Файл: Хрулев, В. М. Огнестойкость конструкций из дерева и пластмасс.pdf

Т а б л и ц а 4

ибутадиена

впластмассы в меньшем количестве по сравнению с другими добавками, но они более дефицитны. Эффек­ тивность галогенидов повышается в случае совмеще­ ния с сурьмой, что позволяет уменьшить концентра- >

цию добавок в пластмассе (табл. 4).

Чтобы добавки были вполне эффективны, они должны совмещаться с основным полимером. Поляр­ ные добавки, в частности, хорошо совмещаются с по­ лярными полимерами. Применяемые добавки в ос­ новном полярны, поэтому для неполярных полимеров (полиэтилен) они мало пригодны. Многие добавки, увеличивая огнестойкость пластмасс, уменьшают их теплостойкость и прочность при нагревании. При вы­ боре добавок необходимо учитывать также возмож­ ность взаимодействия с катализатором полимера. До­ бавки могут привести к нарушению отверждения, из­ менению атмосферостойкости пластмасс, так как сравнительно легко гидролизуются и обладают пло­ хой водостойкостью. Добавки не должны быть ток­ сичны.

Количество вводимых добавок зависит от природы полимера. В частности, для пластмасс, содержащих галогены (поливинилхлорид), концентрации добавок уменьшают. При разложении эти пластмассы выде­ ляют газообразные хлорсодержащие соединения, раз­ бавляющие летучие продукты разложения, создавая менее горючую смесь. Добавление 2—8% двуокиси сурьмы к поливинилхлориду также повышает его ог­ нестойкость. Более огнестойки полимеры, содержа­ щие бром, фтор, фосфор, (эфиры фосфорной кисло­ ты), сурьму, бор, азот, висмут, мышьяк. Огнестойкость

26

полимеров повышают добавками соединений аммо: ния. Некоторые огнезащитные добавки одновременно обладают пластифицирующими " свойствами—триме- тил-, триэтил-, трибутил- и трикрезилфосфаты (для полихлорвинила, эпоксидных смол, полиуретана).

Огнезащитное действие различных минеральных солей — фосфатов, боратов, сульфатов, карбонатов, галогенидов, перфторборатов, солей аммония, метал­ лоаммиачных комплексов — основано на взаимодей­ ствии летучих продуктов деструкции полимера с ука­ занными соединениями и с кислородом воздуха.

Горючесть поливинилхлорида, пенополиуретана,' полиметилметакрилата, полиэфирных смол, пенопо­ листирола также уменьшается антипиренами — сое­ динениями хлора, брома, фосфора и сурьмы. Для по­ вышения огнестойкости полиуретана и полистирола используют соединения типа эпоксиэтанполифосфатов (1—50% повесу). Самозатухаемость полиэтиле­ на достигается добавкой 20% смеси, содержащей 65—70% хлорированного парафина и 15% двуокиси сурьмы.

Огнестойкость полиметилметакрилата, целлю­ лозных п’олимеров, эпоксидных и полиэфирных смол, нейлона повышают введением галогенсодержащих (алкенил) замещенных олефинов 1,5—20% от веса. По данным американского патента № 3591507, эти материалы относятся к негорючим.

Огнестойкие полиэфиры получают введением в ре­ акционную смесь (фталаты и этиленгликоль) доба­ вок— тетрабромфталевого ангидрида, триметил- и трнфенилфосфита.

Огнестойкость пенопластов повышают погружени­

специальных добавок. Антипиреном служат соли, об­ разующиеся при взаимодействии аминов или аммиа­ ка с кислыми эфирами фосфорной кислоты и алифа­ тических спиртов, содержащих 1—9 атомов углерода. Антипирен растворяется в этаноле, перхлорэтилене или бензине (бельгийский патент кл. С 09 к, №702432).

Снижение горючести полимерных материалов до­ стигается также добавлением 2—95% молотого гра­ фита, предварительно обработанного в течение 5 ми­

27

нут различными кислотами с небольшим количеством минерального окислителя. При горении антипирированных полимерных материалов происходит вспучива­ ние графита с увеличением объема до 40 раз. Образу­ ющийся защитный слой препятствует распростране­ нию пламени. Образец из пенопласта, обработанного графитом (диаметр образца 105 мм, толщина 45 мм), не загорается в пламени спиртовки в течение '240 се­ кунд. Потеря веса за это время составляет 2,5 г (на­ чальный вес 19,5 г) при глубине кратера термиче­ ского разложения 25 мм.

В строительной практике значительное распро­ странение нашли различные пленки. Одним из досто­ инств, обусловивших применение их для пневмати­ ческих конструкций, является светопрозрачность. Од­ нако малая толщина пленок и горючесть делают эти элементы пожароопасными. Для повышения их огнеустойчивости разработаны различные светопрозрач­ ные антипирирующие добавки — галоген- и фосфор­ содержащие соединения. Используют, например, дифенилхлорид, хлорированный парафин, тетрахлорфталевый ангидрид, тетрахлорбисфенол. В качестве фос­ форных соединений применяют три (дибромпропил)-, трифенилили триалкилфосфат. При этом применя­ ют также вспомогательную добавку, получаемую сме­ шением воды или спирта с галогензамещенноп сурь­ мой или с раствором сурьмы в кислоте (соляной, бромисто- и йодистоводородной) с последующей обра­ боткой полученного осадка щелочью. Вспомогатель­ ную огнестойкую добавку получают, например, до­ бавлением 50 г воды к раствору двуокиси сурьмы в концентрированной соляной кислоте (1:3) и обраба­ тывают белый осадок 10%-ным раствором едкого на­ тра. Прозрачность и механические свойства пласт­ масс не изменяются также при антипирировании их полихлорированным или полибромированным цикло­ пентадиенами.

При добавлении пластификаторов-трифосфатов (трибромкрезилфосфат, бисаллилфосфат, трикрезилфосфат) и совола в пленки на нитроцеллюлозной основе получают самозатухающие материалы. При добавлении пластификаторов можно значительно варьировать прочность и деформативность пленок.

;28

Модифицированные пленки обладают достаточной устойчивостью к кислотам и щелочам [4].

Одновременно на основе поливинилхлорида и нитроцеллюлозы разработаны плитки для покрытия пола и облицовки стен. Пластификатором здесь слу^

полнения тальк, каолин и сажу. Плитки мало горючи и после удаления источника огня самозатухают. Тол­ щина облицовочных плиток 0,2—0,5 мм, а плиток по­ ла 1,5—2,0 мм.

Для отделки стен и потолков разработаны различ­ ные несгораемые материала с применением синтети­ ческих связок. К ним относятся минераловатные аку­ стические плиты (связующие — поливинилацётатная эмульсия и фенолоспирты), минераловатные полужесткие плиты на карбамидной и фенольной связ­ ках. К трудносгораемым материалам с использовани­ ем полимеров относятся древесностружечные антипирированные плиты, жалюзийная рейка из жесткого поливинилхлорида’' с объемным весом 1,3 г/см3, пле­ ночный гидрозащитный пластифицированный матери­ ал ДПТГМ) на основе поливинилхлорида, теплозву­ коизоляционный материал АТМ-1 (стекловолокни­ стая плита на фенольной связке), авиационный пави­ нол, изготавливаемый из стеклоткани, покрытой с од­ ной стороны антипирированным поливинилхлоридом,

идругие.

Всвязи р широким применением в строительстве пенопластов йредставляется важным повышение их огнестойкости. В частности, разработаны огнестойкие пенополиуретаны. Повышение огнестойкости фено­ пластов достигается добавкой окситилированных фосполиолов при содержании фосфора 3,5—4%. По­ лученные пенопласты относятся к трудносгораемым материалам. При испытании методом «огневая тру­ ба» они теряют в весе 38— 19%.

Конструктивная огнезащита помещений с приме­ нением пластмасс достигается путем разбивки здания на отдельные отсеки по горизонтали и вертикали, ограничения объема горючего материала, приходя­ щегося на 1 м2 поверхности.

29

Глава III. ОГНЕСТОЙКОСТЬ КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ КЛЕЕВ

Полимерные клеи, применяемые для склеивания древесины,представляют, собой разновидность пласт­ масс, поэтому многие общие положения, отмеченные в предыдущей главе, могут быть отнесены и к клеям. При нагревании клеи в клеевом соединении древеси­ ны могут вести себя по-разному. Клеи на основе тер­ мопластичных полимеров, например поливинилацетатные, начинают размягчаться уже при 70—80°С. Такое клеевое соединение теряет несущую способ­ ность еще задолго до наступления условий термичес­ кого разложения и может выйти из строя до загора­ ния конструкции только лишь под влиянием повы­ шенной температуры окружающего воздуха. В то же время имеются термопластичные полимеры, темпера­ тура размягчения которых весьма близка к темпера­

нение их свойств при нагревании может происходить главным образом из-3'а термодеструкции полимера.

По этому признаку термореактивные клеи для древесины далеко не равноценны. Признаки деструк­ ции, например, карбамидных клеев проявляются при

ких границ термоустончивости клеев могут возник­ нуть еще и потому, что многие современные клеи представляют собой композиции, включающие тер­ мореактивные и термопластичные полимеры.

Если принять во внимание, что строительные нор­ мы и правила допускают длительную эксплуатациюдеревянных конструкций при температуре не выше-

30

50°С, а полимерные клеи не меняют прочности склеи­ вания, то, следовательно, указанное требование СНиП может быть распространено и на клееные деревянные конструкции. Специальными же опытами, проведен­ ными в ВИАМ Н. Т. Романовым, установлено, что клеевые соединения древесины на фенолоальдегид­ ных клеях сохраняют несущую способность и доста­ точно прочны при нагревании до 150°С, т. е, до тем­ пературы термического разложения самой древесины.

Термическую устойчивость клеев для древесины

ф'ормальдегидный КБ-3, резорциноформальдегидные ФР-12, ФР-50, ФР-100 и эпоксидный ЭД-5. Клеи от­ верждали при нормальной температуре. Одновремен­ но изучали термические свойства этих клеев с добав­ кой'веществ, повышающих огнестойкость древесины (сульфат аммония и кремнийорганическая жидкость Г'КЖ-10). Концентрация этих антипиренов в клее со­ ставляла 20%. Отливки клея размельчали в агатовой ступке; до зерен диаметром 2—3 мм.

Термогравиметрический анализ проведен на дериватографе марки G-435 системы «Паулик, Дж. Паулик и Л. Эрдей». Навеску клея в 0,1 г нагревали на воздухе со скоростью 6 град/мин до 600°С. Газооб­ разные продукты распада удаляли из зоны реакции водоструйным насосом. Потерю веса регистрировали автоматически. При нагревании до 100°С клеи теря­ ют в весе до 4%, а при 200°С до 10% (рис. 3). Это, очевидно, обусловлено отсутствием значительных из­ менений в структуре полимеров. По кривым ДТА при нагревании исследуемых полимерных клеев до 300°С существенных тепловых эффектов не наблюдается.

Наименее термостойким показал себя клей К-17, что отмечалось также и ранее. Увеличения термостой-

31