецептур зі зниженою горючістю та покращеними показниками вогнезахисної ефективності; удосконалити експериментально-розрахунковий метод оцінки і визначити теплофізичні характеристики та вогнезахисну ефективність ВЗР, що спучуються, на основі епоксидних полімерів за цим методом; Для досягнення мети та вирішення поставлених завдань використовували: методи ІЧ-спектроскопії для дослідження властивостей застосовуваних модифікувальних добавок, методи термічного аналізу ДТА, ТГ, стандартні методи оцінки показників горючості, пожежної небезпечності та вогнезахисної ефективності, експлуатаційних властивостей епоксидних складів, експериментальні дослідження процесів теплообміну у вогнезахисних покривах, методи рішення зворотньої задачі теплопровідності.У результаті аналізу механізмів утворення коксових продуктів згоряння було встановлено, що основними факторами коксоутворення є структура та властивості полімеру та добавок, які обумовлюють механізм термічного розкладання при горінні та шляхи перетворення продуктів термічної та термоокислювальної деструкції. Для зниження горючості, а також підвищення виходу коксового залишку, використовували дисперсні мінеральні добавки, які відрізнялися хімічною природою, кількісним співвідношенням і формою частинок: амофос і окиснені графіти промислових марок. Для порівняльної оцінки вогнезахисної ефективності розроблених композицій було створено експериментальну установку за методикою ВНДІПО, що дозволяє визначити ефективність ВЗР, що спучують, на малогабаритних зразках. Наведені результати досліджень хімічних поверхневих властивостей добавок, їх вплив на параметри процесу термоокислювальної деструкції, величину кисневого індексу і такі показники вогнезахисних властивостей ВЗР, як кратність спучування та міцність карбонізованого шару, що утворюється, а також на експлуатаційні властивості епоксидних полімерів. Сумарний екзотермічний ефект процесу в інтервалі від 320 до 700 ОС знижується в 1,7 рази, швидкість втрати маси збільшується в 1,3 рази, а ефективна енергія активації процесу збільшується в 1,6 разів порівняно з вихідним полімером.У роботі отримані науково обґрунтовані результати, що в сукупності теоретичних та експериментальних досліджень дозволило вирішити важливе науково-технічне завдання підвищення вогнезахисної ефективності епоксиполімерів шляхом введення до їх рецептури модифікувальних добавок, які забезпечують зниження їх горючості та необхідну атмосферостійкість, антикорозійні властивості, механічну та адгезійну міцність. Вперше встановлено, що додавання до епоксидного полімеру моноамонійфосфату та графіту, інтеркалірованого сірчаною кислотою, призводить до збільшення у процесі термоокислювального перетворення температури початку процесу окиснення продуктів деструкції на 80ОС, зниженню екзотермічного ефекту реакції у 1,8 разів, що сприяє збільшенню виходу коксового залишку за 800ОС до 28%. Вперше виявлено синергетичний ефект збільшення вогнезахисних властивостей ВЗР, що спучуються, на основі епоксидних полімерів з добавками інтеркалірованого графіту, що досягається за рахунок утворення у процесі термоокислювальної деструкції упорядкованого, стійкого до окиснення і міцного (у 4-7 разів більше, ніж у складу з вихідним графітом) пінококсу. Визначено раціональний вміст добавок, що дозволяє отримати ВЗР, що спучується, зі зниженим рівнем горючості і поліпшеними показниками вогнезахисної ефективності Теплостійкість розробленої ВЗР, що спучується, збільшується на 20ОС, а також зберігаються висока адгезійна міцність до Ст.3 (8,7 МПА) та показники водостійкості (dm=4%), стійкості до лугів (dm=4%) і кислот (dm=4%).
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
У роботі отримані науково обґрунтовані результати, що в сукупності теоретичних та експериментальних досліджень дозволило вирішити важливе науково-технічне завдання підвищення вогнезахисної ефективності епоксиполімерів шляхом введення до їх рецептури модифікувальних добавок, які забезпечують зниження їх горючості та необхідну атмосферостійкість, антикорозійні властивості, механічну та адгезійну міцність. При цьому: 1. Вперше встановлено, що додавання до епоксидного полімеру моноамонійфосфату та графіту, інтеркалірованого сірчаною кислотою, призводить до збільшення у процесі термоокислювального перетворення температури початку процесу окиснення продуктів деструкції на 80ОС, зниженню екзотермічного ефекту реакції у 1,8 разів, що сприяє збільшенню виходу коксового залишку за 800ОС до 28%.
2. Вперше виявлено синергетичний ефект збільшення вогнезахисних властивостей ВЗР, що спучуються, на основі епоксидних полімерів з добавками інтеркалірованого графіту, що досягається за рахунок утворення у процесі термоокислювальної деструкції упорядкованого, стійкого до окиснення і міцного (у 4-7 разів більше, ніж у складу з вихідним графітом) пінококсу. Це пояснено посиленням ролі кислотно-каталітичних реакцій у процесах карбонізації в результаті деінтеркаляції сірчаної кислоти.
3. Встановлено закономірності, що дозволяють спрямовано регулювати властивості ВЗР. Визначено раціональний вміст добавок, що дозволяє отримати ВЗР, що спучується, зі зниженим рівнем горючості і поліпшеними показниками вогнезахисної ефективності Теплостійкість розробленої ВЗР, що спучується, збільшується на 20ОС, а також зберігаються висока адгезійна міцність до Ст.3 (8,7 МПА) та показники водостійкості (dm=4%), стійкості до лугів (dm=4%) і кислот (dm=4%).
4. Удосконалено експериментально-розрахунковий метод оцінки теплозахисних властивостей ВЗР, що дозволяє за рахунок експериментальних досліджень з використанням малогабаритного зразка та рішення зворотньої задачі теплопровідності визначити їх вогнезахисну ефективність та теплофізичні характеристики без проведення натурних випробувань у вогневих печах.
5. Визначено, що вогнезахисна ефективність розробленої ВЗР на основі епоксидного полімеру, що спучується, в 1,2-2 рази більше, ніж у сертифікованих аналогічних зразків. За удосконаленим методом визначено теплофізичні характеристики (коефіцієнт теплопровідності та питомої теплоємності) ВЗР, що спучуються, на основі епоксидних полімерів. Встановлено, що теплофізичні характеристики розробленого ВЗР знаходяться на рівні показників сертифікованих аналогічних зразків .
6. Розроблено технічну документацію на розроблену ВЗР, що спучується (технологічна інструкція та технічні умови), випущено її дослідну партію на ТОВ «ВІА-Телос» та ТОВ «АКВАТЕХ» та проведено випробування, які підтвердили переваги порівняно з сертифікованими аналогічними ВЗР. Результати роботи також впроваджено в навчальний процес ХДТУБА під час викладання теми «Пожежна небезпека полімерних будівельних матеріалів» у відповідності до робочої програми з дисциплін «Полімери в будівництві» та «Полімери в реставрації».
Список литературы
Влияние дисперсных минеральных наполнителей на величину кислородного индекса и процессы термоокислительной деструкции эпоксиполимеров / Р.А. Яковлева, Ю.В.Попов, В.А. Андронов, А.М. Безуглый // Проблемы пожарной безопасности. - Харьков: АГЗУ, 2005. - №17. - С. 204-209.
Яковлева Р.А. Влияние добавок на процессы термоокислительной деструкции наполненных эпоксиполимеров /Р.А. Яковлева, А.Н. Григоренко, А.М. Безуглый // Вісник КНУТД. Зб. наук. праць. - Київ, 2005. - Вип. 5, Т.2. - С. 192 - 196.
Яковлева Р.А. Экологизация применения огнебиозащитных полимерных материалов / Р.А. Яковлева, Н.В. Дмитриева, А.М. Безуглый // Проблемы пожарной безопасности. - Харьков: АГЗУ.-2006.-№20.-С. 290.
Яковлева Р.А. Тенденции создания огнезащитных вспучивающихся материалов для металлических конструкций / Р.А. Яковлева, С.Л. Фомин, А.М. Безуглый // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, 2007. - № 38. - С. 167-169.
Яковлева Р.А. Повышение огнезащитной эффективности вспучивающихся эпоксидных покрытий для металлических строительных конструкций / Р.А. Яковлева, Ю.В. Попов, А.М. Безуглый // Проблемы пожарной безопасности. - Харьков: УГЗУ, 2007. - №22. - С. 209-214.
Влияние фосфорсодержащих антипиренов на горючесть и процессы коксообразования огнезащитных эпоксидных композиций / Р.А. Яковлева, Ю.В. Попов, А.М. Безуглый, Е.Ю. Шевцова // Проблемы пожарной безопасности. - Харьков: УГЗУ, 2008. - №23. - С. 230-236.
Новые огнезащитные покрытия по металлу и идентификация их теплофизических свойств / Р.А. Яковлева, С.Л. Фомин, Н.А. Сафонов, А.М. Безуглый // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, 2008. - № 48. - С. 250-268.
Повышение огнестойкости древесины с помощью эпоксидных композиций пониженной горючести / Р.А. Яковлева, Ю.В. Попов, А.М. Безуглый, В.М. Жартовский, Ю.В. Цапко, В.З. Барсуков, В.Г. Хоменко // Сборник научных трудов ВНИИПО МЧС России. - Москва, 2008. - Т.1. - С. 58-60.
Яковлева Р.А. Тенденции создания огнезащитных вспучивающихся материалов для металлических конструкций / Р.А. Яковлева, О.М. Безуглий // Ресурс і безпека експлуатації конструкцій, будівель і споруд: ІІІ міжнародна наукова конференція: тези доповідей. - Харків, 2007. - 317 с.
Токсикометрия в комплексной оценке пожарной опасности огнебиозащитных эпоксиполимеров / Р.А.Яковлева, Н.В. Саенко, А.М. Безуглый, О.Ю. Журавлев // Теория и практика производства изделий из композиционных материалов и новых металлических сплавов: 5-я Московская Международная конференція: материалы докладов. - Москва, 2007. - 456 с.
Токсикометрия в комплексной оценке пожарной опасности огнебиозащитных эпоксиполимеров / Р.А. Яковлева, Н.В. Дмитриева, Ю.В. Попов, В.А. Юрченко, В.М. Жартовский, В.А. Андронов, А.М. Григоренко, А.М. Безуглый // Теория и практика производства изделий из композиционных материалов и новых металлических сплавов: 4-я Московская Международная конференція: материалы докладов. - Москва, 2005. - 534 с.
Яковлева Р.А. Имитационное моделирование температурных полей в конструкциях, покрытых полимерными матеріалами / Р.А. Яковлева, Л.П. Шевченко, А.М. Безуглый//МОК-46: міжнародний семінар з моделювання і оптимізації композитів: матеріали.-Одеса: Астропринт, 2007.-С.42.
Эпоксидные композиции для обеспечения огнебиоатмосферостойкости древесины / Р.А. Яковлева, Н.В. Дмитриева, В.М. Жартовский, В.А. Андронов, А.М. Безуглый // Живучесть корабля и безопасность на море: ІІІ международная научно-техническая конференция: тезисы докладов. - Севастополь: СВМИ им. П.С. Нахимова, 2005. - С. 24-27.
Безуглий О.М. Вдосконалення методів визначення вогнезахисної здатності полімерних покриттів / О.М. Безуглий // Актуальні проблеми наглядово-профілактичної діяльності МНС України: науково-технічна конференція: тези доповідей. - Харків, УЦЗУ, 2006. - 145 с.
Безуглий О.М. Підвищення ефективності вогнезахисних складів, що спучуються, на основі епоксиполімерів. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.02 - пожежна безпека. - Університет цивільного захисту України. Харків, 2008.
Дисертаційна робота присвячена розробці вогнезахисних речовин, що спучуються, на основі епоксиполімерів. Поставлена задача вирішена шляхом спільного введення до складу епоксиполімеру різних дисперсних мінеральних добавок.
Відповідно до попередніх теоретичних й експериментальних досліджень, встановлено, що для зниження горючості епоксиполимерів і підвищення коксовиділення при горінні найбільш ефективне введення до складу амофосу й різних графітів. Установлено, що зі збільшенням вмісту в складі амофосу, істотно зростають кисневий індекс і коефіцієнт спучування, однак міцність спученого шару є низкою. Введення в склад інтеркалованих графітів приводить до істотного збільшення міцності пінококсу, однак при цьому зменшується коефіцієнт спучування.
Отримано епоксиполімерний вогнезахисну речовину, що спучується, яка має кисневий індекс КІ = 29 %, коефіцієнт димоутворення при горінні Dm = 520 м2/кг та високі експлуатаційні характеристики.
Удосконалено метод оцінки теплофізичних характеристик спучуючих вогнезахисних складів, заснований на вирішенні зворотних задач теплопровідності. Коефіцієнт теплопровідності та обємної теплоємності, визначені за цим методом, можуть бути порівняні із такими показниками сертифікованих вогнезахисних складів.
Розроблено технологічну інструкцію й технічні умови на його виготовлення й застосування.
Безуглый А.М. Повышение эффективности вспучивающихся огнезащитных составов на основе эпоксиполимеров. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук за специальностью 21.06.02 - пожарная безопасность. - Университет гражданской защиты Украины. Харьков, 2008.
Диссертационная работа посвящена разработке вспучивающихся огнезащитных составов на основе эпоксидных полимеров пониженной горючести. Поставленная задача решена путем совместного введения в состав различных дисперсных минеральных наполнителей.
На основании литературных источников установлено, что для защиты строительных конструкций наиболее эффективно использовать вспучивающиеся огнезащитные составы на полимерной основе. Исходя из совокупности технологических, адгезионно-прочностных и защитных свойств, наиболее приемлемо использовать составы на основе эпоксидных олигомеров, наполненные различными добавками, повышающими коксообразование эпоксиполимера.
Согласно предварительным теоретическим и экспериментальным исследованиям, установлено, что для снижения горючести эпоксиполимеров и повышения коксовыделения при горении наиболее эффективно введение в их состав аммофоса и различных графитов.
Установлено, что с увеличением содержания в составе аммофоса, существенно возрастают кислородный индекс и коэффициент вспучивания, однако прочность вспученного покрытия является низкой. Введение в состав различных графитов практически не влияет на величину кислородного индекса, коэффициент вспучивания и прочность кокса, однако использование в качестве добавки интеркалированных графитов приводит к существенному увеличению прочности кокса. При этом значительно уменьшается коэффициент вспучивания.
Определены математические зависимости изменения горючести и огнезащитных характеристик эпоксиполимеров от состава.
В результате получен вспучивающийся огнезащитный состав, для которого проведены испытания пожарной опасности и эксплуатационных свойств. Установлено, что разработанный состав имеет пониженную горючесть (КИ = 29%) и пожарную опасность (Dm = 520 м2/кг), высокие эксплуатационные характеристики. При нанесении на сталь обеспечивает огнезащитную эффективность в 1,2 раза больше, чем существующие огнезащитные покрытия для металлов.
Усовершенствован метод оценки теплофизических характеристик вспучивающихся огнезащитных составов для металлических и бетонных конструкций, основанный на решении обратных задач теплопроводности. Используя этот метод, определены теплофизические характеристики вспучивающихся составов. Установлено, что коэффициенты теплопроводности и теплоемкости разработанного состава сопоставимы с таковыми для сертифицированных огнезащитных покрытий.
Разработана технологическая инструкция и технические условия на изготовление и применение вспучивающегося огнезащитного состава.
Bezuglii A.M. Increasing of efficiency of upwarping fire-resistant epoxy compositions. - Manuscript. The dissertation on competition a scientific degree of Cand.Tech.Sci. on a speciality 21.06.02 - fire safety. - University of Civil Defence of Ukraine. Kharkov, 2008
Dissertation work is devoted development of upwarpings epoxy compositions with the lowered combustibility and enhanceable fireproof efficiency for fire-prevention defence of steel constructions. The task is decided by introduction in the composition different dispersible mineral fillers.
In obedience to preliminary theoretical and experimental researches, it is set that for the decline of combustibility of epoxypolymers and increases of coke farmation at burning introduction in the complement of composition of ammophos and different graphites is most effective.
It is set that with the increase of maintenance in composition of ammophos, an oxygen index and coefficient of bursting expansion increase substantially, however much durability of expanded coverage is low. However much the use as addition of intercalated graphites results in the substantial increase of durability of coke, however the coefficient of bursting expansion diminishes considerably.
Epoksipolimer of the lowered combustibility and enhanceable fireproof efficiency is gained as a result. It is set that developed epoxypolymer has an oxygen index of 29 %, coefficient of smoking at burning of Dm = 520 m2/kg, insignificantly reduces firmness to the aggressive environments and adhesion. Fireproof efficiency on steel is more than in 1,2 times higher that existent fireproof coverages for metals.
