Компоненти, що володіють властивостями знижувати горючість полімерних матеріалів

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 ...матеріалів

Введення сповільнювачівгоріння або їх сумішей залежить не тільки від властивостей матеріалу і сповільнювачагоріння, але й технології отримання матеріалів, умов запровадження сповільнювачівгоріння в матеріал, подальшої переробки матеріалу в вироби.

Всіметоди зниження горючості засновані на наступних принципах: 1) змінатеплового балансу полум'я за рахунок збільшення різного роду тепловтрат;

2) зниження потоку теплавід полум'я на полімер за рахунок створення захисних шарів, наприклад зутворюється коксу;

3) зменшення швидкостігазифікації полімеру;

4) зміна співвідношеннягорючих і негорючих продуктів розкладання матеріалу на користь негорючих.

Найбільш простий спосібзміни теплового балансу, збільшення втрат тепла - приклеювання полімеру доповерхні теплопровідні, наприклад, металевого, вироби. Якщо самевиріб досить масивно, а товщина полімеру не надто велика, то горючістьконструкції може бути значно, нижче, ніж самого полімеру. Чим тонше шарполімеру, тим більше втрати тепла через полімер в підкладку і тим в більшжорстких умовах може відбуватися самостійне горіння.

Введення в полімерінертних наповнювачів - ще один із способів зниження горючості полімерногоматеріалу. Під інертними наповнювачами розуміють такі, які не роблятьістотного впливу на склад і кількість продуктів піролізу полімерів вгазовій фазі і величину коксового залишку в умовах горіння. Їх можнарозділити на дві групи:

1) мінеральнінаповнювачі, стійкі до температури 1000 В° С - оксиди металів, фторидикальцію та літію, силікати, технічний вуглець, неорганічне скло,порошкоподібні метали і т.п.;

2)речовини, які розкладаються при температурах нижче 400 - 500 В° С з поглинанням тепла ізазвичай з виділенням вуглекислого газу і/або парів води, аміаку - гідроксиди,карбонати, гідрокарбонати металів, аммонійфосфати і т.д.

Інший спосіб збільшеннявтрат тепла і зниження температури полум'я - збільшення інфрачервоноговипромінювання. Якщо в найбільш гарячій області полум'я не міститься твердихчастинок, то поблизу межі горіння (Тпл = 1000 - 1100 В° С) втрати на випромінюваннянікчемні. Однак при введенні деяких сполук у полімер, наприкладбромсодержащіх і фосфоровмісних сполук, трехокиси сурми разом згалоідуглеводородамі, світність полум'я значно зростає за рахунокутворення сажі і появи інших твердих частинок. Цікаво, що при цьомузростає потік випромінювання від полум'я і на полімер. Тому, хоча межігоріння зміщуються в бік підвищення кисневого індексу, швидкості горіннявище межі збільшуються при введенні таких з'єднань. Іншими словами, ціз'єднання, з одного боку, інгібують горіння (зрушують межі горіння), а зіншого, - можуть промотувати його, збільшуючи швидкість вигоряння, аборозповсюдження полум'я по поверхні полімеру.

Швидкість хімічноїреакції окислення в газовій фазі може бути зменшена і шляхом хімічногоінгібування. Такий спосіб особливо ефективний при досить великій частціланцюгового процесу в реакціях газового полум'я. На жаль, для більшостіпроцесів горіння полімерів, мабуть, внесок ланцюгового процесу (або довжинакінетичної ланцюга) невеликий, хоча експериментальних даних явно недостатньо.

Щеодин із способів зниження горючості полімерних матеріалів - вплив нанапрямок деструкції полімеру в бік збільшення кількості коксу.

Не потрібно думати, що весьефект при утворенні коксу зводиться лише до зниження виходу палива.Освіта коксової шапки на поверхні полімеру між полум'ям іПіроліз матеріалом екранує останній від теплового потоку, змінюєтепловий баланс у бік збільшення тепловтрат, наприклад, тепловтратвипромінюванням від поверхні коксу, яка виявляється нагрітої до значновеликих температур, ніж поверхню полімеру, або конвективних тепловтрат іт.д.

Отже,освіту коксу в конденсованої фазі - важливий процес, істотнощо впливає на механізм горіння. Для багатьох вуглеводневих полімерів відоматенденція: чим більше коксу залишається при їх піролізі, тим вони менш горючі.

Ідея захисту матеріалу відвогню шляхом утворення на його поверхні коксової "шапки" була доведена дологічного кінця, коли стали розроблятися і застосовуватися так званіспучуються покриття. Ці покриття при впливі вогню утворюють пористийпенококс, збільшуючи свою товщину в десятки разів. Утворений кокс має низькутеплопровідність, і якийсь час захищає основний матеріал або конструкціювід теплового потоку. Спучуються покриття являють собою складнікомпозиції, що складаються з полімерного сполучного і цілого ряду добавок длязабезпечення спінювання, необхідної в'язкості і швидкої карбонізації принагріві.

В останніроки інтенсивний розвиток отримало введення антіпіреновим добавок в полімернікомпозиції у вигляді мікрокапсул. Оболонка капсули виготовлена ​​з полімеру,наприклад з желатину, полівінілового спирту, розміри її складають десятки абосотні мікрон. Антипірени, використовувані для цих цілей, можна розділити на двігрупи: висококиплячі, температура кипіння яких вище температури розтинумікрокапсул, і низькокиплячі, температура кипіння яких значно нижчетемператури розтину мікрокапсул. До першої групи відносяться, наприклад,тріхлоретілфосфат і трісдібромпропілфосфат. Механізм дії зводиться доінтенсифікації процесу коксоутворення, збільшення кількості коксу і йогопористості, а також зниження проникності коксу для горючих рідких та газоподібнихпродуктів деструкції полімеру. Основний ефект мікрокапсулювання в цьомувипадку полягає в поліпшенні сумісності антипірену з полімером, утрудненнійого "випотівання" - виділення з полімеру при тривалій експлуатації тапідвищенні фізико-механічних властивостей матеріалу.

3. Речовини, що знижують горючістьполімерів і полімерних матеріалів

3.1Класифікація речовин уповільнюють горіння полімерних матеріалів

Речовини,уповільнюють горіння матеріалів, можна класифікувати:

1)по виду речовин,уповільнюють горіння;

2)за призначенням;

3)за механізмомдії в матеріалі;

4)за основнимчинному елементу або угрупованню в сповільнювачі горіння або модифікуєагенті.

Класифікаціяречовин, що уповільнюють горіння, наведена нижче.

Заувазі речовин, що уповільнюють горіння:

1. Сповільнювачі горіння (первинні або основні; активаториабо синергисти; речовини, що змінюють фізичну картину процесів горіння);

2.Суміші сповільнювачів горіння або антіпірірующіе склади, синергічні суміші;

3.Антіпірірующіе модифікатори.

Запризначенням:

1.Речовини загального призначення;

2.Речовини, застосовувані для окремих видів матеріалів (гум, тканин,пінопластів, пластмас та інших матеріалів); ​​

3.Речовини, використовувані для окремих полімерів або класів полімерів.

Замеханізмом дії:

1.Каталізатори коксування; речовини, що сприяють утворенню на поверхніматеріалу коксу;

2.Інгібітори горіння (в газовій фазі);

3.Речовини, що знижують температуру поверхні матеріалу.

Заосновному чинному елементу або угрупованню:

1.Фосфор-, азот-, галоген -, сіро -, бор-, сурму - кремній і з'єднання.

2.Речовини, що містять фосфор і галоген, або фосфор і азот, або інші два абобільше діючих елементів або угруповань (комбіновані з'єднання).

3. Речовини, що містять аллильнойгрупи, гетероцикли, пероксидні групи і інші угруповання, що сприяютьпроцесам зшивання, коксування.

4.Речовини, що містять зв'язану воду, карбонати та інші сполуки, руйнуванняяких супроводжується фазовими переходами (гідроксиди алюмінію або іншихметалів, борати і карбонати металів лужноземельних).

5. Комплексніз'єднання, оксиди і солі металів змінної валентності, сприяючікоксованию (з'єднання Ре, Сu, V іін.)

Уявімодану класифікацію в таблиці 1, з коротким описом застосування та механізмудії.

Таблиця 1. Класифікаціяречовин по основному чинному елементу або угрупованню

3.2 Застосування антипіренів

Аналіз наукової і патентної інформації про...застосуванні різних речовин, для зниження горючості полімерних матеріалівпоказує, що до антипіренів зазвичай відносять неорганічні й органічніречовини, які містять в молекулах такі елементи, як галогени, фосфор,азот, бор, метали, угруповання з тим чи іншим поєднанням цих елементів.

Виділення потенційних антипіренівз величезної безлічі існуючих з'єднань грунтується на чисто емпіричнійоснові. Тим не менше, воно дозволяє відокремити застосування антипіренів яксамостійний напрям в зниженні горючості полімерних матеріалів.Одночасно це стимулює виявлення спільних рис у механізмі діїантипіренів, обумовлених наявністю згаданих елементів. Важливе значення,набувають кількісні критерії ефекту дії антипіренів, порівняльнаоцінка ефективності різних антипіренів.

Підрозділантипіренів на дві групи - інертні і реакційно-здатні - є умовнимі застосовується тільки по відношенню до конкретного полімерному субстрату іконкретним умовам отримання матеріалу. Реакційно-здатними антипіренами впереважній більшості є органічні або елементоорганіческіез'єднання.і т.д.

похідні. ЇхВ якості
Таким

рис. 6.

Зокрема:

Важливо,Найпоширенішим

3.2.2

Світовоїринок. Поточнебезпеки.овнимізаконами та нормами, що регулюють використання вогнестійких матеріалів,є: REACH, WEEE, RoHS, CPD EN 13501, GB 20286-2006. Зокрема,посилення Європейською Комісією норм по виділенню хлористого водню дляпроводів і кабелів у перспективі буде сприяти переважному застосуваннюантипіренів на основі гідроксиду магнію.

Рис.4 Обсяг світового споживання антипіренів на 2007год

Вступв силу Федерального закону № ФЗ-123 про підвищення вимог до пожежної безпеки,а також введення ГОСТ Р 53293-2009, що посилюють вимоги до не горючості і нетоксичності виробів, стимулюватиме зростання цього ринку і в РосійськійФедерації.

Загальнийобсяг ринку антипіренів в Сполучених Штатах, Європі та Азії в 2007 році склав близько 1,8 млн. т. був оцінений в 4,2млрд. доларів. У 2009 році він досяг 4,5 млрд. доларів. За прогнозами, ринокантіпіреновим систем в 2014 році перевищить 6,0 млрд. доларів, тобто 2,5 млн. т.Безгалогенні антипірени займають основну частку на ринках Північної Америки іЄвропи. Азія є головним у світі споживачем бромованих і хлорованихантипіренів. Лідируюча позиція галогенсодержащих антипіренів на азіатськомуринку обумовлена ​​двома факторами: переносом виробництв галогенсодержащихантипіренів з Європи і Північної Америки в Азію і широким застосуваннямгалогенсодержащих антипіренів в електронній промисловості, яка такожзосереджена сьогодні в Азії.

Крім того, посилення позицій галогенсодержащих антипіренів на азіатськомуринку сприяє політика локальних виробників, орієнтована на випускдешевих товарів. Тим не менш, багато виробників брендових продуктів,виробництво яких розташоване в Азії, оголосили про поступовий перехід добезгалогенний антипіренів, у зв'язку з чим, найближчим часом очікується зсув наазіатському ринку в бік безгалогенних технологій.

Російський ринок. Російський ринок антипіренів в 2009 році склав 90тис. т. Частка імпорту на російському ринку антипіренів - близько 70%. У РФ не виробляютьсябагато видів антипіренів. Високоякісні гідроксиди алюмінію і магнію, близько60 тис. т/рік, імпортуються; також ввозяться деякі види бромсодержащіх іфосфорних антипіренів. Щорічне зростання обсягів споживання знаходиться на рівні10-20%.

Проблеми вибору антипірену для виробництва полімерних композитівзводяться до вирішення задачі оптимального поєднання параметрів В«безпека -ефективність - ціна - сумісність В». Ринок антипіренів в РФ сьогодніперенасичений галогенсодержащих продуктами і почасти схожий з описаної вищеситуацією в Азії, зокрема Китаї, Тайвані і Південній Кореї.

Рис.5. Світовий ринок антипіренів: частка окремих груп антипіренівв загальному обсязі продажів, 2007 рік

Сучасні способи поліпшення вогнестійкості, активнопоширювані і застосовувані в антіпіреновим системах в Європі, поступовоз'являються і впроваджуються у вітчизняних компаніях.

3.3Застосування наповнювачів

полімер горючість антипірен

Наповнювачіпокращують фізико-механічні властивості полімерних матеріалів, допомагають зменшитивитрата цінного і часто дефіцитної сировини.

Для зниження горючості полімерних матеріаліввідомо застосування наповнювачів трьох груп:

1) наповнювачі неорганічної природи,

2) негорючі термостійкі органічнінаповнювачі,

3) модифіковані органічні наповнювачі.

У більшості випадків з цією метою використовуютьнаповнювачі неорганічної природи. Так як наповнювачі вводять в полімер ввеликій кількості (> 20%), вони дозволяють знизити відносний вмістпальної складової матеріалу. При цьому змінюються його теплофізичні характеристикиі умови (тепло - і масообміну при горінні. Найбільший інтерес представляютьнаповнювачі активного типу. У цьому випадку спостерігається специфічневзаємодія полімерного субстрату з поверхнею наповнювача, якевідбивається на характері піролізу полімеру.

Наповнювачі можуть бути дисперсними з частинками зернистої (пісок,крейда, каолін) і пластинчастої (графіт, тальк, слюда) форми, волокнистими(Скловолокно, азбест) або пористими (скляні мікросфери, перліт,вермикуліт).

В даний час спостерігається тенденція дозастосуванню наповнювачів багатофункціонального дії. Ведеться пошук ірозробка наповнювачів, які дозволили б більш ефективно знизитигорючість полімерних матеріалів, димоутворення, концентрацію утворюютьсятоксичних продуктів піролізу та горіння і одночасно поліпшити технологічнівластивості композицій при переробці, фізико-хімічні показники матеріалів,їх стабільність при зовнішніх впливах (атмосферостійкість, термостійкість).

Все більшого значення набувають наповнювачі,які не просто знижують вміст горючої складової матеріалу, але йпроявляють властивості антипіренів. Найбільшого поширення серед наповнювачів зфункціями антипіренів отримала гідроокис алюмінію. Цей наповнювач не тількизнижує горючість полімерних матеріалів, але і зменшує димоутворення пригорінні. Гідроокис алюмінію нетоксична і при розкладанні вище 220 В° С виділяєлише пари води. Порошкоподібний наповнювач не гігроскопічний, не бгати, щоцінно з точки зору технології виробництва матеріалів. Гідроокис алюмініювикористовують для отримання матеріалів зниженої горючості на основітермопластичних і термореактивних полімерів. Встановлено, що наповненняматеріалів на основі епоксидних полімерів гідроокисом алюмінію однаковим чиномзнижує їх горючість при використанні в якості окисляє середовища закисуазоту або кисню. Іншими словами, наповнювач не робить впливу навільно-радикальні газофазної реакції в полум'ї. Пониження горючостіматеріалів обумовлено виділенням парів води при розкладанні наповнювача,охолодженням зон хвилі горіння, можливо, утворенням оксидної плівки напалаючої поверхні.

В якості наповнювачів - антипіренів застосовують,наприклад, пірофосфат амонію, гідратовані карбонати металів, які придії полум'я на полімерні матеріали розкладаються з утворенням двоокисувуглецю і пари води. Ефективність дії наповнювача при горінні зазвичайзростає із збільшенням поверхні контакту його з полімерним субстратом.Тому спостерігається тенденція до застосування наповнювачів в високодисперсномустані або підданих спеціальної активації для збільшення їх питомоїповерхні. Показано, що високодисперсні наповнювачі кремнеземного типузбільшують вихід вуглецю при розкладанні полістиролу, значно знижуютьдимоутворення при його горінні. Цей ефект зростає зі збільшеннямконцентрації та питомої поверхні наповнювача. Однак порівняння впливунеорганічних наповнювачів різної природи [(A1 (OН) 3, TiO2, CaCO3, сажі, Кабос іаеросилу] привело до висновку, що більш істотне значення маютьфізико-хімічні властивостей поверхні наповнювачів. На поверхні наповнювачавідбувається адсорбція ароматичних сполук - продуктів розкладанняполістиролу, попередників сажових частинок.

Особливий ...інтерес представляє модифікаціянаповнювачів, значно розширює їх функції у композиційних матеріалах. Вроботі Кисельова і Лигін, вивчені властивості поверхні неорганічних речовин.Показано, що поверхневі гідроксильні групи оксидів різних елементів, втому числі кремнію, служать центрами адсорбції молекул сорбату. У теж час цігрупи є реакційно-здатними. Вони реагують з галоідамі, аміаком,спиртами, діазометаном, галоідсіланамі і пр. Стан поверхні наповнювачавпливає не тільки на їх підсилюють властивості, але і на термостабільність ітермоокислювальну стабільність полімерів. Застосування модифікаторів, абоапретом, для наповнювачів є ефективним методом регулюваннятехніко-експлуатаційних властивостей композиційних матеріалів. Такі речовиниможуть бути введені безпосередньо в композицію або використані, длипопередньої обробки наповнювача.

Фірмою Юніон Карбід налагоджений випусккремнійорганічного модифікатора для гідроокису алюмінію, а також готовогомодифікованого наповнювача. Застосування модифікованої таким чиномгідроокису алюмінію дозволяє знизити в'язкість композиції з поліефірнимисмолами, дає можливість на 75% скоротити концентрацію додатково вводитьсябромсодержащіх антипірену при збереженні показників займистості ігорючості на тому ж рівні.

Розробленоновий клас модифікаторів - органотітанатов - для наповнювачів кремнеземноготипу, карбонату кальцію, глини; слюди, тальку та ін Модифікованіорганотітанатамі наповнювачі рекомендовані для отримання полімерних матеріалівзниженої горючості на основі полівінілхлориду, поліолефінів, полістиролу,різних полімерів термореактивного типу. Модифікований карбонат кальцію,використовуваний, наприклад, для виробництва полівінілхлоридних труб і облицювальнихматеріалів, дозволяє знизити в'язкість композиції, прискорити процес екструзії,підвищити ударну міцність матеріалів.

В залежності від типу титанату модифікованінаповнювачі, окрім функції антипірену, можуть додатково виконувати функціїзатверджувачів епоксидних смол, що містять аміногрупи; інгібіторів реакційпереетерифікації епоксидних, алкідних поліефірних і поліуретанових систем;прискорювачів вулканізації еластомерів.

Органотітанати забезпечують утворення хімічнихзв'язків між наповнювачем і полімером. Показана можливість модифікаціївисокодисперсних наповнювачів кремнеземного типу шляхом полімеризації на їхповерхні тетраціанетілена і тетраціанбензола. Вельми перспективно нанесенняантипіренів на поверхню наповнювача. Хоча вартість модифікованихнаповнювачів зростає, поліпшення властивостей композицій і матеріалів на їх основівиправдовує витрати.

Розвиваються дослідження з розробкикомпозиційних матеріалів з високими фізико-механічними характеристиками таопором дії полум'я, із застосуванням неорганічних волокнистихнаповнювачів з бору, карбідів кремнію і юра, боридів алюмінію і титану,нітриду бору, оксидів алюмінію та ін Однак висока вартість такихнаповнювачів обмежує області їх застосування.

Все більш широке використання в даний часзнаходять вуглецеві волокнисті наповнювачі. Створення технології виробництвавуглецевих волокон з нафтових, кам'яновугільних і синтетичних, а такожмезофазних пеков стало передумовою для вельми істотного зниженнявартості волокон. Це зумовило можливість розширення сфери їх споживання.

Звичайні органічні волокнисті наповнювачі(Деревне борошно, целюлозні і бавовняні волокна) збільшують горючістьполімерних матеріалів. У цьому відношенні становлять інтерес негорючітермостійкі волокна і органічні наповнювачі, модифіковані різнимиантипіренами. Показано, наприклад, що целюлозні волокна, модифікованіфосфоровмісних антипіренами, ефективніше знижують горючість полімернихматеріалів, ніж антипірени, застосовувані в самостійному вигляді. Горючістьепоксидних пластиків знижується зі збільшенням вмісту фосфору в волокнистомунаповнювачі (рис.3).

З числа термостійких волокнистих наповнювачівпрактичне значення мають тканини і волокна з полімерів з ароматичними тагетероциклічними ланками в макромолекулах лінійної, полулестнічной,сходовому та просторово-сітчастої структур. Це волокна з ароматичнихполіамідів (номекс, СВМ, кевлар), поліммідов і поліімідоамідов (арімід,кермель), поліоксадіазолов і Піррон (волокна типу ВВВ, лола, оксалон),феноло-формальдегідних полімерів (КіноЛев) та ін

Рис.3. Залежність показниківгорючості епоксидного пластику від вмісту фосфору в наповнювачі.

1 - швидкість поширення полум'я (vpn);

2 - кисневий індекс (КІ);

3 - втрати маси пригорінні (Дm).

Такі волокнає важкогорючими або негорючими відповідно до прийнятої класифікаціїISVJ. Але порівняно знеорганічними волокнами (скловолокном) вони мають менший об'ємна вага. Цеобставина в поєднанні з високими показниками модуля пружності іміцності, що зберігаються в значній мірі при підвищених температурах,забезпечує, переваги застосування термостійких органічних волокон дляотримання композиційних матеріалів. На жаль, кількісні дані проефективності дії подібних наповнювачів (як сповільнювачів горінняполімерних матеріалів) в літературі практично відсутні. Є повідомленняпро застосування таких волокон для одержання гумотехнічних виробів і пластиків,призначених для використання в літакобудуванні, в автомобільнійпромисловості, суднобудуванні. Для зниження горючості полімерних матеріалів останнім часом все частішевикористовують наповнювачі з властивостями антипіренів. Наприклад, гідратованікарбонати металів, гідроокис алюмінію. Показано можливість використання дляцієї мети органічних наповнювачів: наприклад, целюлозних волокон,модифікованих антипіренами.

Висновок

ДоДосі пожежі приносять величезний матеріальний збиток, обчислюваний десяткамимільярдів доларів на рік, у них гинуть десятки тисяч людей. Роль сучаснихполімерних матеріалів в цьому особливо істотна. Тому пошуки шляхів,обмежують горючість полімерів і зменшують виділення диму та токсичнихпродуктів при горінні, тривають в усьому світі і на це витрачаються значніфінансові та інтелектуальні засоби. Відзначимо один важливий момент. Багатоспособи інгібування процесів горіння засновані на введенні в матеріал добавок(Антипіренів), що містять атоми хлору чи брому, або на хімічній модифікаціїполімерів також шляхом введення в них хлору чи брому. В той же час зараз вжеоднозначно встановлено, що ці елементи, потрапляючи в атмосферу, сприяютьруйнування озонного шару Землі. Тому одним з головних завдань сучасногополімерного матеріалознавства є розробка безгалоідних способів зниженнягорючості. Такимчином, основні перспективи розвитку ринку антипіренів пов'язані знеорганічними безгалогенсодержащімі матеріалами.

Бібліографічний список

1.Берлін Ал. Ал. Горіння полімерів і полімери зниженоюгорючості// Соросівський освітній журнал.-1996-№ 9.-С.57-63

2.Асєєва Р.М.,Заїка Г.Є. Горіння полімерних матеріалів. - М.: Наука, 1981.-280с.

3.Асєєва Р.М.,Заїка Г.Є. Зниження горючості полімерних матеріалів. - М.: Знание, 1981. - 61С.

4.Балів А.Антипірени без галогенів// The Chemical Journal. - 2010. - Листопад. - С.54-55

5.АблеР.І. Актуальніпроблеми в розробці і виробництві негорючих полімерних компаундівдля кабельної індустрії// Кабель-news. - 2009. - № 6-7. - С. 64-69

6.Кодола В.І.Сповільнювачі горіння полімерних матеріалів. - М.: Хімія, 1980. - 274 с., Іл.