CC BY
84
универсального, но требующего углубленного изучения. Также будут приведены результаты численных исследований для выборок разного объема с разными среднеквадратичными отклонениями переменной для демонстрации возможностей использования предложенного подхода и разработанного на его основе математического аппарата для решения задачи аппроксимации эмпирических данных.
Список использованной литературы
1. Вамболь С.О. Апроксимащя закону розподшу експериментальних даних за допомогою бета-розподшу. Ч. 1 / С.О. Вамболь, 1.В. Мщенко, О.М. Кондратенко, О.А. Бурменко // Вюник НТУ «ХП1». Збiрник наукових праць. Серiя: Математичне моделювання в техшщ та технолопях. - Х.: НТУ «ХП1», 2015. - № 18 (1127). - С. 36-44.
НЕГОРЮЧИЙ ПЛАСТИК
Г.М. Волков, профессор, д.т.н., профессор, Московский государственный машиностроительный университет,
г. Москва
Пожароопасность материалов и технологий производственной деятельности и среды обитания чревата как большим материальным ущербом, так и возможными жертвами людей в результате пожаров. Чрезвычайная актуальность данной тематики стимулирует рост внимания исследователей к изысканиям в области повышения жаростойкости существующих материалов. Между тем, было бы более продуктивно сосредоточить усилия на разработке материалов и технологий, полностью исключающих их пожароопасность.
В отделке интерьера зданий и сооружений промышленного и гражданского назначения широко используют неметаллические материалы на основе органических полимеров. Они являются производными простейших углеводородов, вследствие чего обязательными компонентами органических полимеров являются углерод и водород. В процессе термического воздействия они химически взаимодействуют с другими компонентами полимера, образуя летучие вещества. Выделяемые при нагреве органического полимера летучие вещества, большинство которых токсично, загрязняют окружающую среду. Обратим внимание, что при пожаре большинство жертв погибает не от воздействия высокой температуры, а задыхается ядовитыми продуктами пиролиза органических полимеров.
Кроме того, термическая деструкция полимера приводит к снижению его прочности. Любое тепловое воздействие при температурах свыше 200 °С для большинства органических полимеров означает необратимую потерю потребительских свойств. Данное обстоятельство существенно ограничивает
области применения органических полимеров и материалов на их основе.
Нами создано жаростойкое связующее (ИКБ) на основе принципиально нового класса полимеров, которые обладают химической инертностью к окислительным средам, как при нормальных, так и при повышенных температурах.
Основой ИЯБ является неорганический полимер, который обладает следующими основными свойствами:
- рабочая температура его в окислительных средах до 2000 °С;
- он легче алюминия и его сплавов в 1,5 раза;
- его компоненты не токсичны.
Неорганические полимеры являются самыми распространенными соединениями в природе. Наиболее распространены полимерные соединения кремния в виде оксидов и силикатов. Содержания кремния в доступной исследованию части земной оболочки достигает 26 %. Полимерные оксиды кремния, алюминия и магния составляют около 80 % земной коры. Они служат исходным сырьем для производства огнеупоров. Однако их полимеризация для превращения в целевой продукт происходит только в результате длительной высокотемпературной обработки, которая осуществляется в специальных печах обжига. Такая технология вследствие большой длительности процесса и хрупкости конечного продукта, очевидно, не может претендовать на приоритет в производстве строительных материалов.
Нам удалось снизить температуру полимеризации неорганического полимера до приемлемых значений путем использования принципов нанотехнологии [1]. ИЯБ затвердевает в результате химической реакции его компонентов при цеховой температуре. В нем полностью отсутствуют органические компоненты, что обеспечивает абсолютную огнестойкость изготовленных с его использованием изделий выше температуры пожара и отсутствие выделения опасных и ядовитых продуктов во всем интервале температурного воздействия.
ИЯБ скомпоновано в двух упаковках. Оно предназначено для изготовления жаростойких композиционных материалов. Материалы с использованием предлагаемого связующего изготавливают на стандартном оборудовании. Смесь компонентов (порошок + наноразмерные добавки + жидкость) ИЯБ вводится в шихту. Прессованием изготавливают конструкции в виде панелей, блоков различной конфигурации и труб. Трубы могут быть изготовлены также путем намотки волокнистого наполнителя. Литьевые составы на основе предлагаемого связующего позволяют изготавливать более широкий ассортимент продукции, включая крупногабаритные конструкции.
ИЯБ имеет широкий диапазон применения. Одним из направлений реализации его свойств может быть изготовление негорючего стеклопластика строительного назначения.
В интерьере зданий и сооружений преобладают пластики, для изготовления которых используют органические полимеры. Наиболее широкое применение в оформлении интерьера получил стеклопластик. Мировое
производство листового стеклопластика для нужд строительной индустрии и транспорта базируется на использовании различных органических полимеров и композиций на их основе, армированных стекло- или базальтовым волокном в различных видах (ровница, пряжа, ткани, маты и т.д.). Главным и принципиальным недостатком этих материалов является выделение токсичных и вредных веществ при горении в условиях пожара.
Для использования в отделке интерьера предлагаем разработанный нами принципиально новый материал - негорючий стеклопластик (НСП). В таблицах 1, 2 представлены технические характеристики полученного материала. Для сравнения по показателям горючести выбран полиэфирный стеклопластик марки СППВ, рекомендуемый СНиПами в качестве трудносгораемого материала.
Таблица 1
Плотность кг/м3 1800-2000
Водопоглощение % 5-6
Предел прочности
- при изгибе МПа 120-130
- при растяжении МПа 130-140
Модуль упругости при растяжении МПа 17103
Коэффициент теплопроводности вт/(мград.) 0,56
Коэффициент линейного расширения 1/град. 3,610"6
Огнестойкость °С 1200-1800
Таблица 2
Испытуемый Показатели горючести
материал Время Потеря Горюч Индекс Коэффициент Предельно
горения, массы, есть распростране дымообразов допустимая
сек % ния пламени, м/кг ания, г/м3 концентрация выделений, %
Предлагаемый негорючий Не горит 4,2-4,7 <0,01 0 1,5 >1500
стеклопластик
марки НСП
Трудносгораемый стеклопластик на 10-15 12-19 1,3-1,7 20-30 500-600 <13
полиэфирной
смоле марки СШ1В
По ГОСТ 12.1.044-89 НСП малоопасен и может быть применен в любой насыщенности на объем помещения.
НСП имеет высокие показатели по влаго- и водостойкости.
НСП не подвержен коррозии и грибковым заболеваниям, не реагирует на воздействие кислот и щелочей, является звуко- и теплоизолятором, и, в отличие от металла, не теряет несущей способности и конструкционной прочности при
пожаре. В частности, прочность стальной конструкции уже при 450 °С составляет лишь половину исходной, а по достижении 500 °С изделие из стали претерпевают остаточные изменения формы, что влечет за собой обрушение конструкции.
Все сырьевые материалы для производства НСП выпускаются промышленными предприятиями России. Закупка сырья за рубежом не требуется.
По своим потребительским свойствам НСП может быть рекомендован для интерьера зданий гражданского и промышленного назначения, а также воздушных, наземных и подземных, водных и подводных транспортных устройств.
В области разработки нового класса жаростойких композиционных материалов системы неорганика-неорганика самого разного назначения Россия обладает несомненным приоритетом. Научные основы и технологические принципы их создания еще во времена СССР были реализованы в опытно-промышленном производстве жаростойких композитов с использованием HRB в качестве связующего.
За рубежом такое производство отсутствует. Композиционный материал с теплозащитными свойствами, отдаленно напоминающими свойства композитов на HRB, в 90-х годах прошлого века был случайно синтезирован в Англии Уордом, профессиональным парикмахером. Композит был широко разрекламирован, но в настоящее время технология его в связи с кончиной автора считается утерянной и Минобороны Великобритании тщетно пытается разгадать секреты его производства [2].
Вывод. Внедрение негорючего пластика в практику строительных работ позволит резко сократить количество человеческих жертв в случае пожара.
Список использованной литературы
1. Волков Г.М. Объемные наноматериалы: Учеб. пособ. / Г.М. Волков. -М.: КНОРУС, 2011. - 168 с.
2. Фишер Р. Загадки мистера Уорда // New Scientist, № 7-8, 2012.
