Антипирены для защиты древесины от горения

Fire retardants to protect wood from burning
Цитировать:
Джалилов А.Т., Бекназаров Х.С., Нуркулов Э.Н. Антипирены для защиты древесины от горения // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 1 (70). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/8704 (дата обращения: 22.06.2021).
Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

Изучен синтез олигомерного антипирена, полученного в результате исследований. Исследованы его физико-химические свойства, зависимость выхода от времени, температуры и компонентного состава, а также вязкость.

ABSTRACT

The synthesis of oligomeric flame retardant obtained as a result of research was studied, and its physicochemical properties, yield temperature, time and component composition dependence, and viscosity were studied.

 

Ключевые слова: антипирены, горение, олигомер, физико-химические свойства, плотность, деревянная конструкция, температура.

Keywords: antipiren, combustion, oligomer, physicochemical properties, density, wooden structure, temperature.

 

Введение. Повышение огнестойкости деревянных домов – первостепенная задача, которую нужно решить для их долгой и безопасной эксплуатации. При возгорании конструкции из дерева могут разрушиться и полностью сгореть за 20-30 минут.

Антипирены – это специальные пропитки, позволяющие в 2-3 раза замедлить процесс горения и предотвратить серьезные последствия. За это время можно успеть предпринять необходимые меры, вывести людей и вынести ценное имущество. При возгорании обработанные деревянные конструкции обугливаются, но не сгорают целиком.

Средства огнезащиты древесины условно можно разделить на огнезащитные покрытия и пропиточные составы. В первом случае – это краски, лаки, пасты и обмазки. Во втором – огнезащитные пропитки[1].

Огнезащитные покрытия, могут скрывать текстуру древесины, ухудшая её внешний вид, поэтому их, в основном, используют для огнезащиты не просматриваемых деревянных конструкций. Пропитки же, напротив – сохраняют текстуру и природную красоту древесины, и находят более широкое применение.

Антипирены для древесины, других материалов могут состоять из одного компонента или сочетать несколько веществ[2].

Основное соединение поглощает избыток тепла, уменьшая термическое воздействие на субстрат; второй компонент может усиливать действие первого, выполнять функции синергиста. Существуют трехкомпонентные средства, в которых присутствует добавка, уменьшающая расход главных реагентов.

Экспериментальная часть. В результате был исследован синтез олигомерного антипирена НВ-6 и исследованы его физико-химические свойства, зависимость выхода от времени, температуры и компонентного состава, а также вязкость.

Результаты и их обсуждение. Физико-химические свойства олигомерного антипирена приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Физико-химические свойства олигомерного антипирена

Название олигомерного антипирена

Соотношение (моль)

Выход, %

Агрегатное состояние

pH

Плотность, г/см3

Растворимость

НВ-6

1:2:0,05:0,07

88

твёрдое вещество белого цвета

6-7

1,09

Растворяется в воде

2:1:0,05:0,07

84

2:0,07:0,05:1

76

 

Многочисленные эксперименты были проведены в разных условиях и пропорциях. В результате экспериментов было обнаружено, что выход олигомерного антипирена зависит от температуры, времени и соотношения компонентов. Оптимальная температура реакции составляет 130-150 °С, и олигомерный антипирен, полученный в соотношении - 1: 2: 0,05: 0,07 был получен с самым высоким выходом (рис.1).

 

1) 1:2:0,05:0,07; 2) 2:1:0,05:0,07; 3) 2:0,07:0,05:1

Рисунок 1. Зависимость выход олигомерного антипирена от времени

 

Определены параметры вязкости разбавленных растворов олигомерных антипиренов. Для определения вязкости раствора олигомеров использовали капиллярный вискозиметр Уббелода при постоянной температуре 22°С с использованием трех различных концентраций и метод на основе измерения времени перехода чистого растворителя (таблица 2)[3].

Таблица 2.

Показатели вязкости разбавленных растворов олигомерного антипирена

Название антипирен

Концентрация раствора, %

Ƞотн

Ƞуд

Ƞпр

Ƞхв

1

НВ-6

 1

1,042

0,42

0,42

1,07

0,5

1,046

0,46

0,92

0,25

1,049

0,49

1,96

 

Показано наличие группы –NH2 в ИК-спектре в области валентности 3194,12-3431,36 см-1. Также в области поглощения 3028,24 см-1 указывают на присутствие связей С–Н. Области поглощения, соответствующие валентным колебаниям группы –С=С– наблюдаются в 1666,50 см-1 ИК-спектра. Площадь поглощения спектра 1226,73 см-1 принадлежат валентным колебаниям группы P=O соответственно (Рис.2).

 

Рисунок 2. ИК-спектр олигомера антипирена НВ-6

 

Использование олигомерного антипирена НВ-6 на основе мочевины, соединений фосфора и оксидов металлов имеет преимущество в повышении огнестойкости деревянных конструкций и полимерных материалов.

Целью работы является выявление соединений твердых горючих веществ и огнеупорных материалов. В ходе эксперимента была обнаружена огнестойкость сосны обработанного антипиреном. Во время эксперимента температура должна составлять 24 ° C, давление окружающей среды - 93 кПа, а влажность воздуха не должна превышать 58%. Использование измерительного прибора по ГОСТу 12.044-89. Прямоугольный керамический короб в форме параллелепипеда, соответствующая нормативным документам горючих веществ и материалов, оснащена пламенной горелкой и регулятором температуры (Таблица 3).

Таблица 3.

Определение огнестойкости древесных материалов, обработанных олигомерными антипиренами

Номер образца для эксперимента

Количество расходованного  антипирена, %

Максимальная температура продуктов горения в газообразной форме,оС

Время достижения максимальной температуры, сек

Образец вес.грамм

Потеря веса образца, %

Группа воспламеняемости

До опыта

После эксперимента

0(сиг)

0

435

95

159,1

49,5

68,9

III

1

10

215

120

142,1

130,3

8,30

I

2

10

210

120

159,3

147,8

7,22

3

10

299

120

172,1

158,7

8,79

4

10

211

120

151,2

139,9

7,47

5

10

245

120

164,4

149,6

9,00

6

10

246

120

162,1

149

8,10

7

10

269

120

157,6

145,4

7,74

8

10

261

120

163,8

149,1

8,97

9

10

289

120

150,4

137,1

8,84

10

10

281

120

161,7

148,2

8,34

Потеря массы образцов, обработанных олигомерным антипиреном, (среднее) %

8,26

 

Заключение. Синтезированный олигомерный антипирен получен из местного сырья и поэтому обладает высокой экономической эффективностью. Использование олигомерного антипирена НВ-6 на основе мочевины, соединений фосфора и оксида металлов имеет преимущество в повышении огнестойкости деревянных конструкций и полимерных материалов.

 

Список литературы:
1. Орлова А.М. Огнезащита древесины [Текст] А.М. Орлова, Е.А. Петрова//Пожаровзрывобезопасность №2, 2002.
2. Балакин.В.М. Изучение огнезащитной эффективности азотфосфорсодержащих составов для древесины / Ю.И. Литвинец, Е.Ю. Полищук, А.В. Рукавишников// Пожаровзрывобезопасность Т.16 № 5 2007
3. Рабек. Я Экспериментальные методы в химии полимеров. Москва. Мир.1983

 

Информация об авторах

академик, АН РУз, директор ООО Ташкентского научно-исследовательского института химической технологии Республика Узбекистан, п/о Ибрат

Academician of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Director of LLC “Tashkent Research Institute of Chemical Technology”, the Republic of Uzbekistan, Ibrat

д-р техн. наук, ведущий науч. сотр., Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии, Республика Узбекистан, г. Ташкент

Dr. Tech. Sciences, Leading Researcher Tashkent Research Institute of Chemical Technology, Republic of Uzbekistan, Tashkent

докторант, ООО «Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии», Узбекистан, Ташкентская область, Ташкентский р-н, Шурoбазар

Junior Researcher, Tashkent Research Institute of Chemical Technology, Uzbekistan, Tashkent region, Tashkent district p/o Shuro Baazar

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top