LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


Головна Легка промисловість → Підвищення ефективності протипожежного захисту деревини з використанням епоксидних композицій зі зниженим димоутворенням

горючістю та димоутворюючою здатністю. Проведено аналіз сучасних методів оцінки горючості та димоутворюючої здатності будівельних полімерних матеріалів.

Після поглибленого аналізу даних спеціальної літератури визначено задачі дисертаційної роботи.

У другомурозділі 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. Для цього було проведено ряд експериментальних досліджень та подальша їх статистична обробка з використанням комп'ютерного програмного забезпечення. Спираючись на результати теоретичних та експериментальних досліджень, розроблено епоксидну композицію з раціональним вмістом антипірену, наповнювача і добавки, що знижує димоутворення.

Враховуючи практичну спрямованість роботи, для створення композиційних матеріалів були вибрані матеріали, що випускає промисловість України. Як зв'язуюче використовували епоксидні композиції на основі епоксидіанового олігомеру марки ЕД-20, затвердженого амінним отверджувачем – моноціанетилдіетилентриаміном марки УП-0633М. Для модифікації властивостей епоксидіанового олігомеру застосовували реакційноздатний олігоефір – тригліцидиловий ефір поліоксипропілентріолу марки Лапроксид-503 (ГЕПТ-2). Для надання епоксиполімерам біоцидних властивостей використовували водний розчин полігексаметиленгуанідин фосфату марки Гембар (ПГМГ-Ф). З метою зниження горючості використовували дисперсні мінеральні наповнювачі, що відрізнялися природою оксидів, їхнім кількісним співвідношенням і формою частинок: повітряно-сухий природний мінерал із відходів глиноземного виробництва – залізоалюмінієвий оксид (ОЗАН), активовану при підвищеній температурі базальтову луску (АБЛ) та амофос з розміром часток 50-63 мкм.

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.

Для порівняльної оцінки димоутворення розроблюваних матеріалів була створена експериментальна установка (рис. 1), що дозволяє визначати показник оптичної щільності диму. Значення, отримані за допомогою установки, задовільно корелюють із результатами випробувань з визначення коефіцієнту димоутворення за ГОСТ 12.1.044–89.


а) б)

Рис. 1. Експериментальна установка для порівняльної оцінки димоутворення матеріалів (а) та камера згоряння (б).


Визначено закономірності спрямованого регулювання горючості наповнених епоксиполімерів при зміні кількості антипірену амофосу та наповнювачів: активованої базальтової луски (АБЛ) та залізоалюмінієвого оксиду (ОЗАН), для чого проводився повний факторний експеримент. Обробку результатів плану експерименту проводили за допомогою спеціалізованої програми "Plan", що дозволило оцінити дисперсії коефіцієнтів, розрахувати довірчий інтервал істинного значення коефіцієнтів, остаточну суму квадратів та побудувати квадратичні моделі (1, 2), які адекватно описують вплив співвідношення амофосу, активованої базальтової луски та залізо-алюмінієвих оксидів на горючість епоксиполімерів.

Склад композиції обирався за величиною кисневого індексу КІ. За отриманими рівняннями регресії для нормованих значень факторів – амофос(х1)-АБЛ(х2) та амофос(х1)-ОЗАН(х3) – побудовано поверхні відгуку. (рис. 2) та визначено найбільше значення кисневого індексу для кожного рівняння в досліджуваних межах. Встановлено, що найбільше значення кисневого індексу (КІ = 30,5 %) досягається при введенні до складу епоксидної композиції аммофосу та активованої базальтової луски. Подальші дослідження проводились на епоксидній композиції пониженої горючості (ЕКПГ) даного складу.


КІ1=28,056 + 1,417∙х1 + 0,25∙х2 + 0,583∙х12 - 0,417∙х22; (1)

КІ2=22,333 + 0,667∙х1 - 0,083∙х3- 0,5∙х12 + 0,75∙х32 +0,5∙х1∙х3 (2)



а) б)


Рис. 2. Залежність величини кисневого індексу КІ від вмісту наповнювачів: амофос(х1):АБЛ(х2) (а) та амофос(х1):ОЗАН(х3) (б).


Для зменшення димоутворюючої здатності використалися різні метали, солі металів і металоорганічні сполуки: тетрафенілолово, трифенілхлоридсвинець, кальцит, оксид ванадію (V), оксид міді (II), оксид цинку, марганець і бентоніт. За результатами експериментальних досліджень встановлено, що серед використаних добавок найбільш ефективними добавками, що знижують димоутворення, є оксиди металів – оксид ванадію(V) і оксид міді (II).

На композиції ЕКПГ проведені дослідження впливу добавок, що знижують димоутворення, на горючість та димоутворюючу здатність (при тлінні) епоксиполімерів. Димоутворююча здатність визначалася за величиною оптичної щільності диму на створеній експериментальній установці (рис.1).

Залежність оптичної щільності диму й кисневого індексу епоксиполімерів від вмісту добавок, що знижують димоутворення, а також порівняння даних, отриманих на експериментальній установці й у результаті випробувань за ГОСТ 12.1.044–89, наведені в табл. 1 та на рис.3.

Таблиця 1

Залежність димоутворюючої здатності й кисневого індексу епоксиполімерів від вмісту добавок, що знижують димоутворення


Епоксиполімер

Dm, м2/кг

D, %

(При тлінні)

КІ, %


При тлінні

При горінні



ЕКПГ

1300,0

580,0

83,0

31,0

ЕКПГ+5 мас.ч. ZnO

-

-

82,0

22,0

ЕКПГ+10 мас.ч. ZnO

1370,0

710,0

81,0

22,5

ЕКПГ+15 мас.ч. ZnO

-

-

84,0

23,0

ЕКПГ+20 мас.ч. ZnO

-

-

78,0

23,5

ЕКПГ+1 мас.ч.бентоніт

-

-

80,0

25,5

ЕКПГ+3