Исследование изменений свойств огнезащитных покрытий интумесцентного типа методом термомеханического анализа

Введение. Огнезащита металлических конструкций является одной из актуальных проблем повышения огнестойкости сооружений, для чего в настоящее время применяются материалы интумесцентного типа, которые имеют ограниченный срок службы. При этом техническая документация на средства огнезащиты не имеет данных о сохранении свойств созданной огнезащитной системы в зависимости от сроков и условий эксплуатации. Целью исследования является апробирование метода термомеханического анализа для оценки сохранности огнезащитных свойств огнезащитной системы в ходе ее эксплуатации.

Теоретические основы. В современных условиях экспериментальная оценка сохранения свойств средств огнезащиты, как правило, не проводится, производитель ограничивается проведением испытаний по определению значений огнезащитной эффективности средства огнезащиты, что противоречит требованиям национальных стандартов. В настоящий момент стандартизированные методы испытаний по сохранению огнезащитных свойств средств огнезащиты в зависимости от сроков и условий эксплуатации в нашей стране отсутствуют.

Методы. В ходе проведения экспериментов были определены оптимальные параметры проведения испытаний средств огнезащиты методом термомеханического анализа (ТМА) и исследованы изменения термо­механических характеристик средств огнезащиты, подверженных климатическому старению.

Результаты и их обсуждение. Анализируя полученные результаты, можно отметить, что в процессе старения образцов в покрытии происходят существенные изменения, влияющие на формирование теплозащитного пенококсового слоя, что ведет к невозможности созданной огнезащитной системы выполнить свои функции по обеспечению требуемого предела огнестойкости в условиях эксплуатации. Коэффициент объемного расширения средств огнезащиты, подверженных климатическому старению, снижается более чем на 40 % при эксплуатации 6 и более лет.

Выводы. Проведенное исследование показало, что функции по формированию теплоизолирующего слоя огнезащитного покрытия при эксплуатации более 3 лет существенно снижаются. Применение метода термо­механического анализа может служить дополнительной идентификационной характеристикой средства огнезащиты для оценки сохранения ее свойств при эксплуатации.

1. Зыбина О.А., Варламов А.В., Чернова Н.С., Мнацаканов С.С. О роли и превращениях компонентов огне­защитных вспучивающихся лакокрасочных композиций в процессе термолиза // Журнал прикладной химии. 2009. Т. 82. № 9. С. 1542–1546. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44519592

2. Халтуринский Н.А., Крупкин В.Г. О механизме образования огнезащитных вспучивающихся покрытий // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2011. Т. 28. № 10. C. 33–41. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=16972927

3. Зыбина О.А. Теоретические принципы и технология огнезащитных вспучивающихся материалов : дис. … д-ра техн. наук. 2015. 260 с.

4. Еремина Т.Ю. Моделирование и оценка огнезащитной эффективности вспучивающихся огнезащитных составов // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2003. Т. 12. № 5. С. 22. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/modelirovanie-i-otsenka-ognezaschitnoy-effektivnosti-vspuchivayuschihsya-ognezaschitnyh-sostavov

5. Laoutid F., Bonnaud L., Alexandre M., Lopez-Cuesta J.-M., Dubois Ph. New prospects in flame retardant polymer materials : From fundamentals to nanocomposites // Materials Science and Engineering: R: Reports. 2009. Vol. 63. Issue 3. Pp. 100–125. DOI: 10.1016/J.MSER.2008.09.002

6. Horrocks А.R., Price D. Fire retardant materials. Cambridge : Woodhead Publishing Limited, 2001. 442 p. DOI: 10.1201/9781439823835

7. Зыбина О.А., Бабкин О.Э. О составлении рецептур эффективных огнезащитных лакокрасочных материалов для строительных конструкций // Лакокрасочные материалы и их применение. 2018. № 3. С. 44–47.

8. Troitzsch Jü. International plastics flammability handbook: principles, regulations, testing and approval. 2nd ed. München : Hanser, 1990. 531 p.

9. Wail Edward D. Fire-protective and flame-retardantcoating // Journal of fire sciences. 2011. Vol. 29. Pр. 259–296. DOI: 10.1177/0734904110395469

10. Еремина Т.Ю., Гравит М.В., Дмитриева Ю.Н. Особенности и принципы построения рецептур огне­защитных вспучивающихся композиций на основе эпоксидных смол // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2012. № 7. С. 52–56. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17853456

11. Беззапонная О.В., Головина Е.В., Мансуров Т.Х., Акулов А.Ю. Применение метода термического анализа для комплексного исследования и совершенствования вспучивающихся огнезащитных составов // Техно­сферная безопасность. 2017. № 2 (15). С. 3–7. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=29424922

12. Kalafat K., Тaran N., Plavan V., Bessarabov V., Zagoriy G., Vakhitova L. Comparison of fire resistance of polymers in intumescent coatings for steel structures // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2020. Vol. 4. Nо. 10. Pр. 45–54. DOI: 10.15587/1729-4061.2020.209841

13. Korolchenko D., Eremina T., Minailov D. New method for quality control of fire protective coating // 3RD World multidisciplinary civil Engineering, Architecture, Urban planning Symposium, wmcaus 2018, session 10 prague, 18–22 июня 2018 г. DOI: 10.1088/1757-899x/471/11/112016

14. Шмакова О.А. Способы исследования эффективности огнезащитных покрытий металлоконструкций в условиях эксплуатации с течением времени // Гражданская оборона на страже мира и безопасности : мат. V Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. Всемирному дню гражданской обороны : в 4 ч. Ч. III. Проблемы. М., 2021. С. 72–79.

15. Кузнецова Т.А. Определение срока службы огнезащитных покрытий // Науковий вiсник УкрНДIПБ. 2007. № 2. С. 125–128.

16. Мартынов А.В., Греков В.В., Попова О.В. Некоторые причины нарушения качества интумесцентных покрытий // Безопасность труда в промышленности. 2020. Т. 11. С. 69–75. DOI: 10.24000/0409-2961-2020-11-69-75

17. Беззапонная О.В., Штеба Т.В. Совершенствование методики проведения испытаний при идентификации огнезащитных составов методами термического анализа // Современные проблемы обеспечения безопасности : сб. мат. XXV Междунар. науч.-практ. конф. Екатеринбург, 2023. С. 179–183.

18. Нагановский Ю.К. Определение характеристик терморасширения материалов интумесцентного типа // Актуальные вопросы пожарной безопасности. 2019. № 2. С. 12–18.

19. Умрихина М.Ю., Шорохова Т.О., Пьянкова Л.А., Кудрявцев А.А., Уткин С.В. Исследование старения огнезащитных вспучивающихся покрытий методами СЭМ, XRD и ИК-спектроскопии // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2020. Т. 29. № 5. С. 60–70. DOI: 10.22227/PVB.2020.29.05.60-70

20. Умрихина М.Ю., Шорохова Т.О., Уткин С.В., Пьянкова Л.А., Краснова Л.Ю. Исследование огнезащитных вспучивающихся покрытий при их эксплуатации методами рентгенофазового, термического анализов и ИК спектроскопии // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020. Т. 86. № 3. С. 25–31. DOI: 10.26896/1028-6861-2020-86-3-25-31