Механизм огнезащитного действия вспучивающихся композиций.

Механизм огнезащитного действия вспучивающихся композиций.

Пожарная опасность материалов и изделиях из них определяют в технике следующими характеристиками:

  1. дымовыделением;
  2. горючестью, то есть способностью материала загораться, поддерживать и распространять процесс горения;
  3. токсичностью продуктов горения и пиролиза;
  4. огнестойкостью конструкции, то есть способностью сохранять физико-механические (прочность, жесткость) и функциональные свойства изделия при воздействии пламени и высоких температур.

На данный момент существует огромное количество приемов и методов защиты разного рода материалов от воздействия огня. Широко используются так называемые вспучивающиеся (интумесцентные) покрытия. Вспучивающиеся огнезащитные краски - это класс материалов, интерес к которым вызван из-за их относительной «экологичности», их довольно высокой огнезащитной эффективностью и удобством применения. Образующие эти покрытия композиции по природе многообразны и включают в себя газообразующие ингредиенты с температурами разложения, избираемыми сообразно назначению применяемого огнезащитного покрытия.

Интумесцентные огнезащитные краски – это краски для защиты от пожаров внутри помещений. Направление термической деструкции в интумесцентном материале во многом определяет его химический состав: чем больше в исходном покрытии содержится конденсированных ароматических или гетероароматических группировок, тем выше выход кокса. В первом приближении вклад различных групп реагентов, которые входят в состав огнезащитного полимерного покрытия, аддитивен. Этот подход позволит в нужной степени предсказать свойства новых композиций и направленно их синтезировать. Следует более детально рассмотреть условия, необходимые для прохождения процессов пенообразования, которые сопровождаются превращениями вспучивающихся систем, и критерии выбора их основных компонентов.Без сомнений остается то, что устойчивое вспенивание пеногонных покрытий предполагает выделение газов по завершению расплавления объема пленки, однако перед началом затвердевания, то есть до начала образования карбонизированного слоя. Поэтому по мере составления композиции, компоненты с определенными температурами плавления и деструкции с расчетом на то, чтобы они прореагировали в заданной им последовательности, воплощая в жизнь условия для целенаправленных превращений покрытий при контакте с огнем.

Огнезащитный механизм вспучивающегося покрытия, главным образом, основан на действии коксового слоя в качестве физического барьера, который снижает тепло- и массопереносы от газовой фазы к конденсированной: во-первых, пенококс имеет теплопроводность близкую по значению к теплопроводности воздуха, во-вторых, присутствие полимерных цепей в интумесцентном слое обусловливает поглощение им горючих газообразных продуктов пиролиза компонентов композиции, тем самым затрудняя попадание газообразного топлива в пламенную зону. Он также ограничивает поступление кислорода воздуха к полимерному слою. Помимо этого основные физико-химические процессы, имеющие место при горении композиции, протекают с огромным эндотермическим эффектом, а образующиеся при этом газы, такие как аммиак, пары воды, проходя через нагретые слои коксового слоя, значительно охлаждают его, отводя тем самым значительную долю тепловой энергии.

Таким образом, интумесцентные материалы уменьшают теплопередачу в сторону защищаемой поверхности до 100 раз. Ингредиенты огнезащитных вспучивающихся композиций хорошо известны: различные варианты полимерных связующих, фосфаты аммония, главным образом полифосфаты, пентаэритрит (ПЭ) и меламин. Наибольшее значение придается полифосфатам: известно, что это аммонийные соли полифосфорной кислоты, и именно они в наибольшей степени ответственны за защитное действие, обусловленное многократным вспучиванием огнезащитного материала и высокой сохранностью карбонизированного пенококсового слоя на поверхности защищаемого материала.

Другая промышленная химия