Технології та інжиніринг

Порівняння амінів як газоутворювачів вогнезахисних композицій інтумесцентного типу

Мета. Дослідження впливу структури амінних газоутворювачів на процеси побудови теплоізоляційного коксового шару інтумесцентної системи поліфосфат амонію/пентаеритрит/амін та на вогнезахисну ефективність цієї системи в умовах високих температур. Методика. За модельну інтумесцентну систему обрано вогнезахисну суміш поліфосфат амонію/пентаеритрит/амін. Як полімерну складову використовували дисперсію співполімеру вінілацетату з вініловим ефіром версатикової кислоти. В дослідженні застосовано поетапне вивчення характеристик коксового шару інтумесцентної композиції, яке полягає в аналізі характеристик утвореного коксу після витримки зразків ІС при певній температурі від 100 до 800 °С: Як основні оціночні параметри вогнезахисного ефекту пропонуються об’ємний коефіцієнт спучення (К, см3 /г), маса коксового залишку (Δm, %), структура та густина утвореного коксового шару. Для ідентифікації продуктів термолізу інтумесцентних систем використано метод ІЧ-спектроскопії. Визначення вогнезахисної ефективності інтумесцентних покриттів здійснювали в міні-печі в умовах стандартної пожежі. Результати. Досліджено вплив структури амінних газоутворювачів на утворення коксового шару інтумесцентної системи поліфосфат амонію/пентаеритрит/амін. Визначено фізико-хімічні параметри коксового шару, утвореного у процесі високотемпературного спучення компонентів інтумесцентної системи при варіюванні аміну: карбамід, меламін, диціандіамід, гуанідин, тіокарбамід, формілтіосемикарбазид, тіосемикарбазид, фенілетилкарбамід). В інтервалі температур 200–400 оС для систем з лінійними амінами (карбамід, тіокарбамід, тіосемикарбазид), відбувається швидке утворення теплоізолюючого шару з інтенсивним газовиділенням (високі коефіцієнти спучення К) і таке ж швидке його руйнування з істотними втратами маси коксового залишку (Δm). Присутність в інтумесцентній системі меламіну, диціандіаміду та гуанідину забезпечує сталість коефіцієнта спучення при мінімальних втратах маси. Методом ІЧ-спектроскопії вивчені хімічні перетворення інтумесцентних систем за варіювання амінів, що досліджуються. Встановлено, що лінійні діаміни не утворюють з фосфатами стабільних просторово-розгалужених фосфамідних сполук, як основи термостійкого теплоізолюючого каркасу. В той же час в ІЧ-спектрах коксових залишків систем з меламіном, диціандіамідом та гуанідином спостерігаються смуги поглинання зв'язків P-N-C (1070–1050 см-1 ) та P-N (980–950 см-1 ) до температури 600–700 оС. Вогневими випробуваннями доведено, що меламін, диціандіамід та гуанідин є амінними газоутворювачами, що забезпечують максимальний захист металу від дії вогню та можуть бути застосовані для конструювання рецептур засобів вогнезахисту для сталевих конструкцій. Наукова новизна. Доведено, що аміни в інтумесцентній поліфосфатній системі виконують мінімум, дві функції: газоутворювача шляхом термодеструкції до негорючих газів та нуклеофільної сполуки, яка шляхом амінолізу електрофільних субстратів приймає участь у побудові коксового шару. Практична значимість. Встановлено оптимальні амінні газоутворювачі для розробки рецептур інтумесцентних покриттів з підвищеними вогнезахисними властивостями

вогнезахист; інтумесцентна система; поліфосфат амонію; меламін; пентаеритрит; амін