Научная статья на тему 'Фенолформальдегидное связующее пониженной горючести'

Фенолформальдегидное связующее пониженной горючести Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
493
109
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНОЕ СВЯЗУЮЩЕЕ / ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ / АНТИ-ПИРЕН / СТЕКЛОТЕКСТОЛИТ / ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЕ ПРИ ГОРЕНИИ / PHENOLIC BINDER / THERMAL-OXIDATIVE STABILITY / RETARDANT / GLASS LAMINATE / HEAT RELEASE

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Швец Н. И., Застрогина О. Б., Барботько С. Л., Алексашин В. М.

Исследована взаимосвязь состава фенолформальдегидного связующего, термоокислительной устойчивости получаемого при его отверждении сшитого полимера и тепловыделения при горении стеклотекстолита на его основе. Установлено, что связующее на основе резольной и но-волачной смол обеспечивает получение стеклотекстолита, полностью отвечающего нормам летной годности по горючести, дымообразованию и тепловыделению при горении. Показано, что дополнительное введение в него очень малых количеств платинохлористоводородной кислоты повышает выход кокса при термоокислительной деструкции полимера и снижаеттепловыделение при горении стеклотекстолита на его основе.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Швец Н. И., Застрогина О. Б., Барботько С. Л., Алексашин В. М.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

REDUCED COMBUSTIBILITY PHENOLIC BINDER

Phenolic resins are widely used for preparing fireproof materials due to the coke formation ability on combustion and comparatively low cost. To reduce flammability oxyalkylphosphonates of different polyols are often introduced into phenolic composition. Meanwhile the synthesis of organophosphorous compounds uses ecologically hazardous substances which production has been discontinued. This paper studies the possibility to achieve high fire safety characteristics for phenolic binders without organophosphorous compounds. The correlation between phenolic binder composition, thermooxidative stability of cured polymer and heat release upon burning of composite based on the binder was studied. It was found that the binder containing resol and novolak oligomers could be used for the production of glass laminate that meets the Airworthiness Standards: it is hardly flammable, has low smoke emissions and have the peak heat release rate of 45 kW/m 2 and the average total heat release during the first 2 minutes of 19 kW-min/m 2. Even better performance could be achieved by modification of the binder with extremely small amounts (0.03-0.07 %) of chloroplatinic acid. The study of thermooxidative destruction by thermo-gravimetric analysis (TGA) has shown that addition of chloroplatinic acid leads to increase of temperatures of 5 and 10 % loss of weight of the cured polymer to 50 and 90 °C, respectively, and the coke yield raises from 56 to 65 %. Glass laminate based on the binder modified by chloroplatinum acid has the peak heat release rate of 28 kW/m 2 and the average total heat release during the first 2 minutes of 11 kW-min/m 2. Thus, the study has shown that the application of platinum compounds, in this case chloroplatinic acid, can efficiently decrease heat release on burning of phenolic composite materials, allowing to avoid the use of organophosphorous retardants. The presence of hundredths of a percent of platinum in polymeric matrix provides two times decrease in heat release of the material.

Текст научной работы на тему «Фенолформальдегидное связующее пониженной горючести»

Н. И. ШВЕЦ, канд. техн. наук, начальник сектора лаборатории "Полимерные связующие для неметаллических материалов и специальные жидкости", ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" ГНЦ РФ (Россия, 105005, г. Москва, ул. Радио, 17; e-mail: shvecni@viam.ru) О. Б. ЗАСТРОГИНА, канд. техн. наук, заместитель начальника лаборатории "Полимерные связующие для неметаллических материалов и специальные жидкости", ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" ГНЦ РФ (Россия, 105005, г. Москва, ул. Радио, 17; e-mail: zastroginaob@viam.ru) С. Л. БАРБОТЬКО, канд. техн. наук, начальник лаборатории "Исследование неметаллических материалов на климатическую, микробиологическую стойкость и пожаробезопасность", ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" ГНЦ РФ (Россия, 105005, г. Москва, ул. Радио, 17; e-mail: slbarbotko@yandex.ru)

В. М. АЛЕКСАШИН, канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" ГНЦ РФ (Россия, 105005, г. Москва, ул. Радио, 17; e-mail: vmaleks@akado.ru)

УДК 678.049:541.126

ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНОЕ СВЯЗУЮЩЕЕ ПОНИЖЕННОЙ ГОРЮЧЕСТИ

Исследована взаимосвязь состава фенолформальдегидного связующего, термоокислительной устойчивости получаемого при его отверждении сшитого полимера и тепловыделения при горении стеклотекстолита на его основе. Установлено, что связующее на основе резольной и но-волачной смол обеспечивает получение стеклотекстолита, полностью отвечающего нормам летной годности по горючести, дымообразованию и тепловыделению при горении. Показано, что дополнительное введение в него очень малых количеств платинохлористоводородной кислоты повышает выход кокса при термоокислительной деструкции полимера и снижает тепловыделение при горении стеклотекстолита на его основе.

Ключевые слова: фенолформальдегидное связующее; термоокислительная устойчивость; анти-пирен; стеклотекстолит; тепловыделение при горении.

Благодаря сочетанию способности к образованию при горении коксового остатка и сравнительно невысокой стоимости фенольные смолы до настоящего времени находят широкое применение при получении пожаробезопасных материалов, используемых в интерьере транспортных средств в автомобиле- и судостроении, авиации и на железнодорожном транспорте [1,2].

Предъявляемые к ним требования и методы оценки их пожаробезопасности согласно нормам Авиационных правил АП-25 [3] подробно описаны в [4].

Согласно АП-25 материалы и элементы конструкций (панели стен, потолка и перегородок пассажирского салона), используемые для отделки интерьера пассажирских салонов самолетов, должны отвечать требованиям по пожарной безопасности, изложенным в п. 25.853(а), (ё) [3]:

• по горючести: продолжительность остаточного горения — не более 15 с, длина прогорания — не более 152 мм (метод испытаний согласно приложению Б, ч. I);

• по дымообразованию: дымообразующая способность в режиме горения за 4 мин Б4 — не более

© Швец Н. И., Застрогина О. Б., Барботъко С. Л., Алег

200 (метод испытаний согласно приложению Б, ч. У,ГОСТ 24632-81); • по тепловыделению: максимальная скорость тепловыделения — не более 65 кВт/м2; общее количество тепла, выделившегося за первые 2 мин испытания, — не более 65 кВт-мин/м2 (метод испытаний согласно приложению Б, ч. ГУ). Материалы на основе жидких резольных смол в соответствии с перечисленными требованиями международных авиационных норм АП-25 (РФ, страны бывшего СССР), ЕЛЯ-25 (США), СБ-25 (Евросоюз) являются самозатухающими и слабодымящими [5].

Наиболее широко для отделки интерьера пассажирских самолетов используются трехслойные сотовые панели, изготовленные с использованием связующих на основе фенолформальдегидных смол. Они имеют небольшую продолжительность остаточного горения (0-3 с) и незначительную дымообразующую способность (оптическая плотность дыма за 4 мин не более 20).

Для обеспечения высоких характеристик по по-жаробезопасности в состав фенольных связующих дополнительно вводят антипирены, наиболее эффек-

шн В. М., 2013

тивными из которых являются фосфорсодержащие. В Российской Федерации в качестве фосфорсодержащих антипиренов широкое распространение получили оксиалкилированные фосфонаты различных полиолов. Основой для их производства является дихлорангидрид метилфосфоновой кислоты, в настоящее время включенный в список 2 "Конвенции о запрещении химического оружия", поэтому его производство прекращено.

Настоящая работа посвящена поиску путей получения фенолформальдегидного связующего, не содержащего фосфорорганических антипиренов, и исследованию взаимосвязи состава связующего, термоокислительной устойчивости образующегося сшитого полимера и тепловыделения при горении стеклотекстолита на его основе.

Полимерная основа исследуемого связующего состоит из двух фенолформальдегидных смол: жидкой смолы резольного типа ФС-117А, содержащей низкомолекулярный олигомер с молекулярной массой 250-350, 20 % метилольных групп и 10 % свободного фенола, и твердой новолачной смолы СФ-014, содержащей менее 1,5 % свободного фенола.

Из анализа теплового и материального баланса процесса горения известно, что для снижения показателей тепловыделения при горении необходимо снизить теплоту сгорания полимера, уменьшить полноту сгорания или обеспечить увеличение тепловых потерь. Это может быть достигнуто за счет введения в состав полимера дополнительных веществ (антипиренов), разлагающихся с эндотермическим эффектом и/или снижающих полноту сгорания за счет поглощения свободных радикалов в реакциях окисления, изменения направления процессов термоокислительной деструкции, приводящих к увеличению выхода кокса и снижению доли горючих летучих продуктов, а также за счет использования теплозащитных покрытий или элементов структуры полимерных композиционных материалов [6,7]. Кроме того, как было показано ранее [8], одним из возможных путей уменьшения тепловыделения при горении является повышение термостойкости полимерной матрицы.

Известно, что комплексные соединения платины, вводимые в очень малых количествах (содержание платины в полимере (1^150)10-7 %), снижают горючесть полиорганосилоксановых каучуков [9]. Причиной этого является образование в процессе термической деструкции при температуре 400-500 °С поперечных метиленовых и силоксановых связей, препятствующих деполимеризации каучука.

В данной работе исследована возможность применения очень малых добавок платинохлористоводо-родной кислоты (П-1) для повышения термоокислительной устойчивости сополимера, образующегося

после отверждения фенолформальдегидного связующего, и пожарной безопасности материала на его основе.

Экспериментальная часть

Температурный интервал отверждения связующего определяли с помощью метода дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) на приборе DSC 204F (производитель NETZSCH, Германия). Режим испытаний: скорость нагрева — 5 °С/мин, атмосфера— воздух; навеска— 1,71 мг.

Степень отверждения оценивали по выходу нерастворимого полимера после экстракции ацетоном растворимой части из отвержденного образца связующего.

Влияние П-1 на термоокислительную устойчивость отвержденного полимера исследовали методом дифференциального термогравиметрического анализа (ДТГА):

• в условиях, обеспечивающих преобладающее протекание термоокислительной деструкции (I),

— на приборе TGA/SDTA 851 (производитель Mettler Toledo, Швейцария). Режим испытаний: динамический нагрев — от 25 до 1000 °С со скоростью 10 °С/мин; скорость продувки воздухом

— 50 мл/мин, навеска — 5 мг;

• в условиях протекания как термоокислительной, так и термической деструкции отвержденного связующего (II), — на дериватографе Q-1500. Режим испытаний: динамический нагрев — от 25 до 850 °С со скоростью 10 °С/мин, атмосфера— воздух (без дополнительной продувки), навеска

— 500 мг.

Для определения характеристик пожаробезопас-ности были изготовлены образцы стеклотекстолита с содержанием связующего 37 %. Пропиткой связующим стеклоткани марки Т-15(П)-76 (ТУ 6-48-107-94) получали препрег, а затем в условиях прессового формования из двух слоев препрега при удельном давлении прессования 0,3 МПа и ступенчатом подъеме температуры от 90 до 160 °С в течение 4 ч изготавливали стеклопластик. Определение характеристик пожаробезопасности — горючести, дымообразующей способности и тепловыделения производили методами в соответствии с АП-25 [3].

Для определения горючести образцы размером 290x75 мм испытывали в вертикальном положении. Воспламенение производили с нижней кромки образца пламенем лабораторной газовой горелки Бун-зена: высота пламени — 38 мм, продолжительность воздействия — 60 с. По результатам испытаний определяли продолжительность остаточного (самостоятельного) горения (тления) образцов после удаления источника воспламенения, наличие и продолжительность горения падающих капель, максимальную длину поврежденной части.

Дымообразующую способность образцов оценивали по удельной оптической плотности дыма (рассчитываемой на 1 м2 поверхности образца), образующегося в объеме камеры при термическом разложении образца заданного размера (75x75 мм). Испытания проводили в дымовой камере марки SD-1 (производитель Govmark, США). Режимы испытаний — пиролиз и горение. В условиях пиролиза на образцы воздействовал только тепловой поток заданной интенсивности, в условиях горения — тепловой поток и пламя пилотной горелки. Плотность падающего теплового потока на образец была всегда одинаковой и составляла 25 кВт/м2.

Определение тепловыделения проводили на проточном калориметре типа OSU марки HRR-3 (производитель Atlas Electric Devices, США). Условия испытаний: образцы размером 150x150 мм; ориентация — вертикальная; тепловой поток на образец — 35 кВт/м2; продолжительность экспозиции образца — 5 мин.

Обсуждение полученных результатов

Отверждение связующего, не содержащего П-1, протекает при температуре 120-180 °С с максимумом при 160 °С (рис. 1). Нагревание в интервале 100-160 °С приводит к образованию сшитого сополимера, выход которого по результатам экстракции составляет 95-97 %. Введение П-1 в состав олиго-мера не влияет на характер ДСК-кривых процесса отверждения (см. рис. 1) и не снижает глубину отверждения связующего.

Термоокислительная деструкция отвержденно-го фенолформальдегидного полимера в условиях I (рис. 2) протекает в два этапа с максимумами при 491 и 535 °С соответственно и примерно с равными потерями массы, приводящими в итоге практически к полному разложению полимера (см. рис. 2).

Введение П-1 вносит определенные изменения в характер деструкции. На первом этапе с увеличением содержания П-1 от 0,03 до 0,07 % возрастает скорость потерь массы полимера и снижается тепловой эффект реакции при сохранении интегральной величины потерь (табл. 1). На втором этапе в области 530-550 °С скорость потерь массы продуктов, образовавшихся в результате первого этапа деструкции, в два раза ниже, чем у сополимера, не содержащего добавки, хотя и в этом случае происходит полная деструкция полимера.

Можно предположить по аналогии с [9], что П-1 катализирует процесс термоокислительной деструкции фенолформальдегидного полимера в области 400-500 °С с образованием промежуточных продуктов, содержащих дополнительные межмолекулярные связи, благодаря чему скорость его деструкции в области 530-550 °С существенно ниже скорости разложения полимера, не содержащего П-1 (см. табл. 1). Обращает на себя внимание тот факт, что П-1 в количестве 0,07 % определяет не только специфику разложения на первом этапе, но и ускоряет его на втором. На это указывает некоторое повышение скорости потерь массы и увеличение теплового эффекта реакции.

Процесс разложения фенолформальдегидного полимера в условиях II (рис. 3), протекая в диффузионной области, является результатом как термической, так и термоокислительной деструкции и, вероятно, более приближен к реальным условиям деструкции полимера при пожаре. Скорость образования дополнительных межмолекулярных связей в этих условиях выше скорости образования низкомолекулярных продуктов окисления, что в результате приводит к образованию коксового остатка, выход которого при 800 °С составляет 56 %. Присут-

-0,4

Площадь: 159,2 Дж/г

Начало: 114,1 °С

50

100

250

300

150 200

Температура, °С

Рис. 1. ДСК-кривые процесса отверждения фенолформальдегидного связующего, модифицированного П-1 (1), и без добавки (2)

% 100

50

О

ТГА

..............0,03 %

..........................0,05 %

0,07 %.............

300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 °С

1/°С О

-0,005 -0,010

__________ и,из % 0,05% /О^

XflJ 0,07 % \ /—0% ДТГА

300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 °С

300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 °С

Рис. 2. Термоокислительная деструкция фенолформальдегидного сополимера без добавки и с добавкой 0,03; 0,05 и 0,07 % П-1

Таблица 1. Характеристики термоокислительной деструкции фенолформальдегидных полимеров

Добавка Содержание добавки, Температура максимума, °C, на этапе Потеря массы, %, на этапе Скорость потерь массы dm/dt, 102 г/°С, на этапе Тепловой эффект, Дж/г, на этапе

% масс. 1 2 1 2 1 2 1 2

- - 491 535 52 47 1,07 1,21 980 6366

0,03 484 543 48 51 1,09 0,63 910 5668

П-1 0,05 484 545 48 52 1,13 0,59 825 6245

0,07 484 533 48 52 1,46 0,66 764 7258

ствие П-1 в количестве 0,03 % (или в пересчете на платину 0,011 %) (табл. 2) приводит к повышению температур Г5% и Г10%, при которых происходит 5 и 10 % потерь массы полимера, на 50 и 90 °C соответственно и к увеличению выхода кокса до 65 %.

100 ^ 95 ^ 90 Я 85-

I Ю-

Я

S 75-

I 70-g 65-а 605550 ^

50 150 250 350 450 550 650 750 Температура, °С

Рис. 3. Кривые динамического ТГА на воздухе отвержден-ного фенолформальдегидного сополимера: 1 —без добавки; 2 — с добавкой П-1

Исследованы горючесть, дымо- и тепловыделение при горении образцов стеклотекстолита, полученных на основе исследуемых связующих. Установлено, что по характеристикам горючести и дымо-образования образцы стеклотекстолитов на основе исходной и модифицированной смолы одинаковы: при выносе из пламени не горят (продолжительность остаточного горения 0 с) и практически не выделяют дыма. По характеристикам тепловыделения выявлено существенное различие: образцы стекло-текстолитов на основе модифицированного связу-

Таблица 2. Характеристики термодеструкции отвержден-ного фенолформальдегидного полимера по данным ТГА

Добавка Ts%, °С ^10%, °С Твердый остаток (кокс), %

- 190 290 56

П-1 240 380 65

Таблица 3. Характеристики пожаробезопасности фенолформальдегидного стеклотекстолита согласно АП-25 (приложение F, ч. I, V и IV)

Добавка Горючесть Оптическая плотность дыма через 4 мин й4, м3/м3, при режиме Тепловыделение

Продолжительность остаточного горения, с Длина прогорания, мм горения пиролиза Максимальная интенсивность, кВт/ м2 Общее количество тепла, выделившегося за 2 мин, кВт-мин/м2

- 1 92 1 0 44 19

П-1 1 85 1 0 28 11

гося за первые 2 мин испытания, почти в два раза ниже, чем образцы на основе исходного фенолформальдегидного связующего и двух слоев стеклоткани Т-15(П)-76 (табл. 3, рис. 4).

Таким образом, полученные результаты являются доказательством того, что одним из путей снижения тепловыделения при горении композиционных материалов на основе фенолформальдегидных полимеров является обеспечение повышения выхода твердого пиролитического остатка при термоокислительной деструкции, которое в данном случае достигается введением малых количеств платинохло-ристоводородной кислоты.

Авторы считают своим долгом выразить благодарность А. А. Шимкину за помощь в исследовании процесса отверждения связующего методом ДСКи ценные советы, высказанные при написании статьи.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Застрогана О. Б., ШвецН. И., Постное В. И., СерковаЕ. А. Новые фенолформальдегидные связующие для материалов интерьера// Авиационные материалы и технологии: юбилейный науч.-техн. сб. (прил. к журналу "Авиационные материалы и технологии"). — М. : ВИАМ, 2012. — С. 265-272.

2. Сайт "Chemistry Wiki". HexcelCompositesPublicationFTA 131a.2002. URL : http://www.hexcel-composites.com (дата обращения: 15.01.2013 г.)

3. Авиационные правила. Глава 25. Нормы летной годности самолетов транспортной категории. Межгосударственный авиационный комитет. — Изд. 3-е с попр. 1-6. — М. : Авиаиздат, 2009.

— 274 с.

4. Барботько С. Л., Кириллов В. Н., Шуркова Е. Н. Оценка пожарной безопасности полимерных композиционных материалов авиационного назначения // Авиационные материалы и технологии. — 2012. — № 3. — С. 56-63.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

5. Минаков В. Т., ШвецН. И., Застрогина О. Б., Постнов В. И., Петухов В. И., Чурсова Л. В., Бар-ботько С. Л. Пожаробезопасные материалы, не содержащие антипиренов, для интерьера пассажирских самолетов // Известия Самарского научного центра РАН (спец. вып.). — 2008. — Т. 1.

— С. 24-28.

6. Барботько С. Л. Пути обеспечения пожарной безопасности авиационных материалов // Российский химический журнал. — 2010. — Т. LIV, № 1. — С. 121-126.

7. Шуркова Е. Н., Вольный О. С., Изотова Т. Ф., Барботько С. Л. Исследование возможности снижения тепловыделения при горении композиционного материала за счет изменения его структуры // Авиационные материалы и технологии. — 2012. — № 1. — С. 27-30.

8. Барботько С. Л. Прогнозирование на основе математической модели изменения кинетики тепловыделения при горении стеклопластиков // Пожаровзрывобезопасность. — 2008. — Т. 17, № 5. — С. 23-28.

-ю -----

О 60 120 180 240 300

Время, с

Рис. 4. Кинетика интенсивности тепловыделения для образцов стеклопластика на исходном фенольном связующем и модифицированном платинохлористоводородной кислотой

ющего имеют максимальную интенсивность тепловыделения и общее количество тепла, выделивше-

Hayashida K., TsugeS., OhtaniH. Flame retardant mechanism of polydimethylsiloxane material containing platinum compound studied by analytical pyrolysis techniques and alkaline hydrolysis gas chromatography // Polymer. — 2003. — № 44. P. 5611-5616.

Материал поступил в редакцию 22 января 2013 г.

— English

REDUCED COMBUSTIBILITY PHENOLIC BINDER

SHVETS N. I., Candidate of Technical Sciences, Head of Sector of Laboratory "Polymeric Binders for Nonmetallic Materials and Special Liquids", Federal State Unitary Enterprise "All-Russian Scientific Research Institute of Aviation Materials", State Research Center of the Russian Federation (Radio St., 17, Moscow, 105005, Russian Federation; e-mail address: shvecni@viam.ru)

ZASTROGINA O. B., Candidate of Technical Sciences, Deputy Head of Laboratory "Polymeric Binders for Nonmetallic Materials and Special Liquids", Federal State Unitary Enterprise "All-Russian Scientific Research Institute of Aviation Materials", State Research Center of the Russian Federation (Radio St., 17, Moscow, 105005, Russian Federation; e-mail address: zastroginaob@viam.ru)

BARBOTKO S. L., Candidate of Technical Sciences, Head of Laboratory "Research of Nonmetallic Materials on Climatic, Microbiological Resistance and Fire Safety", Federal State Unitary Enterprise "All-Russian Scientific Research Institute of Aviation Materials", State Research Center of the Russian Federation (Radio St., 17, Moscow, 105005, Russian Federation; e-mail address: slbarbotko@yandex.ru)

ALEKSASHIN V. M., Candidate of Technical Sciences, Leading Researcher, Federal State Unitary Enterprise "All-Russian Scientific Research Institute of Aviation Materials", State Research Center of the Russian Federation (Radio St., 17, Moscow, 105005, Russian Federation; e-mail address: vmaleks@aikido.ru)

ABSTRACT

Phenolic resins are widely used for preparing fireproof materials due to the coke formation ability on combustion and comparatively low cost. To reduce flammability oxyalkylphosphonates of different polyols are often introduced into phenolic composition. Meanwhile the synthesis of organophosphorous compounds uses ecologically hazardous substances which production has been discontinued.

This paper studies the possibility to achieve high fire safety characteristics for phenolic binders without organophosphorous compounds.

The correlation between phenolic binder composition, thermooxidative stability of cured polymer and heat release upon burning of composite based on the binder was studied.

It was found that the binder containing resol and novolak oligomers could be used for the production of glass laminate that meets the Airworthiness Standards: it is hardly flammable, has low smoke emissions and have the peak heat release rate of 45 kW/m2 and the average total heat release during the first 2 minutes of 19 kW-min/m2.

Even better performance could be achieved by modification of the binder with extremely small amounts (0.03-0.07 %) of chloroplatinic acid. The study of thermooxidative destruction by thermo-gravimetric analysis (TGA) has shown that addition of chloroplatinic acid leads to increase of temperatures of 5 and 10 % loss of weight of the cured polymer to 50 and 90 °C, respectively, and the coke yield raises from 56 to 65 %.

Glass laminate based on the binder modified by chloroplatinum acid has the peak heat release rate of 28 kW/m2 and the average total heat release during the first 2 minutes of 11 kW-min/m2.

Thus, the study has shown that the application of platinum compounds, in this case chloroplatinic acid, can efficiently decrease heat release on burning of phenolic composite materials, allowing to avoid the use of organophosphorous retardants. The presence of hundredths of a percent of platinum in polymeric matrix provides two times decrease in heat release of the material.

Keywords: phenolic binder; thermal-oxidative stability; retardant; glass laminate; heat release.

REFERENCES

1. Zastrogina O. B., Shvets N. I., Postnov V. I., Serkova E. A. Novyye fenolformaldegidnyye svyazuyu-shchiye dlyamaterialov interyera. [Novel Phenolic Binders for Interiers Materials]. Trudy VIAM "Aviatsionnyye materialy i tekhnologii" [Proc. ARIAM "Aviation materials and Technologies"]. Moscow, VIAM Publ., 2012, pp. 265-272.

2. Website Chemistry Wiki. HexcelCompositesPublicationFTA 131a.2002. Available at: http://www.hex-celcomposites.com (Accessed 15 January 2013).

3. Aviation rules. Chapter 25. Airworthiness norms of a transport category airplanes. Interstate Aviation Committee. Ed. 3 with amendments 1-6. Moscow, Aviaizdat, 2009. 274 p. (in Russian).

4. Barbotko S. L., Kirillov V. N., ShurkovaE. N. Otsenkapozharnoy bezopasnosty polimernykh kompo-zitsionnykh materialov aviatsionnogo naznacheniya [Assessment of fire safety of polymeric composite materials of aviation assignment]. Trudy VIAM "Aviatsionnyye materialy i tekhnologii" [Proc. ARIAM "Aviation materials and Technologies"], 2012, no. 3, pp. 56-63.

5. Minakov V. T., Shvets N. I., Zastrogina O. B., Postnov V. I., Petukhov V. I., Chursova L. V., Barbotko S. L. Pozharobezopasnyye materialy, ne coderzhyashchiye antipirenov, dlya interyera passazhyirskikh samoletov [Fire Resistant Materials Containing no Flame Retardant Agents for the Passenger Aircraft Interior]. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra RAN — News of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2008, vol. 1, pp. 24-28.

6. Barbotko S. L. Puti obespecheniya pozharnoy bezopasnosti aviatsionnykh materialov [Ways of Ensuring Fire Safety of Aviation Materials]. Rossiyskiy khimicheskiy zhurnal — Russian Chemical Journal, 2010, vol. LIV, no.No 1, pp. 121-126.

7. Shurkova E. N., Volnyy O. C., Izotova T. A., Barbotko S. L. Issledovaniye vozmozhnosti snizheniya teplovydeleniya pri gorenii compozitsionnogo maferiala za schet izmeneniya ego struktury. Trudy VIAM "Aviatsionnyye materialy i tekhnologii" [Prog. of the ARIAM "Aviation materials and Technologies"], 2012, No 1, pp. 27-30.

8. Barbotko S. L. Prognozirovaniye na osnove matematicheskoymodeli izmeneniyakinetikiteplovydele-niya pri gorenii stekloplastikov [Forecasting on the basis of mathematical model of change of kinetics of heat release when burning; glass-fiber-reinforced laminate]. Pozyarovzryvobezopasnost — Fire and Explosion Safety, 2008, Vol. 17, no. 5, pp. 23-28.

9. Hayashida K., Tsuge S., Ohtani H. Flame retardant mechanism of polydimethylsiloxane material containing platinum compound studied by analytical pyrolysis techniques and alkaline hydrolysis gas chromatography. Polymer, 2003, no. 44, pp. 5611-5616.

Из пожарно-технического энциклопедического словаря

КИСЛОРОДНЫЙ ИНДЕКС — минимальное содержание кислорода в кислородно-азотной смеси, при котором возможно свечеобразное горение материала в условиях специальных испытаний. Сущность метода определения кислородного индекса заключается в нахождении минимальной концентрации кислорода в потоке кислородно-азотной смеси, при которой наблюдается самостоятельное горение вертикально расположенного образца, зажигаемого сверху. Кислородный индекс применяется при разработке полимерных композиций пониженной горючести и контроле горючести полимерных материалов, тканей, целлюлозно-бумажных изделий и других твердых материалов. Его значения должны содержаться в стандартах или технических условиях на такие материалы.

КОЭФФИЦИЕНТ ДЫМООБРАЗОВАНИЯ — показатель, характеризующий оптическую плотность дыма, образующегося при пламенном горении или термоокислительной деструкции (тлении) определенного количества твердого вещества в условиях специальных испытаний. Применяют для классификации материалов по дымообразующей способности. Значение коэффициента дымообразования включают в стандарты или технические условия на твердые вещества.

КОЭФФИЦИЕНТ ОСЛАБЛЕНИЯ — отношение значения опасного фактора в окружающей среде к его значению на внутренней стороне пакета материалов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.