Фосфорсодержащие замедлители горения древесины на основе азотсодержащей части продукта деструкции отходов поликарбонатов

4. Тарасевич Б.Н. ИК-спектры основных классов органических соединений. Справочные материалы / Б.Н. Тарасевич. - М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, 2012. - 54 с.

5. Сильверстейн Р., Вебстерн Ф., Кимл Д. Спектрометрическая идентификация органических соединений / Р. Сильверстейн, Ф. Вебстерн, Д. Кимл - М.: Бином, 2012. - 558 с.

6. Беллами Л. Инфракрасные спектры сложных молекул / Л. Беллами -М.: Изд-во Иностранной литературы, 1963. - 591 с.

7. Zia K.M. Methods for polyurethane and polyurethane composites, recycling and recovery: A review / K.M. Zia, H.N. Bhatti, I.A. Bhatti // Reactive & Functional Polymers.-2007.-V. 67. - №8. - P. 675-692.

8. Xue S. Preparation of epoxy hardeners from waste rigid polyurethane foam and their application / S. Xue, M. Omoto, T. Hidai, Y. Imai // Journal of Polymer Science. - 1995. -V. 56. -№ 2. - P. 127-134.

9. Садыкова Л.Ш. Продукты амидолиза полиуретанов, деструктированные е-капролактаном и их применение. дисс. канд. хим. наук. Казань. - 2011. - 127 с.

10. Бакирова И.Н. Получение, свойства и применение продуктов химической деструкции сетчатых полиуретанов. дисс. докт. хим. наук. Казань. - 2004. - 311 с.

11. Черкасов Р.А., Галкин В.И. Реакция Кабачника-Филдса: синтетический потенциал и проблема механизма / В.И. Черкасов, В.И. Галкин // Успехи химии. - 1998. - 67(10). - С. 940-968.

12. СП 2.13130.2012. Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты: приказ МЧС России от 21.11.2012 № 693; введ. 27.11.2012. - М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2012.

ФОСФОРСОДЕРЖАЩИЕ ЗАМЕДЛИТЕЛИ ГОРЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ НА ОСНОВЕ АЗОТСОДЕРЖАЩЕЙ ЧАСТИ ПРОДУКТА ДЕСТРУКЦИИ

ОТХОДОВ ПОЛИКАРБОНАТОВ

В.М. Балакин, профессор, к.х.н., С.В. Ислентьев, аспирант, Уральский государственный лесотехнический университет,

г. Екатеринбург

Древесина является уникальным природным полимерным композитом. Вследствие чего древесина является одними из важнейших строительных материалов. Древесина обладает рядом достоинств, таких как экологичность, малая плотность при относительно высокой прочности, небольшая теплопроводность и легкость механической обработки. Тем не менее, древесина обладает рядом недостатков, ограничивающих её применение. Одной из главных проблем применения древесины в различных отраслях

народного хозяйства является ее высокая пожарная опасность. Анализ пожаров в зданиях с применением деревянных конструкций, отделочных и облицовочных древесных материалов свидетельствует о том, что пожарная опасность таких объектов обусловлена высокими скоростями тепловыделения при горении древесины, интенсивной динамикой развития пожара, быстрым наступлением критических значений опасных для человека факторов пожара и возникновением условий для общей вспышки. Все эти факторы представляют значительную угрозу для жизни и здоровья людей, находящихся в зданиях [1, 2]. Поэтому проблема создания современных эффективных экологически безопасных средств огнезащиты древесины до сих пор сохраняет свою актуальность.

Целью данной работы является получение и изучение механизма действия фосфорсодержащего огнезащитного состава для древесины на основе азотсодержащей части продукта деструкции поликарбоната.

Получение огнезащитного состава проводилась в несколько стадий. На первом этапе проводилась реакция аминолиза отходов поликарбоната. В ходе реакции происходила полная деструкция полимера до низкомолекулярных соединений. Продуктами реакции являются аддукт амина и дифенилолпропана (1), и азотсодержащие соединения (2) природа которых зависит от типа используемого амина, имеющих мочевинные или уретановые группировки. Упрощенно химизм аминолиза поликарбоната можно представить следующей схемой (рис. 1):

Далее на втором этапе полученный продукт аминолиза подкисляется водный раствором соляной кислоты, что приводит к выпадению осадка дифенилолпропана (ДФП) вследствие разрушения аддукта.

После отделения ДФП азотсодержащая часть продукта аминолиза представляет собой водный раствор хлоргидратов аминов и водорастворимых продуктов деструкции поликарбоната. Данная смесь использовалась в качестве аминосоставляющего компонента в реакции фосфолирования (реакция Кабачника-Филдса) с получением а-аминометиленфосфоновых кислот [3].

о

Рис. 1. Химизм деструкции поликарбоната аминами

Полученный продукт фосфолирования нейтрализовывался водным раствором аммиака с получением аммонийных солей а-аминометиленфосфоновых кислот. Продукт нейтрализации использовался в качестве огнезащитного состава для древесины. Важно отметить, что по опасности воздействия на организм человека данный состав относится к 4 классу опасности (вещество малоопасное) [4]. Схема получения фосфорсодержащего огнезащитного состава для древесины представлена ниже (рис. 2):

Рис. 2. Схема получения огнезащитного состава

Первичная оценка эффективности фосфорсодержащих огнезащитных составов проводилась на установке типа ОТМ [5, 6]. По результатам огневых испытаний определялась потеря массы образцов древесины в зависимости от расхода огнезащитного состава. Было определенно, что полученные огнезащитные составы обладают высокой эффективностью и при расходе более 150 г/м потеря массы образцов древесины составляет менее 10 % [7].

Так же был изучен механизм действия огнезащитного состава методами термического анализа (ТГ-ДСК совмещенный с МС). И на основании экспериментальных и литературных данных [1, 8, 9] был предложен механизм действия огнезащитного состава. Было предположено что действие огнезащитного состава обусловлено резким изменением механизма термических превращений углеводной части древесины. Так под действием высоких температур происходит разложение аммонийных солей а-аминометиленфософновых кислот с образованием газов не поддерживающих горения (диоксид углерода, вода, аммиак и др.) и фосфорсодержащих соединений, которые действует как дегидратирующие агенты. В результате чего резко снижается энергия активации процесса дегидратации, понижается температура начала процесса разложения, увеличивается выход карбонизата и воды с одновременным уменьшением выделением летучих горючих продуктов. А в свою очередь образующийся при низких температурах (меньших температуры самовоспламенения древесины) карбонизированный слой и образование газов, не поддерживающих горение, приводит к ограничению доступа кислорода к поверхности древесины.

Таким образом, в ходе работы были получены эффективные огнезащитные составы на основе продуктов деструкции отходов поликарбоната

алифатическими аминами. Так же был предложен механизм действия полученных огнезащитных составов.

Список использованной литературы

1. Асеева Р.М., Серков Б.Б., Сивенков А.Б. Горение древесины и ее пожароопасные свойства. Монография. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2010. - 216с.

2. Афанасьев С.В., Балакин В.М. Теория и практика огнезащиты древесины и древесных изделий. Монография. - Самара: СНЦ РАН, 2012,. -138 с.

3. Черкасов Р.А., Галкин В.И. Реакция Кабачника-Филдса: синтетический потенциал и проблема механизма // Успехи химии.- 1998. -67(10) - С. 940-968.

4. ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности. - введ. 01.01.77 г. - М.: Изд-во стандартов, 2007.

5. ГОСТ 12.1.044-89*. ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. - введ. 01.01.91 г. - М.: Изд-во стандартов, 1989; ИПК Изд-во стандартов, 1996; 2001.

6. НПБ 251-98. Огнезащитные составы и вещества для древесины и материалов на ее основе. Общие требования. Методы испытаний : приказ ГУГПС МВД России от31.03.98 г. № 30; приказ МЧС России от 18.06.2003 г. № 316; введ. 30.04.98 г. - М.: ВНИИПО МВД России, 1998. - 10 с.

7. Огнезащитные составы для древесины на основе азотсодержащих продуктов аминолиза поликарбоната / С.В. Ислентьев, В.М. Балакин, Д.Ш. Гарифуллин, Н.М. Власова // Пожаровзрывобезопасность. - 2014. - Т. 23. -№ 2. - С. 28-33.

8. Механизм и эффективность огнезащиты фосфоркремнийорганических систем для древесины / Е.Н. Покровская, А.А. Кобелев, Ю.К. Нагановский // Пожаровзрывобезопасность. - 2009. - Т. 18. - № 3. - С. 44-48.

9. Mauerer O. Properties of Organic Phosphorous Compounds and their Effects of Flame Retardance and Processing of Coatings // Proceeding of II European Conference «Fire Retardant Coatings», Berlin, 2007.