Влияние пигментов на пожароопасность поливинилхлоридного покрытия обивочной искусственной кожи Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Магистрант кафедры ТППМ и ИК Московского государственного университета дизайна и технологии (МГУДТ)

О. Е. Воронцова

Канд. техн. наук, доцент кафедры ТППМиИКМГУДТ

Л. Л. Гайдарова

Д-р хим. наук, профессор, заведующая кафедрой ТППМ и ИК МГУДТ

Г. П. Андрианова

Канд. техн. наук, старший преподаватель кафедры высшей математики Академии ГПС МЧС РФ

О. А. Фомина

УДК 675.92.04.

ВЛИЯНИЕ ПИГМЕНТОВ НА ПОЖАРООПАСНОСТЬ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДНОГО ПОКРЫТИЯ ОБИВОЧНОЙ ИСКУССТВЕННОЙ КОЖИ

Исследовано влияние пигментов различной химической природы на термостойкость, горючесть и дымообразо-вание поливинилхлоридного покрытия искусственной кожи. Показано, что все пигменты обладают более или менее выраженным антипирирующим эффектом, зависящим как от химического состава пигмента, так и его концентрации в полимерной композиции. Наименее горючи образцы, окрашенные бордо периленовым и милори, наиболее пожароопасны — с железооксидным пигментом.

Искусственные кожи для обивки салонов средств транспорта выпускаются в широкой цветовой гамме с использованием пигментов различной химической природы. Однако при разработке композиций для полимерных слоев искусственной кожи, снижающих ее пожароопасность, роль пигментов не учитывается. В ранее проведенных исследованиях [1,2] было показано влияние ряда неорганических пигментов, относящихся к оксидам металлов, на термостойкость и горючесть по-ливинилхлоридных (ПВХ) покрытий искусственной кожи. В данной работе круг исследуемых красящих веществ существенно расширен — наряду с неорганическими пигментами различной химической природы использованы органические (табл. 1).

Пленки, моделирующие покрытие искусственной кожи, получали на основе ПВХ ЕП-6602С, пластифицированного диоктилфталатом, с введением 2,5; 5 и 7 мас. ч. пигментов на 100 мас. ч. полимера, что соответствует диапазону их концентраций в реальных ПВХ покрытиях искусственных кож.

Важной характеристикой, влияющей на горючесть полимерного материала, является его термостойкость, поэтому оценивали роль пигментов в деструкции ПВХ пленок при нагревании. Анализ проводили методом термогравиметрии на приборе ТОЛ 0500 в диапазоне температур от 20 до 500°С.

Горючесть пленок исследовали в режиме самовоспламенения, при котором пламя горелки нахо-

дилось на расстоянии 2 см от поверхности образца, закрепленного горизонтально в специальной рамке. Определяли время индукции хинд до начала самовозгорания пленки, потерю массы при горении Ат, цвет и количество дыма — визуально.

На рисунке в качестве примера представлена термограмма, полученная в результате термогравиметрического анализа ПВХ пленки, пигментированной 5 мас. ч. крона свинцового оранжевого. Термограмма показывает степень снижения массы образца при нагревании (%) и скорость уменьшения массы (%/С). Из термограммы следует, что деструкция образца происходит ступенчато. Максимальная скорость падения массы фиксируется при 278°С (I ступень) и при 484°С (II ступень).

Аналогичные термограммы были получены для остальных пленок. Результаты обработки термограмм представлены в табл. 2, где Т1 и Тп — температура максимальной скорости деструкции соответственно на1и11 ступенях; Т20 и Т50 — температура потери 20 и 50% массы образца; Гтах1 — максимальной скоростью деструкции на I ступени.

Анализ табл. 2 показывает, что пигменты по-разному влияют на процесс деструкции ПВХ. В наибольшей степени термостойкость снижает пигмент КЖ: в сравнении с непигментированной пленкой Т1 уменьшается на 56 град., а потеря 20 и 50% массы происходит при температуре на 20-23 град. ниже.

Таблица 1. Химические формулы используемых пигментов Название пигмента

Химическая формула пигмента

Титановые белила (ТБ) ТЮ2

Цинковые белила (ЦБ) гпо

Красный железооксидный (КЖ) Ре2°3

Крон свинцовый оранжевый (КСО) РЬСЮ4РЬ0

Милори К Реу ^(С^^-иН^

Ярко-красный 4Ж (4Ж) С1 но СР!Н—^ у> С1

Бордо периленовый (БП) О _ _С> Н3СО ^^у1 N ^^у* ОСН3

Зеленый фталоцианиновый (ЗФ)

С1

С1 С1

С1

N — С С —N

II 44 7/ II

II /С

N—Си—N

С1'ГГ' N

/'л

С1

С1 С1

С1

N — С С —N С1 — —С1

С1 С1

С1

Пигмент 4Ж снижает Т1 на 21 град., образец с данным пигментом отличается максимальной скоростью деструкции на I ступени. Наиболее медленно разлагается пленка, содержащая пигмент милори, а довольно низкое значение Т1 может быть обусловлено удалением воды. Практически не ухудшают термостойкость ПВХ пигменты ТБ, ЦБ, КСО, ЗФ, а пленка с БП отличается сочетанием пониженной

скорости деструкции с высокими значениями остальных характеристик термостойкости.

В табл. 3 представлены результаты исследования горючести пленок. Можно отметить, что все пигменты положительно влияют на снижение горючести пластифицированного ПВХ. Непигменти-рованный образец сгорел полностью, тогда как пигментированные пленки оказались самозатухающи-

О 2,0

1,5

л Е

5=

и н е н е м з и ь т с

о р

орк

О

1,0

0,5

-0,5

221,60°С

278,29°С

20 0 -20 40 -60 -80

л Е

е и н е н е м з

К

-100

100 200 300 400 Температура, °С

500

Термограмма ПВХ пленки, пигментированной кроном свинцовым оранжевым

Таблица 2. Характеристики термостойкости ПВХ пленок

Пигмент ТЬ°С ^шах1, %/°С ТЦ , °С Т20, °С Т50, °С

- 280 1,6 434 247 276

ТБ 279 1,6 421 248 278

ЦБ 273 1,4 432 242 269

КЖ 224 1,4 461 227 253

КСО 278 1,7 484 243 275

Милори 246 1,2 474 238 268

4Ж 259 2,1 437 247 264

БП 281 1,4 428 248 279

ЗФ 278 1,3 423 245 276

0

0

Таблица 3. Влияние пигментов на горючесть ПВХ пленок

Пигмент Ат, %, при содержании пигмента в пленке, мас. ч. 1инд, с, при содержании пигмента в пленке, мас. ч.

2,5 5 7 2,5 5 7

ТБ 2,6 14,3 26,5 8 6 5

ЦБ 9,7 18,9 21,5 15 10 6

КЖ 75,3 65,2 26,0 7 12 17

КСО 23,9 18,7 8,4 8 13 18

Милори 17,3 16,3 6,7 13 21 25

4Ж 4,3 12,5 14,3 22 12 6

БП 17,2 8,9 3,4 8 18 34

ЗФ 32,7 27,5 16,2 5 7 9

- 100 6

ми даже без использования антипирена. Данные табл. 3 демонстрируют, что на горючесть образцов влияет не только химический состав пигмента, но и его концентрация в пленке. Так, при увеличении со-

держания пигментов ТБ, ЦБ, 4Ж потеря массы образцов при горении увеличивается, а время индукции до самовозгорания уменьшается. Для остальных пигментов наблюдается обратная зависимость.

Следует отметить влияние пигментов на дымо-образование. Непигментированный образец горел с выделением большого количества черного дыма. При горении пленок, содержащих пигменты, наблюдался только белый дым, причем наименьшее его количество выделялось из образцов с БП и милори.

В результате проведенных исследований установлено, что все использованные пигменты обладают более или менее выраженным антипирирую-щим эффектом, зависящим как от химического состава пигмента, так и его концентрации в полимерной композиции.

Данный факт следует учитывать при разработке рецептов цветных ПВХ покрытий искусственной кожи пониженной пожароопасности и проводить соответствующую корректировку состава антипиренной группы в зависимости от применяемых пигментов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Фомина, О. А. Влияние пигментов на термостойкость и горючесть поливинилхлоридных пленок, содержащих различные антипирены / О. А. Фомина, Г. П. Андрианова, Л. Л. Гайда-рова // Пожаровзрывобезопасность. — 1998. — Т. 7, № 2. — С. 26-28.

2. Фомина, О. А. Программированный расчет рецептур для ПВХ покрытий пониженной горючести / О. А. Фомина, А. А. Таранцев, Л. Л. Гайдарова [и др.] // Кожевенно-обувная промышленность. — 1999. — № 4.— С. 36-37.

Поступила в редакцию 22.11.07.

28

ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2008 ТОМ 17 №1