WAYS OF REDUCING THE TEMPERATURE OF FOAMING IN THE SYSTEM AMMONIUM POLYPHOSPHATE - PENTAERYTHRITOL IN INTUMESTSENT SYSTEMS
Abstract
Polymer and composite materials are increasingly used in technology as an alternative to metals. One of the key components of the composites is a polymeric binder, usually not having fire-resistant properties, there is a need to use the fire-protective coatings (FPC). However, the temperature of the coke formation known FPC quite high and does not provide reliable fire protection of polymers. The aim of this work is to study the possible implementation of the response of the ammonium polyphosphate (APF) with pentaerythrytol (PEr) at lower temperatures and to study process flow. It is established that the decrease in the temperature of the coke formation intumescent systems is possible by increasing the ratio APF:PEr = 4,2:1. Thus, volatile products form in the fields of foaming. The excess of the APF promotes thermal decomposition of carbon sources at a lower temperature (25-30 °C lower) and as a consequence the formation of foam coke observed at 60-65 °C lower than when the ratio APF:PEr = 3:1. Methods of XPS and IR spectroscopy characterized products of thermal decomposition of the samples when heated to 350 °C. It is shown that the main components of the products of thermal decomposition are P2O5, amorphous carbon, the products of incomplete degradation of phospho-organic polymer and presumably phosphorus oxinitride.
About the Authors
T. A. Rudakova
N. S. Enicolopov Institute of Synthetic Polymer Materials, Russian Academy of Sciences
Russian Federation
Russian Federation
Yu. M. Yevtushenko
N. S. Enicolopov Institute of Synthetic Polymer Materials, Russian Academy of Sciences
Russian Federation
Russian Federation
Yu. A. Grigoryev
N. S. Enicolopov Institute of Synthetic Polymer Materials, Russian Academy of Sciences
Russian Federation
Russian Federation
A. A. Batrakov
National Research University "Moscow Power Engineering Institute" (NRU "MPEI")
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Ненахов С. А., Пименова В. П. Физикохимия вспенивающихся огнезащитных покрытий на основе полифосфата аммония // Пожаровзрывобезопасность. - 2010. - Т. 19, № 8. - С. 11-58.
2. Weil E. D. Fire-protective and flame-retardant coatings. A state-of-the-art review // J. Fire Sci. - 2011. - Vol. 29. -P. 259-296. doi: 10.1177/0734904110395469.
3. Levchik G. F., Selevitch A. F., Levchik S. V. et al. Thermal behaviour of ammonium polyphosphate - inorganic compound mixtures. Parti: Talk // Thermochimica acta. - 1994. -Vol. 239. - P. 41-49. doi: org/10.1016/0040-6031(81)85139-8.2.
4. Vandersall H. L. Intumescent coating systems. Their development and chemistry // J. Fire and Flamm. - 1971. -No. 2. - P. 97-140.
5. Camino G., Costa L., Trossarelly L. Study of mechanism of intumescence of fire retardant polymers. Part I: Thermal degradation of ammonium polyphosphate-pentaerythrytol system // Polymer Degradation and Stability. - 1984. - Vol. 6. - P. 243-252.
6. Camino G., Costa L., Trossarelly L. Study of mechanism of intumescence of fire retardant polymers. Part II: Mechanism of action in polypropylene-ammonium polyphosphate-pentaerythrytol mixtures // Polymer Degradation and Stability. - 1984. - Vol. 7. - P. 25-31.
7. Camino G., Costa L., Trossarelly L., Costanzi F., Pagliari A. Study of mechanism of intumescence of fire retardant polymers. Part IV: Mechanism of ester formation in ammonium polyphosphate-penta-erythrytol mixtures // Polymer Degradation and Stability. - 1985. - Vol. 12. - P. 213-228.
8. Bourbigot S., Le Bras M., Delobel R. Carbonization mechanism resulting from intumescence association with the ammonium polyphosphate-pentaerythrytol fire retardant system // Carbon. - 1993. - Vol. 31,No. 8.-P. 1219-1294.
9. Bourbigot S., Le Bras M., Delobel R. Carbonization mechanism resulting from intumescence. Part II. Association with an ethylene terpolymer and ammonium polyphosphate-pentaerythrytol fire retardant system // Carbon. - 1995. - Vol. 33, No. 3. - P. 283-294.
10. Pagella C., Raffaghello F., DeFavery D. M. Differential scanning colorimetry of intumescent coatings // Polymers Paint Colour Journal. - 1998. - Vol. 188, No. 4402. - P. 16-18.
11. Евтушенко Ю.М., Григорьев Ю.А., Озерин А.Н., Страшное П. В., Батраков А. А. Динамическая модель огнезащитного состава // Химическая технология. - 2014. - № 12. - С. 746-755.
12. Чернова Н. С. Химические превращения и механизм огнезащитного действия вспучивающихся композиций : автореф. дис.. канд. техн. наук. - СПб, 2010.
13. Страхов В. Л., Гаращенко А. Н., Рудзинский В. П. Математическое моделирование работы и определение комплекса характеристик вспучивающейся огнезащиты //Пожаровзрывобезопасность. - 1997. - Т. 6, № 3. - С. 21-30.
14. Страхов В. Л., Гаращенко А. Н., Кузнецов Г. В., Рудзинский В. П. Тепломассообмен в тепло- и огнезащите с учетом процессов термического разложения, испарения-конденсации, уноса массы и вспучивания-усадки //Математическое моделирование.-2000.-Т. 12, № 5. - С. 107-113.
15. Страхов В. Л., Гаращенко А. Н., Кузнецов Г. В., Рудзинский В. П. Математическое моделирование теплофизических и термохимических процессов при горении вспучивающихся огнезащитных покрытий // Физика горения и взрыва. - 2001.-№2.-С.43-47.
16. Гаращенко А. Н., Кульков А. А., Васин В. П. и др. Влияние состава и особенностей поведения вспучивающихся огнезащитных покрытий на их эффективность // В сб.: Вопросы оборонной техники. Сер. 15. - №4. - С. 135-136.
17. Гаращенко А. Н., Суханов А. В., Гаращенко Н. А. и др. Пожаробезопасность конструкций из полимерных композиционных материалов // Конструкции из композиционных материалов. - 2010.-№2. - С. 45-59.
18. Антонов А. В., Решетников И. С., Халтуринский Н. А. Горение коксообразующих полимерных систем // Успехи химии. - 1999. - Т. 68, № 7. - С. 663-673.
19. Бок Р. Методы разложения в аналитической химии. - М. : Химия, 1984. - 432 с.
20. Briggs D., Seah M. P. (eds.). Practical surface analysis. Vol. I. Auger and x-ray photoelectron spectroscopy. - 2nd ed. - New York : Willey & Sons, 1990. - 657 p.
21. Singamsetty C. S. K., Pittman C. U., Booth G. L. et al. Surface characterization of carbon fibers using angle-resolved XPS and ISS // Carbon. - 1995. - Vol. 33, No. 5. - P. 587-595.
22. Гордон А., Форд Р. Спутник химика. - М. : Мир, 1976. - 541 с.
23. Некрасов Б. В. Основы общей химии. - М. : Химия, 1973. - Т. 1. - 656 с.
Review
For citations:
Rudakova T.A., Yevtushenko Yu.M., Grigoryev Yu.A., Batrakov A.A. WAYS OF REDUCING THE TEMPERATURE OF FOAMING IN THE SYSTEM AMMONIUM POLYPHOSPHATE - PENTAERYTHRITOL IN INTUMESTSENT SYSTEMS. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2015;24(3):24-31. (In Russ.)
Views:
374
Email this article 