Добавки для понижения горючести полимеров

Автор: Зарипов Ильназ Ильгизович, Вихарева Ирина Николаевна, Буйлова Евгения Андреевна, Берестова Татьяна Вячеславовна, Мазитова Алия Карамовна

Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild

Рубрика: Результаты исследований ученых и специалистов

Статья в выпуске: 2 т.14, 2022 года.

Бесплатный доступ

Введение. В данной обзорной статье приведены данные о добавках, используемых для понижения горючести полимерных композиций. Показано, что для этой цели используют не отдельные вещества, а их смеси, включающие замедлители горения, синергисты, стабилизаторы. Принцип действия антипиренов сводится к тому, что при достижении соответствующей степени концентрации антипиренов в материале они не дают ему гореть без наличия источника возгорания. Под воздействием огня на обработанный материал в нем происходят различные химические и физические процессы, не дающие пламени разгореться. Основная часть. Проанализированы достоинства и недостатки основных антипиренов, используемых в настоящее время, к которым относятся соединения сурьмы, галогенсодержащие соединения, фосфорсодержащие вещества, а также гидроксиды алюминия и магния. Рассмотрены различные механизмы замедления процессов горения при использовании антипиренов. Показано, что бромсодержащие антипирены намного более эффективны, чем хлорсодержащие. Они разлагаются в узком интервале температур. Кроме того, пластмассы, содержащие в качестве антипиренов соединения брома, легко подвергаются вторичной переработке благодаря высокой термостабильности таких антипиренов. Фосфорсодержащие соединения обладают пластифицирующей способностью и повышают огнестойкость пластикатов. Действие в конденсированной фазе заключается в том, что при разложении антипирена образуются остатки фосфорной кислоты, которые выступают как дегидратирующие агенты, способствуя образованию карбонизированных структур. При этом также может образовываться аэрозоль, способствующий дезактивации радикалов за счет эффекта стенки. Особенно интересны соединения, содержащие галоген и фосфор. Достоинства этих соединений заключаются в следующем: отщепляя при разложении галогенрадикалы, дезактивируют активные радикалы; способствуют образованию карбонизированных структур. Гидроксиды металлов под воздействием высоких температур разлагаются с выделением воды. Реакция разложения является эндотермической, что приводит к охлаждению субстрата до температур ниже точки воспламенения. Образование воды способствует разбавлению горючих газов, выделяющихся при разложении, ослабляет действие кислорода и уменьшает скорость горения. Эффективность гидроксидов прямо пропорциональна их содержанию в полимере. Наибольшая эффективность наблюдается при введении гидроксида алюминия в кислородсодержащие полимеры (полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат, полиамид). Гидроксид магния дороже, чем гидроксид алюминия, но обладает более высокой теплостойкостью (до 300оС). Заключение. Таким образом, из перечисленных антипиренов первое место по объему применения (более 40% всего объема антипиренов) занимают гидроксиды алюминия и магния. Это обусловлено их низкой стоимостью, технологичностью их применения и экологической безопасностью. Правильно подобранная система на основе гидроксида металла позволяет получить дешевый негорючий материал с небольшим количеством дыма, выделяющегося при разложении. Поэтому применение гидроксидов металлов в качестве антипиренов постоянно возрастает.

Еще

Антипирены, горючесть, огнестойкость, полимерные композиции

Короткий адрес: https://readera.org/142234142

IDR: 142234142

Список литературы Добавки для понижения горючести полимеров

  • Маслова И.П. Химические добавки к полимерам. Справочник. М.: Химия, 1981. 264 с.
  • Асеева Р.М., Заиков Г.Е. Снижение горючести полимерных материалов. М.: Знание, 1981. 61с.
  • Вейл Э., Левчик С. Антипирены для пластмасс и текстиля. Практическое применение. Мюнхен: Изд-во Хансер, 2009.
  • Гликштерн М. В. Антипирены // Полимерные материалы. 2003. № 3. С. 22–23; № 4. С. 15–18.
  • Копылов В.В. Полимерные материалы с пониженной горючестью. М.: Химия, 1986. 224 с.
  • Гуль В.Е., Кулезнев В.Н. Структура и механические свойства полимеров. М.: Изд. Лабиринт, 1994. 367 с.
  • Асеева Р.М., Заиков Г.Е. Горение полимерных материалов. М.: Наука, 1981. 280 c.
  • Баратов А.Н., Андрианов Р.А., Корольченко А.Я., Михайлов Д.С., Ушков В.А., Филин Л.Г. Пожарная опасность строительных материалов. М.: Стройиздат, 1988. 380 с.
  • Кодолов В.И. Горючесть и огнестойкость полимерных материалов. М.: Химия, 1976. 160 с.
  • Халтуринский Н.А., Берлин А.А., Попова Т.В. Горение полимеров и механизмы действия антипиренов // Успехи химии. 1984. Т. 53, № 2. С. 21.
  • Кодолов В.И. Замедлители горения полимерных материалов. М.: Химия, 1980. 274 с.
  • Плотникова Г.В., Егоров А.Н. Доступные фосфорорганические соединения как замедлители горения // Пожаровзрывобезопасность. 2003. № 6. С. 26–29.
  • Федеев С.С, Богданова В.В., Сафропенко Е.Д. Ингибирование горения полимеров. Исследование механизма действия синергических смесей оксид сурьмы – галогенсодержащие соединения. М. 1988. С. 41.
  • Levchik S.V. Introduction to Flame Retardancy and Polymer Flammability. Flame Retardant Polymer Nanocomposites. 2006; 1–29.
  • Raffan-Montoya F., Stoliarov S.I. Measurement of heat release in laminar diffusion flames fueled by controlled pyrolysis of milligram-sized solid samples: Impact of bromine- and phosphorus-based flame retardants. Combustion and Flame. 2015; 162(12): 4660–4670.
  • Shaklein A.A. et al. Two-step gas-phase reaction model for the combustion of polymeric fuel. Fuel. 2019; 255(115878).
  • Snegirev A.Y. et al. Autocatalysis in thermal decomposition of polymers. Polymer degradation and stability. 2017; 137: 151–161.
  • Берлин А.А. Горение полимеров и полимерные материалы пониженной горючести // Соросовский образовательный журнал. 1996. № 9. С. 57–63.
  • Kausar A. et. al. Recent Developments in Different Types of Flame Retardants and Effect on Fire Retardancy of Epoxy Composite. Polymer - Plastics Technology and Engineering. 2016; 55(14): 1512–1535.
  • Кулезнев П.В., Балакин В.М. Исследование влияния фосфорсодержащих антипиренов на горючесть и диэлектрические свойства эпоксидных компаундов // Пластические массы. 2012. № 9. С. 8–9.
  • Чалый В. П. Гидроокиси металлов: закономерности образования, состав, структура и свойства. Киев: Институт общей и неорганической химии АН УССР. Наук. думка, 1972. 158 с.
Еще
Статья научная