CC BY
0
Нуркулов Ф.Н., т.ф.д., проф. Кимё технологиялари илмий-тадкцкрт институты лаборатория мудири.
Хакимов УД.
Цашкадарё вилояти ФВБ
ПОЛИВИНХЛОРИД ПЛАСТИЗОЛЛАРИНИНГ ОЛОВБАРДОШЛИГИНИ ОШИРИШ УСУЛЛАРИНИ ТАДЦЩ
КИЛИШ
Аннотация. Ушбу тадцицот ишининг мацсади полимер материаллар учун истщболли оловни тухтатувчи булиши мумкин булган фосфорни уз ичига олган янги бирикмаларни синтез цилишдир. Асоси 100 масса улуши эмулсион поливинхлорид, 65 масса у. пластификатор (диоктилфталат) ва 2 масса у. стабилизатор (барий ва кадмий стеарати) ни ташкил этадиган композицияга 0,05 дан 0,5 масса улушигача булган мицдорда полифосфор хлорид антипирени киритилди. Ушбу полимерик органофосфорли антипирен ПВХ пластизолларнинг ёнувчангигини камайтиришига таъсири урганилди ва уни ушбу материаллар учун ишлатишнинг асосий имкониятлари курсатилди. ПВХнинг 100 масса улушига 0,05 дан 0,5 масса улуши мицдорида полимер тузидан фойдаланиш пластификатсияланган ПВХнинг ёнувчанлиги, тутун уосил булиши, алангаланишини камайтиришга олиб келиши аникланди.
Калит сузлар: ПВХ пластизоллар, органофосфорли антипирен, пластификатор, ёнувчанликни камайтириш, оловбардошлик.
Nurkulov F.N., Ph.D.
professor
Head of the Laboratory of the Research Institute
of Chemical Technologies Hakimov O.D. Kashkadarya region FVB
METHODS OF INCREASING THE FIREABILITY OF POLYVINCHLORIDE PLASTICIZERS RESEARCH
Annotation. The aim of this research work is to synthesize new phosphorus-containing compounds that can be promising flame retardants for polymeric materials. The basis is 100 mass fraction emulsion polyvinyl chloride, 65 mass u. plasticizer (dioctyl phthalate) and 2 mass u. polyphosphoric chloride flame retardant was added in the amount of 0.05 to 0.5 mass fraction to the composition of stabilizer (barium and cadmium stearate). The effect of this polymeric organophosphorus flame retardant on reducing the flammability of PVC
plastisols was studied and the main possibilities of its use for these materials were shown. The use ofpolymer salt in the amount of 0.05 to 0.5 mass fraction per 100 mass fraction of PVC was found to reduce the flammability, smoke generation, and flammability ofplasticized PVC.
Keywords: PVC plastisols, organophosphorus flame retardant, plasticizer, reducing flammability, fire resistance.
Хрзирги вактда миллий иктисодиётнинг барча тармокларида термоплатсик полимер материалларга булган эхтиёж доимий равишда ортиб бормокда. Термопластиклар бир катор ижобий хусусиятлар, жумладан, паст уртача зичлик, юкори мустахкамлик хусусиятлари ва конструктив сифат коэффициенти, паст иссиклик утказувчанлиги, юкори кимёвий каршилик, ишкаланишга каршилик ва технологик (ишлаб чикариш) кобилияти туфайли кенг кулланилдади. Деярли барча полимер материалларнинг юкори ёнувчанлиги барча камчиликларнинг асосисидир. Ушбу фактнинг узига хос хусусияти ёнаётган бинонинг барча хоналарида ёнгиннинг тез таркалиши, ёниш махсулотларининг юкори токсиклиги, хоналарда сезиларли даражада тутун ва уртача хажмли хароратнинг тез кутарилишидир.
Пластификатор полимер материалларнинг композит таркибига кирадиган асосий компонентлардан бири булиб, уларсиз полимер материалларни кайта ишлаш мумкин эмас. Шу билан бирга, кенг кулланиладиган саноат пластификаторлари орасида ушбу бирикмаларнинг катта кисми ёнувчан моддаларга тегишли. Бу ароматик ва алифатик карбоксилик кислоталарнинг эфирлари, полиэстерлар, шунингдек эпоксид катронлари булган бирикмалардир. Полимер ва винилхлорид полимерлари асосида пластиклаштирилган материалларнинг ёнувчанлигини пасайтириш муаммоси купинча турли хил халоген ва фосфорни уз ичига олган бирикмалар (ФБ) сифатида ишлатиладиган термостабил, кийин ёнувчан ва паст учувчан пластификаторлар ёрдамида хал килинмокда. ФБдан фойдаланганда полимер материалларнинг ёнувчанлигининг пасайиши асосан киритилган фосфор микдорига боглик деб хисобланадики, у таркибида массаси буйича камида 5 % булиши керак.
Ёнгиндан химояланган полимер материалларни олишнинг энг кенг таркалган, самарали ва тежамкор усули бу антипиренлардан (полимер материалларнинг ёнувчанлигини камайтирадиган моддалар) фойдаланишдир. Фосфорни уз ичига олган антипиренлар энг самарали оловни тухтатувчилар гурухига киради. К^изил фосфор, фосфатлар ва полифосфатлар, фосфазенлар ва полифосфазенлар купинча материалларнинг ёнувчанлиги ва алангаланишини камайтириш учун ПВХ композитсияларига кушимча сифатида ишлатилади. Ушбу турдаги антипиренларни истеъмол килиш уларнинг материалларнинг ёнуванлигини ва ёниш пайтида хосил буладиган тутун зичлигини камайтириш кобилияти,
шунингдек уз ичига олган ФБ антипиренли материалларнинг мукаммал кимёвий ва физик хусусиятлари ва бунинг натижасида ёнгин хавфи кам булган материалларни олиш кобилияти туфайли энг тез суръатлар билан ошиб бормокда.
ФБ-антипиренларнинг таъсири конденсатсияланган фазада намоён булади ва ёнувчанлик ва алангаланувчанликнинг пасайишига олиб келади. ФБ-антипиренларнинг таъсир килиш механизми материалнинг пастки катламларини кислород таъсиридан жисмоний химоя киладиган фосфор оксидлари ва кислоталарининг хосил булиши ёки сезиларли даражада паст экзометрик таъсир (эффект) билан уларнинг оксидланишини реаксия йуналиши буйича тартибга солиш билан боглайди. Материалнинг карбонланган катламининг сиртини жисмоний химоя килиш учун юзасида полифосфорик кислота хосил булиши, шунингдек, учувчан ёнувчи махсулотлар хосил булган прозил зонасининг водород радикалларининг харакатчанлигини пасайишига олиб келадиган фосфорни уз ичига олган парчаларнинг изолятсияси туфайли содир булади деб хисобланади. Шу билан бирга, фосфорни уз ичига олган антипиренларни ишлаб чикариш усуллари захарли ва ёнувчани ок фосфордан фойдаланиш билан боглик булган мехнат талаб килади, улардан фойдаланиш бир катор хавфсизлик чораларига риоя килишни талаб килади, бу эса нархнинг ошишига олиб келади.
Аммо ФБнинг антипирен сифатида юкори самарадорлиги полимер материаллар учун ёнишни секинлаштирувчи сифатида ишлатилиши мумкин булган фосфорни уз ичига олган янги бирикмаларни синтез килиш буйича ишларни давом эттиришга ёрдам беради.
Тадкикот объектлари ДС (ГОСТ) 14039-78да белгиланган талабларга жавоб берадиган Е 6250-Ж поливинхлорид эмулсиясига асосланган композицион таркиблар эди. Намуналарни тайёрлаш учун ишлатиладиган поливинхлорид ок ёнувчи кукундир. ТУ 6-09-17-319-96 талабларига жавоб берадиган диоктилфталат (ДОФ) C6H4 (COOC8H17)2 ва барий ва кадмий стеарат пластификатор ва стабилизатор сифатида ишлатилган.
Антипирен сифатида янги полимер органофосфор бирикмаси -[поли[(4-винилбензил) бис(2-фенилетил)-лорметил)фенилитеил]фосфони хлорид] урганилди. Трофимов-Гусарова реаксияси натижасида кизил фосфордан синтез килинган 4-винил-бензилхлорид ва бис(2-фенилэтил)фосфиндан мухрланган ампулада янги фосфорорганик полимер олинди [10, 13-15]. Дастлабки мономерлар 1: 1 нисбатида олинган, реакция ДАК иштирокида аргон атмосферасида 65-70 °C гача киздирилганда 0,5 соат давом этган. Органофосфор полимери органик эритувчилар билан кетма -кет ювиш оркали 86% хосил килинган (Тплпарчаланиш билан 312 °C) Полимер ок кукун булиб, сувда ва органик эритувчиларда эримайди, чунки у узаро богланган тузилишга эга.
ПВХнинг 100 массса улуши учун композитсияга киритилган поливинхлорид асосидаги антипирен микдори 0,05 масса улушидан 0,5 масса улушигача узгарган, шу жумладан композитсиялардаги фосфор микдори масса буйича 0,0003 % -0,003 % ни ташкил этди. Керакли микдордаги компонентлар бир хил масса олинмагунча яхшилаб аралаштирилади, шундан сунг хосил булган масса 2 соат давомида чуктириш учун, газсизлантириш учун колипларга куйилади, сунгра аралашма 115 °C хароратда 10 дакика давомида печда (куритиш шкафида) сакланади.
Секин ёнувчи ва ёнувчан каттик моддалар ва материаллар (поливинхлорид намуналари) гурухини экспериментал аниклаш ГОСТ 12.1.044-89га мувофик амалга оширилади. Экспериментал тадкикотни утказиш учун композитциянинг хар бир тури учун бешта намуна, шунингдек, таркибида антипирени булмаган таккослаш намуналари тайёрланди.
ОТМ асбобида (курилмасида) ёниш пайтида чикувчи газларнинг максимал харорати, уларнинг максимал хароратга йетган вактини ва масса йукотишини аниклаш учун синовлар утказилди. Такдикот учун ПВХ пластизол намуналари антипирен кушимчалар билан тайёрланган, уларнинг таркиби ПВХнинг 100 массса улуши учун 0,05 масса улушидан 0,5 масса улушигача узгариб туради, таккослаш намунаси сифатида кушимчаларсиз ПВХ пластизол намунаси тайёрланди. Методикага мувофик намуналарнинг узунлиги 60 (± 1) мм, баландлиги 150 (± 3) мм, калинлиги эса хакикийга тугри келади.
Чакнаш харорати (нуктаси) (1чак) ва алангаланиш нуктаси ^аланг)ни аниклаш ТВ (очик тигел) курилмасида амалга оширилди. Тадкикот учун аралашма курук тигелга жойлаштирилди ва иситиш ГОСТ 12.1.044-89 да тавсифланган улчаш тартибига мувофик амалга оширилди. Усул (методика)га кура, аралашманинг бир кисмида ёки бутун юзасида аланга пайдо булганда, эриган намунанинг харорати очик тигелда ^чак) учун олинади. Намуналар (синов аралашмаси) етарлича суюкликка олдиндар киздирилади, лекин кутилган 1чакдан 5 °C паст булган хароратдан ошмаслиги керак. Олинган композитсиянинг номаълум параметрларга эга эканлигига асосланиб ПВХ пластизолларнинг намуналарини тайёрлаш учун ишлатилган ва порлаш (чакнаш) нуктаси аллакачон маълум булган пластификаторнинг чакнаш нуктаси сифатида кутилган 1чак олинган. Стандартда курсатилган усул буйича тутун хосил килиш коэффитсиенти (Дт)ни аниклаш учун тутуннинг оптик зичлиги аникланди. Шу максадда, ёниш пайтида хам, синов намунасининг маълум микдорини ёкиш пайтида хам хосил буладиган тутуннинг оптик зичлиги аникланди.
Тадкикот учун намуна сифатида пластизоллар энг куп пластификатор (ПВХнинг 100 масса улушига 65 масса улуши) ва шунга мос равишда энг ёнувчан булган материаллар сифатида танланган. Ёнувчанлик
курсаткичларини аниклаш натижалари 1-жадвалда келтирилган. Ёнувчанлик параметрларини аниклаш натижаларини тахлил килиш шуни курсатдики, ПВХнинг 100 масса улушига урганилаётган антипиренларнинг 0,05;0,1;0,25 ва 0,5 масса улуши микдорда киритилиши барча белгиланган парамертларнинг пасайишига олиб келди. Чикувчи газларининг энг куп булган 290 °С гача пасайиши тадкик килинадиган таркибидаги антипирени 0,25 масса улушига тенг 4 намунада (1-жадвал) кузатилади, антипиренсиз 1 намуна учун эса у 590 °С га тенг (1-жадвал). 4-намуна учун чикувчи газининг максимал хароратига эришиш вактининг 190 с га ортиши кайд этилган, 1-намуна учун эса 50 с.
1 жадвал
Урганилаётган намуналарнинг ёнувчанлик параматерларини
аниклаш натижалари
Намуна № Антипирен таркиби, масса улуши Чикувчи газларнинг максималхарор ати, °С Чикувчи газларининг максимал хароратга етиш вакти, с Алангаланиш нинг кечикиш вакти, с
1 0 590 50 36
2 0,05 400 120 93
3 0,10 420 165 67
4 0,25 290 190 100
5 0,50 540 175 45
Алангаланишни кечиктириш вактининг 36 с (1 учун) дан 100 с гача (4 учун) ортиши хам кузатилади. Шуни таъкидлаш керакки, антипирени (ёнишни секинлатувчи кушимчалар) мавжуд булмаган 1-намуна тажриба давомида 95% массасини юкотади ва деярли бутунлай бузилади (йук булди). Шу билан бирга, 2 ва 3 намуналар ПВХнинг 100 масса улушига 0,5 масса улуши антиприен учун20%гача массасини ва 0,25 масса улуши антиприен учун 33%гача массасини юкотади. Шу сабабли, фосфор микдори 0,0003% дан 0,003% гача булган антипиреннинг киритилиши ПВХ пластизолнинг ёнувчанлигини пасайишига таъсир килган деган хулосага келиш мумкин.
Материалнинг алангаланувчанлиги деганда, материалнинг маълум шароитда олов манбасидан алангаланиши ва уни олиб ташлагандан кейин ёнишни давом этиши тушунилади. Алангаланувчанлик моддани киздирилганда ёнувчи газлар ёки бугларнинг чикиш тезлиги билан тавсифланади. Полимер материалларнинг алангаланувчанлигини аниклаш, асосан, чакнаш харорати (нуктаси) ва алангаланиш хароратини аниклашга келтирилади. Урганилаёган пластизолларда куп микдорда диоктилфталат булганлиги сабабли, парчаланиш махсулотлари таркиби урганилаётган намуналарнинг ёнувчанлигига сезиларли таъсир курсатадиган пластификатор буглари киради. Тадкикот давомида аникланган ДОФнинг 1чак ва tалaнг(137 ° С ва 170 ° С) бу параметрлар ФБ кушимчалари булмаган
пластизолларнинг ёнувчанлик куртаткичларига якин эканлигини курсатади (2-жадвал). Шунинг учун намуналарнинг алангаланувчанлиги пластификатор буглари мавжудлиги билан белгиланади деб бахслашиш мумкин
Очи; тигелда 1ча; ва tаланг учун урганилаётган эриган намунанинг харорати олинади, бунда олов манбаи таъсирида биринчи навбатда чакнаш пайдо булади, сунгра ёниш содир булганидан намуна харорати тигелни кейинги иситиш ва баркарор ёниш олинмагунча газ горелкасига таъсир килиш оркали аникланади. Хдрорат киймати намунанинг taланг булади. tчaк ва taлaнгнинг аниклаш натижалари 2-жадвалда келтирилган.
2-жадвалда келтирилган маълумотлар 2-5 намуналар учун tчaк ва taлaнг ортди деган хулосага келишимизга имкон беради. 4-намуна учун энг юкори кийматлар tчaк = 225 °С ва taлaнг= 255 °С.Бинобарин, пластизоллар таркибига антипиренларни киритилиши материалнинг ёнувчанлигинининг пасайишига олиб келади, бу унинг ёнгин хавфининг пасайишини курсатади.
Техник мохиятига кура энг якин ва эришилган эффект 100 масса улиши ПВХ учун 33 масса улуши пластификатор (ДОФ), 22 масса улуши трикрезил-фосфат (антипирен), 4 масса улуши стабилизатор (барий ва кадмий стеарати) кушилганкомпозитсиядир (прототип сифатида tчaк = 205 °С олинган). Ушбу композитсия курилиш, кабел ва электротехника саноатида ёнувчанлиги паст булган махсулотларни олиш учун ишлатилади.
Ёниш ва ёниш режимлари учун тутун хосил килиш коэффитсиентини аниклашда бешта синов натижаларига кура Дт нинг уртача арифметик киймати ишлатилган. Синов бир хил таркибдаги 3-5 та намунада утказилди. Натижа сифатида 2-жадвалда олинган курсаткичларнинг уртача арифмектик кийматлари келтирилган.
2-жадвал
Ёнгин хавфи параматерларини аниклаш натижалари
Намуна № Антипирен таркиби, масса улуши Чакнаш харорати, °С Алангаланиш харорати, °С Тутун хосил бултш коэффитсиенти (Дт), м2/кг
1 0 140 175 2260
2 0,05 160 180 1730
3 0,10 160 195 1680
4 0,25 225 255 1300
5 0,50 185 200 1540
2-жадвалда келтирилган натижаларга кура антипиреннинг киритилиши 2-5 намуналар учун Дт нинг пасайишига олиб келишини куриш мумкин. Дт нинг энг катта пасайиши 4-намунага нисбатан кузатилади (мос равишда 1300 м2/кг ва 2260 м2/кг). Шунинг учун, ПВХ пластизол таркибига унинг 100 масса улушига 0,05 масса улушидан 0,5
масса улушигача микдорида антипиреннинг киритилиши материалнинг тутун хосил килиш кобилиятини пасайишига олиб келди.
Экспериментал тадкикотлар натижасида уларнинг таркибида антипирен булган намуналар юзасида химоя плиёнка хосил булиши аникланди. Алангаланувчанликнинг пасайиши, масса йукотиш, алангаланишнинг кечикиш вактининг ошиши ва тутун хосил килиш кобилиятининг пасайиши бу плёнка намуна сиртини пластификаторнинг бугланишидан ва материални узининг парчаланишидан химоя килишини курсатади. Худди шундай таъсирга трикресил фосфатни таркибига фосфор микдори 10,3% ни ташкил этадиган микдорда киритиш оркали эришилади.
ХУЛОСА:
1. Пластификатцияланган ПВХни олиш учун 100 масса улуши эмулсион ПВХ; 65 масса улуши пластификатор (ДОФ); 2 масса улуши стабилизатор - барий ва кадмийстеарати ва янги фосфорорганик полимер антипирен (0,05- 0,5 масса улуши, асосан 0,5 масса улуши) дан иборат янги композиция ишлаб чикилган.
2. Урганилаётган антпиреннинг 100 масса улуши ПВХга 0,05 масса улушидан 0,5 масса улушигача микдорида киритилиши ёнувчанлик, алангаланувчанлик, тутун хосил килиш кобилиятининг пасайишига олиб келдики, бу полимер материалнинг ёнгин хавфини камайишига ёрдам беради.
3. Визуал текширув вактида антипирени булмаган намуналар ёниш пайтида деярли бутунлай йук булиб кетганлиги, масса йукотиши 95% ни ташкил этганлиги аниклданди. Антипиренли намуналарнинг сиртида намунанинг кейинги йук килишдан химоя килувчи химоя плёнка хосил булади.
4. Антипирен сифатида ишлатиладиган фосфорорганик полимер бирикмаси [поли[(4-винилбензол)бис(2-фенилэтил)-4-хлорометил)фенилэтил]фосфоний хлорид] хар кандай лабораторияда ва хар кандай ишлаб чикаришда осонлик билан кайта тикланадиган усул билан синтезланади ва дастлабки бис (2-фенилэтилфосфин) ишлаб чикариш арзон кизил фосфордан фойдаланишга асосланган.
5. Антипирен пластификатсияланган ПВХни кичик микдорда (массанинг ундан бир кисми) олиш учун таркибга киритилади; композитсиялар таркибидаги фосфор микдори саноатда ишлатиладиган пластиклаштирилган поливинхлорид композитсияларга караганда юзлаб марта камрок(мос равишда 0,003% ва 10,3%).
Фойдаланилган адабиётлар: 1. Узбекистон Республикасининг 2009 йил 30 сентябрдаги "Ёнгин хавфсизлиги тугрисида"ги ^онуни УР^-223-сон. (Узбекистон Республикаси конун хужжатлари туплами, 2009 й., 40-сон, 430-модда).
2. Узбекистан Республикаси Президентининг 2019 йил 20 февралдаги ПК-4198-сонли "Курилиш материаллари саноатини тубдан такомиллаштириш ва комплекс ривожлантириш чора-тадбирлари тугрисида" ги карори.
3. Воробьев В.А., Андрианов Р.А., Ушков В.А. Горючесть полимерных строительных мате-риалов. М.: Стройиздат, 1978. 79 с.
4. Верижников М.М., Готлиб М.Л., Мукмене-ва Н.А. Стабилизация ПВХ-композиций пласти-фицированныхформалямидиоксановых спиртов. Казань: Изд-во Каз. гос. ун-та, 2003. 123 с.
5. Наполнители для полимерных компози-ционных материалов: справочное пособие / под ред. Г.С. Каца и Д.В. Милевски. М.: Химия, 1981. 735 с.
4. Зубкова Н.С., Тюганова М.А., Назарова Н.И. Влияние фосфорорганического замедлителя горения на термическое разложение полиэтилен-терефталата // Химические волокна. 1994. N 1. С. 31-33.
5. Копылов В.В., Новиков С.Н., Оксентьевич Л.А. и др. Полимерные материалы с пониженной горючестью / под ред. А.Н. Праведникова. М.: Химия, 1986. 156 с.
6. Варнац Ю., Маас У., Диббар Р. Горение. Физические и химические аспекты, моделирова-ние, эксперименты, образование загрязняющих веществ. М: Физ. - мат. лит., 2003. 351 с.
