Полимер құрылыс материалдарының өрт қауіптілігін төмендету тәсілдері

Полимер материалдарды оттан қорғаудың ерекшелігі олардың құрамының әртүрлілігімен және көпкоспоненттілігімен анықталады. Полимер материалдардың жаңғыштығы пиролиз өнімдері жаңғанда бөлінетін жылумен, олардың газофикациясына және түзілуіне қажетті жылудың қатынасымен анықталады, сондықтан келесі әдістермен бөлінетін жаңу өнімдерінің саның және газофикация жылдамдығын төмендету есебінен полимер материалдардың жаңғыштығын төмендетуге болады.

Толтырғыштарды енгізу. Толтырғыштар қажетті қасиеттермен материалды алу үшін және олардың бағасын төмендету үшін пайдаланылады. Минералды толтырғыштар жаңғыш компоненттердің мөлшерін төмендетіп, полимерлердің пиролиз үрдісіне және жану кезінде жылу мен масса алмасу жағдайына әсерін тигізеді.

Антиперендерді енгізу.Антипирендер екі классқа бөлінеді: механикалық полимерлермен қосарланады және олармен біртекті қоспа түзіледі және реакциондды қабілетті қосылыстар ( полимерлердің молекулярлық құрылымына қосылады (синтез үрдісі және полимер материалдарды өңдеу).

Инертті антиперендерге келесі топтар жатады.

1.Органикалық емес заттар – кәдімгі фосфор, фосфат немесе аммоний полифосфаты, алюминий гидрототығы, фосфор сульфиды, Nа2В4O7·1OH2O, гидратациясы әлсіз дәрежелі мырыш 2ZnO·3B2O3·3,3-3,7H2O,сілтілік металлдардың фторбораты, сульфаттар, нитраттар, алюминий, калий, хлоридтері.

2.Төменмолекулалы галоидқұрамды органикалық қосылыстар (хлорлы парафин, 50 % көп хлор бар, пентабромэтан, тетрабромбутан), құрылымы алициклиялық (гексабромциклогексан, производные гексахлорциклопентадиена) немесе или ароматты (пентабром- және гексабромбензол, гексабром- және тетрабромбисфенол).

3. Төменмолекулалы фосфорорганикалық қосылыстар – эфиры фосфорлы, фосфонды немесе фосфинды қышқыл (трикрелилфосфат, трихлорэтилфосфат, бис-(2-бромэтил)-фосфат, трис-(бромметил)-фосфи-ноксид, тұздар және төрт негізді фосфондар.

4.Жоғарымолекулалы галоидтар және фосфорқұрамды қосылыстар.

5.Органикалық азотқұрамды заттар, бор, қалайы, сурма қосылыстары.

Реакционды қабілетті антиперендерге жалын басқыш атом топтарынан бөлек, плимеризация, поликонденсация және полиқосылыстар (қаныққан екілік гидрооксидтер, карбоксильдер, изоцманатты топтар) реакцияларына қабілетті әртүрлі функциональды атом топтарынан тұратын төмен және жоғары молекулалы қосылыстар жатады. Бұндай антипирендер полимерлерді немесе моификаторларды бұл галоидқұрамды сомономерлерді (винилбромид, винилхлорид, монохлорстирол, дибромпропилакрилат немесе метакрилат),

хлорэндиковты, тетрахлор- және тетрабромфталды ангидрид; хлорэтил; Н- бромвинилфосфонат) синтездегенде сомономер және тігісті агенттер ретінде пайдаланылады.

Антиперендерді реакциондықабілетті және инертті деп бөлу шартты болып табылады, себебі жалынбасқыш қосылыстар полимерлердің молекулярлық құрылымына кірмей-ақ басқа компоненттермен әрекеттесуі мүмкін және полимерлердің түзілу үрдісіне әсерін тигізеді. Қазіргі уақытта құрамында антиперен бар полимерлердің жаңғыштығын төмендеуін түсіндіретін бірнеше теория бар: химиялық, ионды, газды, жылулық және қорғау жабындарының түзілуі.

Алғашқы термиялық ыдырағаннан кейін полимер материалардың бетінде экзотермиялық реакция кезінде үлкен көлемдегі жылудың бөлінуі нәтижесінде түтіндеуін жалғастыруы мүмкін, бұл одан әрі түтіндеуге материалдың төменгі қабаттарының одан әрі ыдырауымен жаңуына әкеледі. Фосфор құрамды антиперендер тәжірибе жүзінде жалындап жану аяқталғаннан кейін түтіндеуді тоқтатуға және олардың екінші реттік жану мүмкіндігін төмендетуге қабілетті жалғыз зат, себебі фосфор құрамды карбонды қабат ұзақ қыздыруға айтарлықтай төзімді. Ұқсас әрекеттер борқұрамды қосылыстарда да байқалады.

Жалпыға белгілі гипотезаларға сәйкес антиперендермен полимер материалдардың жаңғыштығын төмендетуді олардың іс-әректінің механизмі бойынша шартты топтарға бөлуге болады:

жанбайтын газ бөліп ыдырайтын; тұтанудың төменгі концентрациялық шегінің ұлғаюынан және пиролиздің жанғыш өнімдерімен жанбайтындардың араласуынан жалын температурасының төмендеуінен жану төмендейді;

галоидқұрамды, іс әрекеті газды фазадағы радикалды тізбекке кедергі келтіруге негізделген;

қорғағыш қабық түзетін және кокстың түзілуінің артуына жағдай жасайтын – фосфор – және борқұрамды қосылыстар; жалын мен полимер материал арасындағы жылу және масса алмасу төмендеуінен полимер құрылыс материалдарының жанғыштығы төмендейді.

Өздері антиперендерге жатпайтын бірақ олардың әрекетін күшейтетін заттар ерекше орынды алады. Бұлар синергистер деп аталады. Бұл топтың типті өкіліне сурьманың үштотығы қосылыстары жатады.

Антиперендер келесі талаптарды қанағаттандыруы керек: жоғары тиімділіктегі жалын басқышқа ие, полимерлермен жақсы қабысуы және полимер құрылыс материалдарының физика-механикалық қасиеттеріне минималды әсер етуі керек, сондай-ақ улы емес, қол жетімді және салыстырмалы арзан болуы керек. Қазіргі уақытта барлық талаптарды қанағаттандыратын жеке қосылыстар жоқ. Сондықтан да полимер материалдардың жанғыштығын төмендету үшін жоғарыда айтылған топтардың комбинациясын қолданады.

Реакционды қабілетті антиперендерді қолдануды полимерлерді

модификациялау деп қарастыруға болады, себебі оның химиялық құрылымы және макромолекулалық қасиеттері өзгереді. Бірақта полимерлердің химиялық модификациялануы – өте кең түсінік, оның астарында полимерлердің термиялық және термототықты тұрақтылығын арттыру мақсатында модификациялау түсініктері жатады. Бұл аспектіде полимерлердің және оның негізіндегі материалдардың жаңғыштығын төмендету мәселесі термотөзімді полимерлерді жасау мәселесімен тығыз байланысты. Оттан қорғалған полиуретан материалдар алу үшін термотөзімді полимерлерді қолдану кезінде антипереннің төмен концентрациясын енгізу керектігі белгіленді. Полимерлердің термотұрақтылығы артып сәйкесінше жанғыштығының төмендеуі ароматты молекулярлық құрылым түзуге жағдай жасайтын полимердің бастапқы компоненттерін синтездеумен қол жеткізіледі. Себебі макромолекулалардың құрылымына изоциануратты буындарды енгізгенде полиуретанның (ППУ) жанғыштығы төмендейді.

Изоциануратты цикл уретанды байланысқа қарағанда жоғары температурада ыдырайды. Полиуретанды изоциануратты буынмен термоөңдеу кезінде екілік байланыстағы қабысу жүйесімен тұрақты үзінділер құрылады. Сондықтанда изоциануратты топты пенопласттың ұяшықты құрылымы 600 °С дейін қыздырғанда да бұзылмайды.

Полимерлерге жағылатын отқа қарсы жабындардың қазіргі уақытта қолданысы шектеулі. Көп жағдайда бұндай жабындарды ағаштан жасалған құрылыс материалдарын ағашжоңқалы және ағашталшықты плитталардың, пенопласттың және шыныпласттардың өрт қауіптілігін төмендету үшін пайдаланылады.

Жанғыштығы төмен полимер материалдарды жасауда жаңа бағыттың қағидасы органикалық бөлігі аз полимерлерді синтездеу, сондай-ақ термиялық ыдырау кезінде жаңбайтын және улы емес ұшатын өнім бөлетін термотөзімді полимерлерді жасап шығару болып табылады.

ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

1. Технический регламент «Общие требования к пожарной безопасности», Утвержден постановлением Правительства Республики Казахстан от 16 января 2009 года №14;

2. ГОСТ 12.1.044-89 (ИСО 4589-84) Система стандартов безопасности труда.

Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения//НСИС ПБ, Национальная справочно-информационная служба в области пожарной безопасности; №2 (42) 2010 г.;

3. ГОСТ 30244-94 Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть//НСИС ПБ, Национальная справочно-информационная служба в области пожарной безопасности; №2 (42) 2010 г.;

4. ГОСТ 30402-96 Материалы строительные. Метод испытания на воспламеняемость//НСИС ПБ, Национальная справочно-информационная служба в области пожарной безопасности; №2(42)2010 г.;

5. ГОСТ Р 51032-97 Материалы строительные. Метод испытания на распространение пламени//НСИС ПБ, Национальная справочно-информационная служба в области пожарной безопасности; №2 (42) 2010 г.

6. Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре: Учебник – М.: Академия ГПС МЧС России, 2013 г. – 350 с.

7. Асеева Р.М., Серков Б.Б., Сивенков А.Б. Горение древесины и ее пожароопасные свойства // Монография, Академия ГПС МЧС России, 2010 г. – 262 с.

8. Демехин В.Н., Лукинский В.М., Серков Б.Б. Пожарная опасность и поведение строительных материалов в условиях пожара. – Санкт-Петербург: ООО «Ковэкс», 2002. – 142 с.

9. Пожарная опасность строительных материалов / Под ред. Баратова А. Н. – М.:

Стройиздат, 1988. – 380 с.

10. Леонович А.А. Снижение пожарной опасности древесных материалов, изделий и строительных конструкций // Санкт-Петербург: Издательство Санкт-Петербургского Государственного политехнического университета, 2002. – 59 с.

11. СТ РК 615-1-2011 Составы и вещества огнезащитные. Часть 1. Средства огнезащитные для древесины и материалов на ее основе. Общие технические условия.

МАЗМҰНЫ

Кіріспе………..………. 3

1 Өрт жағдайындағы құрылыс материалдарының іс әрекетін зерттеу әдістері ……...…. 4 1.1 Құрылыс материалдарының өрт қауіптілігін сипаттайтын, оларды бағалаудың классификациялық әдістерінің көрсеткіштері…... 4 1.2 Құрылыс материалдарының өрт қауіптілігін бағалау әдістері... 7 2 Тас материалдары, олардың өрт кезіндегі іс-әрекеті және өрттің әсеріне тұрақтылығын арттыру әдістері.………..………..…... 20 2.1 Табиғи тас материалдарының қасиеті және құрылысы, құрамының ерекшелігі... 21 2.2 Жасанды тас материалдардың негізгі түрлері, олардың сипаттамасы және ерекшелігі... 24 2.3 Өрт жағдайында тас материалдардың жай-күйінің ерекшелігі және жалпы

заңдылықтары ………... 30

2.4 Өрттің әсеріне тас материалдардың беріктігін арттыру тәсілдері ………… 41 3. Металдар, қорытпалар, олардың өрт кезіндегі әрекеті және оның әсеріне беріктігін

арттыру тәсілдері 42

3.1 Алюминий қорытпаларымен құрылыс болаттарының қасиеті, құрылымы және

құрамының ерекшеліктері 43

3.2 Металдар мен қорытпалардың өрт кезіндегі әрекеті 50

3.3 Өрттің әсеріне металлдың төзімділігін арттыру әдістері ……….. 57 4 Ағаш және оның өрт қауіптілігі……….……... 58 4.1Ағаштың құрылымы, химиялық құрамы және қасиеттері 59 4.2 Ағаштың құрылыста қолданылуы………..………... 62 4.3. Өрт жағдайындағы және қыздырған кездегі ағаш және оның негізіндегі материалдардың іс әрекетін анықтайтын физика-химиялық процестер 63

5. Пластмассалар және олардың өрт қауіптілігі 69

5.1 Құрылыста қолданылатын пластмассалардың негізгі түрлері олардың құрылымының

ерекшелігі және қасиеттері 70

5.2 Құрылыс пластмассаларының өрт қауіптілік ерекшеліктері……….…...……... 75 5.3 Құрылыс пластмассаларының өрт қауіптілігін салыстырмалы бағлау және өрт техникалық есептеу үшін пайдаланылатын көрсеткіштер………. 80 6 Жылуоқшаулағыш, акустикалық, суоқшаулағыш материалдар және олардың өрт

кезіндегі іс әрекеті 83

6.1 Құрылыста қолданылатын акустикалық және жылуоқшаулағыш материалдардың

негізгі түрлері 83

6.2 Битумды және қара майлы (ағаш шайыры) байланыстырғыштағы гидрооқшаулағыш

материалдар 84

6.3 Бейорганикалық жылуоқшаулағыш материалдар және олардың өрт кезіндегі іс- әрекеті

86 6.4 Органикалық жылуоқшаулағыш және суоқшаулағыш материалдардың өрт қауіптілігі 88 7 Құрылыс материалдарын оттан қорғау тәсілдері.………..… 90 7.1 Органикалық материалдарды оттан қорғау туралы бастапқы мәліметтер 90 7.2 Ағашты және оның негізіндегі бұйымдарды оттан қорғау 91 7.3 Отқа қарсы жабындар мен сіңіргіштердің тиімділігін бағалау 95 7.4 Полимер құрылыс материалдарының өрт қауіптілігін төмендету тәсілдері. 96

Әдебиеттер тізімі……….. 99

Әлменбаев Миржан Маратович, Макишев Жандос Куандыкович, Раимбеков