Диссертация (1141562), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Модификацияполититаната калия γ-аминопропилтриэтоксисиланом марки АГМ-9 повышаетудельную поверхность наполнителя с 8,3 до 22,8 м2/г и равномерностьраспределения его в эпоксидной матрице. Это способствует повышению физикомеханических показателей композитов и стойкости их к действию агрессивныхсред [72]. Тонкодисперсный базальт (<140 мкм) в количестве 4,17% ускоряетпроцесс отверждения эпоксидных смол, повышает степень отверждения и физикомеханические свойства композитов [47, 116]. Весьма перспективно и применениенаноструктурированного микропровода в качестве минеральной фибры дляповышения прочности и модуля упругости при растяжении эпоксидныхкомпозитов. Вопросы усиления эпоксидных полимеров детально рассмотрены вмонографии В.Г.
Хозина [135].Наряду с рассмотренными выше методами модификации эпоксидныхполимеров широкое использование получили и физические методы модификациипутем обработки полимеров в магнитном поле или отверждение эпоксидныхкомпозиций под действием ультрафиолетового облучения [84, 88]. В результатеэтого получается однородность полимерной смеси и повышается прочность ПКМ[84].57Таким образом, оптимальное совместное использование минеральныхнаполнителей, аминных отвердителей и синтетических каучуков приводит кполучению эпоксидных ПКМ с высокими эксплуатационными свойствами. Однакорассмотренные выше методы модификации эпоксидных композитов не снижаютих пожарную опасность. Это ограничивает применение эпоксидных ПКМ встроительной индустрии.1.5.Методы снижения пожарной опасности эпоксидных композиционныхматериаловОсновным классификатором пожарной опасности строительных материаловявляется горючесть.
Кроме того, не менее важными свойствами строительныхматериалов являются воспламеняемость, скорость распространения пламени наповерхности, а также токсичность и уровень задымления при горении. Согласнонормативным документам материалы подразделяют на два вида: горючие (класс Г)и негорючие (класс НГ). При этом класс материалов НГ не предполагает полногоотсутствия изменения их характеристик при горении.
Согласно существующимметодикам, если прирост температуры при горении составляет не более 50⁰С,общая потеря массы не превышает 50% и отсутствует устойчивое горениематериала более 10 с, такие материалы можно отнести к классу негорючие.Практически все полимерные строительные материалы относятся к горючимматериалам. При этом согласно Федеральному закону Российской Федерации от 22июля 2008 г № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарнойбезопасности», горючие материалы подразделяются на 4 группы – слабогорючие(Г1), умеренногорючие (Г2), нормальногорючие (Г3), сильногорючие (Г4).Создание умеренно- и слабогорючих ПКМ может быть достигнуто врезультате активного физического и химического воздействия на отдельные стадиигорения материалов [6, 14, 27, 52, 55].
К физическим методам воздействия на ПКМотносят:58снижение потока тепла от пламени за счет создания защитных слоев,например, образующего кокса;снижение температуры пламени в результате повышения физическогооттока тепла в окружающую среду (потери тепла на разложение композитов игазификацию продуктов их пиролиза, унос тепла расплавом полимера);изменение теплового баланса пламени за счет увеличения различногорода теплопотерь;срыв пламени потоком газа.К химическим методам снижения горючести относят:введение замедлителей горения и составов в полимерные материалы и ихравномерное распределение в объеме материала, с целью изменения кинетикигорения в зоне пиролиза и поверхностной зоне, а также диффузии продуктов ихпревращений на поверхности материалов;образование негорючих газов, ингибирующих содержание горючихкомпонентов в газовой смеси [6, 14, 27, 53, 70, 128, 148];эндотермическое разложение самих веществ, замедляющих горение.Химические меры воздействия характеризуются показателями скоростейреакций тепло- и массопереноса вещества.
Установить вклад каждого из факторовв суммарный эффект ингибирования горения ПКМ является многоступенчатойзадачей и определяет эффективность применяемого метода снижения горючестикомпозитов.Создание пожаробезопасных ПКМ достигается [6, 14, 27, 53, 55, 70, 128, 131]:введением полимеров с низким содержанием органической части,способных к коксованию в процессе пиролиза;химической модификацией исходных олигомеров путем введения в ихмолекулы фрагментов, содержащих атомы брома, хлора, фосфора, бора, азота илигруппы атомов;введение в состав полимеров добавок, способствующих снижениюгорючести(гидроксидовметалловилигидратсодержащихнаполнителей,разнообразных антипиренов, дымоподавителей и других целевых добавок).59Наполнители широко используют для получения ПКМ с заданнымиэксплуатационными характеристиками и снижения их стоимости [18, 35, 50, 55, 64,69, 85, 127].
Влияние наполнителей на кинетику отверждения эпоксидной смолымарки ЭД-20 детально рассмотрено в работе [132]. В настоящее время все чащеприменяются наполнители широко спектра действия: улучшающие физикомеханические характеристики, тепло- и светопроводность, технологические иэксплуатационные свойства и в тоже время снижающие пожарную опасностькомпозиций.Минеральные наполнители снижают относительное содержание горючихкомпонентов в ПКМ за счет изменения надструктуры и свойств межфазного слоя,влияют на кинетику горения, за счет изменения теплофизические свойствакомпозитовиусловийраспространеннымиитеплодешевымиимассообменанаполнителямипригорении.являютсяНаиболеенаполнители,разлагающиеся в условиях горения с интеснивным выделением связной воды и СО2(гидроксиды, карбонаты и гидрокарбонаты металлов) [120, 121].
Дополнительноевведение в эпоксидные композиции двух и более веществ, препятствующихгорению, приводят к синергитическому эффекту при создании пожаробезопасныхполимерных композиций. [96]. Термический анализ эффективности различныхнаполнителей в эпоксидных композитах приведен в работе [9], а особенностиповедения наполненных полиэпоксидов в процессе их пиролиза и горениярассмотрены в работе [73].В качестве гидрофильного наполнителя, снижающего горючесть эпоксидныхкомпозитов, предложено использовать 15-20% гранул сшитого полиакриламида,набухающих в воде и водных растворах с образованием полимерного геля [43-45].Дляповышенияэффективностигранулсшитогополиакриламидаихмодифицируют 20%-ным водным раствором фосфорборсодержащего олигомера.
Впроцессе горения композитов фосфорборсодержащий олигомер способствуетпротеканию реакций циклизации, конденсации и карбонизации продуктовдеструкции эпоксидного полимера и образованию карбонизованного остатка,60который препятствует дальнейшему горению и распространению пламени поповерхности композитов [45].В настоящий момент наиболее распространенным методом снижениягорючести является применение инертных антипиренов, или так называемыхантипиренов аддитивного типа. Они могут вводиться как на стадии производства,так и на стадиях переработки, однако их применение оказывает непосредственноевлияние на физико-механические свойства полимерных материалов, вследствиичегоихпотреблениепостоянносокращается.Креакционноспособнымантипиренам относятся соединения, содержащие, наряду с пламегасящимиатомами хлора, брома, бора, фосфора или азота, функциональные группы,способные к реакциям полиприсоединения, полимеризации и поликонденсации.Реакционные антипирены применяют также в качестве модификаторов илисшивающих агентов исходных олигомеров.Деление антпиренов на группы является весьма условным и зависит отконкретных условий применения полимерных композитов, а выбор наиболееподходящего вещества зависит от многих факторов, в том числе экономическойцелесообразности и эксплуатационным требованиям, предъявляемым к конечномупродукту.Внастоящеемногофункциональноговремядействия,возрастаетинтересвыполняющихкантипиренамодновременнорольпластификаторов, отвердителей или структурообразователей материалов.Классификация антипиренов по механизму их действия в конденсированнойи в газовой фазах является также условной.
В процессе горения ПКМпламегасящий элемент переходит в газовую фазу. В то же время химическаяприрода окислителя оказывает значительное воздействие на характеристикигорючести полимеров. [131].Исследования механизмов замедления процесса горения показывают, чтоснижение горючести происходит за счет химического взаимодействия с атомамиводорода, кислорода и другими активными радикалами, а также за счет изменениятеплового баланса процесса горения, при котором на разложение антипиреназатрачивается тепло, в результате происходит охлаждение конденсированной фазы61и замедление обратного теплового потока.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
