Природа большинства полимерных материалов такова, что их невозможно сделать полностью пожаробезопасными.

Пожаробезопасность пенополистирольных плит при термоизоляции зданий и сооружений
Современный технический прогресс невозможен без широкого использования полимерных материалов в различных отраслях промышленности. Однако темпы освоения многих полимерных материалов сдерживаются рядом их недостатков и прежде всего горючестью и пожаробезопасностью.
Горючесть полимеров обусловлена высоким содержанием углерода и водорода, из которого состоят макромолекулы. При нагревании они легко распадаются на низкомолекулярные насыщенные и ненасыщенные углеводороды, которые подвергаются экзотермическим реакциям окисления.
Природа большинства полимерных материалов такова, что их невозможно сделать полностью пожаробезопасными. Единственное, что можно это снизить их способность к возгоранию и поддержанию горения. Для этой цели применяются антипирены добавки, затрудняющие воспламенение и снижающие скорость распространения пламени.

Существуют несколько механизмов замедления процессов горения с помощью антипиренов:
1. Ингибирование свободнорадикальных процессов, происходящих при разложении полимера, вследствие образования веществ, способных взаимодействовать со свободными радикалами с образованием радикалов с меньшей реакционной способностью.
Замедлению горения способствует введение веществ, содержащих галогены (хлор, бром, фтор, йод), азот, фосфор и бор. Ингибирование процесса горения в этом случае связано с протеканием реакций гибели активных центров – атомов водорода, кислорода и гидроксильных радикалов
Для однотипных соединений эффективность галогенсодержащих антипиренов убывает в ряду J > Br > Cl > F. Наибольшее практическое применение находят бром- и хлорсодержащие антипирены. Наибольшей эффективностью обладают соединения с пониженной энергией связи углерод – галоген.
Одним из эффективных ингибиторов процессов горения и тления различных полимеров считаются органические соединения фосфора, действие которых объясняется следующим способом. При пиролизе полимеров, содержащих соединения фосфора происходит образование фосфорной кислоты и ее ангидридов, которые катализируют дегидратацию и дегидрирование, способствуют процессу карбонизации. Продукты пиролиза соединений фосфора ингибируют реакции в газовой фазе за счет дезактивации активных радикалов в пламени.
2. Образование защитного слоя на поверхности полимера, непроницаемого для кислорода или изолирующего от дальнейшего нагревания.
Механизм действия целого ряда антипиренов (силикаты и алюмосиликаты, бораты металлов, фосфаты, их органические производные) обусловлен преобладающим влиянием на процесс горения образующихся на поверхности защитных слоев. Эти слои состоят из нелетучих остатков - главным образом – окислов металлов, образующихся при разложении неорганических соединений. Антипирены, которые способны создавать плотные поверхностные защитные слои, создают своего рода физический барьер действию пламени на полимер, затрудняют диффузию горючих газов в пламя. К таким антипиренам относятся метаборат бария (ВаВ2О4·Н2О), борат цинка, тетрафторборат аммония.
3. Выделение негорючих (инертных) газов, препятствующих подводу кислорода в зону горения.
При применении в качестве антипиренов неорганических галогенов замедление горения полимеров может происходить по следующему механизму.Хлорид или бромид аммония при температурах выше 200 и 250 °С соответственно разлагаются на аммиак, HCl и HBr. Газообразные HCl и HBr подавляют горение. Кроме этого, уменьшается процентное содержание кислорода в газовой фазе, что также замедляет горение.
4. Разложение антипиренов или взаимодействие антипиренов и продуктов их деструкции с другими веществами с поглощением тепла, что способствует уменьшению температуры ниже точки воспламенения.
Сюда можно отнести гидроокиси алюминия, магния, цинка, гидратированные карбонаты металлов, мочевину, дициандиамид и многие другие вещества. Механизм действия таких антипиренов связан с чисто физическим влиянием на тепловой баланс процесса горения. На разложение антипирена, испарение продуктов затрачивается тепло. В результате понижается температура конденсированной фазы. Негорючие продукты, в свою очередь, разбавляют топливо в пламенной зоне реакции, снижают температуру пламени и тем самым уменьшают обратный тепловой поток на поверхность горючего материала. В целом наблюдается замедление процесса горения.
Одним из таких наиболее важных и сравнительно дешевых антипиренов является тригидрат оксида алюминия- Al(OН)3 Его эффективность обусловлена отводом тепла из зоны горения вследствие интенсивного выделения связанной воды. Эта температура близка к температуре воспламенения многих органических веществ.
5. Предотвращение распространения пламени в процессе горения, вследствие дополнительных затрат тепловой энергии на нагревание порошкообразного наполнителя и уменьшения температуры ниже критической точки.
Введение негорючих наполнителей в полимеры позволяет снизить содержание горючей составляющей материала, повлиять на теплофизические характеристики последнего и на условия тепло- и массообмена при горении. Для этой цели кроме дисперсных наполнителей (мел, песок) могут применять и волокнистые (стеклянные волокна, асбест).
Следует отметить, что на самом деле механизм действия антипиренов не сводится к какому-либо одному эффекту, а является более сложным.

 Антипирены делятся на 3 большие группы:
- добавки, химически взаимодействующие с полимером;
- интумесцентные добавки;
- добавки, механически смешиваемые с полимером.
 Добавки первого типа применяются, в основном, для реактопластов -эпоксидных, ненасыщенных полиэфирных смол.
 Добавки второго типа останавливают горение полимера на ранней стадии, т. е. на стадии его термического распада, сопровождающегося выделением горючих газообразных продуктов. Интумесцентный процесс заключается в комбинации коксообразования и вспенивания поверхности горящего полимера. Образующийся вспененный ячеистый коксовый слой, плотность которого уменьшается с ростом температуры, предохраняет горящий материал от воздействия теплового потока или пламени. Добавки данного типа используют в основном в лакокрасочных изделиях.
Добавки третьего типа применяются для термопластов, реактопластов и эластомеров. Существует несколько типов таких добавок, из которых наиболее распространены три:
галогеносодержащие;
фосфоросодержащие;
гидроксиды металлов.
Эффективность галогенсодержащих антипиренов возрастает в ряду FЧаще всего в качестве антипиренов применяются хлор- и бромсодержащие соединения, так как они обеспечивают наилучшее соотношение цена/качество. Номенклатура и объём использования бромсодержащих антипиренов больше, чем хлорсодержащих. Бромсодержащие антипирены намного более эффективны, чем хлорсодержащие, так как продукты их горения менее летучи.
Кроме того, хлорсодержащие антипирены выделяют хлор в широком интервале температур, поэтому содержание его в газовой фазе низкое, а бромсодержащие антипирены разлагаются в узком интервале температур, обеспечивая, таким образом, оптимальную концентрацию брома в газовой фазе. Соединения фтора и иода не применяются в качестве антипиренов, так как соединения фтора малоэффективны, а соединения иода обладают низкой термостабильностью при переработке. Применение хлора в последнее время сильно сократилось в связи с давлением общественных организаций, обеспокоенных токсичностью данных соединений.
Было доказано, что при сжигании бромсодержащих антипиренов не выделяется токсичных соединений -диоксинов и фуранов. Безопасность соединений брома была подтверждена такими организациями как Агентство защиты окружающей среды США, Всемирная организация здравоохранения,  Европейская организация экономического сотрудничества и развития.
Также следует обратить внимание на такой немаловажный фактор, как вторичная переработка материалов, содержащих антипирены. Пластмассы, содержащие в качестве антипиренов соединения брома легко подвергаются вторичной переработке благодаря высокой термостабильности таких антипиренов.
Бромсодерждащие антипирены: могут быть ароматическими и алифатическими. Алифатические соединения брома более активны, но менее стабильны при переработке, поэтому наиболее широко распространены ароматические бромсодержащие антипирены.
Ведущий мировой производитель антипиренов – компания Great Lakes - выпускает 27 наименований бромсодержащих соединений шести основных типов. Остальные производители (Dead Sea Bromine Group, Albermarle ) помимо этих шести выпускают ещё несколько:
 Полибромдифенил оксид (PBDO) и его производные. Подходят для большинства пластмасс, кроме вспененного полистирола. В настоящее время применение таких соединений сокращается в связи с давлением экологических организаций.
 Дибромнеопентил гликоль (DBNPG) и его производные. Применяется для полиэфирных смол в процессе синтеза. Содержит 60% брома. Обладают высокой термостабильностью и химстойкостью. Высокоэффективный антипирен. Высокая светостойкость. Может также использоваться в жёстких полиуретановых пенах.
 Дибромстирол, и его производные. Включая привитые сополимеры с полипропиленом. Рекомендован для АБС пластиков, полистирола, конструкционных термопластов, ненасыщенных полиэфиров и полиуретанов. Не рекомендован для использования в ПВХ, вспененном полистироле и жёстких полиуретановых пенах.
 Гексабромциклододекан используется в ударопрочном полистироле и полиолефинах, в том числе и вспененных.
 Пентабромбензил акрилат разработан для конструкционных термопластов и производится только компанией Dead Sea Bromine Group. Используется при реакционной экструзии для сополимеризации с полиамидами, термопластичными полиэфирами и поликарбонатом, позволяя получить класс V-0 по UL-94 без ухудшения физико-механических свойств полимера.
  Тетрабромфталевый ангидрид и его производные. Используется в реактопластах и полиуретанах. Может использоваться в ПВХ и термоэластопластах.
 Трибромнеопентанол (TBNPA) содержит 70% алифатически присоединенного брома, вводится на стадии синтеза, химически взаимодействует с полимером. Обладает очень высокой термо- и светостойкостью. Не подвержен гидролитической деструкции. Хорошо растворим в полиолах, что делает его особенно подходящим для изготовления негорючих полиуретанов.
 Трибромфенол и его производные. Используется для полистирола и его сополимеров (УПС, АБС), поликарбоната, полиамида, вспененного полиуретана и реактопластов. Не подходит для полиолефинов и ПВХ.
 Бромированный триметилфенил индан  -Содержит 73% ароматически присоединённого брома, обеспечивая прекрасную термостабильность, что особенно важно при переработке конструкционных пластмасс. Позволяет повысить ударную вязкость и текучесть расплава термопластов.

Хотя хлорсодержащие антипирены не получают широкого применения ввиду токсичности продуктов распада следует отметить 3 основных типа хлорсодержащих антипиренов:
хлорированные парафины;
хлорированные алкилфосфаты;
хлорированные циклоалифатические углеводороды.
 Хлорпарафины выпускаются с содержанием хлора до 72% в жидкой или твёрдой форме, в зависимости от длины углеводородного радикала, на основе которого они синтезированы. Чаще всего используются в качестве пластификаторов ПВХ совместно с ДОФ или ДБФ. Основное применение – линолеум и кабельная изоляция.
 Хлорированные алкилфосфаты выпускаются в трёх основных модификациях:
три(2-хлорэтил)фосфат ;
три(2-хлор1-метилэтил)фосфат ;
три(2-хлор(1-хлорметил)этил)фосфат .
 В основном данные соединения вводятся в полиуретановые пены в количестве от 5 до 15% в зависимости от плотности пены и требований к конечной продукции.
 Хлорированные циклоалифатические углеводороды.
Основной представитель соединений данного класса – додекахлордиметилдибензоциклооктан.
Это соединение может применяться для широкого спектра полимеров, включая полиамиды и полиолефины. Часто используется совместно с синергистами, такими как оксид сурьмы и борат цинка. Данный антипирен обладает комплексом ценных свойств:
высокая теплостойкость ;
высокая светостойкость;
не мигрирует на поверхность;
не пластифицирует полимер;
образует очень мало дыма;
низкая плотность и низкая цена.
Чаще всего хлорсодержащие антипирены используются в комбинации с синергистами - с оксидами сурьмы.
Они относительно дешевы, обладают высокой светостабильностью, но требуется большое количество антипиренов данного типа для достижения желаемого класса пожаробезопасности. Они, в целом, менее термостабильны, по сравнению с бромсодержащими, и более склонны вызывать коррозию оборудования.
 
  Следующий большой класс антипиренов фосфорсодержащие антипирены
.

Фосфорсодержащие соединения могут быть органическими и неорганическими. Они активны в газовой или конденсированной фазе, а иногда и в обоих. Полагают, что соединения фосфора действуют в газовой фазе через образование радикалов РО*, поглощающих активные радикалы Н* и ОН*, которые способствуют распространению пламени.
Действие в конденсированной фазе заключается в том, что при разложении антипирена образуются остатки фосфорной кислоты, которые действуют как дегидратирующий агент, способствуя образованию карбонизированных структур. При этом также может образовываться аэрозоль, способствующий дезактивации радикалов за счёт эффекта стенки.
Номенклатура фосфорсодержащих соединений довольно широка, и для начала можно разделить их на 2 группы – галогенсодержащие и не содержащие галогенов.
Достоинство соединений, содержащих галоген и фосфор заключается в том, что они, во-первых, отщепляя при разложении галогенрадикалы, дезактивируют по обычному для галогенов механизму активные радикалы Н* и ОН* и, во-вторых, способствуют образованию карбонизированных структур по описанному выше механизму.
Ко второй группе относятся красный фосфор, водорастворимые неорганические фосфаты, нерастворимый фосфат аммония и полифосфаты, органофосфаты и фосфонаты, а также фосфин оксиды.
Красный фосфор является прекрасным антипиреном для гетероцепных полимеров – полиэтилентерефталат, поликарбонат. Специально обработанный красный фосфор используется для огнезащиты электротехнических изделий из полиамидов. В комбинации со вспенивающими и карбонизирующими агентами применяется в интумесцентных антипиренах. Применение фосфора ограничено его токсичностью и красным цветом.
Триарилфосфаты: Трифенилфосфат (ТРР) применяется в смесях поликарбонат/АБС и полифениленоксиде. Трикрезилфосфат (ТСР) в основном используется в ПВХ в качестве пластификатора, повышающего огнестойкость, и в стиролсодержащих полимерах.
Диарил фосфаты (RDP и BDP) – бесцветные жидкости, используемые в основном в смесях ПК/АБС, ПБТ, ПФО. Это низколетучие, теплостойкие продукты, с более низким, по сравнению с триарилфосфатами, пластифицирующим эффектом. Обычно достаточно 10-15% таких соединений для достижения соответствующего класса огнестойкости по UL-94. Обладают высокой стойкостью к гидролитической деструкции.
Алкилфосфонаты – высокая эффективность соединений данного класса обусловлена высоким содержанием фосфора. Однако, высокая летучесть таких антипиренов ограничивает их применение в жёстких полиуретановых пенах и высоконаполненных полиэфирах.





 
 

  И третий распростаненный класс антипиренов- Гидроксиды металлов.
Гидроксиды алюминия и магния занимают первое место среди антипиренов по объёму применения (более 40% всего объёма антипиренов). Это обусловлено их низкой стоимостью по сравнению с системами на основе галогенов или фосфора. Неорганические гидроксиды легки в обращении и нетоксичны.
Правильно подобранная система на основе гидроксида металла позволяет получить дешёвый негорючий материал с небольшим количеством дыма, выделяющегося при разложении.
Применение гидроксидов в качестве антипиренов постоянно возрастает, что обусловлено давлением экологических организаций, обеспокоенных влиянием галогенсодержащих соединений на окружающую среду.
Гидроксид алюминия (АТН) – применяется в эластомерах, реактопластах и термопластах. Одна из основных областей применения – повышение огнестойкости бутадиен-стирольного латекса, используемого при производстве ковровых покрытий. Также он широко используется для изготовления негорючей эластомерной кабельной изоляции, ленточных транспортёров, кровельных материалов и шлангов. Возможно использование для повышения огнестойкости ненасыщенных полиэфиров, применяемых в различных областях.
Применение гидроксида алюминия особенно быстро увеличивается в Европе, где экологические организации особенно влиятельны. Этот антипирен широко применяется в полиолефинах, ПВХ, термоэластопластах.
Наибольшая эффективность наблюдается при использовании гидроксида алюминия в кислородсодержащих полимерах -полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат, полиамид.
 Гидроксид магния – представляет собой белый порошок с размером частиц от 0,5 до 5 мкм. Так же как и гидроксид алюминия для достижения соответствующего огнезащитного эффекта вводится в количестве 50-70% от массы полимера. Гидроксид магния дороже, чем гидроксид алюминия, поэтому объём применения на порядок меньше. Но у него есть одно неоспоримое преимущество - он обладает более высокой теплостойкостью (до 3000С), поэтому может применяться при переработке конструкционных термопластов. В основном используется в полипропилене, АБС пластиках и полифенилен оксиде. Не рекомендуется использовать этот антипирен в термопластичных полиэфирах (ПЭТ, ПБТ), так как он ускоряет деструкцию таких полимеров.
  Механизм действия.
Гидроксиды металлов под воздействием высоких температур разлагаются с выделением воды.
Реакция разложения является эндотермической, что приводит к охлаждению субстрата до температур ниже точки воспламенения. Образование воды способствует разбавлению горючих газов, выделяющихся при разложении, ослабляет действие кислорода и уменьшает скорость горения. Эффективность гидроксидов прямо пропорциональна их содержанию в полимере.
В некоторых тестах , используемых для оценки электротехнических изделий и кабельной изоляции, основными параметрами являются самозатухание материала и стойкость к возгоранию. Гидроксиды металлов подходят для применения в этих областях. Более того, после разложения образуется теплоизолирующий слой, который также предотвращает выделение дыма.
Основным недостатком гидроксидов металлов является высокая дозировка (50-70%) для прохождения тестов. Высокая дозировка приводит к сильному росту вязкости при переработке в изделия и к снижению физико-механических свойств. Многочисленные исследования направлены на устранение этих недостатков.




Одним из перспективных направлений в науке о полимерах последних лет является разработка принципов получения полимерных нанокомпозитов, которые являются новейшим типом функциональных материалов и могут быть использованы в самых разнообразных отраслях применения пластмасс. Модифицированные слоистые силикаты, используемые в качестве наполнителей, диспергируются на наномерном уровне внутри полимерной матрицы, придавая ей новые, экстраординарные свойства. Посредством нанокомпозитов удаётся улучшить термическую стабильность полимеров и придать им относительную стойкость к горению. Огнестойкость слоистых нанокомпозитов заключена в их структуре и основана на способности обугливаться.
Отдельно хочу сказать об Синергических смесях.
Большая часть галогенсодержащих антипиренов применяется в виде синергических смесей с оксидами сурьмы. Сам по себе оксид сурьмы не задерживает горения, так как плавится при температурах выше температур воспламенения большинства пластмасс. Однако в смеси с галогенсодержащими соединениями оксид сурьмы образует галогениды и оксигалогениды сурьмы, которые при температуре воспламенения находятся в газообразном состоянии и разбавляют горючие газы. Кроме того, галогениды и оксигалогениды действуют как поглотители радикалов ОН* аналогично действию HCl и HBr. Оксиды сурьмы часто используются для повышения огнестойкости ПВХ, из-за синергического эффекта с хлором, содержащимся в исходном полимере.
Антипирены других классов
Меламин и его производные – небольшой, но довольно быстро развивающийся сегмент рынка. Включает в себя меламин, его гомологи и соли с органическими и неорганическими кислотами-борной, фосфорной Меламинсодержащие антипирены обладают комплексом ценных свойств – огнезащитное действие происходит и по физическому (эндотермическое разложение, интумесценция, разбавление горючих газов) и по химическому (поглощение радикалов и образование углеродистых структур) механизмам. Более того, меламинсодержащие соединения недороги, нетоксичны и не вызывают коррозии оборудования.
В настоящее время применяются в основном во вспененных и термопластичных полиуретанах, полиамидах. Также ведутся разработки меламинсодержащих антипиренов для полиолефинов и термопластичных полиэфиров.
Борат цинка – может применяться для огнезащиты ПВХ, полиолефинов, полиамидов, эластомеров и эпоксидных смол. В галогенсодержащих системах применяется совместно с оксидом сурьмы, а в безгалогенных – с гидроксидами металлов или красным фосфором.
Кремнийорганические соединения – образуют защитный слой на поверхности изделия. Модифицированные кремнийорганикой полиуретаны обладают лучшей огнестойкостью по сравнению с необработанными. Разработаны добавки на основе кремнийорганических соединений для ПК и смесей ПК/АБС. Полученные материалы обладают высокими физико-механическими свойствами и прекрасной огнестойкостью (V0 по UL-94).
Нанокомпозиты – полимеры, наполненные слоистыми ультрамикродисперсными наполнителями, в основном, каолином. Были проведены исследования нанокомпозитов на основе ПА6 и ПС, показавшие, что скорость тепловыделения снижается на 63% при введении 5% ультрамикродисперсного каолина. При горении образуется слой, действующий как теплоизолятор и препятствующий выделению горючих газов.
Критерии выбора галогенсодержащего антипирена
При выборе антипирена необходимо учитывать несколько факторов, главный из которых – тип полимера и требования по огнеопасности. Другим важным условием является поведение антипирена при переработке в изделие – т.е. термостабильность, температура плавления, качество смешения с полимером. Эффективность антипиренов не зависит от степени их диспергирования или растворимости в полимере, так как большинство реакций, связанных с торможением горения происходит в газовой фазе. Поэтому эффективность добавок определяется по скорости диффузии галогенрадикалов и скорости их взаимодействия со свободными радикалами. Необходимо также учитывать влияние антипирена на физико-механические, электрические и прочие свойства, определяемые конечным применением изделия. Вот здесь как раз и оказывается важным фактор равномерного диспергирования. Более того, рекомендуется выбирать антипирен таким образом, чтобы галогенрадикалы образовывались при той же температуре, что и горючие продукты пиролиза полимера. Таким образом, поглотители свободных радикалов окажутся в газовой фазе одновременно с топливом, что обеспечит максимальную эффективность действия антипирена. Скорость образования галогенрадикалов должна быть такой, чтобы улавливание активных радикалов могло происходить в течение всего времени, пока температура на поверхности остаётся выше температуры возгорания летучих.









Тенденции на рынке антипиренов*
Мировой рынок антипиренов оценивается примерно в 30% от общего потребления добавок в полимеры ,за исключением пигментов и красителей. Структура рынка антипиренов выглядит следующим образом:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Самым крупнотоннажным антипиреном остаётся гидроксид алюминия, ежегодный рост применения этого материала оценивается в 3%. Это обусловлено дешевизной гидроксидов.
Наибольший рост наблюдается в секторе бромсодержащих антипиренов. Около 8,5 в год против 5% во всей отрасли антипиренов. Даже протесты экологических организаций не в силах помешать росту использования таких композиций, так как до сих пор нет альтернативы этим высокоэффективным соединениям. В то же время использование хлорсодержащих соединений сократится.
Существенный рост применения фосфорсодержащих соединений (7% в год) связан с такими их преимуществами, как низкое дымообразование и отсутствие коррозии оборудования при переработке.
Рост применения конструкционных термопластов влечёт за собой рост использования термостойкого гидроксида магния.
В настоящий момент всё больше внимания уделяется нанокомпозитным антипиренам, что связано с отсутствием вредного влияния на окружающую среду и эффективностью таких добавок.
* При подготовке данного приложения использована, в основном, статья "Антипирены", Группа Упак.



Стандарты и методы тестирования
Высокая пожарная опасность полимерных материалов привела к разработке в промышленно развитых странах отраслевых и государственных стандартов, которые определяют уровень горючести. В разных странах определение горючести проводится разными методами, поэтому иногда трудно сопоставить получаемые результаты. В таблице приведены данные , характеризующие приблизительный перечень методов используемый в разных странах
Принцип, положенный в основу метода определения горючести
Стандарты

Оценка поведения образца материала, помещенного в печь, нагретую до температуры 750-900 С
ГОСТ 12.1.044-89
ASTM-136 ( США)
DIN 4102 (Германия)
BS 476:Р.4:1970 (Великобритания)

Определение поверхностного воспламенения , тепловыделения и скорости распространения пламени при воздействии на образец теплового потока
ASTM-162 ( США)
BS 476:Р.6 (Великобритания)
BS 476:Р.7 (Великобритания)

Зажигание горизонтально расположенного образца пламени газовой горелки и оценка длины сгоревшей части
ASTM-1692 ( США)
ASTM-635 ( США)
UL-94 (США)
DIN 4102 (Германия)

Определение времени горения пламени, температуры газов, которые выделяются, степень повреждения образца по длине и потери массы под действием в течении 10мин на нижние стороны вертикально расположенных образцов , пламени горелки.
DIN 4102 (Германия)


Так как полимерные материалы широко используются в строительстве, остановимся на методах оценки строительных материалов. Оценка пожарной опасности строительных материалов в мировой практике производится более, чем по 200 методам. Такое количество разнообразных методов объясняется стремлением более полно учесть факторы, влияющие на процессы воспламенения и горения, поведение материала при нагреве. Однако все эти методы сводятся к определению наиболее часто применяемых показателей: горючести, воспламеняемости, скорости тепловыделения , сопротивления воздействию пламени, скорости распространения фронта пламени по поверхности материала, дымообразования, токсичности продуктов горения.
Рассмотрим более подробно пожарно-техническую классификацию строительных материалов в Украине.
С мая 2003года введены новые государственные строительные нормы Украины. По которым все строительные материалы классифицируются по 5 –ти показателям пожарной опасности:
- горючесть,
- воспламеняемость,
- распространение пламени по поверхности,
- дымообразующая способность,
- токсичность продуктов горения.
По горючести строительные материалы делят на горючие и негорючие.
Горючие материалы подразделяют на четыре группы:
Г1- низкой горючести,
Г2 – умеренной горючести,
Г3- средней горючести,
Г4- повышенной горючести.
По воспламеняемости строительные материалы подразделяют на три группы:
- В1- трудновоспламеняемые,
- В2 – умеренновоспламеняемые,
- В3 – легковоспламеняемые.
По распространению пламени по поверхности материалы подразделяют на четыре группы: РП1- нераспространяющие, РП2- локально распространяющие, РП3- умеренно распространяющие, РП4- значительно распространяющие.
По дымообразующей способности материалы делят на три группы:
- Д1- с малой дымообразующей способностью,
-Д2 – с умеренной дымообразующей способностью,
-Д3 с высокой дымообразующей способностью.
По токсичности продуктов горения материалы делят:
Т1 – малоопасные, Т2- умеренно опасные,Т3- высокоопасные, Т4 –чрезвычайноопасные.

В таблице приведена сравнительная оценка пожарной опасности полимеров по величине кислородного индекса и дымообразующей способности.

Полимерный материал
Показатели пожарной опасности


*Кислородный индекс,%
Дм, м2/кг



горение
тление

пенополиуретаны
16,5
751
-

полиэтилен
17,4
10


полипропилен
17,4
41


полистирол
17,8
494


эпоксидные полимеры
19,8
500
530

поликарбонат
22,5
427


поливинилхлорид
45
886
751






*Кислородный индекс (LOI) – минимальная объёмная концентрация кислорода в смеси с азотом, поддерживающая горение образца.

Антипирены в производстве вспенивающегося полистирола
Перечисленные в докладе антипирены можно использовать для производства трудногорючего полистирола методом компаундирования.
Но применение антипиренов в технологии получения вспенивающегося полистирола требуют иного подхода и определено рядом факторов, а именно:
- антипирен не должен быть растворим в воде, т.к. синтез полистирола осуществляется в водной среде - суспензионным методом;
- хорошо растворяться в стироле-мономере,
- составляющие антипирена не должны разрушать стабилизаторы суспензии,
- антипирен не должен оказывать влияние на скорость полимеризации,
- не должен регулировать молекулярный вес полимерных звеньев ( из-за чего ограничено применяют тетрабромпараксилол)
- не должен пластифицировать полимер ( что характерно для хлорпарафина), не должен мигрировать из полимерной матрицы,
- антипирен не должен разрушаться при температурных режимах процесса полимеризации,
- если в полимерную матрицу трудногорючего полистирола, получаемого методом компаундирования, можно ввести до 20% антипиренов, во вспенивающийся полистирол ввиду технологических особенностей процесса получения невозможно ввести такое количество огнезащитных добавок.
Учитывая перечисленные факторы наиболее приемлемым оказалось использование антипирена – гексабромциклододекана в сочетании с синергистом – перекисью дикумила. Обычно в рецептуре синтеза вспенивающегося полистирола используют до 1% антипирена, что является достаточным для получения самозатухающегося пенопласта. Однако имеется технологическая возможность введения до 3% гексабромциклододекана, если будет потребность рынка в материале такого качества.
Нельзя не отметить, что любой наполнитель полимерной матрицы, если только он не образует химических связей с макромолекулой полимера, снижает прочностные характеристики материала.
Не исключение это и для вспенивающегося полистирола. Так, из полистирола ПСВ не содержащего антипирены можно получать изделия с меньшей кажущейся плотностью, чем из ПСВ-С.
Анализ образцов пенопласта полученного из ПСВ и ПСВ-С и испытанных на сжатие и изгиб, показывает различный характер разрушения пеномассы. Прочность сцепления гранул ПСБ друг с другом больше , чем ПСБ-С, что зачастую можно наблюдать на разломе пенопласта: разлом пенопласта ПСБ происходит по гранулам, ПСБ-С по гранульным поверхностям.
Производители пенопласта должны объективно оценивать выбор исходного материала, либо мы в погоне за прибылью используем полистирол без антипирена, с нарушением требований пожарной безопасности, либо мы выпускаем ПСБ-С отвечающий требованиям пожарных норм.
Следует отметить, что для определения группы горючести пенополистирола необходимо выдерживать технологию вызревания готовых пеноблоков перед резкой , т.к. в недостаточно стабилизированном пенополистироле остается до 3,5% вспенивающего агента, который является легкогорючим веществом. При тестировании такого материала горение образца обусловлено наличием остаточного вспенивателя, что подтверждается голубоватым цветом пламени, в то время как хорошо стабилизированный пенополистирол имеет оранжевый цвет пламени.
ПАО «Концерн Стирол» не только производит вспенивающийся полистирол ПСВ-С, но так же перерабатывает его в пенополистирольные плиты тип ПСБ-С. Как все законопослушные производители продукции мы производили тестирование пенополистирольных плит по требованиям ДСТУ Б В.2.7-19-95. Оценку горючести плит производили в исследовательской испытательной лаборатории при главном управлении МНС Украины. По результатам исследований получены протоколы испытаний в соответствии с которыми пенополистирольным плитам ПСБ-С марок 15, 25 , 35 присвоена группа горючести Г1, т.е. низкой горючести.
Лаборатория по контролю качества пенополистирольных плит регулярно выполняет анализ пенополистирола по показателю «время самостоятельного горения» который косвенно характеризует огнестойкость пенополистирола. Статистические данные за 2012г показывают, что время самостоятельного горения наших пеноплит находилось в пределах 1-2 сек, при требовании ДСТУ Б В.2.7-8-94 не более 4 сек.


И в заключение доклада хочу сказать, что в выполнении требований пожарной безопасности пенополистирольной изоляции, заинтересованы прежде всего сами производители пеноплит. В противном случае наши конкуренты – производители минеральных изолирующих материалов будут иметь лишний аргумент в ограничении использования пенополистирола в строительстве.

С приветом, ПУХ! ( О.В.)
Мировой рынок антипиреновWђ Заголовок 215

Приложенные файлы

  • doc 3267494
    Размер файла: 140 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий