Разработка комплексного огневлагозащитного состава для древесины

РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОГО ОГНЕВЛАГОЗАЩИТНОГО СОСТАВА

ДЛЯ ДРЕВЕСИНЫ

А.А. Гапеев, преподаватель, к.х.н., А.М. Чуйков, начальник кафедры, к.т.н., Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж

Древесина является возобновляемым природным материалом, поэтому ее применение в строительстве имеет особое значение. Наряду с применением цельной древесины в качестве материала, большим спросом в строительной промышленности пользуются различные материалы на основе древесины, такие как деревянные клееные конструкции (ДКК), фанера, древесно-стружечные плиты (ДСП) и древесноволокнистые плиты (ДВП).

Одной из причин вновь наметившихся тенденций увеличения применения древесины в строительстве является то внимание, которое в современном обществе уделяется вопросам не только доступности и стоимости, но и экологичности древесных материалов.

Наиболее существенным недостатком строительных деревянных конструкций и материалов является их высокая пожарная опасность. При пожаре на объекте с применением древесины и материалов на ее основе возникает опасность его быстрого распространения и увеличивается вероятность гибели людей от комплексного воздействия таких опасных факторов как высокая температура окружающей среды, дым и токсичность продуктов сгорания [1].

Актуальной проблемой является длительное сохранение эксплуатационных свойств, или другими словами, увеличение долговечности древесных конструкций и материалов на используемых объектах с различным временем эксплуатации. Особенно если учесть такие недостатки древесины, как склонность к гниению и влаго-, водопоглощению. Стоит отметить, что древесина до сих пор является основой значительной части зданий и сооружений культурного назначения.

Эффективным способом решения проблемы увеличения долговечности деревянных конструкций является создание пропиточных составов с комплексным огнебиовлагозащитным эффектом. Стоит отметить, что без решения проблем биовлагозащиты со временем срок эксплуатации деревянных конструкций может значительно снизиться [2].

Таким образом, целью работы является рассмотрение возможности разработки пропиточного состава на основе органических соединений, способных вступать в химическое взаимодействие с поверхностью древесины, эффективно снижающего пожарную опасность древесины и увеличивающего ее био- и влагостойкость.

Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие задачи:

- выбор органических соединений, обеспечивающих химическое модифицирование поверхностного слоя древесины в "мягких" условиях;

- подбор рецептур, концентраций и расходов компонентов комплексных

огнебиовлагозащитных составов.

При выборе компонентов для разработки огневлагозащитного пропиточного состава для древесины, помимо основного требования по эффективности огнезащиты, необходимо выполнение ряда других требований. Они диктуются условиями, как эксплуатации, так и технологии пропитки.

На основании литературного обзора было решено для разработки огнезащитных пропиточных составов с комплексным защитным эффектом выбрать фосфор- и кремнийорганические компоненты.

Известно, что фосфорные кислоты и кислотообразующие соединения обладают лучшими огнезащитными свойствами по сравнению со щелочными агентами [3]. Их преимущество, в первую очередь, обусловлено способностью подавлять тление кокса, образующегося при термическом разложении древесины. Подавление процессов тления является важнейшим качеством фосфорсодержащих соединений.

Алкилфосфиты являются кислотными агентами, значительно изменяющим направления реакций терморазложения древесины. Они способствуют реакции дегидратации гемицеллюлоз, целлюлозы и лигнина, что благоприятствует образованию промежуточных сетчатых структур и карбонизации древесины в целом. Для алкилфосфитов характерны все основные признаки эффективного антипирена (снижение выхода горючих летучих продуктов горения, увеличение выхода карбонизованного остатка).

Кремнийорганические соединения являются традиционными гидрофобизаторами различных материалов, в т.ч. древесины [4]. В работе [5] было установлено, что наилучшими, гидрофобизаторами древесины являются соединения с Si-H связью, например, полиэтилгидридсилоксан, а также другие кремнийорганические соединения.

Таким образом, в работе определены концентрации и расходы компонентов для состава комплексного защитного действия. Исследования методом элементного анализа процесса модификации древесины позволило установить время достижения максимального содержания элементного фосфора в поверхностном слое древесины. Показано, что наилучший огнезащитный эффект может быть достигнут при применении диметилфосфита и полиэтилгидридсилоксана.

По итогам данной работы планируется проведение исследований влияния разработанных составов на пожарную опасность, био- и влагостойкость древесины, а также определение длительности комплексного защитного эффекта.

Список использованной литературы

1. Федеральный закон РФ от 22 июля 2008 года № 123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

2. Тычино Н.А. Огнезащита и биозащита строительной древесины посредством капиллярной пропитки // М.: Пожнаука. - 2004. - 107 с.

3. Таубкин С.И. Основы огнезащиты целлюлозных материалов // М.: Изд-во Министерства комм. хоз-ва РСФСР, 1967. - 347 с.

4. Соболевский М.В. Олигоорганосилоксаны. Свойства, получение, применение. // М.: Химия. - 1985. - 264 с.

5. Покровская Е.Н. Сохранение памятников деревянного зодчества с помощью элементоорганических соединений // М.: Изд-во АСВ. - 2009. - 136 с.