Замедлители горения для древесины на основе продуктов аминолиза полиэтилентерифталата алифатическими аминами

ЗАМЕДЛИТЕЛИ ГОРЕНИЯ ДЛЯ ДРЕВЕСИНЫ НА ОСНОВЕ ПРОДУКТОВ АМИНОЛИЗА ПОЛИЭТИЛЕНТЕРИФТАЛАТА АЛИФАТИЧЕСКИМИ АМИНАМИ

Красильникова М.А., н.с., Уральский институт ГПС МЧС России, Екатеринбург Балакин В.М., профессор, Уральский государственный лесотехнический университет, Екатеринбург

Древесина как конструкционный материал занимает одно из ведущих мест в промышленном и гражданском строительстве. Деревянные изделия и конструкции обладают хорошими прочностными и эксплуатационными характеристиками, безвредны для окружающей среды, относительно долговечны, а главное экономичны. При этом деревянные конструкции являются горючим материалом и по требованиям пожарной безопасности подлежат огнезащите.

Обработка огнезащитными покрытиями заключается в нанесении на поверхность защищаемого материала слоя покрытия, эффективность которого определяется физико-химическими свойствами и адгезией к данной поверхности. При местном воздействии кратковременного источника зажигания огнезащитные покрытия затрудняют горение деревянных конструкций, облегчают тушение пожара, а в ряде случаев исключают возможность его возникновения. Огнезащита способом пропитки заключается во введении в материал специальных веществ -антипиренов. Этот способ обеспечивает защиту деревянных конструкций от возгорания при локальном огневом воздействии в условиях возникновения пожара. В данном случае наблюдается только обугливание материала, которое ограничивается площадью воздействия пламени [1].

В качестве исходного сырья использовались алифатические амины этилендиамин (ЭДА), гексаметилендиамин (ГМДА), полиэтиленполиамин (ПЭПА) и ПЭТФ (полиэтилентерефталат) отходы производства ЗАО «АДА-Уралпласт», г. Екатеринбург. Молекулярная масса ПЭТФ, определённая вискозиметрическим методом [2], составила 82000 едениц.

Аминолиз ПЭТФ проводили при соотношении ПЭТФ:амин 1:2 в диапазоне температур 90-160°С в течении 2-5 часов. Продукты аминолиза полиэтилентерефталата полиэтиленполиамином

представляют собой вязкую однородную жидкость светло-коричневого цвета, а продукты аминолиза полиэтилентерефталата этилендиамином (ПЭТФ-ЭДА) и гексаметилендиамином (ПЭТФ-ГМДА) представляют собой однородный вязкий расплав светло-желтого цвета, затвердевающий при охлаждении, состоящий из смеси диамида терефталевой кислоты (ТФК) и не прореагировавшего амина.

но—сн2—сн2--о—с

о О

-/ \_c_0—СН2-СН2-|-ОН + Н2Ы—К-ИзН

н2ы-к-ны-с

О О

// ч

с—мн-к-вд - Н2Ы—К-Ы2Н

где: H2N-R-N2H: Н^С^^Н- ЭДА;

Продукты аминолиза ПЭТФ и аминов, представляющие смесь диамидов ТФК и не прореагировавших аминов, были использованы для получения фосфорсодержащих огнезащитных составов (ОЗС) по реакции фосфорилирования Кабачника-Филдса [4].

Для определения группы огнезащитной эффективности полученных ОЗС применялся метод, описанный в ГОСТ 16363-98 [5], с использованием установки ОТМ (огневая труба модифицированная) на образцах древесины сосны размерами 150*60*30 мм. Результаты испытаний приведены на рисунке 3.

Рисунок 3. Зависимость потери массы образца от расхода ОЗС Из рисунка видно, что все полученные ОЗС обладают высокой эффективностью. Для ОЗС на основе ПЭПА имеет наибольшую огнезащитную эффективность при расходе 150г/м потеря массы составляет менее 10%. Соответственно этот огнезащитный состав можно отнести ко 2 группе огнезащитной эффективности.

Таким образом, изучена реакция аминолиза ПЭТФ алифатическими аминами. На основе продуктов аминолиза получены фосфорсодержащие ОЗС, обладающие высокой огнезащитной эффективностью для древесины.

Список литературы

1. Митрофанов Р.Ю., Ю.С.Чистякова, В.П. Севодин Переработка отходов полиэтилентерифталата.//Твердые бытовые отходы. 2006, №6. С. 12-13.

2. Рафиков С.Р. Методы определения молекулярных весов и полидисперсности высокомолекулярных соединений / С. Р. Рафиков, С. А. Павлова, И. И. Твердохлебова. - М.: АН СССР, 1963. - 337 с.

3. Браун Д., А. Флойд, М. Сейнзбери Спектроскопия органических веществ: перевод с англ. М.: Мир 1992. -300с.

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

5. ГОСТ 16363-98. Средства огнезащитные для древесины. Метод определения огнезащитных свойств.

ФИЗИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЗАГОРАНИЯ ЛЕСНОГО ГОРЮЧЕГО МАТЕРИАЛА

Кропотова Н.А., к.х.н., Дудин П.В., Жиров Д.А. ФГБОУ ВПО «Ивановский институт ГПС МЧС России»,

г. Иваново

Экспериментальное исследование слоя ЛГМ нагревается и термически разлагается с образованием газообразных продуктов пиролиза. Состав газовой смеси принимается трехкомпонентным (горючее - монооксид углерода, окислитель - кислород, инертные компоненты). Продукты пиролиза диффундируют в область газовой смеси. При определенных температуре и концентрациях реагирующих газов происходит зажигание смеси. Приняты следующие критерии зажигания:

1) теплоприход от химической реакции превышает тепловой поток от нагретой поверхности в область газовой смеси;

2) температура в газовой смеси достигает критического значения.

Экспериментальное исследование ЛГМ позволило установить нижний порог теплового потока сфокусированного солнечного излучения, при котором происходит воспламенение слоя ЛГМ. Тепловой поток плотностью 15 кВт/м является минимальной величиной, при котором еще возможно воспламенение слоя ЛГМ. Таким образом, относительно небольшое 10-кратное превышение интенсивности потока естественного солнечного излучения может привести к возникновению очага низового лесного пожара.

т, к

1000 п

0

0,02

0,04

0,06

1 z, м 0,08

Рис. 1. Распределение температуры в системе "слой ЛГМ - газовая смесь"до

2

и в момент зажигания при qs = 15 кВт/м