Снижение горючести пластмасс
Как и древесина, строительные пластмассы относятся к сгораемым материалам, но процесс горения пластмасс имеет кое-какие отличия от древесины. К примеру, пластмассы нагреваются с различной (скоростью, меняют собственный агрегатное состояние при нагревании (плавятся, вспучиваются, деформируются) выделяют токсичные и пламягасящие газы, образуют негорючий скелет из наполнителей, углеродного остатка и т. п.
Главный горючий компонент пластмасс — полимеры. Механизм их горения достаточно сложен и изучен неполно. Горение обусловлено выделением летучих компонентов, реакциями термического разложения (термоокислительной деструкции), реакциями пиролиза (разложение без доступа воздуха), физической деструкцией (отделение полимера от наполнителей) и др.
Не считая полимера источником горения пластмасс смогут быть органические наполнители (древесная мука, шпон, бумага, ткани). свойства пластмасс и Разнообразная номенклатура затрудняют систематизацию сведений об их горючести, исходя из этого эти приводятся только для пластмасс, чаще всего используемых в строительных работах.
При оценке пожарной опасности строительных пластмасс определяют группу возгорания (горючести) по ГОСТ 17088—71 и учитывают требования СНиПа по противопожарным нормам сооружений и проектирования зданий. Определяют кроме этого температуры воспламенения, самовоспламенения, тления; склонность к самовозгоранию (тепло- и звукоизоляционных материалов); распространение огня по поверхности (облицовочных материалов); дымо-выделение и каплеобразование.
Помимо этого, принимают к сведенью выделение и теплотворную способность пластмасс из них токсичных веществ при термическом разложении. Многие пластмассы владеют повышенной (до 42 МДж/кг) теплотворной свойством. К примеру, 1 кг угля выделяет при горении 30… 32 МДж, а продукты и древесина на ее базе (фанера, древесно-стружечные плиты)—16… 17 МДж.
К показателям пожарной опасности пластмасс относятся изменение их физико-механических особенностей при большой температуре и деформируемость под нагрузкой. Так, величина модуля упругости пластмасс при нагревании существенно понижается, что может привести к утрата несущей свойстве конструкции.
Второй ответственный показатель — скорость распространения пламени по поверхности. Эта черта особенно серьёзна для обшивок панелей и облицовочных материалов, к примеру декоративных бумажно-слоистых пластиков, стеклопластиков, древесных плит, облицованных пленками, и т. п. К примеру, скорость распространения пламени по поверхности бумажно-слоистого пластика зависит от его вида и толщины базы, на которой он укреплен.
При применения узких (0,5 мм) пластиков распространение пламени замедляется если сравнивать с страницами толщиной 2 мм. Ключевую роль играется и материал базы. Так, при наклейке пластика толщиной 2 мм на огнезащитную плиту толщиной 24 мм пламя распространяется медленнее, чем при крепления к древесной решетке.
К изюминкам поведения некоторых пластмасс при пожаре (к примеру, полистирольных облицовочных страниц, пенополистиро-ла) относится разбрызгивание горящих капель расплавленного полимера и происхождение новых источников загорания. Это направляться учитывать при проектировании интерьера публичных и жилых строений.
Пониженной горючестью владеют поливинилхлоридные пластмассы (пленки, облицовки, покрытия, страницы и т. п.), используемые для обшивки стен, оболочек пневматических конструкций, облицовки панелей.
Многие пластмассы теряют собственные эксплуатационные особенности уже в начальной стадии нагревания. Так, органическое стекло (по-лиметилметакрилат), из которого изготовляют световые колпаки промышленных строений и светопрозрачные панели ограждения, сохраняет конструкционные особенности лишь до 90°С. При 125…150°С его несущая свойство теряется, а при 200…220°С материал плавится. Винипласт размягчается при 65°С, а при 40°С прочность его значительно уменьшается в два раза.
Полиуретановый заливочный пенопласт горюч и допускает нагревание до 170°С. Исходя из этого для конструкций используют огнезащищенный самозатухающий пенополиуретан ППУ-304-Н. К трудносгораемым пенопластам относятся кроме этого фе-нольные (пенопласт ФРП-1) и кремнийорганические.
Пластмассы, талантливые длительно выдерживать температуру 200°С и выше, относят к термостойким. Это свойство достигается определенными условиями синтеза полимеров, применением огнезащитных добавок и другими способами.
Возможно выделить пять способов понижения горючести пластмасс: 1) введение минеральных наполнителей, талантливых выдерживать высокие (1100… 2000°С) температуры; 2) введение веществ, плавящихся при образующих и температурах пожара негорючие защитные пленки, прекращающие доступ воздуха к горящему участку материала; 3) введение соединений, выделяющих при повышенной температуре газы, не поддерживающие горения; 4) модифицирование полимеров радикалами и неорганическими соединениями; 5) синтез полимеров с высокой энергией связи в цепях, сопротивляющихся термораспаду, владеющих минимальной теплотой сгорания.
Наполнение полимеров негорючими материалами полезно тем, что наполнитель разбавляет горючие компоненты в единице количества либо поверхности, снижая количество и скорость горения выделяемого тепла. К таким наполнителям относятся пылевидный асбест, графит, каолин, оксиды сурьмы и цинка, аммонийные соли и гало-генсодержащие соединения. Понижение горючести зависит от степени наполнения.
К примеру, 60% оксида сурьмы, добавленные в полимерные краски, делают их фактически негорючими.
Свойством плавиться и образовывать защитные пленки при больших температурах владеют соединения фосфора, силикаты, бораты. Эти добавки применяют в технологии лакокрасочных покрытий. Особенно действенны соединения, каковые наровне с фосфором содержат галоген, к примеру трихлорэтилфосфат, бензилфосфаты и др.
Фосфорсодержащие добавки при плавлении способны диффундировать к поверхности. Их защитные особенности зависят от температуры плавления.
Свойство пластмасс выделять при пожаре газы, не поддерживающие горения, достигается введением в полимеры галогенов либо соединений, выделяющих диоксид углерода, аммиак, азот. Многие полимеры сами имеют галоген в структуре (поливинилхлорид, перхлорвинил, хлоркаучук, хлорированные полиэфиры). Горючесть заметно понижается, в случае если полимер либо пластмасса содержит не меньше 20% хлора либо 5% брома от массы полимера.
К бромсодержа-щим добавкам относятся пентабромэтан, тетрабромбутан, винил-бромид. Добавление азотсодержащих сульфенамидов числом 0,5 …3% разрешает снизить долю вводимых галоидов до 0,1 …8%.
Модифицирование и направленный синтез полимеров с целью понижения их горючести проводятся методом образования соединений, содержащих атомы алюминия, титана, бора, фосфора, кремния. Фосфорорганические и кремнийорганические полимеры обширно используют в качестве малогорючих связующих в красках, лаках, клеях, пропиточных составах и пластиках для огнезащиты древесины. Их термостойкость обусловлена громадной энергией связи элементов, образующих полимер.
Для понижения горючести пластмасс в них вводят гидратирован-ные соединения (гидратированный оксид алюминия, соединения бора и т. д.). Эти добавки, распадаясь, поглощают тепло и выделяют воду, ограничивая интенсивность горения. Но много они ухудшают физические особенности полимера.
Действенны такие добавки, как диоксид сурьмы, трикрезилфосфат, арил-фосфаты и др.
Не допустить горение пластмасс огнезащитными добавками полностью не удается, но они ограничивают распространение пламени, замедляют горение, гасят пламя по окончании удаления источника огня. Быстрота затухания пластмасс зависит, помимо этого, от формы конструкционного элемента, его размеров, времени действия огня и др. В дополнение к методам понижения горючести огнестойкость элементов из пластмасс повышают, покрывая их теплоотражающи-ми железными экранами, теплоизолирующими либо вспучивающимися материалами.
Дабы добавки были действенны, они должны совмещаться с главным полимером. Полярные добавки, например, прекрасно совмещаются с полярными полимерами. При выборе добавок нужно учитывать кроме этого возможность их сотрудничества с другими компонентами пластмасс — наполнителями, пластификаторами, катализаторами.
Добавки смогут поменять кинетику отверждения, снизить атмосферостойкость пластмасс, поскольку относительно легко гидролизуются.
Количество вводимых добавок зависит от побочных действий и природы полимера самих добавок. В частности, для пластмасс на базе галогенсодержащих полимеров (поливинилхлорид) концентрации галогенсодержащих добавок уменьшают. Кое-какие огнезащитные добавки в один момент владеют пластифицирующими особенностями (триметил-, триэтил-, трибутил- и трикрезилфосфаты), что требуется учитывать в составах эпоксидных, винилхлоридных и других пластмасс.
Огнезащитное воздействие разных минеральных солей — фосфатов, боратов, солей серной кислоты, карбонатов, галогенидов, перфторбора-тов, солей аммония, металлоаммиачных комплексов — основано на сотрудничестве летучих продуктов деструкции полимера с указанными соединениями и с кислородом воздуха.
Горючесть поливинилхлорида, пенополиуретана, полиметилме-такрилата, полиэфиров, полистирола кроме этого уменьшают соединениями хлора, брома, сурьмы и фосфора. В полиуретаны и полисти-ролы вводят эпоксиэтанполифосфаты (1 … 50 % по массе). Самозатухание полиэтилена достигается добавкой смеси хлорированного диоксида и парафина сурьмы.
Полиметилметакрилат, целлюлозные полимеры, эпоксидные и полиэфирные смолы защищают от горения галогенсодержащими алкенилзамещенными олефинами (1,5 …20% по массе).
Один из несложных способов понижения горючести пенопластов — пропитка в растворе антипирена до 6…25%-ного поглощения. Ан-типиреном помогают продукты сотрудничества аминов либо аммиака с кислыми эфирами фосфорной кислоты и алифатических многоатомных спиртов.
Понижение горючести пластмасс (листовых, теплоизоляционных) достигается кроме этого добавлением в них 2…95% молотого графита, предварительно обработанного кислотами. При горении антипири-рованных этим методом материалов происходит вспучивание графита с повышением количества до 40 раз. Образующийся защитный слой мешает распространению пламени.
Для увеличения огнестойкости светопрозрачных пленок пневматических конструкций созданы светопрозрачные галеген- и фосфорсодержащие антипирирующие добавки. Применяют, к примеру, дифенилхлорид, хлорированный парафин, тетрахлорфталевый ангидрид, тетрахлорбисфенол, фосфорные соединения (трифенил-фосфат либо триалкилфосфат).
Громадное внимание уделяется понижению горючести стеклопластиков, поскольку эти материалы находят самое широкое использование в строительных конструкциях. Воспламенение стеклопластиков, изготовленных на эпоксидных и полиэфирных связующих, происходит при температуре 600…700 °С. По окончании продолжительного действия на них открытого огня они сами загораются и дают сильную копоть.
Для уменьшения горючести стеклопластиков в полиэфирную либо эпоксидную смолы вводят 10% триоксида сурьмы, хлорпарафин и другие пламягасящие хлорпроизводные. В полиэфирную смолу, помимо этого, вводят многофункциональные соединения, которые содержат азот. В некоторых случаях стеклопластики содержат в маленьких количествах каолин, кварцевую муку либо мел, повышающие температуру воспламенения и гасящие пламя при удалении источника огня.
