Исследование огнезащитных составов для древесины

Введение. В последние годы популярность древесины и композитов на ее основе в качестве строительных материалов постоянно растет благодаря их доступности и простоте дальнейшей обработки. По данным Росстата, в 2020 г. были достигнуты рекордные показатели по строительству домов из древесины, составившие 9,35 млн м2. При этом древесина обладает высокой воспламеняемостью, что серьезно ограничивает ее применение в строительстве и других областях. В связи с этим исследования по ее огнезащите актуальны.

Цель и задачи. Исследовать огнезащитную эффективность вновь разработанных азотфосфорсодержащих огнезащитных составов (ОЗС) для древесины, полученных путем химической деструкции отходов полиэтилен­терефталата (ПЭТФ) с алифатическими аминами и без них.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. Получить огнезащитные составы для древесины на основе азотсодержащих продуктов деструкции поли­этилентерефталата ди- и полиаминами и без присутствия ПЭТФ.

2. Изучить огнезащитную эффективность вновь полученных огнезащитных составов для древесины.

3. Сравнить огнезащитную эффективность огнезащитных составов, полученных с применением полиэтилентерефталата и без него.

Материалы и методы. Объектами исследования были огнезащитные составы для древесины на основе продуктов аминолиза полиэтилентерефталата алифатическими аминами. Метод заключался в определении потери массы образца древесины и времени самостоятельного горения при его испытании в установке «Керамическая труба».

Выводы. Разработанные огнезащитные составы для древесины на основе продуктов химической деструкции отходов полиэтилентерефталата обладают высокой огнезащитной эффективностью. В качестве ОЗС для древесины наиболее целесообразно использовать композицию на основе ПЭТФ – ПЭПА. Установлено, что разработанный состав относится к первой группе огнезащитной эффективности.

1. Albert Ch.M., Liew K.Ch. Recent development and challenges in enhancing fire performance on wood and wood-based composites : a 10-year review from 2012 to 2021 // Journal of Bioresources and Bioproducts. 2024. Vol. 9. Issue 1. Pp. 27–42. DOI: 10.1016/j.jobab.2023.10.004

2. Газизов А.М., Ахмаров Р.Г., Абдрахманова А.И. Обоснование и подбор компонентов огнезащитного состава для древесины // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2022. № 5. С. 5–20. DOI: 10.17122/ogbus-2022-5-5-20

3. Сафин Р.Р., Гирфанов А.А., Сафина А.В. Исследование огнезащитной эффективности деревянных конструкций различного периода эксплуатации // Системы. Методы. Технологии. 2023. № 2 (58). С. 107–112. DOI: 10.18324/2077-5415-2023-2-107-112

4. Troitzsch J.H. Fire performance durability of flame retardants in polymers and coatings // Advanced Industrial and Engineering Polymer Research. 2023. DOI: 10.1016/j.aiepr.2023.05.002

5. Rudzīte S., Bukšāns E. Impact of high-pressure impregnation and fire protective coatings on the reaction to fire performance of birch plywood // Rural Sustainability Research. 2021. No. 45 (340). Pp. 65–75. DOI: 10.2478/plua-2021-0008

6. Федотов И.О., Сивенков А.Б., Ислябмек Д.Б., Нагановский Ю.К. Термодеструктивные превращения древесины в присутствии замедлителей горения различного механизма огнезащиты. Полимерные материалы пониженной горючести : сб. мат. XI Междунар. конф. / отв. ред. М.А. Ваниев, А.Б. Сивенков. Волгоград, 2023. С. 142–146.

7. Zhang Yingnan, Jing Mingju, Zhang Muchen, Hou Shuya, Zhang Bin. Preparation and Properties of Silica Gel Foam as Fire-Retardant with High Water Retention for Wood // Fire Technology. 2022. Issue 58. Nо. 6. С. 3597–3621. DOI: 10.1007/s10694-022-01334-y

8. Aljamal Amer, Szolnoki Beata, Marosi Gyorgy. Improving thermal and flame-retardant properties of sorbitol-based bioepoxy systems by phosphorus-based flame retardants // Fire and Materials. 2022. Issue 46. Nо. 3. Pp. 605–614. DOI: 10.1002/fam.3010

9. Dong Yan, Dong Chen, Jia Tan, Liping Yuan, Zizhi Huang, Dongfang Zou et al. Synergistic flame-retardant effect of a new N-P flame retardant on poplar wood density board // Polymer Degradation and Stability. 2023. Vol. 211. Р. 110331. DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2023.110331

10. Лунева Н.К., Онуфриева А.В., Езовитова Т.И., Шевчук В.В., Смычник А.Д. Композиция ингибитора горения древесины на основе фосфор-азотного магнийсодержащего металлокомплекса // Журнал прикладной химии. 2017. Т. 90. № 9. С. 1205–1214. EDN ZVMKAB.

11. Газизов А.М., Садыкова А.М., Садыков А.И. Пределы огнестойкости древесины в зависимости от времени пропитки // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2023. № 4. С. 5–16. DOI: 10.17122/ogbus-2023-4-5-16. EDN YTEKNZ.

12. Покровская Е.Н. Огнезащитные покрытия с участием нанодисперсного кремнезема // Экономика строительства. 2023. № 3. С. 118–122.

13. Jinhan Lu, Peng Jiang, Zhilin Chen, Luming Lia, Yuxiang Huang. Flame retardancy, thermal stability, and hygroscopicity of wood materials modified with melamine and amino trimethylene phosphonic acid // Construction and Building Materials. 2021. Vol. 267. Р. 121042. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.121042. EDN YIVEBA.

14. Wentao Hao, Qiannan Zheng, Yangningjie Zhonga, Xiangkun Meng, Hualin Wanga, Longzhen Qiub et al. An eco-friendly and facile method to prepare waterborne polyurethane based fire-resistant & waterproof coatings for wood protection // Progress in Organic Coatings. 2023. Vol. 185. Р. 107892. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2023.107892

15. Bin Liu, Penghui Liu, Zhan Ma, Musenge Chola, Mo Chen, Hongying Guo et al. Chemical, pyrolysis, combustion properties and mechanism analysis of wood treated with biomass-based carrageenan-collagen modified ammonium polyphosphate // Surfaces and Interfaces. 2024. Vol. 46. Р. 104121. DOI: 10.1016/j.surfin.2024.104121

16. Crippa M., Morico B. PET depolymerization: a novel process for plastic waste chemical recycling // Studies in Surface Science and Catalysis. 2020. Vol. 179. Pp. 215–229. DOI: 10.1016/B978-0-444-64337-7.00012-4

17. Балакин В.М., Красильникова М.А. Азотфосфорсодержащие огнезащитные составы на основе продуктов деструкции полиэтилентерефталата алифатическими ди- и полиаминами // Известия ВолГТУ. 2015. № 7 (164). С. 162–165. EDN UZBIYL.

18. Черкасов Р.А., Галкин В.И. Реакция Кабачника – Филдса: синтетический потенциал и проблема механизма // Успехи химии. 1998. Т. 67. № 10. С. 940–968. EDN MPAYIF.

19. Балакин B.М., Красильникова М.А., Стародубцев А.В., Пазникова C.Н., Ахметов Т.И., Целоусов Д.В. и др. Сравнительная оценка огнезащитных свойств фосфорсодержащих антипиренов на основе продуктов аминолиза полиэтилентерефталата // Пожаровзрывобезопасность/Fire and explosion safety. 2013. Т. 22. № 4. С. 29–32.