Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

H-31_vms_lections (ВМС)

.pdf
Скачиваний:
86
Добавлен:
24.03.2015
Размер:
2.05 Mб
Скачать

 

 

Показатели пожароопасности полимеров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полимер

 

Температура, оС

 

Теплота

 

 

 

Тв

Тсв

 

сгорания,

 

 

 

 

 

 

 

 

МДж/кг

 

Ацетат целлюлозы (АЦ)

 

300

 

340

 

16-17

 

 

Полиэтилен (ПЭ)

 

306

 

417

 

44-47

 

 

Полипропилен (ПП)

 

325

 

350

 

44-46

 

 

Поливинилацетат (ПВА)

 

345

 

430

 

22-23

 

 

Поливинилхлорид (ПВХ)

 

390

 

454

 

17-19

 

 

Полиэтилентерефталат

 

400

 

450

 

25-30

 

 

(ПЭТФ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Политетрафторэтилен

 

500

 

530

 

5-20

 

 

(ПТФЭ)

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кислородный индекс полимеров.

 

 

 

 

 

 

 

 

Полимер

 

 

 

КИ, %

Полиэтилен (ПЭ)

 

 

 

 

17

 

 

Каучук

бутадиен-стирольный

 

 

17

 

 

(СКС)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полистирол (ПС)

 

 

 

 

18

 

 

Полибутадиен (СКД)

 

 

 

18-19

 

 

Целлюлоза

 

 

 

19-20

 

 

Эпоксидные смолы (ЭС)

 

 

 

19-21

 

 

Поливиниловый спирт (ПВС)

 

 

22

 

 

Графит

 

 

 

 

 

26

 

 

Полиамиды алифатические (ПА)

 

 

29

 

 

Полиамиды ароматические (ПА)

 

40-41

 

 

Политетрафторэтилен (ПТФЭ)

 

 

95

 

 

поджигании. КИ выражается в процентах и зависит от химического строения полимера и его содержания в материале.

Полимеры с КИ < 27 считаются легкогорючими, причем если КИ < 20, то горение протекает быстро, а при КИ = 20-26 - медленно. Материалы с КИ > 27 относятся к самозатухающим при выносе их из огня и считаются трудно горючими.

Горючесть собственно полимеров характеризуется также и их коксовым числом, то есть процентом остатка полимера после его сгорания. Чем выше коксовое число, тем менее горючим является полимер.

Таблица 4

Коксовое число полимеров.

Полимер

Коксовое число

Полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП),

0

полистирол (ПС)

 

Поливинилхлорид (ПВХ)

5

Эпоксидные смолы (ЭС)

5-20

Полиуретаны (ПУ)

10-20

Фенолформальдегидные смолы (ФФС)

49-54

Зарождение и возникновение горения обычных полимерных материалов в тривиальных условиях эксплуатации осуществляется чаще всего в результате газофазного

http://www.mitht.org

воспламенения горючих продуктов термической и термоокислительной

деструкции

полимеров. В этом случае

 

особенно важен учет диффузионных явлений, анализ их влияния на развитие самоускорения экзотермических реакций окисления.

Скорость горения определяется тепло- и массопереносом в передней кромке пламени и зависит от величины и направления потока газа, концентрации в нем окислителя и свойств горючего.

Горение и пламена обычных полимерных материалов рассматривают как диффузионные по признаку смешения горючего и окислителя в реакционной зоне. Однако, могут быть реализованы, так называемые смешанные или предварительно перемешанные пламена. В таких пламенах диффузия реагентов не является определяющим фактором. Примером полимерсодержащих систем, образующих предварительно перемешанные пламена, являются системы, применяемые в качестве ракетных топлив и взрывчатых веществ. В этом случае окислитель и горючий реагент или входят в состав одной макромолекулы (баллистические взрывчатые вещества типа нитроцеллюлозы) или предварительно перемешаны (смесевые ракетные топлива).

Горение полимерных веществ в газообразном окислителе сопровождается их разложением и газификацией. Процесс разложения органических соединений при высокой температуре называется пиролизом. Пиролиз сопровождается расщеплением соединений, с образованием продуктов меньшей молекулярной массы (в т.ч. простых веществ), изомеризацией, поликонденсацией исходных соединений и продуктов их превращения.

Несмотря на многообразие химических реакций при пиролизе, все органические полимеры по отношению к тепловому воздействию могут быть подразделены на две группы.

К первой группе относятся полимеры, которые под действием тепла претерпевают деструкцию с разрывом связей основной цепи и образованием низкомолекулярных газообразных и жидких летучих продуктов. Полимеры этого типа деструктируют при высоких температурах (300-600оС) практически нацело или образуют очень небольшое количество нелетучего остатка (кокса). В эту группу полимеров входит полиметилмета-

крилат, поли- -метилстирол, полиоксиметилен, политетрафторэтилен, которые деполимеризуются почти со 100%-ным выходом мономера. Сюда же могут быть отнесены гидрированный полистирол, полиоксипропилен, полиметилакрилат, полипропилен, полиэтилен, полиэтилентерефталат и другие полимеры, которые деструктируют практически нацело при относительно небольшом выходе мономера.

Вторая группа включает полимеры, проявляющие склонность к интрамолекулярному отщеплению соответствующих атомов или групп, к реакциям циклизации, конденсации, рекомбинации и другим типам реакций, которые приводят к образованию нелетучих карбонизованных продуктов. К этой группе полимеров относятся поливиниловый спирт и его производные, хлорсодержащие полимеры винилового и диенового рядов, полиакрилонитрил, целлюлоза и многие полимерные ароматические и гетероциклические соединения. Общей чертой пиролитического процесса полимеров этой группы является образование в макромолекулах участков с сопряженными кратными связями, переход от линейной структуры к пространственно-сетчатой. В отличие от полимеров первой группы пиролиз подобных высокомолекулярных соединений характеризуется, как правило, экзотермическим тепловым эффектом.

Подразделение полимеров на указанные группы в известной мере не является строгим, так как направление химических реакций может изменяться в зависимости от внешних условий.

3.2. Газообразование при горении полимеров.

Пиролиз полимеров в процессе горения приводит к образованию разнообразных продуктов, многие из которых попадают в газовую фазу.

Состав и количество горючих газообразных компонентов обусловливают

http://www.mitht.org

возникновение и распространение пламенного горения исходного полимерного вещества, определяют многие закономерности протекания процесса горения. Полимеры в зависимости от их строения при пиролизе образуют соединения, относящиеся к различным классам, – углеводороды, спирты, кислоты, альдегиды, галоидуглеводороды и др. В случае полимеров, содержащих, кроме С, Н, О, и другие элементы, следует ожидать наличие азот-, серосодержащих углеродных соединений и др. Горение каждого соединения имеет свои особенности и закономерности, ситуация тем более осложняется, когда происходит горение смесей подобных соединений.

В пламени протекают сложные химические процессы превращения газообразных соединений - крекинг, окисление, образование конденсированных продуктов и т. д.

При горении полиэтилена и полипропилена в составе газов обнаружено большое количество азота, оксид углерода, диоксид углерода, вода. Около 10% от общего количества газа составляют низкомолекулярные углеводороды, среди них содержание этилена достигает наибольшего значения. Обнаружены также следы этана, пропана, С4-углеводородов, перекисей и формальдегида. Содержание кислорода у поверхности не превышает 2 %.

Более детальные данные о продуктах горения полипропилена и полиэтилена представлены в таблице 5.

Такой полимер как политетрафторэтилен не горит в обычных условиях. Для возникновения пламенного горения ПТФЭ необходима высокая концентрация кислорода в окружающей среде. Характерной особенностью процесса горения этого полимера является полное отсутствие мономера в пламени у поверхности и наличие кислорода. В составе газов обнаружены CF4, COF2, оксид и диоксид углерода.

Таблица 5.

Состав газов диффузионных пламен полиолефинов вблизи поверхности расплава.

Соединение

Содержание, мол. %

 

полиэтилен

полипропилен

Метан

0,65

1,1

Этилен

5,8

2,7

Этан

-

0,5

Пропилен

1,3

3,4

Аллен

1,2

0,1

Бутены

1,7

2,0

Пентаны

0,7

7,4

Гексены

1,3

-

Гептены

0,4

1,1

Октены

-

1,9

Оксид углерода

3,4

3,2

Диоксид углерода

11,0

8,8

Вода

14,6

12,1

Азот

55,5

52,9

Кислород

1,6

1,2

Аргон

0,6

0,6

Ароматические

0,2

1,0

углеводороды

 

 

При горении поливинилхлорида и других хлорсодержащих полимеров может происходить образование хлорированных полиароматических углеводородов, которые включают такие высокотоксичные и канцерогенные вещества, как диоксины и дибензофураны. Значительное количество токсичных и удушающих летучих продуктов горения полимерных материалов является причиной высокой смертности и существенного загрязнения окружающей среды.

http://www.mitht.org

Термодинамический подход к рассмотрению пиролиза углеродных соединений с учетом энергии связей в молекуле объясняет наблюдающиеся тенденции к дегидрированию и образованию при пиролизе олефинов, циклизации углеводородов с образованием ароматических соединений, к реакциям дегидроконденсации последних, которые ведут к появлению полициклических ароматических соединений, сажеобразованию.

3.3. Дымообразование при горении полимеров.

Горение полимеров сопровождается значительным дымовыделением. Дым, выделяющийся при горении веществ, представляет собой взвесь конденсированных частичек в смеси газообразных продуктов сгорания с окружающей атмосферной средой. В зависимости от химического состава полимерных материалов и условий горения взвесь может состоять из конденсированных жидких капелек продуктов сгорания (туман) либо твердых частиц, на которых возможна дополнительная конденсация продуктов газофазных пламенных реакций.

Дымообразующая способность материалов определяется удельной оптической плотностью Дт, показывающей ослабление освещенности на расстоянии 1м от источника света в дыму, выделяемого при сгорании 1кг материала в объеме 1м3 помещения. Дымообразующая способность некоторых полимеров представлена в таблице 6.

Дымообразование полимеров изменяется в ряду: ПТФЭ < ПММА < ПЭ < ПВХ < ПУ < ПА < ПК < ПЭТФ < сополимеры стирола (АБС и др.) < ПП < ПС.

В основе дымообразования при горении полимерных материалов лежат как химические, так и чисто физические процессы. Твердые или жидкие конденсированные продукты сгорания часто образуются в результате различных гомогенных реакций пиролиза и окисления веществ. При этом вначале образуются газообразные продукты, которые в последующем конденсируются по обычному физическому механизму.

Таблица 6.

Максимальная удельная оптическая плотность дыма полимеров.

 

 

 

Полимер

Дт, м3·кг-1

Температура,

 

 

 

соответствующая

 

 

 

Дт, оС

Полиметилметакрилат

27

600

(ПММА)

 

 

 

Поливинилхлорид (ПВХ)

370

490

Каучук

бутадиен-

470

480

стирольный

 

 

 

Полипропилен (ПП)

750

360

Полистирол (ПС)

 

860

410

Поликарбонаты (ПК)

950

480

Более сложным процессом является образование конденсированных продуктов при горении полимеров, осуществляемое по химическому механизму. Реакции, ведущие к появлению конденсированных твердых частичек, наиболее интенсивно протекают в этом случае в высокотемпературной области пламени. Типичным примером образования конденсированных твердых продуктов в пламени полимеров по химическому механизму является образование сажи. В то же время выделение сажи свидетельствует о неполноте сгорания органического вещества.

Полимерные материалы представляют собой обычно многокомпонентные системы. Поэтому дымообразование при их горении может быть обусловлено не только выделением углерода (сажи) в, пламени, но и одновременным образованием твердых частичек оксидов металлов и металлоидных элементов, химической и физической конденсацией разнообразных продуктов пиролиза и горения.

http://www.mitht.org

Анализ опубликованных в печати данных о дымообразовании при горении полимеров показывает, что количество и природа дыма зависят от химического строения полимеров и состава материалов, от содержания кислорода в окружающей среде и характера процесса горения. У одних типов материалов количество дыма возрастает при тлении (целлюлозные материалы, огнезащищенные полиуретаны), у других - при пламенном горении (поливинилхлорид, полиэфиры, полистирол).

Известно, что способность к образованию сажи при горении органических углеродных соединений зависит от соотношения окислитель : топливо. В случае предварительно перемешанных пламен образование сажи наблюдается лишь тогда, когда соотношение содержания кислорода и топлива меньше критического значения, определяемого природой горючего. Кислородсодержащие соединения характеризуются более низким критическим значением состава окислитель : горючее, чем насыщенные и ненасыщенные углеводороды. В диффузионных пламенах ситуация более благоприятна для образования конденсированных углеродных частиц, чем в предварительно перемешанных пламенах.

Природа дыма, выделяющегося при диффузионном горении полимеров, сильно зависит от их строения и условий процессов пиролиза и окисления. Полимеры, не образующие в пламени углеводородных соединений, не обнаруживают· склонности к сажеобразованию, (полиформальдегид, политетрафторэтилен). Полимеры, при пиролизе которых образуются в основном алифатические углеводородные соединения (полиэтилен), менее склонны к сажеобразованию по сравнению с полимерами, образующими ароматические углеводороды (полистирол). При горении полидиметилсилоксановых эластомеров сажистого дыма выделяется намного меньше по сравнению с силоксановыми эластомерами с фенильными заместителями и, особенно, по сравнению с углеводородными каучуками.

Интересно, что фенольные полимеры и целлюлозные материалы при диффузионном горении на воздухе в меньшей степени склонны к образованию сажи, чем полиолефины. Возможно, это связано с тем, что у первых при диффузионном горении в газовую фазу попадает большое количество кислородсодержащих продуктов, быстрее подвергающихся окислительному разложению. Эпоксидные полимеры, в пламени которых выявлены не только непредельные алифатические, но и ароматические углеводороды, проявляют очень сильную склонность к сажеобразованию и выделению дыма.

К наиболее важным химическим процессам, которые приводят к образованию сажи в пламенах, относятся:

1)газофазное разложение алифатических углеводородов с образованием ацетилена;

2)радикальные реакции полимеризации с участием ацетилена, ведущие к образованию низкомолекулярных полиионов, с последующим их преобразованием в ароматические углеводороды;

3)дегидрополиконденсация ароматических углеводородов с частичным разложением ароматических ядер до ацетилена и его производных;

4)хемиионизация углеводородных соединений и их радикалов (благоприятна для соединений с низким ионизационным потенциалом).

5)рост углеродных гексагональных слоев в результате ионно-молекулярных

радикальных или ионно-радикальных реакций с участием ацетилена, полиионов, С2Н и других радикалов;

6)окисление предшественников сажевых частиц и выгорание последних.

Почти все эти процессы сопровождаются дегидрированием, а известно, что водород замедляет образование сажи при пиролизе углеводородов.

http://www.mitht.org

3.4. Особенности горения различных полимеров.

Особенности горения некоторых промышленных полимеров представлены в таблице

7.

Таблица 7

Особенности горения основных промышленных полимеров.

Полимер

Поведение в

 

Окраска пламени

 

Характер горения

Запах продуктов горения

 

пламени

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

3

 

 

 

 

4

 

5

Полиэтилен

Горит в пламени и

Голубое,

 

ярко

Небольшое

 

Горящего парафина (потухшей свечи)

 

при удалении

 

 

светящееся

с желтой

количество

 

 

 

 

 

 

 

 

верхушкой,

середина

копоти,

без

 

 

 

 

 

 

 

пламени голубая

 

образования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сажи,

 

расплав

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

капает,

капли

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

горят

 

 

 

 

Полипропилен

Воспламеняется

 

Светящееся с желтой

Небольшое

 

Горящего парафина

 

легко, горит после

верхушкой,

 

 

количество

 

 

 

удаления

 

 

из

сердцевина

пламени

копоти,

без

 

 

пламени.

 

 

 

голубая.

 

 

 

образования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сажи,

 

расплав

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

капает.

 

 

 

Поливинил-

Воспламеняется

с

Зеленовато-желтое,

 

С копотью, с

Резкий, хлороводорода

хлорид

трудом,

 

 

при

зеленое по кромке.

 

выделением

 

 

 

удалении

 

 

из

 

 

 

 

сажи,

 

без

 

 

пламени

горелки

 

 

 

 

образования

 

 

 

самопризволь-но

 

 

 

 

 

капель.

 

 

 

 

затухает.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поливинил-

Горит

 

после

Желтое

пламя

с

Небольшое

 

Уксусной кислоты, жирных кислот

ацетат

удаления

 

 

из

иск5рами

 

 

 

количество

 

 

 

пламени

 

 

 

 

 

 

 

копоти,

плавится,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

капает,

капли

не

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

горят

 

 

 

 

Полиметил-

Воспламеняет-ся

 

Синее

с

белой

Небольшое

 

Сильный цветочно-плодовый

метакрилат

легко,

горит

 

и

верхушкой

 

 

количество

 

 

 

после удаления из

 

 

 

 

копоти,

горит

с

 

 

пламени.

 

 

 

 

 

 

 

потрескива-нием

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

без

образования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сажи

 

 

 

 

Полистирол

Вспыхивает

при

Оранжево-желтое

 

Горит

 

с

Сладковатый, цветочный с оттенком

 

поджигании, горит

светящееся.

 

 

образованием

 

запаха бензола.

 

легко.

Горит

 

и

 

 

 

 

большого

 

 

 

после удаления из

 

 

 

 

количества

 

 

 

пламени.

 

 

 

 

 

 

 

копоти, плавится

 

Акрилонитрил-

Вспыхивает

при

Оранжево-желтое

 

Плавится, горит с

Горящей резины и цветочный

бутадиен-

поджигании, горит

 

 

 

 

образованием

 

 

стирольный

легко.

Горит

 

и

 

 

 

 

большого

 

 

пластик

после удаления из

 

 

 

 

количества сажи.

 

 

пламени.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поликарбонат

Воспламеняется

с

Желтое,

светящееся,

Немного копоти,

Фенола, жженой бумаги, часто не имеет

 

трудом.

Горит вне

неспокойное.

 

обугливается,

 

характерного запаха.

 

пламени

горелки,

 

 

 

 

образуются

 

 

 

постепенно

 

 

 

 

 

 

пузыри.

 

 

 

 

самозатухает.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Политетрафтор

Горит,

 

но

при

Желтое.

 

 

 

Без копоти.

 

Резкий, фторводорода

этилен

удалении

 

 

из

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пламени

горелки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гаснет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полиамид

Горит

 

 

 

и

Голубое,

желтоватое

-

 

 

 

Жженого рога или пера.

 

самозатухает

 

 

по краям.

 

 

 

 

 

 

 

 

Эпоксидные

Горит вне пламени

Желтое, светящееся.

 

Немного копоти.

Жженой кости.

смолы

горелки,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

постепенно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

самозатухает

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фенолформаль

Горит

с

трудом,

Желтое, со светло-

При

 

горении

Смешанный фенола и формальдегида.

дегидные

только

в

пламени

голубыми кромками.

 

вздувается,

 

 

смолы

горелки,

 

 

 

 

 

 

 

трескается, горит

 

 

постепенно гаснет.

 

 

 

 

с

разбрасыва-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нием.

 

 

 

 

http://www.mitht.org

3.5. Снижение горючести полимерных материалов.

Проблему снижения горючести полимерных материалов обычно рассматривают в свете представлений о многостадийном характере процесса их диффузионного горения. Замедление и торможение брутто-процесса может быть достигнуто путем активного воздействия на каждую стадию физическими и химическими средствами.

Кчислу физических мер воздействия на процесс горения относятся: 1) замедление подвода тепла к полимерному материалу (например, теплоизолирующее экранирование его поверхности); 2) охлаждение зон горения в результате увеличения физических стоков тепла

вокружающую среду (например, отток тепла от полимерного покрытия через теплопроводящую подложку, потери на испарение компонентов, унос тепла расплавленными каплями); 3) ухудшение условий переноса реагентов к фронту горения (создание физического барьера между полимером и окисляющей средой, замедление диффузии горючих компонентов в композитах); 4) срыв пламени потоком газа; 5) воздействие акустического, гравитационного полей и др.

Кхимическим мерам воздействия могут быть отнесены: 1) целенаправленные изменения строения и структуры полимерного вещества, состава и соотношения компонентов материалов, что приводит к изменению кинетики и механизма химических реакций разложения полимеров, воспламенения и горения горючих продуктов, к ингибированию этих реакций; 2) воздействие на пламя химических реагентов - ингибиторов газофазных реакций горения.

В разработке полимерных материалов пониженной горючести в

настоящее время

можно выделить следующие направления:

 

1)синтез негорючих полимеров,

2)химическая модификация полимеров,

3)применение антипиренов,

4)применение наполнителей,

5)нанесение огнезащитных покрытий,

6)комбинация различных способов получения материалов пониженной горючести, диктуемая соображениями целевого назначения материала, требованиями в отношении его технических и технологических показателей, стоимости и т. д.

С точки зрения характеристик горючести полимерных материалов первое направление является наиболее плодотворным и перспективным. Достижения в области синтеза новых негорючих термостойких полимеров весьма значительны. Однако недостаточная в ряде случаев сырьевая база и связанный с этим недостаточный объем производства таких полимеров, трудности синтеза и переработки их в изделия, наконец, высокая стоимость ограничивают на данном этапе области применения этих материалов. Подобные полимерные материалы предназначены для использования в областях новой техники, где вопросы пожарной безопасности стоят особенно остро ввиду жестких условий эксплуатации материалов. Следует иметь ввиду, что оценка горючести полимерных

материалов относительна. Так называемые негорючие материалы, способные выдерживать кратковременное воздействие пламени с температурой 900-1500оС, сгорают при более мощных тепловых потоках или увеличении длительности их воздействия.

Развитие этого направления не умаляет важности других направлений, позволяющих создать материалы пониженной горючести на основе традиционных полимеров, которые выпускаются промышленностью в значительных масштабах.

В производстве многих видов полимерных материалов пониженной горючести используют наполнители как активного типа (оказывают усиливающее действие на механические свойства материалов), так и неактивные. Это направление снижения горючести неприменимо для разработки таких видов материалов, как органические стекла, пленки и волокна.

Для снижения пожароопасности горючих материалов представляет интерес применение огнезащитных покрытий. Их назначение состоит в уменьшении вероятности

http://www.mitht.org

возгорания защищаемого объекта при воздействии огня. Огнезащитные покрытия находят применение в промышленном и гражданском строительстве, в производстве транспортных средств для предотвращения возгорания изделий из древесины, древесноволокнистых плит, пластиков, для защиты металлических поверхностей и конструкций.

Применение антипиренов является наиболее распространенным и эффективным способом снижения горючести полимерных материалов.

К антипиренам обычно относят неорганические и органические вещества, которые содержат в молекулах такие элементы, как галогены, фосфор, азот, бор, металлы, группировки с тем или иным сочетанием этих элементов.

Наряду с реакционноспособными антипиренами широко используют инертные, или, как их часто называют, антипирены аддитивного типа. Они механически совмещаются с полимерным субстратом. Подразделение антипиренов на инертные и реакционноспособные является условным и применяется только по отношению к конкретному полимерному субстрату и конкретным условиям получения материала. Реационноспособными антипиренами в подавляющем большинстве являются органические или элементоорганические соединения. Неорганические антипирены включаются в макромолекулярную структуру полимера редко, лишь при наличии в нем групп, обеспечивающих химическое взаимодействие компонентов (например, при хелатообразовании). Инертные антипирены, или антипирены аддитивного типа, по объему потребления в производстве полимерных материалов занимают ведущее положение. Среди них на первом месте стоят неорганические вещества - оксиды, гидрооксиды и соли металлов, затем идут производные кислот фосфора и галогенсодержащие соединения.

Антипирены аддитивного типа привлекают разработчиков материалов пониженной горючести тем, что их применение необязательно непосредственно связано с производством полимеров. Введение в композицию может быть осуществлено на стадиях переработки полимеров в изделия без изменения технологии производства материалов. Это существенно расширяет возможности создания новых материалов.

В то же время антипиренам аддитивного типа присущи недостатки. Инертные антипирены способны экстрагироваться водой или моющими средствами, склонны к миграции, выпотеванию из материала. В процессе старения горючесть таких материалов возрастает. Кроме того, они в большей, степени влияют на физико-химические свойства и термостабильность полимерных материалов, чем реакционноспособные. Эти недостатки являются причиной наблюдающейся тенденции к некоторому сокращению объема потребления инертных антипиренов по сравнению с реакционноспособными.

Универсальных антипиренов, пригодных для снижения горючести любых полимеров, не существует.

Неорганические антипирены более доступны и дешевы по сравнению с органическими, многие из них нелетучи, при разложении образуют малотоксичные газы. Поэтому в последние годы отмечается возросший интерес к неорганическим антипиренам, в частности к таким соединениям, как бораты и фторбораты аммония, щелочных и щелочноземельных металлов.

Для достижения более высокого эффекта в снижении горючести материалов часто используют смеси различных антипиренов и их синергистов. Это относится к антипиренам неорганической и органической природы.

Ведется поиск антипиренов многофункционального действия, которые, помимо главного назначения, должны выполнять роль поверхностно-активных веществ, пластификаторов, вспенивающих агентов, отвердителей или структурообразователей. Нерастворимые и неплавкие антипирены служат часто наполнителями.

Среди органических производных кислот фосфора, относящихся к инертным антипиренам, наибольшее распространение получили алкил- и арилфосфаты, их галоидные производные. Многие из них обнаруживают пластифицирующее действие. Их рекомендуют для производства эластичных и пластифицированных материалов (ПВХ, полиолефинов, гибких пенополиуретанов).

http://www.mitht.org

Из галогенсодержащих соединений, относящихся к числу инертных антипиренов, наибольшее распространение получили относительно дешевые хлорсодержащие низкомолекулярные алифатические углеводороды, используемые в сочетании с синергистами (Sb2O3 , другие соединения сурьмы). Однако наблюдается тенденция к замене этих углеводородов более стабильными циклоалифатическими и ароматическими галоидуглеводородами, более эффективными бромсодержащими антипиренами с высокой концентрацией брома (например, декабромдифенилоксид и октабромдифенил для термопластов).

По сравнению с низкомолекулярными веществами полимерные галогенсодержащие антипирены предпочтительны, так как они не только не склонны к миграции, на и улучшают многие свойства полимерных материалов. В качестве полимерных галоидных антипиренов применяют поливинилхлорид, хлорированный полиэтилен, галогенированные полиэфиры.

Реакционноспособные антипирены содержат в своих молекулах функциональные группы или атомы, участвующие в различных полиреакциях (полимеризации, поликонденсации, полиприсоединения).

Для получения полимеров пониженной горючести полимеризационного типа применяют антипирены с двойными или тройными связями, циклические соединения, реагирующие с раскрытием цикла.

Для поликонденсационных полимеров используют антипирены с гидроксильными, карбоксильными, ангидридными, изоцианатными группами.

Реакционные антипирены - галогенированные эфиры кислот фосфора - считаются более эффективными, чем их аналоги, содержащие только галоген или фосфор. В производстве полимерных материалов пониженной горючести находят применение реакционноспособные антипирены с фосфатными, фосфонатными и фосфитными группами. Наблюдается расширение ассортимента антипиренов, включающих, помимо фосфора и галоида, атомы азота, бора и других элементов.

http://www.mitht.org