ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ НА НАУКОВО – ДОСЛІДНУ РОБОТУ Провести дослідження впливу складу полімерних композицій на основі карбамідно – формальдегідних смол на вогнестійкість огороджувальних конструкцій та розробити технологію їх застосування при будівництві і реконструкції приміщень, будівель і споруд різного призначення в містах і населених пунктах («Полімер - горючість») Державна служба України з надзвичайних ситуацій Український науково-дослідний інститут цивільного захисту ДСНС України 1 Науково – дослідний відділ трансферту інноваційних технологій Доповідач Новіков О.В. Старший науковий співробітник науково – дослідного відділу трансферу інноваційних технологій, кандидат економічних наук.

2 Пожежна небезпечність - полімер Етапи науково-дослідної роботи: 1. Проведення аналітичних досліджень ( – ) Проведення експериментальних досліджень факторів впливу хімічно активних домішок на умови формування карбамідних пінопластів та оцінювання ефективності теплоізолюючих матеріалів на основі карбамідно – формальдегідних смол з різними наповнювачами. ( – ) Визначення впливу природи полімер-основи при використанні різних наповнювачів на пожежонебезпечність теплоізоляційного матеріалу ( – ) Розробка способу отримання важкозгоряємих матеріалів з малою димоутворюючою здатністю на основі формових КФ піноматеріалів. ( – )

Пожежна небезпечність - полімер 3 2 ОБЄКТ ТА ПРЕДМЕТ ДОСЛІДЖЕНЬ 2.1 Обєкт досліджень – полімерні матеріали на основі карбамідо- формальдегідних смол. 2.2 Предмет досліджень - вплив чинників на показники пожежної небезпеки полімерних матеріалів на основі карбамідоформальдегідних смол.

Пожежна небезпечність - полімер. 4 ПРОГРАМА ТА МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ «Провести дослідження впливу полімерних композицій на основі карбамідно – формальдегідних смол на показники пожежної небезпеки та розробити пропозиції щодо сфери застосування цих матеріалів» («Пожежна небезпечність - полімер») Державний реєстраційний номер НДР 0114U

5 Хід роботи. Пожежна небезпека полімерних матеріалів і виробів з них визначається наступними характеристиками: 1) горючістю, тобто здатність матеріалу загорятися, підтримувати та поширювати процес горіння; 2) димовиділенням при горінні і впливі полум'я; 3) токсичністю продуктів горіння і піролізу - розкладання складових речовин полімеру під дією високих температур; 4) вогнестійкістью конструкції, тобто здатністю зберігати фізико- механічні (міцність, жорсткість) і функціональні властивості виробу при впливі полум'я. Завданням експериментальних досліджень є визначення факторів впливу полімерних композицій і наповнювачів для отримання важкозгоряємих матеріалів з малою димоутворюючою здатністю і зниження пожежної небезпеки полімерних матеріалів на основі карбамідоформальдегідних смол. Пожежна небезпечність - полімер

6 Горіння полімерів являє собою складний фізико-хімічний процес, що включає: -хімічні реакції деструкції, зшивання і карбонізації полімеру в конденсованій фазі, - хімічні реакції перетворення і окислення газових продуктів, -фізичні процеси інтенсивних тепло - і масопередачі. Реакції в конденсованій фазі полімеру фактично призводять до двох основних типів продуктів: 1) газоподібним речовинам (горючих і негорючих), 2) твердим продуктам (вуглецевмісним і мінеральним). Більшість пожеж виникає від малокалорійних джерел тепла і вогню - цигарок, сірників, свічок, короткого замикання. Тому дуже важливо знизити горючість полімеру, щоб він повільніше спалахував, повільніше поширювалося полум'я, а для загоряння були б потрібні більш жорсткі умови (більш високі значення температур, потоку енергії тощо).

Методи зниження горючості: 1) зміна теплового балансу полум'я за рахунок збільшення різного роду тепловтрат; 2) зниження потоку тепла від полум'я на полімер за рахунок створення захисних шарів, наприклад з утворюваного коксу; 3) зменшення швидкості газифікації полімеру; 4) зміна співвідношення горючих і негорючих продуктів розкладання матеріалу на користь негорючих Типи та умови пожежі 7 Пожежна небезпечність - полімер Найменування Температура, що спостерігається, °С Тління Окиснюючий безполуменевий терморозклад Безполуменевий піроліз Полуменеве горіння, що розвивається Полуменеве горіння, що повністю розвинулось при низькій швидкості газообміну Розвинене полуменеве горіння при високій швидкості газообміну 100 і більше до – –1000

Введення в полімерну композицію наповнювача, як правило, різко змінює колоїдно-хімічні параметри пінополімеру. Глибина цих змін залежить від розміру і конфігурації (дисперсності) частинок, активності поверхні наповнювача і його змочуваності полімером, а також способу і режиму зміщення компонентів. З цієї точки зору дуже важливе значення має проблема поверхневої модифікації наповнювачів поверхнево- активними речовинами для підвищення адгезії до них полімерних зв'язуючих. 8 Пожежна небезпечність - полімер При отриманні карбамідного пінополімеру даними способом піноутворення відбувається в результаті хімічної взаємодії вспінюваючо- отверджуючого агенту з карбонатними сполуками барханного піску чи вспученого перліту і виділенням при цьому вуглекислого газу. До прикладу: процес декарбонізації наповнювача (барханного піску) ортофосфорною кислотою протікає за наступною схемою: 2Н 3 Р0 4 +ЗМеС0 3 - Ме 3 (Р0 4 ) 2 +ЗН 2 0+ЗС0 2 ф

9 Пожежна небезпечність - полімер. где z - розчинна частина смоли в %; w – вміст вологи в %; m - масса наповнювача, кг; m 1 - масса сухого остатку після екстракції, кг. Оцінка ступеня затвердження: H=100-z-w. Розрахунок ступня отвердження речовин визначали за формулою:

Введення в полімеррозчин інертних наповнювачів - один із способів зниження горючості полімерного матеріалу. Під інертними наповнювачами розуміють такі, які не чинять істотного впливу на склад і кількість продуктів піролізу полімеру в газовій фазі в умовах горіння. Їх можна розділити на дві групи: 1) мінеральні наповнювачі, стійкі до температури С - оксиди металів, фториди кальцію, силікати, технічний вуглець, неорганічне скло, порошкоподібні метали тощо; 2) речовини, що розкладаються при температурах нижче С з поглинанням тепла з виділенням вуглекислого газу та/або парів води, аміаку - гідроксиди, карбонати, гідрокарбонати металів і т. д. 10 Пожежна небезпечність - полімер

Кінетична залежність кратності спінювання композиції з перлітовим піском від часу час, сек Мал.3.5.2,3,4,5 - композиція з ДПХ при вмісті 0,4; 0,6; 0,8; 1,0% по масі наповнювача; 1 - композиція без ПАР 11 Пожежна небезпечність - полімер

Дослідами підтверджено, що важливою обставиною, що впливає на всі стадії горіння карбамідних пінопластів, є утворення коксу при впливі полум'я на полімер. Важливий наслідок утворення коксу - це зниження виходу горючих продуктів в газову фазу, зменшення потоку горючих газів до полум'я. Утворюємий кокс має низьку теплопровідність і якийсь час захищає основний матеріал або конструкцію від теплового потоку. 12 Пожежна небезпечність - полімер

Принципова схема обладнання для виготовлення посилених заливальних поропластів на основі КФ - смоли 13 Пожежна небезпечність - полімер

Способи Технологічно метод виробництва карбамідного поропласту полягає в тому, що вода, куди введений піноутворювач і кислота, пропускається через спеціальний канал, де піддається дії стисненого повітря, внаслідок чого розчин спінюється і утворює однорідну, відкрито ніздрювату, дрібнопористу піну. Потім з цією піною змішується смола. Відбувається обволікання бульбашок піни смолою, розподіл смоли по поверхні пінних бульбашок. Далі протягом хвилин під впливом кислоти відбувається полімеризація смоли і, таким чином, фіксується об'ємна структура термопіни. Заключною є фаза виведення (випаровування) з матеріалу вологи, кількість якої може доходити до 40 літрів з одного кубічного метра готової продукції. 14 Пожежна небезпечність - полімер

Висновки Перспективним вважається шлях створення карбамідо- формальдегідних пінопластів зі зниженою пожежною небезпекою за рахунок використання неорганічних або елементоорганічних полімерів з мінімальним вмістом горючої органічної частини. Органічні наповнювачі підвищують горючість карбамідних пластмас, тому міцносні характеристики поліпшують шляхом додаванням рідкого скла, перлітового піску, золи уносу, ін. Для виготовлення вогнезахищених пінопластів у їх склад необхідно вводити антипірени на основі фосфату амонію, ПВХ, нефеліну, ортофосфорної кислоти. Найбільш ефективними газоутворювачами можуть бути доломіт і зола ТЕЦ, що складається на 96% А1(ОН)3, відомий як хороший антипірен, що має привести до подальшого поліпшення пожежної безпеки карбамідного пінопласту. 15 Пожежна небезпечність - полімер