Preview

Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety

Расширенный поиск

Разработка трудногорючего жесткого напыляемого пенополиуретана и исследование его физико-химических, огнезащитных и огнетушащих свойств

https://doi.org/10.18322/PVB.2019.28.05.27-38

Полный текст:

Аннотация

Введение. Предотвращение и тушение пожаров в кабельных шахтах, электроустановках, находящихся под напряжением, пожаров классов А и В требует наличия материалов, обладающих огне- и термостойкостью и способностью заполнять пространство любой формы. Для получения материала, соответствующего данным требованиям, были проведены работы по созданию рецептуры напыляемого пенополиуретана (ППУ) и исследование его эксплуатационных, физико-химических, огнезащитных и огнетушащих свойств.
Цель и задачи. Разработка рецептуры трудногорючего напыляемого жесткого пенополиуретана, исследование механизма и синергизма огнезадерживающего действия N–P–Cl-содержащих замедлителей горения.
Материалы и методы. Объектом исследования являлись компоненты А и Б для получения пенополиуретана марки “Изолан-125”, N–P–Cl-содержащие замедлители горения и пенополиуретановые композиции на их основе. Исследование огнезащитных, огнетушащих и физико-химических свойств ППУ-композиций и продуктов их термолиза проводили с использованием методов, регламентированных ГОСТами, сканирующей электронной микроскопии, термического и химического анализов.
Результаты и их обсуждение. Разработан трудногорючий жесткий напыляемый ППУ, обладающий огнезащитными и огнетушащими свойствами. Исследованы эксплуатационные, физико-химические, огнезащитные и огнетушащие свойства трудногорючего пористого материала. Проведен сопоставительный количественный химический анализ остаточного содержания азота и фосфора в продуктах термической обработки исходного и огнезащищенного ППУ, прогретых в интервале температур 200–500 °С, реализуемых при горении в предпламенной зоне конденсированной фазы. Определены минимальные концентрации азот-, галоген- и фосфор­содержащих замедлителей горения, необходимые для достижения огнезащитных свойств в исследу­емом материале.
Выводы. Разработана рецептура композиции трудногорючего напыляемого жесткого пенополиуретана. Установлен механизм и синергизм действия N–P–Cl-содержащих замедлителей горения, заключающийся в ингибировании летучими азот- и галогенсодержащими продуктами радикальных процессов в газовой фазе, тогда как фосфорсодержащие продукты преимущественно принимают участие в образовании прочных термоизолирующих органоминеральных структур в конденсированной фазе. Показана перспективность применения трудногорючего ППУ для предупреждения и тушения пожаров классов А и В, а также в электроустановках, находящихся под напряжением.

Об авторах

В. В. Богданова
Учреждение Белорусского государственного университета “Научно-исследовательский институт физико-химических проблем”
Беларусь

Богданова Валентина Владимировна, д-р хим. наук, профессор, заведующая лабораторией огнетушащих материалов 

Author ID: 7005614283

220006, г. Минск, ул. Ленинградская, 14



О. Н. Бурая
Учреждение Белорусского государственного университета “Научно-исследовательский институт изико-химических проблем”
Беларусь

Бурая Оксана Николаевна, научный сотрудник лаборатории огнетушащих материалов

220006, г. Минск, ул. Ленинградская, 14



М. М. Тихонов
Университет гражданской защиты МЧС Республики Беларусь
Беларусь

Тихонов Максим Михайлович, канд. техн. наук, доцент, начальник кафедры гражданской защиты

220118, г. Минск, ул. Машиностроителей, 25



Список литературы

1. . Иванников В. П., Клюс П. П. Справочник руководителя тушения пожара. — М. : Стройиздат, 1987. — 288 с.

2. Weil E. D., Levchik S. V. Commercial flame retardancy of polyurethanes // Journal of Fire Sciences. — 2004. — Vol. 22, No. 3. — P. 183–210. DOI: 10.1177/0734904104040259.

3. Сучков В. П., Мольков А. А. Технология производства трудногорючего пенополиуретана с использованием фосфогипса // Известия высших учебных заведений. Строительство. — 2009. — № 6(606). — C. 25–29.

4. Dong Q., Chen K., Jin X., Sun S., Tian Y., Wang F., Liu P., Yang M. Investigation of flame retardant flexible polyurethane foams containing DOPO immobilized titanium dioxide nanoparticles // Polymers. — 2019. — Vol. 11, No. 1. — P. 75–86. DOI: 10.3390/polym11010075.

5. Chattopadhyay D. K., Webster D. C. Thermal stability and flame retardancy of polyurethanes // Progress in Polymer Science. — 2009. — Vol. 34, No. 10. — P. 1068–1133. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2009.06.002.

6. Vitkauskien I., Makuška R., Stirna U., Cabulis U. Thermal properties of polyurethane-polyiso¬cyanurate foams based on poly(ethylene terephthalate) waste // Materials Science. — 2011. — Vol. 17, No. 3. — P. 249–253. DOI: 10.5755/j01.ms.17.3.588.

7. Jin X., Gu X., Chen C., Tang W., Li H., Liu X., Bourbigot S., Zhang Z., Sun J., Zhang S. The fire performance of polylactic acid containing a novel intumescent flame retardant and intercalated layered double hydroxides // Journal of Materials Science. — 2017. — Vol. 52, No. 20. — P. 12235–12250. DOI: 10.1007/s10853-017-1354-5.

8. Kim Y. S., Davis R., Cain A. A., Grunlan J. C. Development of layer-by-layer assembled carbon nanofiber- filled coatings to reduce polyurethane foam flammability // Polymer. — 2011. — Vol. 52, No. 13. — P. 2847–2855. DOI: 10.1016/j.polymer.2011.04.023.

9. Singh H., Jain A. K., Sharma T. P. Effect of phosphorus-nitrogen additives on fire retardancy of rigid polyurethane foams // Journal of Applied Polymer Science. — 2008. — Vol. 109, No. 4. — Р. 2718–2728. DOI: 10.1002/app.28324.

10. Лучкина Л. В., Рудь Д. А., Рудакова Т. А., Сухов А. В. Влияние концентрации антипирена и химической структуры жестких пенополиуретанов на их пожароопасность // Полимерные материалы пониженной горючести : тр. VI Международной конференции (Россия, г. Вологда, 14–18 марта 2011 г.). — Вологда : ВоГТУ, 2011. — С. 43–45.

11. Feske E. F., Brown W. R. Flame retardante pentane blown polyisocyanurate foams for roofing // Proceedings of Polyurethanes Expo 2002 (Salt Lake City, UT, 13–16 October, 2002). — Washington : American Plastics Council, 2002. — P. 32–40.

12. Thirumal M., Singha N. K., Khastgir D., Manjunath B. S., Naik Y. P. Halogen-free flame-retardant rigid polyurethane foams: Effect of alumina trihydrate and triphenylphosphate on the properties of polyurethane foams // Journal of Applied Polymer Science. — 2010. — Vol. 116, No. 4. — P. 2260–2268. DOI: 10.1002/app.31626.

13. Богданова В. В., Кобец О. И. Синтез и физико-химические свойства фосфатов двух- и трехвалентных металлов-аммония (обзор) // Журнал прикладной химии. — 2014. — Т. 87, No. 10. — С. 1385–1399.

14. Богданова В. В., Лахвич В. В., Врублевский А. В., Дмитриченко А. С. Огнетушащая эффективность жидкостных химических составов при тушении пожаров класса А распылительными устройствами пожаротушения // Вестник Командно-инженерного института МЧС Республики Беларусь. — 2008. — № 1. — С. 35–41.

15. Аринушкина Е. В. Руководство по химическому анализу почв. — 2-e изд., перераб. и доп. — М. : МГУ, 1970. — 488 с.

16. Марченко З. Фотометрическое определение элементов / Пер. с польского. — М. : Мир, 1971. — 501 с.

17. Тихонов М. М. Огнепреграждающая композиция на основе жесткого напыляемого пенополиуретана // Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация. — 2013. — № 1(33). — С. 50–60.

18. Allan D., Daly J., Liggat J. J. Thermal volatilisation analysis of TDI-based flexible polyurethane foam // Polymer Degradation and Stability. — 2013. — Vol. 98, No. 2. — P. 535–541. DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2012.12.002.

19. Решетников С. М., Шиляев А. В., Зенитова Л. А. Термическое разложение пенополиуретанов с антипиренами // Полимерные материалы пониженной горючести : тр. VI Международной конференции (Россия, г. Вологда, 14–18 марта 2011 г.). — Вологда : ВоГТУ, 2011. — С. 23–27.

20. König A., Kroke E. Flame retardancy working mechanism of methyl-DOPO and MPPP in flexible polyurethane foam // Fire and Materials. — 2012. — Vol. 36, No. 1. — P. 1–15. DOI: 10.1002/fam.1077.

21. Jiao C., Wang H., Zhang Z., Chen X. Preparation and properties of an efficient smoke suppressant and flame-retardant agent for thermolastic polyurethane // Polymers for Advanced Technologies. — 2017. — Vol. 28, No. 12. — P. 1690–1698. DOI: 10.1002/pat.4041.

22. Богданова В. В., Кобец О. И., Бурая О. Н. Направленное регулирование огнезащитной и огне¬тушащей эффективности N–P-содержащих антипиренов в синтетических и природных полимерах // Горение и взрыв. — 2019. — Т. 12, № 2. — С. 106–115. DOI: 10.30826/CE19120214.

23. Богданова В. В., Тихонов М. М. Влияние замедлителей горения на термические и огнестойкие свойства жесткого пенополиуретана // Известия ЮФУ. Технические науки. — 2013. — № 8(145). — С. 49–53.

24. Богданова В. В., Кобец О. И., Тихонов М. М. Факторы, оказывающие доминирующее влияние на прекращение горения природных и синтетических материалов // Полимерные материалы пониженной горючести : тр. VIII Международной конференции (Республика Казахстан, г. Алматы, 5–10 июня 2017 г.). — Кокшетау : Кокшетауский технический институт Комитета по чрезвычайным ситуациям МВД Республики Казахстан, 2017. — С. 88–91.

25. Богданова В. В., Тихонов М. М. Исследование эксплуатационных и огнезащитных свойств пенополиуретановых конденсированных пен // Весці нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя фізіка-тэхнічных навук [Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук]. — 2013. — № 1. — С. 24–28.

26. Пат. 10112 Республика Беларусь. МПК A 62C 15/00, A 62C 31/12, B 05B 7/02, B 01F 5/18, B 01F 3/14. Ранцевая установка для подачи трудногорючего ППУ / Тихонов М. М., Богданова В. В., Бурая О. Н. — № U 20130873; заявл. 30.10.2013; опубл. 30.06.2014, Бюл. № 3(98). — С. 183.

27. Богданова В. В., Тихонов М. М., Мамедов А. М. Быстротвердеющие полимерные пены для ограничения распространения и тушения пожаров // Вестник Командно-инженерного института МЧС Республики Беларусь. — 2016. — № 2(24). — С. 4–9.

28. Тихонов М. М., Богданова В. В. Трудногорючий пенополиуретан как огнетушащее средство // Полимерные композиты и трибология (Поликомтриб–2017) : тезисы докладов Международной научно-технической конференции (Республика Беларусь, г. Гомель, 27–30 июня 2017 г.). — ¬Гомель : ИММС НАН Беларуси, 2017. — С. 75.

29. Богданова В. В., Тихонов М. М., Мамедов А. М. Полимерное огнетушащее средство для тушения пожаров в электроустановках, находящихся под напряжением // Строительство: новые технологии — новое оборудование. — 2017. — № 12. — С. 60–66.


Для цитирования:


Богданова В.В., Бурая О.Н., Тихонов М.М. Разработка трудногорючего жесткого напыляемого пенополиуретана и исследование его физико-химических, огнезащитных и огнетушащих свойств. Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2019;28(5):27-38. https://doi.org/10.18322/PVB.2019.28.05.27-38

For citation:


Bogdanova V.V., Buraya O.N., Tikhonov M.M. Development of a flame retardant hard sprayed polyurethane foam and the study of its physicochemical, fire retardant and fire extinguishing properties. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2019;28(5):27-38. (In Russ.) https://doi.org/10.18322/PVB.2019.28.05.27-38

Просмотров: 121


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0869-7493 (Print)
ISSN 2587-6201 (Online)