Влияние природы пленкообразующих агентов на термозащитные свойства вспениваемых композиций

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Огнезащита строительных конструкций и их элементов из полимерных композиционных материалов осуществляется с применением противопожарных муфт, снабженных вкладышами из вспениваемых материалов. При возникновении пожара обеспечивается перекрытие распространения пламени по полимерным коммуникациям за счет образования огнетермоизолирующей вспененной преграды, не допускаюшей разогрева полимерного легкоплавкого материала до 120 °C. Для выяснения причин, обусловливающих огнетермозащитную эффективность противопожарных преград, проведены сопоставительные исследования термических и физико-механических свойств двух вспениваемых композиций и продуктов их термообработки. Композиции при одной и той же газококсообразующей системе (ГКС) (полифосфат аммония (ПФА) / пентаэритрит (ПЭТ) / доломит (Дл) / терморасширяющийся графит (ТРГ)) отличались природой связующего и термозащитной эффективностью. С использованием комплексного термического, рентгенографического анализов, сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), ряда стандартных и оригинальных методик установлено, что лучшие физико-механические, термоизолирующие и морфологические свойства исследуемых термовспениваемых композиций (ТВК) и их коксовых остатков достигаются при сближении температурных интервалов формирования органоминерального каркаса и образования летучих продуктов термоокисления. Полученная информация о влиянии совмещения температурных интервалов образования газообразных продуктов полимерными связующими и органоминерального каркаса исследуемыми ГКС на качественные и количественные характеристики ТВК позволяет направленно подходить к увеличению эффективности известных вспениваемых составов и выбору ингредиентов для создания новых термозащитных материалов с улучшенными свойствами.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Валентина Владимировна Богданова

Учреждение Белорусского государственного университета «Научно-исследовательский институт физико-химических проблем» (НИИ ФХП БГУ)

Автор, ответственный за переписку.
Email: bogdanova@bsu.by

доктор химических наук, профессор, заведующая лабораторией огнетушащих материалов

Белоруссия, 220006, г. Минск

Ольга Игоревна Кобец

Учреждение Белорусского государственного университета «Научно-исследовательский институт физико-химических проблем» (НИИ ФХП БГУ)

Email: kobetsoi@mail.ru

кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории огнетушащих материалов

Белоруссия, 220006, г. Минск

Оксана Николаевна Бурая

Учреждение Белорусского государственного университета «Научно-исследовательский институт физико-химических проблем» (НИИ ФХП БГУ)

Email: 727989Erucamide@mail.ru

научный сотрудник

Белоруссия, 220006, г. Минск

Анна Борисовна Перевозникова

Белорусский государственный педагогический университет им. М. Танка

Email: a.b.perevoznikova@gmail.com

преподаватель

Белоруссия, 220030, г. Минск

Список литературы

  1. Weil E. D. Fire-protective and flame-retardant coatings — a state-of-the-art review // J. Fire Sсi., 2011. Vol. 29. No. 3. P. 259–286. doi: 10.1177/0734904110395469.
  2. Осипов И. А., Зыбина О. А. Повышение предела огнестойкости деформационных швов строительных конструкций с помощью интумесцентной герметизирующей композиции // Инженерно-строительный ж., 2014. № 8. С. 20–24. doi: 10.5862/MCE.52.3.
  3. Alongi J., Han Z., Bourbigot S. Intumescence: Tradition versus novelty. A comprehensive review // Prog. Polym. Sci., 2015. Vol. 51. P. 28–73. doi: 10.1016/J.PROGPOLYMSCI.2015.04.010.
  4. Puri R. G., Khanna A. S. Intumescent coatings: A review on recent progress // J. Coat. Technol. Res., 2017. Vol. 14. P. 1–20. doi: 10.1007/s11998-016-9815-3.
  5. Oliveira R. B. R. S., Moreno A. L., Jr., Vieira L. C. M. Intumescent paint as fire protection coating // Ibracon Structures Materials J., 2017. Vol. 10. No. 1. P. 220–243. doi: 10.1590/S1983-41952017000100010.
  6. Гаращенко А. Н., Берлин А. А., Кульков А. А. Способы и средства обеспечения требуемых показателей пожаробезопасности конструкций из полимерных композитов (обзор) // Пожаровзрывобезопасность, 2019. Т. 28. № 2. С. 9–30. doi: 10.18322/pvb/2019.28.02.9-30.
  7. Bourbigot S., Sarazin J., Samyn F., Jimenez M. Intumescent ethylene-vinyl acetate copolymer: Reaction to fire and mechanistic aspects // Polym. Degrad. Stabil., 2019. Vol. 161. P. 235–244. doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2019.01.029.
  8. Myronyuk O., Baklan D., Barrat S., Yezhov S., Svidersky V. Influence of plasticizers on fire retarding properties of carbon foams of intumescent coatings // Eastern-European J. Enterprise Technologies, 2019. Vol. 2. No. 6(98). P. 22–28. doi: 10.15587/1729-4061.2019.162554.
  9. Кalafat K., Taran N., Plavan V., Bessarabov V., Zagoriy G., Vakhitova L. Comparison of fire resistance of polymers in intumescent coatings for steel structures // Eastern-European J. Enterprise Technologies, 2020. Vol. 4. Iss. 10(106). P. 45–54. doi: 10.15587/1729-4061.2020.209841.
  10. Завьялов Д. Е., Зыбина О. А., Чернова Н. С., Варламов А. В., Мнацаканов С. С. Огнезащитные вспучивающиеся композиции на основе интеркалированного графита // Химическая промышленность, 2009. Т. 86. № 8. С. 414–417.
  11. Duquesne S., Bachelet P., Bellayer S., Mertens W. Influence of inorganic fillers on the fire protection of intumescent coatings // J. Fire Sci., 2013. Vol. 31. No. 3. P. 258–275. doi: 10.1177/0734904112467291.
  12. Zheng Z., Yan J., Sun H., et al. Preparation and characterization of microencapsulated ammonium polyphosphate and its synergistic flame-retarded polyurethane rigid foams with expandable graphite // Polym. Int., 2014. Vol. 63. P. 84–92.
  13. Ullah S., Ahmad F., Shariff A., Bustam M. The effect of 150 m expandable graphite on char expansion of intumescent fire retardant coating // AIP Conf. Proc., 2014. No. 1621(1). P. 355–362. doi: 10.1063/1.4898492.
  14. Gillani Q. F., Ahmad F., Mutalib M. I. A., Melor P. S., Ullah S., Arogundade A. Effect of dolomite clay on thermal performance and char morphology of expandable graphite based intumescent fire retardant coatings // Procedia Engineer., 2016. Vol. 148. P. 146–150. doi: 10.1016/j.proeng.2016.06.505.
  15. Chian Y. M., Kun Y. M., Huat S. L., Han B. J., Durairaj R., Ching N. T., Yuen T. J. Optimization of flame-retardant additives on fire protection performance and thermal properties of water-based intumescent coating // J. Advanced Research Applied Mechanics, 2018. Vol. 49. No. 1. P. 12–23.
  16. Bourbigot S., Sarazin J., Bensabath T., Samyn F., Jimenez M. Intumescent polypropylene: Reaction to fire and mechanistic aspects // Fire Safety J., 2019. Vol. 105. P. 261–269. doi: 10.1016/j.firesaf.2019.03.007.
  17. Yasir M., Ahmad F., Yusoff P., Ullah S., Jimenez M. Latest trends for structural steel protection by using intumescent fire protective coatings: A review // Surface Eng., 2020. Vol. 36. No. 4. P. 334–363. doi: 10.1080/02670844.2019.1636536.
  18. Ji W., Yao Y., Guo J., Zhang S. Toward an understanding of how red phosphorus and expandable graphite enhance the fire resistance of expandable polystyrene foams // J. Appl. Polym. Sci., 2020. Vol. 137. Iss. 35. Article No. 49045. doi: 10.1002/app.49045.
  19. Dasari A., Yu Z.-Z., Cai G.-P., Mai Y.-W. Recent developments in the fire retardancy of polymeric materials // Prog. Polym. Sci., 2013. Vol. 38. P. 1357–1387. doi: 10.1016/j.progpolymsci.2013.06.006.
  20. Salvatore M., Carotenuto G., De Nicola S., Camerlingo C., Ambrogi V., Carfagna C. Synthesis and characterization of highly intercalated graphite bisulfate // Nanoscale Res. Lett., 2017. Vol. 12. Article No. 167. 8 p. doi: 10.1186/s11671-017-1930-2.
  21. Zoleta J. B. Improved pyrolysis behavior of ammonium polyphosphate-melamine-expandable (APP-MEL-EG) intumescent fire retardant coating system using ceria and dolomite as additives for I-beam steel application // Heliyon, 2020. Vol. 6. P. 1–8. doi: 10.1016/j.heliyon.2019.e03119.
  22. Богданова В. В., Арестович Д. Н., Кирлица В. П. Исследование основных рецептурных факторов, оказывающих доминирующее влияние на термоизолирующую способность и атмосферостойкость огнезащитных покрытий // Весцi НАН Беларуси. Сер. физ.-техн. наук, 2017. № 4. С. 24–31. https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/344/323.
  23. Pimenta J. T., Goncalves C., Hiliou L., Coelho J. F. J., Magalhaes F. D. Effect of binder on performance of intumescent coatings // J. Coatings Technology Research, 2016. Vol. 13. No. 2. P. 227–238. doi: 10.1007/s11998-015-9737-5.
  24. Бардина О. И., Коршак Ю. В., Василенко О. А. Исследование огнезащитных полимерных покрытий вспенивающегося типа // Химия и технология органических веществ, 2019. № 4(12). С. 25–32. https://elibrary.ru/download/elibrary_41568692_72256448.pdf.
  25. JCPDS. Powder diffraction file. — Swarthmore, PA, USA: International Centre for Diffraction Data, 1989.
  26. Богданова В. В., Кобец О. И. Огне-термозащитные свойства термовспенивающихся композитов на основе полиолефинов в зависимости от природы и содержания наполнителей // Полимерные материалы и технологии, 2018. Т. 4. № 4. С. 64–71. doi: 10.32864/polymmattech-2018-4-4-64-71.
  27. Рудакова Т. А., Евтушенко Ю. М., Григорьев Ю. А., Батраков А. А. Пути снижения температуры пенообразования в системе полифосфат аммония – пентаэритрит в интумесцентных системах // Пожаровзрывобезопасность, 2015. Т. 24. № 3. С. 24–31. doi: 10.18322/PVB.2015.24.3.24-31.
  28. Kang J., Takahashi F., T’ien J. S. In situ thermal-conductivity measurements and morphological characterization of intumescent coatings for fire protection // J. Fire Sci., 2018. Vol. 36. Iss. 5. P. 419–437. doi: 10.1177/0734904118794955.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1 Данные ДСК-исследования для связующих (а), ТВК (б) и ГКС (в): 1 — связующее Mowilith и ТВК1 на основе Mowilith; 2 — связующее Osakril и ТВК2 на основе Osakril

Скачать (176KB)
Метаданные
3. Рис. 2 Данные ДТГ-исследования для связующих (а), ТВК (б) и ГКС (в): 1 — связующее Mowilith и ТВК1 на основе Mowilith; 2 — связующее Osakril и ТВК2 на основе Osakril

Скачать (166KB)
Метаданные
4. Рис. 3 Данные СЭМ (×2000) о морфологической структуре срезов вспененных продуктов термолиза: (а) ТВК1; (б) ТВК2

Скачать (455KB)
Метаданные

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».