Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Литературный обзор 9
1.1. Пожарная опасность древесины и деревянных конструкций. Механизм термического разложения древесины 9
1.2. Анализ известных способов и средств огнезащиты древесины 22
1.3. Химическая теория огнезащиты. Механизм каталитической дегидратации. Свойства карбонизованного слоя 29
1.4. Комплексная защита древесины путем ее поверхностной модификации 38
ГЛАВА 2. Подбор рецептуры комплексного огнебиовлагозащитного состава и методы исследования 52
2.1. Подбор рецептуры комплексного огнебиовлагозащитного состава 52
2.2. Методы исследования 61
ГЛАВА 3. Оценка защитного действия разработанных пропиточных составов 65
3.1. Пожароопасные свойства древесины в присутствии разработанных составов 65
3.2. Влияние разработанных пропиточных составов на биостойкость, влагостойкость и атмосферостойкость древесины 76
ГЛАВА 4. Изучение термопревращений поверхностного слоя древесины в присутствии фосфор- и кремнийорганических соединений при термическом разложении 88
4.1. Термическое разложение древесины в присутствии фосфор-, кремнийорганических соединений 88
4.2. Свойства поверхностных коксовых слоев, образующихся при термическом разложении древесины в присутствии фосфор-, кремнийсодержащих пропиточных составов 101
Выводы 114
Литература 117
Приложение 129
- Пожарная опасность древесины и деревянных конструкций. Механизм термического разложения древесины
- Подбор рецептуры комплексного огнебиовлагозащитного состава
- Влияние разработанных пропиточных составов на биостойкость, влагостойкость и атмосферостойкость древесины
- Свойства поверхностных коксовых слоев, образующихся при термическом разложении древесины в присутствии фосфор-, кремнийсодержащих пропиточных составов
Введение к работе
Актуальность работы. Главным недостатком деревянных строительных конструкций является их высокая пожарная опасность. При возникновении пожара на объекте с применением древесины и материалов на ее основе появляется возможность его быстрого распространения и увеличивается вероятность гибели людей от комплексного воздействия таких опасных факторов, как: высокая температура окружающей среды, дым, токсичность продуктов сгорания. По данным МЧС России в 2010 году на территории Российской Федерации произошло 179 098 пожаров и погибло 12 983 человека. При этом более 70 % пожаров произошло в жилом секторе, 34 % пожаров и 43 % гибели людей - в сельской местности. Как известно, самое широкое применение деревянные конструкции находят именно в этих сегментах строительной отрасли.
Не менее значительной проблемой применения древесины в строительстве является ее склонность к биоразрушению. При благоприятных для грибов и насекомых условиях разрушение конструкции может произойти достаточно быстро, в течение нескольких лет. При этом основным фактором, определяющим развитие грибов является температурно-влажностный режим эксплуатации.
Эти проблемы можно эффективно решать применением пропиточных составов поверхностного нанесения с комплексом защитных свойств - огнебиовлагозащита. Такие составы сейчас активно внедряются в практику. Сравнительный анализ свойств современных комплексных составов показал, что имеется ряд недостатков. К основным из них относятся: высокий расход состава, низкая биозащитная или влагозащитная способность, высокая стоимость, необходимость применения дополнительных покрытий.
В результате исследований, проведенных в МГСУ профессором Покровской Е.Н. было установлено, что фосфорорганические соединения, являющиеся эффективными антипиренами и биоцидами, способны поверхностно модифицировать древесину в "мягких" условиях, а также выступать в качестве проводника для взаимодействия древесины с другими компонентами пропиточных составов, в т.ч. с кремнийорганическими гидрофобизаторами. Это позволило предположить, что возможно создание такого пропиточного состава на основе фосфор- и
кремнийорганических соединений, с учетом прохождения химического взаимодействия между ними и поверхностным слоем древесины, который будет обладать длительным комплексным защитным эффектом.
Целью диссертационной работы является разработка эффективного огнебиовлагозащитного пропиточного состава для древесины на основе фосфор- и кремнийорганических соединений, обеспечивающих химическую модификацию ее поверхностного слоя.
Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие основные задачи:
-выбрать фосфор- и кремнийорганические соединения, обеспечивающие химическое модифицирование поверхностного слоя древесины в "мягких" условиях и высокие огнебиовлагозащитные свойства;
-определить огнезащитную эффективность разрабатываемых составов в зависимости от природы фосфор-, кремнийорганических соединений, а также концентраций основных компонентов и расходов готовых растворов;
-определить влияние разработанных составов на пожарную опасность, био- и влагостойкость древесины, а также длительность комплексного защитного эффекта;
-определить особенности термического и термоокислительного разложения поверхностного слоя древесины, модифицированного фосфорорганическими и кремнийорганическими соединениями;
-определить свойства и структуру поверхностного углистого слоя древесины, предварительно модифицированной фосфор- и кремнийорганическими соединениями, после термоокислительного разложения.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Научно обоснована возможность получения эффективных пропиточных составов комплексного огнебиовлагозащитного действия для древесины на основе фосфор- и кремнийорганических соединений, способных модифицировать поверхность древесины в "мягких" условиях.
2.Впервые экспериментально получены результаты по влиянию строения ряда олигоорганосилоксанов на термическое разложение, воспламеняемость, дымообразующую способность, а также способность распространять пламя по своей
поверхности фосфорилированной древесины. Показано, что последовательная поверхностная модификация древесины фосфор-, кремнийорганическими соединениями позволяет получить высокий огнебиовлагозащитный эффект длительного действия.
3. Впервые экспериментально определены свойства поверхностных коксов, образующихся при термическом разложении древесины, модифицированной фосфор-, кремнийорганическими соединениями.
Практическая ценность работы состоит в том, что:
На основе фосфор- и кремнийорганических соединений, способных вступать в химическое взаимодействие с поверхностью древесины, разработан пропиточный огнебиовлагозащитный состав на основе диметилфосфита и полиэтилгидридсилоксана, эффективно снижающий пожарную опасность древесины, увеличивающий ее био- и влагостойкость.
Высокая биостойкость огнезащищенной древесины против большинства известных плесневых и дереворазрушающих грибов подтверждена исследованиями в различных условиях эксплуатации, в т.ч. в условиях тропического климата (Вьетнам).
Материалы диссертации внедрены при:
а) проведении огнезащитных работ в Кировской областной поликлинике,
расположенной по адресу: г. Киров, ул. Воровского, 42;
б) проведении огнезащитных работ при ремонте и реконструкции жилых
зданий с длительным сроком эксплуатации, расположенных по адресу: г. Казань, ул.
Баумана;
в) проведении огнезащитных работ при ремонтно-восстановительных работах
зданий ОАО "Сафьян", расположенных по адресу: г. Рязань, ул.
Прижелезнодорожная, 52;
Основные результаты работы были доложены на: Международной конференции "Композит-2007" (г. Энгельс Саратовской области, Саратовский государственный технический университет, 2007); - XVIII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (г. Москва, РАН, 2007); 17-й Международной научно-практической конференции "Системы безопасности" (г. Москва, Академия ГПС МЧС России, 2009); XI Международной межвузовской научно-практической конференции
молодых ученых, докторантов и аспирантов "Строительство - формирование среды жизнедеятельности" (г. Москва, Московский государственный строительный университет, 2008); X Международной конференции по химии и физикохимии олигомеров "Олигомеры-2009" (г. Волгоград, Волгоградский государственный технический университет, 2009); VI Международной конференции "Полимерные материалы пониженной горючести" (г. Вологда, Вологодский государственный технический университет, 2011). На защиту выносятся:
результаты исследований по подбору фосфор- и кремнийорганических соединений, концентраций и расходов для разработки составов с комплексным огнебиовлагозащитным эффектом;
результаты исследования пожарной опасности, биостойкости, влаго- и водостойкости, древесины, модифицированной фосфор-, кремнийсодержащими пропиточными составами, а также длительность защитного эффекта.
- результаты исследований термического и термоокислительного разложения
поверхностного слоя древесины, модифицированного фосфор-,
кремнийорганическими соединениями;
- результаты исследований физико-химических свойств и структуры
поверхностных коксов, образующихся при термоокислительном разложении
древесины, модифицированной фосфор- и кремнийорганическими соединениями.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы и приложения. Содержание работы изложено на 162 страницах текста, включает в себя 19 таблиц, 32 рисунка, список использованной литературы из 122 наименований.
Пожарная опасность древесины и деревянных конструкций. Механизм термического разложения древесины
Практически нет такой отрасли народного хозяйства, которая не потребляла бы древесину. Многообразное использование ее объясняется редким сочетанием в этом продукте живой природы многих ценных свойств. Древесина представляет собой прочный и одновременно легкий материал, обладающий хорошими теплоизоляционными свойствами, способностью без разрушения поглощать работу при ударных нагрузках, гасить вибрации. Она легко обрабатывается режущими инструментами, склеивается, удерживает металлические и другие крепления. Древесина имеет прекрасные декоративные свойства; ей присуща уникальная резонансная способность. Эти природные особенности древесины позволяют использовать ее для производства строительных деталей и конструкций, мебели и музыкальных инструментов, тары и спортивного инвентаря, в качестве шпал, крепи для угольной и горнорудной промышленности, а также для многих других целей.
Однако материалы, получаемые из древесины чисто механическим путем, имеют недостатки. Они вызваны тем, что древесине присущи: изменчивость свойств, неоднородность строения, анизотропия, наличие пороков, способность усыхать, разбухать, коробиться и растрескиваться, загнивать и гореть.
В условиях ограниченности запасов топлива большое значение приобретает малая энергоемкость получения деревянных конструкций, которая в несколько раз (а по сравнению, например, с алюминием - десятки раз) ниже, чем у других конструкционных материалов. Древесина состоит в основном из органических веществ, на долю которых приходится не менее 99 % общей массы. Элементный химический состав древесины всех пород очень близок [9].
Органическая часть абсолютно сухой древесины содержит в среднем 49-50 % углерода, 43-44 % кислорода, около 6 % водорода и 0,1-0,3 % азота.
При сжигании древесины остается ее неорганическая часть - зола (0,1- 1,0%). В состав золы входят кальций, калий, натрий, магний, в меньших количествах фосфор, сера и другие элементы. Они образуют минеральные вещества, большая часть которых (75-90 %) нерастворима в воде. Среди растворимых веществ преобладают соли щелочных металлов -карбонаты калия и натрия, а из нерастворимых - соли кальция.
Целлюлоза, лигнин и гемицеллюлозы являются основными составляющими клеточных стенок древесины. Характер связей между ними весьма разнообразен - от слабых межмолекулярных до сильных химических.
Древесина хвойных пород отличается от лиственных большим содержанием лигнина. У древесины лиственных пород среди гемицеллюлоз преобладают пентозаны. Только хвойная древесина содержит в составе экстрактивных веществ смоляные кислоты [10].
Главным недостатком древесных материалов и конструкций является их высокая пожарная опасность. На объектах с применением деревянных конструкций при возгорании возможно быстрое развитие пожара благодаря способности древесины распространять пламя по своей поверхности. Технический прогресс все более усложняет задачи противопожарной защиты. Ущерб от пожаров определяется не только большими материальными потерями, но и тяжелыми социальными последствиями. В России количество погибших на пожарах в течение последних лет сохранялось на высоком уровне (табл. 1.1). Россия занимает 1 место по количеству погибших на 1000 пожаров в зданиях и 3 место по количеству пожаров в зданиях на 1000 человек. Тем не менее, по данным МЧС России (www.mchs.gov.ru/stats) количество погибших на пожарах в период с 2003 по 2010 гг. неуклонно сокращалось.
О значительной роли пожаров с участием материалов из древесины говорит тот факт, что большинство пожаров происходит в жилом секторе, особенно в старых зданиях с деревянной кровлей и чердачными перекрытиями. За последние 5 лет этот показатель ежегодно составлял более 70 % от общего числа пожаров. Немаловажно, что значительная часть пожаров происходит в сельской местности (в среднем 34 % от общего числа пожаров за последние 5 лет), где древесина преобладает в малоэтажном строительстве. При этом доля погибших на пожаре в сельской местности от общего числа погибших составляет в среднем 43% за последние 5 лет.
Подбор рецептуры комплексного огнебиовлагозащитного состава
При выборе компонентов для разработки огнебиовлагозащитного пропиточного состава для древесины, помимо основного требования по эффективности огнезащиты, необходимо выполнение ряда других требований. Они диктуются условиями, как эксплуатации, так и технологии пропитки. Поэтому следует учитывать: 1) способность соединения модифицировать поверхность древесины в мягких условиях обработки (5 С t 30 С, давление атмосферное); 2) поверхностное модифицирование древесины компонентами составов и, как следствие, отсутствие выпотевания, вымывания состава и т.д.; 3) биоцидная и влагозащитная способность составов; 4) экологическая безопасность составов и продуктов их разложения.
На основании литературного обзора было решено для разработки огнезащитных пропиточных составов с комплексным защитным эффектом выбрать следующие фосфор- и кремнийорганические компоненты (см. таблицу). Компоненты составов наносились последовательно: сначала наносился водный раствор фосфорорганического компонента, а затем, после выдержки в течение 6-8 ч, наносился покрывающий слой КОС в гексане.
Известно, что фосфорные кислоты и кислотообразующие соединения обладают лучшими огнезащитными свойствами по сравнению со щелочными агентами [32]. Их преимущество, в первую очередь, обусловлено способностью подавлять тление кокса, образующегося при термическом разложении древесины. Подавление процессов тления является важнейшим качеством фосфорсодержащих соединений.
Алкилфосфиты являются кислотными агентами, значительно изменяющим направления реакций терморазложения древесины. Они способствуют реакции дегидратации гемицеллюлоз, целлюлозы и лигнина, что благоприятствует образованию промежуточных сетчатых структур и карбонизации древесины в целом [87]. Для алкилфосфитов характерны все основные признаки эффективного антипирена (снижение выхода горючих летучих продуктов горения, увеличение выхода карбонизованного остатка). Кремнийорганические соединения (далее – КОС) являются традиционными гидрофобизаторами различных материалов, в т.ч. древесины [8; 88]. В работах [7; 8] было установлено, что наилучшими, гидрофобизаторами древесины являются соединения с Si-H связью, например, полиэтилгидридсилоксан (ПЭГС), а также другие кремнийорганические соединения. Для создания комбинированных пропиточных составов мы выбрали ряд широко применяемых КОС: полиэтилгидридсилоксан (ПЭГС), полиметилсилоксан (ПМС), полифенилметилсилоксан (ПФМС), полиметилфторорганосилоксан (ПМТФПС). Наиболее реакционноспособным из выбранных соединений является полиэтилгидридсилоксан [7; 8]. Это означает, что поверхностная модификация древесины будет происходить наиболее полно в случае применения ДМФ и ПЭГС. Структурные формулы КОС представлены на рис. 2.1. ПЭГС является наиболее универсальным гидрофобизатором и широко применяется в строительстве [89]. У каждого атома кремния в молекулах сохраняется связь Si-H, которая определяет реакционную способность этого соединения при гидрофобизации. Жидкость нерастворима в воде и хорошо растворима в ароматических и алифатических углеводородах. ПЭГС эффективно взаимодействует со многими веществами и материалами, в т.ч. с древесиной. В первую очередь это обусловлено реакциями по связи Si-H с функциональными гидроксильными группами поверхности материала [90]. Изучено взаимодействие ПЭГС с материалом в присутствии катализаторов. Такими катализаторами являются алкоксипроизводные алюминия, титана, свинца, олова. В работе [91] показано, что при взаимодействии полисилоксана с тетрабутоксититаном сначала образуются координационные связи благодаря донорно-акцепторному взаимодействию атома титана с атомами кислорода полисилоксана, а затем протекает процесс полимеризации полисилоксана с образованием пространственно-сшитого полимера. Для гидрофобизации обычно применяют 2-5 % растворы ПЭГС. Катализатор вводится в готовый раствор. Эффект гидрофобизации древесины ПЭГС связан с образованием на поверхности тонкой защитной пленки, гидрофобность которой обусловлена определенной ориентацией кремнийорганических молекул: метильный радикал обращен в сторону окружающей среды, а силоксановая группа – к поверхности древесины. С физической точки зрения эффект гидрофобизации достигается закупориванием КОС капилляров древесины. Полидиметилсилоксан (ПМС) является эластомером; это так называемый силиконовый каучук. Область его рабочих температур от -70 до +180 С. Более низкомолекулярный ПМС широко используется в качестве жидкой рабочей среды с малой зависимостью вязкости от температуры, в качестве дисперсионных сред для масел и пластичных смазок и т.д. [88]. Температура начала окисления – 180 С. Температура начала термического разложения – 330 С. ПФМС представляет собой неплавкий продукт, растворимый в бензоле, тетрагидрофуране, хлороформе и метиленхлориде и легко образует пленки из растворов. Более устойчив, чем ПМС. При нагревании до 525 С начинает терять в весе. Кратковременно выдерживают нагревание до 650 С и длительно до 300 С. Более низкомолекулярные соединения данного класса с высокой термоокислительной и термической стойкостью применяют в качестве теплоносителей для высокотемпературных веществ. Допустимые температуры применения -200-350 С.
Влияние разработанных пропиточных составов на биостойкость, влагостойкость и атмосферостойкость древесины
Долговечность деревянных конструкций обусловлена условиями их эксплуатации и применяемыми защитными препаратами. Основным фактором снижения долговечности конструкций служит биоразрушение древесины грибами и насекомыми. Основным фактором развития биоповреждений является повышенная влажность древесины, которая также приводит к значительному снижению механических свойств деревянных конструкций. Для наружных деревянных конструкций определяющим свойством также является атмосферостойкость. Водостойкость деревянных конструкций является более специфическим требованием, обусловленным особенностями их применения. При этом знание водостойкости древесины может дать дополнительную информацию об эффективности применяемых защитных составов.
Таким образом, защитные препараты, способные эффективно увеличивать долговечность деревянных конструкций должны обладать биозащитными, влагозащитными, водозащитными, атмосферозащитными свойствами. Долговечность самих составов тоже должна быть не менее 10-15 лет.
Исследования по влагопоглощению древесины в присутствии разработанных пропиточных составов проводились по стандартной методике [97]. Результаты представлены на рис. 3.5 и в табл. 3.4.
Исследования по водопоглощению древесины в присутствии разработанных пропиточных составов, а также в присутствии кремнийорганических соединений, проводились по стандартной методике [98]. Результаты представлены на рис. 3.6, 3.7 и в табл. 3.4. Результаты исследований влагопоглощения и водопоглощения древесины в присутствии разработанных составов показали, что применение только фосфорорганических соединений незначительно снижает влаго- и водопоглощение древесины. При обработке древесины только кремнийорганическими соединениями водопоглощение снижается на 50 - 60 %. Общеизвестно, что в данном случае гидрофобизация древесины обеспечивается за счет кремнийорганических соединений. Водопоглощение древесины в присутствии сравнимых концентраций ДМФ и КОС (5 - 10 %) приблизительно равно водопоглощению древесины в присутствии только КОС. Применение фосфорорганического компонента с концентрацией, необходимой для достижения огнезащитного эффекта (40 %), несколько снижает гидрофобный эффект от применения кремнийорганических соединений. Применение составов ДМФ + КОС приводит к снижению влагопоглощения и водопоглощения на 30 - 50 %. Лучшие показатели наблюдаются при применении состава ДМФ + ПЭГС.
Исследования биостойкости древесины в присутствии разработанных составов проводились по стандартным методикам [92 - 94] в лабораторных условиях и в природных условиях в атмосфере тропического климата (табл. 3.7). В лабораторных условиях испытания проводились следующим образом: образцы древесины обрабатывали разработанными огнезащитными составами и выдерживались 7 суток в эксикаторе; поверхность образцов заражали суспензией спор плесневых и дереворазрушающих грибов; образцы помещали в эксикатор и выдерживали в условиях, оптимальных для роста грибов в течение 28 суток; по результатам испытаний оценивали стадию развития грибов по 6-бальной школе по ГОСТ [92]: “0” баллов – абсолютно чистые образцы, отсутствие проросших конидий и развития колоний (визуально и под микроскопом); “1” балл – визуально чистые образцы, под микроскопом видны лишь мелкие очаги мицелия в виде отдельных пятен. спороношение отсутствует; “2” балла – поверхностное развитие мицелия в виде многочисленных пятен. спороношение отсутствует; “3” балла – обильное разрастание мицелия по поверхности образца, начало спороношения; “4” балла – при визуальном осмотре отчетливо виден сплошной рост мицелия и спороношение; “5” баллов – глубокое поражение мицелием всей площади образца при интенсивном спороношении. В природных условиях тропического климата испытания проводились в соответствии с “Программой проведения натурных климатических испытаний образцов древесных материалов на микологическую стойкость в условиях влажного тропического климата” Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова от 2007 года. Целью испытаний была оценка стойкости древесных материалов в присутствии огнезащитных составов к микологическим повреждениям в условиях влажного тропического климата морского побережья Вьетнама. Испытания проводились при следующих условиях: образцы древесины обрабатывали разработанными огнезащитными составами и выдерживались 7 суток в эксикаторе; образцы устанавливались на грунт микологического стенда (г.Нячанг, СРВ);
Свойства поверхностных коксовых слоев, образующихся при термическом разложении древесины в присутствии фосфор-, кремнийсодержащих пропиточных составов
В данном разделе представлены результаты исследования свойств и структуры карбонизованных продуктов, образующихся при терморазложении древесины в присутствии изучаемых пропиточных составов на основе фосфор- и кремнийорганических соединений.
Для изучения структуры и свойств карбонизованных продуктов термического разложения применяли методы физико-химического анализа: адсорбции паров воды, элементный анализ, сканирующую электронную микроскопию (СЭМ), инфракрасную спектроскопию, рентгеноспектральный микроанализ.
Исследования сорбции паров проводили по методике [105]. Для исследования сорбции паров применяли образцы в виде угольного порошка мелкой фракции (0,3 – 0,5 мм), который получали с поверхностного карбонизованного слоя древесины после термического разложении, предварительно обработанной пропиточными составами. В качестве адсорбата была выбрана дистиллированная вода. Определяя изменение массы навесок угля, были построены экспериментальные изотермы адсорбции, которые представлены на рис. 4.14.
Анализ изотерм адсорбции показывает, что максимальные значения адсорбции у образцов, предварительно обработанных ДМФ (53 %). Это в 1,5 - 2 раза превышает среднее значение для составов на основе ДМФ + КОС (26 - 37 %). Угли, содержащие соединения фосфора и кремния, имеют схожее распределение и схожие значения привеса адсорбата. Привес воды для кокса исходной древесины составил 4 %. Для образцов кокса исходной древесины характерно быстрое насыщение на начальном этапе и дальнейшая стабилизация кривой. Изменение привеса прекратилось через 6 суток. Установлена зависимость, что с увеличением сложности заместителя при атоме кремния в КОС, значения предельной адсорбции паров воды снижаются. Например, для состава ДМФ + ПМС (метильные радикалы) она составляет 36,9 %, а для ПФМС (фенильный и метильный радикалы) – 26,7 %. Экспериментальные данные позволяют говорить об изменениях свойств модифицированных углеродистых структур в сравнении с исходными коксами.
Результаты расчета параметров указывают на то, что в присутствии огнезащитных составов меняется пористая структура поверхностного карбонизованного слоя. Увеличивается суммарное количество пор. При относительном сохранении объема угля это означает, что в присутствии комплекса фосфор- и кремнийорганических соединений, значительно сокращается размер структурной единицы - поры. Как показывают расчеты, этот размер снижается в 10 - 20 раз и значения становятся порядка 1 - 3 нанометров. При наличии в углистых структурах кремнийорганических соединений увеличивается диаметр капилляров, что приводит к уменьшению разветвленной структуры капилляров, и, соответственно, к уменьшению общей удельной поверхности углистых структур. Sуд. зависит от размера радикала в силоксановой цепи: максимальное значение у состава ДМФ + ПМС (метильные радикалы), минимальное у состава ДМФ + ПФМС (фенильный и метильный радикалы).
Полученные параметры пористой структуры указывают на возможность образования большого количества замкнутых пор в присутствии пропиточных составов при терморазложении, что указывает на повышенные теплозащитные свойства образующегося кокса.
На теплозащитные свойства карбонизованного слоя влияние оказывает также его элементный состав. В данном случае интерес представляет содержание в коксе фосфора и кремния.
Результаты элементного анализа углистых структур представлены в табл. 4.4. Для выявления связи между содержанием фосфора и кремния в поверхностном углистом слое и огнезащитными свойствами разработанных составов представлены данные потери массы при горении образцами древесины при испытаниях по методу [82].
Содержание фосфора в модифицированном коксе находится в диапазоне 2,6 - 4,3 %. В работе [26] указывается, что для получения трудногорючих материалов необходим такой расход фосфорсодержащих антипиренов, который в пересчете на фосфор дает 2,5 - 3,5 %. На основании этого можно судить о получении материала пониженной горючести.
Анализ полученных результатов показывает связь между потерей массы при горении образцов древесины и суммарным элементным содержанием в коксе фосфора и кремния. С увеличением суммарного содержания фосфора и кремния потеря массы при горении образцов древесины снижается. Максимальная огнезащитная эффективность наблюдается при суммарном содержании P и Si в пределах 4,4 - 4,7 % (ДМФ, ДМФ + ПЭГС).
Интересно, что при обработке древесины составом ДМФ + ПЭГС содержание фосфора снижается до 2,6 %, а содержание кремния увеличивается до 2,1 %. При этом огнезащитный эффект остается на прежнем уровне. Таким образом, пониженное содержание фосфора в поверхностном слое древесины приводит к тому, что снижается скорость гидролитических процессов и, как следствие, обугливания древесины. Применение других кремнийорганических модификаторов приводит к увеличению содержания фосфора до 3,5 %, а содержание кремния снижается до 0,45 %. При этом огнезащитные свойства таких систем ухудшаются. Таким образом, можно говорить об аддитивности ДМФ и ПЭГС при формировании защитных свойств образующихся углистых структур.
