Корреляция результатов маломасштабных методов оценки горючести полимерных композиционных материалов

Введение. Во введении приведен краткий анализ лабораторных методов оценки горючести полимерных материа­лов. Отмечается, что в научно-технической литературе практически отсутствуют данные о корреляции результатов маломасштабных методов оценки горючести полимерных композиционных материалов (ПКМ).

Цели исследования. Целью настоящего исследования является установление корреляции результатов маломасштабных методов оценки воспламеняемости и горючести ПКМ, используемых в РФ.

Задачи исследования. Получение образцов ПКМ на основе термопластичных полимеров и реакционноспособных олигомеров, в том числе газонаполненных полимеров; определение горючести ПКМ по гостированным и лабораторным методикам; анализ результатов маломасштабных методов оценки горючести полученных полимерных материалов.

Материалы и методики. В качестве объектов исследования применяли ПКМ на основе поливинилхлорида (ПВХ), синтетических каучуков и реакционноспособных олигомеров, содержащих различные наполнители, пластификаторы и антипирены. Горючесть ПКМ определили по действующим стандартам и методикам, описанным в научной литературе.

Результаты исследования. Установлена корреляция кислородного индекса (КИ) исследованных ПКМ с результатами других маломасштабных методов оценки горючести полимерных материалов.

Выводы. Показано, что КИ умеренногорючих ПКМ должен превышать 27 %, а для слабогорючих материалов — 31 %. Выявлено, что метод КИ может быть использован при разработке ПКМ нового поколения, обладающих пониженной горючестью и заданным комплексом эксплуатационных характеристик.

1. Баженов С.Л., Берлин А.А., Кульков А.А., Ошмян В.Г. Полимерные композиционные материалы. Прочность и технология. Долгопрудный : Издат. дом «Интеллект», 2010. 347 с. EDN QNETZH.

2. Каблов В.Ф. Проблемы современной технологии полимеров. Волгоград : Изд. ВПИ (филиал ВГТУ), 2019. 325 с. EDN KWMFAM.

3. Кудинов В.В., Корнеева Н.В., Крылов И.К. Влияние компонентов на свойства полимерных композиционных материалов. М. : Наука, 2021. 133 с. DOI: 10.7868/9785020408654. EDN FQFUJI.

4. Лебедева О.В., Сипкина Е.И. Полимерные композиты и их свойства // Известия вузов, прикладная химия и биотехнология. 2022. № 12. Т. 2 (41). С. 192–207. DOI: 10.21285/2227-2925-2022-12-2-192-207. EDN BSBTTQ.

5. Кудряшов В.А., Дробыш А.С. Особенности применения полимерных композитных материалов и конструкций в строительстве // Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси. 2024. № 8 (4). С. 389–410. DOI: 10.33408/2519-237X.2024.8-4.398. EDN FEUIRY.

6. Дориомедов М.С. Российский и мировой рынок полимерных композитов : обзор // Полимерные материалы : Труды ВИАМ. 2020. № 6–7 (89). С. 29–37. DOI: 10.18577/2307-6046-2020-0-67-29-37. EDN HFFLSQ.

7. Гладунова О.И., Лысенко А.А. Мировой и российский рынок полимерных композиционных материалов. Тенденции и перспективы // Композитный мир. 2021. № 3 (96). С. 28–33. EDN GQEZDG.

8. Михайлин Ю.А. Тепло-, термо- и огнестойкость полимерных материалов. СПб. : Научные основы и технологии, 2011. 416 с. EDN RBBLNL.

9. Барботько С.Л., Вольный О.С., Кириенко О.А., Шуркова Е.Н. Оценка пожаробезопасности полимерных материалов авиационного назначения: анализ состояния, методы испытаний, перспективы развития, методические особенности / под общ. ред. Е.Н. Каблова. М. : ВИАМ, 2018. 424 с. EDN JIJQXG.

10. Стенечкина К.С., Евтушенко Ю.М., Ушков В.А., Берлин А.А. Пожарная опасность полимерных композиционных материалов // Эксперт: теория и практика. 2025. № 4 (31). С. 104–113. DOI: 10.51608/26867818_2025_4_104. EDN GHTHED.

11. Брушлинский Н.Н., Соколов С.В., Григорьева М.П. О некоторых закономерностях и особенностях российской пожарной статистики // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2016. № 25 (6). C. 33–38. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.06.33-38. EDN WWLUZJ.

12. Mariappan T. Recent developments of intumescent fire protection coatings for structural steel : а review // Journal of Fire Sciences. 2016. No. 34 (2). Pp. 120–163. DOI: 10.1177/0734904115626720. EDN WVGVZJ.

13. Lowden L.A., Hull T.R. Flammability behaviour of wood and a review of the methods for its reduction // Fire Science Reviews. 2013. No. 2 (4). Pp. 1–19. DOI: 10.1186/2193-0414-2-4

14. Ушков В.А. Разработка научных основ получения полимерных строительных материалов с пониженной пожарной опасностью : дис. … д-ра техн. наук. М., 2020. 361 с. EDN BFGMOS.

15. Ушков М.В., Евтушенко Ю.М., Агафонова Н.З., Ушков В.А., Самченко С.В. Термостойкость и пожарная опасность заливочных эпоксидных пенопластов строительного назначения // Техника и технология силикатов. 2025. № 32 (1). С. 62–74. DOI: 10.62980/2076-0655-2025-62-73. EDN VGLOYK.

16. Евтушенко Ю.М., Тоиров С.Х., Ушков В.А., Берлин А.А. Новые фосфор-азотсодержащие антипирены для композиционных материалов на основе полимеров конденсационного типа // Все материалы : энциклопедический справочник. 2025. № 2. С. 13–21. DOI: 10.31044/1994-6260-2025-0-2-13-21. EDN INLYJV.

17. Shi L., Chew M.Y. L. A review of fire processes modeling of combustible materials under external heat flux // Fuel. 2013. No. 106. Pp. 30–50. DOI: 10.1016/j.fuel.2012.12.057

18. Bakis C.E., Bank L.C., Brown V.L., Cosenza E., Davalos J.F., Lesko J.J. еt al. Fiber-Reinforced Polymer Composites for Construction : State-of-the-Art Review // Journal of Composites for Construction. 2002. No. 6 (2). Pp. 73–87. DOI: 10.1061/(ASCE)1090-0268(2002)6:2(73)

19. Karbhari V., Chin J., Hunston D.L., Benmokrane В., Juska Th., Morgan R. еt al. Durability Gap Analysis for Fiber–Reinforced Polymer Composites in Civil Infrastructure // Journal of Composites for Construction. 2003. No. 7 (3). Pp. 238–247. DOI: 10.1061/(ASCE)1090-0268(2003)7:3(238)

20. Mouritz A.P., Gibson A.G. Fire Properties of Polymer Composite Materials. Dordrecht : Springer, 2006. 401 p. DOI: 10.1007/978-1-4020-5356-6

21. Evtushenko Yu.M., Toirov S.Kh., Ushkov V.A., Berlin A.A. New Phosphorus-Nitrogen-Containing Flame Retardants for Composite Materials Based on Condensation Polymers // Polymer Science, Series D. 2025. No. 18 (2). Pp. 429–434. DOI: 10.1134/s1995421225700327. EDN BPZHIQ.

22. Ушков В.А., Копытин А.В., Ланской П.С., Ушков М.В., Серков Б.Б. О корреляции кислородного индекса с результатами оценки воспламеняемости и горючести полимерных композиционных материалов, полученных маломасштабными методами // Пожары и чрезвычайные ситуации: предупреждение, ликвидация. 2023. № 4. С. 60–68. DOI: 10.25257/FE.2023.4.60-68. EDN OWMGWH.

23. Foley M. The use of small scale fire test data for the hazard assessment of bulk materials : thesis or Dissertation Doctor of philosophy. University of Edinburgh, 1995. 374 p. URL: http://hdl.handle.net/1842/3529

24. Hassan A., Accary G., Sharples J., Moinuddin Kh. Insight into laboratory=scale junction–fire dynamics using 3D physics-based numerical simulations // Fire Safety Journal. 2025. No. 157. P. 104489. DOI: 10.1016/j.firesaf.2025.104489. EDN QIZGHP.

25. Ушков В.А., Копытин А.В., Шувалова Е.А., Смирнов В.А. Горючесть и дымообразующая способность композиционных материалов на основе эпоксидных олигомеров // Пожаровзрывобезопасность/ Fire and Explosion Safety. 2017. № 26 (6). C. 31–42. DOI: 10.18322/PVB.2017.26.06.31-42. EDN ZCJMHT.

26. Копытин А.В., Ушков М.В., Ланской П.С., Ушков В.А. О корреляции результатов маломасштабных методов оценки воспламеняемости и горючести полимерных композиционных материалов // Полимерные материалы пониженной горючести : сб. мат. XI Междунар. конф. Волгоград : Волгоградский государственный технический университет, 2023. С. 64–67. EDN TJPAEJ.

27. Гравит М.В., Недрышкин О.В., Вайтицкий А.А., Шапкова А.М., Нигматуллина Д.Г. Пожарно-технические характеристики строительных материалов в европейских и российских нормативных документах. Проблемы гармонизации методов исследования и классификации // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2016. № 25 (10). C. 16–29. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.10.16-29. EDN XCNSNZ.

28. Барбатько С.Л., Вольный О.С., Кириенко О.А., Шуркова Е.Н. Особенности испытаний авиационных материалов на пожароопасность. Ч. 1. Испытания на горючесть. Влияние толщины образца на регистрируемые характеристики // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2015. № 24 (1). С. 40–48. EDN TSMLGN.

29. Шуркова Е.Н., Вольный О.С., Луценко А.Н., Барботько С.Л. Сравнительная оценка пожаробезопасности ПКМ для изготовления конструктивных элементов летальных аппаратов // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2014. № 23 (2). С. 20–27. EDN RWTXKN.