CC BY
16
Таблица 1. Классификация степени горючести [4]
Группа Параметры горючести
горючести Степень повреждения Степень повреждения Продолжительность
материалов по длине, % по массе, % самостоятельного горения, с
Г1 <65 <20 0
Г2 <85 <50 <30
Г3 >85 <50 <300
Г4 >85 >50 >300
Г1 - низкая горючесть, Г2 - умеренная горючесть, Г3 - средняя горючесть, Г4 - повышенная горючесть.
Таблица 2. Сравнительные результаты испытания образцов с различными антипиренами
Антипирен mo, г mкон, г tTлен, мин Степень повреждения по длине, % Скорость тления
мм/мин мг/мин
- 3,083±0,216 0,661±0,115 1,98±0,14 76,7±5,4 56,6±4 1197±83
Na4P2O7 насыщ. р-р 4,723±0,331 3,470±0,521 4,32±0,3 23,3±1,6 8,1±1 289±20
насыщ. р-р 4,486±0,314 3,036±0,455 4,87±0,34 34,7±2,4 10,5±1 308±22
(NH4)2HPO4 10% р-р 4,463±0,312 2,259±0,339 8,17±0,57 44,0±3,1 8,8±1 276±19
(NH4)2SO4 10% р-р 4,936±0,346 4,187±0,628 4,62±0,32 12,0±0,8 3,6±1 136±10
(NH4)2S2O7 10% р-р 4,483±0,314 3,091±0,464 6,43±0,45 25,0±1,8 5,8±1 217±15
Соль Грэма 10% р-р 4,891±0,342 3,633±0,545 6,58±0,46 22,3±1,6 4,9±1 178±2
Na6P6Ol8 10% р-р 4,698±0,329 3,047±0,457 4,86±0,34 33,7±2,4 10,4±1 338±3
Na2SiOз насыщ. р-р 1,469±0,103 0,969±0,145 2,55±0,18 33,3±2,3 19,6±2 196±14
Минимальная скорость тления наблюдается у образцов, обработанных сернокислым аммонием и солью Грэма. А наибольшей скоростью тления обладает необработанный образец и образец с внесенным метасиликатом натрия.
Из-за плохой растворимости в воде в дальнейшем не использовали натрий тетраборнокислый и пирофосфат натрия. Остальные химические вещества обладают более низкой ингибирующей горение способностью.
Дальнейший сравнительный анализ горючести проводили с двумя выбранными химическими соединениями - сернокислым аммонием и солью Грэма. Для того, чтобы снизить степень повреждения и скорость тления образца, увеличили концентрацию антипирена последовательно до 15 и 20% и провели серию испытаний с
Неоднозначные результаты, полученные в ходе испытания с разными концентрациями антипиренов, по всей видимости, могли появиться из-за того, что раствор соли неравномерно пропитывал поверхность подложки. Поэтому принято решение вносить в раствор с антипиренами добавки, способствующие равномерному его нанесению.
Также решено не использовать в дальнейшем соль Грэма, так как при сопоставимых с (NH4)2SO4 свойствах, подавляющих горение, полифосфаты гораздо медленнее растворяются в воде и менее технологичны в использовании.
Для равномерного нанесения раствора антипирена на пенополиуретановую подложку использовали добавку в количестве 1 мл водного раствора, содержащего 2-5% анионогенных ПАВ (табл. 4).
приготовленными образцами (табл. 3).
Таблица 3. Сравнительные результаты испытания образцов, обработанных растворами антипиренов с различной
Антипирен mo, г mкон, г tтлен, мин Степень повреждения, % Скорость тления
мм/мин мг/мин
(N^^4 15% р-р 3,808± 0,266 3,195±0,479 2,87±0,20 6,0±0,4 3,1±1,0 212±15
(NH4)2SO4 20% р-р 2,869± 0,201 1,963±0,137 6,98±0,49 19,7±1,4 4,2±0,4 130±9
Соль Грэма 15% р-р 3,495± 0,245 2,783±0,195 2,92±0,20 11,0±0,8 5,5±0,3 271±19
Соль Грэма 20% р-р 3,254± 0,228 2,356±0,165 4,62±0,32 16,3±1,1 5,3±0,2 195±14
Таблица 4. Сравнительные результаты испытания образцов, обработанных растворами (NH4)2SO4 с ПАВ
Антипирен m0, г mкон, г ^тлен, мин Степень повреждения, % Скорость тления
мм/мин мг/мин
(NH4O2SO4 10% р-р с ПАВ 4,107± 0,287 2,711±0,407 8,41±0,59 20,7±1,4 3,7±0,1 167±12
(NH4O2SO4 15% р-р с ПАВ 3,987± 0,279 3,067±0,460 4,97±0,35 8,0±0,6 2,4±0,1 183±13
(NH4)2SO4 20% р-р с ПАВ 4,492± 0,314 4,339±0,651 1,29±0,09 1,0±0,1 1,2±0,1 73±5
Логично было предположить, что минимальной горючестью будут обладать образцы, обработанные насыщенным раствором антипирена. Однако при нанесении акрилового клея на пенополиуретановую подложку, пропитанную насыщенным раствором сернокислого аммония (800 г/л), наблюдалось спонтанное образование достаточно крупных комков полиакрилата. Распределение по образцу было крайне неравномерным, сгустками клея. Таким образом, мы исключили насыщенный раствор соли из рассмотрения.
Из данных табл. 4 видно, что скорость тления у образцов с добавкой ПАВ равномерно снижается с ростом концентрации сульфата аммония, чего не наблюдалось в отсутствие поверхностно-активных веществ.
Таким образом, при тестировании образца, обработанного 20% раствором (NH4)2SO4 совместно с ПАВ, степень его повреждения составила менее 1%, а скорость тления - 1,2 мм/мин, что относит его уже к классу Г1 - материалу с низкой горючестью.
Бомчук Анастасия Юрьевна студентка 5 курса кафедры химии высоких энергий и радиоэкологии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Обручиков Александр Валерьевич к. т.н., доцент кафедры химии высоких энергий и радиоэкологии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Литература
1. Меркушкин А.О., Обручиков А.В. Улавливание радиоактивного метилиодида композиционным сорбентом на основе пенополиуретана // Экология и безопасность в техносфере: современные проблемы и пути решения: сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции. Юргинский технологический институт. Томск. 2013. - С. 18-21.
2. Асеева Р.М., Заиков Г.Е. Горение полимерных материалов. Москва: Наука, 1981. - 280 с.
3. Шаповалов А.В. Пожаробезопасность пенополистирольных плит при термоизоляции зданий и сооружений // Фасадные системы утепления с применением пенополистирола: эталон экологически безопасного и экономичного энергоэффективного строительства. Сб. докл. Киев. 2013. - С. 32-37.
4. ГОСТ 30244-94. Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть.
Bomchuk Anastasiya Yuryevna, Obruchikov Alexander Valeryevich* D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. * e-mail: alexobruch@mail.ru
THE SEARCH METHOD OF REDUCING FLAMMABILITY OF COMPOSITE IODINE SORBENTS BASED ON POLYURETHANE FOAM
Abstract
The paper analyzes the influence of some flame retardants in the combustibility of the composite iodine sorbent. It is established that the most efficient decay process (burning) suppresses the addition of ammonium sulfate. Selected the optimal amount of (NH4)2SO4, inhibiting the combustion process of the iodine sorbent in flowing air. The result is a composite sorbent that is specific to a class of materials with low flammability.
Key words: composite iodine sorbents; trapping of radioiodine; flammability; burning rate; flame retardants.
