РЕФЕРАТ
На тему: В«Компоненти,мають властивості знижувати горючість полімерних матеріалів В»
Омськ-2011
Зміст
Введення
1. Горіння полімерів і полімерних матеріалів
2. Методи зниження горючості полімерних матеріалів
3. Речовини зниження горючості полімерів
3.1Класифікаціяречовин уповільнюють горіння полімерних матеріалів
3.2Застосуванняантипіренів
3.2.1 Механізм дії антипіренів
3.2.2 Ринок антипіренів
3.3 Застосування наповнювачів
Висновок
Бібліографічний список
Введення
Щорічно пожежі завдаютьекономіці країни збиток у сотні мільйонів рублів. При згорянні полімернихматеріалів виділяється велика кількість токсичних газів, згубно діючихна людину і навколишнє середовище. Загибель людей при пожежі в половині випадківвизначається саме отруєнням токсичними продуктами горіння полімерів.
Прогрес створення впромисловому виробництві полімерів має негативну сторону, обумовленувисокою горючістю більшості випускаються полімерів, в результаті чого при їхвпровадженні підвищується загальна пожежонебезпека.
Пожежна небезпекаполімерних матеріалів і виробів з них визначається в техніці наступнимихарактеристиками:
1) горючістю, тобтоздатністю матеріалу загорятися, підтримувати і поширювати процесгоріння. Горючість включає в себе наступні величини:
а) температурузаймання або самозаймання;
б) швидкостівигорання та розповсюдження полум'я по поверхні;
в) граничніпараметри, що характеризують умови, за яких можливий самопідтримуючийпроцес горіння, наприклад склад атмосфери (кисневий індекс) або температура(Температурний індекс).
2) димовиделеніе пригорінні і впливі полум'я;
3) токсичністю продуктівгоріння і піролізу - розкладання речовини під дією високих температур;
4) вогнестійкістюконструкції, тобто здатністю зберігати фізико-механічні (міцність,жорсткість) і функціональні властивості виробу при впливі полум'я.
Слід зазначити, щоперераховані вище характеристики пожежної небезпеки і горючості часто єсуперечливими і поліпшення однієї з властивостей може супроводжуватися погіршеннямінших. Введення добавок, речовин, що знижують пожежну небезпеку полімернихматеріалів, зазвичай призводить до деякого погіршення фізико-механічних,діелектричних та інших експлуатаційних і технологічних властивостей, а такожпідвищенню вартості матеріалу. Тому зниження пожежної небезпеки полімернихматеріалів є завданням щодо оптимізації комплексу характеристик створюваногоматеріалу.
Розглянемо основніречовини, що застосовуються для зниження горючості полімерів і полімерних композитів.
1. Горіння полімерів іполімерних матеріалів
Горіння полімерівявляє собою дуже складний фізико-хімічний процес (схема 1),включає як хімічні реакції деструкції, зшивання та карбонізації полімерув конденсованої фазі (а також, хімічні реакції перетворення і окисленнягазових продуктів), так і фізичні процеси інтенсивних тепло - імассопередачі. Реакції в конденсованої фазі фактично приводять до двохосновним типам продуктів:
1) газоподібним речовинам(Пальним і негорючим);
2) твердим продуктам(Вуглецевмісних і мінеральним).
Схема 1. Схема горінняполімерних матеріалів.
При протіканні реакції вгазовій фазі в предпламенной області утворюються паливо для полум'я, сажа та інСпецифічною особливістю хімії пламен, є наявність складногопросторового розподілу температури і концентрацій вихідних тапроміжних речовин і продуктів, а також для більшості полімерів (тим більшедля полімерних матеріалів) - наявність величезного числа різноманітних продуктівдеструкції як в конденсованому, так і в газовій, предпламенной області. Всіце надзвичайно ускладнює експериментальні дослідження і створення строгихкількісних теорій процесів горіння полімерів, які б враховували всі хімічніта інші особливості конкретних систем.
Для горіння більшостіполімерних матеріалів характерні деякі загальні якісні закономірності.
Процеси горінняполімерів поділяються на звичайне газове та гетерогенне горіння, або тління. Впершому випадку велика частина тепла, відповідального за підтримкусамостійного хімічного перетворення, виділяється в газовій фазі приокисленні газоподібних продуктів деструкції полімеру. При цьому областьмаксимальної швидкості виділення тепла (газове полум'я) зазвичай відстоїть відповерхні на відстань порядку міліметрів і більше, залежно відконкретних умов горіння. Поверхню полімеру в такому випадку виявляєтьсязначно холодніше області газового полум'я. Температури поверхністановлять 400 - 650 В° С, а максимальні температури в газовій фазі досягають1100 - 1200 В° С і більше. При тлінні ж все тепло виділяється, головним чином, вповерхневому шарі конденсованої фази, де і спостерігаються максимальнітемператури (800 - 900 В° С).
При горінні органічнихполімерних матеріалів окислювачем є кисень повітря, а пальним -водень і вуглець газоподібні продукти деструкції полімеру, яків результаті окислення перетворюються на воду і вуглекислий газ або - при неповномуокисленні - в чадний газ (СО). Потоки пального та окислювача в цьому випадкупросторово розділені, і хімічна реакція їх взаємодії зазвичайлімітується подачею реагентів до полум'я дифузією або конвекцією. Газовеполум'я носить тепловий характер, тобто його існування визначається наявністюдостатньо великого теплового ефекту при згорянні продуктів деструкціїполімеру і сильної температурної залежністю швидкості реакції окислення(Великого значення ефективної енергії активації). При горінні полімерівспостерігаються критичні явища, характерні взагалі для процесів горіння.Зниження температури полум'я по тим чи іншим причинам призводить доскачкообразному переходу від одного режиму окислення - горіння - до іншого -дуже повільному окисленню. Ці режими розрізняються між собою за швидкостями набагато порядків. Тому можна говорити про існування критичних умов,визначають межі можливого горіння даного матеріалу. Слід зазначити,що ці умови залежать від геометрії зразків та полум'я, температури полімеру ігазового середовища і не є абсолютними характеристиками даного матеріалу.Одним з найбільш характерних прикладів практичного використання критичнихявищ при горінні полімерів є експериментальний метод оцінки їхгорючості, вперше запропонований англійським вченим Мартіном. Зразок у формідовгих брусків або циліндрів діаметром близько 10мм поміщають у вертикальнутрубу, в яку знизу подають кисень і азот в різному співвідношенні. Зразокпідпалюють зверху спеціальною газовим пальником, після чого пальник забирають, ізразок або продовжує самостійно горіти, згораючи практично до кінця,або швидко затухає. Такі досліди проводять при різному складі газовоїатмосфери, тобто різному співвідношенні кисню і азоту. Критичнаконцентрація кисню в суміші (в об.%), вище якої самостійне горінняможливо, а нижче немає, називається кисневим індексом (КІ) і характеризуєгорючість даного матеріалу. Фізична суть методу полягає в тому, щопри зменшенні концентрації кисню зростає витрата тепла на нагрів інертногогазу - азоту, зменшується, температура полум'я і досягаються критичніумови горіння. В даний час цей метод широко використовуєтьсяекспериментаторами у всьому світі.
Аналіз процесу горіння,наведений на схемі 1, дозволяє зрозуміти і можливі шляхи зниження горючостіполімерного матеріалу. У більшості випадків неможливо домогтися того, щоборганічний полімер став абсолютно негорючим матеріалом і не згорав уінтенсивному вогні (пожежі). Однак більшість пожеж виникає відмалокалорійних джерел тепла та вогню - сигарет, сірників, свічок, короткогозамикання. Тому дуже важливо знизити горючість полімеру, щоб він повільнішеспалахував, повільніше поширювалося полум'я, а для загоряння були потрібні ббільш жорсткі умови (більш високі значення температур, потоку енергії іт.д.).
2. Методи зниженнягорючості полімерних ...
